Новости физики в Интернете

Когерентное квантовое проскальзывание фазы

O.V. Astafiev (Институт физико-химических исследований — RIKEN, Япония) и др. впервые в эксперименте продемонстрировали эффект когерентного квантового проскальзывания фазы (ККПФ) при туннелировании квантов магнитного поля (вихрей) из одного изолятора в другой через тонкий слой сверхпроводника, представляющий потенциальный барьер вследствие эффекта Мейснера. Эффект ККПФ является близким аналогом эффекта Джозефсона, когда электроны туннелируются между сверхпроводящими контактами через тонкий слой изолятора. Трудностью наблюдения ККПФ является диссипация квазичастиц. В данном эксперименте эту проблему удалось преодолеть путем использования специального неупорядоченного сверхпроводника — оксида индия в виде петли размером 5 мкм с сужением толщиной 40 нм, через которое туннелировались вихри. Петля была интегрирована в волновод, и наблюдались резонансы в спектре проходящего микроволнового излучения в зависимости от величины внешнего магнитного поля, перпендикулярного плоскости петли. В спектре наблюдалась энергетическая щель и резонансы, которые были предсказаны теоретически. Резонансы соответствовали когерентному туннелированию целого числа квантов магнитного потока в условиях суперпозиции состояний с различным числом квантов. Источник: Nature 484 355 (2012)

Новые квазичастицы

Фермион Майораны. L.P. Kouwenhoven (Технологический университет г. Дельфт, Нидерланды) и его коллеги наблюдали образование майорановских квазичастиц в магнитном поле в области туннельных контактов сверхпроводников с нанопроволокой из соединения InSb, обладающей свойствами топологического изолятора с большим спин-орбитальным взаимодействием. Образование фермиона Майораны было отмечено по двум характерным пикам вольт-амперной характеристики системы, положение которых определенным образом зависит от магнитного поля. Фермион Майораны представляет собой сложное квантовое состояние, он подчиняется статистике Ферми – Дирака, но не имеет заряда. В физике элементарных частиц частицами Майораны (по имени Э. Майорана, предсказавшего их теоретически в 1937 г.) называют гипотетические не открытые пока частицы, которые сами являются своими античастицами. Источник: arXiv:1204.2792v1 [cond-mat.mes-hall]

Орбитон. Ранее уже наблюдалось разделение электронов на квазичастицы спиноны и холоны, отвечающие за спин и заряд электрона, соответственно. В новом эксперименте, выполненном в Институте Пауля Шерера (Швейцария), впервые наблюдалось разделение электрона на спинон и орбитон. Орбитон — это квазичастица, представляющая собой квант орбитальной волны электронного облака. Разделение электронов происходило в квазиодномерном соединении Sr₂CuO₃ в состоянии изолятора Мотта благодаря переходам электронов на возбужденные уровни под влиянием рентгеновских импульсов. Дисперсионные кривые квазичастиц были измерены по спектру неупругого рассеяния рентгеновского излучения. Результаты эксперимента находятся в хорошем согласии с расчетами на основе модели Кугеля – Хомского. Данное исследование может оказаться полезным, в частности, для понимании свойств высокотемпературных сверхпроводников-купратов. Источник: www.sciencedaily.com

Моноксид графена

E.C. Mattson (Университет Висконсина, США) и др. обнаружили новое соединение углерода, которое может найти применение в микроэлектронике. Обычный оксид графена, являющийся неупорядоченным изолятором, нагревался в вакууме до температуры 750°C. Предполагалось, что отжиг приведет лишь к некоторой потере атомов кислорода, однако вместо этого соединение частично переходило в новую упорядоченную фазу, в которой отсутствовали многие из имевшихся ранее функциональных групп кислорода. Моноксид обладает свойствами полупроводника, и согласно полученным данным, в его энергетическом спектре имеется щель величиной около 0,9 эВ. На поверхности образца с помощью электронного микроскопа наблюдалось образование чередующихся участков из неокисленного графита и моноксида углерода. Также было выяснено, что кристалл моноксида графена обладает квазигексагональной элементарной ячейкой. Источник: www.sciencedaily.com

Нейтроны от грозовых разрядов

А.В. Гуревич (Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН) и его коллеги из России и Казахстана сообщили о регистрации значительных потоков нейтронов малой энергии во время разрядов молний на Тянь-Шаньской горной станции. Начиная с 1985 г., в других экспериментах уже наблюдались грозовые нейтроны, но точность результатов была невелика. На Тянь-Шане применялись три низкоэнергетических детектора, работа которых основана на реакции ³He(n,p)t, и нейтронный монитор, чувствительный к нейтронам высокой энергии. В отличие от нейтронов, рождаемых космическими лучами, грозовые нейтроны имеют малые энергии. Разрешение по времени нейтронных детекторов составляло около одной минуты. С этой точностью всплески нейтронов совпадали с разрядами молний, которые регистрировались электростатическим и радиочастотным детекторами. Нейтронный сигнал от молний в детекторе на открытом воздухе обычно в 2-3 раза превышал средний природный фон. Пока неясно, какой механизм отвечает за генерацию нейтронов, поскольку поток γ-квантов в молнии на три порядка меньше, чем необходимо для соответствующих фотоядерных реакций, а мюоны космических лучей, движущиеся вдоль разрядного канала, также не дают объяснения. Источник: Phys. Rev. Lett. 108 125001 (2012)

Поиск темной материи по кинематике близких звезд

С помощью телескопов Европейской южной обсерватории в Чили исследовано движение 400 звезд - красных гигантов на расстояниях 1,5-4 кпк от плоскости Галактики в окрестности Солнечной системы. Оказалось, что для объяснения наблюдаемой кинематики не требуется дополнительной гравитирующей массы помимо массы самих звезд, газа и пыли. Наличие сферического гало темной материи с локальной плотностью ≈ 0,3 ГэВ см^-3 по этим данным исключено на уровне 4 σ, а плотность темной материи вблизи Солнечной системы должна быть как минимум в 5 раз меньше, чем считалось ранее. Для объяснения выявленного недостатка темной материи требуется экзотическая комбинация предположений, например, гало, вытянутое более чем в два раза вдоль оси. Также маловероятны гипотезы о кольце темной материи или дополнительном компактном диске. Существование темной материи подтверждается во множестве других наблюдений, и трудно объяснить, почему она отсутствует вблизи Солнца. Если полученные результаты верны, то поток частиц темной материи в экспериментах по их прямому поиску будет значительно меньше, чем считалось ранее. Источник: arXiv:1204.3924v1 [astro-ph.GA]

Гамма-излучение ядер железа и молибдена

В университете Осло исследован спектр гамма-излучения ядер железа и молибдена при их переходах из возбужденных в основное состояние. Оказалось, что в области малых энергиях эти ядра излучают значительно больше фотонов, чем считалось ранее. Данный результат может сильно изменить теоретические представления о синтезе тяжелых элементов при взрывах сверхновых звезд. Источник: www.apollon.uio.no