Свойства света воссоздали в закрученных нейтронах для создания квантовых материалов

Исследователи разработали первое в мире устройство, которое генерирует закрученные нейтроны с четко определенным орбитальным угловым моментом. Физики из университета Ватерлоо создали устройство, генерирующее нейтронные спиральные волны. Ранее считалось, что такое поведение у нейтронов невозможно. Результаты работы помогут в разработке квантовых материалов следующего поколения для квантовых вычислений и фундаментальных исследований.

В своих экспериментах ученые построили микроскопические вилкообразные структуры кремниевых решеток. Эти устройства настолько малы, что в квадрате с длиной стороны 0,5 см находится более шести миллионов отдельных фазовых решеток вильчатой дислокации.

Когда пучок одиночных нейтронов проходит через это устройство, отдельные нейтроны начинают закручиваться в виде штопора. Исследователи зафиксировали изображения нейтронов получено с помощью специальной камеры на расстоянии 19 м от источника излучения. Результаты наблюдений показали, что каждый нейтрон расширился до сигнатуры, напоминающей пончик, шириной 10 см.

svet1.pngИзображение под микроскопом и принцип работы генератора спиральных нейронных волн. Изображение: Dusan Sarenac et al., Science Advances

Кольцевая структура распространяющихся нейтронов указывает на то, что они были помещены в особое спиральное состояние и что решетчатые устройства группы генерировали пучки нейтронов с квантованным орбитальным угловым моментом, отмечают ученые.

svet2.pngКольцеобразные структуры полученные для систем с разным топологическим зарядом (q). Изображение: Dusan Sarenac et al., Science Advances

Хотя методы экспериментального получения и анализа орбитального углового момента фотонов и электронов хорошо изучены, конструкция устройства с использованием нейтронов до сих пор не демонстрировалась.

Нейтроны — это мощный инструмент для определения характеристик новых квантовых материалов, поскольку они обладают рядом уникальных особенностей. У них длина волны нанометрового размера, электрическая нейтральность и относительно большая масса. Эти особенности означают, что нейтроны могут проходить через материалы, в отличие от рентгеновских лучей и света, – Душан Саренак, соавтор исследования из Института квантовых вычислений университета Ватерлоо.

Пожалуйста, оцените статью:
Пока нет голосов
Источник(и):

ХайТек