Эта методика позволила ученым уточнить то, как «сверхсветовое» движение частиц в различных прозрачных средах порождает так называемое излучение Вавилова-Черенкова, сообщила пресс-служба Университета ИТМО (Санкт-Петербург).
«Излучение Вавилова-Черенкова привлекло внимание ученых еще в 1930 годы, но квантовая динамика формирования процесса в реальном пространстве-времени ни теоретически, ни экспериментально не была изучена, хотя данное явление активно используется на практике. Наша модель впервые позволила провести такой анализ», — пояснил ведущий научный сотрудник Нового физтеха ИТМО Дмитрий Карловец, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Как отмечают ученые, визуализации и изучению различных быстротечных квантовых процессов сильно мешает то, что у частиц квантового мира невозможно одновременно максимально точно измерить и положение в пространстве, и скорость их движения. Это не позволяет изучать различные квантовые явления в динамике и проводить эксперименты, когда регистрирующая аппаратура находится близко к области наблюдаемого процесса.
Физики из Университета ИТМО в рамках исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, предложили метод, который позволяет преодолеть эти ограничения. Они разработали модель для описания процессов с частицами на базе концепции формализма фазового пространства в квантовой теории поля, одного из популярных способов описания устройства мира частиц.
При таком подходе предполагается, что частица обладает определенными средними импульсом и энергией и находится в определенной точке пространства и времени в среднем. Так удается анализировать излученную заряженной частицей энергию в реальных пространстве и времени, предсказывать и визуализировать посредством математических моделей более точную картину развития этого процесса.
Для проверки этого подхода физики просчитали при его помощи то, как возникает излучение Вавилова-Черенкова при движении пучка электронов через прозрачную среду со «сверхсветовой» скоростью. Исследователи определили конечное время и расстояние формирования этих частиц света, конечное время длительности вспышки излучения и квантовый сдвиг времени прихода фотона в детектор. Эти данные, как надеются физики, помогут создать более эффективные детекторы излучения Вавилова-Черенкова и создать более точные устройства для космической отрасли и биомедицины.