Новости физики в Интернете


Расширение Стандартной модели

Несмотря на активные поиски, каких-либо отклонений от предсказаний Стандартной модели элементарных частиц пока достоверно не обнаружено. Однако имеется ряд явлений, которые не могут быть объяснены в рамках этой теории, например, существование тёмной материи. G. Ballesteros (Университет Пари-Сакле, Франция) и др. предложили простое минимальное расширение Стандартной модели, названное SMASH, которое может решить одновременно ряд проблем в физике элементарных частиц и в космологии. Отдельные элементы этого расширения уже были развиты в работах М.Е. Шапошникова, И.И. Ткачева, Ф.Л. Безрукова и других исследователей, а G. Ballesteros и др. объединили все элементы в единую самосогласованную модель. Предложенное расширение добавляет к частицам Стандартной модели три правых нейтрино, два вейлевских фермиона и скалярное поле σ, которое нарушает симметрию Печчеи-Квинн, а его вакуумное среднее 1011 ГэВ представляет новый энергетический масштаб теории. В данной модели воспроизводится инфляционная космология и бариогенезис в ранней Вселенной. При малых энергиях новая модель сводится к Стандартной модели, дополненной seesaw-механизмом генерации массы нейтрино и аксионами с массами 50-200 µэВ. Аксионы с малыми импульсами могут являться частицами тёмной материи, и их поиск может быть выполнен в экспериментах по прямой регистрации. Космический фон релятивистских аксионов увеличивает эффективное число степеней свободы на Δ Nνeff ≈ 0,03, и это предсказание также может быть проверено по измерениям поляризации реликтового излучения. При больших энергиях новая теория действует до планковского масштаба энергий. В то же время, теория SMASH не дает решения проблемы иерархии и не объясняет тёмную энергию во Вселенной. Источник: Phys. Rev. Lett. 118 071802 (2017)

Тест Белла с помощью света звёзд

Нарушение неравенств Белла было продемонстрировано во множестве экспериментов, что подтвердило отсутствие в квантовой механике «скрытых параметров». В том числе, для выбора метода измерения применялись квантовые генераторы случайных чисел в условиях, когда этот выбор и событие испускания измеряемых частиц были причинно не связаны — разделены пространственно-подобным интервалом. Слабым местом (loophole) методологии таких экспериментов «с отложенным выбором» оставалась возможность того, что в прошлом состояния прибора и измеряемой системы были специальным образом подготовлены. Хотя такое влияние из прошлого выглядит маловероятным, с принципиальной точки зрения оно не исключено и, теоретически, может имитировать квантовые корреляции в неравенствах Белла. D. Kaiser (Массачусетский технологический институт, США), A. Zeilinger (Института квантовой оптики и квантовой информации, Австрия) и их коллеги выполнили эксперимент, в котором триггером для выбора метода измерений служил свет звёзд нашей Галактики. Возможность использования света астрономических объектов в тесте Белла обсуждается с 1970-х годов, и данный эксперимент является первым, в котором эта идея реализована. Пара квантово запутанных фотонов направлялась от источника в две лаборатории, находящиеся в других зданиях. На крышах этих зданий размещались небольшие телескопы, которые принимали свет звёзд. Случайно регистрируемые фотоны звёздного света, в зависимости от их частоты, инициировали различные методы измерения поляризации фотонов пары. Нарушение неравенств Белла в двух выполненных экспериментах подтверждено на уровнях 7,31σ и 11,93σ. Т.к. свет летел от звёзд до Земли ≈ 600 лет, подготовка состояний, если она имела место, должна была произойти более 600 лет назад. Использование света далёких галактик или фотонов реликтового излучения может отодвинуть полученное ограничение ещё дальше по времени. Источник: Phys. Rev. Lett. 118 060401 (2017)

Передача кубитов по оптоволокну

Исследователи из Национальной лаборатории Оук-Ридж (США) B.P. Williams, R.J. Sadlier и T.S. Humble продемонстрировали в своём эксперименте новый метод передачи квантовых битов (кубитов) по обычному оптоволокну в гиперзапутанном (запутанным по двум степеням свободы) состоянии. Передача кубитов в гиперзапутанном состоянии по свободному пространству уже была продемонстрирована в 2007 г. в эксперименте с фотонами, которые были квантово запутаны по спинам и орбитальным угловым моментам. Но передать такие фотоны по оптоволокну невозможно. Вместо орбитального углового момента, B.P. Williams, R.J. Sadlier и T.S. Humble использовали запутанность фотонов по времени их испускания. Этот метод предложили теоретически C. Schuck и др. в 2006 г. Запутанность и необходимая для этого задержка по времени создавались с помощью интерферометра. В эксперименте удалось достичь рекордно большой для линейной оптики эффективности кодирования — 1,665 ± 0,018 классических битов на кубит. В тестовом эксперименте с помощью кубитов по оптоволокну было передано графическое изображение размером 3,4 Кбайт. Источник: Phys. Rev. Lett. 118 050501 (2017)

Преодоление дифракционного предела

Разрешающая способность телескопов и микроскопов, их способность разделить два близких объекта, например, две звезды в двойной системе, ограничена критерием Рэлея, если регистрируется только полная интенсивность сигнала. Однако из теоретических работ было известно, что большего разрешения можно добиться в том случае, если дополнительно использовать информацию о фазе электромагнитной волны. Исследователи из университета Торонто W.-K. Tham, H. Ferretti и A.M. Steinberg продемонстрировали этот метод в своём эксперименте. Два изображения были представлены двумя некогерентными пучками света, которым придавались разные фазы путём пропускания через стеклянную пластинку. Регистрация фазы посредством измерения квадратур Гаусса-Эрмита позволила определить наличие двух изображений и при этом превзойти критерий Релея. Источник: Phys. Rev. Lett. 118 070801 (2017)

Чёрная дыра промежуточной массы в шаровом скоплении

Исследователи из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (США) и Квинслендского университета (Австралия) путём наблюдения пульсаров показали, что в центре шарового звездного скопления 47 Тукана имеется чёрная дыра промежуточной массы (между массами чёрных дыр звездного происхождения и сверхмассивных чёрных дыр в центрах галактик). Из динамических моделей следует, что распределение пульсаров в скоплении существенно зависит от массы центральной чёрной дыры, т.к. её гравитация подавляет эффект сегрегации масс (концентрации более массивных звёзд ближе к центру скопления). По наблюдениям темпа замедления периодов 23 пульсаров были найдены ускорения их движения в скоплении, и эти данные позволили определить массу центральной чёрной дыры — 2200+1500-800M. Эта чёрная дыра не излучает заметно в радио- и рентгеновском диапазонах из-за малого темпа аккреции газа. Источник: Nature 542 203 (2017)


Новости не опубликованные в журнале


Гамма-излучение из центра галактики M31

Путем обработки данных, полученных космическим гамма-телескопом Fermi-LAT за 7 лет наблюдений, выполнен новый анализ гамма-излучения галактик M31 и M33. От галактики M33 избытка излучения над уровнем фона не обнаружено, и получены ограничения сверху. Наличие гамма-излучения от M31 (Туманность Андромеды), о котором сообщалось ранее, подтверждено с достоверностью 10σ. Причем, согласно новым данным, гамма-излучение сосредоточено в центральной области с видимым размером 0,4° (меньше толщины диска галактики). Возможными источниками этого излучения являются популяция пульсаров или распад/аннигиляция частиц темной материи. Источник: arXiv:1702.08602 [astro-ph.HE]

Новые частицы-резонансы

С помощью детектора BESIII в эксперименте на Пекинском электрон-позитронном коллайдере обнаружены две новые частицы-резонансы Y(4220) и Y(4390) с массами, соответственно, 4.22 и 4.39 ГэВ/c2. С достоверностью 10σ установлено, что они представляют два отдельных резонанса, а не единый пик в сечении реакции e+e- → π+π-hc, которое измерялось в эксперименте. Источник: Phys. Rev. Lett. 118 092002 (2017)

Метаматериалы для лазерной техники

Исследователи из МИСИСа рассчитали теоретически и изготовили новый метаматериал — активный фотонный кристалл, состоящий из полупроводниковых и диэлектрических слоев, в котором происходит компенсация рассеяния проходящей лазерной волны, а также усилено нелинейное воздействие света на среду. Источник: МИСИС

Экспериментальная реализация дискретного временного кристалла

М.Д. Лукин (Гарвардский университет, США) и его коллеги впервые продемонстрировали в эксперименте так называемый дискретный временной кристалл. Он был реализован в системе азото-замещенных вакансий в кристалле алмаза при комнатной температуре. Наблюдались осцилляции системы спинов вакансий с частотами, равными целым кратным от частоты следования вынуждающих микроволновых импульсов. Временные кристаллы были предсказаны теоретически F. Wilczek. Некоторые их физические характеристики должны изменяться и спонтанно повторяться через равные периоды времени даже в низшем энергетическом состоянии системы, подобно тому, как свойства обычных кристаллов периодичны в пространстве. Было также показано, что в случае теплового равновесия временные кристаллы не возникают, но в неравновесной системе можно создать дискретный временной кристалл. Наблюдавшиеся в эксперименте М.Д. Лукина и его коллег долгоживущие временные корреляции оказались достаточно устойчивыми по отношению к внешним возмущениям. Независимо дискретный временной кристалл был получен и другой группой исследователей — J. Zhang (Мэрилендский университет и Национальный институт стандартов и технологий, США) и др. — в системе захваченных в ловушку ионов. Источники: Nature 543 221 (2017), Nature 543 217 (2017)

Изменяющееся АЯГ

В.Л. Окнянский (ГАИШ МГУ) и др., используя данные нескольких телескопов, работающих в разных диапазонах волн, установили, что активное ядро галактики NGC 2617 за последние годы заметно изменило характер своей активности, в частности, увеличилась его яркость и изменились ширина и профиль широких бальмеровских линий. По одной из гипотез, эти изменения могут быть связаны с сублимацией пыли в струйном выбросе. Источник: arXiv:1701.05042 [astro-ph.HE]

Новостной канал

Новости физики в Интернете — раздел журнала Успехи физических наук, ежемесячно публикующего обзоры современного состояния наиболее актуальных проблем физики и смежных с нею наук. В данном обзоре новостей представлены последние открытия в физике и астрофизике.

Постоянный ведущий — Ю.Н. Ерошенко.

Материалы подготовлены на основе электронных препринтов и бюллетеней.

Физические ресурсы Рунета

© Успехи физических наук, 1918–2017
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение