Новости физики в Интернете


Поляризация фотона в распаде b → sγ

В эксперименте LHCb, выполняемом на Большом адронном коллайдере, впервые зарегистрирована поляризация фотонов в радиационных распадах B → Kπ+π-γ. Распады b → sγ кварков b из состава B-мезонов происходят за счет слабого взаимодействия, которое нарушает инвариантность относительно зеркального отражения, поэтому фотоны в этой реакции рождаются преимущественно с левой круговой поляризацией. Измеренный в предшествующих экспериментах темп реакций b → sγ хорошо согласуется с предсказаниями Стандартной модели, но данные о поляризации ранее получены не были. В эксперименте LHCb мезоны B рождались при pp-столкновениях. Продукты их распада —заряженные адроны регистрировались с помощью черенковских детекторов, а фотоны — с помощью электромагнитных калориметров, и была реконструирована кинематика 14000 распадов. В системе центра масс направления вылета рождающихся адронов образовывали плоскость, относительно которой фотоны вылетали асимметрично: разность их числа выше и ниже плоскости пропорциональна уровню поляризации. Получено, что с достоверностью 5,2 σ поляризация фотонов отлична от нуля, как и предсказывает Стандартная модель. Данные результаты накладывают ограничения на некоторые расширения Стандартной модели, в которых γ поляризованы по-другому. Источник: Phys. Rev. Lett. 112 161801 (2014)

Квантовое туннелирование и эффект Ааронова – Бома

A. Noguchi и др. выполнили в университете Осаки (Япония) эксперимент, в котором изучена динамика квантового туннелирования частиц в условиях, когда на их волновые функции оказывал влияние эффект Ааронова – Бома. В линейной ловушке Пеннинга в магнитном поле три иона кальция 40Ca+ находились в вершинах двух треугольников. Они могли туннелировать между двумя треугольными конфигурациями, верхней и нижней, а также имели вращательную моду — туннелирование по шести вершинам вокруг двух треугольников. Измерялся средний темп туннельных переходов между верхней и нижней конфигурациями вблизи основного состояния вращательной моды, которое достигалось путем охлаждения сначала методом боковой полосы, а затем методом адиабатического охлаждения до температуры 40 нК. Положение ионов в вершинах определялось по рассеянию на ионах лазерного излучения. Измеренная в эксперименте вероятность туннелирования испытывала осцилляции по мере увеличения величины магнитного поля с периодом, равным целой величине кванта магнитного потока φ0=hc/2e, — что и ожидалось с учётом эффекта Ааронова – Бома. Источник: Nature Communications 5 3868 (2014)

Диссипация в сверхпроводящем контакте

Б.Д. Джозефсон в 1962 г. предсказал теоретически, что диссипация переменного тока в сверхпроводящем контакте, вызываемая квазичастицами выше сверхпроводящей щели, должна значительно уменьшиться, если разность фаз волновой функции вдоль контакта составит величину π. Это обусловлено деструктивной интерференцией двух путей диссипации, связанных с электронами и дырками. До последнего времени данный способ подавления диссипации в экспериментах не был явно продемонстрирован. В новом эксперименте, который выполнили I.M. Pop (Йельский университет, США) и др., предсказанное когерентное уменьшение диссипации впервые удалось наблюдать и изучить. Исследовался джозефсоновский контакт, представляющий «искусственный атом» (флуксоний), на двух состояниях энергии которого был реализован квантовый кубит. Контакт был шунтирован цепочкой других сверхпроводящих контактов и с помощью индуктивно-емкостных связей интегрирован в электрический контур. По характеру прохождения радиочастотных импульсов через контакт, зависящему от состояния кубита, определялось время релаксации кубита -- его перехода в нижнее энергетическое состояние после импульсного возбуждения. Сдвиг фазы вдоль контакта осуществлялся с помощью внешнего магнитного поля, создающего поток φext через образуемый цепочкой контактов замкнутый контур. При приближении φext к 0,5φ0 сдвиг фазы стремился к π и время релаксации возрастало более чем на порядок величины, как и должно быть в соответствии с теорией Б.Д. Джозефсона. Возможно, что данная методика уменьшения диссипации найдет применение в экспериментах с квантовой информацией для ослабления декогеренции кубитов. Источник: Nature 508 369 (2014)

Управление энергетической щелью в графене

А.К. Гейм, К.С. Новоселов (Университет Манчестера, Великобритания) и их коллеги обнаружили, что энергетическая щель (расстояние по энергии между валентной зоной и зоной проводимости) у графена на подложке гексагонального нитрида бора hBN зависит от взаимной ориентации кристаллических направлений графена и hBN. Периодический потенциал подложки hBN (силы Ван-дер-Ваальса) вызывает деформацию решетки графена, изменяя его электронные свойства в зависимости от угла α между кристаллическими направлениями графена и hBN. В эксперименте изучался набор образцов, имеющих разные α, методами атомной силовой и сканирующей туннельной микроскопии, а также рамановской спектроскопии. В случае малого угла, α<1°, решетка граффена деформируется, становясь соразмерной решетке hBN. Расстояние между атомами углерода в деформировнной решетке увеличивается на 1,8%, и за счет так называемого «псевдомагнитного поля» появляется энергетическая щель. Деформация является неоднородной: домены соразмерной решетки разделены стенками, в которых аккумулируется механическое напряжение. При α>1° решетка графена не деформируется и энергетическая щель отсутствует. Ранее в нескольких экспериментах были получены противоречивые данные об электронных и оптических свойствах графена на подложке hBN. Теперь это легко объяснить тем, что в разных экспериментах были разные углы α. Возможно, что обнаруженная зависимость щели от α поможет в создании новых графеновых полупроводниковых приборов. Источник: Nature Physics 10 451 (2014)

Тороидальное магнитное поле и прецессия нейтронной звезды

Магнетары представляют собой нейтронные звезды с экстремально сильным дипольным магнитным полем ≈ 1010-1011 Tл. K. Makishima (Университет Токио, Япония) и др. выполнили наблюдения магнетара 4U 0142+61 с помощью космического рентгеновского телескопа Suzaku. При энергиях 15–40 кэВ в пульсациях рентгеновского излучения, имеющих период 8,69 с, обнаружена фазовая модуляция на ± 0,7 с с периодом ≈ 15 ч. Такая модуляция может иметь причиной свободную прецессию неосесимметричной нейтронной звезды, если относительная разность её главных моментов инерции ≈ 1,6 × 10-4. Вместе с нейтронной звездой прецессирует направление максимума излучения, что вызывает фазовую модуляцию наблюдаемого сигнала. Механическая деформация нейтронной звезды могла быть вызвана давлением тороидального магнитного поля величиной ≈1012 Tл. Если эта интерпретация верна, то описываемые наблюдения являются первыми, в которых обнаружено тороидальное магнитное поле, наличие которого предсказывалось в теоретических моделях. Источник: Phys. Rev. Lett. 112 171102 (2014)


Новости не опубликованные в журнале


Экситоны в металле

H. Petek (Питтсбургский университет, США) и его коллеги впервые наблюдали на поверхности серебра экситоны (квазичастицы, образуемые фотонами и электронами). Экситоны возбуждались лазерными импульсами длительностью 15 фс. В отличие от полупроводников, в которых экситоны наблюдались ранее, в металлах экситоны имеют очень малое время жизни из-за кулоновской экранировки, что делает их регистрацию очень сложной задачей. Источники: Nature Physics, онлайн-публикация от 1 июня 2014 г., phys.org

Лептонная неуниверсальность?

Из данных эксперимента LHCb, выполняемого на Большом адронном коллайдере, получены некоторые указания лептонной неуниверсальности — отличия в константах взаимодействия электронов и мюонов с промежуточными бозонами. Изучались распады B+-мезонов на каоны и пары лептонов. Согласно Стандартной модели, распады на каоны и электроны (позитроны) и на каоны и мюоны (антимюоны) равновероятны, если учесть отличия масс лептонов. Однако на уровне достоверности 2,6 σ в эксперименте обнаружено различие вероятностей каналов распадов. Распады по мюонному каналу происходят на 25% реже, чем по электронному. Следует отметить, что статистическая достоверность данного результата пока очень мала, и он требует дополнительной проверки. К лептонной неуниверсальности может привести наличие дополнительных бозонов Хиггса или тяжелых аналогов Z-бозонов, либо другие новые эффекты за пределами Стандартной модели. В предшествующих экспериментах следов лептонной неуниверсальности не наблюдали, однако LHSb обладает более высокими возможностями благодаря улучшенным кремниевым детекторам и новой системе идентификации частиц. Источник: home.web.cern.ch

Электроника на основе черного фосфора

M. Buscema (Дельфтский технологический университет, Нидерланды) и др. исследовали оптоэлектронные свойства полевых транзисторов на основе черного фосфора (фосфорена) — аллотропной кристаллической фазы фосфора. Квазидвумерные образцы толщиной 3-8 нм, состоящие всего из нескольких атомных слоев фосфора, изолировались методом механического отслоения. Контроль числа слоев осуществлялся с помощью атомного силового микроскопа. Электроны в таком образце обладают большой подвижностью, а энергетическая щель составляет 0,35-2 эВ, в зависимости от числа слоев (2 эВ — в случае одного слоя, 0,35 эВ — для объемного образца). Путем изменения потенциала затвора образец мог быть переведен в состояние как электронной, так и дырочной проводимости (допирования). Проводящий канал полевого транзистора, изготовленного методом литографии электронного пучка, был оставлен открытым для света. Транзистор обладал уникальными свойствами по фотоотклику: в режиме фотодетектора он эффективно реагировал на сигналы с длиной волны от оптической до 940 нм (ближний ИК) и мог переключаться между состоянием изолятора и проводника очень быстро — всего за 1 мс при включении света и за 4 мс при выключении. При этом проводимость изменялась в 1000 раз для дырок и в 10 раз для электронов. Эти свойства делают фосфорен очень перспективным материалом для изготовления оптических сенсоров. Источник: Nano Lett. 14 (6) 3347 (2014)

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