当光与自身相撞时会发生什么？科学家刚刚找到答案

然而，量子物理学预言了"光-光散射"效应。普通激光器的功率不足以检测到这种现象，但欧洲核子研究中心（CERN）的粒子加速器已观测到该效应。虚粒子确实能在短时间内凭空出现，与光子相互作用并改变其传播方向。这种效应极其微弱，但必须精确理解才能通过当前μ子的高精度实验验证粒子物理理论。维也纳工业大学的研究团队现已证明，此前被低估的张量介子在这一过程中起着重要作用。这项新成果已发表在《物理评论快报》期刊。

凭空出现的虚粒子

当光子与光子相互作用时，会产生虚粒子。这些粒子无法被直接测量，因为它们会立即消失。从某种意义上说，它们既持续存在又同时不存在——量子物理允许这种在我们经典认知中相互排斥的状态叠加。

"尽管这些虚粒子无法直接观测，但它们会对其他粒子产生可测量的影响，"该研究第一作者、维也纳工业大学理论物理研究所的乔纳斯·马格表示，"要精确计算真实粒子的行为，必须正确考虑所有可能的虚粒子。这正是该课题既困难又引人入胜的原因。"

当光与光发生散射时，一个光子可能转化为电子-正电子对。在正负电子相互湮灭重新变成光子之前，其他光子会与这对粒子相互作用。当产生同时受强核力作用的重粒子（如由夸克和反夸克组成的介子）时，情况会变得更加复杂。

"这些介子存在不同类型，"马格解释道，"我们现已证明其中一类——张量介子被严重低估。通过光-光散射效应，它们会影响μ子的磁学性质，而μ子磁矩可用于极端精确地检验粒子物理标准模型。"张量介子虽出现在早期计算中，但采用了非常粗略的简化处理。新评估不仅显示其贡献远超先前假设，还发现其作用符号与既往认知相反，从而对结果产生方向性影响。

非常规理论方法

该结果还解决了去年最新解析计算与替代性计算机模拟之间的分歧。"问题在于传统解析方法只能在极限情况下较好地描述夸克的强相互作用，"维也纳工业大学的安东·雷班指出。

研究团队采用了非常规的全息量子色动力学方法，将四维时空中的过程映射到具有引力的五维空间。某些问题在这个异维空间中更易求解，结果随后再转换回原维度。"张量介子可对应五维空间中的引力子，而爱因斯坦引力理论对此有明确预言，"雷班阐释道，"我们现在获得的计算机模拟与解析结果高度吻合，但与某些既往假设存在偏差。希望这能推动加快已规划的张量介子专项实验。"

标准模型的检验

这些分析对物理学核心问题至关重要：粒子物理标准模型的可靠性如何？作为当前公认的量子物理理论，该模型描述了除引力外所有已知粒子类型和自然基本力。

标准模型的精确性可通过几个特殊测试案例进行验证，例如测量μ子的磁矩。多年来，科学家们始终困惑于理论与实验间的某些偏差究竟暗示着超越标准模型的"新物理"，还是单纯源于计算误差。虽然μ子磁矩差异近期已显著缩小，但要真正探索新物理，必须尽可能精确理解剩余的理论不确定性。这项新研究正是为此提供了关键突破。