Новости физики в Интернете


Проверка принципа эквивалентности

Согласно слабому принципу эквивалентности (ПЭ), справедливому в рамках Общей теории относительности, все тела независимо от их состава падают в гравитационном поле с одинаковым ускорением, но некоторые теории предсказывают нарушение ПЭ. Исследователи из Французского центра аэрокосмических исследований ONERA и Обсерватории Лазурного берега в эксперименте, проведённом на спутнике MICROSCOPE, выполнили проверку ПЭ с рекордной точностью ≈ 10−14. На борту спутника имеются два полых коаксиальных цилиндра, свободно подвешенных в невесомости. Внутренний цилиндр изготовлен из сплава платины и родия, а внешний — из сплава титана, алюминия и ванадия. Для контроля имелась вторая такая же система, но с цилиндрами из одинакового материала (сплава Pt и Rh). С помощью электростатических сенсоров измерялись силы, необходимые для удержания внутренних и внешних цилиндров неподвижно относительно друг друга. Наличие сигнала, промодулированного с частотой вращения спутника, свидетельствовало бы о нарушении ПЭ. Такого нарушения пока не обнаружено, и параметр Этвеша был ограничен величиной δ (Ti,Pt)=[-1 ± 9(стат.) ± 9(сист.)]×10−15. Этот результат на порядок улучшает предшествующее ограничение. В течение многих лет лучшим по точности (на уровне ≈ 10−12) оставался результат эксперимента В.Б. Брагинского и его коллег, выполненного в МГУ (см. УФН 105 779 (1971), УФН 179 3 (2009)). Источник: Phys. Rev. Lett. 119 231101 (2017)

Поиск аксионов

Изначально аксионное поле было предложено для объяснения отсутствия CP-нарушения в сильных взаимодействиях, однако кванты этого поля — аксионы оказались хорошими кандидатами на роль частиц тёмной материи. При взаимодействии с когерентно осциллирующим аксионным полем электрические дипольные моменты нуклонов будут испытывать осцилляции, что отразится на характере прецессии их спинов. C. Abel (Сассекский университет, Великобритания) и др. сообщили о новых результатах поиска аксионов из данных эксперимента Sussex-RAL-ILL, который выполнялся в 1998-2002 гг. в Институте Лауэ – Ланжевена (Франция). Измерялось отношение частот прецессии спинов ультрахолодных нейтронов и атомов 199Hg в ловушке с магнитным и электрическим полями. Предполагалось, что аксионное поле составляет тёмную материю в Галактике, поэтому известна её локальная плотность и скорость. Аномальная прецессия не обнаружена, но получены ограничения на массы аксионов ma и константы связи аксионного поля с глюонами и нуклонами. В частности, исключены массы 10−24 ≤ ma ≤ 10−17эВ. Новые лабораторные ограничения на константы связи на три порядка величины лучше астрофизических ограничений. Источник: Phys. Rev. X 7 041034 (2017)

Фотоядерные реакции в грозовом разряде

T. Enoto (Киотский университет, Япония) и др. сообщили о наблюдении гамма-лучей, которые генерируются фотоядерными реакциями и аннигиляцией позитронов e+ при грозовых разрядах. Молнии являются естественными ускорителями частиц (см. обзор А.В. Гуревича и К.П. Зыбина в УФН 171 1177 (2001)). Лавины убегающих e-, которые развиваются в сильных электрических полях, испускают тормозное γ-излучение. Подобные γ-вспышки ранее уже регистрировались наземными детекторами и с борта самолетов, а также наблюдались космическими телескопами как γ-всплески земного происхождения. Теоретически предсказывалось, что энергия этих γ-лучей достаточна для инициации фотоядерных реакций в атмосфере. Такие реакции ранее со статистической достоверностью не наблюдались, хотя сообщалось о регистрации нейтронов и e+, которые предположительно рождаются в этих реакциях. В частности, появление n при молниях было отмечено на Тянь-Шаньской горной станции (см. УФН 182 568 (2012)). T. Enoto и др. 6 февраля 2017 г. зарегистрировали с расстояния 0,5-1,7 километра от грозового разряда γ-вспышку длительностью менее 1 мс, одновременную с молнией. Затем наблюдалось γ-излучение, которое экспоненциально затухало в течение 200 мс, а также дополнительный запаздывающий импульс со спектральным максимумом при 0,511 МэВ. Интерпретацией этих наблюдений является следующая цепочка событий. Одновременная с молнией γ-вспышка вызвана тормозным излучением e- в разрядном канале. Гамма-фотоны взаимодействовали с молекулами воздуха с образованием нестабильных ядер 13N и n в реакции 14N+γ → 13N+n. Нейтроны взаимодействовали с 14N с образованием ядер 14C и 15N в возбуждённом состоянии, а при их переходе в основное состояние излучались γ-фотоны с энергиями <10,8 МэВ, которые наблюдались после молнии. Затем происходили β+-распады ядер 13N в стабильные ядра 13C с испусканием e+. Аннигиляция e+e- давала наблюдаемый γ-сигнал с энергией 0,511 МэВ, соответствующей массе e+. При этом минутная задержка по времени от момента грозового разряда соответствует направлению и скорости ветра, который перенёс облако с ядрами 13N к детекторам. Описываемые наблюдения дают убедительные свидетельства того, что в грозовых разрядах действительно имеют место фотоядерные реакции. Источник: Nature 551 481 (2017)

Вариации гравитационного поля при землетрясениях

Землетрясение приводит к перемещению больших масс грунта, что ведет к изменениям гравитационного поля. В отличие от упругих P-волн, распространяющихся в коре и в верхней мантии Земли со скоростью 6-10 км с−1, возмущения гравитационного поля движутся со скоростью света. M. Vallee (Университет Париж Дидро, Франция) и его коллеги выполнили косвенную регистрацию этих возмущений во время землетрясения магнитудой 9,1 в Тохоку (Япония) в 2011 г. Использовались данные 11 сейсмических станций, расположенных в Азии на удалении 1-2 тыс. км от очага землетрясения. Возмущения гравитационного поля от землетрясения создавали вблизи этих станций вторичные сейсмические волны, причем суммарно гравитационные и вторичные сейсмические сигналы вызывали вариации ускорения ≈ 1 нм с−2, которые регистрировались сейсмическими станциями раньше первичных P-волн. Регистрация гравитационных возмущений даёт новый важный канал информации о сильных землетрясениях. Источник: Science 358 1164 (2017)

Квазар на красном смещении z=7,54

E. Banados (Обсерватория института Карнеги в Пасадене, США) и др. обнаружили квазар при красном смещении z=7,54, когда возраст Вселенной составлял всего 690 млн. лет (прежний рекорд z=7,09). Болометрическая светимость квазара соответствует массе чёрной дыры (ЧД) 8×108M. Если предполагать, что эта ЧД непрерывно увеличивала массу при аккреции в эддингтоновском режиме, то на красном смещении z ≈ 40 уже должны были существовать ЧД с массами ≥104M, происхождение которых остается загадкой. Особенности спектра говорят о том, что квазар наблюдается в то время, когда окружающий его газ был в значительной степени нейтральным, т.е. процесс реионизации ещё не был завершен. Источник: Nature, онлайн-публикация от 6 декабря 2017 г.


Новости не опубликованные в журнале


Измерение температуры переохлажденной воды

R. Grisenti (Франкфуртский университет, Германия) и его коллеги разработали методику измерения температуры жидких капель переохлажденной воды, выбрасываемых из сопла в вакуумной камере. В результате испарения диаметр капель уменьшается и капли охлаждаются. По резонансному пику в рассеянии света на каплях определялся их размер, на основании которого по испарительной модели вычислялась температура. Таким путем удалось измерить рекордно низкую температуру -42,55 C с точностью 0,2 % у капель микронного размера. Источник: Phys. Rev. Lett. 120 015501 (2018)

Поиск новых взаимодействий в нанометровом масштабе с помощью нейтронов

C.C. Haddock (Нагойский Университет, Япония) и др. путем изучения рассеяний нейтронов на ядрах выполнили поиск новых фундаментальных взаимодействий, радиус действия которых превосходит размер ядра. Новых взаимодействий не обнаружено, но получено ограничение на их возможную величину. Новое ограничение в масштабах менее 0,1 нм на порядок сильнее известных ранее. Источники: arXiv:1712.02984 [nucl-ex], physicsworld.com

Проверка квантовой запутанности

Исследователи из Австралии, Великобритании и США разработали и реализовали в своем эксперименте методику проверки квантовой запутанности фотонов при передаче их через канал с шумами. Методика основана на использовании эффекта квантовой телепортации состояний. Хотя эксперимент был выполнен в одной лаборатории, созданные искусственные помехи, при которых была возможна проверка запутанности, соответствуют потерям в телекоммуникационном оптоволокне длиной 80 км. полученные результаты могут быть важны для реальных практических применений в квантовой телекоммуникации. Источник: Science Advances 4 e1701230 (2018)

Проверка соотношения Ярзинского для единичного иона

T.P. Xiong (Уханьский Институт физики и математики Китайской академии наук) и др. в своем эксперименте подтвердили соотношение Ярзинского для единичного иона 40Ca+. Соотношение Ярзинского связывает характеристики неравновесного состояния системы с ее равновесной свободной энергией. Для иона 40Ca+, захваченного в ловушку с гармоническим потенциалом, это соотношение проверено в квантовой области для чистых и смешанных начальных состояний. Источник: Phys. Rev. Lett. 120 010601 (2018)

Асимметрия в рассеяниях протонов на ядрах

В эксперименте коллаборации PHENIX, выполняемом на Коллайдере релятивистских тяжелых ионов (RHIC), обнаружена неожиданная асимметрия в рассеянии спин-поляризованных протонов на ядрах. Существующая теория успешно объясняет асимметрию вылета нейтронов, рождающихся при pp-рассеяниях. Однако оказалось, что при переходе к более тяжелым ядрам асимметрия начинает вести себя необычно. При рассеянии протонов на ядрах Al асимметрия очень мала, а при их рассеяниях на ядрах Au асимметрия становится в три раза больше по величине и имеет противоположный знак. Возможно, определяющую роль в рассеяниях на ядрах играет заряд ядра, хотя полная теория этого эффекта пока не построена. Источник: Phys. Rev. Lett. 120 022001 (2018)

Поляритоны с аномальной дисперсией

S. Dhara (Рочестерский университет (США) и Индийский технологический институт (Индия)) и др. обнаружили, что в тонком кусочке полупроводника, помещенном в оптический микрорезонатор, рождаются квазичастицы — поряритоны с отрицательной эффективной массой. Возможно, на основе данного эффекта в будущем удастся создать новый тип лазеров. Источник: phys.org

Поляризация излучения быстрого радиовсплеска

D. Michilli (Нидерландский институт радиоастрономии) и др. обнаружили, что радиоизлучение повторяющегося быстрого радиовсплеска FRB 121102 линейно поляризовано на уровне почти 100 % с большой переменной мерой фарадеевского вращения в системе источника. Возможно, источник FRB 121102 представляет собой нейтронную звезду, вращающуюся в замагниченной среде вокруг черной дыры с массой 104 масс Солнца, но не исключены и другие модели. Источник: Nature 553 182 (2018)

Поиск сезонных вариаций в экспериментах по регистрации темной материи

В данных детектора XMASS-I, осуществляющего поиск частиц темной материи, исследована гипотеза о наличии сезонных вариаций сигнала, обусловленных орбитальным движением Земли вокруг Солнца. По данным за 2,7 лет наблюдений сезонных вариаций не обнаружено, и получено новое ограничение на сечение взаимодействия частиц темной материи с ядрами, улучшающее прежнее ограничение в два раза. XMASS-I превосходит по объему данных, но не подтверждает результаты эксперимента DAMA/LIBRA, в котором наблюдались сезонные вариации. Источник: arXiv:1801.10096 [astro-ph.CO]

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, 1918–2018
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение