Новости физики в Интернете

Гравитационное красное смещение

Исследователи из США и Германии H. Muller, A. Peters и S. Chu в эксперименте с ультрахолодными атомами цезия измерили эффект гравитационного красного смещения (замедления времени в гравитационном поле) с рекордной на сегодняшний день точностью 7 × 10^-9. Были использованы данные выполненного ранее эксперимента по измерению ускорения свободного падения. Подброшенные атомы цезия с помощью лазерного импульса переводились в суперпозицию двух состояний, которым соответствовали траектории, различающиеся по максимальной высоте на 0,12 мм. Следующий импульс корректировал траектории так, чтобы они пересеклись в нижней точке, а третий импульс лазера использовался для интерференционного измерения разности фаз волновой функции атомов на различных траекториях. Данные эксперимента позволили на четыре порядка величины уточнить прежний результат, полученный в 1980 г. из сравнения показаний атомных часов на поверхности Земли и на ракете. Сверхточное измерение эффекта гравитационного красного смещения важно, в частности, для проверки теорий гравитации. Повышение точности подобных измерений может иметь и практическое значение для космических навигационных систем. Источник: Nature 463 926 (2010)

Химические превращения ультрахолодных молекул

Группой исследователей под руководством R. Grimm (Университет Инсбрука и Институт квантовой оптики и квантовой информации, Австрия) выполнены наблюдения обменных процессов в ультрахолодном (с температурой 50-100 нК) газе атомов цезия в оптической ловушке в магнитном поле. С помощью микроволновых импульсов часть атомов переводилась в различные состояния гипертонкого расщепления A и B. Путем изменения магнитного поля, и соответственно, энергии связи молекул вблизи резонанса Фешбаха вызывались процессы обмена — замещения атомов цезия A в слабо связанном димере A₂ на атомы цезия B, находящиеся в другом квантовом состоянии: A₂ + B → A + AB. Вторая исследовательская группа из Объединенного института лабораторной астрофизики (JILA) исследовала химические реакции с участием ультрахолодных молекул, состоящих из атомов калия и рубидия. В этом эксперименте также изучена зависимость темпа химических реакций от спинового состояния молекул. Источники: Phys. Rev. Lett. 104 053201 (2010) , sciencedaily.com

Фононный «лазер»

Две независимые группы исследователей создали фононные аналоги оптического лазера, излучающие когерентные пучки фононов (звуковых колебаний кристаллической решетки). И.С. Грудинин и его коллеги из Калифорнийского технологического института использовали два кварцевых кольцевых микрорезонатора — микротороида, имеющих механическую резонансную частоту в области радиодиапазона. Энергетическая накачка системы осуществляется лучом оптического лазера через оптоволокно. Микрорезонаторы были связаны между собой посредством «исчезающего поля» (evanescent field) луча, что вело к расщеплению энергетических уровней (мод колебаний) электромагнитного поля. Разность энергий подуровней равна энергии фононов (с частотой около 21 МГц), испускаемых в виде когерентного пучка при переходах фотонов между подуровнями. В предшествующих экспериментах уже наблюдалось стимулированное излучение фононов, однако не удавалось достичь превышения вынужденного излучения над спонтанным. В данном случае это удалось благодаря высокой добротности резонаторов. R.P. Beardsley и его коллеги из Ноттингемского университета создали устройство, напоминающее квантово-каскадный лазер. Фононы с частотой примерно 441 ГГц генерировались за счет электрон-фононного взаимодействия при туннелировании электронов через потенциальные барьеры полупроводниковой сверхрешётки, состоящей из чередующихся слоев GaAS и AlAs. Звуковая волна инициируется мощным лазерным импульсом, при этом новые фононы испускаются когерентно и усиливают волну. Фононные «лазеры» могут найти полезные применения как для наблюдения микроскопических объектов, так и для целенаправленного воздействия на них. Источники: Phys. Rev. Lett. 104 083901 (2010) , Phys. Rev. Lett. 104 085501 (2010)

Исследование сверхновых

Умеренно релятивистские выбросы. Z. Paragi и его сотрудники с помощью радиотелескопов EVN (Европейская VLBI сеть), GBT и WSRT выполнили наблюдения сверхновой SN 2007gr, взорвавшейся в галактике NGC 1058 на расстоянии около 10,6 Мпк от Земли, и обнаружили умеренно релятивистское движение вещества в сброшенной при взрыве оболочке. Согласно данным оптических наблюдений, SN 2007gr является обычной сверхновой типа Ic и скорость ее оболочки составляет всего ≈ 6000 км с^-1. Четыре сверхновых Ic были в последние годы идентифицированы как источники космических гамма-всплесков, что с теоретической точки зрения требует образования при взрыве гораздо более быстрых релятивистских коллимированных выбросов (джетов), которые ранее непосредственно не наблюдались. Z. Paragi и др. выполнили два радиоинтерферометрических измерения, разделенных интервалом в 60 дней и получили консервативная оценку для скорости выброса v ≥ 0,6c. Из сравнения с оптическими наблюдениями следует, что лишь малая часть вещества сброшенной оболочки достигла релятивистской скорости. Независимая группа исследователей (А.М. Soderberg и др.) недавно обнаружила релятивистский выброс в другой сверхновой SN 2009bb. Источник: Nature 463 516 (2010)

Механизм взрывов сверхновых класса Ia. М. Гилфанов и A. Bogdan (Институт космических исследований РАН, Россия и Институт астрофизики Общества им. М. Планка, Германия) путем анализа данных наблюдений космических телескопов Чандра, Спитцер и 2MASS установили, что причиной примерно 95% взрывов сверхновых класса Ia должны быть столкновения двух белых карликов. Ранее в качестве наиболее вероятной причины термоядерных взрывов белых карликов рассматривалось увеличение их массы сверх предела Чандрасекара за счет аккреции вещества звезды-компаньона в двойной системе. М. Гилфанов и A. Bogdan изучили имеющуюся статистику источников рентгеновского излучения в нескольких ближайших галактиках. Этих источников оказалось в 30-50 раз меньше, чем предсказывает указанная выше модель медленной аккреции, в которой рентгеновское излучение генерируется на протяжении ≈ 10⁷ лет до взрыва. Напротив, в модели парных слияний белых карликов излучение до взрыва очень слабое, что соответствует отсутствию рентгеновских источников. Сценарий слияния двух белых карликов был предложен теоретически А.В. Тутуковым, а преобладание этого механизма было установлено в теоретических расчетах методом «популяционного синтеза» (В.М. Липунов и др., 1997 г.). Cледует однако отметить, что наблюдения сверхновой SN2006X типа Ia в галактике М100, выполненные в 2007 г., свидетельствуют в пользу альтернативного аккреционного сценария ее происхождения. Сверхновая SN2006X, таким образом, может принадлежать к оставшимся 5% случаев. Поскольку сверхновые класса Ia служат «стандартными свечами» при измерении космологических расстояний, прояснение механизма их взрывов необходимо для оценки точности определения космологических параметров. Источник: Nature 463 924 (2010)

Гамма-излучение от остатков сверхновых

В 1949 г. Э. Ферми создал теорию ускорения космических лучей на фронтах ударных волн. Благоприятные для ускорения условия, как было выяснено позже, существуют в газовых оболочках, сброшенных при взрывах сверхновых. С помощью телескопа LAT с борта космической гамма-обсерватории им. Э. Ферми выполнены наблюдения остатков нескольких сверхновых, имеющих возраст 4-30 тыс. лет, а также остатка молодой сверхновой Cassiopea A, взорвавшейся 330 лет назад. В диапазоне энергий порядка ГэВ зарегистрировано гамма-излучение, генерируемое частицами космических лучей. Причем, как и ожидалось, в молодом остатке генерируется более жесткое излучение. Таким образом, наблюдения телескопа Ферми дали еще одно подтверждения сценария, в которой сверхновые являются основным источником космических лучей. Наблюдение остатка сверхновой W51C свидетельствует, что основным механизмом генерации гамма-излучения является распад пионов, рождающихся при столкновениях ускоренных ядер с атомами газа. Источники: Astrophys. J. 706 L1 (2009) , www.nasa.gov

Геонейтрино

С помощью детектора Borexino в Национальной лаборатории Гран Сассо (Италия) с достоверностью 99,997% зарегистрированы антинейтрино (около 10 событий) из недр Земли, рождающиеся при β-распадах радиоактивных изотопов. Характеристики нейтринного сигнала исключают наличие в ядре Земли природного ядерного реактора с мощностью более 3ТВт. Впервые геонейтрино были зарегистрированы детектором KamLAND в Японии в 2005 г. Источник: arXiv:1003.0284v1 [hep-ex]

Колебания атомов в стеклах

В университете г. Кент (Великобритания) методика неупругого нейтронного рассеяния адаптирована для наблюдения механических колебаний атомов в неупорядоченных стеклах. Источник: sciencedaily.com

Антигипертритон

В Брукхейвенской национальной лаборатории в эксперименте по столкновению ионов золота получено рекордно тяжелое антиядро — антигипертритон, состоящее из антипротона, антинейтрона и анти-Λ-частицы, в составе которой имеется анти-s-кварк. Источник: Science

Квантовая логическая ячейка на основе нейтральных атомов

M. Saffman (Университет Висконсина-Мэдисона, США) и его коллеги создали квантовую логическую ячейку на основе двух нейтральных атомов рубидия в оптической ловушке. Ячейка на основе нейтральных атомов может иметь ряд преимуществ при построении квантового компьютера по сравнению с ячейками на основе ионов. Источник: sciencedaily.com

Спинтроника

Y. Kajiwara и его коллеги из Японии разработали методику передачи сигналов посредством спиновых волн на расстояние около 1 мм через изолятор Y₃Fe₅O₁₂. Преобразование электрических импульсов в спиновые волны и обратно на границе платиновых электродов и изолятора осуществляется за счет спинового эффекта Холла. Источник: Nature 464 262 (2010)

Слабое гравитационное линзирование

Из наблюдений слабого гравитационного линзирования галактик (искажения их формы) независимым методом получены значения космологических параметров. Использовался самый обширный на сегодняшний день обзор галактик COSMOS, включающий 446000 галактик. В данном исследовании также получила подтверждение теоретическая зависимость эффекта слабого линзирования от красного смещения, предсказываемая общей теорией относительности. Источник: sciencedaily.com