МОСКВА, 4 марта. /ТАСС/. Российские ученые доказали, что "закрученные" электроны можно разгонять до огромных скоростей без потери их квантовых свойств, что позволяет использовать их для создания электронных микроскопов высокого разрешения и изучения квантовых эффектов на ускорителях частиц. Об этом сообщила пресс-служба Российского научного фонда (РНФ).
"До сих пор не было надежной квантовой модели, описывающей движение закрученной частицы при высоких энергиях. Наши расчеты позволили детально проанализировать различные механизмы потери закрученности и предложить методы ее сохранения при значительном увеличении энергии. Нам предстоит проверить правильность сделанных выводов в экспериментах на ускорителях частиц", - пояснил ведущий научный сотрудник Университета ИТМО Дмитрий Карловец, чьи слова приводит пресс-служба РНФ.
Как отмечают ученые, "закрученные" частицы, создающие своеобразный квантовый водоворот в процессе своего движения, активно используются в работе микроскопов для изучения магнитных свойств материалов. До настоящего времени физикам не удавалось разогнать такие частицы на ускорителе до скоростей, близких к скорости света, и сохранить при этом их "закрученность".
Это не позволяло сталкивать "закрученные" частицы в коллайдерах для изучения еще неизвестных квантовых явлений, таких как квантовая когерентность и запутанность, а также применять их в других областях науки. Физики из России решили эту проблему, создав математическую модель, которая объясняет, как сохранить "закрученность" частицы при ее движении с околосветовой скоростью.
Проведенные при ее помощи расчеты показали, что процесс формирования фотонов при движении частицы внутри кольца ускорителя не обязательно приводит к потере ей "закрученности", как в прошлом считали физики. В дополнение к этому, дополнительных потерь квантовых свойств можно избежать, если использовать для разгона частиц не кольцевые, а линейные ускорители, или применять в работе коллайдеров специальные устройства, которые периодически "поворачивают" магнитный момент частицы и тем самым как бы корректируют ее движение.
Подобные устройства, получившие имя "сибирские змейки", уже были созданы специалистами Институте ядерной физики СО РАН в Новосибирске. Их применение поможет создавать пучки "закрученных" протонов, электронов или тяжелых ионов на российских и международных ускорителях частиц, что расширит их применение в области фундаментальной физики и при проведении исследований прикладного характера, подытожили ученые.