Новости физики в Интернете


Наблюдение шаровой молнии

Исследователи из Университета Northwest Normal University, (Ланьчжоу, Китай) J. Cen, P. Yuan и S. Xue впервые выполнили скоростную съёмку и измерили спектр излучения шаровой молнии (ШМ), которая случайно попала в поле зрения аппаратуры во время изучения обычных молний. Наблюдения велись на горном плато Цинхай на высоте 2530 м над уровнем моря на северо-западе Китая с помощью двух бесщелевых спектрографов, оборудованных видеокамерой и скоростной фотокамерой и работающих в диапазоне 0,4-1 мкм. ШМ, возникшая при грозовом разряде между облаком и землей вблизи нижнего основания разрядного канала, наблюдалась с расстояния около 900 метров в течение 1,64 с. ШМ имела почти сферическую форму с нарастающим к центру профилем светимости и перемещалась с поперечной скоростью 8,6 м с -1. В спектре ШМ наряду с континуумом видны были линии кремния, железа и кальция — элементов, которые обычно присутствуют в грунте. Это говорит в пользу модели ШМ, предложенной J. Abrahamson и J. Dinniss в 2000 г. В их теории ШМ светится за счёт окисления наночастиц кремния, которые образовались в реакции SiO2 + 2C → Si + 2CO в веществе грунта под действием волокнистого электрического разряда. Напоминающие ШМ светящиеся кремниевые шары действительно были получены в лабораторных экспериментах, см. УФН 180 218 (2010). В эволюции ШМ выделяются три стадии: сначала светимость и размер быстро уменьшались; на второй продолжительной стадии характеристики ШМ были почти стабильными, и видимый диаметр свечения составлял около 5 м; на последнем этапе цвет изменялся от белого до красного, а светимость и размер медленно уменьшались до полного исчезновения ШМ. Интересно, что на втором этапе светимость ШМ испытывала колебания с частотой 99,4 Гц, причем, линии Si I, Fe I и Ca I были видны постоянно, а линии N I и O I периодически исчезали и появлялись с указанной частотой. Исследователи полагают, что поскольку на расстоянии ≈ 20 м от ШМ проходила высоковольтная (35 кВ) линия электропередачи, то колебания могли быть связаны со второй гармоникой переменного тока в линии. Возможно, что существуют разные феномены, объединённые общим названием «шаровая молния», и в данном случае наблюдалась лишь одна их разновидность. ШМ является пожалуй единственным макроскопическим физическим явлением на Земле, которое до сих пор не объяснено, поэтому выполненные детальные наблюдения очень важны для прояснения её природы. Источник: Phys. Rev. Lett. 112 035001 (2014)

Нарушение чётности в рассеяниях электронов на кварках

Коллаборацией PVDIS в Лаборатории им. Т. Джеферсона (США) исследован эффект нарушений чётности (инвариантности относительно зеркального отражения) в процессах глубоко-неупругих рассеяний электронов на кварках, входящих в состав ядер. Пучок линейно поляризованных электронов с энергиями 6,067 ГэВ направлялся в дейтериевую мишень, и в данных по рассеяниям был выделен малый вклад, происходящий от спина кварков. Впервые определена комбинация 2C2u-C2d = -0,145 ± 0,068 эффективных констант слабой связи между электронами и кварками. От этой комбинации зависит асимметрия рассеяний электронов с двумя спиральностями. Получено хорошее согласие с предсказанием Стандартной модели 2C2u-C2d = -0,0950 ± 0,0004 и ограничен возможный вклад процессов с нарушением четности за пределами Стандартной модели. Аналогичные измерения при больших энергиях выполнить пока нельзя, поэтому результаты PVDIS дополняют эксперименты, проводимые на Большом адронном коллайдере. Источник: Nature 506 67 (2014)

Дираковские фермионы в 3D-материале

Z.K. Liu (Стэнфордский институт наук о материалах и энергии, США) и др. обнаружили, что в полуметаллическом соединении Na3Bi электроны имеют дисперсионную кривую дираковского типа в 3D-объеме образца, т.е. они ведут себя эффективно как безмассовые частицы. Ранее такое свойство наблюдалось лишь у двумерных систем: в графене и на поверхности топологических изоляторов. Исследование электронной структуры кристаллического образца выполнялось методом фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением. Как и предсказывали теоретически C.L. Kane (Университет Пенсильвании, США) и его коллеги, электроны в Na3Bi имеют дисперсионную кривую в виде дираковского конуса в 3D-пространстве, причём конус анизотропен: ферми-скорости Vx ≈ Vy, Vz ≈ 0,25Vx. Подобные вещества, являющиеся 3D-аналогом графена, могут найти полезные применения в микроэлектронике и в спинтронике. Источник: Science 343 864 (2014)

Термоядерный синтез с инерционным удержанием: достигнут положительный энергобаланс

В эксперименте по термоядерному синтезу с инерционным удержанием, проведённом в Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса (США), впервые получен выход энергии синтеза, в 1,2-1,4 раз превышающий энергию, которая поглощается сжимаемой в капсуле дейтерий-тритиевой мишенью. Свет 192-х лазеров c 1,9 МДж в суммарном импульсе переизлучался стенками золотой капсулы в рентгеновском диапазоне, вызывая испарение пластиковой оболочки мишени и сжатие её со скоростью около 300 км с-1, что вело к резкому нагреву и термоядерным реакциям. Использовались не короткие, а несколько растянутые по времени лазерные импульсы (методика “high-foot”). Это позволило стабилизировать фронт сжатия и уменьшить перемешивание вещества оболочки и замороженного дейтерий-тритиевого заряда, что являлось серьезными ограничивающими факторами в других экспериментах. В результате, был получен примерно на порядок больший относительный выход энергии, чем ранее. В эксперименте показано, что заметную роль в процессе нагрева мишени играют рождающиеся в реакциях ядерного синтеза альфа-частицы, которые рассеивались на ядрах, передавая им дополнительную энергию. Источник: Nature 506 343 (2014)

Масса нейтрино по космологическим данным

Я.Б. Зельдович и С.С. Герштейн в 1966 г. впервые получили ограничение сверху на массу нейтрино из космологических данных. В последнее время, объединив данные о флуктуациях реликтового излучения и подсчеты скоплений галактик, выполненные на основе эффекта Сюняева-Зельдовича, коллаборация Plank представила оценку суммы масс трёх сортов нейтрино ∑ mν = (0,22 ± 0,09) эВ. R.A. Battye (Университет Манчестера) и A. Moss (Университет Ноттингема, Великобритания) уточнили эту оценку, включив в рассмотрение эффекты слабого гравитационного линзирования галактик и реликтового излучения. Оказалось, что все наборы космологических данных хорошо согласуются между собой, если ∑ mν = (0,320 ± 0,081) эВ. При наличии стерильных нейтрино оценка несколько сдвигается. В среде нейтрино из-за их больших скоростей затруднено формирование крупномасштабных структур, что позволяет связать массу нейтрино с подсчетами скоплений галактик и другими космологическими данными. Источник: Phys. Rev. Lett. 112 051303 (2014)


Новости не опубликованные в журнале


Реликтовые гравитационные волны

На радиотелескопе BICEP2 впервые получены данные о наличии вклада реликтовых гравитационных волн в анизотропию микроволнового фонового излучения — выявлено их влияние на поляризацию в B-моде. Существование этих гравитационных волн предсказывается инфляционной моделью ранней Вселенной, и их обнаружение служит серьезным аргументом в пользу теории инфляции. Однако, для большей достоверности результата требуются независимые подтверждения на других телескопах. Источник: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Оптический нанопинцет

J. Berthelot (Институт фотонных наук, Испания) и др. разработали способ перемещения микроскопических объектов под действием ближнего поля лазерного света на расстояния, меньше длины волны. Использование обратной реакции излучения позволило уменьшить интенсивность лазерного излучения на несколько порядков по сравнению с предшествующими экспериментами такого рода. Благодаря этому стало возможно перемещать хрупкие биологические объекты (например, вирусы) без их разрушения. Источник: physicsworld.com

Железная заплата в графене

J. Zhao (Институт комплексных материалов, Германия) и др. получили одномерный слой атомов железа, заполняющий небольшое отверстие в листе графена. Подобные железные мембраны в графене обладают интересными магнитными свойствами и могут найти полезные применения в наноэлектронике. Лист графена был снят с подложки путем травления хлорным железом и облучался пучками электронов. При этом на листе графена образовывались отверстия, заполненные слоем железа в один атом толщиной. Источники: Science 343 1228 (2014), physicsworld.com

Модуляция гамма-излучения

О.А. Кочаровская (Техасский университет A&M) и ее коллеги из США и России продемонстрировали новую методику модуляции гамма-излучения. Гамма-фотоны испускались при переходах с возбужденных уровней ядер железа-57, а затем поглощались и переизлучались при аналогичных переходах в тонкой фольге, содержащей ядра железо-57. Колебания фольги с частотой в районе МГц вызывали изменения интенсивности (модуляцию) гамма-излучения за счет доплеровского сдвига резонансных частот — расстройки резонанса в эффекте Мессбауэра. Новая методика может найти применения в квантовых вычислениях, реализуемых на ядерных кубитах, состояние которых может задаваться при внутриядерных квантовых переходах с излучением и поглощением гамма-фотонов. Источники: Nature, онлайн-публикация от 16 марта 2014 г., arXiv:1309.2814 [quant-ph], physicsworld.com

Квантовая нелокальность для трех фотонов

C. Erven (Университет Ватерлоо, Канада) и др. исследовали квантовую запутанность сразу трех фотонов, удаленных на расстояния в несколько сотен метров друг от друга. Эффект квантовой нелокальности для тройки фотонов был продемонстрирован в том случае, когда события измерения состояний фотонов были разделены пространственно-подобным интервалом, т.е. причинная связь между результатами измерений не могла быть установлена сигналом, распространяющимся со скоростью света. Источники: Nature Photonics, онлайн-публикация от 23 марта 2014 г., www.sciencedaily.com

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