Учёные из Университет имени Генриха Хайне в Дюссельдорфе и Исследовательский центр Юлиха впервые в мире экспериментально подтвердили, что поляризация частиц — то есть согласованное направление их спинов — сохраняется при ускорении в лазерно-плазменных установках. Этот результат долгое время оставался под вопросом, поскольку экстремальные условия внутри таких ускорителей могли нарушать тонкую структуру частиц.
В отличие от традиционных систем вроде ЦЕРН, где частицы разгоняются на километровых установках с помощью магнитов и радиочастотных резонаторов, лазерно-плазменные ускорители предлагают куда более компактную альтернативу. Они способны обеспечивать ускоряющие градиенты, многократно превышающие классические решения, но именно эта интенсивность вызывала сомнения: сможет ли система сохранить ключевые квантовые свойства частиц.
Эксперимент показал, что опасения были напрасны. Даже при экстремальном ускорении выравнивание спинов остаётся стабильным. Это особенно важно для областей, где поляризация напрямую влияет на результат взаимодействий. В первую очередь речь идёт о управляемом термоядерном синтезе, где правильно ориентированные спины ядер повышают вероятность реакции и, как следствие, эффективность получения энергии.
Для проверки гипотезы исследователи использовали изотоп гелия-3, заранее поляризованный в Исследовательский центр Юлиха. Затем образцы доставлялись в Центр исследований тяжёлых ионов имени Гельмгольца, где ионы ускорялись с помощью мощного лазера PHELIX. Последующий анализ показал, что структура спинов сохраняется даже после прохождения через плазменное ускорение.
Этот результат имеет значение не только для энергетики. Сохранение поляризации открывает новые возможности для изучения структуры материи и фундаментальных взаимодействий. В частности, такие технологии могут использоваться в экспериментах, выходящих за рамки Стандартной модели, включая поиск гипотетических частиц вроде аксионов.
Фактически исследование подтверждает, что компактные лазерно-плазменные ускорители могут стать полноценной альтернативой традиционным установкам в физике высоких энергий. Они не только дешевле и компактнее, но и сохраняют критически важные свойства частиц, что делает их пригодными для самых требовательных научных задач.
