Томский физик рассчитал оптическую схему для изучения формы электрона

Иван Акимов из ТГУ теоретически обосновал схему эксперимента на основе интерферометра Маха – Цендера. По расчётам, она может показать форму волнового пакета электрона, которую обычными методами не увидеть.

Научный сотрудник лаборатории анализа данных физики высоких энергий Томского государственного университета (ТГУ) Иван Акимов теоретически рассчитал схему оптического эксперимента. Она нужна, чтобы увидеть форму волнового пакета электрона. Работа отмечена дипломом победителя всероссийского конкурса исследовательских работ «Наука будущего – наука молодых».

В физике высоких энергий большинство экспериментов изучают некогерентное рассеяние. Исследователей интересуют только частицы, вылетевшие под углом. Информация о частицах, которые прошли сквозь область взаимодействия, при этом теряется.

Акимов предлагает смотреть на когерентное рассеяние света на электроне, то есть на то, как меняются свойства лазерного луча. По теоретическим расчётам последних лет, волновой пакет электрона в этом случае ведёт себя как необычная оптическая среда. В взаимодействии участвуют плазмон-поляритоны – гибридные квазичастицы из фотонов и коллективных колебаний электронного пакета.

Схема основана на интерферометре Маха – Цендера. Лазерный луч светоделитель делит на два равных плеча. Один идёт по пустому маршруту, второй проходит через область, где летит волновой пакет. Затем лучи соединяются на экране-детекторе. Если бы электрон был точкой, свет почти не изменился бы. Из-за дисперсии пакета световая волна во втором плече замедляется и меняет свойства. На экране возникает интерференционный узор из светлых и тёмных полос. По его рисунку и смещению можно восстановить профиль и форму пакета, не разрушая его. Акимов решил уравнения Максвелла для граничных условий интерферометра и вывел формулы распределения энергии света на детекторе. Результаты, по словам автора, имеют фундаментальное и прикладное значение.

Декан физического факультета ТГУ Сергей Филимонов, который также заведует лабораторией, оценил работу так: > 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 > — Сергей Филимонов, декан физического факультета ТГУ, заведующий лабораторией анализа данных физики высоких энергий

По словам Филимонова, модель может стать основой диагностических комплексов нового поколения. Такие комплексы позволят измерять и контролировать параметры пучков на ускорителях «на лету», без их разрушения.

Поиск