光能被光弹开吗？

让两支手电筒的光束交叉：每一束光都会继续前进，仿佛另一束不存在一样。这就是光学核心的叠加原理。它之所以成立，是因为电磁学方程是线性的，而且它也符合日常经验。

自20世纪30年代Euler、Heisenberg和Kockel的工作以来，物理学家就知道这一原理并不完全精确。量子物理让真空中充满了转瞬即逝的涨落——在量子电动力学中，就是虚电子-正电子对。通过它们，光可以感受到光。由此产生两个结果：一是光-光散射，即一束光使另一束光的光子发生偏折；二是真空双折射，即真空会改变穿过强场的光的偏振。在低能区——光子携带的能量远小于电子质量——这两者都还没有得到实验验证。

X射线对撞强激光

BIREF@HIBEF合作组——约80名研究人员，包括耶拿亥姆霍兹研究所和亥姆霍兹德累斯顿-罗森多夫研究中心的团队——在德国申讷费尔德的欧洲X射线自由电子激光装置（European X-Ray Free-Electron Laser）上搭建了这次碰撞实验：

• 泵浦光：ReLaX激光器，发出23飞秒的近红外脉冲，携带4焦耳能量，聚焦到约1.1×1.4微米的光斑上，强度达到7.7 × 10²¹瓦每平方厘米；
• 探测光：能量为8.766 keV的X射线脉冲，每个脉冲约含1,000亿个光子，迎面射入泵浦光。

泵浦光的强场应当会使真空发生轻微极化，于是会有少数X射线光子以翻转后的偏振射出。即使在理想条件下，这也只有大约每10¹³个光子中1个——而且这些光子与另外1,000亿个光子沿着同一方向传播。

暗场装置：一根细丝在X射线光束中投下阴影，碰撞处产生的量子真空信号穿过光阑，再由一个分束器分开其两种偏振。——图1，Matheron、Šmíd等（2026），arXiv:2611.04531。

把光束藏进阴影

诀窍在于暗场。在X射线光束被聚焦之前，一根250微米粗的抛光钨丝被放置在光束中。它会投下一道阴影。在焦点处阴影消失；过了焦点，阴影又重新出现——但碰撞产生的信号会扩散到阴影之中。随后，一个40微米的光阑挡住主光束，只让阴影区域通过，再由一块锗晶体把两种偏振分开，分别送往两台光子计数探测器。主光束中只有大约每万亿个X射线光子中4个泄漏到了偏振翻转通道里。

泵浦光的发射频率为0.5赫兹，探测光为10赫兹，因此每次碰撞都伴有19次不带泵浦光的参考发射。在2,751次碰撞和52,441次参考发射中，偏振翻转通道在有泵浦光时每次发射计数0.4649个光子，没有泵浦光时为0.4636个：没有差别。扣除本底之后，每次发射的超出量为−0.0024个光子，与零相符。

信息量提高一百亿倍的沉默

为了弄清这种沉默意味着什么，团队对整个实验进行了模拟，逐束光、逐个透镜，并纳入了每一次发射实测的失准。量子电动力学预言，整个实验期间偏振翻转通道里总共只有0.0008个光子：远低于这一轮实验所能探测的水平。

结果是一个上限。在95%的置信度下，光-光散射至多为量子电动力学预言值的70,000倍，对应的碰撞能量为116电子伏。如果2,751次碰撞中出现超过56个光子的信号，就会显现出来。此前低能区的实验所达到的上限要弱约一百亿倍。

光-光散射的上限，以量子预言值为基准（红色虚线位于1）：本实验为70,000，与此前的低能实验相比。——图4，Matheron、Šmíd等（2026），arXiv:2611.04531。

缩小差距

作者认为，70,000倍的差距并非遥不可及。让ReLaX以其公开的8焦耳和1赫兹运行，在相同时间内可获得8倍的信号；摆脱现有设施限制的暗场几何结构，可将本底抑制能力提高一千倍以上；更快的探测器还能再提高十倍或更多。这些升级合在一起，应当能够实现在实验室中首次直接观测到光被光散射——进而测量量子电动力学为真空响应所指定的两个数a和b。