Metti una particella carica in un campo elettromagnetico e la particella accelererà ed emetterà radiazioni. Tipicamente, la radiazione emessa ha scarso effetto sul moto della particella. Però, se l'accelerazione è estremamente grande, come nel caso degli elettroni o dei positroni ad alta energia in forti campi elettromagnetici, la radiazione emessa rallenterà drasticamente la particella. L'effetto, nota come reazione alle radiazioni, è stato riconosciuto fin dall'inizio del XX secolo, ed è rilevante in diversi rami della fisica, dalla fisica degli acceleratori all'astrofisica. Ma fino ad ora è stato difficile individuare i calcoli matematici che meglio descrivono il fenomeno. In un articolo recentemente pubblicato su Revisione fisica D , la collaborazione NA63 riporta uno studio ad alta precisione del fenomeno che mostra che un'equazione proposta molto tempo fa fa il lavoro notevolmente bene.

Il team NA63 ha precedentemente studiato la reazione alle radiazioni sparando un raggio di positroni ad alta energia dal sincrotrone superprotonico su un cristallo di silicio. Il fenomeno è stato studiato anche facendo scontrare un raggio laser ad alta intensità con un raggio di elettroni ad alta energia. Però, questi due tipi di studio sono stati condotti in un regime in cui gli effetti quantistici erano dominanti, e gli esperimenti basati sul laser hanno anche utilizzato campioni di dati relativamente piccoli con grandi fluttuazioni di dati, tutto ciò ha impedito uno studio ad alta precisione dell'effetto.

Inserisci l'ultimo studio NA63. Dirigendo un fascio di particelle cariche ad alta energia (elettroni o positroni) dal Super Proton Synchrotron su diversi cristalli (di silicio o diamante) di diverso spessore, un cristallo alla volta e con diverse angolazioni con cui il raggio colpisce il cristallo, il team NA63 è riuscito a studiare con alta precisione la reazione di radiazione per le particelle cariche nel forte campo elettromagnetico del cristallo. In tutti i casi, i ricercatori hanno misurato lo spettro energetico dei fotoni emessi dalle particelle cariche, questo è, hanno misurato come il numero di fotoni emessi dalle particelle cariche variava con l'energia del fotone.

Hanno scoperto che tutti gli spettri di energia misurati sono in notevole accordo con le previsioni basate sull'equazione di Landau-Lifshitz che descrive la dinamica delle particelle cariche in un forte campo elettromagnetico se queste previsioni includono anche piccoli cambiamenti dagli effetti quantistici.

"Questa equazione classica è stata proposta negli anni '50 per spiegare l'effetto della reazione alle radiazioni, " ha detto il portavoce di NA63 Ulrik Uggerhøj. "Il nostro nuovo studio ha indagato per la prima volta il regime sperimentale in cui l'effetto è dominante, e ha mostrato che l'equazione sembra descrivere bene questo regime."