Přesnost překonává téměř 30-letý světový rekord! Vědci pozorují spintroniku s laserovým ostřením

Vědci nedávno dosáhli nebývalé úrovně detailů při pozorování elektronů v přesných experimentech díky svému inovativnímu výzkumu využívajícímu technologii laserového zaostřování.
Nedávno učinili jaderní fyzici z Thomas Jefferson National Accelerator Facility amerického ministerstva energetiky zásadní průlom: podařilo se jim překonat světový rekord v měření paralelního spinu v elektronovém paprsku (označovaném jako měření polarizace elektronového paprsku) na téměř 30 let.
Tento významný úspěch poskytuje pevný základ pro řadu vysoce profilovaných experimentů v Jeffersonově laboratoři, které slibují, že povedou k velkým novým objevům ve fyzice.
V posledním čísle časopisu Physical Review C vědci z Jefferson Lab ve spolupráci s vědeckými uživateli uvádějí svá měření. Tyto výsledky jsou přesnější než srovnávací měření získaná z experimentu SLAC Large Detector (SLD) provedeného v 1994-1995 v SLAC National Accelerator Laboratory v Menlo Park v Kalifornii.
Dave Gaskell, experimentální jaderný fyzik v Jefferson Lab a spoluautor článku, řekl: "Nikdo nebyl schopen tak přesně změřit polarizaci elektronového paprsku v žádné laboratoři kdekoli na světě. Toto není měřítko. pouze pro metodu Comptonovy polarizace, ale pro jakoukoli techniku ​​měření polarizace elektronů."
Comptonova polarizační metoda je metoda měření polarizace elektronového paprsku detekcí fotonů (světelné částice, které jsou rozptylovány nabitými částicemi, jako jsou elektrony). Tento rozptylový jev, známý jako Comptonův jev, lze realizovat kolizí mezi laserem a elektronovým paprskem.
Elektrony i fotony mají vlastnost zvanou spin, k jejímuž popisu fyzici používají moment hybnosti. Spin je inherentní vlastnost částic, jako jsou elektrony, podobná hmotě nebo náboji. Když částice rotují ve stejném směru po danou dobu, tato veličina se nazývá polarizace. Pro fyziky je zásadní pochopit ústřední vlastnost této polarizace při zkoumání hmoty na těch nejmenších měřítcích.
Mark Macrae Dalton, další fyzik z Jefferson Lab a spoluautor článku, to graficky přirovnává k: "Představte si elektronový paprsek jako nástroj, který používáte k měření věcí, jako je pravítko. Je toto pravítko v palcích nebo milimetrech? musíte tomuto pravítku rozumět, abyste pochopili jakékoli měření. Jinak nemůžete měřit nic.“
Vědci dosáhli ultra vysoké přesnosti během experimentu Calcium Radius Experiment (CREX) provedením experimentu Lead Radius Experiment (PREX-II) v tandemu s Experimentem Calcium Radius Experiment (CREX), aby prozkoumali jádra středně těžkých atomů a těžkých atomů, aby pochopili struktura jejich „neutronových slupek“.
Nakonec během experimentu Calcium Radius Experiment (CREX) průběžně měřili polarizaci elektronového paprsku Comptonovou polarizační metodou s přesností {{0}},36 %. To překračuje 0,5 % uváděné v experimentu SLAC SLD.
Překonáním světového rekordu v přesnosti a hloubkovým zkoumáním spintroniky vědci přinesli nové průlomy a možnosti do oblasti fyziky. Tento inovativní výzkum nejen demonstruje silný potenciál technologie laserového zaostřování, ale také pokládá pevný základ pro budoucí experimenty a objevy.