Læs højt Et russisk forskerteam fra Budker Institute for Nuclear Physics (BINP) i Novosibirsk har for første gang observeret sammenbruddet af en højenergifoton i to lavenergifotoner. Det ekstremt sjældne forfald kan finde sted i atomernes elektriske felter og blev forudsagt for årtier siden af ​​kvantefeltteori. Dette rapporteres i tidsskriftet Physical Review Letters (bind 89 referencenummer 061802). Atomfysikerne omkring Alexander Milstein skød i deres eksperiment høje-energi-gammastråler på en krystal af vismuth germanate. Det elektriske felt af krystalatomerne exciterede en ekstremt lille fraktion af atomerne, der krydser krystallen, til at henfalde til to lavenergifotoner. Af de 1, 6 milliarder fotoner, der ramte detektorerne bag krystallen, havde kun omkring fire hundrede en energibalance, der antyder forfald.

Gamma-fotonernes forfald finder sted via et mellemtrin, hvor et foton først nedbrydes til et virtuelt elektron-positron-par. Dog forbrænder dette par ikke efterfølgende sig selv i en foton med den samme energi som den originale foton? snarere frigiver en af ​​de to partikelpartnere først en foton med lav energi, før de to partikler sprænges i en anden foton.

Denne effekt, der er forudsagt af kvantefeltteori, kan finde sted i de stærke elektriske felt af atomer. Fysikere har længe været overbevist om eksistensen af ​​fotonfald? dens detektion er imidlertid enormt vanskelig. Allerede i 1995 havde det russiske hold præsenteret de første beviser for vellykket forfald på flere konferencer, men den nøjagtige dataanalyse tog næsten syv år.

Det her beskrevne fotonforfald må ikke forveksles med det såkaldte parametriske forfald af fotoner, hvor en energisk foton i en ikke-lineær krystal nedbrydes i to infrarøde fotoner. Det er snarere et eksempel på interaktionen mellem et virtuelt partikelpar og atomens elektriske felt. Heldigvis er resultatet af eksperimentet nøjagtigt i overensstemmelse med forudsigelserne af kvantefeltteori. Forskere mener, at deres arbejde bør tilskynde peers til at demonstrere andre grundlæggende, men endnu ikke eksperimentelt observerede forudsigelser af kvantefeltteori. udstilling

Stefan Maier

© science.de

Anbefalet Redaktørens Valg