Новости физики в Интернете

Протяжённость волнового пакета нейтрино

1 марта 2025

Нейтрино сложно регистрировать из-за малого сечения взаимодействия, но это же обстоятельство позволяет нейтрино длительное время сохранять квантовую когерентность – до тех пор, пока не произойдёт пространственное расхождение волновых пакетов, соответствующих разным массовым состояниям, что должно сопровождаться декогеренцией и затуханием нейтринных осцилляций [1]. В этой связи вопрос о размере волнового пакета имеет важное значение для физики нейтрино. Ранее в экспериментах с реакторными нейтрино были получены лишь слабые ограничения (> 21 пм) на размер волнового пакета нейтрино. J. Smolsky (Горная школа Колорадо, США) и соавторы получили новое прямое ограничение [2]. Их экспериментальная установка включала ядра ⁷Be, внедрённые в верхний слой танталовой пленки одиночного сверхпроводящего туннельного перехода, который использовался в качестве датчика с высоким разрешением по энергии (≈ 1 эВ). При температуре 0,1 К наблюдались 4 пика, соответствующих захвату e⁻ с K- и L-оболочек, и измерялась энергетическая ширина дочернего ядра отдачи, испускаемого при радиоактивном распаде ⁷Be. В результате, было получено ограничение снизу на размер волнового пакета – 6,2 пм (на три порядка больше размера ядра). Некоторые аномалии, наблюдавшиеся в реакторных нейтринных экспериментах, ранее пытались объяснить малым размером волнового пакета нейтрино, однако новое ограничение практически исключает эту гипотезу. [1] Akhmedov E, Smirnov A Y, Journal of High Energy Physics 2022 82 (2022) [2] Smolsky J et al. Nature 638 640 (2025)

Перемещение по замкнутой кривой времени

1 марта 2025

В Общей теории относительности формально существуют математические решения, включающие замкнутые времениподобные кривые, по которым объекты могут попадать в свое прошлое. Примерами является метрика чёрных дыр с угловым моментом и метрика Гёделя (вселенная с вращением). Однако, как считалось, при пролёте по временной петле должны возникать логические противоречия – парадоксы путешественника во времени. L. Gavassino (Вандербильтский университет, США) выполнил новый анализ данной проблемы в аксиально-симметричной вселенной гёделевского типа с точки зрения стандартной квантовой механики [3]. Было показано, что система, перемещаемая по замкнутой петле времени, подвергается спонтанной квантовой дискретизации, и в процессе пролёта происходит обращение энтропийной стрелы времени. Энтропия в итоге уменьшается до её первоначального значения, и система возвращается к исходному состоянию. Это подразумевает, например, что воспоминания наблюдателя внутри космического корабля, перемещающегося по петле времени, обязательно стираются к концу путешествия. Данная концепция близка к предлагавшемуся И.Д. Новиковым (АКЦ ФИАН) «принципу самосогласованности». Таким образом, в квантовом случае удаётся избежать логических противоречий для случая перемещений по замкнутым временным линиям. [3] Gavassino L Classical and Quantum Gravity 42 015002 (2024)

Двухфотонное туннелирование Ландау – Зенера – Штюкельберга – Майораны (ЛЗШМ)

1 марта 2025

Слабые непертурбативные квантовомеханические эффекты за пределами основного порядка обычно с трудом поддаются теоретическому анализу из-за невозможности применить теорию возмущений. Один из таких эффектов – туннелирование ЛЗШМ, наблюдаемое в ряде явлений физики твёрдого тела и в других физических ситуациях. Исследователи из Университета Аалто (Финляндия) I. Björkman, M. Kuzmanović и G.S. Paraoanu изучили двухфотонное туннелирование ЛЗШМ в слабо-ангармоничном трансмонном кубите [4]. Наблюдение эффектов высших порядков в этой системе удаётся благодаря тому, что процессы первого порядка оказываются крайне слабыми. Переход из основного состояния кубита во второе возбуждённое состояние, минуя первое, осуществлялся с помощью двухфотонного фазомодулированного импульса. Наблюдался перенос населенности уровня на 98 %. Преимущество данного подхода заключается в высокой стабильности квантовых переходов, что важно для управления процессами квантовой динамики. [4] Björkman I, Kuzmanović M, Paraoanu G S Phys. Rev. Lett. 134 060602 (2025)

Нейтрино высоких энергий

1 марта 2025

С помощью нейтринного телескопа KM3NeT, расположенного в Средиземном море, зарегистрировано нейтрино рекордно высокой энергии, источником которого, вероятно, является блазар – галактика с активных ядром и джетом, направленным почти точно на нас [5]. При взаимодействия нейтрино вблизи подводных детекторов рождаются мюоны, создающие каскады заряженных частиц, и наблюдается излучение Вавилова – Черенкова. В событии от 13 февраля 2023 г., получившем номер KM3-230213A, обнаружен мюон с энергией 120⁺¹¹⁰₋₆₀ ПэВ, летящий в почти горизонтальном направлении, а энергия соответствующего нейтрино ≈ 220 ПэВ в 30 раз больше максимальной энергии, регистрировавшейся в эксперименте IceCube. Энергетический спектр нейтрино быстро спадает, поэтому нейтрино KM3-230213A, скорее всего, возникло по иному механизму, чем нейтрино меньших энергий. В пределах области локализации KM3-230213A находятся 12 блазаров. Указанием на конкретный источник нейтрино могут служить транзиентные события, и ранее уже была установлена связь некоторых событий IceCube с радиовспышками на блазарах [6, 7]. Радиотелескопом РАТАН-600, работающем в САО РАН, также была зафиксирована вспышка на блазаре PMN J0606-0724, находящемся в направлении нейтринного события KM3-230213A, а максимум вспышки совпал по времени с приходом нейтрино, причём вероятность случайного совпадения составляет всего 0,26 % [8]. Таким образом, этот блазар является вероятным источником нейтрино. Одним из возможных объяснений KM3-230213A остаются также космогенные нейтрино, предсказанные В.С. Березинским и Г.Т. Зацепиным в 1969 г. Они рождаются при взаимодействии космических лучей сверхвысокой энергии с фоновыми фотонами. [5] The KM3NeT Collaboration, Nature 638 376 (2025) [6] Plavin А, Kovalev Y Y, Kovalev Y A, Troitsky S Astrophys. J. 894 101 (2020) [7] Троицкий С В УФН 194 371 (2024); Troitsky S V Phys. Usp. 67 349 (2024) [8] Adriani O et al. arXiv:2502.08484 [astro-ph.HE]

Сверхмассивная чёрная дыра (СМЧД) в Большом Магеллановом Облаке (БМО)

1 марта 2025

Некоторые звёзды в гало нашей Галактики движутся с высокими скоростями > 1000 км с⁻¹ по траекториям, которые уводят их в межгалактическое пространство. Одним из путей образования сверхбыстрых звёзд является механизм Дж. Хиллса: захват одной из звёзд двойной системы СМЧД и выброс второй звезды с высокой скоростью. J.J. Han (Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики, США) и соавторы по данным телескопов Хаббла и Gaia выполнили новый расчёт траекторий высокоскоростных звезд спектрального класса B и показали, что наиболее вероятным местом вылета половины звёзд является не центр Галактики, а БМО [9]. При этом масса СМЧД в БМО, отвечающей за выброс звёзд, составляет ≈ 6 × 10⁵M_☉ – почти на порядок меньше массы СМЧД в центре Галактики. Эта модель также хорошо воспроизводит наблюдаемую кластеризацию высокоскоростных звёзд в созвездии Льва за счёт наличия дополнительного буста скорости при движения БМО вокруг Галактики. [9] Han J J et al. arXiv:2502.00102 [astro-ph.GA]

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