Японские, российские и казахстанские ученые впервые зафиксировали необычное явление – переходное излучение, испускаемое прямолинейно движущимися электронами, оказалось закрученным, образуя винтовую спираль вместо привычной прямой линии. Это открытие меняет привычное восприятие природы «закрученного» света и расширяет возможности как фундаментальной физики, так и прикладных технологий. Об этом «Жуковский.Life» рассказали в пресс-службе ТГУ.
Переходное излучение возникает, когда заряженная частица пересекает границу двух сред, и считается хорошо изученным с середины XX века, с теоретических работ Гинзбурга и Франка. Однако российские теоретики в 2019 году предложили новую идею: вихревой угловой момент (ОУМ) излучения может появляться не только при наличии спиральных траекторий, фазовых пластинок или структур среды, а даже при прямолинейном движении электрона при соблюдении условий когерентности и маленького размера электронного сгустка.
Для подтверждения этих расчетов японская команда под руководством Юити Такабаяши провела эксперимент в синхротронном центре SAGA Light Source. Они направили пучок электронов на позолоченную пластинку, настроив параметры так, чтобы соблюдалось условие когерентности. Анализируя излучение через треугольные апертуры и двойные щели, ученые получили дифракционные и интерференционные картины, подтверждающие наличие ОУМ.
Результаты показали, что при круговой поляризации переходного излучения угловой момент фотонов формируется в соответствии с прогнозами, а полный угловой момент сохраняется нулевым. Это доказывает, что вихревое излучение не требует спиральной траектории – достаточно прямолинейного движения и когерентного пучка.
Профессор Пётр Казинский подчеркнул важность этого открытия: многие процессы, включая космические лучи, могут порождать закрученные фотоны естественным образом, что ранее считалось невозможным. Это расширяет наше понимание света и открывает новые направления исследований и приложений.
Таким образом, даже в давно изученных явлениях физики кроется неожиданная красота и новые открытия, раскрывающие глубину природы света и материи.
Исследовано уникальное движение сфер из анизотропных магнитных эластомеров. Полученные данные будут использованы для создания прототипов роботов.