Закрученные частицы применяют в квантовой оптике и информатике, оптомеханике, биологии, астрофизике и других сферах. Например, с их помощью удаётся увеличить информационную ёмкость в квантовой коммуникации. Но в ядерной физике и физике частиц их использовать пока невозможно. Всё дело в том, что пока такие состояния частиц можно получать в основном с помощью дифракционных решеток, и последние не подходят для очень высоких энергий частиц на современных коллайдерах. Чтобы решить эту проблему, учёные ИТМО предложили создавать закрученные частицы с помощью так называемых обобщенных измерений без использования специального оборудования.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале The European Physical Journal C (Particles and Fields).
Зачем закручивать частицы
Фотоны, электроны, нейтроны и другие элементарные частицы могут проявлять разные свойства в зависимости от условий и вести себя либо как волны, либо как частицы. Это явление называется корпускулярно-волновым дуализмом. Считается, что в обычных условиях массивные частицы (например, электроны) могут сохранять волновые свойства лишь при малых энергиях, а при больших сохраняют только свойства частиц. Однако некоторые волновые свойства частиц могут сохраняться и при высоких энергиях. Чтобы этого достичь, частицы нужно «закрутить», то есть заставить вращаться волновой фронт частицы вокруг направления, вдоль которого они движутся, а затем разогнать с помощью ускорителей. Форма волнового пакета закрученных частиц напоминает винт мясорубки или спираль штопора.