Trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, các photon truyền vô hình trong không khí và thường không gây nhiễu lẫn nhau. Tuy nhiên, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng khi năng lượng của photon đạt tới một mức nhất định, đặc biệt trong các thí nghiệm vật lý năng lượng cao, sự tương tác giữa hai photon sẽ gây ra nhiều hiện tượng thú vị.
Cái gọi là "vật lý hai photon" liên quan đến sự tương tác giữa hai photon. Mặc dù trong quan sát hàng ngày, các photon truyền theo đường thẳng, nhưng trong những điều kiện nhất định, tình trạng này sẽ thay đổi.
Trong các vật liệu đặc biệt, khi cường độ chùm sáng đạt đến một mức nhất định, các chùm sáng có thể tương tác với nhau thông qua hiệu ứng phi tuyến.
Trong chân không, các photon thường không ảnh hưởng lẫn nhau, nhưng trong môi trường năng lượng cao, chẳng hạn như trong máy gia tốc hạt, những tình huống thú vị sẽ nảy sinh. Những thí nghiệm này thường được tiến hành bằng cách sử dụng các ion nặng, chẳng hạn như vàng hoặc chì, trong các va chạm siêu ngoại vi để khám phá sự tương tác giữa các hạt tích điện nặng.
Trong các máy gia tốc hạt năng lượng cao như Máy Va chạm Electron-Positron Lớn (LEP) của CERN, các nhà khoa học đã quan sát thấy sự tương tác giữa các photon, không chỉ dựa trên sự va chạm trực tiếp giữa các hạt mà còn đạt được nhiều hơn thông qua một quá trình phức tạp.
Các nhà khoa học coi vật lý hai photon như một cánh cửa để khám phá cấu trúc của photon, nghĩa là họ có thể hiểu được thế giới bí ẩn bên trong photon.
Ở quy mô vũ trụ, tác động của tương tác photon rõ ràng hơn, đặc biệt khi có sự hiện diện của bức xạ nền vũ trụ. Kiểu tương tác photon này ảnh hưởng đến việc quan sát tia gamma năng lượng cao trong vũ trụ, hạn chế quang phổ tia gamma mà chúng ta có thể quan sát được ở những khoảng cách khác nhau.
Theo điện động lực học lượng tử, bản thân các photon không thể tương tác trực tiếp nhưng chúng có thể tác động lẫn nhau thông qua các quá trình bậc cao hơn hoặc lưỡng tính hạt ảo. Điều này có nghĩa là trong những điều kiện nhất định, hai photon có thể nhấn mạnh các đặc tính lượng tử của chúng.
Cho dù đó là quá trình tương tác trực tiếp hay gián tiếp, các nhà khoa học đang cố gắng làm cho sự tương tác giữa các photon này trở nên cụ thể và khám phá sâu hơn bí ẩn đằng sau các photon.
Nghiên cứu của cộng đồng khoa học về vật lý hai photon tiếp tục đi sâu hơn. Với sự tiến bộ và phát triển của công nghệ, chúng ta sẽ có cơ hội quan sát nhiều khía cạnh hơn của những hiện tượng này.
Bằng cách này, điệu nhảy bí ẩn giữa các photon không chỉ diễn ra trong phòng thí nghiệm vật lý siêu thực mà còn dần bộc lộ sức hấp dẫn độc đáo và tầm quan trọng sâu rộng của nó trong vũ trụ vô biên. Vậy liệu chúng ta có hiểu biết và quan điểm mới về sự tương tác của những hạt nhỏ bé này không?