Ученые ИТМО предложили метод закручивания электронов, который позволит проводить эксперименты на коллайдерах. Раньше такие исследования были возможны только на электронных микроскопах с небольшими энергиями. О разработке рассказал один из авторов исследования, магистрант ИТМО Илья Павлов.
Закрученность ― одно из возможных состояний электрона. Это возможно из-за того, что электроны проявляют себя и как частицы, и как волны, а значит, могут принимать разные формы. Электроны закручивают с помощью специальных решеток, проходя через которые частицы принимают форму «винта». Такой метод возможен только с не очень быстрыми электронами, при работе с ускорителями этот способ не работает: решетка должна быть очень маленькой, а создать ее не позволяют фундаментальные физические и технологические ограничения. Ученые ИТМО предложили новую теоретическую схему, в которой электрон запускается в ускоритель уже в закрученном состоянии.
«Эксперименты с закрученными электронами на ускорителях до сих пор не проводились. Прошлые исследования проводились на электронных микроскопах с небольшими энергиями: электроны пропускались через специальную решетку и получали свойство закрученности. На ускорителях с большими энергиями этого сделать нельзя из-за того, что размер решетки должен быть невероятно маленьким. Но в то же время есть понятный и известный метод, с помощью которого возможно запускать электроны в ускоритель. Луч лазера “ударяет” по металлической пластине, из металла выбиваются электроны и попадают в ускоритель. Мы предложили модифицировать метод и выяснили, что если придать свойство закрученности пучку света, который бьет по металлу, это свойство передается и вылетающим электронам, которые попадают в ускоритель и начинают ускоряться до больших энергий», ― рассказал Илья Павлов.
Ученый добавил, что параллельно с теоретическими исследованиями идут практические работы. Специалисты Объединенного института ядерных исследований в Дубне готовят эксперимент на ускорителе ЛИНАК-200, а получить первые результаты рассчитывают до конца года. В перспективе исследования дадут ученым новые фундаментальные знания.
«Свойство закрученности электрона ― это некоторая новая степень свободы, о которой раньше люди не догадывались. Когда появляется новый параметр, который можно как-то менять, возникает надежда, что это поможет извлечь из эксперимента новую информацию. В экспериментах по генерации закрученных электронов на небольших энергиях уже сейчас анализируются магнитные свойства материалов, так как закрученный электрон сильнее реагирует на внешние магнитные поля. Мы планируем проводить эксперименты на больших энергиях, и есть надежда, что использование закрученных электронов и других закрученных массивных частиц поможет в разгадке так называемой загадки спина протона», ― рассказал Илья Павлов.
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ
Иллюстрация: gl0ck33 / ru.123rf.com