Placera en laddad partikel i ett elektromagnetiskt fält och partikeln kommer att accelerera och avge strålning. Vanligtvis, den emitterade strålningen har liten effekt på partikelns rörelse. Dock, om accelerationen är extremt stor, som är fallet för högenergielektroner eller positroner i starka elektromagnetiska fält, den utsända strålningen kommer att sakta ner partikeln drastiskt. Effekten, känd som strålningsreaktion, har erkänts sedan början av 1900-talet, och är relevant inom flera grenar av fysiken, från acceleratorfysik till astrofysik. Men hittills har det varit svårt att sätta fingret på den matematik som bäst beskriver fenomenet. I en tidning som nyligen publicerades i Fysisk granskning D , NA63-samarbetet rapporterar en högprecisionsstudie av fenomenet som visar att en ekvation som föreslagits för länge sedan gör jobbet anmärkningsvärt bra.

NA63-teamet har tidigare undersökt strålningsreaktion genom att avfyra en stråle av högenergipositroner från Super Proton Synchrotron mot en kiselkristall. Fenomenet har också studerats genom att kollidera en högintensiv laserstråle med en elektron med hög energi. Dock, dessa två typer av studier genomfördes i en regim där kvanteffekter var dominerande, och de laserbaserade experimenten använde också relativt små dataprover med stora datafluktuationer, som alla förhindrade en högprecisionsstudie av effekten.

Gå in i den senaste NA63-studien. Genom att rikta en stråle av högenergiladdade partiklar (elektroner eller positroner) från superprotonsynkrotronen mot flera (kisel eller diamant) kristaller av olika tjocklek, en kristall i taget och med olika vinklar vid vilka strålen träffar kristallen, NA63-teamet lyckades med hög precision studera strålningsreaktionen för de laddade partiklarna i kristallens starka elektromagnetiska fält. I samtliga fall, forskarna mätte energispektrumet för fotonerna som avges av de laddade partiklarna, det är, de mätte hur antalet fotoner som emitterades av de laddade partiklarna varierade med fotonenergin.

De fann att alla de uppmätta energispektra är i anmärkningsvärd överensstämmelse med förutsägelser baserade på Landau-Lifshitz-ekvationen som beskriver dynamiken hos laddade partiklar i ett starkt elektromagnetiskt fält om dessa förutsägelser också inkluderar små förändringar från kvanteffekter.

"Denna klassiska ekvation föreslogs på 1950-talet för att redogöra för effekten av strålningsreaktion, ", sa NA63:s talesperson Ulrik Uggerhøj. "Vår nya studie har för första gången undersökt den experimentella regim där effekten är dominerande, och det visade att ekvationen verkar beskriva denna regim väl."