Рассеяние света светом: экспериментальный статус

Рассеяние света светом не происходит в решениях уравнений Максвелла (поскольку они линейны и электромагнитные волны подчиняются суперпозиции), но это предсказание КЭД (наиболее значимые диаграммы Фейнмана имеют замкнутый контур из четырех электронных пропагаторов).

Наблюдалось ли когда-нибудь рассеяние света светом в вакууме для фотонов любой энергии? Если нет, то насколько мы близки к такому эксперименту?

Ответы (5)

Это было продемонстрировано « Экспериментом 144 » в SLAC в 1997 году. Вот список публикаций из этого проекта, например, « Производство позитронов в многофотонном светорассеянии », аннотация которого гласит:

Сигнал на 106 ± 14 позитронов выше фона наблюдался при столкновении пучка электронов с низким коэффициентом излучения 46,6 ГэВ с тераваттными импульсами лазера на неодимовом стекле с длиной волны 527 нм в эксперименте на тестовом пучке Final Focus Test Beam в SLAC. Позитроны интерпретируются как возникающие в результате двухэтапного процесса, в котором лазерные фотоны обратно рассеиваются электронным пучком до энергии ГэВ, после чего следует столкновение между высокоэнергетическим фотоном и несколькими лазерными фотонами с образованием пары электрон-позитрон. Эти результаты являются первым лабораторным свидетельством неупругого рассеяния света светом с участием только реальных фотонов .

Это то, что я искал. Один интересный аспект заключается в том, что, поскольку инвариантной массы одного фотона обратного рассеяния и одного лазерного фотона недостаточно для рождения пары, это на самом деле реакция 5 (или более) гамма → e+ e-
Но на самом деле это не отвечает на первоначальный вопрос, поскольку рассеяние фотонов с образованием электронно-позитронной пары вполне разумно с классической точки зрения. Первоначальный вопрос касался чисто квантового процесса, в котором два фотона рассеиваются на два фотона. Я не уверен, наблюдалось ли это для «настоящих» фотонов.
Статья "Производство позитронов..." в формате pdf находится, например, по адресу wwwphy.princeton.edu/~kirkmcd/examples/accel/… . Немного хорошей теории можно найти на arxiv.org/pdf/hep-ph/9805507.

Я думаю, вы спрашивали об упругом фотон-фотонном взаимодействии. Если это так, я помню, как читал некоторые предложения (и аргументацию о возможности) экспериментов с использованием существующих лазерных установок в:

Э. Лундстрем и соавт. Использование мощных лазеров для регистрации упругого фотон-фотонного рассеяния. физ. Преподобный Летт. 96 нет. 8, 083602 (2006) . arXiv: hep-ph/0510076

Дополнительные ссылки:

Дж. Лундин и соавт. Анализ четырехволнового смешения мощных лазеров для регистрации упругого фотон-фотонного рассеяния. физ. Ред. А 74 № 4, 043821 (2006) . архив: hep-ph/0606136 .

Стивен Д. Хсу и Брайан М. Мюррей. Тепловая гравитация, черные дыры и космологическая энтропия. физ. Ред. Д 73 № 4, 044017 . архив: hep-th/0512033 .

Я понятия не имею, действительно ли были проведены эксперименты, но эти ссылки довольно крутые :)

Я смутно помню, что рассеяние света на свете накладывает верхний предел на энергию фотонов, которые будут распространяться на космических расстояниях. Таким образом, один зонд — это гамма-астрономия очень высоких энергий.

Да, но это должно дать только верхнюю границу поперечного сечения, верно? Вы же не можете использовать его, чтобы показать, что рассеяние фотон-фотон определенно имеет место, не так ли?
@Киган. Если вы видите фотоны выше некоторого порога от "локальных" явлений (скажем, нашего суперскопления), а не от дальних и можете исключить другие процессы...
Вы думаете об ограничении энергий частиц космических лучей из-за рассеяния на микроволновом фоне? Это "лимит ГЗК"
@DarenW нет, но механизм связан. Фотоны с энергией выше 400 ТэВ могут образовывать пары на реликтовом излучении, и хотя поперечное сечение невелико на космических расстояниях, оно становится значительным.

Вакуумное магнитное двойное лучепреломление в основном включает ту же петлевую диаграмму, что и упругое рассеяние света, за исключением того, что два из четырех фотонов исходят от магнита. Обнаружение этого эффекта является целью эксперимента PVLAS в Ферраре, Италия. См. arXiv:1406.6518 и ссылки внутри. В настоящее время эксперимент проводится, но чувствительность еще недостаточно хороша, чтобы обнаружить этот фундаментальный процесс. Мы работаем над этим.

Доказательства (4,4 стандартных отклонения выше ожидаемого фона) для света за счет рассеяния света ( γ γ → γ γ ) также был недавно замечен на Большом адронном коллайдере в столкновениях атомов свинца: https://arxiv.org/abs/1702.01625

Рассеяние света светом: экспериментальный статус
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v