الدقة تحطم الرقم القياسي العالمي لمدة 30-عام تقريبًا! العلماء يراقبون الإلكترونيات السبينية باستخدام التركيز بالليزر

حقق العلماء مؤخرًا مستوى غير مسبوق من التفاصيل في مراقبة الإلكترونات في تجارب دقيقة، وذلك بفضل أبحاثهم المبتكرة باستخدام تقنية التركيز بالليزر.
في الآونة الأخيرة، حقق علماء الفيزياء النووية في مرفق توماس جيفرسون الوطني للمسرع التابع لوزارة الطاقة الأميركية تقدماً كبيراً: فقد نجحوا في تحطيم الرقم القياسي العالمي لقياسات الدوران المتوازية داخل شعاع الإلكترون (يشار إليها بقياسات استقطاب شعاع الإلكترون) لمدة تقرب من ثلاثين عاما.
يوفر هذا الإنجاز الكبير أساسًا متينًا لسلسلة من التجارب رفيعة المستوى في مختبر جيفرسون والتي تعد بأن تؤدي إلى اكتشافات جديدة كبرى في الفيزياء.
في العدد الأخير من مجلة Physical Review C، قام باحثو مختبر جيفرسون، بالتعاون مع المستخدمين العلميين، بالإبلاغ عن قياساتهم. تعد هذه النتائج أكثر دقة من القياسات المعيارية التي تم الحصول عليها من تجربة الكاشف الكبير SLAC (SLD) التي تم إجراؤها في 1994-1995 في مختبر SLAC الوطني للتسريع في مينلو بارك، كاليفورنيا.
قال ديف جاسكل، عالم الفيزياء النووية التجريبية في مختبر جيفرسون والمؤلف المشارك في البحث: "لم يتمكن أحد من قبل من قياس استقطاب شعاع الإلكترون بهذه الدقة في أي مختبر في أي مكان في العالم. هذا هو المعيار لا فقط لطريقة استقطاب كومبتون، ولكن لأي تقنية لقياس استقطاب الإلكترون."
طريقة استقطاب كومبتون هي طريقة لقياس استقطاب شعاع الإلكترون عن طريق الكشف عن الفوتونات (جسيمات الضوء التي تنتشر بواسطة جسيمات مشحونة مثل الإلكترونات). يمكن تحقيق ظاهرة التشتت هذه، المعروفة باسم تأثير كومبتون، عن طريق تصادم بين شعاع الليزر وشعاع الإلكترون.
يمتلك كل من الإلكترونات والفوتونات خاصية تسمى الدوران، والتي يستخدم الفيزيائيون الزخم الزاوي لوصفها. الدوران هو خاصية متأصلة في الجسيمات مثل الإلكترونات، تشبه الكتلة أو الشحنة. عندما تدور الجسيمات في نفس الاتجاه لفترة معينة من الوقت، تسمى هذه الكمية بالاستقطاب. ومن الأهمية بمكان أن يفهم الفيزيائيون الخاصية المركزية لهذا الاستقطاب في استكشاف المادة على أصغر المقاييس.
ويشبه مارك ماكري دالتون، وهو فيزيائي آخر في مختبر جيفرسون ومؤلف مشارك في الورقة البحثية، ذلك بيانيًا بما يلي: "فكر في شعاع الإلكترون كأداة تستخدمها لقياس الأشياء، مثل المسطرة. هل هذه المسطرة بالبوصة أم بالملليمتر؟ أنت "يجب أن تفهم هذه المسطرة لفهم أي قياس. وإلا فلن تتمكن من قياس أي شيء."
حقق العلماء دقة فائقة خلال تجربة نصف قطر الكالسيوم (CREX) عن طريق إجراء تجربة نصف قطر الرصاص (PREX-II) جنبًا إلى جنب مع تجربة نصف قطر الكالسيوم (CREX) لفحص نوى الذرات المتوسطة الثقيلة والذرات الثقيلة لفهمها. هيكل "جلودهم النيوترونية".
أخيرًا، أثناء تجربة نصف قطر الكالسيوم (CREX)، قاموا بقياس استقطاب شعاع الإلكترون بشكل مستمر بواسطة طريقة استقطاب كومبتون بدقة {{0}}.36%. وهذا يتجاوز نسبة 0.5% التي تم الإبلاغ عنها في تجربة SLAC SLD.
من خلال تحطيم الرقم القياسي العالمي للدقة واستكشاف الإلكترونيات السبينية بعمق، جلب العلماء اختراقات وإمكانيات جديدة في مجال الفيزياء. لا يوضح هذا البحث المبتكر الإمكانات القوية لتقنية التركيز بالليزر فحسب، بل يضع أيضًا أساسًا متينًا للتجارب والاكتشافات المستقبلية.