Новости физики в Интернете


Осцилляции нейтрино: появление νe в пучке νμ

В эксперименте T2K (Tokai to Kamioka) зарегистрировано появление электронных нейтрино в пучке мюонных нейтрино, что свидетельствует об эффекте нейтринных осцилляций νμ → νe. Отмечено шесть таких событий-кандидатов, в то время как ожидаемое число событий фона составляет 1,5 ± 0,3. По данным T2K угол смешивания θ13 (один из параметров, характеризующих осцилляции) не равен нулю, а именно, 0,03(0,04) < sin2(2θ13) < 0,28(0,32) для прямой (обратной) иерархии масс нейтрино. Пучок νμ производился на ускорительном комплексе J-PARC в г. Токай (Япония). Один из двух детекторов регистрировал нейтрино у основания пучка, а вторым детектором, который обнаружил появление в пучке νe, служил 22,5-килотонный черенковский детектор SuperKamiokande, расположенный на расстоянии 295 км от ускорителя. В эксперименте T2K принимают участие российские учёные из ИЯИ РАН. В другом эксперименте MINOS, проводимом на территории США, также недавно было отмечено появления νe в пучке νμ с достоверностью 2,7 σ. Угол смешивания по данным MINOS ограничен сверху sin2(2θ13)<0,12, эти значения согласуются с данными T2K. Подробнее об ускорительных экспериментах с длинной базой см. обзор Ю.Г. Куденко в УФН 181 569 (2011). Источники: Phys. Rev. Lett. 107 041801 (2011), www.kek.jp

Охлаждение до основного квантового состояния

J.D. Teufel (Национальный институт стандартов и технологий — NIST, США) и его коллеги охладили микроскопическую мембрану до энергии, меньшей одного кванта её механических колебаний. Алюминиевая мембрана, содержащая ≈ 1012 атомов, была помещена в сверхпроводящий микроволновый резонансный контур, благодаря чему создавалась сильная связь механических колебаний с электромагнитным полем. После предварительного охлаждения жидким гелием до температуры T = 20 мК мембрана содержала ≈ 30 фононов — квантов механических колебаний. Резонансная механическая частота мембраны Ωm ≈ 10 МГц была немного ниже электромагнитной частоты резонатора, поэтому микроволновые фотоны уносили энергию преимущественно от мембраны, что позволило охладить ее в итоге до T = 400 мкК. Данная методика охлаждения называется охлаждением по боковой полосе частот (sideband cooling). Путем анализа спектра испускаемых резонатором фотонов удалось установить, что в охлаждённой мембране оставалось в среднем 0,34 ± 0,05 фононов, то есть выполнялось условие kBT < ћΩm. Благодаря сильной концентрации электромагнитного поля вблизи механической системы, в данном эксперименте удалось достичь в 104 раз более длительного пребывания мембраны в основном квантовом состоянии, чем в предшествующем эксперименте, выполненном в Калифорнийском университете в 2010 г. по другой методике. Источник: Nature 475 359 (2011)

Квантовая суперпозиция частотных состояний фотона

E. Zakka-Bajjani (NIST) и её коллеги впервые получили фотоны радиоизлучения в квантовой суперпозиции двух состояний, отвечающих различным частотам, или, по аналогии с оптикой, в состояниях с различным цветом. Использовались две гармоники четвертьволнового волновода, замкнутого сверхпроводящим СКВИДом, состояние которого задавало граничные условия на конце волновода. Сначала были подготовлены единичные микроволновые фотоны в состояниях Фока, затем они когерентно распределялись между двумя состояниями с различной частотой. Суперпозиция этих состояний создавалась методом параметрической частотной вниз-конверсии: индуктивность СКВИДа модулировалась с частотой около 7-12 ГГц — разностью частот гармоник. Фотоны в эксперименте могли иметь различный вклад от двух частотных состояний, например в пропорциях 1/1 или 1/3. Данная система в некотором отношении напоминает пару связанных гармонических осцилляторов, суперпозиция частотных состояний которых ранее уже была реализована для ионов и ряда других квантовых систем. Источник: Nature Physics (2011), в печати

Флуоресценция кластеров наночастиц

Известно, что флуоресцентное свечение наночастиц полупроводника имеет прерывистый характер: тёмные и светлые периоды длятся от мкс до часов, а их распределение следует статистике Леви. Предполагается, что свечение «выключается», когда один из зарядов возбуждённого экситона захватывается в поверхностный слой или покидает наночастицу. В отличие от сферических частиц, вытянутые наностержни светятся меньшее время, т.к. в них заряды менее связаны. S. Wang (Университет Пенсильвании, США) и её коллеги обнаружили, что если наностержни собраны в компактный кластер, то свечение наночастиц становится более устойчивым: длительность светлых периодов возрастает примерно пропорционально количеству наночастиц в кластере N, которое в эксперименте составляло N = 2-110. Наностержни длиной ≈ 5 нм из селенида кадмия CdSe были нанесены на подложку и освещались голубым лазером. Их красное флуоресцентное свечение фиксировалось на видео с помощью оптического микроскопа, и затем производился подсчёт длительности свечения и темных интервалов. Предварительно с помощью электронного микроскопа была составлена карта расположения наностержней в кластерах. Вероятным объяснением наблюдаемой зависимости характера свечения от N является взаимодействие между электронами из различных наностержней. Данное исследование может помочь в создании флуоресцентных биомаркеров для исследования процессов внутри клеток, т.к. прерывистое излучение наночастиц сейчас является серьёзной помехой для данного метода. Источники: Nature Communications 2 364 (2011), www.sciencedaily.com

Гравитационное линзирование реликтового излучения

С помощью 6-метрового радиотелескопа Atacama Cosmology Telescope, расположенного в Чили на высоте 5200 м над уровнем моря, с хорошей точностью измерен эффект гравитационного линзирования реликтового излучения (РИ). Измерения велись на частоте 148 ГГц, и был исследован участок неба общей площадью 324 кв. град. Реликтовые фотоны, в среднем, отклонялись на три угловые секунды, соответственно, на меньших угловых масштабах сигнал был несколько сглажен. Наибольший вклад в эффект линзирования вносили неоднородности плотности вещества на красном смещении z ≈ 2, имеющие характерные масштабы ≈ 300 Мпк. Эффект гравитационного линзирования был выявлен на уровне 4 σ как негауссов вклад в 4-точечную корреляционную функцию флуктуаций РИ. При этом фоновая гауссова компонента вычислялась путем рандомизации фаз измеренного сигнала в каждой точке. Слабые указания на гравитационное линзирование РИ ранее уже были получены путём наблюдений кросскореляции данных WMAP и галактик и из затухания акустических пиков. Совокупность данных по поляризации телескопа Вилкинсона и данных по линзированию Atacama Cosmology Telescope позволила преодолеть известное геометрическое вырождение и представить независимое, основанное только на данных по РИ, подтверждение существования во Вселенной темной энергии с уравнением состояния p ≈ - ρ. Источники: Phys. Rev. Lett. 107 021301 (2011), Phys. Rev. Lett. 107 021302 (2011)


Новости не опубликованные в журнале


Источник холодных электроных сгустков

В Университете Мельбурна (Австралия) создан новый источник холодных электронов, применение которого в электронных микроскопах позволит значительно ускорить получение качественных снимков объектов нанометрового масштаба. Сгустки электронов с малым разбросом по скоростям генерируются путем фотоионизации облачка атомов, подвергнутого лазерному охлаждению до очень низких температур. Источники: Nature Physics (2011), www.sciencedaily.com

Рентгеновские изображения нанообъектов

Исследователями из Калифорнийского университета в Сан-Диего и Аргонской национальной лаборатории под руководством O.G. Shpyrko разработан эффективный математический алгоритм восстановления изображений из данных, полученных путем рентгеновской дифракции без использования фокусирующих устройств. Новый алгоритм напоминает методы адаптивной оптики, применяемые в астрономических наблюдениях. С его помощью удалось получить изображение магнитных доменов нанометрового масштаба в пленке из железа и гадолиния. Источник: www.sciencedaily.com

Экситонный кристалл

Согласно численному моделированию, выполненному J. Boning, A. Filinov и M. Bonitz в Институте теоретической физики и астрофизики г. Киль (Германия), при достаточно большом давлении экситоны (связанные пары электронов и дырок) в полупроводнике образуют кристалл — упорядоченную структуру. При дальнейшем увеличении давления этот кристалл плавится, снова превращаясь в экситонную жидкость. Механизмом плавления является перекрытие электронных облаков соседних экситонов, что уменьшает силу их взаимного отталкивания. Источники: Phys. Rev. B 84 075130 (2011), www.sciencedaily.com

Квантовая запутанность посредством микроволн

Исследователи из NIST впервые перевели в запутанное (entangled) квантовое состояние два иона с помощью микроволнового излучения. Квантовую корреляцию спинов ионов удалось создать благодаря тому, что источник радиоволн был интегрирован непосредственно в ловушку с ионами, и они оказывались в зоне ближнего поля (near field), где имеется большой градиент магнитного поля, которое воздействует на спины ионов. Ранее для создания квантовой запутанности ионов применялись лазеры. Источники: Nature 476 181 (2011), NIST

Диффузия экситонов в органическом кристалле

I. Biaggio и P. Irkhin (Lehigh University, США) разработали новую методику визуализации диффузионного движения экситонов в органическом кристалле — рубрене. В эксперименте наблюдалась экситонная фотолюминесценция от локального фотовозбуждения. Была найдена диффузионная длина и показано, что подвижность экситонов в рубрене сильно анизотропна. Данное исследование важно для совершенствования пластиковых солнечных батарей. Источники: Phys. Rev. Lett. 107 017402 (2011), www.sciencedaily.com

Сцепление графена с поверхностями

В Колорадском университете исследована способность графена образовывать сильные связи с поверхностями под действием сил Ван дер Ваальса. В эксперименте измерена энергия сцепления 1-5 слоёв графена с поверхностью оксида кремния. Данное свойство графена ввиду его хорошей гибкости проявляется даже на неровных поверхностях и может найти полезные технические применения в микромеханике. Источники: Nature Nanotechnology (2011)

Сверхплотный алюминий

Путём микровзрыва, вызванного сфокусированным лазерным импульсом внутри кристалла сапфира (оксида алюминия), получена новая сверхплотная модификация металлического алюминия. Возникшая при микровзрыве плазма создала давление порядка ТПа и температуру ≈ 100000 К. В этих условиях, типичных для недр планет-гигантов, кристаллическая решетка алюминия приобрела кубическую объемно-центрическую структуру. Источник: SLAC News Center

Рентгеновский источник вблизи горизонта черной дыры

На основе измерений спектра рентгеновского излучения из центральной области сейфертовской галактики 1H0707-495, выполненых космическим телескопом XMM-Newton, сделан вывод, что это излучение генерируется на расстоянии менее одного гравитационного радиуса от горизонта быстро вращающейся черной дыры. Источник: arXiv:1108.5988v1 [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, 1918–2017
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение