Рубрики 
Физик с Тoмскoгo гoсудaрствeннoгo унивeрситeтa мaтeмaтичeски дoкaзaл, чтo «зaкручeнныe чaстицы» сoxрaняют нeoбычнoe квaнтoвoe сoстoяниe и прoявляют свoйствa вoлны быть дoстижeнии высoкиx скoрoстeй, тoгдa кaк oбычныe чaстицы вoлнoвыx свoйств нe oбнaруживaют. Рeaлизaция этиx рaсчeтoв в эксперименте бери современном коллайдере может привести к формированию нового научного направления в стыке физики частиц, физики ускорителей и квантовой оптики. Передовица об исследовании, поддержанном грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликована в журнале New Journal of Physics.
Электроны, нейтроны, фотоны и кое-кто элементарные частицы могут при одних условиях выражать. Ant. скрывать свойства волн, а при других — свойства частиц. Сие явление называется корпускулярно-волновым дуализмом. В обычных условиях электрон проявляет волновые свойства как на малых энергиях — как частицу его имеется возможность рассматривать лишь на больших. Однако касательно недавно физики научились «закручивать» электроны и нейтроны, через чего их характеристики разительно меняются.
В состоянии волны около движении электрона его заряд «равномерно размазан» за некоторой области, которая называется фронтом волны. «Закрученными» элементарными частицами только и можно назвать такие, у которых волновой фронт похож сверху винт мясорубки — то есть вращается окрест оси направления их движения. До этих пор ученые могли создавать такие необычные квантовые состояния частиц не более с помощью электронных микроскопов на умеренных энергиях. Тем мало-: неграмотный менее, даже это позволило существенно подлакировать качество анализа магнитных свойств наноматериалов и открыло новые внутренние резервы для атомной спектроскопии и электронной микроскопии с разрешением в десятые доли нанометров.
Физик изо Томского государственного университета теоретически доказал принципиальную шанец создавать «закрученные частицы» на высоких энергиях с через ускорителей. Он описал процессы, происходящие с ними, близ помощи компьютерного моделирования и методов математической физики.
«Техническая причудл заключалась в том, что эти частицы по первости нужно «закручивать», а потом расточать до высоких энергий. Возникал вопрос, сохраняется ли их необычное квантовое счастье при таком ускорении? Выяснилось, что коль скоро пучок ускорять и фокусировать стандартными методами, которые используются в ускорителях, «закрученное» са оказывается устойчивым, и частицы не теряют волновых свойств», — рассказал Димунчик Карловец, руководитель проекта по гранту РНФ, лекарь физико-математических наук, старший научный служащий лаборатории теоретической и математической физики ТГУ.
Разве что эти идеи будут реализованы в эксперименте, сие позволит создавать пучки «закрученных» частиц с огромной энергией — в сотни и хоть тысячи раз больше, чем сейчас — притом не только легких электронов, но и тяжелых протонов, ионов и таким (образом далее. Это могло бы дать физикам новые инструменты анализа строения «составных» частиц — адронов, атомов, ионов. В частности, «закрученные» электроны с большими энергиями позволили бы прорабатывать спин протона — одну из современных загадок физики высоких энергий, затем что большой орбитальный момент такого электрона кончайте усиливать взаимодействие со спином протона и угловыми моментами составляющих его частиц.
«Сейчас сверху всех ускорителях, как на маленьких, имеющих прикладное достоинство, так и на больших, включая большой адронный коллайдер, на экспериментов не создают частицы в определенных квантовых состояниях. Пучки формируют, фокусируют, ускоряют, а после (этого сталкивают с мишенью или друг с другом, же не подготавливают специальным образом. Тем безграмотный менее, эксперименты с «закрученными» частицами возьми высоких энергиях могут привести к формированию нового научного направления возьми стыке физики частиц, физики ускорителей и квантовой оптики. Моя миссия — убедить экспериментаторов в том, что практическое практика предложенной схемы может дать интересные и адски перспективные результаты», — заключил Дмитрий Карловец.
По мнению сути, пучки частиц в необычных квантовых состояниях могут разрешить новые инструменты анализа свойств и структуры вещества, а равным образом свойств самих частиц. До сих пор экспериментаторы создавали классические пучки частиц различной сложение, где каждая частица летела со своей энергией и в определенном направлении. «Квантовые» пучки состоят с частиц, где каждая частица как бы летит в разных направлениях зараз. Это свойство позволяет создавать новые библиография пар так называемых «запутанных» частиц, сколько важно как для развития технологий квантовых оптических коммуникаций, бесцельно и для разработки квантовых компьютеров.