布鲁克海文国家实验室 2018年的阿特拉斯事件显示，两个光子产生了一对W玻色子，随后W玻色子衰变为一个μ子和一个电子(在探测器中可见)和中微子(未探测到)
信用:欧洲核子研究中心 大型强子对撞机利用阿尔伯特·爱因斯坦著名的方程E = mc2，将物质转化为能量，然后再转化为不同形式的物质
但在极少数情况下，它可以跳过第一步，碰撞纯能量——以电磁波的形式
去年，LHC的阿特拉斯实验观察到两个光子，光的粒子，相互反弹并产生两个新的光子
今年，他们将这项研究向前推进了一步，发现光子融合并转化为更有趣的东西:玻色子，携带微弱力量的粒子，控制着核衰变
这项研究不仅阐明了LHC内部控制过程的核心概念:能量和物质是同一枚硬币的两面
它也证实了在足够高的能量下，在我们日常生活中看似分离的力——电磁力和弱力——是统一的
从无质量到巨大 如果你试图在家里通过交叉两个激光指示器的光束来复制这个光子碰撞实验，你将无法产生新的大质量粒子
相反，你会看到两束光结合在一起形成一束更亮的光
美国能源部劳伦斯·伯克利国家实验室的研究员西蒙尼·帕甘·格里索说:“如果你回头看看经典电磁学的麦克斯韦方程，你会发现两个碰撞波加起来就是一个更大的波。”
“当我们把麦克斯韦方程与狭义相对论和量子力学放在所谓的量子电动力学理论中时，我们只看到了阿特拉斯最近观察到的这两种现象
" 在欧洲粒子物理研究所的加速器复合体中，质子以接近光速的速度被加速
它们通常呈圆形，沿着运动方向挤压，因为狭义相对论取代了经典的LHC运动定律
这两个进入的质子将彼此视为压缩的薄饼，伴随着一个同等挤压的电磁场(质子是带电的，所有带电粒子都有一个电磁场)
LHC的能量与长度收缩相结合，将质子电磁场的强度提高了7500倍
当两个质子相互碰撞时，它们挤压的电磁场相交
这些场跳过了适用于低能量的经典“放大”礼仪，而是遵循量子电动力学概述的规则
通过这些新的规律，两个场可以合并，成为E=mc中的“E”
“如果你从右到左阅读方程E=mc，你会发现少量的质量会产生大量的能量，因为c常数是光速的平方，”布鲁克海文国家实验室的研究员亚历山德罗·特里科里说，该实验室是ATLAS实验的美国总部，接受美国能源部科学办公室的资助
“但如果你反过来看这个公式，你会发现你需要从大量的能量开始，才能产生哪怕是很小的质量
" LHC是地球上少数几个能够产生和碰撞高能光子的地方之一，也是科学家们唯一看到两个高能光子合并并转化为大质量玻色子的地方
力量的统一 高能光子产生W玻色子是谢尔顿·格拉肖、阿卜杜勒·萨拉姆和史蒂芬·温伯格获得1979年诺贝尔物理学奖的例证:在高能情况下，电磁力和弱力是一体的
电和磁通常感觉像是分开的力
一个人通常不会担心在操作冰箱磁铁时受到电击
灯泡，即使通电，也不要粘在冰箱门上
那么，为什么发电站会有关于其高磁场的警告标志呢？ “磁铁是电磁学的一种表现形式，而电是另一种表现形式，”特里科里说
“但这都是电磁波，我们在日常技术中看到了这种统一，比如通过电磁波进行通信的手机
" 在极高的能量下，电磁力与另一种基本力结合:弱力
这种微弱的力控制着核反应，包括氢融合成氦，为太阳提供能量，以及放射性原子的衰变
就像光子携带电磁力一样，W玻色子和Z玻色子携带弱力
光子能够在LHC碰撞并产生W玻色子的原因是，在最高的能量下，这些力结合起来产生电弱力
“光子和玻色子都是力的载体，它们都携带电弱力，”格里索说
“这种现象确实在发生，因为自然是量子力学
"
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