당신이 그것을 몰랐다면, 광자들은 아주 작은 빛입니다. 실제로, 그들은 가능한 가장 작은 빛입니다. 램프를 켜면 엄청난 양의 광자가 그 전구에서 튀어 나와 눈에 비 쳐져 망막에 흡수되어 전기 신호로 바뀌어 현재하고있는 것을 볼 수 있습니다.
따라서 한 번에 얼마나 많은 광자를 둘러싸고 있는지 상상할 수 있습니다. 방의 조명뿐만 아니라 태양의 창을 통해 광자가 흘러 나옵니다. 자신의 신체조차도 광자를 생성하지만 적외선 에너지에서 완전히 아래로 내려가므로 야간 투시경이 필요합니다. 그러나 그들은 여전히 거기에 있습니다.
물론, 모든 전파와 자외선 및 다른 모든 광선은 끝없는 광자 스트림으로 당신과 다른 모든 것을 끊임없이 공격합니다.
어디서나 광자입니다.
이 작은 빛의 패킷은 서로 상호 작용하지 않아야하며, 본질적으로 다른 것조차 존재하는 "인식"이 없습니다. 물리 법칙은 하나의 광자가 상호 작용이없는 다른 광자를 지나가도록하는 것입니다.
그것은 물리학 자들이 적어도 생각한 것입니다. 그러나 세계에서 가장 강력한 원자 분쇄기 내부의 새로운 실험에서 연구자들은 불가능한 광자를 보았습니다. 캐치? 이 광자는 게임에서 약간 벗어 났기 때문에 스스로 행동하지 않고 일시적으로 "가상"이되었습니다. 물리학 자들은 이러한 희귀 한 상호 작용을 연구함으로써 빛의 기본 특성 중 일부를 밝히고 대 통일 이론과 (아마도) 초대칭과 같은 새로운 고 에너지 물리학을 발견하기를 희망합니다.
가벼운 터치
일반적으로 광자가 서로 상호 작용하거나 튀어 오르지 않는 것이 좋습니다. 왜냐하면 광자가 어떤 종류의 직선에서도 절대로 가지 않는 총 미친 집이기 때문입니다. 고맙게도, 두 개의 광자가 서로 존재하지 않는 것처럼 서로 미끄러질 것입니다.
대부분의 경우입니다.
고 에너지 실험에서, 우리는 (많은 팔꿈치 그리스로) 두 개의 광자가 서로 충돌 할 수 있지만, 이것은 거의 발생하지 않습니다. 물리학 자들은 이러한 종류의 과정에 관심이 있습니다. 빛 자체의 특성에 대한 매우 깊은 특성을 드러내고 예상치 못한 물리학을 발견하는 데 도움이 될 수 있기 때문입니다.
광자는 전하가있는 입자와 만 연결되므로 서로 상호 작용하는 경우가 거의 없습니다. 그것은 우리가 살아야 할 우주의 규칙 중 하나 일뿐입니다. 그러나 이것이 우주의 법칙이라면, 우리는 어떻게 서로 연결될 수있는 두 개의 광자를 얻을 수 있을까요?
광자가 아닌 경우
그 해답은 현대 물리학에서 가장 까다 롭고도 맛있는 측면 중 하나에 있으며 양자 전기 역학의 펑키 한 이름을 따릅니다.
아 원자 세계의이 그림에서, 광자는 반드시 광자 일 필요는 없습니다. 적어도, 항상 광자 인 것은 아닙니다. 전자와 광자와 같은 입자들과 다른 모든 입자들은 계속해서 앞뒤로 움직여 이동하면서 정체성을 변화시킵니다. 처음에는 혼란스러워 보입니다. 빛의 광선이 어떻게 빛의 광선과 다른 것일 수 있습니까?
이 괴상한 행동을 이해하려면 의식을 조금 확장해야합니다 (표현하기).
광자들의 경우, 여행 할 때마다 가끔씩 (그리고 이것은 매우 드물다는 것을 명심) 마음을 바꿀 수 있습니다. 그리고 그것은 단지 광자 대신에, 함께 이동하는 한 쌍의 입자, 음으로 대전 된 전자와 양으로 대전 된 양전자 (전자의 반물질 파트너)가 될 수 있습니다.
양전자와 전자가 서로를 발견하고 물질과 반물질이 만날 때 발생하는 것처럼 그들은 멸종하고, of 아들 기 때문에 눈을 깜박이면 놓치게됩니다. 홀수 쌍은 다시 광자로 바뀝니다.
지금 당장 들어가기가 너무 복잡한 여러 가지 이유로, 이런 일이 발생하면 이러한 쌍을 가상 입자라고합니다. 거의 모든 경우에 가상 입자 (이 경우 양전자 및 전자)와 상호 작용할 수 없으며 광자와 만 대화 할 수 있다고 말하면 충분합니다.
그러나 모든 경우에 해당되는 것은 아닙니다.
어둠 속의 빛
French-Swiss 국경 아래의 Large Hadron Collider에서 ATLAS 공동 작업에 의해 진행된 일련의 실험에서 최근 온라인 사전 인쇄 저널 arXiv에 제출 된 팀은 거의 빛의 속도로 리드 핵을 서로 충돌시키는 데 너무 많은 시간을 보냈습니다. . 그러나 실제로 납 입자가 서로 충돌하지는 않았습니다. 대신, 비트는 매우, 매우, 매우 가깝게왔다.
이런 식으로 많은 여분의 입자, 힘 및 에너지를 포함하여 충돌의 거대한 혼란을 처리하는 대신에 납 원자가 전자기력을 통해 상호 작용했습니다. 다시 말해, 그들은 방대한 양의 광자를 교환했습니다.
그리고 때때로, 아주 가끔, 매우 드물게, 그 광자들 중 하나는 간단히 양전자와 전자로 구성된 한 쌍으로 변할 것입니다. 그러면 다른 광자는 그 양전자 나 전자 중 하나를보고 그것에 대해 이야기 할 것입니다. 상호 작용이 발생합니다.
이 상호 작용에서, 광자는 전자 나 양전자에 충돌을 일으키고 아무런 해를 끼치 지 않으면서도 즐거운 길을 떠납니다. 결국, 그 양전자 나 전자는 그 짝을 찾아 광자로 돌아갑니다. 따라서 두 개의 광자가 서로 충돌하는 결과는 단지 두 개의 광자가 서로 튀는 것입니다. 그러나 그들이 서로 대화 할 수 있다는 것은 놀랍습니다.
얼마나 놀라운가요? 수조 건의 충돌로 인해 수백만 건의 충돌이 발생한 후 팀은 총 59 개의 잠재적 교차로를 감지했습니다. 그냥 59.
그러나이 59 가지 상호 작용은 우주에 대해 무엇을 알려 줍니까? 우선, 그들은이 사진이 광자가 항상 광자가 아니라는 것을 검증합니다.
그리고이 입자들의 양자 특성을 파고 들면서 새로운 물리학을 배울 수있었습니다. 예를 들어, 알려진 입자 물리학의 경계를 넓히는 일부 멋진 모델에서 이러한 광자 상호 작용은 약간 다른 속도로 발생하여 잠재적으로 이러한 모델을 탐색하고 테스트하는 방법을 제공합니다. 현재이 모델들 간의 차이점을 알 수있는 데이터가 충분하지 않습니다. 그러나 이제이 기술이 확립되었으므로, 우리는 약간의 진전을 이룰 수 있습니다.
그리고 당신은 여기서 명백한 폐쇄 말을 변명해야 할 것이지만, 곧 우리는 상황에 대해 약간의 조명을 줄 수 있기를 바랍니다.
폴 엠. 셔터 천체 물리학 자입니다 오하이오 주립대 학교, 의 주인 "우주인에게 물어보세요" "우주 라디오,"의 저자우주에서의 당신의 장소."
