ПВЛАС - PVLAS

ПВЛАС (Polarizzazione del Vuoto con LASer, «Поляризация вакуума с помощью лазера») стремится провести испытание квантовая электродинамика и, возможно, обнаружить темная материя на кафедре физики и Национальный институт ядерной физики в Феррара, Италия. Он ищет поляризация вакуума вызывая нелинейное оптическое поведение в магнитных полях. Эксперименты начались в 2001 году в ИНФН. Лаборатория в Леньяро (Падуя, Италия) и продолжаем сегодня с новым оборудованием.

Фон

Нелинейные электродинамические эффекты в вакууме предсказывались с самых первых дней квантовая электродинамика (QED), через несколько лет после открытия позитроны. Одним из таких эффектов является вакуумное магнитное двулучепреломление, тесно связанное с упругим взаимодействием света со светом. Эффект чрезвычайно мал и никогда не наблюдался напрямую. Хотя сегодня КЭД является очень хорошо проверенной теорией, важность обнаружения взаимодействия света остается. Во-первых, КЭД всегда тестировалась в присутствии заряженных частиц либо в начальном, либо в конечном состоянии. В системах только с фотонами тестов не существует. В более общем смысле, когда-либо напрямую не наблюдалось никакого взаимодействия, когда в начальном и конечном состояниях присутствовали только калибровочные бозоны. Во-вторых, на сегодняшний день доказательства квантовых флуктуаций нулевой точки полностью основываются на наблюдении Эффект Казимира, что относится только к фотонам. PVLAS занимается флуктуациями пар виртуальных заряженных частиц-античастиц (любой природы, в том числе гипотетических. миллизарядные частицы ) и, следовательно, структура фермионного квантового вакуума: в ведущем порядке это будет прямое обнаружение петлевых диаграмм. Наконец, наблюдение взаимодействия света с светом будет свидетельством нарушения принципа суперпозиции и Уравнения Максвелла. Одним из важных следствий нелинейности является то, что скорость света будет зависеть от наличия или отсутствия других электромагнитных полей. PVLAS проводит свой поиск, наблюдая за изменениями состояния поляризации линейно поляризованный лазерный луч после того, как он пройдет через вакуум с интенсивным магнитное поле.[1] Двулучепреломление вакуума в квантовая электродинамика внешним полем обычно приписывается Стивен Л. Адлер, который представил первый общий вывод в Расщепление фотонов и дисперсия фотонов в сильном магнитном поле в 1971 г. Экспериментальное исследование расщепления фотона в атомном поле.[2] проводился на РОКК-1 объект на Институт Будкера в 1993-96 гг.

Дизайн

PVLAS использует высокоточный оптический резонатор Фабри-Перо. Первая установка, использовавшаяся до 2005 года, отправляла линейно поляризованный лазерный луч через вакуум с магнитным полем 5Т от сверхпроводящего магнита к эллипсометру. После обновлений, чтобы избежать второстепенных полей, было выполнено несколько прогонов при 2.3T и 5T, за исключением ранее заявленных требований аксион обнаружение. Было определено, что для открытия потенциала необходима оптимизированная оптическая установка. В 2010 году был испытан прототип со значительно улучшенной чувствительностью.[3] В 2013 году в INFN Ferrara была установлена ​​модернизированная установка с постоянными магнитами и горизонтальным эллипсометром.[4] и начал сбор данных в 2014 г.

Полученные результаты

PVLAS исследовал поляризацию вакуума, индуцированную внешними магнитными полями.[5] В 2006 году было опубликовано наблюдение вращения поляризации света вакуумом в магнитном поле.[6] Данные, полученные с помощью модернизированной установки, исключили предыдущее магнитное вращение в 2008 г.[7] и установить ограничения на фотон-фотонное рассеяние.[8] В 2012 году был установлен улучшенный предел нелинейных эффектов вакуума:[9] Ае < 2.9·10−21 Т−2 @ 95% C.L.

Смотрите также

внешняя ссылка

Ссылки и примечания

  1. ^ Эксперимент PVLAS
  2. ^ Ахмадалиев, Ш. Ж .; Кезерашвили, Г. Я .; Клименко, С.Г .; Lee, R. N .; Малышев, В. М .; Масленников, А.Л .; Милов, А. М .; Мильштейн, А. И .; Мучной, Н.Ю. (2002-07-19). «Экспериментальное исследование расщепления фотонов высоких энергий в атомных полях». Письма с физическими проверками. 89 (6): 061802. arXiv:hep-ex / 0111084. Bibcode:2002PhRvL..89f1802A. Дои:10.1103 / PhysRevLett.89.061802. PMID  12190576.
  3. ^ Делла Валле, Ф .; Ди Доменико, G .; Gastaldi, U .; Milotti, E .; и другие. (1 ноября 2010 г.). «На пути к прямому измерению вакуумного магнитного двулучепреломления: достижения PVLAS». Оптика Коммуникации. 283 (21): 4194–4198. arXiv:0907.2642. Bibcode:2010OptCo.283.4194D. Дои:10.1016 / j.optcom.2010.06.065.
  4. ^ Делла Валле, Ф .; Ди Доменико, G .; Gastaldi, U .; Milotti, E .; и другие. (2013). «Новый прибор ПВЛАС для обнаружения магнитного двулучепреломления вакуума». Ядерные инструменты и методы в физических исследованиях Секция A: ускорители, спектрометры, детекторы и связанное с ними оборудование. 718: 495–496. Bibcode:2013NIMPA.718..495D. Дои:10.1016 / j.nima.2012.11.084.
  5. ^ Дж. С. Спунер, Нил; Кудрявцев, Виталий (2001). Идентификация темной материи. Всемирный научный. п. 482. ISBN  978-981-02-4602-0.
  6. ^ Zavattini, E .; Zavattini, G .; Ruoso, G .; Polacco, E .; и другие. (2006). «Экспериментальное наблюдение оптического вращения, создаваемого в вакууме магнитным полем». Письма с физическими проверками. 96 (11): 110406. arXiv:hep-ex / 0507107. Bibcode:2006PhRvL..96k0406Z. Дои:10.1103 / PhysRevLett.96.110406. PMID  16605804.
  7. ^ Zavattini, E .; Zavattini, G .; Ruoso, G .; Raiteri, G .; и другие. (2008). «Новые результаты PVLAS и ограничения на магнитно-индуцированное оптическое вращение и эллиптичность в вакууме». Физический обзор D. 77 (3): 032006. arXiv:0706.3419. Bibcode:2008PhRvD..77c2006Z. Дои:10.1103 / PhysRevD.77.032006.
  8. ^ Брегант, М .; Cantatore, G .; Carusotto, S .; Cimino, R .; и другие. (2008). "Ограничения на рассеяние фотона-фотона низкой энергии из эксперимента по магнитному двойному лучепреломлению вакуума". Физический обзор D. 78 (3): 032006. arXiv:0805.3036. Bibcode:2008PhRvD..78c2006B. Дои:10.1103 / PhysRevD.78.032006.
  9. ^ ЗАВАТТИНИ, Г .; GASTALDI, U .; ПЕНГО, Р .; RUOSO, G .; и другие. (20 июня 2012 г.). "Измерение магнитного двулучепреломления вакуума: эксперимент Pvlas". Международный журнал современной физики A. 27 (15): 1260017. arXiv:1201.2309. Bibcode:2012IJMPA..2760017Z. Дои:10.1142 / S0217751X12600172.