La réaction à quatre photons γ+γ→γ+γ est impossible selon l'électromagnétisme parce que deux ondes émises par des sources incohérentes n'interfèrent pas. Cependant, des champs électromagnétiques extrêmes peuvent agir sur le vide, le « polariser », et celui-ci peut à son tour induire des effets non linéaires sur les champs et rendre possible l'impossible !
Des physiciens ont eu l'idée de rechercher parmi les collisions d'ions de plomb à 5 téra-électronvolts au LHC des événements au cours desquels les ions de plomb ne font que se frôler. En effet, les particules chargées ultra-relativistes produisent un champ électromagnétique intense en rayons gamma. D'autre part, la collision frontale étant évitée, il n'y a pas production de plusieurs centaines de particules et les champs extrêmes associés aux ions peuvent interagir (1025 V/m). Sur quatre milliards d'événements de physique, l'équipe a pu isoler treize candidats à la réaction à quatre photons.
Les résultats obtenus sont en bon accord avec la prédiction de l'électrodynamique quantique (QED). Les chercheurs disposent maintenant une preuve expérimentale directe que le vide de QED n'est pas le vide classique, alors qu'auparavant toutes les preuves étaient indirectes, bien que de très haute qualité (prix Nobel de Lamb et Dehmelt/Paul).
Un physicien de l'Irfu a dirigé l'équipe qui a réalisé ces mesures.