Старший научный сотрудник ФФ ТГУ Дмитрий Карловец рассчитал и теоретически обосновал, что волновые свойства электронов сохраняются и при очень высоких энергиях. Исследование томского физика касается так называемых «закрученных электронов», эти результаты делают возможным использование таких частиц в современных коллайдерах. Ранее подобные эксперименты не проводились из-за отсутствия доказательств, что свойство «закрученности» сохраняется при ускорении.

Результаты исследования физика ТГУ опубликованы в американском журнале Physical Review A (Q1).

– В работе я показал, что у электронов с большой «закрученностью» (или на физическом языке – с большим орбитальным моментом импульса) волновые свойства сохраняются и при очень высоких энергиях, – объясняет Дмитрий Карловец. – Орбитальный момент свободно распространяющихся пучков электронов, протонов и других частиц – это новый параметр, или новая степень свободы, которая может оказаться полезной в физике высоких энергий, в частности, при исследовании загадки спина протона.

Последние несколько лет ученые активно обсуждали возможность применения этих частиц в фундаментальных исследованиях на ускорителях. Однако до работы томского физика было неясно, проявляются ли волновые свойства частиц (а "закрученность" является именно таким свойством) при высоких энергиях.

- Теперь это свойство может быть проверено в экспериментах на современных коллайдерах - ускорителях частиц, но для этого необходимо было сначала в теории убедиться, что свойство "закрученности" сохраняется при ускорении, - говорит физик. - Моя работа дает положительный ответ на этот вопрос, что открывает принципиальную возможность для получения электронов высокой энергии с орбитальным моментом.

Добавим, что в 2010-2011 гг. физики совершили прорыв в управлении волновыми свойствами материи - они научились получать "закрученные" электроны, а чуть позже - и нейтроны. Если представить одну такую частицу в виде волны, то ее передний фронт будет похож на штопор, аналогично фотону. Такие электроны уже нашли применение при исследовании магнитных свойств материалов и наноструктур с атомным разрешением в электронной микроскопии.

Одно из необычных свойств "сильно закрученных" электронов состоит в том, что их эффективная масса оказывается больше массы обычного электрона. Это очень похоже на эффект утяжеления электрона во внешнем электромагнитном поле, где за счет взаимодействия с фотонами (квантами света) масса "голого" электрона теряет смысл. "Закрученный" электрон также становится эффективно тяжелее обычного за счет своей волновой природы, и чем больше его орбитальный момент, тем он тяжелее.

Исследование проведено в рамках проекта № 17-72-20013 Президентской программы Российского научного фонда.

Источники

Томский физик обосновал сохранение свойств электронов при высоких энергиях
ИА Regnum, 07/08/2018
Расчеты физика ТГУ позволят запустить в ускорители новые частицы
Томский государственный университет (tsu.ru), 07/08/2018
Томский физик обосновал сохранение свойств электронов при высоких энергиях
Findnews.ru, 07/08/2018
Расчеты физика ТГУ позволят запустить в ускорители новые частицы
БезФормата.Ru Томск (tomsk.bezformata.ru), 07/08/2018
Расчеты физика ТГУ позволят запустить в ускорители новые частицы
Российский научный фонд (rscf.ru), 07/08/2018
Расчеты физика ТГУ позволят запустить в ускорители новые частицы
Российский научный фонд (рнф.рф), 07/08/2018
Физики из России узнали, как превратить электрон в волну внутри коллайдера
Newsmir.info, 24/08/2018
Физики из России узнали, как превратить электрон в волну внутри коллайдера
News2 (news2.ru), 24/08/2018
Физики из России узнали, как превратить электрон в волну внутри коллайдера
РИА Новости, 24/08/2018
Физики из России узнали, как превратить электрон в волну внутри коллайдера
Русский переплет (pereplet.ru), 24/08/2018
Физики из России узнали, как превратить электрон в волну внутри коллайдера
Mirtesen.sputnik.ru, 24/08/2018

Похожие новости

  • 11/04/2017

    Томские ученые в ЦЕРНе сузили зону поиска частицы-посредника между видимой и невидимой Вселенной

    ​Ученым Физико-технического института Томского политехнического университета и их коллегам из Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) за год удалось примерно на 25% сузить зону поиска темного фотона — частицы-посредника между видимым миром и темной материей — невидимой частью нашей Вселенной, влияющей на движение звезд и галактик.
    924
  • 13/08/2018

    Томские ученые знают, как «захватить» наномир

    ​Пока мировое сообщество пытается узнать, что таят в себе морские глубины необъятного Мирового океана и бесконечное космическое пространство, зарубежные ученые Томского политехнического университета — профессора Рауль Родригес и Евгения Сергеевна Шеремет — пытаются «захватить» наномир и контролировать отдельные молекулы.
    263
  • 19/08/2016

    В МИСиС разработали супермагнит для реализации проектов в Арктике и в космосе

    ​Ученые Национального технологического исследовательского университета МИСиС разработал супермагнит, который сохраняет свои свойства при экстремальных условиях и может использоваться, как в Арктике, так и в космосе.
    1020
  • 11/10/2016

    Алмазы, выращиваемые в ТПУ, могут быть использованы для Большого адронного коллайдера

    ​Ученые лондонского университета Роял Холлоуэй (Royal Holloway, University of London, RHUL) предложили разработать новые датчики для Большого адронного коллайдера на основе тонких алмазных пленок, выращиваемых в Томском политехническом университете.
    1421
  • 14/12/2017

    Томские ученые создадут центр анализа данных адронного коллайдера

    ​Ученые Томского государственного университета получат грант, предназначенный для создания центра мирового класса по анализу данных Большого адронного коллайдера. Ожидается, что томские ученые создадут кластер для анализа данных на базе суперкомпьютера СКИФ Cyberia.
    470
  • 12/10/2016

    Томские ученые испытывают новые стекла для космических спутников

    ​Сотрудники НИИ ПММ ТГУ проводят испытания покрытий, созданных для защиты иллюминаторов, линз и зеркал космических аппаратов от эрозии. При помощи легкогазовой баллистической установки экспериментальные образцы обстреливают микрочастицами порошка железа со скоростью 5-8 километров в секунду.
    1628
  • 13/09/2018

    Физики научились следить за пучками частиц, не замедляя их

    ​Международный коллектив ученых, в который вошли исследователи из Томского политехнического университета, добился прямого наблюдения так называемого дифракционного излучения Вавилова — Черенкова в видимом диапазоне.
    204
  • 31/05/2016

    До конца 2018 года ТПУ завершит создание Научного парка

    ​Первая очередь Научного парка, открытая к 120-летнему юбилею Национального исследовательского Томского политехнического университета (ТПУ) стала, вероятно, самым весомым и ценным подарком вуза университетской элите, студентам, аспирантам и всем тем, кто не мыслит себя сегодня вне науки.
    1486
  • 25/10/2016

    Томский аспирант улучшит диагностику мощнейшего в мире синхротрона

    ​Аспирант Физико-технического института Томского политеха Артем Новокшонов вместе с учеными Научной Лаборатории DESY (Германия) работает над улучшением и тестированием новых методик диагностики электронного пучка синхротрона PETRA III - одного из мощнейших источников синхротронного и рентгеновского излучения в мире.
    1239
  • 05/03/2018

    ​Ученые ТГУ создали алгоритм для расчета фотофизических и люминесцентных характеристик молекул

    ​Ученые кафедры оптики и спектроскопии физического факультета ТГУ с коллегами из Швеции и Финляндии создали алгоритм для расчета фотофизических и люминесцентных характеристик молекул. Благодаря этому алгоритму можно вычислять оптические, люминесцентные (светимость, квантовый выход флуоресценции) свойства молекул и веществ с использованием высокоточных методов квантовой химии.
    571