Новости физики в Интернете

Гравитационное красное смещение

Исследователи из США и Германии H. Muller, A. Peters и S. Chu в эксперименте с ультрахолодными атомами цезия измерили эффект гравитационного красного смещения (замедления времени в гравитационном поле) с рекордной на сегодняшний день точностью 7 × 10^-9. Были использованы данные выполненного ранее эксперимента по измерению ускорения свободного падения. Подброшенные атомы цезия с помощью лазерного импульса переводились в суперпозицию двух состояний, которым соответствовали траектории, различающиеся по максимальной высоте на 0,12 мм. Следующий импульс корректировал траектории так, чтобы они пересеклись в нижней точке, а третий импульс лазера использовался для интерференционного измерения разности фаз волновой функции атомов на различных траекториях. Данные эксперимента позволили на четыре порядка величины уточнить прежний результат, полученный в 1980 г. из сравнения показаний атомных часов на поверхности Земли и на ракете. Сверхточное измерение эффекта гравитационного красного смещения важно, в частности, для проверки теорий гравитации. Повышение точности подобных измерений может иметь и практическое значение для космических навигационных систем. Источник: Nature 463 926 (2010)

Химические превращения ультрахолодных молекул

Группой исследователей под руководством R. Grimm (Университет Инсбрука и Институт квантовой оптики и квантовой информации, Австрия) выполнены наблюдения обменных процессов в ультрахолодном (с температурой 50-100 нК) газе атомов цезия в оптической ловушке в магнитном поле. С помощью микроволновых импульсов часть атомов переводилась в различные состояния гипертонкого расщепления A и B. Путем изменения магнитного поля, и соответственно, энергии связи молекул вблизи резонанса Фешбаха вызывались процессы обмена — замещения атомов цезия A в слабо связанном димере A₂ на атомы цезия B, находящиеся в другом квантовом состоянии: A₂ + B → A + AB. Вторая исследовательская группа из Объединенного института лабораторной астрофизики (JILA) исследовала химические реакции с участием ультрахолодных молекул, состоящих из атомов калия и рубидия. В этом эксперименте также изучена зависимость темпа химических реакций от спинового состояния молекул. Источники: Phys. Rev. Lett. 104 053201 (2010) , sciencedaily.com

Фононный «лазер»

Две независимые группы исследователей создали фононные аналоги оптического лазера, излучающие когерентные пучки фононов (звуковых колебаний кристаллической решетки). И.С. Грудинин и его коллеги из Калифорнийского технологического института использовали два кварцевых кольцевых микрорезонатора — микротороида, имеющих механическую резонансную частоту в области радиодиапазона. Энергетическая накачка системы осуществляется лучом оптического лазера через оптоволокно. Микрорезонаторы были связаны между собой посредством «исчезающего поля» (evanescent field) луча, что вело к расщеплению энергетических уровней (мод колебаний) электромагнитного поля. Разность энергий подуровней равна энергии фононов (с частотой около 21 МГц), испускаемых в виде когерентного пучка при переходах фотонов между подуровнями. В предшествующих экспериментах уже наблюдалось стимулированное излучение фононов, однако не удавалось достичь превышения вынужденного излучения над спонтанным. В данном случае это удалось благодаря высокой добротности резонаторов. R.P. Beardsley и его коллеги из Ноттингемского университета создали устройство, напоминающее квантово-каскадный лазер. Фононы с частотой примерно 441 ГГц генерировались за счет электрон-фононного взаимодействия при туннелировании электронов через потенциальные барьеры полупроводниковой сверхрешётки, состоящей из чередующихся слоев GaAS и AlAs. Звуковая волна инициируется мощным лазерным импульсом, при этом новые фононы испускаются когерентно и усиливают волну. Фононные «лазеры» могут найти полезные применения как для наблюдения микроскопических объектов, так и для целенаправленного воздействия на них. Источники: Phys. Rev. Lett. 104 083901 (2010) , Phys. Rev. Lett. 104 085501 (2010)

Исследование сверхновых

Умеренно релятивистские выбросы. Z. Paragi и его сотрудники с помощью радиотелескопов EVN (Европейская VLBI сеть), GBT и WSRT выполнили наблюдения сверхновой SN 2007gr, взорвавшейся в галактике NGC 1058 на расстоянии около 10,6 Мпк от Земли, и обнаружили умеренно релятивистское движение вещества в сброшенной при взрыве оболочке. Согласно данным оптических наблюдений, SN 2007gr является обычной сверхновой типа Ic и скорость ее оболочки составляет всего ≈ 6000 км с^-1. Четыре сверхновых Ic были в последние годы идентифицированы как источники космических гамма-всплесков, что с теоретической точки зрения требует образования при взрыве гораздо более быстрых релятивистских коллимированных выбросов (джетов), которые ранее непосредственно не наблюдались. Z. Paragi и др. выполнили два радиоинтерферометрических измерения, разделенных интервалом в 60 дней и получили консервативная оценку для скорости выброса v ≥ 0,6c. Из сравнения с оптическими наблюдениями следует, что лишь малая часть вещества сброшенной оболочки достигла релятивистской скорости. Независимая группа исследователей (А.М. Soderberg и др.) недавно обнаружила релятивистский выброс в другой сверхновой SN 2009bb. Источник: Nature 463 516 (2010)

Механизм взрывов сверхновых класса Ia. М. Гилфанов и A. Bogdan (Институт космических исследований РАН, Россия и Институт астрофизики Общества им. М. Планка, Германия) путем анализа данных наблюдений космических телескопов Чандра, Спитцер и 2MASS установили, что причиной примерно 95% взрывов сверхновых класса Ia должны быть столкновения двух белых карликов. Ранее в качестве наиболее вероятной причины термоядерных взрывов белых карликов рассматривалось увеличение их массы сверх предела Чандрасекара за счет аккреции вещества звезды-компаньона в двойной системе. М. Гилфанов и A. Bogdan изучили имеющуюся статистику источников рентгеновского излучения в нескольких ближайших галактиках. Этих источников оказалось в 30-50 раз меньше, чем предсказывает указанная выше модель медленной аккреции, в которой рентгеновское излучение генерируется на протяжении ≈ 10⁷ лет до взрыва. Напротив, в модели парных слияний белых карликов излучение до взрыва очень слабое, что соответствует отсутствию рентгеновских источников. Сценарий слияния двух белых карликов был предложен теоретически А.В. Тутуковым, а преобладание этого механизма было установлено в теоретических расчетах методом «популяционного синтеза» (В.М. Липунов и др., 1997 г.). Cледует однако отметить, что наблюдения сверхновой SN2006X типа Ia в галактике М100, выполненные в 2007 г., свидетельствуют в пользу альтернативного аккреционного сценария ее происхождения. Сверхновая SN2006X, таким образом, может принадлежать к оставшимся 5% случаев. Поскольку сверхновые класса Ia служат «стандартными свечами» при измерении космологических расстояний, прояснение механизма их взрывов необходимо для оценки точности определения космологических параметров. Источник: Nature 463 924 (2010)

Гамма-излучение от остатков сверхновых

В 1949 г. Э. Ферми создал теорию ускорения космических лучей на фронтах ударных волн. Благоприятные для ускорения условия, как было выяснено позже, существуют в газовых оболочках, сброшенных при взрывах сверхновых. С помощью телескопа LAT с борта космической гамма-обсерватории им. Э. Ферми выполнены наблюдения остатков нескольких сверхновых, имеющих возраст 4-30 тыс. лет, а также остатка молодой сверхновой Cassiopea A, взорвавшейся 330 лет назад. В диапазоне энергий порядка ГэВ зарегистрировано гамма-излучение, генерируемое частицами космических лучей. Причем, как и ожидалось, в молодом остатке генерируется более жесткое излучение. Таким образом, наблюдения телескопа Ферми дали еще одно подтверждения сценария, в которой сверхновые являются основным источником космических лучей. Наблюдение остатка сверхновой W51C свидетельствует, что основным механизмом генерации гамма-излучения является распад пионов, рождающихся при столкновениях ускоренных ядер с атомами газа. Источники: Astrophys. J. 706 L1 (2009) , www.nasa.gov

Колебания атомов в стеклах

В университете г. Кент (Великобритания) методика неупругого нейтронного рассеяния адаптирована для наблюдения механических колебаний атомов в неупорядоченных стеклах. Источник: sciencedaily.com

Антигипертритон

В Брукхейвенской национальной лаборатории в эксперименте по столкновению ионов золота получено рекордно тяжелое антиядро — антигипертритон, состоящее из антипротона, антинейтрона и анти-Λ-частицы, в составе которой имеется анти-s-кварк. Источник: Science