– Спиральные траектории электронов в ондуляторах;
– Спиральные фазовые пластинки, через которые пропускается лазерный пучок плосковолновых фотонов;
– Спиральная структура среды, через которую проходит излучение или пролетают заряженные частицы.
Прорывная идея российских физиков заключалась в том, что вихревое излучение, т.е. излучение с ОУМ, может возникать и при прямолинейном движении электронов, если соблюдены условия когерентности излучения и сгусток электронов достаточно мал.
В синхротронном центре SAGA Light Source японские физики-экспериментаторы (Y. Takabayashi и др.) направили пучок электронов с энергией 220 МэВ на мишень в виде позолоченной пластинки. Длина пучка и его поперечные размеры были подобраны так, чтобы выполнялось условие когерентности излучения, обеспечивающее генерацию закрученных фотонов. Для анализа углового момента переходное излучение пропускали через два типа апертур:
– Треугольную апертуру, дающую характерную дифракционную картину с тремя яркими пятнами;
– Двойную щель, смещающую интерференционные полосы при наличии ОУМ.
Результат оказался элегантным и таким, как предсказывала теория российских физиков:
– При круговой поляризации s = ±1 излучение приобретало ОУМ l = ∓1;
– Полный угловой момент сохранялся: m = l + s = 0.
«Самое удивительное, что ОУМ оказался свойственен даже такому «простому» излучению, как переходное. Это значит, что закрученные фотоны могут быть вокруг нас, например, в космических лучах, бомбардирующих атмосферу. Мы привыкли думать, что для создания вихря нужен вихрь. Однако оказалось, что даже прямолинейность может порождать спираль, если смотреть достаточно внимательно».
— комментирует результаты работы профессор кафедры квантовой теории поля физического факультета, Казинский Петр Олегович
Это открытие напоминает нам, что даже в казалось бы изученных явлениях скрыта глубокая красота. Физика – это не только формулы. Это поэзия, записанная на языке дифференциальных уравнений. И иногда – как в этом эксперименте – стихи оказываются удивительно красивыми.