主題
物理學家通過實驗，測量了量子電動力學的基本過程之一 ，即：發射高能量單個伽馬量子，會導致電子減速。儘管測量精度較低，但有可能證明該過程的基本量子特性。
正文
理論分析
經典電動力學的基本結論之一，電磁波是加速的電子發射的。因此，電子天線會因電子的電位差，從而加速電子發射無線電波的，並且燈絲中的光由電子發射的，從原子狀態轉換到另一狀態時，這些電子經歷了加速過程。
一個鮮為人知的事實是，如果電子發射一個波，那麼它的能量應該減少，這種效應被稱為輻射摩擦，在大多數情況下，它是可以忽略不計。儘管如此，但它具有重要的根本意義，並代表了用經典物理學無法解決的問題。輻射摩擦的力取決於加速度的事實，然而，這與牛頓的力學相矛盾，力學只能依賴於粒子的位置和速度。在牛頓方程的形式解決方案中，其中一個力取決於加速度，這就出現了不可避免的荒謬解決方案，例如，利用朗道的力量 - 利弗席茲這種方法去解決這個問題，然而，只有量子電動力學才能得到嚴格的解決方案。它表明，加速帶電粒子奇怪行為的原因，是與它們相關的電場能量無窮大有關。
近年來，這個問題引起了人們越來越多的興趣，因為它可以用於創建記錄高峰值功率脈衝的雷射系統技術。目前，功率級別為幾個瓦特（1瓦特= 10 15瓦特），甚至在不久的將來，更強大的系統應該會出現。當這樣的脈衝聚焦到物質中時，電子開始經歷太多的加速度，以致它們發射光量子的能量變得與它們自己的能量相當。在這種情況下，輻射摩擦不再被認為是一個小的增加，並且Landau-Lifshitz公式會失效。
在沒有量子電動力學方程的精確解答情況下，驗證近似理論的唯一方法仍然是與實驗結果作比較。正是因這一點，研究人員，首次能夠證明實驗結果與經典理論預測的偏差，並表明考慮量子糾正的必要性。但是，它有局限性。
實驗
在英國盧瑟福 - 阿普爾頓實驗室進行了該實驗。作為雷射輻射的來源，使用了雙星系統Gemini，其特點是可以使用兩個大致相同的雷射脈衝進行實驗，這是實驗的關鍵，因為輻射摩擦力取決於電子的加速，取決於電磁場影響的大小，取決於電子的能量。
第一脈衝聚焦到氣體射流中。在它裡面，它產生了電離，並在形成的等離子體中擴散，激起了它自己的等離子波，在這波浪中，電子被加速到高能量。
持續同樣時間的第二個脈衝，藉助安裝在氣體射流背面的拋物面反射鏡，它聚焦在其後邊界附近，然後發生聚焦脈衝與加速電子的「碰撞」。在電場和磁場作用力下，就會導致伽瑪光子的產生（當然，這一過程很複雜）。傳統上，我們把這個過程稱為康普頓的反向散射，在量子電動力學中，它被描述為，電子吸收和它們以單個高能光子形式的再發射。
過程
相互作用而產生的電子和伽馬光子，為了實現它，需聚焦鏡包含一個小孔，稍微降低了第二脈衝的能量。考慮到這一點，它的能量約為10焦耳。與此同時，鏡子在直徑約2.5微米的點上進行超銳利聚焦，這使得在焦點處可以獲得稍高於10 11 W / cm 2的輻射強度 。
但是，請注意，兩個雷射脈衝需同步進行，這使得第二脈衝的到達時刻，就有第一脈衝的焦點。與此同時，電子需從第一個脈衝後面移動一個很小的距離，這個距離約10-20微米。
實驗結果及原因分析
無論如何，輻射減速所產生的力量具有量子性質就足夠了。為了表明這一點，科學家們計算了伽馬射線的預期光譜，作為Landau-Lifshitz力近似中的加速電子譜和量子糾正的函數。然而，由於測量精度有限，與傳統理論相比，實驗差異的統計學顯著性不超過1σ。
這種大量的隨機誤差與雷射系統及拍攝有關。這與脈衝本身的持續時間相當，因此，在相當大部分的拍攝中，第二雷射脈衝只與電子束輕微重疊，而沒有產生顯著的效果。統計誤差較大的第二個原因是，這種超級電力系統在單發模式下工作的。
結語
未來，科學家們希望，對雷射脈衝和電子能量的更高功率及強度，進行類似的實驗，這將使我們有可能切換到，一種與經典理論相差甚遠的模式，從而使我們能夠以更高的精度度來測量量子。但我們應該充分認識到，這個道路仍然是很艱辛的。