Учёные из Университета ИТМО впервые доказали, что «закрученные» электроны — частицы, создающие не просто вращение, а квантовый водоворот — можно разгонять до скоростей, близких к световым, без потери их уникальных свойств. Это открывает дорогу к новым экспериментам в микроскопии и физике высоких энергий, сообщили в Российском научном фонде.
Раньше такие частицы использовали только в электронных микроскопах для изучения магнитных материалов. Разогнать их в ускорителях не удавалось: они теряли «закрученность». Физики ИТМО предложили математическую модель, которая объясняет, как этого избежать.
Исследователи рассмотрели два главных риска. Первый — потеря энергии через излучение фотонов. Оказалось, что вместе с энергией «закрученность» почти не уходит. Второй — влияние магнитного момента частицы (крошечной «стрелки компаса») на её движение. Здесь расчёты показали: у закрученных электронов «сбои» начинаются при энергиях в 147 раз меньших, чем у обычных.
Чтобы обойти эту проблему, авторы предлагают два решения: использовать линейные ускорители вместо кольцевых или применить «сибирские змейки» — устройства, разработанные в Институте ядерной физики СО РАН, которые периодически корректируют магнитный момент частицы.
Наши расчеты позволили детально проанализировать различные механизмы потери закрученности и предложить методы ее сохранения при значительном увеличении энергии частицы. В дальнейшем нам предстоит проверить правильность сделанных выводов в экспериментах на ускорителях.
Читайте ещё материалы по теме:
- Прорыв в ядерной физике: учёные ОИЯИ впервые заставили ионы сталкиваться в двух направлениях на коллайдере NICA
- Изучение «новой физики»: нейтринную обсерваторию планируют создать в Челябинской области
- Новая разработка российских физиков повысит безопасность термоядерных реакторов
