Новости физики в Интернете

Аномальное CP-нарушение

Коллаборацией D0 на ускорителе Тэватрон в Лаборатории им. Э. Ферми обнаружена асимметрия полулептонных распадов B⁰_q и анти-B⁰_q-мезонов (q = d, s), которая может быть связана с новой физикой за пределами Стандартной модели элементарных частиц. Пары мезонов B⁰_q - анти-B⁰_q рождались в p-анти-p-столкновениях. Среди продуктов распадов B⁰_q и анти-B⁰_q присутствуют, соответственно, антимюоны μ⁺ и мюоны μ^-. Частицы B⁰_q и анти-B⁰_q могут превращаться друг в друга (осциллировать) в процессах с участием двух W^±-бозонов. Появление среди продуктов распадов лептонных пар с одинаковым знаком заряда μ^-μ^- или μ⁺μ⁺ свидетельствовало о том, что произошла такая осцилляция, а обнаруженное в эксперименте D0 преобладание μ⁺μ⁺ по сравнению с μ^-μ^- указывало на асимметрию направлений осцилляций. Асимметрия, связанная с нарушением CP-инвариантности, действительно предсказывается Стандартной моделью, однако измеренная величина асимметрии оказалась больше предсказанной, причём отличие составляет 3,2 стандартных отклонения. Дополнительное CP-нарушение над уровнем Стандартной модели уже давно ожидается теоретически, так как оно необходимо для объяснения преобладания во Вселенной вещества над антивеществом. Источник: Phys. Rev . Lett. 105 081801 (2010)

Трёхщелевая квантовая интерференция

G. Weihs (Университеты Инсбрука и Уотерлу) и его коллеги из Канады, Франции и Австрии выполнили эксперимент, в котором изучалась интерференция фотонов, пролетающих через три щели. В отличие от случая с двумя щелями, принципиальные предсказания квантовой механики для трёхщелевой интерференции ранее не проверялись. Плотность вероятности появления фотона в той или иной точке экрана за щелями в стандартном подходе даётся квадратичной формулой (правило Борна) P_ABC = | ψ_A + ψ_B + ψ_C |² и выражается через вероятности двухщелевых (P_AB = | ψ_A + ψ_B |² и т.д.) и одиночных (P_A = | ψ_A |² и т.п.) измерений. Расхождения с данным выражением, например в виде членов более высоких порядков, можно было бы ожидать в обобщениях квантовой механики. Изучалось прохождение единичных фотонов от источника с очень малой светимостью через три щели шириной 30 мкм, разделенные интервалами в 100 мкм. Выполнена серия измерений для всех возможных комбинаций с закрытыми одной и двумя щелями и измерение в случае трёх открытых щелей. С достигнутой в эксперименте точностью 1% подтверждено указанное выше выражение P_ABC через вероятности одно- и двухщелевых экспериментов, т. е. отклонений от правила Борна с этой точностью не обнаружено. Источник: Science 329 418 (2010)

Турбулентность в сверхтекучем гелии-4

В сверхтекучей жидкости при наличии источника нагрева тепло переносится обратным потоком нормальной компоненты жидкости (в рамках двухжидкостной модели). В ряде экспериментов было обнаружено, что при достаточно большой мощности нагрева поток сверхтекучей компоненты становится турбулентным, в том числе турбулентный характер имеет движение квантованных вихревых нитей. Аналогичные исследования нормальной компоненты выполнены не были ввиду отсутствия подходящих маркеров, позволяющих следить за её скоростью. W. Guo (Йельский университет) и его коллеги из США и Великобритании с помощью новой методики установили, что поток нормальной компоненты ⁴He в стеклянной трубке также переходит в турбулентный режим при достаточно большой мощности нагрева жидкости на одном из концов трубки. С помощью электрического поля в трубке формировались метастабильные молекулы He₂ в триплетном состоянии и наблюдалось их флуоресцентное свечение после возбуждения лазерными импульсами. Молекулы He₂ двигались вместе с нормальной компонентой жидкости, и благодаря своим малым размерам они не захватывались в вихревые нити и практически не рассеивались ими, как это происходило в экспериментах с макроскопическими маркерами. Линии молекул, ориентированные поперек потока тепла, при достаточно большой мощности нагрева оставались прямыми, и происходило их уширение. Это свидетельствовало о плоском профиле скоростей в трубке и о наличии дополнительных неупорядоченных скоростей молекул, что характерно для турбулентного движения. Параболический профиль скоростей при малой мощности нагрева был выявлен путём изучения компактных кластеров молекул на различных расстояниях от оси потока. В последнем случае как сверхтекучая, так и нормальная компонента жидкости двигались ламинарно. Источник: Phys. Rev . Lett. 105 045301 (2010)

Активный метаматериал

Метаматериалы с показателем преломления n < 0, впервые теоретически исследованные В.Г. Веселаго (см. УФН 92 517 (1967)), в будущем могут найти множество полезных технических применений. Однако их использование пока ограничено большой диссипаций электромагнитных волн на металлических элементах метаматерила. В.М. Шалаев и его коллеги из США создали метаматериал, в структуру которого были внедрены молекулы флуоресцентного красителя Rh800. Молекулы Rh800 возбуждаются лазерным импульсом (импульс накачки), благодаря чему второй импульс света может в течение некоторого времени стимулировать их излучение при обратных переходах на нижние уровни. Оптимальное время между импульсом накачки и пробным импульсом составляет 54 пс. В результате, метаматериал приобретает свойства оптического усилителя на длинах волн 722-738 нм, в нём компенсируются потери отражённого и проходящего сигналов, а также увеличивается по абсолютной величине отрицательный показатель преломления. Данная методика создания активных метаматериалов обсуждалась ранее в ряде теоретических работ, однако ее практическая реализация в ближайшее время считалась затруднительной. Источник: Nature 466 735 (2010)

Звезда — предшественник магнетара

Как правило, скопление звёзд формируется при фрагментации единого газового облака, поэтому все звёзды скопления имеют примерно одинаковый возраст. Характер эволюции звёзд скопления определяется, прежде всего, их массами — чем массивнее звезда, тем быстрее она эволюционирует и (при достаточно большой массе) взрывается как сверхновая. В созвездии Жертвенника наблюдается рассеянное скопление молодых массивных звёзд Westerlund 1, и в этом же скоплении находится магнетар CXOU J164710.2-455216 — нейтронная звезда с гигантским магнитным полем. Теоретические модели и данные косвенных наблюдений говорят о том, что магнетары рождаются при взрывах очень массивных звёзд. Этот вывод получил подтверждение в новых наблюдениях телескопа VLT Европейской южной обсерватории в Чили. Чтобы определить нижний предел массы звезды, при взрыве которой родился магнетар, были найдены массы двух других звёзд, составляющих двойную систему W13 в том же скоплении. Из характеристик их орбитального движения и фотометрических данных установлено, что массы этих звёзд близки к 23 и 35 массам Солнца. Звезда — предшественник магнетара — не может иметь меньшую массу, поскольку она родилась со звёздами пары W13 одновременно, а взорвалась раньше. С учетом потери массы звёздами в двойной системе W13 за время ее эволюции, сделан вывод, что масса звезды-предшественника магнетара CXOU J164710.2-455216 более чем в 40-45 раз превышала массу Солнца. Источник: www.eso.org