根据国外媒体的报道,你可能没有意识到光子实际上是一小片光。事实上,光子是可以分成的最小的光。当你打开灯时,无数的光子从灯泡中喷出,涌入你的眼睛,然后被你的视网膜吸收并转换成电信号,这样你就可以看到你面前的东西。

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你可以想象现在你周围有多少光子。这些光子不仅来自你房间的光线,还包括从窗户进入房间的太阳光子。甚至你自己的身体也会产生光子,这些光子只是以红外能量的形式发射出来,需要夜视镜才能看到。

当然,所有的无线电波、紫外线和其他种类的射线都会一直“轰击”你。这些是无尽的光子流。

简言之,光子无处不在。

这些微小的光不应该相互作用,甚至不知道其他光子的存在。根据物理定律,当一个光子经过另一个光子时,将没有相互作用。

至少物理学家过去是这样认为的。但是在世界上最强大的原子对撞机的一项新实验中,研究人员短暂地观察到了一个不可能的现象:光子碰撞。这里面有什么蹊跷?这些光子中的一些违背了常识,行为与普通光子不同。相反,它们会短暂地变成“虚拟粒子”。通过研究这些极其罕见的相互作用,物理学家希望进一步揭示光的基本性质,甚至发现新的高能物理原理,如统一理论和超对称理论。

轻触

一般来说,光子不会相互作用或碰撞是一件好事,否则光子将永远不能直线运动,一切都将被打乱。幸运的是,两个光子通常会直接穿过对方,就好像对方不存在一样,这是大多数情况下的情况。

在高能实验中,我们可以通过我们的努力使两个光子碰撞,但是发生这种情况的概率非常小。物理学家对这种过程非常感兴趣,因为它可以揭示光的深层本质,帮助我们发现一些意想不到的物理现象。

光子很少相互作用,因为它们只与带电粒子相互作用。这是宇宙的法则,我们无法控制它。但是如果这是宇宙的法则,我们怎么能连接两个不带电荷的光子呢?

光子是什么?

这个问题的答案在于现代物理学中最神秘和迷人的领域之一。这个领域有一个非常时髦的名字——量子电动力学。

在亚原子世界中,光子不一定是光子,或者它们不总是光子。电子和光子等粒子在运动过程中会不断转换“身份”。乍一看,这似乎有点令人困惑:一束光除了一束光还能是什么?

为了理解这种奇怪的行为,我们需要稍微扩展一下我们的思维。

就光子而言,偶尔(记住,这是非常罕见的)一个光子会在运动中改变他的想法。它可能不再是一个粒子,而是变成一对粒子,由一个带负电的电子和一个带正电的“正电子”(即电子的反物质)一起向前移动组成,但这种情况转瞬即逝,因为正负电子总是相遇。一旦它们相遇,它们立即湮灭并变成光子。

由于各种复杂的原因,当这种现象发生时,这些粒子对被称为“虚拟粒子”。可以说,在绝大多数情况下,你永远不会与虚拟粒子相互作用,只能接触光子,但这并不是所有情况下的情况。

黑暗中的一线光明

在位于法国和瑞士边界下的大学强子对撞机的ATLAS仪器进行的一系列实验中,研究小组花了大量时间让铅核以接近光速的速度碰撞。但事实上,他们不允许铅核碰撞。这些粒子非常非常非常接近。

因此,铅原子只会受到电磁力的作用,而不会涉及到膨胀所带来的一系列麻烦问题,如产生大量新粒子、力和能量等。换句话说,这些铅核只交换大量的光子。

在极少数情况下,其中一个光子可能会短暂地变成一对电子和正电子。然后,另一个光子可以与这个电子或正电子“交流”。这样,互动就发生了。

在这种相互作用的过程中,光子只是撞击电子或正电子,然后毫发无损地继续前进。被击中的电子或正电子将很快找到它的配偶并返回光子。所以在两个光子碰撞后,它们只会相互弹开,没有任何效果。但交易所本身已经非常了不起了。

有多神奇?让我们这样说吧,研究小组总共进行了数万次撞击,总共只检测到59次可能的撞击,只有59次!

但是这59次互动揭示了什么样的宇宙信息呢?首先,它证实了“光子并不总是光子”

此外,通过深入挖掘这些粒子的量子本质,我们还可以学到一些新的物理知识。例如,在一些试图推动已知粒子物理边界的微妙模型中,这些光子之间相互作用的概率略有不同。这可能为我们提供一种探索和测试这些模型的方法。目前,我们没有足够的数据来判断这些模型之间的差异。但是现在有了相应的技术,我们也许能够向前推进。

希望在不久的将来,我们真的能给目前的“抹黑”局面带来“一线曙光”。