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13:45 22 Luglio 2019
Fisica, acceleratore di particelle russo

I fisici russi hanno scoperto come modificare le proprietà degli elettroni

© Sputnik . Sergey Pyatakov
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Scienziati dell’università statale di Tomsk hanno scoperto che le caratteristiche interne degli elettroni possono essere modificate arbitrariamente manipolando la forma della sua onda. La motivazione teorica per questa idea e le sue possibili applicazioni sono state pubblicate sulla rivista Physical Review A.

"La nostra ricerca ha sia applicazioni fondamentali che pratiche: ad esempio, è possibile creare fasci di elettroni e altre particelle con caratteristiche predeterminate e utilizzarle per analizzare la struttura dei metamateriali, per studiare particelle elementari, nella fisica atomica e nucleare, nella cosmologia e in altre scienze", afferma Dmitry Karlovets dell'università statale di Tomsk.

Oggi, quasi tutti i fisici credono che fotoni, elettroni e gli altri "abitanti" del microcosmo si comportino simultaneamente, sia come particelle che come onde elettromagnetiche. Sulla base di questo fenomeno, che in passato era impropriamente chiamato "dualità onda-particella", sono state costruite molte tecnologie moderne, come le matrici fotografiche e vari sensori ottici.

Karlovets e i suoi colleghi hanno dimostrato che operazioni simili possono essere eseguite non solo con particelle di luce, ma anche con gli elettroni, costringendoli a cambiare il loro "livello di magnetizzazione" manipolando le loro proprietà di onda quantica.In passato, come osservano gli scienziati, i fisici ritenevano che tale operazione non potesse essere eseguita, poiché le caratteristiche magnetiche di un elettrone dipendono esclusivamente da come la carica è distribuita sulla particella e in quale direzione è diretta la sua rotazione.

I ricercatori russi hanno scoperto che calcolando le proprietà di queste particelle anche la "magnetizzazione" dell'elettrone è influenzata dallo stato quantico in cui viene misurata. In altre parole, questa proprietà si è rivelata non una costante fondamentale ma un parametro il cui valore dipende da come appare l'onda della particella.

A questo proposito, come notano i ricercatori, l'elettrone è simile ai cosiddetti raggi Airy e ai raggi di Bessel. Sono in un modo speciale fasci "contorti" di particelle di luce che possono ruotare in una spirale o assumere una forma curva senza l'utilizzo di lenti o altri dispositivi ottici.

Modificando le proprietà degli elettroni, gli scienziati possono creare interessanti fasci di particelle cariche che possono essere utilizzate per vari calcoli quantistici, misurazioni ultra-precise di varie proprietà di singoli atomi, analisi delle caratteristiche elettromagnetiche di metamateriali "impossibili" e molti altri scopi.    

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Tags:
Ricerca scientifica, elettrone, Fisica, Russia
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