O que acontece se dois fotões colidirem? Por exemplo, no CERN, fazem-se colidir partículas subatómicas a velocidades próximas da velocidade luz. No entanto existe tanta luz à nossa volta pelo que penso que não deverá ser impossível ocorrer a colisão de fotões...
A colisão de dois fotões por si só não se pode dar (porque os fotões não têm qualquer tipo de carga para que se produza a interação). Podemos no entanto ter "colisões" de fotões envolvendo outras partículas pelo meio.
De acordo com o Princípio da Incerteza de Heisenberg não podemos conhecer com exactidão o valor do campo (gravítico, electromagnético...) num determinado ponto do espaço. Essa incerteza pode ser interpretada na forma de flutuações quânticas do campo. Uma flutuação consiste num par partícula-antipartícula (por exemplo electrão-positrão, ...) que se separa por breves instantes, voltando depois a juntar-se e a desaparecer. Em cada par uma das componentes tem energia +E e outra energia -E de tal forma que a energia total é zero. Este processo, que está a acontecer constantemente em todos os pontos do espaço, é extremamente rápido pelo que não é perceptível aos nossos olhos. Por isso as partículas envolvidas dizem-se partículas virtuais.
No entanto se, no momento em que se forma um par virtual electrão-positrão dois fotões, com energia E cada qual, interagirem com esse par de partículas então podem conseguir separar as mesmas num electrão de energia E e num positrão de energia E que deixam assim de ser virtuais e passam a ser reais. Numa perspectiva mais clássica podemos dizer que da colisão dos dois fotões obtivemos duas partículas.
Mas, para que isto aconteça os fotões têm de ter energia igual ou superior à das particulas que vão separar. No nosso exemplo são necessários fotões de raios gama. Para produzir partículas com massa superior à do electrão são necessários fotões gama ainda mais energéticos.
Nota: uma outra aplicação destas ideias prende-se com a evaporação de buracos negros
(ver http://www3.uma.pt/Investigacao/Astro/Grupo/Perguntas/pergunta2.htm)