Von: Dennis L.
Nachweis noch erforderlich

Kollidierende Lichtteilchen kurz vor dem Nachweis

Ein scheinbar unmöglicher Nachweis über die elastische Kollision von Photonen könnte schon bald Wirklichkeit werden. Bisher wurde noch nie direkt beobachtet, dass zwei Lichtteilchen tatsächlich kollidieren und danach wieder auseinander schießen.

Am CERN soll der Nachweis des kollidierenden Lichts erfolgen.
© Nikolaus Geyrhalter Filmproduktion / wikipedia.org

Genf (Schweiz). Physiker berichten im Physical Review, dass die exotischen und extrem seltenen Kollisionen von Photonen in einem Teilchenbeschleuniger am Cern möglich sind und bald auch nachgewiesen werden können.

Die Photonen des Lichts sind eigentlich Einzelgänger. Sie haben keine Masse und können sich nicht gegenseitig beeinflussen. Es ist möglich, dass sich zwei Laserstrahlen durchkreuzen, ohne dass sie gestreut werden. Heute weiß man, dass unter bestimmten Bedingungen, die Photonen über einen Quantenprozess miteinander interagieren können.

Was passiert, wenn zwei Photonen miteinander kollidieren? Rein theoretisch kann es zu einer elastischen Kollision kommen, bei der die Lichtteilchen wie zwei Billardkugeln aufeinanderprallen und wieder auseinanderspringen. Beobachtet werden konnte dieser Prozess jedoch noch nicht. Es galt früher als unmöglich, dass eine derartige Kollision verursacht wird. Selbst eine extrem starke Lichtquelle ist dafür nicht energiereich genug.

Eine Kollision der Photonen im LHC

Eine neue Analyse von Mariola Klusek-Gawenda und ihre Kollegen zeigen, dass diese Photonenkollisionen in dem weltgrößten Teilchenbeschleuniger, dem sogenannten Large Hadron Collider (LHC) am CERN bei Genf möglich sind und man sie in Zukunft auch nachweisen kann.

Die Forscher berechnen für ihre Studie die Bahnen der Teilchen, die immer dann entstehen, wenn Bleikerne im LHC entstehen und sich etwas streifen. Klusek-Gawenda erklärt, dass die elektrischen großen Ladungen in den Bleikernen oftmals zur Bildung von Photonen führen kann. Sollte dieser Prozess in zwei nah aneinander fliegenden Kernen entsteht, dann könnten sie miteinander kollidieren.

Bereits in den nächsten Jahren ist ein Nachweis möglich

Die Wahrscheinlichkeit derartiger Ereignisse, ist sehr selten aber nicht unmöglich. Die Photonen, die bei dieser Kollision entstehen, könnten anhand der Berechnung der Flugbahn von einem großen Detektor des Beschleunigers registriert und aus der Menge der Ereignisse herausgefiltert werden.

Klusek-Gawenda ist sich sicher, dass diese Kollision real beobachtet und auch nachgewiesen werden kann. Sie meint, dass das bereits im nächsten Jahr möglich wäre. Wenn die Forscher erfolgreich sind, dann wäre das ein großer Fortschritt für die Physik und bisher unbekannte Quantenprozesse könnten durch den Nachweis enthüllt werden.

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