Учёными из коллаборации ATLAS впервые был экспериментально зарегистрировали эффект рассеяния квантов света, который математически предсказали более 70 лет назад. Суть в том, что фотоны – нейтральные частицы, то есть они не могут взаимодействовать друг с другом. Они попросту проходят друг через друга. Потому один из фотонов превращается в пару частица-античастица (протон-электрон), с которой и взаимодействует другой фотон.

Но такое преобразование крайне маловероятно. Его можно зафиксировать, изучая свет от квазаров, удаленных на 10 миллиардов световых лет (то есть – и периода ранней Вселенной). Однако если энергия фотонов растёт, то растёт и вероятность появления виртуальных электронов.

На текущий момент интенсивности и энергий даже самых мощных лазеров недостаточно для того, чтобы увидеть рассеяние фотонов напрямую. Однако исследователи обнаружили способ увидеть этот процесс косвенно, например, в процессах распада одного фотона на пару более низкоэнергетичных квантов вблизи тяжелого ядра атома.

Напрямую же рассеяние фотона было зафиксировано в Большом адронном коллайдере в 2015 году в ходе эксперимента Run 2. В процессе использовались тяжёлые ядра свинца, которые сталкиваются между собой не напрямую, а взаимодействуют электромагнитными полями. В них и возникают фотоны огромных энергий, поскольку ядра разогнаны почти до скорости света. Это так называемые «ультрапериферийные столкновения».

Повторный эксперимент планируется в конце 2018 года, когда на БАК будет проходить сеанс столкновений тяжёлых ядер.