Новости физики в Интернете


Когерентное рассеяние нейтрино на ядрах

Международная коллаборация COHERENT, включающая российских исследователей из ИТЭФ, МИФИ и МФТИ, выполнила в Национальной лаборатории Оук-Ридж (США) эксперимент, в котором впервые зарегистрировано когерентное рассеяние нейтрино на ядрах. При когерентном рассеянии, предсказанном в теоретической работе D.Z. Freedman в 1974 г., нейтрино малой энергии взаимодействует одновременно со всеми нуклонами ядра, т.к. переносящий взаимодействие Z-бозон имеет длину волны де Бройля, превышающую размер ядра. Хотя сечение когерентного рассеяния, пропорциональное квадрату числа нейтронов в ядре, велико по сравнению с сечением рассеяния на единичных нуклонах, зарегистрировать когерентное рассеяние ранее не удавалось из-за малой энергии ядер отдачи. В эксперименте COHERENT применялся детектор, содержащий всего лишь 14,6 кг низкофонового сцинтиллятора CsI[Na] (иодид цезия, допированный натрием). Детектор находился в глубоком подвальном помещении с низким фоном от нейтронов и космических лучей и облучался нейтрино, которые рождались при взаимодействии протонных импульсов от ускорителя с мишенью из ртути. Когерентное рассеяние зарегистрировано на уровне достоверности 6,7 σ. Использованная методика регистрация когерентного рассеяния нейтрино на ядрах ввиду компактности детектора может найти практические применения для мониторинга ядерных реакторов. Источник: Science 357 1123 (2017)

Механизм бесструктурного фазового перехода в (TMTTF)2PF6

S. Kitou (Нагойский университет, Япония) и др. методом синхротронной рентгеновской дифракции впервые прояснили механизм фазового перехода в органическом молекулярном проводнике (TMTTF)2PF6 вблизи температуры 67 К, когда кристалл переходит из состояния изолятора Мотта в зарядо-упорядоченное состояние и затем в спиновую фазу Пайерлса. Поскольку ранее при этом никаких изменений в структуре кристалла обнаружить не удавалось, этот переход был назван бесструктурным. Несмотря на 40 лет исследований, механизм данного перехода оставался неизвестен. В новом эксперименте для структурного анализа применялся синхротронный источник рентгеновского излучения. Методом обратного Фурье-анализа были охарактеризованы внутренние электронные связи атомов в молекулах и связи с окружающими молекулами. Исследование показало, что фазовый переход связан с формированием двумерного вигнероского кристалла, изменением длины связей и с передачей заряда величиной 0,20e между двумя соседними молекулами TMTTF в димере. Источник: Phys. Rev. Lett. 119 065701 (2017)

Магниевые аккумуляторы с наноструктурированным катодом

Первый прототип аккумуляторов на основе магния продемонстрировали D. Aurbach и др. в 2000 г. Эти аккумуляторы безопаснее и дешевле литиевых, но уступают им по ёмкости. H.D. Yoo (Хьюстонский университет, США) и др. усовершенствовали магниевый аккумулятор, применив в нем другой электролит и улучшенный наноструктурированный катод. В качестве переносчиков заряда вместо прежних Mg2+ используются ионы MgCl-. При этом для функционирования аккумулятора не требуется разрыв связей Mg-Cl, который ранее был необходим для высвобождения Mg2+, в результате чего энергетический барьер в химических реакциях снижается с 3 эВ до 0,8 эВ. Новый катод покрыт дисульфидом титана TiS2, и с помощью внедрения (интерколляции) органических молекул расстояние между слоями TiS2 увеличено с 5,69 Å до 10,86 Å. Это существенно облегчает проникновение ионов MgCl- в катод, ускоряя их диффузию. В результате, ёмкость магниевого аккумулятора удалось повысить в четыре раза до 400 мА ч г-1. Повышение емкости сопровождается также хорошей производительностью при перезарядке. Источник: Nature Commun. 8 339 (2017)

Межатомный кулоновский распад

В некоторых высокоэнергетических процессах образуются так называемые «полые атомы», в которых электроны находятся на внешних орбиталях, а внутренние уровни не заполнены. Известно, что при взаимодействиях с веществом «полые атомы» способны за несколько фс перейти в основное состояние, но механизм быстрого сброса энергии электронами оставался неясен. R.A. Wilhelm (Институт прикладной физики, Австрия и Институт физики ионных пучков и исследования материалов, Германия) и др. показали, что этим механизмом является процесс «межатомного кулоновского распада», при котором электроны полого атома взаимодействуют одновременно с несколькими соседними атомами. Эксперимент выполнен с многозарядными ионами Ar16+ и Xe30+, пролетающими через слой графена. На расстоянии в несколько Å от поверхности графена ионы захватывают с нее электроны и частично нейтрализуются. Захваченные электроны имеют большие энергии, поэтому они оказываются преимущественно на внешних уровнях. Пролет образвавшихся таким путем «полых атомов» через слой графена занимает ≈ 1 фс, но за это время электроны успевают переходить на внутренние орбитали. Регистрация ионов на выходе осуществлялась с помощью электростатического анализатора. Сравнение результатов данного исследования с расчетами «из первых принципов» показало, что за эффект сброса энергии в данном случае отвечает межатомный кулоновский распад, а другие механизмы дают малый вклад. Межатомный кулоновский распад может иметь место также в биологических тканях при снятии возбуждения атомов, вызываемого ионизирующими излучениями. Источник: Phys. Rev. Lett. 119 103401 (2017)

Магнитное поле в далёкой галактике

S.A. Mao (Институт радиоастрономии Общества им. М. Планка) и др. измерили магнитное поле в галактике, находящейся на расстоянии 4,6 мрд. световых лет. Галактика наблюдалась в полосе частот 1-8 ГГц с помощью радиотелескопов VLA в Нью-Мексико. Она является сильной гравитационной линзой, создавая два изображения далёкого квазара. Была построена модель распределения электронной плотности в галактике и измерена разность фарадеевского вращения плоскостей поляризации в двух изображениях. Измерение разности помогло исключить влияние фоновых полей на луче зрения. По этим данным найдена величина крупномасштабного магнитного поля в галактике — порядка нескольких мкГс. По своей величине и конфигурации поле в далекой галактике похоже на магнитное поле в нашей Галактике и в других близких галактиках. Это говорит о том, что сильные магнитные поля появились в галактиках раньше, чем считалось. Механизм зарождения магнитных полей в ранней Вселенной пока окончательно не выяснен, но универсальным механизмом их усиления до больших величин является магнитное динамо в движущейся плазме. Наблюдаемые характеристики магнитного поля в исследованной галактике хорошо согласуются с теорией динамо. Источник: Nature Astronomy 1 621 (2017)

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