En ny idé för att krossa strålar av elementarpartiklar i varandra kan avslöja hur ljus och materia interagerar under extrema förhållanden som kan finnas på ytorna av exotiska astrofysiska objekt, i kraftfulla kosmiska ljussprängningar och stjärnexplosioner, i nästa generations partikelkolliderare och i heta, tät fusionsplasma.

De flesta sådana interaktioner i naturen beskrivs mycket framgångsrikt av en teori som kallas kvantelektrodynamik (QED). Dock, teorins nuvarande form hjälper inte att förutsäga fenomen i extremt stora elektromagnetiska fält. I en färsk tidning i Fysiska granskningsbrev , forskare från Department of Energys SLAC National Accelerator Laboratory och deras kollegor har föreslagit ett nytt partikelkolliderkoncept som skulle tillåta oss att studera dessa extrema effekter.

Extrema fält tappar energi från kolliderande partikelstrålar - en oönskad förlust som vanligtvis mildras genom att bunta partiklar till relativt långa, platta klasar och hålla den elektromagnetiska fältstyrkan i schack. Istället, den nya studien föreslår att man gör partikelknippen så korta att de inte skulle ha tillräckligt med tid för att förlora energi. En sådan kolliderare skulle ge en möjlighet att studera spännande effekter förknippade med extrema fält, inklusive kollisionen av fotoner som kommer ut från partikelstrålarna.

Studien var ett samarbete mellan forskare vid SLAC; Princeton Universitet; Universitetet i Lissabon, Portugal; Universitetet i Düsseldorf, Tyskland; och National Research Nuclear University MEPhI, Ryssland. Delar av detta projekt finansierades genom ett DOE Office of Science Early Career Research Program-pris. En workshop om att utforska QED i extrema fält och de fysikfenomen det skapar kommer att hållas på SLAC på sensommaren.