Точність побила майже 30-річний світовий рекорд! Вчені спостерігають за спінтронікою з лазерним фокусом

Нещодавно вчені досягли безпрецедентного рівня деталізації у спостереженні за електронами в точних експериментах завдяки своїм інноваційним дослідженням із застосуванням технології лазерного фокусування.
Нещодавно фізики-ядерники з Національної прискорювальної установки Томаса Джефферсона Міністерства енергетики США здійснили великий прорив: їм вдалося побити світовий рекорд вимірювань паралельного обертання в електронному пучку (так званих вимірюваннях поляризації електронного пучка) протягом майже 30 років.
Це значне досягнення забезпечує міцну основу для серії гучних експериментів у лабораторії Джефферсона, які обіцяють призвести до нових великих відкриттів у фізиці.
В останньому номері журналу Physical Review C дослідники Jefferson Lab у співпраці з науковими користувачами повідомляють про свої вимірювання. Ці результати є більш точними, ніж порівняльні вимірювання, отримані під час експерименту SLAC Large Detector (SLD), проведеного 1994-1995 в Національній прискорювальній лабораторії SLAC у Менло-Парку, Каліфорнія.
Дейв Ґаскелл, фізик-експериментатор із ядерної лабораторії Джефферсона та співавтор статті, сказав: «Ніхто ніколи не міг так точно виміряти поляризацію електронного пучка в будь-якій лабораторії у світі. Це еталон не лише для методу поляризації Комптона, але для будь-якої техніки вимірювання поляризації електронів».
Метод поляризації Комптона — це метод вимірювання поляризації електронного пучка шляхом виявлення фотонів (часток світла, які розсіюються зарядженими частинками, наприклад електронами). Це явище розсіювання, відоме як ефект Комптона, може бути реалізовано при зіткненні лазера з електронним променем.
І електрони, і фотони мають властивість, яка називається спіном, і для опису якої фізики використовують кутовий момент. Спін — це невід'ємна властивість частинок, таких як електрони, подібна до маси або заряду. Коли частинки обертаються в одному напрямку протягом певного часу, ця величина називається поляризацією. Для фізиків надзвичайно важливо зрозуміти головну властивість цієї поляризації при дослідженні матерії в найдрібніших масштабах.
Марк Макрей Далтон, ще один фізик із лабораторії Джефферсона та співавтор статті, графічно порівнює це з таким: «Подумайте про електронний промінь як про інструмент, який ви використовуєте для вимірювання, наприклад лінійку. Це лінійка в дюймах чи міліметрах? потрібно зрозуміти цю лінійку, щоб зрозуміти будь-які вимірювання. Інакше ви не зможете нічого виміряти».
Вчені досягли надвисокої точності під час експерименту з кальцієвим радіусом (CREX), провівши експеримент із радіусом свинцю (PREX-II) у поєднанні з експериментом із кальцієвим радіусом (CREX), щоб досліджувати ядра середньоважких атомів і важких атомів, щоб зрозуміти структуру їх «нейтронних оболонок».
Нарешті, під час експерименту з кальцієвим радіусом (CREX) вони безперервно вимірювали поляризацію електронного пучка методом поляризації Комптона з точністю {{0}}.36%. Це перевищує 0,5%, про які повідомляється в експерименті SLAC SLD.
Побивши світовий рекорд точності та поглиблено досліджуючи спінтроніку, вчені привнесли нові прориви та можливості у галузь фізики. Це інноваційне дослідження не тільки демонструє потужний потенціал технології лазерного фокусування, але й закладає надійну основу для майбутніх експериментів і відкриттів.