Квантовая электродинамика (КЭД) — часть Стандартной модели физики частиц, описывающей взаимодействие фундаментальных частиц. Определение ее состоятельности во всех возможных сценариях имеет большое научное значение, пишет Science. Физики из Института тяжелых ионов в Дармштадте использовали уран, у которого в ядре 92 протона. У него мощное электрическое поле, почти в миллион раз больше ядра водорода, и намного сильнее, чем мог бы создать человек.

Ученые ускорили ионы урана и послали их через медную фольгу, которая отделила от каждого иона все электроны, кроме одного. А проходя через газообразный азот, эти ионы присоединили еще один электрон. Так получился гелиеподобный уран. Этот процесс привел каждый ион урана вместе с двумя электронами в высокоэнергетическое состояние. Электроны быстро запускают каскадную реакцию. Волны рентгеновского излучения, возникающие в результате каждого перехода на новый энергетический уровень, помогли ученым определить энергию перехода.

Значение энергии совпало с предсказаниями, основанными на КЭД. Другими словами, теория выдержала проверку.

Высокозарядные ионы — «идеальные минилаборатории, позволяющие нам изучать поведение связанных электронов в чрезвычайно сильных полях», — прокомментировал эксперимент коллег физик-теоретик Алексей Малышев из Санкт-Петербургского университета. Его условия подходят для изучения большинства сложных эффектов КЭД высшего порядка.

По словам другого физика, Фабиана Хайсе из Института Макса Планка, подобные испытания крайне важны в поисках новой теории, выходящей за пределы Стандартной модели.

В прошлом году ученые впервые продемонстрировали поразительную возможность нарушать покой запутанных частиц, разделенных пространством, не нарушая их общих свойств. Открытие в области топологии, которое совершили ученые ЮАР, делает возможным появление новых методов обработки квантовой информации.