Световая карусель кружит не людей, а электроны. Только вместо деревянных лошадок — невидимые лопасти из света. Именно такую «карусель» построили физики, чтобы придавать электронам вращение.
Обычно, чтобы закрутить поток электронов в вихрь, нужна крошечная маска — трафарет с прорезями, вырезанный на масштабе атомов. Изготовить её крайне сложно. Авторы работы обошли это препятствие: они заменили материальную решётку на световую — пересекающиеся лазерные лучи. Когда электрон пролетает сквозь эту структуру, он сталкивается с фотонами (частицами света) и получает от них вращательный момент. Примерно как бильярдный шар, который после удара начинает крутиться вокруг своей оси.
Главное преимущество метода — гибкость. Меняя настройки лазеров, можно плавно регулировать, насколько сильно закручивается электрон. Это как поворачивать ручку громкости, только вместо звука — квантовое число вращения. И что особенно важно: методика универсальна. Те же световые вихри могут закручивать протоны, ионы, нейтральные атомы и даже молекулы — любые частицы, которые проходят сквозь лучи.
Такой инструмент пригодится в электронных микроскопах, позволяя разглядывать образцы с новой стороны, и в лазерах на свободных электронах, где закрученные пучки могут порождать свет с необычными свойствами. Световая карусель только что открылась — и билет на неё есть у любой заряженной частицы.
Вихревые электронные пучки ведут себя как крошечные магниты: их вращение создаёт магнитное поле вдоль луча, которое можно использовать для зондирования материалов на атомном уровне.