Placez une particule chargée dans un champ électromagnétique et la particule accélérera et émettra un rayonnement. Typiquement, le rayonnement émis a peu d'effet sur le mouvement de la particule. Cependant, si l'accélération est extrêmement grande, comme c'est le cas pour les électrons ou les positons de haute énergie dans les champs électromagnétiques forts, le rayonnement émis ralentira considérablement la particule. L'effet, connu sous le nom de réaction de rayonnement, est reconnu depuis le début du XXe siècle, et est pertinent dans plusieurs branches de la physique, de la physique des accélérateurs à l'astrophysique. Mais jusqu'à présent, il a été difficile de cerner les mathématiques qui décrivent le mieux le phénomène. Dans un article récemment publié dans Examen physique D , la collaboration NA63 rapporte une étude de haute précision du phénomène qui montre qu'une équation proposée il y a longtemps fait remarquablement bien le travail.

L'équipe NA63 a déjà étudié la réaction aux radiations en tirant un faisceau de positons de haute énergie du Super Synchrotron à Protons sur un cristal de silicium. Le phénomène a également été étudié par collision d'un faisceau laser de haute intensité avec un faisceau d'électrons de haute énergie. Cependant, ces deux types d'études ont été menées dans un régime où les effets quantiques étaient dominants, et les expériences au laser ont également utilisé des échantillons de données relativement petits avec de grandes fluctuations de données, tout cela a empêché une étude de haute précision de l'effet.

Entrez la dernière étude NA63. En dirigeant un faisceau de particules chargées de haute énergie (électrons ou positons) du Super Synchrotron à Protons sur plusieurs cristaux (de silicium ou de diamant) d'épaisseurs différentes, un cristal à la fois et avec différents angles auxquels le faisceau frappe le cristal, l'équipe NA63 a réussi à étudier avec une grande précision la réaction de rayonnement des particules chargées dans le champ électromagnétique puissant du cristal. Dans tous les cas, les chercheurs ont mesuré le spectre énergétique des photons émis par les particules chargées, C'est, ils ont mesuré comment le nombre de photons émis par les particules chargées variait avec l'énergie des photons.

Ils ont constaté que tous les spectres d'énergie mesurés sont en accord remarquable avec les prédictions basées sur l'équation de Landau-Lifshitz décrivant la dynamique des particules chargées dans un champ électromagnétique puissant si ces prédictions incluent également de petits changements par rapport aux effets quantiques.

"Cette équation classique a été proposée dans les années 1950 pour rendre compte de l'effet de la réaction aux radiations, " a déclaré Ulrik Uggerhøj, porte-parole de NA63. "Notre nouvelle étude a étudié pour la première fois le régime expérimental dans lequel l'effet est dominant, et cela a montré que l'équation semble bien décrire ce régime."