当光猛烈撞击自身时会发生什么？科学家刚刚发现

尽管如此，量子物理学预言了“光对光散射”效应的存在。普通激光器的功率不足以探测到该效应，但欧洲核子研究中心（CERN）的粒子加速器已观测到此现象。虚粒子能在极短时间内凭空产生，与光子相互作用并改变其方向。该效应极其微弱，但为了通过当前对μ子的高精度实验验证粒子物理理论，必须精确理解这一过程。维也纳工业大学（TU Wien）的研究团队现已证明，此前被低估的方面——即所谓的张量介子的贡献——在此过程中起着重要作用。新成果已发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）期刊。

凭空产生的虚粒子

当光子与光子相互作用时，可能产生虚粒子。这些粒子无法被直接测量，因其会瞬间消失。从某种意义上说，它们同时存在又不存在——量子物理学允许此类态叠加的存在，而这在我们经典的日常认知中属于互斥状态。

"尽管这些虚粒子无法被直接观测，但它们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（Jonas Mager）解释道，"若要精确计算实粒子的行为模式，必须准确计入所有可能的虚粒子。这正是该任务如此困难——却又如此迷人的原因。"

在光散射光的过程中，一个光子可能转化为电子-正电子对。在电子与正电子相互湮灭形成新光子之前，其他光子可与这对粒子发生作用。当产生同时受强核力作用的重粒子（例如由夸克和反夸克组成的介子）时，情况将更为复杂。

"这些介子存在不同类型"，乔纳斯·马格指出，"我们现已证明其中一类——张量介子——的重要性被严重低估。通过光-光散射效应，它们影响μ子的磁特性，而μ子磁特性正被用于以极高精度检验粒子物理标准模型。"张量介子虽曾在早期计算中出现，但采用了极为粗略的简化处理。新评估结果表明，其贡献不仅远强于先前假设，且符号方向与既往认知相反，从而对结果产生逆向影响。

非常规理论方法

该成果同时解决了去年最新解析计算与替代性计算机模拟间出现的矛盾。"问题在于传统解析计算仅在极限情况下能较好描述夸克的强相互作用"，安东·雷班（Anton Rebhan，维也纳工业大学）如是说。

维也纳工业大学团队则采用非常规方法——全息量子色动力学。该方法将四维空间（即三维空间加一维时间）的过程映射到具有引力的五维空间。某些问题在此异质空间中更易求解，最终结果再被转换回原维度。"张量介子可映射为五维引力子，而爱因斯坦引力理论对引力子有明确预测"，安东·雷班阐释道，"当前我们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。我们期望该成果能加速已规划的张量介子专项实验。"

经受检验的标准模型

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究竟如何？作为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与自然力。

标准模型的准确性可在若干特殊测试案例中得到最佳验证，例如通过测量μ子的磁矩。多年来，科学界始终在探究理论与实验间的某些偏差究竟指向超越标准模型的"新物理"，抑或纯属计算误差或实验纰漏。近期μ子磁矩偏差已显著缩小——但若要在真正意义上探索新物理，必须尽可能精确理解剩余的理论不确定性。本研究正是为此目标作出了关键贡献。