Новости физики в Интернете


Взаимодействие мюонов с протонами

В эксперименте MuCap, проводимом в Институте Пауля Шеррера (Швейцария) измерен темп захвата мюонов протонами μ- + p → n + νμ при пропускании пучка μ- через камеру с газообразным водородом и получено подтверждение одного из предсказаний квантовой хромодинамики. В ≈ 97% случаев промежуточным состоянием был мюонный водород — атом водорода с мюоном вместо электрона — в синглетном состоянии. Темп захвата зависит от форм-факторов адронных слабых токов, из которых оставалась неопределенной величина псевдоскалярного форма-фактора аксиальных токов gP. Непровзаимодействовавшие μ- распадались на лету μ- →  e- + νμ + анти-νe, и регистрировались вылетающие электроны. Темп захвата измерялся путём сравнения потоков электронов в случаях наличия и отсутствия в камере водорода. Затем по темпу захвата вычислялась величина gP, для которой предшествующие эксперименты давали широкий интервал значений от 2 до 15. В эксперименте MuCap получено значение gP = 8,06 ± 0,55, хорошо соответствующее величине gP  = 8,26 ± 0,23, рассчитанной по киральной теории возмущений. В коллаборации MuCap принимают участие российские исследователи из Петербургского института ядерной физики им. Б.П. Константинова. Источник: Phys. Rev. Lett. 110 012504 (2013)

Локализации Андерсoна для фотонов

В 1958 г. Ф. Андерсоном было предсказано, что волны в неоднородной среде перестают распространяться диффузионно и принимают локализованную конфигурацию при возрастании концентрации дефектов (рассеивающих центров) сверх определённого предела из-за множественных рассеяний и интерференции. Этот эффект, называемый «локализацией Андерсона», первоначально обсуждался для электронных волн. В эксперименте T. Sperling (Университет Констанцы, Германия) и его коллег впервые выполнены прямые наблюдения локализации Андерсона для распространения света. Средой служил порошок оксида титана TiO2 с размерами частиц 170-540 нм. В порошке расширялось «фотонное облако», создаваемое в толще образца вспышкой сфокусированного луча лазера. С помощью скоростной фотосъемки с разрешение по времени менее наносекунды наблюдалась эволюция облака. Сначала размер облака фотонов увеличивался по диффузионному закону ∝ (Dt)1/2, где D — коэффициент диффузии фотонов. Как и предсказывалось теоретически, когда размер облака превышал длину локализации Андерсона, задаваемую критерием Иоффе – Регеля – Мотта, облако переставало расширяться. Причем, поглощение фотонов в среде не влияло на размер облака, а приводило лишь к общему ослаблению света. Факт локализации Андерсона дополнительно подтверждён методами вариации длины волны света и толщины образцов. Источник: Nature Photonics 7 48 (2013)

Квантовая спиновая жидкость

Y.S. Lee (Массачусетский технологический институт, США) и его коллеги впервые экспериментально продемонстрировали существование в трёхмерной системе квантовой спиновой жидкости, открытой теоретически Ф. Андерсоном в 1973 г. Квантовая спиновая жидкость представляет собой среду из магнитных возбуждений, которая по своей неупорядоченности напоминает жидкость и придает веществу необычные магнитные свойства. Важным свойством квантовой спиновой жидкости является возможность наличия в ней квазичастиц, переносящих дробные квантовые числа. Сильно коррелированная квантовая спиновая жидкость была обнаружена в минерале гербертсмитите — антиферромагнитном соединении ZnCu3(OD)6Cl2 — методом нейтронной дифракции по наличию континуума в спектре возбуждений. Использовался нейтронный спектрометр в Национальном институте стандартов и технологий (NIST). Образец представлял собой очень чистый твердый кристалл, который выращивался в течение 10 месяцев. Согласно некоторым моделям, квантовая спиновая жидкость может играть важную роль в механизме высокотемпературной сверхпроводимости. Источник: Nature 492 406 (2012)

Отрицательные температуры в газе

Концепция отрицательной температуры по абсолютной шкале температур вводится в случае инверсной населенности дискретных квантовых уровней, когда частиц на верхних энергетических уровнях больше, чем на нижних. Тогда в формуле Больцмана Pi ∝  exp(-Ei / kBT) параметр T < 0. Отрицательные температуры уже были реализованы в системах с локализованными спинами. Исследователи из Мюнхенского университета им. Людвига-Максимилиана и из Института квантовой оптики Общества им. М. Планка (Германия) впервые получили отрицательные температуры для степеней свободы поступательного движения атомов 39K в бозе-эйнштейновском конденсате, находящемся в дипольной ловушке и в оптической решётке — периодическом потенциале, который создавали лучи лазера. Атомы могли туннелировать между ячейками решетки, и характер их парного взаимодействия зависел от магнитного поля вблизи резонанса Фешбаха. Путем понижения потенциала оптической решётки и перевода атомов в режим взаимного притяжения было получено их распределение по энергиям, аналогичное распределению Бозе – Эйнштейна с отрицательной температурой. Это распределение измерялось абсорбционным методом на стадии свободного разлета атомов после выключения потенциала ловушки. Система оставалась стабильной в течение ≈ 600 мс благодаря тому, что решётка ограничивала кинетические энергии частиц. В термодинамическом смысле система с отрицательной температурой «горячее» системы с положительной температурой, т.к. при контакте тепло перетекает от первой системы ко второй. Стабильная система с отрицательной температурой должна иметь отрицательное давление, аналогично космологической тёмной энергии. Источник: Science 339 52 (2013)

Новые результаты WMAP

Представлены результаты обработки данных, полученных за 9 лет наблюдений анизотропии реликтового излучения со спутника WMAP. Эти результаты полностью удовлетворяют стандартной ΛCDM-космологической модели. Заметно улучшить точность определения космологических параметров удалось путем комбинации данных WMAP с данными других телескопов, а также благодаря усовершенствованию методик анализа. Измерения на WMAP вместе с данными по сверхновым типа Ia, акустическим осцилляциям и по измерениям постоянной Хаббла (использовалось значение H0 = 78,3 ± 2,4 км с-1 Мпк-1) дают для космологического параметра плотности барионного вещества значение Ωb h2 = 0,02223 ± 0,00033 (здесь h = H0 /(100 км с-1 Мпк-1)), тёмной материи — Ωc h2 = 0,1153 ± 0,0019, тёмной энергии — ΩΛ h2 = 0,7135( + 0,0095 - 0,0096) и пространственной кривизны — Ωk = -0,0027( + 0,0039 - 0,0038). Показатель степени спектра космологических возмущений равен ns = 0,9608 ± 0,0080, при этом вариант плоского спектра с ns = 1 исключается на уровне 5 σ. Общая нормировка спектра 109Δ2 R = 2,464 ± 0,072, а вклад тензорной моды возмущений r < 0,13. Получено также, что сумма масс трех типов нейтрино < 0,44 эВ, а эффективное число релятивистских степеней свободы в эпоху отщепления фотонов при z ≈ 1090 составляет 3,26 ± 0,35, что согласуется со значением 3,04, предсказываемым Стандартной моделью элементарных частиц. Для параметра уравнения состояния тёмной энергии получен интервал значений w = p/ρ = -1,037(+0,071-0,070). Источник: arXiv:1212.5226 [astro-ph.CO]


Новости не опубликованные в журнале


Плотная форма воды

A. Nilsson (Стокгольмский университет и Национальная лаборатория SLAC) и его коллеги с помощью рентгеновской спектроскопии обнаружили, что тонкая (толщиной в несколько молекул) пленка воды на поверхности кристалла фторида бария BaF2 обладает неожиданными свойствами. Ее молекулы образуют компактные цепочки, что придает воде большую плотность, но при этом вода остается жидкой при охлаждении ниже -14°С. Источники: Scientific Reports 3 1074 (2013), phys.org

Поиск новой физики на Большом адронном коллайдере

В экспериментах на Большом адронном коллайдере ведется поиск эффектов, которые не укладываются в рамки Стандартной модели элементарных частиц. Эти эффекты могли бы проявиться, например, в потере импульса, уносимого незарегистрированными пока слабовзаимодействующими частицами. Хотя подобных несоответствий на достигнутом уровне точности не выявлено, из факта их отсутствия в экспериментах можно получать ограничения на параметры теоретических моделей. Так, в эксперименте ATLAS были получены ограничения на большие дополнительные пространственные измерения, на парное рождение частиц темной материи и на сечение рождения магнитных монополей. А из данных детектора CMS были получены ограничения на гипотетические правоспиральные массивные нейтрино и бозоны. Источники: Phys. Rev. Lett. 110 011802 (2013), Phys. Rev. Lett. 109 261803 (2012), Phys. Rev. Lett. 109 261802 (2012)

Новое ограничение на безнейтринный двойной β-распад

В эксперименте KamLAND-Zen получено новое ограничение снизу на время полураспада ядер 136Xe по гипотетическому каналу безнейтринного двойного β-распада. Получающееся совместно с данными EXO-200 ограничение T1/2 >3,4 × 1025 лет противоречит данным о положительной регистрации безнейтринного двойного β-распада с T1/2 = 2,3 × 1025 лет в эксперименте Heidelberg-Moscow. Источник: Phys. Rev. Lett. 110 062502 (2013)

Очень старая звезда в окрестности Солнца

Путем измерений параллакса определено расстояние 58,30 ± 0,48 пк до звезды HD 140283 и найдена её светимость. По этим данным и по спектроскопическим измерениям химического состава построены уточненные модели эволюции звезды с учетом эффекта диффузии гелия. Рассчитанный возраст звезды оказался близок к возрасту Вселенной, т. е. звезда образовалась очень давно, возможно, еще в догалактическую эпоху. Источник: Astrophys. J. 765 L12 (2013)

Управление спиновыми состояниями дырок

V.S. Pribiag (Университет Технологий Дельфта, Недерланды) и его коллеги разработали методику управления спиновыми состояниями дырок (электронных вакансий) в квантовой точке в полупроводнике с помощью электрического поля, создаваемого нанопроволокой. Подобные системы могут найти практическое применение в качестве квантовых битов - кубитов. Источник: Nature Nanotechnology 8 170 (2013)

Пучок Эйри электронов

Методом дифракции электронов на голограмме нанометрового масштаба исследователи из Израиля впервые получили электронный пучок Эйри, в котором область наибольшей амплитуды волновой функции электрона распространяется по параболической траектории. Свойствами электронных пучков Эйри можно управлять с помощью электрических и магнитных полей. Источник: Nature 494 331 (2013)

Ограничение на гипотетические спиновые взаимодействия

В некоторых теоретических моделях, например в модели “unparticles”, предсказывалось существование нового дальнодействующего взаимодействия между спинами частиц. В лабораторных экспериментах такие взаимодействия, однако, обнаружены не были. L. Hunter (Amherst College, USA) и др. примерно в 106 улучшили полученные в лабораторных измерениях ограничения на величину гипотетических спиновых взаимодействий. Это удалось сделать благодаря тому, что в качестве источника взаимодействий были выбраны спины электроны атомов железа в мантии Земли, частично поляризованные глобальным магнитным полем Земли. Т. е. источник сонаправленных спинов имел характерный размер порядка радиуса Земли. Источники: Science 339 928 (2013), physicsworld.com

Динамический эффект Казимира в массиве СКВИДов

P. Lahteenmakia (Университет Аалто, Финляндия) и др. наблюдали динамический эффект Казимира в метаматериале, состоящем из массива сверхпрводящих джозефсоновских контактов. Путем быстрых вариаций магнитного поля изменялась скорость света и, соответственно, длина его волны в метаматериале. Это вызывало превращение виртуальных фотонов в реальные, которые регистрируемые в эксперименте. Фотоны рождались парами, что было характерным признаком и свидетельствовало о динамическом эффекте Казимира. Источник: www.pnas.org

Лазерное ускорение электронов в вакууме

Хотя ускорение электронов полем плоской световой волны в вакууме является неэффективным, теоретически обсуждалась концепция ускорения сфокусированным светом. Этот метод успешно реализован в Брукхейвенской национальной лаборатории, где с помощью сильно сфокусированного луча лазера удалось увеличить энергию электронов в пучке. Источник: UCLA Newsroom

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