Новости физики в Интернете


Квантовая модель «дрожащего движения»

В Институте квантовой оптики и квантовой информации (Инсбрук, Австрия) под руководством C. Roos выполнен эксперимент с ионами 40Ca+, в котором зарегистрирован эффект квантового «дрожащего движения» (Zitterbewegung), предсказанный для электронов Э. Шрёдингером в 1930 г. на основе уравнения Дирака. Быстрые пространственные осцилляции частицы возникают за счет суперпозиции состояний с положительной и отрицательной энергиями. Эксперимент с ионами представляет собой квантовую модель «дрожащего движения» электронов, а именно, совместная эволюция колебательных степеней свободы и внутреннего спинового состояния иона описывается теми же уравнениями, что и пространственная траектория свободных электронов. С помощью лазерных импульсов ионы переводились в заданное начальное состояние, и затем, спустя малый интервал времени, наблюдалось их флуоресцентное излучение. По свойствам этого излучения были определены характеристики «дрожащего движения». Экспериментальное наблюдение «дрожащего движения» выполнимо лишь в квантовой модели, в которой оно связано со спиновым состоянием иона. Заметить данный эффект у реальных электронов пока не представляется возможным, так как он имеет амплитуду всего ≈ 10-10 см и происходит с частотой ≈ 1021 Гц. Идея квантовых моделей была предложена Р. Фейнманом в 1982 г. для тех случаев, когда очень сложное поведение реальных систем не доступно для прямых экспериментов и численного моделирования на компьютерах. Источник: Nature 463 68 (2010)

Группа E8 в кристалле

R. Coldea (Оксфордский университет) и его коллеги из Германии и Великобритании методом нейтронного рассеяния обнаружили, что в условиях низкой температуры и сильного магнитного поля распределение спинов атомов в квазиодномерном ферромагнитном кристалле ниобата кобальта CoNb2O6 подчиняется группе симметрии E8. В 1989 г. А.Б. Замолодчиков (Институт теоретической физики им. Л.Д. Ландау) показал, что эта группа Ли в определённых случаях описывает спектр возбуждений в модели Изинга, в последние годы группа E8 осуждалась также в теории элементарных частиц, однако в реальных физических системах эта группа ранее не наблюдалась. Фазовый переход в квазиодномерной модели Изинга происходит при увеличении магнитного поля, направленного вдоль цепочек атомов, сверх некоторой критической величины, которая разделяет магнитоупорядоченную и парамагнитную фазы. В эксперименте были изучены спиновые возбуждения в двух указанных фазах, а также исследованы свойства кристалла в непосредственной близости к точке фазового перехода. Измеренное отношение двух нижних резонансных частот (двух мезонных состояний) цепочек атомов вблизи критического магнитного поля ≈ 5 Тл оказалось близко к величине золотого сечения 1,618, как и предсказывает теория А.Б. Замолодчикова. Источник: Science 327 177 (2010)

Эффект Гуса – Ханхена для нейтронов

Исследователи из Делфтского технического университета (Нидерланды) и Лаборатории Резерфорда-Эплтона (Великобритания) впервые зарегистрировали эффект Гуса – Ханхена при отражении спин-поляризованных нейтронов от потенциального барьера. Этот эффект, предсказанный ещё И. Ньютоном применительно к свету, заключается в наличие зазора между точками падения и отражения луча. Можно условно считать, что луч проникает в толщу образца и его отражение происходит под отражающей поверхностью. Для света этот эффект впервые был измерен Ф. Гусом и Х. Ханхеном в 1947 г. В случае нейтронов волновая функция частицы получает при отражении фазовый сдвиг, который может быть представлен как пространственный перенос вдоль отражающей поверхности. Измерить эффект Гуса – Ханхена в описываемом эксперименте удалось благодяря тому, что величина отражающего потенциального барьера при наличии магнитного поля зависит от направления спина (и, соответственно, магнитного момента) нейтрона, поэтому нейтроны с разной спиновой поляризацией отражаются с различной эффективностью. Нейтронный пучок отражался от слоя пермаллоя Fe0,2Ni0,8 толщиной 3 мкм. Выбор данного вещества с высокой магнитной проницаемостью был обусловлен необходимостью создать магнитное поле под отражающей поверхностью, чтобы получить фазовый сдвиг волновой функции. Отражённые нейтроны регистрировались с помощью нейтронного рефлектометра OffSpec. Небольшое изменение поляризации отражённого пучка свидетельствовало о наличии эффекта Гуса – Ханхена. Эффект Гуса – Ханхена может найти практические применения для получения когерентных нейтронных пучков и для создания нейтронных «волноводов». Источник: Phys. Rev. Lett. 104 010401 (2010)

Электронный «жидкий кристалл» в железосодержащем сверхпроводнике

J.C. Davis (Брукхейвенская национальная лаборатория), P.C. Canfield (Лаборатория Эймса) и их коллеги методом сканирующей туннельной спектроскопии обнаружили в соединении Ca(Fe1-xCox)2As2 (здесь x — доля допирующих атомов) статическое пространственно-упорядоченное состояние электронных волновых функций, напоминающее по своей структуре жидкий кристалл. Указанное соединение является родоначальником одного из классов высокотемпературных сверхпроводников — слоистых соединений на основе железа (см. обзоры в УФН 178 1243, 1273, 1307 (2008)). Вдоль поверхности образца были видны электронные волновые функции вытянутой формы, ориентированные вдоль одной из осей кристалла. Они имели продольный размер, примерно в восемь раз превышающий расстояния между соседними атомами железа, и пространственно коррелировали с допирующими атомами. По некоторым предположениям, состояние «жидкого кристалла» у электронов является критически важным для возникновения высокотемпературной сверхпроводимости. Ранее похожие упорядоченные состояния электронов уже наблюдались в сверхпроводниках-купратах. Это может свидетельствовать о том, что механизм сверхпроводимости железосодержащих сверхпроводников ближе к невыясненному пока механизму сверхпроводимости купратов, чем к механизму Бардина – Купера – Шриффера низкотемпературных сверхпроводников. Источник: Science 327 181 (2010)

Фон гамма-излучения на средних галактических широтах

Обнародованы результаты наблюдений космического гамма-излучения на средних галактических широтах 10° ≤ |b| ≤ 20° в интервале энергий 100 МэВ — 10 ГэВ, полученные телескопом LAT с борта космической гамма-обсерватории им. Э. Ферми в течение первых пяти месяцев ее работы. Новые измерения фона не подтверждают некоторые из более ранних наблюдений, проводившихся гамма-телескопом EGRET на орбитальной обсерватории им. А. Комптона в 1991-2000 гг. Диффузное галактическое гамма-излучение, согласно стандартной модели его происхождения, генерируется при взаимодействии заряженных частиц космических лучей с межзвёздным газом и излучением. Эта модель калибруется на основе данных по космическим лучам и даёт достаточно определённые предсказания для гамма-фона. Ранее EGRET обнаружил избыток потока гамма-излучения по сравнению с указанной выше стандартной моделью. Это дало основание для предположений о дополнительных вкладах в гамма-фон от аннигиляции частиц тёмной материи или других гипотетических источников. Телескоп LAT примерно на порядок величины чувствительнее EGRET, однако согласно данным LAT избыток гамма-фона отсутствует, и измеренный спектр с высокой точностью соответствует предсказаниям стандартной модели генерации. Источник: Phys. Rev. Lett. 103 251101 (2009)


Новости не опубликованные в журнале


Гамма-излучение из шарового скопления

С помощью космического гамма-телескопа Fermi-LAT зарегистрировано гамма-излучение из шарового звездного скопления Terzan 5, которое, возможно, является остатком карликовой галактики. Ранее Fermi-LAT уже наблюдал гамма-излучение от другого шарового скопления 47 Tuc. Характеристики гамма-излучения соответствуют модели его генерации вблизи пульсаров. Источник: arXiv:1002.2431v1 [astro-ph.HE]

Экспериментальная проверка теории гравитации

H. Muller, A. Peters и S. Chu в эксперименте с ультрахолодными атомами цезия измерили эффект гравитационного красного смещения с точностью 7×10-9. Исследовалась интерференция квантовых состояний у атомов, падающих в гравитационном поле. Источник: Nature 463 926 (2010)

2D-структуры с тяжелыми фермионами

Исследователи из университетов Киото и Нагоя (Япония) методом молекулярной эпитаксии изготовили слоистый материал с тяжелыми фермионами. Образец состоит из чередующихся двухмерных слоев CeIn3 и CeIn3 толщиной в несколько атомов. В созданных новых материалах обнаружены свидетельства квантовых фазовых переходов. Изучение 2D-структур с тяжелыми фермионами может помочь в понимании механизма высокотемпературной сверхпроводимости. Источник: Science 327 980 (2010)

Графеновая наносеть

Исследователи из Калифорнийского университета разработали новую методику получения образцов графена с широкой щелью в электронном спектре. Вместо применявшихся ранее графеновых нанолент используется графен с двумерным массивом (сетью) отверстий нанометрового размера, созданных литографическим способом. Новый материал предложено называть графеновой наносетью (nanomesh). Использование наносети вместо нанолент позволило примерно в 100 раз увеличить максимальный рабочий ток графеновых транзисторов. Источник: Nature Nanotechnology 5 190 (2010)

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, 1918–2017
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение