Первый в мире мультищелочной источник спин-поляризованных электронов создали в Новосибирске

19 декабря 2022 07:52 ГТРК "Новосибирск"

Новосибирские учёные первыми в мире создали мультищелочной источник спин-поляризованных электронов – это устройство необходимо, чтобы задавать частицам нужное направление, укротить их долгое время не могли исследователи со всего мира.

Получилось у учёных Академгородка, но при тесном сотрудничестве с одним из инновационных заводов – "Экран ФЭП". Где будет работать установка и поможет ли это устройство высокотехнологичному производству?

В вакуумном фотодиоде под воздействием света рождаются миллионы электронов. Пока они вращаются в хаотичном порядке. Чтобы получить спин-поляризованный электрон, нужно сначала фотокатод засветить . На этой схема физик Вадим Русецкий показывает, как рождаются электроны, которыми можно управлять – выстраивая их спины в одном направлении. Это необходимо, чтобы электроны набирали большую скорость – именно она определяет расторопность гаджетов – телефонов, компьютеров – стремительных и мощных. Шустрые электроны помогут и в создании сверхпрочных материалов для самолётостроения и космонавтики.

"Изучение, измерение спина важно с точки зрения получения информации об исследовании поверхности новых материалов. Т.е. это с одной стороны, возможно, это электроника будущего – различные варианты. Также спины важны в физике ускорителей. В ядерной физике, когда сталкиваются частицы – важен их спин", – рассказывает младший научный сотрудник института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН Вадим Русецкий.

Пытались разработать такой спин-детектор во многих странах, получилось только у новосибирских учёных. Он сам чуть больше пятирублёвой монеты. Корпус металлокерамический. Внутри вакуум. С двух сторон стёкла, на них – полупроводниковые материалы, через которые проходит лазерный свет. Работает спин-поляризатор в кромешной темноте.

"Основой этого прибора является полупроводниковый эмиттер электронов – мы его называем катод, фотокатод. Он состоит из плёнки, выращенной фотокатодом мультищелочной в данном случае на стекле. А на противоположенной стороне – тоже полупроводник – алюминий-галлий-мышьяк", – говорит Заведующий лабораторией Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН Олег Терещенко.

Для этого придумали специальный фотодиод, в котором есть и источник, и детектор спин-поляризованных электронов. Разработкой Института физики полупроводников заинтересовались коллеги в соседнем институте – ядерной физике. Спин-поляризатор хотят устанавливать на коллайдеры. Например, на новосибирском СКИФе. Устройство поможет изучать взаимодействие частиц при столкновениях.

"Использование продольной поляризации открывает новые возможности для проведения экспериментов на ц-тау фабрике. Мы можем изучать эффекты слабого взаимодействия. Которые очень малы, но поляризация позволяет их выделить на фоне других, мешающих эффектов. Это очень важно", – рассказывает главный научный сотрудник Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН Иван Кооп.

Сейчас степень поляризации нового устройства то, что определяет его эффективность, всего 50%. Исследователи планируют повысить её до 100%. Но для этого нужно будет преобразовать полупроводниковую плёнку на линзах. И это, возможно, показали недавние эксперименты.