Новости физики в Интернете


Рождение t-кварков при столкновениях протонов с ядрами

Рождение t-кварков — самых тяжёлых частиц в Стандартной модели — ранее наблюдалось только в p-анти-p-столкновениях на Тэватроне, где t-кварк и был впервые обнаружен, а также в pp-столкновениях на Большом адронном коллайдере. В эксперименте CMS, выполняемом на Большом адронном коллайдере, впервые зарегистрировано рождение t-кварков при столкновении протонов с ядрами свинца с энергией в системе центра масс s1/2=8,16 ТэВ. Прежде в аналогичных экспериментах s1/2 и интенсивность ионных пучков были недостаточны для регистрации t-кварков. В эксперименте CMS рождение пар t-анти-t происходило преимущественно при взаимодействии двух глюонов gg → t-анти-t+..., и затем t-кварки быстро распадались на W-бозоны. Отбирались события, в которых один из W-бозонов распадался по лептонному каналу, а второй — по адронному, что приводило к образованию четырёх джетов и единичного лептона с большой энергией. Зарегистрировано 710 событий, удовлетворяющих критериям рождения t-кварков, и статистическая значимость результата составила 5σ. Измеренное сечение рождения t-кварков, σtt=45 ± 8 нбн хорошо согласуется с теоретическими расчётами. Источник: Phys. Rev. Lett. 119 242001 (2017)

Проверка соотношения Яржинского для единичного иона

Исследование термодинамических соотношений на квантовом уровне в настоящее время привлекает большое внимание. В отличие от большинства соотношений, в случае неравновесных процессов имеющих вид неравенств, соотношение Яржинского записывается в форме равенства, которое связывает среднюю работу, производимую при произвольном неравновесном изменении состояния системы, с разностью равновесных свободных энергий в её конечных состояниях. Аналогичные соотношения ранее были получены в работах Г.Н. Бочкова и Ю.Е. Кузовлева (см. историю вопроса в УФН 181 647 (2011) и УФН 183 617 (2013). T.P. Xiong (Уханьский Институт физики и математики Китайской академии наук) и др. в своем эксперименте подтвердили соотношение Яржинского для единичного иона 40Ca+, захваченного в ловушку Пауля. Спиновые состояния иона, которые подготавливались и измерялись с помощью лазерных импульсов, кодировали квантовый бит. Исследовалась связь между неравновесными процессами и информацией, передаваемой во время измерений, и соотношение Яржинского было успешно подтверждено для процесса эволюции системы между двумя измерениями. Источник: Phys. Rev. Lett. 120 010601 (2018)

Свойства переохлаждённой воды

Вода имеет ряд интересных физических свойств, которые отличают ее от большинства других жидкостей. Рост термодинамических функций воды, таких как изотермическая сжимаемость, при сильном охлаждении свидетельствует о том, что, возможно, имеются две фазы жидкой переохлаждённой воды с различающимися плотностями, флуктуирующие друг в друга, и при большом давлении должна быть критическая точка, где эти фазы сосуществуют. Однако прямое исследование этой области фазовой диаграммы затруднено, т.к. в ней кристаллизация воды происходит спонтанно даже без участия примесей. A. Nilsson (Стокгольмский университет, Швеция) и его коллеги методом рассеяния рентгеновских импульсов на каплях исследовали свойства переохлаждённой воды при температуре ≈ 228 K и почти нулевом давлении. Капли диаметром ≈ 14 мкм выбрасывались в вакуум и испытывали испарительное охлаждение, причём их температура определялась по длительности охлаждения на различных расстояниях от сопла. Как оказалось, изотермическая сжимаемость, а также корреляционная длина, найденная из характера дифракции рентгеновских лучей на жидких каплях, не успевших кристаллизироваться, имеют максимумы при 227,2 ± 1 K для обычной воды Н2О и при 233,0 ± 1 K для тяжёлой воды D2O. Данные измерения подтверждают гипотезу о существовании двух фаз переохлаждённой воды и косвенно свидетельствуют о наличии критической точки при большом давлении. Источник: Science 358 1589 (2017)

«Квантовое радио»

Обычные радиоволны, используемые для радиосвязи, быстро затухают в плотных средах, но волны очень низких частот VLF (very low frequency) с f=3-30 кГц могут проникать на большие глубины. Развитие атомных магнитометров, способных измерять сверхслабые магнитные поля, открывает перспективы применения VLF-волн для целей связи и позиционирования в зданиях, тоннелях, под землей и в воде, хотя при этом пропускная способность канала связи невелика из-за малой несущей частоты. Исследователи из Национального института стандартов и технологий — NIST (США) V. Gerginov, F.C.S. da Silva и D. Howe использовали атомный магнитометр для обнаружения модулированных магнитных сигналов двоичной фазовой манипуляции. Передатчиком служила катушка индуктивности. В магнитометре применялись атомы рубидия 87Rb в стеклянном сосуде в магнитном поле. Регистрация магнитного сигнала осуществлялась по его влиянию на частоту прецессии атомов и, посредством этого, на поляризацию пропускаемого через сосуд луча лазера. Использование фазовой манипуляции позволяло выделять этот сигнал над уровнем внешнего шума, прежде всего, фона переменного тока 60 Гц и его гармоник, а также геомагнитного фона. С расстояния в десятки метров удавалось регистрировать магнитные сигналы величиной ≈ 10−12 Тл на частотах менее 1 кГц. Источник: Review of Scientific Instruments 88 125005 (2017)

Гравитационный всплеск GW 170817 и β-распады ядер

В лабораторном эксперименте, выполненном группой исследователей из нескольких американских университетов, зафиксирован неожиданный сигнал, по времени совпадающий с гравитационно-волновым всплеском GW 170817, который был вызван слиянием двух нейтронных звезд. Измерялся темп бета-распада ядер Si-32 и Cl-36, образцы с которыми поочередно с периодом в полчаса вдвигались в один и тот же пластиковый сцинтилляционный детектор. До всплеска GW 170817 и спустя некоторое время после него темпы распада ядер случайно флуктуировали по обычному закону N1/2 без взаимной корреляции. Но распады оказались сильно коррелированы (на уровне 95%) в течение 5-часового интервала времени, следующего сразу после всплеска. А именно, темпы распада Si-32 и Cl-36 в течение пяти последовательных серий получасовых измерений одновременно уменьшались и снова возрастали, причём вероятность случайного совпадения не превышает ≈ 6,7×10−3. Если интерпретировать эти корреляции как результат воздействия нейтрино или иных частиц, излученных при слиянии нейтронных звезд, то из задержки по времени можно ограничить массы этих частиц mx≤16 эВ при энергии 10 МэВ. Этот интервал включает допустимые массы нейтрино mν≤2 эВ. Корреляции радиоактивных распадов с сезоном или с уровнем солнечной активности уже отмечались в некоторых экспериментах, однако на современном уровне знаний неизвестен процесс, который мог бы повлиять на распад ядер, т.к. потоки нейтрино, достигающие Земли, для этого слишком малы. Авторы работы E. Fischbach и др. предлагают выполнить поиск подобных корреляций в данных других экспериментов, которые проводились во время регистрации GW 170817. См. также дискуссию в УФН 168 1129 (1998), УФН 170 213 (2000), УФН 170 214 (2000). Источник: arXiv:1801.03585 [astro-ph.HE]

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, 1918–2018
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение