Российские физики нашли способ разгонять «закрученные» частицы до сверхвысоких скоростей

Ученым из России впервые удалось доказать, что «закрученные» электроны можно разгонять до околосветовых скоростей, не теряя их уникальных квантовых свойств.

Как сообщила пресс-служба Российского научного фонда, это открытие открывает путь к созданию электронных микроскопов сверхвысокого разрешения и изучению фундаментальных квантовых эффектов на ускорителях частиц.

До сих пор у физиков не было надежной квантовой модели, описывающей поведение закрученных частиц при высоких энергиях. Ведущий научный сотрудник Университета ИТМО Дмитрий Карловец пояснил, что проведенные расчеты позволили детально проанализировать механизмы потери «закрученности» и предложить способы ее сохранения даже при значительном увеличении энергии. Теперь ученым предстоит проверить свои теоретические выводы в реальных экспериментах на ускорителях, сообщает ТАСС.

«Закрученные» частицы, создающие при движении своеобразный квантовый водоворот, уже активно используются в микроскопии для изучения магнитных свойств материалов. Однако до последнего времени их не удавалось разогнать до релятивистских скоростей без потери квантового состояния. Это ограничивало возможности их применения в коллайдерах для исследования таких явлений, как квантовая когерентность и запутанность.

Созданная российскими физиками математическая модель разрушила прежние представления. Расчеты показали, что процесс излучения фотонов при движении частицы в ускорителе вовсе не обязательно приводит к потере «закрученности», как считалось ранее. Более того, дополнительных потерь можно избежать, используя для разгона не кольцевые, а линейные ускорители. Альтернативный вариант — применение специальных устройств, которые периодически корректируют движение частицы, «поворачивая» ее магнитный момент.

Такие устройства, получившие название «сибирские змейки», уже разработаны специалистами Института ядерной физики СО РАН в Новосибирске. Их использование позволит создавать пучки «закрученных» протонов, электронов и тяжелых ионов на российских и международных ускорительных комплексах. Это существенно расширит возможности как фундаментальной науки, так и прикладных исследований.