Presisjon slår nesten 30-års verdensrekord! Forskere observerer spintronikk med laserfokus

Forskere har nylig oppnådd et enestående detaljnivå i å observere elektroner i presisjonseksperimenter, takket være deres innovative forskning ved bruk av laserfokuseringsteknologi.
Nylig gjorde kjernefysikere ved det amerikanske energidepartementets Thomas Jefferson National Accelerator Facility et stort gjennombrudd: de lyktes i å slå verdensrekorden for parallelle spinnmålinger innenfor en elektronstråle (referert til som elektronstrålepolarisasjonsmålinger) i nesten 30 år.
Denne betydelige prestasjonen gir et solid grunnlag for en serie høyprofilerte eksperimenter ved Jefferson Lab som lover å føre til store nye oppdagelser innen fysikk.
I den siste utgaven av tidsskriftet Physical Review C rapporterer forskere fra Jefferson Lab, i samarbeid med vitenskapelige brukere, sine målinger. Disse resultatene er mer presise enn referansemålingene fra SLAC Large Detector (SLD)-eksperimentet utført i 1994-1995 ved SLAC National Accelerator Laboratory i Menlo Park, California.
Dave Gaskell, en eksperimentell kjernefysiker ved Jefferson Lab og medforfatter av papiret, sa: "Ingen har noen gang vært i stand til å måle polarisasjonen til en elektronstråle så nøyaktig i noe laboratorium hvor som helst i verden. Dette er referansen ikke bare for Compton-polarisasjonsmetoden, men for enhver elektronpolarisasjonsmålingsteknikk."
Compton-polarisasjonsmetoden er en metode for å måle polarisasjonen til en elektronstråle ved å detektere fotoner (lyspartikler som er spredt av ladede partikler som elektroner). Dette spredningsfenomenet, kjent som Compton-effekten, kan realiseres ved en kollisjon mellom en laser og en elektronstråle.
Både elektroner og fotoner har en egenskap som kalles spinn, som fysikere bruker vinkelmoment til å beskrive. Spinn er en iboende egenskap til partikler som elektroner, lik masse eller ladning. Når partikler spinner i samme retning i en gitt tidsperiode, kalles denne mengden polarisering. Det er avgjørende for fysikere å forstå den sentrale egenskapen til denne polarisasjonen i å utforske materie på de minste skalaene.
Mark Macrae Dalton, en annen fysiker ved Jefferson Lab og medforfatter av papiret, sammenligner det grafisk med: "Tenk på en elektronstråle som et verktøy du bruker til å måle ting, som en linjal. Er denne linjalen i tommer eller millimeter? Du må forstå denne linjalen for å forstå enhver måling. Ellers kan du ikke måle noe."
Forskerne oppnådde ultrahøy presisjon under Calcium Radius Experiment (CREX) ved å gjennomføre Lead Radius Experiment (PREX-II) i takt med Calcium Radius Experiment (CREX) for å undersøke kjernene til middels tunge atomer og tunge atomer for å forstå strukturen til deres "nøytronskinn".
Til slutt, under Calcium Radius Experiment (CREX), målte de kontinuerlig polarisasjonen av elektronstrålen ved Compton-polarisasjonsmetoden med en nøyaktighet på {{0}},36 %. Dette overstiger 0,5 % rapportert i SLAC SLD-eksperimentet.
Ved å slå verdensrekorden for nøyaktighet og utforske spintronikk i dybden, har forskerne brakt nye gjennombrudd og muligheter til fysikkfeltet. Denne innovative forskningen viser ikke bare det kraftige potensialet til laserfokuseringsteknologi, men legger også et solid grunnlag for fremtidige eksperimenter og oppdagelser.