Los pares de fotones de alta energía en el Gran Colisionador de Hadrones son famosos por dos cosas. Primero, como un canal de desintegración limpio del bosón de Higgs. Segundo, por suscitar algunas discusiones animadas en la comunidad científica a finales de 2015, cuando las colaboraciones de ATLAS y CMS observaron un modesto exceso por encima de las predicciones del Modelo Estándar. Cuando se analizó el conjunto de datos mucho más grande de 2016, sin embargo, no se observó exceso.

Sin embargo, la mayoría de los pares de fotones producidos en el LHC no se originan a partir de la desintegración de un bosón de Higgs (o un nuevo, partícula no descubierta). En lugar de, más del 99% son de interacciones bastante simples entre los componentes del protón, como la aniquilación quark-antiquark. Los físicos de ATLAS han realizado un esfuerzo significativo para mejorar nuestra comprensión de estos procesos del Modelo Estándar.

ATLAS ha publicado una nueva medición de la sección transversal de di-fotones inclusiva basada en el conjunto de datos completo de colisión protón-protón de 2012 registrado a una energía de centro de masa de 8 TeV. La precisión se incrementa en un factor de dos en comparación con la medición ATLAS anterior (basada en la muestra de datos más pequeña de 2011 registrada a 7 TeV), de manera que la incertidumbre experimental total ahora es típicamente del 5%.

Según la teoría de las interacciones fuertes, la tasa de producción de tales procesos del Modelo Estándar es sensible tanto a términos perturbativos de alto orden (interacciones de partículas más complejas que involucran fluctuaciones cuánticas) como a la dinámica de partículas adicionales de baja energía emitidas durante el proceso de dispersión. Por lo tanto, las predicciones teóricas son actualmente precisas solo al nivel del 10%. Los cálculos basados ​​en un número fijo de términos perturbativos en la expansión de la serie (próximo al orden principal y próximo al siguiente orden principal en la fuerza de acoplamiento fuerte) subestiman los datos más allá de las incertidumbres teóricas proyectadas.

En el nuevo resultado de ATLAS, La distorsión en la tasa de producción de pares de fotones originada por la emisión de partículas de baja energía ha sido probada con mucha precisión gracias al estudio de dos nuevos observables. Modelando con precisión la emisión adicional, las predicciones coinciden con los datos de las regiones sensibles.

Estos resultados proporcionan información crucial tanto para los experimentales como para los teóricos sobre la dinámica de la interacción fuerte en el LHC. y debería conducir a la mejora de las predicciones del modelo estándar de los procesos de fotones.