Новости физики в Интернете


Процесс Брейта – Уилера

В 1934 г. – вскоре после создания квантовой электродинамики – Г. Брейт и Дж.А. Уилер рассмотрели теоретически процесс рождения электрон-позитронных пар e+e- при столкновении двух реальных (не виртуальных) фотонов. Они отметили, что условия для рождения e+e- могли бы достигаться при столкновении выскокозаряженных релятивистских ионов. В этом случае поле ионов, кулоновское в системе покоя, можно представить состоящим из реальных фотонов. Процесс Брейта – Уилера зарегистрировать не удавалось из-за сложности с фокусировкой ионов. В эксперименте STAR, проводимом на релятивистском коллайдере тяжёлых ионов RHIC в Брукхейвенской национальной лаборатории (США), впервые выполнено наблюдение процесса Брейта – Уилера при столкновениях ядер золота (Au+Au) с энергией в системе центра масс 200 ГэВ [1]. Удалось выделить почти касательные (ультрапериферические) столкновения ядер [2], при которых сильное взаимодействие не вовлекается в процесс рассеяния. В эксперименте зарегистрировано 6085 родившихся пар e+e-, измерено сечение процесса γγ → e+e- и наблюдалась характерная угловая модуляция, предсказываемая для процесса Брейта – Уилера. Она подтверждает, что сталкиваются реальные фотоны с поперечной линейной поляризацией. Есть надежда, что в похожем эксперименте можно будет наблюдать также эффект двойного лучепреломления в магнитном поле для фотонов в вакууме. [1] Adam J et al. Phys. Rev. Lett. 127 052302 (2021) [2] Дрёмин И М УФН 190 811 (2020); Dremin I M Phys. Usp. 63 758 (2020)

Высокочастотные сигналы в гравитационно-волновой антенне

Гравитационные волны от столкновения двух черных дыр были зарегистрированы впервые в 2015 г. детектором LIGO. Нельзя исключать, что гравитационные волны генерируются и в других процессах во Вселенной на других частотах. В австралийском городе Перт приступил к работе новый детектор высокочастотных гравитационных волн [3]. Его основой служит кварцевая пластина толщиной 1 мм и диаметром 30 мм, различные моды объемных акустических колебаний которой регистрируются сверхпроводящим квантовым интерферометром (СКВИДом). Детектор тщательно изолирован от источников акустических и других внешних шумов – его чувствительность ограничена внутренними тепловыми шумами и шумом считывания СКВИДа. Два усилителя, настроенные на обертоны различных мод колебаний, могут одновременно производить мониторинг на двух частотах. M. Goryachev (Университет Западной Австралии) и его соавторы в течение первых 153 дней наблюдений зарегистрировали два статистически значимым события. Первое событие отмечено 12 мая 2019 г. на частоте 5,506 МГц, при этом на второй исследуемой частоте 8,392 МГц сигнала не было. Второе событие зарегистрировано 27 ноября 2019 г. на частотах 5,506 МГц и 4,993 МГц. Колебания длились 1-2 секунды, что, ввиду известной добротности пластины, согласуется со временем затухания от короткого воздействия. По оценке, в детекторе выделилась энергия порядка сотых долей эВ. Пока неизвестно, что могло вызвать данные события. Во время событий не было грозовых разрядов, землетрясений, а LIGO/Virgo не регистрировали в это время гравитационно-волновых всплесков. Также не наблюдалось метеоров и быстрых радиовсплесков. Возможными причинами может быть сброс напряжения и релаксация в кварцевой пластине, воздействие радиоактивности или космических лучей. Также это может быть высокочастотный гравитационно-волновой сигнал неизвестной природы с характерной амплитудой h ≈ 2,5×10−16. Другие возможные объяснения включают доменные стенки или взаимодействие частиц тёмной материи с кристаллической решёткой. Природа зарегистрированных сигналов, возможно, прояснится по мере повышения чувствительности детектора и накопления статистики. [3] Goryachev M et al. Phys. Rev. Lett. 127 071102 (2021)

Диссипативный временной кристалл

Временные кристаллы, предсказанные теоретически F. Wilczek в 2012 г., характеризуются тем, что их свойства повторяются во времени, подобно периодическому расположению атомов в кристалле твердого тела. Временные кристаллы ранее уже наблюдались в экспериментах. H. Keβler (Гамбургский университет, Германия) и соавторы впервые реализовали временной кристалл, стабилизированный процессом диссипации [4]. Эксперимент проводился с бозе-эйнштейновским конденсатом атомов 87Rb в оптическом резонаторе, в который перпендикулярно оптической оси направлялось лазерное излучение накачки. При повышении интенсивности накачки сверх некоторого порогового значения в резонаторе возникала фаза волн плотности, описываемая моделью Дике. Колебания временного кристалла происходили между чётными и нечётными состояниями волн плотности. Стабилизация кристалла достигалась в результате баланса между периодической вынуждающей силой, взаимодействиями, передаваемыми через резонатор, и управляемой диссипацией в резонаторе. [4] Keβler H et al. Phys. Rev. Lett. 127 043602 (2021)

Прямое измерение многочастичной волновой функции

В отличие от косвенного измерения квантовой волновой функции, реализованного в методе квантовой томографии, в прямых методах измерения с помощью только одной наблюдаемой находится действительная или мнимая часть волновой функции. Прямой метод ранее удавалось применять для измерения волновой функции лишь одной частицы. M.-C. Chen (Научно-технический университет Китая) и соавторы предложили теоретически и впервые реализовали в эксперименте новый метод прямого измерения многочастичной квантовой волновой функции [5]. Его основой является квантовая телепортация индивидуального элемента многочастичной матрицы плотности в единичный логический кубит, где путём квантового считывания измеряется действительная или мнимая часть элемента, в зависимости от выбираемого измерительного базиса. Эксперимент с фотонами, запутанными по состояниям поляризации, подтвердил успешность данного метода в случае двухфотонной волновой функции. Новый метод во многих случаях может оказаться значительно эффективнее обычной квантовой томографии. О квантовых эффектах см. [6-10]. [5] Chen M-C Phys. Rev. Lett. 127 030402 (2021) [6] Арбеков И М, Молотков С Н УФН 191 651 (2021); Arbekov I M, Molotkov S N Phys. Usp. 64 617 (2021) [7] Желтиков А М, Скалли М О УФН 190 749 (2020); Zheltikov A M, Scully M O Phys. Usp. 63 698 (2020) [8] Белинский А В УФН 189 1352 (2019); Belinsky A V Phys. Usp. 62 1268 (2019) [9] Белинский А В УФН 190 1335 (2020); Belinsky A V Phys. Usp. 63 1256 (2020) [10] Чукбар К В УФН 188 446 (2018); Chukbar K V Phys. Usp. 61 389 (2018)

Периодичность в профиле быстрых радиовсплесков

C помощью радиотелескопа-интерферометра, расположенного в Канаде, выполняется программа CHIME/FRB по наблюдению быстрых радиовсплесков (БР) на частотах 400-800 МГц. У некоторых БР, наблюдавшихся в рамках CHIME/FRB, в профиле видны несколько пиков. При этом у трех БР пики разделены примерно одинаковыми временными интервалами, что свидетельствует о периодичности процесса генерации БР. Периодичность с периодом 216.8 мс и статистической значимостью 6,5 σ зарегистрирована у всплеска FRB 20191221A, имеющего девять пиков. Некоторые указания (1,3 σ и 2,4 σ) на периодичность с периодами 2.8 и 10.7 мс имеются у еще двух БР [11]. Эти наблюдения свидетельствуют в пользу моделей происхождения БР на нейтронных звёздах: на магнетарах или взаимодействующих нейтронных звёздах в двойных системах. Причем, ввиду обнаруженной миллисекундной периодичности область излучения должна находиться в магнитосфере нейтронной звезды, а не на удалении от неё, как это предполагалось в некоторых моделях. О БР см. [12]. [11] Bridget C et al., arXiv:2107.08463 [astro-ph.HE] [12] Попов С Б, Постнов К А, Пширков М С УФН 188 1063 (2018); Popov S B, Postnov K A, Pshirkov M S Phys. Usp. 61 965 (2018)

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