Новости физики в Интернете


Сверхпроводимость H2S при температуре 203 K под давлением

M.I. Eremets (Институт химии Общества им. М. Планка, Германия) и его коллеги сообщили об обнаружении ими обычной (описываемой теорией Бардина – Купера – Шриффера (БКШ)) сверхпроводимости у сероводорода H2S при рекордно большой температуре Tc=203 K сверхпроводящего перехода под давлением 150 ГПа. До этого рекордная Tc=164 K наблюдалась у купрата под большим давлением, а у обычных сверхпроводников Tc не превышала 39 K (у MgB2). Теория БКШ не ограничивает Tc и указывает путь её повышения: требуется большая частота колебаний фононов, сильная электрон-фононная связь и высокая плотность электронных состояний. Эти факторы должны быть особенно выражены у металлического водорода или у соединений водорода. В данном эксперименте образец H2S впервые исследовался при P>100 ГПа. Он сжимался в алмазной наковальне, где давление контролировалось по спектру комбинационного рассеяния. Сверхпроводимость зарегистрирована как по падению электрического сопротивления, так и на основе эффекта Мейснера в магнитном поле. Наблюдавшийся эффект изотопического сдвига Tc у D2S свидетельствует о том, что сверхпроводимость имеет БКШ-механизм. Авторы эксперимента предполагают, что под давлением происходит декомпозиция H2S и частичная трансформация в H3S, который и является носителем сверхпроводимости. Температура Tc=203 K (-70°C) уже превышает наблюдавшиеся на Земле природные температуры, и остаётся надежда обнаружить в будущем комнатнотемпературную сверхпроводимость (подробнее см. в статьях В.Л. Гинзбурга в УФН 170 619 (2000) и УФН 175 187 (2005). Источник: Nature 525 73 (2015)

Нулевые квантовые флуктуации механического резонатора

В эксперименте, выполненном под руководством K.C. Schwab (Калифорнийский технологический институт, США), продемонстрирована методика «сжатия» нулевых квантовых флуктуаций механической системы, когда величина флуктуаций одной переменной X1, описывающей систему, понижается за счёт увеличения флуктуаций второй сопряжённой ей переменной X2 (на диаграмме Вигнера это выглядит как сжатие круга в эллипс). Среднеквадратичные флуктуации двух некоммутирующих переменных не могут быть уменьшены одновременно ввиду квантовомеханического принципа неопределенности. Алюминиевая пластинка микрометрового размера имела резонансную частоту механических колебаний νm=3,6 МГц и являлась одной из обкладок конденсатора колебательного контура с резонансной частотой νc=6,23 ГГц, что позволяло вызывать параметрический резонанс. Квантовыми переменными служили коэффициенты в разложении координаты пластинки x=X1cos(ωm t)+X2sin(ωm t). Сжатие квантовых флуктуаций производилось путём воздействия на пластинку дополнительного электромагнитного поля на частотах νc ± νm, причем на нижней частоте воздействие было сильнее. Анализировалась амплитудно-частотная характеристика контура вблизи резонанса. Измерения показали, что удалось произвести сжатие флуктуаций примерно на 9 %. Данная методика может оказаться полезной в создании ультрачувствительных сенсоров для детекторов гравитационных волн, для которых следующие из принципа неопределенности квантовые ограничения играют принципиальную роль. Источник: Science 349 952 (2015)

Квантовое сжатие при резонансной флуоресценции

Чаще всего сжатое квантовое состояние света получают в нелинейных кристаллах при большой интенсивности лазерного излучения. Однако ещё в 1981 г. D.F. Walls и P. Zoller предложили другой способ получения сжатого состояния, заключающийся в резонансном рассеянии фотонов на двухуровневой системе. Из-за малой величины флуоресцентного выхода реализовать этот метод на уровнях реальных атомах пока не удаётся. M. Atature (Кембриджский университет, Великобритания) и его коллеги впервые продемонстрировали данный метод сжатия с использованием не реальных, а «искусственных атомов», представленных энергетическими уровнями электронов в полупроводниковой квантовой точке. Благодаря большой интенсивности дипольных переходов, удалось на два порядка повысить темп детектирования фотонов по сравнению со случаем реальных атомов. Квантовая точка освещалась лазером, а флуоресцентный свет собирался линзой и пропускался через сплиттеры и интерферометр, помогающие разделить фотоны исходного и флуоресцентного излучения. В итоге, была измерена корреляционная функция фотонов, прошедших через плечи интерферометра, и было зарегистрировано сжатие квантовых флуктуаций: одна из сопряжённых переменных, описывающих электромагнитное поле переизлучённой волны, имела дисперсию на 3,1 ± 1 % меньше уровня квантового шума за счёт большей неопределённости другой переменной. Источник: Nature 525 222 (2015)

Радон и торон как предвестники землетрясений

Повышение концентрации в воздухе изотопа радона 222Rn иногда бывает связано с приближающимися землетрясениями, однако эта корреляция не чёткая: чаще всего выбросы радона и землетрясения происходят независимо, поэтому прогнозировать землетрясения на основе 222Rn обычно не удается. Исследователи из Сеульского национального университета (Республика Корея) Y.H. Oh и G. Kim показали, что более чёткую зависимость можно установить, если одновременно с 222Rn измерять также концентрацию торона 220Rn. В течение 13 месяцев с помощью кремниевых детекторов α-частиц проводился мониторинг 220Rn и 222Rn в пещере в Южной Корее. В феврале 2011 г. был отмечен сильный одновременный выброс 220Rn и 222Rn, который не может быть объяснен обычными погодными или сезонными вариациями. Этот выброс предшествовал землетрясению в Японии магнитудой 9,0, случившемуся 11 марта 2011 г. на расстоянии 1200 км от детектора — столь большое расстояние может объясняться общим сдвигом тектонической плиты. Сильные выбросы 222Rn, но без 220Rn, отмечались также летом 2010 г., однако тогда землетрясения не последовало. В процессе диффузии через микротрещины горных пород 222Rnn, имеющий время полураспада T1/2=3,82 суток, может выходить на поверхность. Напротив, 220Rn из-за малого T1/2=55,6 с не успевает диффузионным путем достичь детектора, а скорее всего переносится адвекционными потоками воздуха. В этом, по мнению исследователей, заключается меньшая чувствительность концентрации 220Rn к метеорологическим условиям и большая — к геологическим событиям, которые предшествуют землетрясениям. Таким образом, регистрация пары изотопов радон-торон может дать хороший инструмент для прогнозирования землетрясений, если создать соответствующую сеть подземных детекторов. Источник: Scientific Reports 5 13084 (2015)

Яркая сверхновая и ультрадлинный гамма-всплеск

Среди космических гамма-всплесков выделяется класс всплесков с длительностью более 104 с. Предполагалось, что некоторые из них могут возникать при взрывах сверхновых, но ранее такие сверхновые не наблюдались. J. Greiner (Институт внеземной физики Общества им. М. Планка и Мюнхенский технический университет, Германия) и др. впервые установили достаточно убедительную связь сверхновой 2011kl и ультрадлинного всплеска GRB 111209A, произошедшего на красном смещении z=0,677. После всплеска GRB 111209A в течение примерно 43 дней наблюдалось мощное послесвечение, связанное со сверхновой 2011kl. Ее светимость не может быть обусловлена распадом 56Ni, т.к. потребовалось бы слишком большая масса выброшенного 56Ni. Объяснением может служить модель, в которой дополнительная энергия передается магнито-ротационным механизмом от сильно замагниченной нейтронной звезды — магнитара, образовавшегося при взрыве. Модели с магнитаром ранее уже обсуждались, но в случае GRB 111209A и 2011kl получена наиболее полная и самосогласованная картина. Источник: Nature 523 189 (2015)


Новости не опубликованные в журнале


Сегнетоэлектрические свойства тонкой пленки

Как правило, вещества теряют сегнетоэлектрические свойства при уменьшении толщины образцов. Однако D. Lee (Висконсинский университет в Мадисоне, США) и др. обнаружили, что тонкая пленка SrTiO3, толщиной всего в несколько нм, покрытая массивом полярных областей также нанометрового размера, сохраняет общую электрическую поляризацию даже при комнатной температуре. Сегнетоэлектричество в тонких пленках может найти полезные применение в наноустройствах. Источники: Science 349 1314 (2015), physicsworld.com

Наведенный магнетизм в золоте

M.G. Flokstra (Сент-Эндрюсский университет, Великобритания) и др. обнаружили в своем эксперименте, что через тонкий слой сверхпроводника могут передаваться магнитные свойства от слоя ферромагнетика к слою золота, расположенным по разные стороны от сверхпроводника. При этом золото изначально являлось немагнитным материалом, а сам сверхпроводник, передающий магнитные свойства, все время остается немагнитным. Ранее этот эффект никогда не наблюдался в экспериментах и не предсказывался теоретически. Возможно, магнетизм передается через спин-поляризованные куперовские пары в сверхпроводнике. Источники: Nature Physics, онлайн-публикация от 5 октября 2015 г., physicsworld.com

Ускоритель на основе терагерцевого излучения

Продемонстрирован прототип ускорителя электронов, в котором вместо обычно применяемого микроволнового радиоизлучения применяется излучение диапазона ТГц. Созданное компактный устройство может ускорять электроны до энергий в несколько кэВ. Источники: Nature Communications 6 8486 (2015), www.sciencedaily.com

Низковольтный туннельный полевой транзистор

D. Sarkar (Калифорнийский университет в Санта-Барбаре, США) изготовили туннельный полевой транзистор, имеющий рабочее напряжение всего 0.1 вольт. Этого удалось достичь путем создания канала из сульфида молибдена толщиной всего в две молекулы. Источники: Nature 526 91 (2015), physicsworld.com

Модуляция фосфоресцентного излучения

S. Cueff (Брауновский университет, США) и др. разработали новую методику, позволяющую изменять с высокой скоростью спектр света, испускаемого при фосфоресценции. Излучающий слой эрбия был помещен на монослой VO2. Изменение проводящих свойств VO2 с помощью лазерного излучения влияло на излучательные свойства эрбия, вызывая изменения спектрального состава излучаемого фосфоресцентного света. Причем, характерное время этих изменений было на три порядка меньшее, чем время время жизни возбужденного состояния эрбия (время затухания фосфоресценции). Благодаря данному эффекту фосфоресцентное излучение может найти применения в телекоммуникационных устройствах, где ранее он не использовалось из-за большого времени затухания и, соответственно, медленности передачи сигналов. Источники: Nature Communications 6 8636 (2015), phys.org

Широкополосная антенна на основе графена

M. Mittendorff (Мэрилендский университет, США и HZDR, Германия) и др. создали миниатюрную антенну, работающую при комнатной температуре в широком интервале частот от оптического до далекого ИК-диапазона, примыкающего к ТГц-диапазону. При этом антенна способна регистрировать сверхбыстрые сигналы с длительностью нарастания фронта импульса 40 пс. Антенна представляет собой металлическую пластину с вырезами, помещенную на слой графена, который в свою очередь находится на подложке из карбида кремния, прозрачной для излучения с указанными частотами. Под влиянием электромагнитных волн электронный газ в графене нагревается, электрическое сопротивление графена повышается, и возникающие при этом электрические сигналы регистрируется металлической частью антенны. Исследователи уже применили данную антенну для синхронизации импульсов двух лазеров. Источники: Optics Express 23 28728 (2015), HZDR

Новые изотопы

В Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса (США) синтезированы новые короткоживущие изотопы 216U, 219Np, 223Am, 229Am и 233Bk. Изотопы рождались при столкновении пучка ускоренных ионов кальция с фольгой из кюрия и были идентифицированы по продуктам их распадов. Источники: Physics Letters B 748 199 (2015), phys.org

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