Исследователи Университета ИТМО разработали уникальный теоретический подход, позволяющий визуализировать сверхбыстрые квантовые процессы, в том числе механизм излучения фотонов при так называемом «сверхсветовом» движении частиц. Об этом рассказали в пресс-службе вуза.
Речь идёт о глубоком понимании эффекта Вавилова—Черенкова — яркого свечения, возникающего, когда заряженная частица движется в прозрачной среде быстрее, чем свет в этой среде. Несмотря на то, что этот эффект известен с 1930-х годов и широко используется в науке и технике, квантовая природа его формирования долго оставалась загадкой.
«Наша модель впервые позволяет анализировать квантовое формирование черенковского излучения во временном и пространственном континууме», — отметил Дмитрий Карловец, ведущий научный сотрудник ИТМО.
Главной сложностью было фундаментальное квантовое ограничение: нельзя одновременно точно измерить положение и скорость частицы. Это мешало исследователям «увидеть» процесс в момент его возникновения.
Новая методика основана на формализме фазового пространства в квантовой теории поля. Она описывает частицы через их средние характеристики — энергию, импульс и координаты в конкретный момент, что позволяет точнее рассчитывать распределение излучаемой энергии и проследить временную динамику события.
Используя этот подход, учёные смоделировали процесс возникновения черенковского излучения при прохождении электронного пучка через прозрачную среду. Результаты показали, за какое время возникает вспышка, сколько она длится и как меняется время прихода фотонов к детектору из-за квантовых эффектов.
Полученные данные откроют путь к созданию более точных детекторов, которые найдут применение в космической отрасли и медицине. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда.