Тема:

Физика элементарных частиц 1 месяц назад

Сибирские физики создали уникальный источник спин-поляризованных электронов

Вадим Русецкий, сотрудник лаборатории физики и технологии гетероструктур ИФП СО РАН.

Вадим Русецкий, сотрудник лаборатории физики и технологии гетероструктур ИФП СО РАН.
Фото В. Трифутин/ ИФП СО РАН.

Разработка может улучшить работу коллайдеров. Кроме того, результаты исследований представляют интерес для использования в электронной спектро- и микроскопии, а также для создания электронных устройств нового поколения

Исследователи из Института физики полупроводников СО РАН (ИФП СО РАН) совместно со специалистами из других организаций разработали новый стабильный источник спин-поляризованных электронов.

Он более долговечен, чем существующие аналоги, при этом его квантовая эффективность (мера световой чувствительности) и спиновая поляризация электронов (процент электронов с одинаковым спином) выше.

Новый источник спин-поляризованных электронов представляет собой мультищелочной фотокатод. Это тонкий полупроводниковый слой, "производящий" электроны с одинаковым спином (поляризованные) при облучении лазером.

Количество спин-поляризованных электронов, которые "вырабатывает" фотокатод, специалисты называют степенью его поляризации. Она на данный момент составляет 50%. Исследователи рассчитывают модифицировать полупроводниковое соединение, чтобы повысить поляризацию до 100%. Поляризация 50% означает, что у 75% электронов одинаковый спин.

Это устройство можно будет использовать на строящемся в Сарове коллайдере "Супер чарм-тау фабрика" уже когда степень поляризации источника составит 60%.

Напомним, что у электрона есть масса, заряд и спин. Люди научились управлять движением электрона с помощью электрического поля, влияющего на заряд. По этому принципу работает большинство электронных устройств: компьютеры, телефоны, прочая техника. Учёные предполагают, что управление спином приведёт к созданию принципиально новых спинтронных устройств, которые будут более быстрыми и энергоэффективными.

При этом надёжные источники и детекторы спин-поляризованных электронов имеют не только прикладное применение. Они нужны и для фундаментальных исследований: экспериментов на ускорителях заряженных частиц, коллайдерах. В России для этого создаётся электрон-позитронный коллайдер "Супер чарм-тау фабрика". Аналогичная установка строится в Китае.

Поляризованные электроны востребованы и в самых крупных международных проектах — к примеру, линейном коллайдере в Японии ILC (International Linear Collider), или китайском двухкольцевом коллайдере CEPC (The Circular Electron Positron Collider).

Главный научный сотрудник Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН, доктор физико-математических наук Иван Александрович Кооп сообщает, что до сих пор в экспериментах на циклических и линейных ускорителях применялись только арсенид-галлиевые источники. Учёный добавил, что мультищелочные катоды обещают быть менее требовательными к вакуумным условиям и к присутствию в остаточном газе нежелательных примесей.

Результаты работы российских учёных были опубликованы в научном журнале Physical Review Letters.

Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".

Подписывайтесь на наши страницы в соцсетях:
"Смотрим"ВКонтакте, Одноклассники, Дзен и Telegram
Вести.RuВКонтакте, Одноклассники, Дзен и Telegram.