Новости физики в Интернете


Моноэнергетические нейтрино

Как правило, в ускорительных нейтринных экспериментах начальные энергии нейтрино неизвестны и могут быть найдены лишь посредством изучения продуктов реакций. Между тем, наличие источника моноэнергетических нейтрино было бы крайне полезно, например, для исследования ядер и поиска стерильных нейтрино. Одним таких источников являются распады каонов K+ в состоянии покоя. В эксперименте коллаборации MiniBooNE, выполняемом в Национальной лаборатории им. Э. Ферми (США), получены и впервые зарегистрированы нейтрино с фиксированной энергией 236 МэВ от распадов K+ → μ+νμ. Мезоны K+ рождались при соударении пучка протонов с мишенью, а рассеяние K+ в металлическом поглотителе приводило к их замедлению почти до нулевой скорости. Моноэнергетические νμ приходили в детектор из поглотителя на ≈ 200 нс позже, чем фон немоноэнергетических νμ, рождающихся в других частях установки (в мишени и в распадной трубе), что позволяло выделять моноэнергетические νμ по времени. Статистическая значимость регистрации моноэнергетических νμ составила 3,9σ. Источник: Phys. Rev. Lett. 120 141802 (2018)

Исследование материалов для термоядерных реакторов

В институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН создан уникальный экспериментальный стенд BETA (Beam of Electrons for materials Test Applications), на котором можно изучать воздействие экстремальных тепловых нагрузок на конструкционные материалы, планируемые к использованию в Международном экспериментальном термоядерном реакторе ИТЭР. Внутренние элементы дивертора ИТЭР будут подвержены частому резкому нагреву (термическим ударам), поэтому важно изучить стойкость их поверхности. В отличие от большинства более ранних исследований, установка BETA позволяет изучать быстрый нагрев поверхности не только после его завершения, исследуя извлеченные из установки образцы, но и в реальном времени — непосредственно во время самого воздействия и сразу же после него. Применение электронного пучка вместо лазерных импульсов или ускоренных потоков плазмы позволяет избавиться от мешающей засветки и широко использовать различные оптические методы диагностики поверхности. Эксперименты на стенде BETA выполняются объединенным коллективом сотрудников и аспирантов Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН, Новосибирского государственного университета и Новосибирского государственного технического университета и поддержаны Российским научным фондом (проект № 17-79-20203). Основой BETA является оригинальный источник мощного электронного пучка с дуговым плазменным эмиттером. Его импульсы длительностью 100-300 мкс способны воспроизводить на поверхности вольфрамовой мишени тепловой удар с плотностью мощности до 15 ГВт/м2 на площади ≈ 1 см2. На ту же мишень направляется луч лазера, и с помощью ПЗС-камер наблюдается отражённый свет, причём прямой луч затенен, а наблюдается только окружающее его диффузное гало, производимое рассеянием излучения лазера от неровностей и дефектов. Сначала было исследовано воздействие импульсов, которые нагревают вольфрам не выше температуры плавления. Воздействие электронного импульса приводило к двум последовательным повышениям коэффициента рассеяния. Первое из них имело место одновременно с электронным импульсом, когда резкий рост температуры вызывал вспучивания поверхности с характерными размерами порядка размеров зёрен в структуре вольфрама. Однако из-за охлаждения и обратной упругой деформации неоднородности в значительной степени сглаживались и коэффициент рассеяния снова уменьшался. Неожиданным оказалось то, что спустя примерно 1 с после импульса коэффициент рассеяния снова резко возрастал и далее оставался постоянным. Повторное повышение объясняется появлением на поверхности необратимых растрескиваний, однако пока неизвестна причина столь большой задержки по времени. Затем были выполнены эксперименты с более мощными импульсами, нагревающими вольфрам значительно выше температуры плавления. Был отмечен интенсивный поток микрокапель вольфрама с размерами 2-7 мкм с поверхности. С помощью ПЗС-камер, выполняющими наблюдения под тремя углами, регистрировались 3D-траектории вылетающих микрокапель. Их появление объясняется плавлением поверхности и распространением нагрева вглубь материала. При остывании (за счёт испарения) температура под поверхностью становится выше, чем на ней. Это вызывает вскипание перегретой жидкости с выбросом микрокапель. Эксперимент позволяет оценить устойчивость стенок будущих термоядерных реакторов к быстрым выбросам плазмы (ЭЛМ-событиям) и другим подобным воздействиям. Источники: Physica Scripta 93 035602 (2018), Пресс центр ИЯФ СО РАН

Измерение модульных переменных

Так называемые модульные квантовые переменные, связанные с периодическими функциями, впервые обсужали Y. Aharonov, H. Pendleton и A. Petersen в 1969 г. в контексте эффекта Ааронова – Бома. Эти переменные выделяются из обычных переменных операцией, аналогичной взятию остатка от деления, и соответствующие им операторы могут коммутировать, даже если исходные операторы были некоммутирующими. C. Fluhmann (Швейцарская высшая техническая школа Цюриха) и его коллеги выполнили измерения модульной координаты и модульного импульса у захваченного в ловушку иона 40Ca+. Спиновые уровни иона образовывали кубит, квантовое состояние которого было вовлечено в процесс измерения. На ион оказывалось периодическое воздействие импульсами лазера и регистрировалось флуоресцентное излучение от переходов между уровнями иона, совершающего колебания в ловушке. Измерение временных корреляторов для модульных переменных показало нарушение неравенства Леггетта – Гарга, а также было продемонстрировано влияние предшествующих измерений серии на результат последующих измерений. Источник: Phys. Rev. X 8 021001 (2018)

Конденсация поверхностных плазмонных мод

Исследователи из Хельсинкского политехнического института (Финляндия) получили бозе-эйнштейновский конденсат поверхностных плазмонных мод, представляющих собой комбинацию фотонов и плазменных колебаний, которые возбуждались в двумерном массиве золотых стержней нанометрового размера при комнатной температуре. Массив был создан T.K. Hakala и др. методом электронно-лучевой литографии на поверхности стеклянной пластины и погружен в раствор органических молекул, посредством которых осуществляется слабая связь между поверхностными возбуждениями. Край массива освещался лазерными импульсами накачки, и с помощью CCD-камер наблюдался спектр возбуждений вдоль поверхности всего массива. Конденсат существует в течение всего лишь нескольких пс, но он успевает термализоваться через взаимодействия с раствором, и излучает короткие импульсы света. В эксперименте был продемонстрирован переход (кроссовер) от излучения конденсата Бозе – Эйнштейна к обычной лазерной генерации. Источник: Nature Physics, онлайн-публикация от 16 апреля 2018 г.

Влияние нейтрино на спектр барионных акустических осцилляций

Недавно в спектре микроволнового фонового излучения был обнаружен сдвиг фаз, вызванный воздействием фона реликтовых нейтрино на акустические волны, существовавшие в ранней Вселенной. Дополнительный сдвиг фаз повлиял на положение акустических пиков в спектре. Реликтовые нейтрино составляли около 41 % плотности энергии в ранней Вселенной и, подобно реликтовому излучению, они являются остатком горячей стадии её эволюции. Распределение галактик в больших масштабах также было промодулировано акустическими волнами, поэтому волны галактик должны нести в своём спектре аналогичный фазовый сдвиг. D. Baumann (Амстердамский университет, Нидерланды) и др. сообщили о первом измерении нейтринного фазового сдвига в распределении галактик по данным обзора BOSS DR12, который включает 1198006 галактик на красных смещениях z=0,2-0,75. Ненулевой сдвиг фазы выявлен с достоверностью более 95 %. Тем самым, получено еще одно подтверждение стандартной космологической ΛCDM-модели. Источник: arXiv:1803.10741 [astro-ph.CO] 100601 (2018)

Протоны из магнитосферы Юпитера?

С помощью детектора PAMELA, работающего на борту российского спутника «Ресурс-ДК», исследованы вариации потока протонов из состава космических лучей. Помимо периодичности, связанной с 11-летним циклом солнечной активности, неожиданная и хорошо выраженная периодичность с квазипериодом ≈ 450 дней была найдена при жесткостях геомагнитного обрезания ниже 15 ГВ. По мнению исследователей, эта периодичность могла возникнуть благодаря Юпитеру, в мощной магнитосфере которого происходит ускорение протонов. Эти протоны достигают Земли и дают небольшой вклад в общий поток космических лучей. Ранее в других наблюдениях уже были получены свидетельства того, что в магнитосфере Юпитера имеет место ускорение электронов (они регистрируются в минимумах 11-летних циклов), а при вспышках, возможно, генерируются потоки протонов и ядер гелия. Ввиду погрешностей измерений, реальный период может оказаться меньше ≈ 450 дней и соответствовать орбитальному периоду Юпитера ≈ 400 дней. Тем не менее, другие объяснения пока также не исключены. Источник: Astrophys. J. Lett. 852 L28 (2018)


Новости не опубликованные в журнале


Гелий в атмосфере экзопланеты

С помощью телескопа Хаббл впервые зарегистрированы молекулы гелия в атмосфере экзопланеты — планеты, обращающейся вокруг далекой звезды за пределами солнечной системы. Гелий был найден во время прохождения экзопланеты через диск звезды по поглощению в ближней инфракрасной области спектра. Экзопланета WASP-107b находится на удалении 200 световых лет от Земли. По размеру она близка к Юпитеру, хотя имеет всего 12 % его массы. Сильная особенность в спектре, вызванная гелием, свидетельствует о большой протяженности атмосферы и высоком темпе потери ею массы (рассеяния в окружающее космическое пространство), причем рассеянный газ должен образовывать за планетой шлейф, напоминающий кометный хвост. Источники: Nature 557 68 (2018), www.sciencedaily.com

Воздействие света и квантовая суперпозиция механических движений

M. Ringbauer (Квинслендский университет, Австралия) и др. разработали методику, которая позволяет переводить механические осцилляторы в состояние квантовой суперпозиции двух механических колебаний. Это достигается путем воздействия на осциллятор фотонов в специально подготовленных состояниях. В эксперименте наблюдалась интерференция механических состояний, которая показывает эффективность данного метода. Источники: New J. Phys. 20 053042 (2018), www.sciencedaily.com

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