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.
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. Никаких тестов не существует в системах, состоящих только из фотонов. В более общем смысле, никакого взаимодействия никогда не наблюдалось напрямую, поскольку 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 имеет дело с флуктуациями виртуальных пар заряженных частиц и античастиц (любой природы, включая гипотетические миллизарядные частицы ) и, следовательно, со структурой 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 в 1971 году представил первый общий вывод о расщеплении фотонов и дисперсии фотонов в сильном магнитном поле. Экспериментальное исследование расщепления фотонов в атомной области [2] проводилась на установке РОКК-1 ИЯИ в 1993-96 гг.
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 был установлен модернизированный аппарат с постоянными магнитами и горизонтальным эллипсометром [4] , а в 2014 году начался сбор данных.
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 установили ограничения на фотон-фотонное рассеяние. . [8] В 2012 году был установлен улучшенный предел нелинейных вакуумных эффектов: [9] A e < 2,9·10 -21 T -2 при 95% CL.