Мы привыкли к тому, что микроволновые пушки — типа тех что стоят в СВЧ-печках — используются в основном для простого нагрева вещества. Например, самые мощные подобные устройства — гиротроны — используют в колоссальных термоядерных реакторах для нагрева большого объёма плазмы до миллионов градусов.

Однако это не единственное их применение. С помощью гиротронов можно заниматься изучением спектров различных веществ. А там, где спектры, там и сверхточные измерения и соответственно сверхслабые эффекты.

Вот и в Институте прикладной физики РАН, в котором я работаю и который специализуруется в том числе на разработке гиротронов, предложили конструкцию гиротрона для проведения измерения сверхтонкого расщепления позитрония.

Позитроний — это своеобразная «молекула», образованная электроном и позитроном. У него есть два основных состояния, которые согласно квантовой электродинамике должны иметь слегка различающуюся энергию. Это и называется сверхтонкой структурой энергетических уровней. Переход между этими состояниями должен иметь характерную частоту излучения около 200 гигагерц. Однако до сих пор его никому не удалось измерить напрямую — слишком мала его интенсивность.

Но 200 гигагерц — это как раз та частота, на которой вполне может работать гиротрон. Надо только сделать его достаточно узкополосным, перестраиваемым и мощным. Именно эту задачу и решили в своей работе сотрудники нашего института. По их расчётам предлагаемый прибор будет иметь возможность изменять свою частоту в пределах 6—8 гигагерц в районе центральной частоты равной 203 гигагерца. При этом мощность его излучения будет составлять сотни ватт.

Технические подробности можно почитать в только что опубликованной статье: doi.org/10.1007/s10762-018-0522-2