Российские учёные создали методику диагностики «закрученных» пучков частиц

Исследователи из Университета ИТМО и Объединённого института ядерных исследований (ОИЯИ) разработали метод, позволяющий определять степень и направление «закрученности» электронных и ионных пучков высокой энергии.

Открытие упростит изучение свойств частиц в современных ускорителях и может повысить точность электронной и ионной микроскопии.

«Закрученными» называют пучки частиц со спиралевидным волновым фронтом, которые перспективны для применения в квантовых вычислениях, нанолитографии и микроскопии. Однако до сих пор не существовало простого способа измерить параметры таких пучков, разогнанных до высоких энергий.

Новый подход основан на явлении дифракции. Учёные обнаружили, что если пропустить «закрученный» пучок через микроскопическое отверстие треугольной формы, то на выходе образуется чёткий дифракционный узор, напоминающий треугольник из ярких пятен. Анализ особенностей этого узора позволяет точно определить как степень, так и направление закрутки частиц, сообщает ТАСС.

«Новизна нашей работы в том, что мы первые предложили метод обнаружения «закрутки» электронов и ионов, который работает при высоких энергиях. Раньше аналогичные подходы активно изучались для света или для электронов низкой энергии», — пояснил инженер ИТМО Максим Максимов.

Метод уже адаптирован под параметры одной из экспериментальных установок в ОИЯИ (Дубна), где учёные готовят эксперимент по генерации закрученных пучков для первичной диагностики. В перспективе разработка может стать инструментом онлайн-мониторинга на ускорительных комплексах, а также использоваться в электронной и ионной микроскопии для исследования магнитных свойств материалов.