Le 13 janvier 2025, des scientifiques du CERN ont annoncé une découverte révolutionnaire concernant la diffusion lumière par lumière, un phénomène prédit par la physique quantique. Cette recherche a des implications significatives pour notre compréhension de l'électromagnétisme et la recherche de nouvelles particules.
Typiquement, lorsque deux faisceaux de lumière se croisent, leurs photons passent l'un à travers l'autre sans interaction. Cependant, dans des conditions spécifiques, les photons peuvent interagir, créant des particules chargées temporaires qui s'annihilent en photons. Cet événement rare, connu sous le nom de diffusion lumière par lumière, a été théorisé par des pionniers comme Enrico Fermi et Richard Feynman et est crucial pour tester l'électrodynamique quantique (QED).
La collaboration CMS au Grand collisionneur de hadrons (LHC) a réussi à isoler 26 instances de diffusion lumière par lumière dans des collisions plomb-plomb, dépassant de loin les événements de fond attendus. Cette observation, avec une signification statistique de cinq écarts types, confirme que de telles interactions peuvent se produire dans les collideurs, renforçant la validité du Modèle standard de la physique des particules.
Au-delà de la validation des théories existantes, ces résultats ouvrent des avenues pour explorer de nouvelles particules qui interagissent principalement avec les photons, telles que les particules de type axion (ALPs). Les résultats de CMS fournissent des contraintes sur la masse et le couplage de ces particules hypothétiques, guidant potentiellement les recherches futures en physique des particules.
Alors que le LHC continue de générer plus de données, des améliorations du détecteur CMS, y compris un nouveau calorimètre à haute granularité, faciliteront des enquêtes plus approfondies sur la diffusion lumière par lumière et ses implications pour la physique théorique et expérimentale.