Физики из ИТМО впервые объяснили природу необычного «зеркального вращения» электромагнитного поля в кильватерных ускорителях частиц. Они разработали аналитическую теорию, показывающую, что наклон ультра-плоского пучка частиц вызывает поворот его электромагнитного поля в противоположную сторону. Этот эффект приводит к нестабильности пучков в компактных современных ускорителях и больших коллайдерах. Об этом «Жуковский.Life» рассказали в пресс-службе университета.
Кильватерный метод ускорения работает так, что первый пучок создает мощное электромагнитное поле — «кильватерный след», который разгоняет следующий пучок. Такой способ значительно уменьшает размеры и стоимость ускорителей. Однако нестабильность пучков из-за непредсказуемого поведения их электромагнитных полей мешает практическому применению технологии.
В 2024 году было открыто, что при наклоне сильно вытянутого в одном направлении электронного пучка, возникающее кильватерное поле поворачивается не по направлению пучка, а в обратную сторону. Теоретически этот эффект описать не удавалось, пока команда ИТМО не вывела формулы, которые показывают, что угол поворота поля всегда в полтора раза превышает угол наклона пучка.
Разработка позволяет предсказывать этот эффект и помогать инженерам избегать наклонов, вызывающих нестабильность, либо корректировать управление ускорителем. Это ключ к стабильной работе кильватерных ускорителей нового поколения и крупных коллайдеров, открывая дорогу к более надежным и эффективным установкам для физики высоких энергий, медицины и материаловедения.
Дальнейшие исследования ИТМО будут направлены на изучение траектории частиц в условиях зеркального вращения поля и прогнозирование их поведения на разных этапах экспериментов, что усилит управление стабильностью и безопасность ускорительных установок.
Открытие закрученного света в прямолинейном излучении переворачивает физику. При круговой поляризации переходного излучения угловой момент фотонов формируется в соответствии с прогнозами, а полный угловой момент сохраняется нулевым.