Новости физики в Интернете


Обнаружены новые барионы

Коллаборацией LHCb на Большом адронном коллайдере впервые зарегистрированы частицы-резонансы Ξb'- и Ξb*- с массами, соответственно, 5935 МэВ/c2 и 5955 МэВ/c2, состоящие из b-, d- и s-кварков. Существование этих частиц в составе изодублета Ξb предсказывалось теоретически в кварковой модели. В барионе Ξb'-, имеющем спин-четность JP=(1/2)+, спин d-кварка направлен противоположно спину s-кварка. А барион Ξb*- имеет JP=(3/2)+, и спины указанных кварков направлены одинаково. Новые частицы рождались в pp-столкновениях и были зарегистрированы как пики в спектре продуктов их распада на Ξb0 и π-. Массы новых барионов лишь немного превосходят сумму масс Ξb0 и π-, находясь вблизи кинематического порога распада, причём ранее теоретически допускалась возможность, что масса Ξb'- может быть меньше порога. В эксперименте LHCb принимают участие российские исследователи из семи научных институтов. Источник: arXiv:1411.4849 [hep-ex]

Квантовая интерференция на молекуле

В знаменитом квантовом эксперименте с двумя щелями интерференционная картина исчезает, если известно, через какую щель проходят частицы. Эту информацию можно получить, например, путем измерения импульса отдачи щели. X.-J. Liu (Циклический ускоритель электронов SOLEIL, Франция) и др. реализовали разновидность данного эксперимента с использованием эффекта фотоэмиссии на молекулах O2. Роль двух щелей играют два атома молекулы, а интерференционная картина наблюдалась в распределении по углам вылетающих Оже-электронов после облучения молекул фотонами от синхротронного рентгеновского источника. Если рассеяние фотонов на молекуле O2 происходило без ее без диссоциации, то она получала отдачу как целое. В этом случае неизвестно, на каком именно из двух атомов молекулы произошло рассеяние, и наблюдалась интерференционная картина. Если же молекулы диссоциировали на атомы, то регистрировались импульсы ионов O+ и Оже-электронов. Это позволяло идентифицировать атом-рассеиватель, и интерференция в распределении Оже-электронов отсутствовала, как и предсказывает квантовая механика. Источник: Nature Photonics, онлайн-публикация от 1 декабря 2014 г.

Структура тримеров 4He3 и 3He4He2

Уже более 20 лет идут теоретические дискуссии о пространственной структуре молекулы 4He3, имеющий очень малую энергию связи из-за слабой поляризуемости атомов 4He. Согласно одним работам, атомы 4He в молекуле 4He3 выстроены в форме правильного треугольника, а по другим расчётам, эта молекула линейная. Новый эксперимент R. Dorner (Институт ядерной физики Университета Гёте, Германия) и его коллег показал, что на самом деле молекула 4He3 не имеет определенной структуры, вместо этого атомы 4He образуют хаотическое облако (распределены с примерно одинаковой вероятностью внутри сферического объёма). Эксперимент выполнен на установке COLTRIMS, где молекулы 4He3 и 3He4He2 формировались при вылете газообразного гелия из сопла и, проходя через дифракционную решётку, сепарировались по массам. Затем под влиянием фемтосекундных лазерных импульсов атомы в молекулах ионизировались, разлетались за счёт кулоновского отталкивания и регистрировались в детекторах по методу совпадений. Эта методика позволяла измерять импульсы атомов и реконструировать форму исходных молекул 4He3 — найти расстояния и углы между атомными связями. Ввиду широкого статистического распределения (без выделенных пиков) по расстояниям и углам, был сделан вывод об отсутствии у этих молекул упорядоченной структуры. В этом же эксперименте исследована структура молекул 3He4He2 и показано, что они имеют вид «гало», когда атом 3He обращается далеко от более компактной пары 4He2. Источник: Nature Communications 5 5765 (2014)

Динамика электронов в кремнии

M. Schultze (Калифорнийский университет в Беркли, США) и др. проследили в реальном времени динамику изменения энергетической щели в кремнии при переходе электронов из валентной зоны в зону проводимости. С помощью лазерных импульсов производилось возбуждение электронов в образце и выполнялись синхронные измерения спектров поглощения образца при облучении импульсами крайнего УФ-диапазона длительностью в несколько десятков аттосекунд. Переход электронов в зону проводимости происходил в режиме туннелирования, т. к. параметр адиабатичности Келдыша составлял γ ≈ 0,5. После возбуждения электронов наблюдалось быстрое сужение энергетической щели за время ≈ 450 ас. Оно представляет собой чисто электронный эффект и обусловлено рассеянием электронов друг на друге в зоне проводимости. Затем через 60 ± 10 фс было опять отмечено сильное изменение спектра поглощения, объясняемое развитием колебаний кристаллической решетки с периодом 64 фс под влиянием оптических фононов, которые рождались при возбуждении электронов. Результаты эксперимента могут оказаться полезными в сверхбыстрой микроэлектронике. Источник: Science 346 1348 (2014)

Тайминг пульсаров и строение нейтронных звёзд

Исследователи из Университета Вашингтона в Сент-Луисе (США) M.G. Alford и K. Schwenzer получили новые данные о составе нейтронных звёзд по стабильности их периодов вращения. В настоящее время остаётся открытым вопрос, содержится ли в недрах нейтронной звезды так называемая кварковая материя, или же эти объекты состоят из чисто нейтронной материи? M.G. Alford и K. Schwenzer рассчитали амплитуду r-моды глобальных осцилляций формы нейтронной звезды, зависящую от вязкости вещества звезды, т.е. от ее состава. При наличии кварковой материи затухание r-моды сильнее и квадрупольный момент меньше. Поэтому звезда должна излучать меньше энергии в форме гравитационных волн и слабее замедлять своё вращение. Для количественной проверки этого эффекта использовались данные наблюдений маломассивных рентгеновских двойных (систем, состоящих из нейтронной и обычной звезды) и данные радионаблюдений миллисекундных пульсаров. Температура миллисекундных пульсаров неизвестна, но M.G. Alford и K. Schwenzer разработали метод, независимый от данных о температуре. Исследователи пришли к выводу о том, что данные по таймингу пульсаров лучше согласуются с наличием внутри нейтронной звезды кварковой материи, чем с чисто нейтронным составом. А в случае чисто нейтронного состава, по-видимому, необходимо предположить наличие дополнительного (неучтенного пока) источника затухания r-моды колебаний. Источник: Phys. Rev. Lett. 113 251102 (2014)


Новости не опубликованные в журнале


Мощные рентгеновские вспышки в центре Галактики

С помощью космической рентгеновской обсерватории Чандра зарегистрированы две вспышки из центра Галактики, которые по мощности в 400 и в 200 раз превосходят средний рентгеновский поток. Выдвинуты гипотезы, что эти вспышки могли возникнуть в результате разрушения астероидов и аккреции их вещества или в процессе перезамыкания магнитных силовых линий вблизи сверхмассивной черной дыры. Источник: Chandra Press Room

Пара черных дыр в квазаре

M.J. Graham (Калифорнийский технологический институт, США) и др. обнаружили, что излучение квазара PG 1302-102 колеблется по гармоническому закону с периодом около 5 лет. Вероятнее всего, в центре квазара имеются две сверхмассивные черные дыры, вращающиеся друг вокруг друга на расстоянии менее парсека. Такая пара черных дыр могла появиться в результате слияния двух галактик, в ядрах которых находились сверхмассивные черные дыры. Источник: arXiv:1501.01375 [astro-ph.GA]

Обратный спектр в метаматериале

T.A. Morgado (Университет Коимбры, Португалия) и др. создали метаматериал, состоящий из массива проволочек, у которого показатель преломления в микроволновом диапазоне уменьшается с увеличением частоты. При прохождении через такой метаматериал радиоизлучение разлагается в спектр с обратным порядком следования частот, чем у обычных материалов. Для разложения света в оптической призме это означало бы обратный порядок цветов. Объяснения этого эффекта основано на нелокальном взаимодействии излучения с элементами метаматериала. Источники: Appl. Phys. Lett. 105 264101 (2014), phys.org

Атмосфера экзопланет и приливный захват

Теоретические расчеты J. Leconte (Университет Торонто, Канада) и др. показали, что наличие у экзопланеты даже сравнительно тонкой атмосферы может предотвратить ее приливный захват — синхронизацию периодов собственного вращения и орбитального вращения вокруг звезды. Этот эффект важен для экзопланет, находящихся в зоне обитаемости вблизи от маломассивных звезд, где велики приливные силы. Он ведет к улучшению климата таких экзопланет и повышает вероятность наличия на них жизни. Источники: Science, онлайн-публикация от 15 января 2015 г., physicsworld.com

Лазер на основе элементов IV-й группы

S. Wirths (Peter Grunberg Institute (PGI-9), Германия) и др. впервые продемонстрировали полупроводниковый лазер на основе только элементов IV-й группы: германия и олова. Лазер удалось создать с помощью новой методики внедрения большого количества олова (около 10%) в кристаллическую решетку германия без потери оптических свойств. Такие лазеры благодаря их химической совместимости с кремнием могут быть легко интегрированы в микросхемы на кремниевой подложке и существенно повысить эффективность передачи данных между компонентами, если световые импульсы заменят медленные электрические сигналы, распространяющиеся по металлическим проводникам. Пока в созданном лазере применяется оптическая накачка, и функционирует он при температуре ниже 90 K, но в будущем планируется добиться повышения рабочей температуры и использовать электрическую накачку. Источники: Nature Photonics, онлайн-публикация от 19 января 2015 г., phys.org

Групповая скорость единичного фотона

D. Giovannini (Университет Глазго, Великобритания) и др. выполнили эксперимент, в которой с помощью специальной маски на основе жидких кристаллов изменялась форма волновой функции единичного фотона, в результате чего фотон двигался в вакууме с групповой скоростью, на 0,001 % меньшей, чем групповая скорость в вакууме невозмущенного фотона. Источники: Science, онлайн-публикация от 22 января 2015 г., physicsworld.com

Состояния Ефимова для трехатомных молекул

Исследователи из Чикагского университета (США) впервые наблюдали предсказанный В. Ефимовым в 1970 г. квантовомеханический эффект для молекул, состоящих из одного атома лития и двух атомов цезия. Их эксперимент подтвердил, что эти молекулы могут иметь три состояния, в которых размеры молекул отличаются в одинаковое число раз (в 4,88 раз). Источник: www.sciencedaily.com

Вещество, совмещающее электрическую поляризацию и намагниченность

Исследователи из Ливерпульского университета (Великобритания) синтезировали соединение на основе слоистого перовскита, которое может одновременно иметь электрическую поляризацию и намагниченность при температурах, выше комнатной температуры. Ранее считалось, что эти два свойства несовместимы. Источники: Science 347 420 (2015), phys.org

Управление трением в наномасштабах

E. Strelcov (Национальная лаборатория Оук-Ридж, США) и др. продемонстрировали в своем эксперименте метод управления трением между движущейся иглой атомного силового микроскопа и поверхностью ионного кристалла. Сила трения увеличивалась или уменьшалась при изменении разности потенциалов межу иглой и поверхностью образца. Вероятными причинами изменения трения являются конденсация влаги из окружающего воздуха на поверхности образца и изменение глубины проникновения иглы в поверхность в зависимости от электрического поля. При этом электрический ток между иглой и образцом отсутствовал, что исключало нагрев электрическим током как причину изменения силы трения. Источники: Scientific Reports 5 8049 (2015), www.sciencedaily.com

Лазерное охлаждение газа без спонтанного излучения

Обычно лазерное охлаждение атомных газов сопровождается спонтанным излучением, которое существенно влияет на процесс охлаждения. Уменьшить роль спонтанного излучения можно, например, путем использования двух источников излучения с разными частотами, так что поглощение фотонов происходит на одной частоте, а излучение на другой. В работе исследователей из Университет Стоуни-Брук (США) C. Corder, B. Arnold и H. Metcalf продемонстрирована методика лазерного охлаждения атомного газа с незначительным спонтанным излучением атомов. Этого удалось добиться путем ограничения времени взаимодействия лазерного излучения с атомами по сравнению со временем поглощения излучения и спонтанного распада возбужденного состояния атомов. В основе методики лежит использование бихроматического взаимодействия. Лазерные лучи с несколько сдвинутыми от атомного резонанса частотами были получены с помощь акусто-оптического модулятора. Пучок атомов пересекал область стоячих волн бихроматического излучения. Изучались переходы 23S → 33P атомов изначально переведенных в состояние 23S с помощью электрического разряда. При этом время взаимодействия и охлаждения достаточно было мало, а время жизни возбужденного состояния велико, так что эффект спонтанных распадов не успевал оказать влияния на протяжении времени охлаждения. Переходы в атомах происходили не за счет спонтанного, а за счет стимулированного излучения. Распределение атомов по скоростям изучалось по расширению поперечного сечения пучка за время его свободного пролета после взаимодействия с лазерным светом. Пучок наблюдался по флуоресцентному излучению на фосфорном экране. При использовании этой методики удалось примерно в два раза уменьшит ширину распределения атомов по скоростям, т.е. в четыре раза уменьшить температуру в сопутствующей системе отчета. Одновременно это означает сжатие в два раза в фазовом пространстве состояний. Результаты измерений хорошо соответствуют численным расчетам эффекта — решению уравнения Блоха. Разработанная методика может найти применение также в охлаждении молекул или в тех ситуациях, когда время охлаждения ограничено. Источник: Phys. Rev. Lett. 114 043002 (2015)

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