Новости физики в Интернете


Частица X17

В 2016 г. в эксперименте A.J. Krasznahorkay (Институт ядерных исследований, Дебрецен, Венгрия) и соавторов была зарегистрирована аномалия в угловых корреляциях электронов и позитронов, рождающихся при внутриядерных переходах в ядрах 8Be (см. Phys. Rev. Lett. 116 042501 (2016)). Эта аномалия была интерпретирована как рождение и распад новой частицы, названной X17, с массой ≈ 17 МэВ. Данный результат привлёк большое внимание, т.к. X17 могла бы объяснить, например, тёмную материю или расхождения в измерениях аномального магнитного момента мюона, либо она может являться бозоном-переносчиком новой силы. A.J. Krasznahorkay и соавторы в усовершенствованном эксперименте с новыми детекторами проверили и уточнили прежние результаты c 8Be, а также выполнили новые измерения с ядрами 4Не. Исследовался электромагнитно-запрещённый переход 0-→0+ в ядрах 4Не, рождавшихся при обстреле водородной мишени пучком протонов. Фон, создаваемый, преимущественно, космическими лучами, измерялся две недели до и две недели после самого эксперимента и был вычтен из результатов измерений. Дополнительный пик, соответствующий рождению новой частицы с той же массой ≈ 17 МэВ, что и в случае ядер 8Be, наблюдался как в энергетическом спектре со статистической значимостью 7,1 σ, так и в угловых корреляциях e+e- со значимостью 7,2 σ. В эксперименте NA64, проводимом в ЦЕРНе, недавно был выполнен поиск частиц с предполагаемыми свойствами частицы X17. Новые частицы не зарегистрированы, но был существенно ограничен диапазон величин их взаимодействия с электронами. Тем не менее, пока остаётся широкая разрешённая область. Проверка гипотезы о рождении частицы X17 может быть выполнена в нескольких независимых экспериментах, которые будут проведены в ближайшие годы. Источник: arXiv:1910.10459 [nucl-ex]

Спиновая тепловая машина

Исследование микроскопических и квантовых тепловых машин представляет большой интерес для нанотехнологий. Недавно, термодинамический цикл был реализован на единичном ионе в ловушке. Однако тепловая энергия значительно превышала расстояния между квантовыми уровнями энергии, что делало эту тепловую машину в значительной мере классической. В новом эксперименте J.P.S. Peterson (Университет Уотерлу, Канада) и соавторов удалось достичь режима, при котором тепловая машина требует квантового описания. Методом ЯМР-спектроскопии изучалась квантовая версия цикла Отто в растворе CHCl3 в ацетоне. Спины ½ ядер 13C служили рабочим телом тепловых машин, а ядерные спины 1H использовались как переносчики тепла. При этом горячий и холодный резервуары были представлены, соответственно, высокочастотным и низкочастотным радиоизлучением. Стадии цикла Отто также запускались с помощью радиоимпульсов. Хотя рабочее тело тепловых машин состояло из 1017 молекул, из-за их слабого взаимодействия между собой, они вели себя независимо, и в эксперименте изучалась усредненные характеристики. Измерения показали, что тепловая машина действительно работает на квантовом уровне, когда определяющую роль играют квантовые флуктуации. Ее КПД равен 42 %, что близко к верхнему пределу 44 % для цикла Отто, а производимая в одном цикле на единичном спине работа составляла несколько пэВ. Источник: Phys. Rev. Lett. 123 240601 (2019)

Квантовый аналог неравенства Пенроуза

В теории гравитации известны несколько важных теорем, для справедливости которых необходимо изотропное (светоподобное) условие энергодоминантности (см. УФН 184 137 (2014)), нарушаемое некоторыми видами так называемой экзотической материи. Одной из этих теорем является неравенство Пенроуза, связывающее минимальную массу тела с площадью охватывающей его ловушечной поверхности. Исследователи из США и Испании (R. Bousso, A. Shahbazi-Moghaddam и M. Tomasevic) явно показали, что неравенство Пенроуза также нарушается в присутствии экзотической квантовой материи, и получили его обобщение на квантовый случай. Основной идеей их подхода является замена площади ловущечной поверхности на обобщенную энтропию на световом листе. Поскольку обобщенная энтропия может выражаться в терминах квантовых степеней свободы, этот метод в будущем может оказаться полезным при построении теории теории квантовой гравитации. Также в новой работе был введён квантовый аналог объёмного расхождения, и с его помощью дано новое определение ловушечной поверхности. С помощью этих определений был сформулирован квантовый аналог неравенства Пенроуза и продемонстрировано его применение на простых примерах. Источник: Phys. Rev. Lett. 123 241301 (2019)

Электрический волновод в графене

Возможности переноса через нанопроволоки информации, заключённой в квантовых состояниях электронов, ограничена малой длиной свободного пробега электронов в нанопроволоках. В графене (слое углерода толщиной в один атом) заряды ведут себя как дираковкие безмассовые квазичастицы и могут переноситься на большие расстояния, но проблемой оставалось создание узко направленного потока этих квазичастиц. A. Cheng (Гарвардский университет, США) и соавторы применили в качестве направляющего устройства углеродную нанотрубку. Графен был заключен между слоями изолятора, и поверх одного из слоёв была помещена нанотрубка. Между нанотрубкой и графеном поддерживалась разность потенциалов, которая создавала вдоль нанотрубки потенциальную яму. По ней в графене могли двигаться дираковские фермионы в режиме единичной моды волновода. Эта конфигурация концептуально похожа на оптоволокно, по которому передаются фотоны. В эксперименте продемонстрирован перенос фермионов на расстояние в 500 нм, ограниченное размерами устройства. Нанотрубка одновременно служила зарядовым сенсором, с помощью которого выполнялись измерения, подтвердившие работу устройства в качестве волновода. О графеновой электронике см. в обзоре в УФН 188 1249 (2018). Источник: Phys. Rev. Lett. 123 216804 (2019)

Крутильные альфвеновские волны

Исследователи из Норвегии, Великобритании и Франции впервые напрямую наблюдали крутильные альфвеновские волны при вспышке на Солнце. Теоретические предсказывалось, что крутильные альфвеновские волны принимают участие в переносе энергии между различными слоями солнечной атмосферы, однако ранее в наблюдениях были получены лишь косвенные данные об их существовании. Наблюдать эти волны сложно из-за того, что плотность плазмы и, соответственно, её светимость в крутильных колебаниях однородна. P. Kohutova, E. Verwichte и C. Froment изучили вспышку, произошедшую 9 декабря 2015 г. с выбросом потока плазмы в короне Солнца (о корональных процессах см. в УФН 178 1165 (2008) и УФН 189 905 (2019)). Высвобождение энергии в магнитной трубке в процессе пересоединения магнитных силовых линий возбудило в плазмы крутильные движения. Использовались данные спектрографа IRIS, измеряющего доплеровский сдвиг в линиях кремния и магния, что позволило наблюдать как эволюцию скорости плазмы со временем, так и распределение скорости поперек потока. Полученные данные соответствовали крутильным алфвеновским волнам, распространяющимся со скоростью 140 км с−1. Источник: arXiv:1912.03954 [astro-ph.SR]

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