ПВЛАС

PVLAS ( Polarizzazione del Vuoto con LASer , «поляризация вакуума с помощью лазера») направлен на проведение испытаний квантовой электродинамики и, возможно, на обнаружение темной материи на кафедре физики и в Национальном институте ядерной физики в Ферраре , Италия . Он ищет поляризацию вакуума, вызывающую нелинейное оптическое поведение в магнитных полях. Эксперименты начались в 2001 году в лаборатории INFN в Леньяро (Падуя, Италия) и продолжаются сегодня на новом оборудовании.

Фон

Нелинейные электродинамические эффекты в вакууме были предсказаны с самых первых дней квантовой электродинамики (КЭД), через несколько лет после открытия позитронов . Одним из таких эффектов является вакуумное магнитное двойное лучепреломление, тесно связанное с упругим взаимодействием света со светом. Эффект чрезвычайно мал и никогда непосредственно не наблюдался.Хотя сегодня КЭД является очень хорошо проверенной теорией, важность обнаружения межсветового взаимодействия остается. Во-первых, КЭД всегда тестировалась в присутствии заряженных частиц либо в начальном, либо в конечном состоянии. В системах, состоящих только из фотонов, тестов не существует. В более общем плане, никакого взаимодействия никогда не наблюдалось напрямую, когда в начальном и конечном состояниях присутствовали только калибровочные бозоны. Во-вторых, на сегодняшний день доказательства нулевых квантовых флуктуаций полностью основаны на наблюдении эффекта Казимира , который применим только к фотонам. PVLAS занимается флуктуациями виртуальных пар заряженных частиц-античастиц (любой природы, в том числе гипотетических). миллизарядные частицы ) и, следовательно, структуру фермионного квантового вакуума: в первую очередь это было бы прямое обнаружение петлевых диаграмм. Наконец, наблюдение взаимодействия света со светом было бы свидетельством нарушения принципа суперпозиции и уравнений Максвелла . Одним из важных последствий нелинейности является то, что скорость света будет зависеть от присутствия или отсутствия других электромагнитных полей. PVLAS осуществляет поиск, наблюдая за изменениями состояния поляризации линейно поляризованного лазерного луча после того, как он проходит через вакуум с интенсивным магнитным полем . ^[1] Двулучепреломление вакуума в квантовой электродинамике внешним полем обычно приписывают Стивену Л. Адлеру , который представил первый общий вывод о расщеплении фотонов и дисперсии фотонов в сильном магнитном поле в 1971 году. Экспериментальное исследование расщепления фотонов в атомном поле. ^[2] проводилось на РОКК-1 установке ИЯИ в 1993-96 гг.

Дизайн

PVLAS использует высокоточный оптический резонатор Фабри-Перо. Первая установка, использовавшаяся до 2005 года, посылала линейно поляризованный лазерный луч через вакуум с магнитным полем напряженностью 5 Тл от сверхпроводящего магнита на эллипсометр. После обновлений, чтобы избежать пограничных полей, было выполнено несколько прогонов при 2,3Т и 5Т, исключая предварительное заявление об обнаружении аксионов . Было установлено, что для открытия потенциала необходима оптимизированная оптическая установка. Прототип со значительно улучшенной чувствительностью был испытан в 2010 году. ^[3] В 2013 году в INFN Ferrara была установлена модернизированная аппаратура с постоянными магнитами и горизонтальным эллипсометром. ^[4] и начал сбор данных в 2014 году

Результаты

PVLAS исследовал поляризацию вакуума, вызванную внешними магнитными полями. ^[5] Наблюдение вращения поляризации света вакуумом в магнитном поле было опубликовано в 2006 году. ^[6] Данные, полученные с помощью модернизированной установки, исключили предыдущее магнитное вращение в 2008 году. ^[7] и установить ограничения на рассеяние фотонов . ^[8] В 2012 году был установлен улучшенный предел нелинейных вакуумных эффектов: ^[9] А _е < 2,9·10 ⁻²¹ Т ⁻² @ 95% CL

См. также

Внешние ссылки

Веб-сайт PVLAS - Национальный институт ядерной физики (INFN) – Триест
Эксперимент OSQAR – ЦЕРН
эксперимента PVLAS Запись на INSPIRE-HEP

Ссылки и примечания

^ Эксперимент PVLAS
^ Ахмадалиев, Ш. Ж.; Кезерашвили Г. Я.; Клименко С.Г.; Ли, Р.Н.; Малышев В.М.; Масленников А.Л.; Милов А.М.; Мильштейн, А.И.; Мучной, Н.Ю. (19 июля 2002 г.). «Экспериментальное исследование расщепления фотонов высоких энергий в атомных полях». Письма о физических отзывах . 89 (6): 061802. arXiv : hep-ex/0111084 . Бибкод : 2002PhRvL..89f1802A . doi : 10.1103/PhysRevLett.89.061802 . ПМИД 12190576 . S2CID 18759344 .
^ Делла Валле, Ф.; Ди Доменико, Г.; Гастальди, У.; Милотти, Э.; и др. (1 ноября 2010 г.). «На пути к прямому измерению вакуумного магнитного двулучепреломления: достижения PVLAS». Оптические коммуникации . 283 (21): 4194–4198. arXiv : 0907.2642 . Бибкод : 2010OptCo.283.4194D . дои : 10.1016/j.optcom.2010.06.065 . S2CID 119245837 .
^ Делла Валле, Ф.; Ди Доменико, Г.; Гастальди, У.; Милотти, Э.; и др. (2013). «Новый аппарат ПВЛАС для обнаружения магнитного двулучепреломления вакуума». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел А: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 718 : 495–496. Бибкод : 2013NIMPA.718..495D . дои : 10.1016/j.nima.2012.11.084 .
^ Джей Си Спунер, Нил; Кудрявцев, Виталий (2001). Идентификация темной материи . Всемирная научная . п. 482. ИСБН 978-981-02-4602-0 .
^ Заваттини, Э.; Заваттини, Г.; Руозо, Г.; Полакко, Э.; и др. (2006). «Экспериментальное наблюдение оптического вращения, генерируемого в вакууме магнитным полем». Письма о физических отзывах . 96 (11): 110406. arXiv : hep-ex/0507107 . Бибкод : 2006PhRvL..96k0406Z . doi : 10.1103/PhysRevLett.96.110406 . ПМИД 16605804 .
^ Заваттини, Э.; Заваттини, Г.; Руозо, Г.; Райтери, Г.; и др. (2008). «Новые результаты PVLAS и ограничения на магнитно-индуцированное оптическое вращение и эллиптичность в вакууме». Физический обзор D . 77 (3): 032006. arXiv : 0706.3419 . Бибкод : 2008PhRvD..77c2006Z . doi : 10.1103/PhysRevD.77.032006 . S2CID 53474978 .
^ Брегант, М.; Канторе, Г.; Карузотто, С.; Чимино, Р.; и др. (2008). «Ограничения на рассеяние фотонов низкой энергии из эксперимента по магнитно-вакуумному двойному лучепреломлению». Физический обзор D . 78 (3): 032006. arXiv : 0805.3036 . Бибкод : 2008PhRvD..78c2006B . doi : 10.1103/PhysRevD.78.032006 . S2CID 119311826 .
^ ЗАВАТТИНИ, Г.; ГАСТАЛЬДИ, У.; ПЕНГО, Р.; РУОСО, Г.; и др. (20 июня 2012 г.). «Измерение магнитного двойного лучепреломления вакуума: эксперимент Пвласа». Международный журнал современной физики А. 27 (15): 1260017. arXiv : 1201.2309 . Бибкод : 2012IJMPA..2760017Z . дои : 10.1142/S0217751X12600172 . S2CID 119248772 .

[1] Эксперимент PVLAS

[2] Ахмадалиев, Ш. Ж.; Кезерашвили Г. Я.; Клименко С.Г.; Ли, Р.Н.; Малышев В.М.; Масленников А.Л.; Милов А.М.; Мильштейн, А.И.; Мучной, Н.Ю. (19 июля 2002 г.). «Экспериментальное исследование расщепления фотонов высоких энергий в атомных полях». Письма о физических отзывах . 89 (6): 061802. arXiv : hep-ex/0111084 . Бибкод : 2002PhRvL..89f1802A . doi : 10.1103/PhysRevLett.89.061802 . ПМИД 12190576 . S2CID 18759344 .

[3] Делла Валле, Ф.; Ди Доменико, Г.; Гастальди, У.; Милотти, Э.; и др. (1 ноября 2010 г.). «На пути к прямому измерению вакуумного магнитного двулучепреломления: достижения PVLAS». Оптические коммуникации . 283 (21): 4194–4198. arXiv : 0907.2642 . Бибкод : 2010OptCo.283.4194D . дои : 10.1016/j.optcom.2010.06.065 . S2CID 119245837 .

[4] Делла Валле, Ф.; Ди Доменико, Г.; Гастальди, У.; Милотти, Э.; и др. (2013). «Новый аппарат ПВЛАС для обнаружения магнитного двулучепреломления вакуума». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел А: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 718 : 495–496. Бибкод : 2013NIMPA.718..495D . дои : 10.1016/j.nima.2012.11.084 .

[5] Джей Си Спунер, Нил; Кудрявцев, Виталий (2001). Идентификация темной материи . Всемирная научная . п. 482. ИСБН 978-981-02-4602-0 .

[6] Заваттини, Э.; Заваттини, Г.; Руозо, Г.; Полакко, Э.; и др. (2006). «Экспериментальное наблюдение оптического вращения, генерируемого в вакууме магнитным полем». Письма о физических отзывах . 96 (11): 110406. arXiv : hep-ex/0507107 . Бибкод : 2006PhRvL..96k0406Z . doi : 10.1103/PhysRevLett.96.110406 . ПМИД 16605804 .

[7] Заваттини, Э.; Заваттини, Г.; Руозо, Г.; Райтери, Г.; и др. (2008). «Новые результаты PVLAS и ограничения на магнитно-индуцированное оптическое вращение и эллиптичность в вакууме». Физический обзор D . 77 (3): 032006. arXiv : 0706.3419 . Бибкод : 2008PhRvD..77c2006Z . doi : 10.1103/PhysRevD.77.032006 . S2CID 53474978 .

[8] Брегант, М.; Канторе, Г.; Карузотто, С.; Чимино, Р.; и др. (2008). «Ограничения на рассеяние фотонов низкой энергии из эксперимента по магнитно-вакуумному двойному лучепреломлению». Физический обзор D . 78 (3): 032006. arXiv : 0805.3036 . Бибкод : 2008PhRvD..78c2006B . doi : 10.1103/PhysRevD.78.032006 . S2CID 119311826 .

[9] ЗАВАТТИНИ, Г.; ГАСТАЛЬДИ, У.; ПЕНГО, Р.; РУОСО, Г.; и др. (20 июня 2012 г.). «Измерение магнитного двойного лучепреломления вакуума: эксперимент Пвласа». Международный журнал современной физики А. 27 (15): 1260017. arXiv : 1201.2309 . Бибкод : 2012IJMPA..2760017Z . дои : 10.1142/S0217751X12600172 . S2CID 119248772 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]