Новости физики в Интернете

Химический элемент 118

Коллективом российских ученых в Объединенном институте ядерных исследований (г. Дубна) при участии их коллег из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (США) впервые синтезированы ядра химического элемента, не имеющего пока официального названия, с атомным номером Z = 118 и массовым числом A = 294. Ядра рождались при столкновении пучка ионов ⁴⁸Ca с мишенью из атомов ²⁴⁹Cf. За время проведения эксперимента однозначно идентифицированы три ядря элемента 118 по их характерным цепочкам распадов на дочерние ядра меньшей массы. Предварительно в течение последних нескольких лет была выполнена серия экспериментов по синтезу и изучению распадных свойств различных изотопов химических элементов 112, 114 и 116. В частности, были подробно изучены столкновения ²⁴⁵Cm + ⁴⁸Ca, в которых рождались ядра элемента 116. Эти исследования помогли уточнить схемы распадов сверхтяжелых ядер и выбрать оптимальную методику для получения элемента 118. В эксперименте было использовано около 4 × 10¹⁹ ускоряемых на циклотроне ионов ⁴⁸Ca с энергиями 251 МэВ. Ядра элемента 118 рождались в реакции ²⁴⁹Cf + ⁴⁸Ca с сечением 0,5 × 10^–36 см² и имели время полураспада 0,89 мс. Создание сверхтяжелых элементов интересно, в частности, для проверки теоретического предсказания о существовании "острова стабильности" — группы долгоживущих ядер с почти заполненными нуклонными оболочками. Источник: Phys. Rev. С 74 044602 (2006)

Бозе-эйнштейновская конденсация магнонов и поляритонов

Группой исследователей из Германии, Украины и США впервые наблюдалась бозе-эйнштейновская конденсация магнонов (квазичастиц - квантов спиновых волн) при комнатной температуре в соединении иттрия и железа. Магноны возбуждались короткими импульсами микроволнового излучения в тонкой пленке, помещенной в магнитное поле. В эксперименте удалось достичь столь большой концентрации магнонов, что происходил их переход в состояние бозе-эйнштейновского конденсата уже при комнатной температуре. Спектр магнонов измерялся по рассеянию на них фотонов лазерного света. Вскоре после окончания радиоимпульса быстро исчезали все магноны за исключением одного узкого спектрального пика, соответствующего бозе-эйнштейновскому конденсату, который оставался стабильным достаточно длительное время. Источник: Nature 443 430 (2006)

Поляритонами называют квазичастицы, состоящие из пары электрон - дырка (экситон) и связанного с ней фотона. Ранее уже сообщалось о возможном наблюдении бозе-эйнштейновского конденсата поляритонов в полупроводниках. Однако результаты предшествующих экспериментов не были однозначными, поскольку в них не измерялась поляризация и пространственная когерентность. Подобные решающие измерения были выполнены в новом эксперименте J. Kasprzak и его коллег из Франции и Великобритании. Поляритоны возбуждались лазерным светом в микрополости кристалла CdTe, и с помощью интерферометра изучался спектр их излучения. Была выявлена характерная для бозе-эйнштейновского конденсата картина поляризации и когерентности. Результаты данных исследований могут найти применение в создании "поляритонного лазера". Источник: Nature 443 409 (2006)

Гистерезис в плавлении нанокристаллов

В отличие от макроскопических образцов, механизм плавления кристаллов нанометрового размера в значительной степени определяется поверхностными эффектами. В частности, нанокристаллы, вкрапленные в объем другого кристаллического вещества, имеют повышенную температуру плавления, поскольку окружающая их кристаллическая решетка подавляет колебания атомов вблизи поверхности нанокристалла. Ранее считалось, что подобный эффект должен отсутствовать в том случае, когда нанокристалл окружен не кристаллическим веществом, а аморфной средой, например, стеклом. В Берклеевской национальной лаборатории изучены процессы плавления и отвердевания германиевых нанокристаллов, внедренных в объем кремниевого стекла SiO₂. Фазовое состояние и температура плавления нанокристаллов определялись методом электронной дифракции: по наличию дифракционной картины в случае рассеяния электронов кристаллом и отсутствию дифракции на расплавленной частице. Был обнаружен сильный гистерезис процесса плавления. Плавление происходит при температуре на 199 К большей, чем у свободных макроскопических образцов германия, а для последующего отвердевания расплавленных нанокристаллов их приходилось охлаждать на 256 К ниже точки плавления свободного германия. Этот, неожиданный на первый взгляд результат был успешно объяснен в теоретической модели плавления, которая аккуратно учитывает все параметры, характеризующие как сами вещества, так и динамику процесса плавления и геометрию взаимодействующих поверхностей нанокристалла и стекла. Источник: Phys. Rev. Lett. 97 155701 (2006)

Образование массивных звезд

Звезды образуются в результате сжатия плотных газовых облаков под действием гравитации. После формирования центрального ядра масса звезды продолжает расти за счет падения на нее окружающего вещества. Однако детальная картина этого процесса все еще остается во многом неясной, особенно в случае звезд значительно массивнее Солнца. Излучение молодой звезды создает силу давления, которая должна препятствовать дальнейшей аккреции и росту массы сверх величины примерно 8 масс Солнца. Для решения этой проблемы были предложены несколько моделей, таких, как слияние нескольких звезд или несферическая аккреция. Последняя модель получила новые подтверждения в наблюдениях с помощью радиотелескопа VLA звезды G24.78 + 0.08, имеющей массу около 20 масс Солнца. Регистрировалось излучение молекул аммиака. По доплеровскому смещению спектральных линий измерялись скорости потоков газа вблизи звезды. Впервые были выявлены сразу три типа движения: вращение вокруг звезды тороидального газового облака, движение вещества внутрь по направлению к звезде, а также выбросы газа вдоль оси вращения от звезды. Подобная картина распределения и движения газа свидетельствует о дискообразной аккреции. В этом случае излучение не создает серьезных препятствий для падения газа на звезду и роста ее массы. Источник: Nature 443 427 (2006)

Черная дыра в центре скопления галактик

Космическими телескопами Хаббл и Чандра, а также радиотелескопом VLA исследована структура скопления галактик MS0735.6+7421. В горячем газовом гало, светящимся в рентгеновском диапазоне, выявлены гигантские полости, заполненные излучающими радиоволны заряженными частицами. Полости вытянуты вдоль струй (джетов), испускаемых гигантской черной дырой в ядре центральной галактики скопления. Источник: chandra.harvard.edu.

Кипение у поверхности

В.Николаев и его коллеги из Франции выполнили наблюдения и численное моделирование процесса кипения жидкости вблизи нагревательного элемента. Детально изучалось образование между жидкостью и элементом теплоизолирующего газового слоя за счет растущих у поверхности пузырьков газа. Данные исследования важны для решения проблемы частого перегрева и плавления используемых в промышленности нагревательных элементов. Источник: www.aip.org.

Расщепление луча света в оптически активной жидкости

A.Ghosh и P.Fischer наблюдали расщепление луча света на границе жидкости, состоящей из смеси право- и ливоориентированных молекул. Линейно поляризованный свет разделяется на два луча с противоположными круговыми поляризациями, которые преломляются под различными углами. Также наблюдалось внутреннее отражение света в жидкости под углом, отличающимся от угла падения. Источник: focus.aps.org.

Кольца вокруг скопления галактик

С помощью радиотелескопа VLA обнаружены гигантские кольца вокруг скопления галактик Abell 3376. Предполагается, что кольца обусловлены ударными волнами, возникшими при столкновениях групп галактик в скоплении. Плазма излучает радиоволны, двигаясь спирально вокруг линий магнитного поля вблизи фронта ударной волны. Не исключено также, что вблизи этих ударных волн происходит эффективное ускорение космических лучей до очень высоких энергий. Источник: www.nrao.edu.

Новая популяция космических гамма-всплесков

Недавние наблюдения оптических послесвечений гамма-всплесков указывают на существование отдельного класса коротких гамма-всплесков. В отличие от других коротких всплесков, всплески новой популяции возникли на достаточно большом красном смещении z~1 в галактиках с малой светимостью. Источник: arxiv.org.

Бозе-эйнштейновская конденсация дефектов кристалла?

В 2004г. в эксперименте E.Kim и M.Chan были получены свидетельства бозе-эйнштейновской конденсации свободных вакансий кристаллической решетки, при которой часть атомов кристалла ведет себя как квантовая жидкость. В двух новых экспериментах по исследованию этого эффекта получены противоположные результаты: эксперимент в Корнельском университете подтверждает фазовый переход, а согласно работе I.Todoshchenko и его коллег из Финляндии, изменение энтропии кристалла не согласуется с тем, что ожидается для такого перехода. Источник: physicsweb.org.

Атмосфера Титана похожа на атмосферу древней Земли

В Астробиологическом институте НАСА выполнено лабораторное моделирование химических процессов в условиях, близких к существующим в атмосфере Титана - спутника Сатурна. Исследовались химические превращения органических веществ под влиянием УФ излучения. Эксперименты помогли в интерпретации данных с аппарата Кассини. Сделан вывод, что атмосфера Титана напоминает атмосферу, существовавшую на Земле вскоре после ее формирования. Источник: www.nasa.gov.

Механолюминесценция

K.Suslick и N.Eddingaas (Университет Иллинойса) изучали люминесценцию взвеси микроскопических пьезокристаллов под влиянием ультразвука. Получена значительно большая интенсивность излучения, чем в предшествующих экспериментах. Основным фактором являются механические удары при столкновениях кристаллов в звеси. Источник: physicsweb.org.

Активность на Луне

Геологи из США предполагают, что относительно молодой участок лунной поверхности, названный "Ина", мог образоваться в результате интенсивного выделения газа из недр Луны. Этим же фактором может объясняться повышенное содержание вблизи Ины радиоактивного полония, отмеченное одной из экспедиций "Апполон". Источник: physicsweb.org.

Недеструктивное квантовое измерение

Исследователи из Калифорнийского университета разработали методику измерения направления спина единичного электрона в полупроводниковой "квантовой точке". Измерение производится по керровскому вращению плоскости поляризации фотонов и происходит без разрушения квантового состояния. Источник: physicsweb.org.

Старые звезды в карликовых галактиках

В рамках проекта DART измерена металличность звезд в четырех близких галактиках - карликовых сфероидах. Эти галактики содержат старые звезды, однако содержание тяжелых элементов говорит о том, что звезды образовались из уже обогащенного металлами газа. Кроме того, по содержанию металлов звезды исследованных карликовых галактик существенно отличаются от звезд гало нашей Галактики. Таким образом, карликовые сфероиды не являются в точности теми протогалактиками, из которых в ранние эпохи сформировалась Галактика. Источник: arxiv.org.

Передача энергии по радиоканалу

Исследователи из MIT разработали метод беспроводной передачи энергии между электронными устройствами (например, зарядка аккумулятора в мобильном телефоне) посредством электромагнитных волн на небольших расстояниях. Между настроенными в резонанс передающей и приемной кольцевыми антеннами может передаваться до 15% излученной передатчиком энергии. Источник: physicsweb.org.

Спиновая проводимость графена

S.Louie (Калифорнийский университет) и его коллеги предсказали теоретически, что полоски графена шириной менее 32-х атомов пропускают электрический ток лишь с одним из двух направлений спина. Данный эффект обусловлен структурой зон проводимости графена и может найти полезные применения в спинтронике. Источник: physicsweb.org.

Направленный квазинепрерывный атомный лазер

В парижском Институте оптики впервые создан направленный квазинепрерывный атомный лазер. Атомы бозе-эйнштейновского конденсата вылетают из гибридной оптомагнитной ловушки вдоль горизонтального атомного волновода. Источник: scitation.aip.org.

Космологическая постоянная при z=1

С помощью космического телескопа Хаббл на больших красных смещениях обнаружено 23 сверхновых типа Ia, которые затем использовались в качестве "стандартных свечей" для исследования динамики космологического расширения. Выявлен вклад космологической постоянной (лямбда-члена) уже при z=1. Вселенная в ту эпоху постепенно переходила от замедляющегося расширения к ускоренному. Не исключена также модель изменяющейся со временем космологической постоянной - модель "квинтессенции". Источник: arxiv.org.

"Очищение запутанности" квантовых состояний

R.Reichle и его коллеги выполнили в Национальном институте стандартов и технологий (Боулдер, США) эксперимент с ионами бериллия по "очищению запутанности" квантовых состояний. Основой методики является создание копий квантового состояния - дополнительных пар частиц, коррелированных с исходной парой. В эксперименте достигнуто "очищение запутанности" до уровня 35%. Источник: www.aip.org.

Кассиопея А - ускоритель электронов

С помощью космической рентгеновской обсерватории Чандра выполнены наблюдения остатка молодой сверхновой Кассиопея А. Обнаружено ускорение электронов до ультрарелятивистских скоростей на фронте расширяющейся ударной волны в газе. Предполагается, что сверхновые являются главными источниками галактических космических лучей. Источник: chandra.harvard.edu.

Рентгеновский микроскоп

J.Hajdu и его коллеги из DESY (Германия) разработали метод получения рентгеновских изображений посредством облучения микрообектов единичными ультракороткими рентгеновскими импульсами длительностью 25фс. За это время объект не успевает разрушиться под действием радиации. Пока достигнуто разрешение в 62нм, но планируется его существенно улучшить. В отличие от обычной методики рентгеновской дифракции, в новом подходе не требуется регулярная дифракция на кристаллической решетке. С помощью компьютерной реконструкции можно получить изображение по сложной дифракции на таких, например, объектах, как живая клетка. Источник: physicsweb.org.

СКВИД из нанотрубки

Исследователи из Франции изготовили микроскопический сверхпроводящий джозефсоновский контакт - СКВИД - на основе углеродной нанотрубки. Использовался метод электронной литографии для формирования контактов у осажденной на подложку нанотрубки. СКВИД имеет интересные физические характеристики и может найти практические применения для изучения магнитных эффектов в молекулярных масштабах. Источник: www.scientific.ru.

Метаматериалы диапазона ТГц

В Лос-Аламосской национальной лаборатории созданы метаматериалы, фильтрующие излучение в диапазоне волн около 10¹²Гц. Метаматериал состоит из массива микроскопических стержней и колечек. Повышения частоты по сравнению с микроволновым диапазоном удалось достичь благодаря уменьшению размера структур. Источник: physicsweb.org.

Охлаждение верхней атмосферы

Получены данные, что воздух в верхней части атмосферы Земли охлаждается, примерно, на три градуса в десятилетие. Предполагается, что этот эффект связан с повышением содержания в атмосфере углекислого газа. Источник: physicsweb.org.

Идентификация гамма-источников

Сравнение данных, полученных гамма-телескопом H.E.S.S., с наблюдениями в других диапазонах показало, что многие из ранее неидентифицированных космических гамма-источников (с энергией фотонов выше 100ГэВ) пространственно совпадают с пульсарами. Источник: arxiv.org.

Сверхпроводимость кремния

Установлено, что кремний с высоким уровнем допирования (около 9%) атомами бора переходит в сверхпроводящее состояние при охлаждении до температуры 0.35K. Применялась сложная техника допирования тонких пленок кремния: диффузионное проникновение атомов бора в процессе многократного лазерного плавления и затвердевания пленок. Источник: physicsweb.org.

Водородный топливный элемент

D.Stephan и его коллеги разработали легкий материал (соединение бора, фосфора и углерода), не содержащий металлов, способный абсорбировать газообразный водород и выделять его при нагреве до 100^oС. Источник: physicsweb.org.

Турбулентность в космосе

С помощью четырех спутников системы Cluster зарегистрирован турбулентный характер движения плазмы вблизи ударной волны в области столкновения солнечного ветра с магнитосферой Земли. Источник: www.aip.org.