Учёные из РФ придумали способ «увидеть» сверхскоростные квантовые процессы

Учёные из России предложили новый теоретический подход, позволяющий моделировать и наглядно представлять стремительные квантовые процессы, сопровождающиеся излучением фотонов различными частицами. Разработка, выполненная исследователями Университета ИТМО (Санкт-Петербург), проливает свет на то, как при движении частиц с "сверхсветовой" скоростью в прозрачных средах возникает излучение Вавилова—Черенкова. Об этом сообщает пресс-служба вуза.


Излучение, открытое ещё в 1930-х годах, широко применяется в современной науке и технике, однако до сих пор механизмы его формирования в реальном пространственно-временном континууме оставались малоизученными. Новый теоретический метод позволил впервые рассмотреть этот процесс с точки зрения квантовой динамики. Как отметил ведущий научный сотрудник Нового физтеха ИТМО Дмитрий Карловец, ранее такой анализ не проводился ни в рамках теории, ни с помощью практических экспериментов.

Квантовая природа микромира создаёт существенные трудности при изучении стремительных процессов: измерить одновременно точные координаты и скорость частицы невозможно, что затрудняет наблюдение и регистрацию динамики таких явлений. При этом расположение детекторов вблизи исследуемых процессов также ограничено особенностями квантового измерения.

В рамках проекта, финансируемого Российским научным фондом, исследователи из ИТМО предложили решение этой проблемы. Они применили подход, основанный на формализме фазового пространства в квантовой теории поля, который позволяет описывать поведение элементарных частиц с учётом их среднего положения, импульса и энергии. Такой способ описания даёт возможность более точно проследить процесс излучения энергии, происходящий при прохождении заряженной частицы через среду, и построить его визуализацию.

Модель позволила рассчитать ключевые характеристики явления, возникающего при прохождении электронного пучка через прозрачный материал. Удалось определить время формирования фотонов, расстояние, необходимое для возникновения излучения, длительность вспышки и сдвиг момента, когда излучённый фотон достигает детектора. Эти расчёты открывают новые перспективы для повышения точности современных детекторов и могут быть использованы при разработке приборов в космических и биомедицинских технологиях.

Читайте также: