量子电动力学验证的新实验.

　　绝对空旷——这就是我们大多数人对真空的想象。然而，在现实中，它充满了一种能量闪烁：量子涨落。专家们现在正在准备一项激光实验，该实验将以一种新颖的方式检测这些真空波动，从而可能为新的物理定律提供线索。亥姆霍兹-德累斯顿-罗森多夫 HZDR 的一个研究小组提出了许多建议，可用于更有效地进行实验——这增加了成功的机会。

　　真空波动不能直接检测到，但可以产生间接影响，例如通过改变微小颗粒的电磁场。然而，目前还不可能在没有任何颗粒的情况下检测到真空波动。如果成功，物理学的基本理论之一，量子电动力学，可以在以前未经测试的领域中得到证明。然而，如果这样的实验揭示了与理论的偏差，这将导致结论，即已经发现了新的、以前未被发现的粒子。

　　实现这一目标的实验计划作为亥姆霍兹国际极端场光束线的一部分，HIBEF是由汉堡欧洲XFEL的HZDR领导的研究联盟。原理：超强激光将短而强烈的闪光发射到无气泵送不锈钢腔室中。在其中，他应该以这样一种方式操纵真空波动，即它们以一种看似神奇的方式重新极化来自欧洲XFEL的X射线闪光，即在其振荡方向上旋转它。“这就像在两个偏振滤光片之间推一把透明的塑料尺子，然后来回弯曲，”理论家Ralf Schützhold解释道。“实际上，滤光片的设置方式是，没有光线可以从它们后面发出。但是弯曲的尺子会改变光线的方向，这样你最终可以看到一些东西。在这张图片中，尺子将对应于真空波动，超强激光闪光会弯曲它们。

　　最初的概念是只向腔室发射一个光学激光闪光，并使用特殊的测量技术来记录它是否改变了X射线闪光的偏振。问题是：“信号可能非常微弱，”Schützhold解释道。“可能在一万亿个X射线光子中，只有一个改变了它的偏振。然而，这可能低于当前的测量极限——该技术可能只是从裂缝中溜走。这就是为什么Schützhold和他的团队依靠一种变体：他们不仅使用一个光学激光脉冲，而且同时将两个激光脉冲射入无气腔室。

　　在那里，两个闪电相遇，因此它们实际上相撞。X射线脉冲应该发射到这个碰撞点。决定性因素是碰撞的激光脉冲在X射线脉冲上的作用类似于一种晶体。正如X射线在穿过普通晶体时会发生衍射一样，X射线脉冲也应该被两个碰撞的激光脉冲的短期光晶体偏转。“这不仅会改变X射线脉冲的偏振，而且同时也会有所偏转，”Schützhold说。希望这种组合可以增加实际能够测量效果的机会。在他们的工作中，该团队计算了两个激光闪光在腔室中相遇的角度的各种变体。这些变体中哪一个被证明是最好的，将在实验中显示。

　　此外，如果不是将两个相同颜色的激光闪光射入腔室，而是将两个不同波长的闪光射入腔室，则可以改善前景。在这种情况下，X射线闪光的能量也可能略有变化，这也将有助于测量效果。“但这在技术上要求很高，可能要到以后才能实施，”Schützhold说。

　　目前，汉堡正在进行规划，首批试验计划于2024年开始。如果他们成功了，他们可以再次确认QED。然而，也许这些实验会发现与已证实的理论的偏差。这可能是由于以前未被发现的粒子 - 例如，称为轴子的超轻幽灵粒子。“而这一点，”舒茨霍尔德说，“将是一个明确的迹象，表明还有其他以前未知的自然法则。