Accelererede elektroner oplever strålingstilbagevirkning

Hverken klassisk teori eller QED forklarer fænomenet tilfredsstillende, men nu har vi eksperimenter: Tobias Wistisen, Helge Knudsen og Ulrik Uggerhøj fra IFA er medforfattere til en artikel i Nature Communications med titlen "Experimental Evidence of Quantum Radiation Reactions in Aligned Crystals"

23.02.2018 | Ole J. Knudsen

Forsøgsopstillingen i H4 beamline i SPS NA på Cern.

I naturvidenskabens mest præcise teori, fysikkens såkaldte kvanteelektrodynamik (QED), der kan forudsige visse målinger med en præcision på 14 decimaler, findes ikke desto mindre et hundredeårigt udestående problem, den såkaldte ‘strålingstilbagevirkning’ (eng.: ‘radiation reaction’): Når en elektrisk ladet partikel accelererer - skifter fart eller retning - udsender den stråling, og denne stråling virker tilbage på elektronen selv. Ifølge den klassiske udgave af teorien giver elektronens bevægelsesligninger under hensyn til denne strålingstilbagevirkning absurde løsninger - i konflikt med enten energibevarelse eller med kausalitet, som begge er grundsten i fysikken. I den kvantemekaniske version, QED, er problemet at beregninger er meget komplicerede, og indtil videre kun har været udført i forholdsvis simple tilfælde. Dette grundlæggende problem om strålingstilbagevirkning blev første gang overvejet for mere end hundrede år siden, og en af årsagerne til at løsninger dertil endnu ikke er fundet er, at eksperimenter der adresserer det - og således kan hjælpe en teoretisk løsning på vej - ikke har været mulige hidtil. Nu har CERN-eksperimentet NA63 under ledelse af Ulrik Uggerhøj fra Aarhus Universitet fundet en mulig metode til at måle strålingstilbagevirkning, ved at udnytte de ekstremt stærke elektriske felter i krystaller i kombination med meget energirige, såkaldt ultrarelativistiske, elektroner.

Målingerne er publiceret i Nature Communications. Artiklen i Nature Communications er offentliggjort den 23. februar 2018.

Institut for Fysik og Astronomi, Offentligheden / Pressen, Medarbejdere, Studerende