Plaats een geladen deeltje in een elektromagnetisch veld en het deeltje zal versnellen en straling afgeven. Typisch, de uitgezonden straling heeft weinig effect op de beweging van het deeltje. Echter, als de versnelling extreem groot is, zoals het geval is voor hoogenergetische elektronen of positronen in sterke elektromagnetische velden, de uitgezonden straling zal het deeltje drastisch vertragen. Het effect, bekend als stralingsreactie, sinds het begin van de twintigste eeuw erkend, en is relevant in verschillende takken van de natuurkunde, van versnellerfysica tot astrofysica. Maar tot nu toe was het moeilijk om de wiskunde vast te stellen die het fenomeen het beste beschrijft. In een onlangs gepubliceerd artikel in Fysieke beoordeling D , de NA63-samenwerking rapporteert een zeer nauwkeurige studie van het fenomeen waaruit blijkt dat een lang geleden voorgestelde vergelijking opmerkelijk goed werkt.

Het NA63-team heeft eerder de stralingsreactie onderzocht door een bundel hoogenergetische positronen van de Super Proton Synchrotron af te vuren op een siliciumkristal. Het fenomeen is ook bestudeerd door een laserstraal met hoge intensiteit in botsing te brengen met een elektronenstraal met hoge energie. Echter, deze twee soorten onderzoeken werden uitgevoerd in een regime waarin kwantumeffecten dominant waren, en de op laser gebaseerde experimenten gebruikten ook relatief kleine gegevensmonsters met grote gegevensfluctuaties, dit alles verhinderde een zeer nauwkeurige studie van het effect.

Voer het laatste NA63-onderzoek in. Door een bundel hoogenergetische geladen deeltjes (elektronen of positronen) van de Super Proton Synchrotron te richten op verschillende (silicium of diamant) kristallen van verschillende dikte, één kristal tegelijk en met verschillende hoeken waaronder de straal het kristal raakt, het NA63-team slaagde erin met hoge precisie de stralingsreactie voor de geladen deeltjes in het sterke elektromagnetische veld van het kristal te bestuderen. In alle gevallen, de onderzoekers maten het energiespectrum van de fotonen die door de geladen deeltjes worden uitgezonden, dat is, ze maten hoe het aantal fotonen dat door de geladen deeltjes werd uitgezonden, varieerde met de fotonenergie.

Ze ontdekten dat alle gemeten energiespectra opmerkelijk in overeenstemming zijn met voorspellingen op basis van de Landau-Lifshitz-vergelijking die de dynamiek van geladen deeltjes in een sterk elektromagnetisch veld beschrijft, als deze voorspellingen ook kleine veranderingen van kwantumeffecten bevatten.

"Deze klassieke vergelijking werd in de jaren vijftig voorgesteld om het effect van stralingsreactie te verklaren, "zei NA63-woordvoerder Ulrik Uggerhøj. "Onze nieuwe studie heeft voor het eerst het experimentele regime onderzocht waarin het effect dominant is, en het toonde aan dat de vergelijking dit regime goed lijkt te beschrijven."