Новости физики в Интернете


Регистрация CNO-нейтрино от Солнца

Источником энергии звёзд являются реакции ядерного синтеза, в которых также рождаются нейтрино. В Солнце 99 % энергии выделяется в термоядерном pp-цикле, нейтрино от которого были зарегистрированы ещё в начале 1970-х гг. В эксперименте Borexino, проводимом в Национальной лаборатории Гран-Сассо (Италия), впервые зарегистрированы нейтрино, рождающиеся в другом термоядерном цикле на Солнце, так называемом CNO (углерод-кислород-азотном), дающем лишь 1 % энергии [1]. Ранее эти нейтрино наблюдать не удавалось из-за малого темпа взаимодействий и наличия фонов. В CNO цикле ядра C, N и O служат катализаторами, что было показано Бете и Вайцзекером в 1930-х гг. Детектор Borexino находится в низкофоновом горном тоннеле. Он содержит 280 т сцинтиллятора, просматриваемого 2212-ю фотоумножителями. Регистрируются вспышки света от рассеяния нейтрино на электронах. Основным источником фона в области энергий CNO нейтрино являются распады ядер 11C и 210Bi. Выполненная в 2016 г. термостабилизация детектора позволила уменьшить конвекцию и более точно оценить сигнал от 210Bi. После этого оказалось возможным выделить со статистической значимостью ≈ 5 σ сигнал от нейтрино, родившихся в CNO цикле. Результаты измерений полностью согласуются со стандартной моделью Солнца и механизмом нейтринных осцилляций Михеева – Смирнова – Вольфенстайна. Таким образом, с регистрацией CNO нейтрино была полностью завершена нейтринная спектроскопия Солнца. Гелиосейсмология и измерения непрозрачности вещества Солнца дают несколько различающиеся данные о металличности (содержании более тяжёлых, чем гелий, элементов), что известно как «проблема металличности Солнца». Данные по CNO нейтрино пока совместимы как с моделями Солнца с малой металличностью, так и с большой металличностью, но дальнейшие наблюдения помогут решить эту проблему. Об экспериментах с солнечными нейтрино см. в [2]. [1] The Borexino Collaboration, Agostini M et al. Nature 587 577 (2020) [2] Дербин А В УФН 184 555 (2014); Derbin A V Phys. Usp. 57 512 (2014)

Диффузия в ультрахолодном ферми-газе

В ультрахолодных ферми-газах длина свободного пробега атомов l определяется расстоянием между ними, а скорости частиц v≈ h/(2πml) ограничены принципом неопределенностей, поэтому коэффициент диффузии при низких температурах должен выходить на значение D≈ h/(2πm). Ранее такое универсальное поведение диффузии уже наблюдалось в 4He, однако для атомарных ферми-газов экспериментальная ситуация оставалась неоднозначной. В работе P.B. Patel (Массачусетский технологический институт, США) и соавторов выполнено исследование диффузии в газе атомов 6Li и подтверждена универсальности D при низких температурах [3]. Оптическая ловушка представляла собой полую световую трубку, ограниченную с двух сторон плоскими лучами лазера. В этой ловушке газ обладал высокой степенью однородности. Модулируя по синусоидальному закону интенсивность одного из плоских лучей можно было вызывать в газе звуковые волны, которые напрямую наблюдались абсорбционным методом. По характеру затухания волн определялся коэффициент диффузии при различной частоте звука. Если при высоких температурах D имел больцмановскую температурную зависимостью T3/2, то при температурах ниже температуры сверхтекучего перехода достигался универсальный квантовый предел D≈ h/(2πm). Данное исследование может прояснить как ряд процессов в сверхпроводниках, так и свойства вещества в сливающихся нейтронных звёздах. [3] Patel P B et al. Science 370 1222 (2020)

Эффект Ефимова вблизи резонанса Фешбаха

В 1970 г. В.Н. Ефимов в своей теоретической работе [4] предсказал наличие бесконечное числа связанных состояний трёх частиц-бозонов. Существование этих «состояний Ефимова» уже было подтверждено в экспериментах. X. Xie (Колорадский университет, США) и соавторы исследовали неупругое рассеяние атомов ультрахолодного газа 39K вблизи резонанса Фешбаха с промежуточной величиной связи атомов [5]. Экспериментальные условия позволили в значительной степени изолировать эффект Ефимова от эффектов взаимодействия Ван дер Ваальса. Характер рассеяния зависит от соотношения эффективного масштаба двухчастичного резонанса и длины рассеяния частиц, а также от температуры газа. При исследовании пространства параметров были обнаружены четыре особенности — максимумы в коэффициенте трёхтельной рекомбинации. Положения трёх из них с точностью 10 % соответствуют универсальным отношениям, предсказываемым на основе теории Ефимова, а четвёртая особенность не удовлетворяет универсальной зависимости. [4] Efimov V, Physics Letters B 33, 563 (1970). [5] Xie X Phys. Rev. Lett. 125 243401 (2020)

Прямое наблюдение тёмных экситонов

Экситоны представляют собой связанные состояния электронов и дырок, удерживаемых вместе кулоновскими силами. Если электрон и дырка принадлежат к одному минимуму (valley) зоны проводимости, то экситоны называют яркими, а если к разным, то тёмными. Тёмные экситоны не могут сами поглощать свет, т.к. электроны и дырки в них имеют разные импульсы. J. Madeo (Окинавский научно-технический институт, Япония) и соавторы исследовали тёмные экситоны в двумерной плёнке полупроводника диселенида вольфрама толщиной в одну молекулу методом фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением [6]. События вылета электронов из монослоя WSe2 под действием линейно поляризованного луча экстремального ультрафиолетового излучения разрешались по времени (это было необходимо, т.к. экситоны короткоживущие), по импульсу и энергии на единой экспериментальной платформе. Наблюдались как сами тёмные экситоны, так и их взаимодействие с яркими экситонами при различных энергиях и импульсах. Было установлено, что по количеству тёмные экситоны преобладают над яркими. На основе тёмных экситонов и формируемой ими «экситонной жидкости», возможно, удастся создать устройства передачи информации и энергии в микромасштабах. Об экситонах в полупроводниках см. в [7-9]. [6] Madeo J Science 370 1199 (2020) [7] Глазов М М, Сурис Р А УФН 190 1121 (2020); Glazov M M, Suris R A Phys. Usp. 63 (11) (2020) [8] Дурнев М В, Глазов М М УФН 188 913 (2018); Durnev M V, Glazov M M Phys. Usp. 61 825 (2018) [9] Лозовик Ю Е УФН 188 1203(2018); Lozovik Yu E Phys. Usp. 61 1094 (2018)

Поиск дополнительного нарушения чётности в реликтовом излучении

Представляет большой интерес поиск эффектов за пределами Стандартной модели элементарных частиц в данных космологических наблюдений. Дополнительное нарушение чётности могло бы оказать влияние на характер поляризации реликтового излучения. Наличие поворота поляризации ранее уже было отмечено коллаборацией Планк, но результат имел большую погрешность. Y. Minami (Организация по изучению высокоэнергетических ускорителей KEK, Япония) и E. Komatsu (Институт астрофизики Общества им. М. Планка, Германия и Токийский университет, Япония) применили новую методику обработки данных, предложенную ранее в работах Y. Minami, E. Komatsu и их коллег, которая позволила в два раза уменьшить неопределенность [10]. Суть методики заключается в использовании микроволнового излучения Галактики. Ошибка калибровки телескопа α содержится в данных как по реликтовому излучению, так и по излучению Галактики. А угол дополнительного поворота поляризации β может быть только у реликтового излучения. Разложение по мультиполям и учёт различия в частотных спектрах позволяет разделить два вклада. Было получено, что с хорошей точностью α близок к нулю, а для β найдено значение 0,35 ± 0,14 град. Таким образом, на уровне достоверности 2,4 σ обнаружено вращение плоскости поляризации, которое может свидетельствовать о нарушении чётности за пределами Стандартной модели — о новой физике в ранней Вселенной. Причиной вращения может служить, например, аксионоподобное поле, связанное с тёмной материей или тёмной энергией. Однако для подтверждения полученного результата требуются дальнейшие исследования. О перспективах новой физики за пределами Стандартной модели см. в [11,12]. [10] Minami Y, Komatsu E Phys. Rev. Lett. 125 221301 (2020) [11] Троицкий С В УФН 182 77 (2012); Troitsky S V Phys. Usp. 55 72 (2012) [12] Казаков Д И УФН 189 387 (2019); Kazakov D I Phys. Usp. 62 364 (2019)

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, 1918–2021
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение