فیزیک دانشگاه شیراز:

دانشمندان در LHC شواهدی برای پراکندگی نور توسط نور پیدا کرده‌اند که در آن، دو فوتون برهمکنش کرده و تغییر مسیر می‌دهند.

بر اساس الکترودینامیک کلاسیک، پرتوهای نور، بدون پراکندگی از هم عبور می‌کنند؛ اما در فیزیک کوانتومی، با وجود اینکه این پدیده، نامحتمل به نظر می‌رسد، پرتوهای نور می‌توانند توسط یکدیگر پراکنده شوند. یکی از قدیمی‌ترین پیشگویی‌های الکترودینامیک کوانتومی، این است که فوتونها (ذرات حامل نیروی الکترومغناطیس) می‌توانند بر هم اثر کرده و توسط یکدیگر، پراکنده شوند. این پدیده در محیطهای مختلف آزموده شده ولی تا قبل از این، مشاهده مستقیم آن میسر نشده بود.

در سال ۲۰۱۲، فیزیکدانان پیشنهاد کردند که این پدیده می‌تواند در برخورددهنده بزرگ هادرونی (LHC) در سرن مشاهده شود. پروتونهایی که تا نزدیک سرعت نور شتاب داده می‌شوند، یک میدان مغناطیسی خیلی قوی تولید می‌کنند. وقتی به‌جای پروتون از یون استفاده شود، این میدان، قوی‌تر هم می‌شود. زمانیکه دو یون از کنار هم عبور داده می‌شوند، دو فوتون توسط یکدیگر پراکنده می‌شوند، در حالیکه یونها بدون تغییر می‌مانند. دانشمندان دو فوتون کم انرژی با خصوصیات حرکتی ویژه و بدون فعالیت اضافی را در آشکارساز مشاهده می‌کنند.

فیزیکدانان در سال ۲۰۱۵ در آزمایش ATLAS، پراکندگی نور توسط نور را آزمودند و نتایج امیدوارکننده‌ای با دقت ۴٫۴σ بدست آوردند. مقدار σ، اهمیت آماری یک نتیجه علمی را نشان می‌دهد. فیزیکدانان معمولا فقط وقتی از واژه “کشف” صحبت می‌کنند که نتیجه‌ای با ۵σ پیدا کنند؛ در حالیکه ۳σ نشان‌دهنده‌ی مدرک جدید و قابل اهمیتی برای آن پدیده است. پراکندگی نور توسط نور ، سطح مقطع پراکندگی بسیار کوچکی دارد که نشان‌ می‌دهد این پدیده به‌ندرت رخ می‌دهد: به‌ازای هر ۴ میلیارد رویداد فقط ۱۳ نمونه از این دو فوتون مشاهده می‌شود.

از آنجایی که دانشمندان فقط تعداد کمی از این پراکندگی‌ها را مشاهده می‌کنند، دقت آماری نتایج آنها محدود است. محققان امیدوارند با راه‌اندازی مجدد LHC در اواخر سال ۲۰۱۸، بتوانند داده‌های بیشتری برای آزمودن دقیق‌تر این پدیده جمع آوری کنند. مطالعات بیشتر می‌تواند دریچه‌ی تازه‌ای رو به فیزیک جدید در LHC باز کند و شاید بتواند شواهدی برای فیزیک فرای مدل استاندارد ذرات فراهم کند؛ مثلا ذرات شبیه اکسیون (axion) که کاندیدی برای ماده تاریک هستند. نظریه‌های مختلف، پیش‌بینی کرده‌اند که پراکندگی نور توسط نور می‌تواند به چنین ذراتی، حساس باشند