RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 4, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Новости физики в Интернете


Квантование магнитного потока в сверхпроводнике

Измерение величины кванта магнитного потока hc/2e явилось в свое время прямым доказательством того, что сверхпроводящий ток переносится парами электронов (куперовскими парами). До последнего времени считалось, что внешнее магнитное поле проникает в сверхпроводник 2-го рода в виде отдельных вихрей, каждый из которых несет в себе ровно один квант магнитного потока. Однако еще в начале 60-х годов Дж.Бардин и В.Л.Гинзбург указали на то, что величина потока в вихре должна зависеть от расстояния между вихрем и поверхностью сверхпроводника и может не равняться целому числу квантов hc/2e. Причиной является изменение структуры вихря и электрического тока в нем вблизи поверхности. Теоретическое предсказание Дж.Бардина и В.Л.Гинзбурга подтвердили эксперименты, выполненные группой исследователей из Нидерландов, России, Бельгии и Великобритании. Измерения проводились с помощью баллистического магнитометра, действующего на основе эффекта Холла. Исследовалась алюминиевая пленка толщиной 0,1 мкм (в тонких пленках изменение потока в вихре наиболее заметно) при температуре 0,5 К. Зарегистрированы вихри с потоками меньше hc/2e, вплоть до 10-3hc/2e и даже "отрицательные вихри", проникновение которых в сверхпроводник сопровождалось выталкиванием из них магнитного поля. Дискретность магнитного потока в вихрях восстанавливалась лишь при углублении в толщу сверхпроводящего материала. По мнению авторов эксперимента, именно с изменением магнитного потока в вихрях связаны многие оставшиеся необъясненными результаты опытов со сверхпроводящими пленками. Источник: Nature 407 55 (2000)

Теплопроводность нанотрубок

Согласно проведенным в Пенсильванском университете исследованиям, углеродные нанотрубки, возможно, являются лучшими среди известных проводников тепла. Нанотрубки и их уникальные свойства были открыты в последнее десятилетие, они представляют собой микроскопические полые цилиндры, стенки которых состоят из одного слоя атомов углерода. Как известно, тепло переносится звуковыми волнами (фононами). Ранее считалось, что звуковые волны в нанотрубках рассеиваются во всех направлениях и поэтому теплопроводность нанотрубок невелика. Однако, J.E.Fischer и A.T.Johnson обнаружили, что звук распространяется строго вдоль нанотрубок со скоростью 10 км/с и очень эффективно переносит тепло. Особенно замечательно то, что тепло хорошо передается даже вдоль многих соединенных между собой нанотрубок. Данное свойство можно использовать для эффективного отвода тепла от элементов микросхем. Источники: http://unisci.com/, http://science-mag.aaas.org/science

Атомарный азот

Тройные валентные связи в молекуле N2 делают ее одной из наиболее устойчивых простых молекул. Несмотря на это, А.Ф.Гончаров, Е.Григорянц и их коллеги из института им.Карнеги (Вашингтон) при давлении 150ГПа сумели впервые получить атомарный азот. Сжатие азота производилось в "алмазной пяте" (anvil cell), а наблюдение его свойств осуществлялось методом рамановского рассеяния в оптическом и УФ диапазонах. Сначала с увеличением давления проявилось расщепление молекулярных колебательных мод, что связано с возрастанием относительной роли межмолекулярных взаимодействий по сравнению со взаимодействием атомов в молекуле. А при давлении 140-160ГПа молекулярные колебательные моды полностью затухли и в энергетическом спектре возникла щель шириной 0.6-0.7эВ. Это свидетельствовало о переходе азота в атомарную полупроводящую фазу. Возможность диссоциации молекул N2 при высоких давлениях предсказывалась ранее теоретически. Как оказалось, фаза атомарного азота является аморфной (некристаллической) и квазиоднородной, в противоположность предсказывавшимся в ряде моделей неоднородным структурам. При еще более высоких давлениях, порядка 275ГПа, азот, как ожидается, может перейти в металлическую фазу. Источник: Phys.Rev.Lett. 85 1262 (2000)

Молекулярный гелий и соединение аргона

В отличие от азота, гелий и аргон относятся к инертным газам и в молекулярной форме не встречаются, однако ученым все же удалось создать и исследовать соединения этих веществ. Поскольку энергия связи димера 4He2 в 5×107 раз меньше энергии связи H2, наблюдать эти молекулы обычными методами невозможно: электроны и даже фотоны микроволнового диапазона разрушают молекулы. Новую методику наблюдений разработали исследователи из института им.М.Планка и института теоретической физики г.Геттинген (Германия). Исследовалась дифракция пучка атомов гелия, охлажденных до температуры 4.5К, на решетке. Около 5% атомов объединялось в димеры, которым соответствовал свой дифракционный пик. В результате был найден размер молекулы 4He2 - 52A и ее энергия связи - 9.5x10-8эВ. В.Паули в 1933г предсказал, что тяжелые инертные газы, чьи валентные электроны экранируются от ядра внутренними электронами и соответственно слабо связаны с ядром, могут вступать в химические реакции. Первое соединение XePtF6, содержащее благородный газ ксенон, было создано в 1962г. Группа ученых из Хельсинского университета недавно впервые получила соединение аргона HArF путем осаждения Ar и соединений, содержащих HF, на подложку при температуре 7.5К. Спектроскопическими методами было выявлено наличие теоретически рассчитанных колебательных уровней, соответствующих соединению HArF. Источники: Phys.Rev.Lett. 85 2284 (2000), Nature 406 874 (2000)

Возбуждение электронов при ядерных переходах

Обычно энергия внутриядерных переходов значительно превышает энергию переходов электронов между электронными оболочками. Выражается это, в частности в том, что ядра, как правило, испускают гамма-фотоны, а при электронных переходах генерируется УФ и более мягкое излучение. Поэтому ядерные и атомные явления в значительной степени независимы. Однако энергия электронных переходов может существенно возрасти у многократно ионизованного тяжелого атома из-за сильного притяжения к ядру оставшихся электронов. В экспериментах на французском ионном ускорителе GANIL впервые наблюдались переходы электронов атома за счет энергии, высвобождающейся в его ядре. Исследовались столкновения ионов теллура, несущих заряд +48 с таллиевой мишенью. Энергия возбужденого соударением ядра передавалась одному из оставшихся у иона электронов и отбрасывала его на далекую "ридберговскую" орбиту. Как полагают исследователи, открытый ими дополнительный канал сброса энергии ядром может оказывать влияние на время распада некоторых ядер, например, в околозвездной среде. Эксперимент, в некотором смысле обратный описанному, выполнен S.Kishimoto и его коллегами из Японии. С помощью монохроматических рентгеновских импульсов возбуждались электроны в атоме золота-197. От электронов возбуждение передавалось ядрам, которые за счет этого быстро распадались. Распады сопровождались вылетами электронов, регистрировавшихся специальным детектором. Источник: Phys.Rev.Lett. 85 1831 (2000)

Фазоны

Квазикристаллы - вещества, атомная решетка которых не строго периодична. По этой причине часть атомов квазикристалла может иметь по несколько устойчивых положений. Элементарные возбуждения, соответствующие переходам атомов из одного устойчивого положения в другое, называются фазонами. Японские физики K.Edagawa, K.Suzuki и S.Takeuchi (Университет Токио) с помощью переходного электронного микроскопа впервые обнаружили фазоны в сплаве алюминия, меди и кобальта при температуре 1123К. На снимках, сделаных с высоким разрешением, непосредственно видно, как группы атомов перестраиваются из одного положения в другое. Источник: Phys.Rev.Lett. 85 1262 (2000)

Алмазная пленка

Новый метод производства алмазных пленок разработали M.Zaiser и его коллеги в Аргонской национальной лаборатории (США). Тонкая графитовая пленка с микроскопическими включениями алмаза облучалась потоком высокоэнергетичных электронов. При этом вблизи алмазных включений происходила трансформация кристаллической решетки из графитовой модификации в алмазную и обратно. В определенном интервале температур и энергий электронов первый процесс преобладает. К сожалению, формирование алмаза оказалось недостаточно быстрым для промышленного применения, однако M.Zaiser предполагает, что процесс можно ускорить, облучая графит пучком тяжелых ионов. Источники: Phys.Rev. B 62 3058 (2000), http://www.pnl.gov/energyscience/index.html, http://www.nature.com

Лазер на основе органики

В исследовательской лаборатории им.Белла впервые создан полупроводниковый лазер на основе органического соединения - тетрацена, молекулы которого состоят из 4-х соединенных между собой колец углерода. Кристалл тетрацена помещался между двумя полевыми транзисторами и зеркалами резонатора. Один из транзисторов инжектировал в кристалл электроны, а второй - дырки. В процессе рекомбинации электронов и дырок возникал желто-зеленый свет, служащий для накачки лазера. В приборе использовался очень чистый кристалл тетрацена, в противном случае вместо света при рекомбинации производилось бы тепло. Источники: Science, 28 July (2000), Physics News Update, Number 496

Экранировка гравитационного поля

Qian-shen Wang и его коллеги (Китайская Академия наук) зафиксировали ослабление притяжения Земли к Солнцу во время Солнечного затмения в марте 1997 г. По их утверждению, во время затмения относительное изменение ускорения свободного падения составило 10-9 даже с учетом всех известных поправок, например, связанных с приливными силами. Экранировка притяжения двух тел помещенным между ними третьим телом (в данном случае Луной) не укладывается в рамки Общей теории относительности, поэтому вывод китайских ученых нуждается в тщательной проверке. Появлявшиеся многократно сообщения об аномальных гравитационных эффектах не подтверждались, а поиски гравитационной экранировки давали до сих пор отрицательный результат. Источники: Phys.Rev. D 62 041101 (R) (2000), http://www.nature.com

Черная дыра промежуточной массы

С помощью космической рентгеновской обсерватории Чандра в галактике М82 обнаружен необычный рентгеновский источник. Он расположен вне динамического центра галактики и поэтому не может являться активным галактическим ядром. В то же время, мощность излучения более чем в 500 раз превышает мощность, которую могла бы производить аккреция вещества на компактный объект звездной массы (нейтронную звезду или черную дыру). Наиболее интересным свойством источника является его периодичность, с периодом около 600с, что исключает отождествление этого объекта со сверхновой или с остатком от ее взрыва. Величина периода соответствует времени обращения по последней устойчивой орбите вокруг черной дыры с массой 1.3×106 масс Солнца, данная масса служит, таким образом, верхним пределом на массу источника. Наиболее вероятно, что обнаруженный объект представляет собой черную дыру с массой 500-105 масс Солнца. Черная дыра такой массы является, в некотором смысле, промежуточным звеном между черными дырами, которые могут образовываться на конечных стадиях эволюции звезд и сверхмассивными черными дырами в ядрах галактик. Остается загадкой, как подобная черная дыра могла возникнуть вне галактического центра. Источник: http://arxiv.org/abs/astro-ph/0009211

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, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение