Результаты исследования, поддержанных грантами Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Physical Review Letters (ред. – Пресс-служба 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.
Участники исследовательского коллектива. Источник: Дмитрий Карловец
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.
