Томский ученый придумал новый способ визуализации неуловимых волновых эффектов

Ученый Томского государственного университета Иван Акимов рассчитал модель оптического прибора, который может фиксировать неуловимые ранее волновые эффекты, свойственные физике элементарных частиц.

Как уточняют в пресс-службе вуза, большинство экспериментов в физике высоких энергий рассматривают некогерентные процессы рассеяния. При этом исследуются только частицы, вылетевшие из области взаимодействия под некоторым углом. Информация об изменении их свойств при этом теряется.

Исследователь ТГУ предложил взглянуть на процесс иначе. Он теоретически обосновал и рассчитал принципиально новую схему на основе интерферометра Маха — Цендера.

— Принцип работы интерферометра можно представить так: лазерный луч расщепляется светоделителем на две равные части («плечи» интерферометра), — объясняет научный сотрудник лаборатории анализа данных физики высоких энергий ТГУ Иван Акимов. — Один луч идет по «пустому» маршруту, а второй проходит через область, где летит волновой пакет электрона. Затем оба луча снова соединяются на экране-детекторе.

Если бы электрон был просто точкой, свет прошел бы почти без изменений. Но из-за того, что электрон представим в виде волнового пакета с некоторой дисперсией, световая волна во втором плече немного «замедляется» и меняет свои свойства. Когда два луча воссоединяются, на экране возникает уникальный интерференционный узор — сменяющие друг друга светлые и темные полосы. По их рисунку и смещению можно «считать» точный профиль и форму волнового пакета электрона, не разрушая его.

В ходе работы Иван Акимов решил уравнения Максвелла для граничных условий интерферометра и посчитал вклад в интерференционную картину, которая получается при взаимодействии лазерного луча и волнового пакета электрона. Он вывел точные формулы распределения энергии света на детекторе в зависимости от формы электронного пакета и параметров лазера. Полученные результаты имеют как фундаментальное, так и прикладное значение.

— Впервые создан теоретический фундамент для проведения абсолютно нового класса экспериментов в физике высоких энергий, где мы можем взглянуть на фундаментальные частицы с другой точки зрения, — отмечает декан физического факультета ТГУ, заведующий лабораторией анализа данных физики высоких энергий Сергей Филимонов. — Наряду с этим разработанная модель может послужить основой для создания ультраточных диагностических комплексов нового поколения. Они позволят измерять и контролировать параметры пучков на ускорителях «на лету» — без их разрушения.

Подписывайтесь на наш телеграм-канал «Томский Обзор».