Физики нашли способ разгонять закрученные электроны без потери их свойств

Учёные Университета ИТМО впервые предложили математическую модель, описывающую поведение закрученных электронов при высоких энергиях. Такие частицы создают своего рода «квантовый водоворот» и могут быть полезны для сверхточных микроскопов и изучения ядерных сил. Ранее считалось, что разогнать их до скоростей, близких к световым, не удастся без потери уникальных свойств. Исследователи проанализировали два основных механизма, которые могли бы разрушить закрученность. Первый — потеря энергии на излучение фотонов. Оказалось, что вместе с энергией «закрученность» практически не уходит. Второй — взаимодействие магнитного момента частицы с полями ускорителя. Здесь расчёты показали, что сбои у закрученных электронов начинаются при энергиях в 147 раз меньших, чем у обычных. Чтобы избежать этого, авторы предлагают использовать линейные ускорители вместо кольцевых либо специальные устройства — «сибирские змейки», разработанные в Институте ядерной физики СО РАН. Они периодически корректируют магнитный момент частицы, сохраняя её закрученность. Как отметил руководитель проекта Дмитрий Карловец, теперь предстоит проверить выводы модели в реальных экспериментах на ускорителях. В случае успеха технология откроет путь к изучению квантовой когерентности и запутанности, а также к созданию микроскопов нового поколения. «До сих пор не было надёжной и общепринятой квантовой модели, описывающей движение закрученной частицы при высоких энергиях. Наши расчёты позволили детально проанализировать различные механизмы потери закрученности и предложить методы её сохранения при значительном увеличении энергии частицы. В дальнейшем нам предстоит проверить правильность сделанных выводов в экспериментах на ускорителях», — отметил руководитель проекта, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Нового физтеха Университета ИТМО Дмитрий Карловец.