Preciznost ruši gotovo 30-godišnji svjetski rekord! Znanstvenici promatraju spintroniku laserskim fokusom

Znanstvenici su nedavno postigli neviđenu razinu detalja u promatranju elektrona u preciznim eksperimentima, zahvaljujući svojim inovativnim istraživanjima korištenjem tehnologije laserskog fokusiranja.
Nedavno su nuklearni fizičari u američkom Ministarstvu energetike Thomas Jefferson National Accelerator Facility napravili veliki napredak: uspjeli su oboriti svjetski rekord za mjerenja paralelnih spinova unutar elektronskog snopa (koji se nazivaju mjerenja polarizacije elektronskog snopa) gotovo 30 godina.
Ovo značajno postignuće pruža čvrstu osnovu za niz visokoprofilnih eksperimenata u Jefferson Labu koji obećavaju da će dovesti do velikih novih otkrića u fizici.
U posljednjem broju časopisa Physical Review C, istraživači Jefferson Laba, u suradnji sa znanstvenim korisnicima, izvještavaju o svojim mjerenjima. Ovi su rezultati precizniji od referentnih mjerenja dobivenih iz eksperimenta SLAC Large Detector (SLD) provedenog 1994-1995 u SLAC National Accelerator Laboratory u Menlo Parku, Kalifornija.
Dave Gaskell, eksperimentalni nuklearni fizičar u Jefferson Labu i koautor rada, rekao je: "Nitko nikada nije uspio izmjeriti polarizaciju elektronskog snopa tako precizno ni u jednom laboratoriju bilo gdje u svijetu. Ovo je referentna vrijednost samo za Comptonovu polarizacijsku metodu, ali za bilo koju tehniku ​​mjerenja polarizacije elektrona."
Comptonova polarizacijska metoda je metoda mjerenja polarizacije elektronskog snopa detekcijom fotona (svjetlosnih čestica koje su raspršene nabijenim česticama kao što su elektroni). Ovaj fenomen raspršenja, poznat kao Comptonov efekt, može se ostvariti sudarom između lasera i elektronske zrake.
I elektroni i fotoni imaju svojstvo koje se zove spin, a fizičari ga opisuju kutnim momentom. Spin je inherentno svojstvo čestica kao što su elektroni, slično masi ili naboju. Kada se čestice vrte u istom smjeru određeno vrijeme, ta se veličina naziva polarizacija. Za fizičare je ključno razumjeti središnje svojstvo ove polarizacije u istraživanju materije na najsitnijim razmjerima.
Mark Macrae Dalton, još jedan fizičar u Jefferson Labu i koautor rada, grafički to uspoređuje s: "Zamislite snop elektrona kao alat koji koristite za mjerenje stvari, poput ravnala. Je li ovo ravnalo u inčima ili milimetrima? morate razumjeti ovo ravnalo da biste razumjeli bilo koje mjerenje. U suprotnom, ne možete ništa mjeriti."
Znanstvenici su postigli ultravisoku preciznost tijekom eksperimenta radijusa kalcija (CREX) provodeći eksperiment radijusa olova (PREX-II) u tandemu s eksperimentom radijusa kalcija (CREX) kako bi ispitali jezgre srednje teških atoma i teških atoma kako bi razumjeli struktura njihove "neutronske kože".
Konačno, tijekom eksperimenta s kalcijevim radijusom (CREX), kontinuirano su mjerili polarizaciju elektronskog snopa Comptonovom polarizacijskom metodom s točnošću od {{0}}.36%. To premašuje 0,5% prijavljenih u SLAC SLD eksperimentu.
Rušenjem svjetskog rekorda u točnosti i dubinskim istraživanjem spintronike, znanstvenici su donijeli nova otkrića i mogućnosti u području fizike. Ovo inovativno istraživanje ne samo da pokazuje moćan potencijal tehnologije laserskog fokusiranja, već i postavlja čvrste temelje za buduće eksperimente i otkrića.