Новости физики в Интернете


Поиск безнейтринного двойного бета-распада

Коллаборация CUORE представила новые результаты поиска безнейтринного двойного бета-распада (0νββ) ядер 130Te [1]. Этот тип распада в экспериментах пока не наблюдался [2, 3]. Он возможен при условии, что нейтрино является майорановской частицей, т.е. своей собственной античастицей. Эксперимент CUORE проводится в подземном тоннеле в Национальной лаборатории Гран Сассо (Италия), где уникальная холодильная установка поддерживают ≈1,5 тонн материала при температуре ≈10 мК в течение нескольких лет. Колориметр, в котором ищутся распады, представляет собой массив из 998 кубических кристаллов 130Te с общей массой 742 кг, снабжённых германиевыми термисторами. Значительная толщина грунта экранирует детектор от адронной компоненты космических лучей и в миллион раз снижает поток мюонов, а защита от локального гамма-излучения выполнена частично из низкофонового свинца, найденного на затонувшем древнеримским корабле. Хотя самих 0νββ-распадов не обнаружено, было установлено, что время 0νββ-полураспада превышает 2,2 × 1025 лет, что на сегодняшний день является лучшим ограничением для 130Te. Отсюда, в свою очередь, следует ограничение на эффективную майорановскую массу нейтрино <90-305 мэВ, где интервал значений связан с неопределённостями в теоретических расчётах. Разработанная для эксперимента CUORE методика охлаждения больших объёмов вещества до сверхнизких температур и способ экранирования детектора от фона могут оказаться полезными, в частности, для создания квантовых компьютеров на основе сверхпроводящих элементов. [1] Adams D Q et al. Nature 604 53 (2022) [2] Барабаш А С УФН 184 5240 (2014); Barabash A S Phys. Usp. 57 482 (2014) [3] Шимковиц Ф УФН 191 1307 (2021); Simkovic F Phys. Usp. 64 1238 (2021)

Правила предпочтительных процессов

В отличие от правил отбора, строго ограничивающих конечные состояния ядерных и атомных процессов, существуют менее жесткие правила предпочтительных процессов (propensity rules), которые указывают лишь более вероятные каналы. Одно из них — это правило сохранения сверхтонкого спинового состояния (суммы спинов и проекций спинов) при трёхчастичной рекомбинации. Ранее это правило уже наблюдалось в эксперименте с ультрахолодным газом атомов 87Rb, образующих молекулы. Чтобы проверить данное правило в других условиях, S. Haze (Ульмский университет, Германия) и соавторы изучили аналогичный процесс трёхчастичной рекомбинации в газе атомов 85Rb, свойства которых заметно отличаются от соответствующих свойств 87Rb [4]. В частности, темп трёхчастичной рекомбинации 85Rb на четыре порядка выше, чем у 87Rb. Тем не менее, в эксперименте обнаружено, что правило предпочтительных процессов для 85Rb в области исследованных энергий связи от нуля до 13 ГГц × h также выполняется. [4] Haze S et al. Phys. Rev. Lett. 128 133401 (2022)

Проверка квантовой контекстуальности без лазеек

Проверка фундаментальных положений квантовой механики, в частности, об отсутствии скрытых параметров (тест Белла), требует исключения так называемых лазеек (loopholes), которые могли бы имитировать квантовые эффекты классическими при несовершенстве измерительных методик. Дополнением к теореме Белла является теорема Белла – Кохена – Спекера о квантовой контекстуальности, утверждающая, что результат квантового измерения не существует до самого измерения, но зависит от других сопутствующих измерений (от контекста). Возможными лазейками при проверке этой теоремы являются чёткость, эффективность детектирования и согласованность. Эксперименты с одновременным исключением первых двух лезеек уже были выполнены ранее. В новом эксперименте P. Wang (Университет Цинхуа и Пекинская академия квантовых информационных наук, КНР) и соавторов теорема Белла – Кохена – Спекера проверена в условиях, когда исключены все три лазейки [5]. Путём наблюдения флуоресценции исследовались электронные переходы в ионах 171Yb+ и 138Ba+, захваченных в ловушку. Каждый ион наблюдался независимо отдельным фотоумножителем. Измерения показывают максимальную 100 %-ю эффективность регистрации фотонов и повторяемость более 98 %, что исключило две лазейки. Использование разных ионов с различным набором уровней позволило исключить также лазейку согласованности. Эксперимент подтвердил теорему Белла – Кохена – Спекера в согласии со стандартной копенгагенской интерпретацией квантовой механики. О принципиальных вопросах квантовой механики см. в [6]. [5] Wang P et al. Science Advances 8 (2022) [6] Белинский А В УФН 190 1335 (2020); Belinsky A V Phys. Usp. 63 1256 (2020)

Тёмные квантовые состояния в волноводе

G. Kirchmair и его коллеги выполнили в Институте квантовой оптики и квантовой информации (Австрия) эксперимент, в котором изучалась генерация и передача «тёмных» квантовых состояний электромагнитного поля между трансмонными кубитами в микроволновом волноводе [7]. Кубиты играют роль искусственных атомов, переходы в которых могут сопровождаться излучением фотонов. Причём, наряду с обычными «светлыми» состояниями, совместимыми с собственными модами колебаний в волноводе, возбуждались также «тёмные состояния», имевшими очень слабую связь с волноводом из-за определённой симметрии электрического поля. Ранее коллективные тёмные состояния уже получались в экспериментах, но отсутствовала возможность когерентного управления ими. Две пары кубитов были помещены в волновод с прямоугольным сечением на расстоянии полуволны между парами. Кубиты в каждой паре имели между собой ёмкостную связь. Управление состояниями кубитов осуществлялось дополнительными электродами на боковой поверхности волновода. Время когерентности полученных тёмных состояний 0,6 мкс на три порядка превышало время когерентности светлых состояний благодаря хорошей изоляции тёмных состояний от мод в волноводе, подверженных релаксации. Тёмные состояния интересны тем, что они образуют отдельное подпространство состояний, в котором могут выполняться квантовые вычисления с большим временем когерентности, и в то же время имеется способ когерентного управления такими состояниями, реализованный в новом эксперименте. [7] Zanner M et al. Nature Physics (2022)

Рекордно далёкие галактики

К настоящему времени обнаружено множество галактик на красных смещениях z≈9-11, звёзды которых имели в ту эпоху возраст ≈300-500 лет и, следовательно, должны были родиться еще раньше — на z≈14-15. Исходя из этого, Y. Harikane (Токийский университет, Япония и Университетский колледж Лондона, Великобритания) и соавторы предприняли попытки поиска галактик на z≈12-16 в архивных базах данных COSMOS и SXDS в ближнем ИК-диапазоне [8]. Эти базы составлены по наблюдениям на различных телескопах областей неба общей площадью 2.3 кв. град. Применялся метод выделения объектов с Лайман-изломом, связанным с поглощением в нейтральном водороде, а также использовался фотометрический критерий селекции по цвету. Обнаружены две яркие галактики, обозначенные HD1 и HD2, с красными смещениями z≈12-16,5 и z≈12-13. Эти галактики имели высокую УФ-светимость и темп образования звёзд, на 1,5-2 порядка больше, чем у нашей Галактики, хотя по массе они значительно меньше. Для более точного определения красного смещения применялся спектроскопический метод. С помощью радиотелескопов ALMA у HD1 с достоверностью 3,8 σ обнаружена линия кислорода [OIII], сдвиг которой соответствует z=13,27, что согласуется с фотометрической оценкой. Для HD2 спектроскопического подтверждения пока нет, а лучшее фитирование по фотометрии даёт z=12,3. Не исключено, что высокая светимость галактики HD1 частично объясняется аккрецией вещества на сверхмассивную чёрную дыру в её центре. Еще одна галактика-кандидат HD3 не прошла все критерии отбора, но для неё по фотометрии получается z≈14,6. Ожидается, что в ближайшем будущем космический телескоп ``Джеймс Уэбб'' позволит более детально исследовать ранние галактики на больших z. [8] Harikane Y et al. arXiv:2112.09141 [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

© Успехи физических наук, 1918–2022
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение