Una nuova idea per far esplodere fasci di particelle elementari l'uno nell'altro potrebbe rivelare come la luce e la materia interagiscono in condizioni estreme che possono esistere sulle superfici di oggetti astrofisici esotici, in potenti esplosioni di luce cosmica ed esplosioni di stelle, in acceleratori di particelle di nuova generazione e in ambienti caldi, plasma denso di fusione.

La maggior parte di tali interazioni in natura sono descritte con grande successo da una teoria nota come elettrodinamica quantistica (QED). Però, l'attuale forma della teoria non aiuta a prevedere fenomeni in campi elettromagnetici estremamente grandi. In un recente articolo in Lettere di revisione fisica , i ricercatori dello SLAC National Accelerator Laboratory del Dipartimento dell'Energia e i loro colleghi hanno suggerito un nuovo concetto di collisore di particelle che ci consentirebbe di studiare questi effetti estremi.

I campi estremi assorbono energia dai fasci di particelle in collisione, una perdita indesiderata che viene tipicamente mitigata raggruppando le particelle in particelle relativamente lunghe, grappoli piatti e tenendo sotto controllo l'intensità del campo elettromagnetico. Anziché, il nuovo studio suggerisce di creare grappoli di particelle così corti da non avere abbastanza tempo per perdere energia. Un tale collisore fornirebbe l'opportunità di studiare gli effetti intriganti associati ai campi estremi, compresa la collisione di fotoni che emergono dai fasci di particelle.

Lo studio è stato una collaborazione di ricercatori dello SLAC; Università di Princeton; Università di Lisbona, Portogallo; Università di Dusseldorf, Germania; e National Research Nuclear University MEPhI, Russia. Parti di questo progetto sono state finanziate attraverso un premio DOE Office of Science Early Career Research Program. Un workshop sull'esplorazione della QED di campo estremo e sui fenomeni fisici che crea si terrà presso lo SLAC alla fine dell'estate.