نور با اندازه‌حرکت زاویه‌ای مداری جبهه‌ی موجی دارد که به‌طور مارپیچی دور یک محور مرکزی می‌چرخد. تک‌فوتون‌ها و دیگر ذرات نیز می‌توانند این اثر پیچیشی را در بسته‌های موج کوانتومی خود داشته باشند. پژوهش جدید به‌دنبال این است که اگر پرتوهایی از ذرات پیچشی طی یک آزمایش برخوردی با یکدیگر برخورد کنند چه رخ می‌دهد. گروه تحقیقاتی نشان داده است که اگر انرژی‌های ذرات پیچشی بتواند به میزان قابل‌ِتوجهی افزایش یابد، برخوردهای آنها می‌تواند جنبه‌های فیزیک اسپینی را بررسی کند که کامل‌کننده‌ی پژوهش‌های فعلی است که از پرتوهای قطبیده‌ی اسپینی استفاده می‌کنند.

اکنون سال‌هاست که دانشمندان از تک‌پرتوهای فوتون پیچ‌خورده یا الکترون‌های پیچ‌خورده برای دست‌کاری نانوذرات یا مواد تصویربرداری مغناطیسی استفاده می‌کنند (مقاله‌ی Big Twist for Electron Beam را ببینید). برخورد دو پرتو پیچشی به یکدیگر هنوز به‌صورت تجربی آزمایش نشده است، اما پیش از این نظریه‌پردازان زیادی با درنظر گرفتن آن‌چه که ممکن است در برخورد ذرات پیچشی آشکار شود این کار را شروع کرده بودند.

اکنون ایگور ایوانف و همکارانش، از مؤسسه‌ی عالی فنی در پرتغال، جنبه‌ی جدیدی از برخورد ذرات پیچشی شناسایی کرده‌اند که پیش از این محقق نشده بود. آنها با توصیف یک پرتو پیچشی به‌صورت ترکیبی از جریان‌های اسپینی متغیر فضایی آغاز کردند. سپس نشان دادند که برهم‌کنش‌های این جریان‌های اسپینی در برخورد می‌تواند اطلاعات جدیدی درباره‌ی فیزیک اسپین‌ها نشان دهد، اطلاعاتی مانند ساختار اسپینی پروتون (مقاله‌ی Spinning Gluons in the Proton را ببینید). این آزمایش‌های پیشنهادی به ذرات پیچشی با انرژی از مرتبه‌ی گیگاالکترون‌ولت نیاز دارد. که بسیار بیشتر از جریان بیشینه‌ی انرژی ۳۰۰ کیلوالکترون‌ولتِ به‌دست‌آمده در الکترون‌های پیچشی است. محققان امیدوارند که چشم‌انداز پژوهش ذرات به‌شیوه‌ی جدید متخصصان آزمایش‌های تجربی را به کار روی افزایش انرژی‌های ذرات پیچشی تشویق کند.

نویسنده: مایکل شیربر (Michael Schirber) ویراستار مکاتبه‌ای مطالب فیزیکی از لیون در فرانسه است.

منبع: https://physics.aps.org/articles/v13/s66