Новости физики в Интернете


Взаимодействие нуклонов в ядре

В эксперименте, выполненном в Лаборатория Джефферсона (США), исследованы парные взаимодействия нуклонов (нейтронов и протонов) в атомных ядрах 12C, 27Al, 56Fe и 208Pb в не исследованной ранее области малых расстояний между нуклонами. Регистрировались выбиваемые из ядер протоны при квазиупругих рассеяниях электронов на ядрах. Отношение числа событий с вылетом двух протонов к числу событий, при которых вылетает один протон, с ростом относительного импульса двух взаимодействующих нуклонов (т.е., при уменьшении расстояния между ними) сначала увеличивается линейно в интервале 400-650 МэВ c-1, а затем выходит на плато вплоть до 1000 МэВ c-1. Взаимодействие между нуклонами обусловлено взаимодействиями кварков и глюонов в рамках квантовой хромодинамики. Но ввиду сложности её уравнений часто применяются упрощённые модели. Данный эксперимент подтвердил, что хорошим приближением для рассеяния электронов на ядрах при большой передаче импульса является модель, в которой нуклоны рассматриваются как точечные частицы с некоторой эффективной силой взаимодействия между ними, а передача импульса от электрона происходит посредством одного виртуального фотона. Указанный выше выход на плато соответствует переходу от притягивающего спин-зависимого (тензорного) парного взаимодействия нуклонов к спин-независимому (скалярному) взаимодействию с отталкиванием. Этот теоретический подход может оказаться полезным, в частности, для расчёта структуры нейтронных звёзд Источник: Schmidt A et al. & The CLAS Collaboration, Nature 578 540 (2020)

Охлаждение левитирующих наночастиц

U. Delic (Венский университет, Австрия) и соавторы сумели охладить твёрдую наночастицу, содержащую 108 атомов, до низшего квантового состояния, когда в наночастице было возбуждено в среднем менее одного фонона (кванта теплового движения). Применялось охлаждение с обратной связью, при котором влияние охлаждающих лазерных импульсов зависело от движения частицы. Ранее этим методом удавалось охлаждать макроскопические частицы лишь до состояния с 4 фононами. В новом эксперименте сферические кварцевые наночастицы диаметром 143 ± 4 нм удерживались «оптическим пинцетом» (левитировали) в оптическом поле между двумя вогнутыми зеркалами в вакуумной камере, связанной с резонатором. Рассеянные на частице фотоны уносили тепловую энергию, и происходило охлаждение. Достигнуто среднее число фононов 0,43 ± 0,03, что соответствует температуре 12,2 ± 0,5 мкК и вероятности нахождения наночастицы в основном квантовом состоянии 70 ± 2 %. Охлаждение наночастиц важно для проверки принципиальных положений квантовой механики в «макроквантовой» области, а также может оказаться полезным в создании новых ультрачувствительных сенсоров. Источник: Delic U et al., Science 367 892 (2020)

Неразрушающее измерение спинового состояния

При квантовых вычислениях бывает необходимо применение так называемых неразрушающих методов считывания (non-demolition readout) состояний квантовых битов — кубитов, когда после считывания кубит остаётся в исходном состоянии. J. Yoneda (Институт физико-химических исследований RIKEN, Япония) и соавторы в своём эксперименте продемонстрировали метод неразрушающего считывания за одну операцию спинового состояния электрона в квантовой точке в кремнии в магнитном поле. Рядом с исследуемой точкой помещалась вторая вспомогательная квантовая точка. Находящийся в ней электрон был связан обменным взаимодействием с электроном в первой точке, что позволяло по состоянию второго электрона определять состояние первого. Подготовка состояния кубитов производилась с помощью импульсов микроволнового излучения, а состояние второго кубита измерялось с помощью зарядового сенсора — одноэлектронного транзистора. Удавалось выполнить более 30 последовательных неразрушающих считываний спинового состояния, дающих одинаковые результаты, с квантовой точностью около 99 %, а общая точность измерения, выполняемого в течение 1,2 мс, при этом составила 95 %. Источник: Yoneda J et al., Nature Communications 11 1144 (2020)

Экранирующее облако Кондо

Эффект Кондо заключается в экранировке спина находящегося в металле атома магнитной примеси когерентным спиновым облаком, формируемым электронами проводимости, что приводит к росту электрического сопротивления при уменьшении температуры. Хотя эффект Кондо давно регистрировался в экспериментах, само экранирующее облако напрямую не наблюдалось. I.V. Borzenets (Городской университет Гонконга) и соавторы впервые осуществили регистрацию облака Кондо и измерили его протяжённость. Для этого был создан квазиодномерный канал с тремя электрическими затворами на различных расстояниях от атомов примеси в квантовой точке. Повышая напряжение на определённом затворе, можно было создавать барьеры и наблюдать изменения проводимости в канале. Характерный масштаб облака Кондо, измеренный этим методом, составил несколько мкм. Результаты измерений хорошо согласуются с теоретическими расчётами эффекта Кондо, подтверждая вывод о существовании экранирующего спинового облака. Предполагается, что эффект Кондо может играть важную роль в спиновых стёклах, в высокотемпературной сверхпроводимости и в других процессах, поэтому прямая регистрация облака Кондо может помочь в их исследовании. О проблеме Кондо см. в Овчинников Ю Н и Дюгаев А М, УФН 171 565 (2020). Источник: Borzenets I V et al., Nature 579 210 (2020)

Рекордно далёкий блазар

Блазарами называются радиояркие активные ядра галактик, у которых релятивистские струи (джеты) направлены в сторону Земли. Джеты формируются вдоль оси вращения аккреционных дисков вокруг сверхмассивных чёрных дыр в центрах галактик. До последнего времени были известны лишь семь блазаров на красных смещениях z=5,0-5,5 (с максимальным z=5,47). На ещё больших z также наблюдались радиояркие галактики и квазары, но среди них не было блазаров. S. Belladitta (Брерская астрономическая обсерватория и Университет Инсубрии, Италия) и соавторы при изучении нескольких радиообзоров галактик обнаружили новый блазар PSO J030947.49+271757.31 на красном смещении z ≈ 6, причём этот блазар обладает рекордной яркостью в радиодиапазоне. Наблюдение объекта PSO J030947.49+271757.31 с помощью рентгеновской обсерватории Swift показало также, что он обладает наибольшей рентгеновской светимостью среди всех известных активных галактик на z ≥ 6. Из данных по статистике наблюдений следует, что таких блазаров на z ≈ 6 должно быть ≈ 10-2 в кубическом Мпк. Красное смещение z ≈ 6 соответствует возрасту Вселенной 900 млн. лет. Изучение активных объектов в эту эпоху важно для понимания процессов формирования и роста сверхмассивных чёрных дыр. Блазары могут являться источниками нейтрино и космических лучей высоких энергий (см. Птицына К В и Троицкий С В, УФН 180 723 (2020). Источник: Belladitta S et al., Astronomy & Astrophysics 635 L7 (2020)

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, 1918–2020
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение