Новости физики в Интернете


Измерение нулевых квантовых флуктуаций электромагнитного поля

Флуктуации электромагнитного поля в основном (вакуумном) состоянии ранее наблюдались только косвенными методами, например, по эффекту Казимира. J. Faist (Швейцарская высшая техническая школа Цюриха) и его коллеги впервые выполнили прямое измерение нулевых флуктуаций в нелинейном кристалле. Оптические свойства кристалла изменялись под действием электрического поля флуктуаций (электрооптический эффект), что оказывало влияние на прохождение света через кристалл. Для регистрации этого влияния измерялась интенсивность света в двух точках кристалла, через которые с задержкой по времени проходили лазерные импульсы. Измеренные корреляционные функции содержали вклад нулевых квантовых флуктуаций. Таким путём были зарегистрированы квантовые флуктуации и найден их спектр в диапазоне ТГц. Источник: Nature 568 202 (2019)

Квантовый оптомеханический эффект в жидком гелии

A.B. Shkarin (Йельский университет, США) и соавторы впервые измерили квантовые флуктуации в оптомеханическом резонаторе, содержащем сверхтекучий гелий между двумя зеркалами — окончаниями оптических волокон. С помощью передаваемых через оптоволокна лазерных импульсов в гелии возбуждались связанные электромагнитные и механические колебания, и наблюдался спектр выходящего света. Взаимная связь колебаний осуществлялась через изменение показателя преломления среды при её сжатии и посредством силы, оказываемой электромагнитным полем на среду. В колебаниях системы был выделен вклад квантовых флуктуаций, который по форме спектра отличается от вклада тепловых флуктуаций. Источник: Phys. Rev. Lett. 122 153601 (2019)

Разность потенциалов в грозовых облаках

В эксперименте GRAPES-3, выполняемом в Индии под руководством S. Gupta, зарегистрирована рекордно большая разность потенциалов в грозовых облаках. Возможность достижения во время грозы ΔU≈1 ГВ предсказал Ч. Вильсон в 1929 г., но до сих пор наблюдались лишь на порядок меньшие величины, которых недостаточно для объяснения всплесков гамма-излучения с энергий 100 МэВ, отмечавшихся во время некоторых гроз. Это излучение генерируется, предположительно, ускоренными электронами по тормозному механизму. GRAPES-3 включает мюонный телескоп G3MT с широким полем зрения, а также дополнительные датчики напряжённости, разнесённые на несколько км. Мюоны (точнее, μ+), производимые в атмосфере космическими лучами, пролетая через область с ΔU, теряют энергию, что сказывается на их потоке у поверхности Земли. Во время грозы 1 декабря 2014 г. величина ΔU, найденная по вариации потока мюонов, составила 1,3 ГВ, что подтверждает теоретическое предсказание Ч. Вильсона и решает проблему генерации земных гамма-всплесков. При этом конфигурация зарядов с хорошей точностью могла быть представлена плоским конденсатором с ёмкостью ≥ 0,85 мкФ, который создавали слои облаков на высотах 8-10 км. Его зарядка до 1,3 ГВ происходила за 6 минут, что (для сравнения) соответствует мощности большого ядерного реактора. Измерение вариаций потока мюонов даёт сразу полную величину ΔU в облаках — в отличие от локальных измерений напряженности, которые выполняются на самолетах или воздушных шарах. О физике молнии см. в обзоре А.В. Гуревича и К.П. Зыбина в УФН 171 1177 (2001), в статье Д.И. Иудина и др. в УФН 188 850 (2018), а также в статье Л.П. Бабича "Грозовые нейтроны", принятой к публикации в УФН. Источник: Phys. Rev. Lett. 122 105101 (2019)

Дифракция атомов на квазикристалле

Квазикристаллами называются структуры, в которых есть дальний порядок, но нет точной периодичности. U. Schneider (Кавендишская лаборатория Кембриджского университета, Великобритания) и его коллеги впервые исследовали дифракцию ультрахолодных атомов на двумерной оптической квазикристаллической решётке. Применялся бозе-эйнштейновский конденсат атомов 39K. Сразу после высвобождения атомов из ловушки включался потенциал квазикристалла, который был образован четырьмя лучами лазера. Атомы испытывали двухфотонные рассеяния (эффект Капицы – Дирака, см. УФН 88 396 (1966)) и получали импульсы отдачи. Дифракция атомных волн напоминала дифракцию электронов на квазикристаллах, наблюдавшуюся в предшествующих экспериментах. Дифракционная картина при малых волновых векторах имела фрактальную структуру, а её динамика на коротких временных масштабах представляла собой квантовое случайное блуждание в 4-мерном пространстве импульсов. Источник: Phys. Rev. Lett. 122 110404 (2019)

Тень чёрной дыры в галактике M87

Свет не может выйти из чёрной дыры (ЧД), поэтому на светлом фоне ЧД должна выглядеть как тёмное пятно, создавая «тень». Это предсказание Общей теории относительности впервые удалось проверить с помощью восьми расположенных на разных континентах радиотелескопов, вместе образующих «Телескоп горизонта событий» со сверхдлинной базой. Синхронные наблюдения на всех телескопах позволили достичь углового разрешения в 20 угловых мкс на длине волны 1,3 мм. В центре галактике M87 наблюдается яркое кольцо вокруг тёмного пятна. Кольцо производится излучением аккреционного диска, испытавшим гравитационное линзирование на центральной свермассивной ЧД. Размер кольца соответствует массе ЧД M=(6,5 ± 0,7) × 109M. Анализ альтернативных моделей (без ЧД) показал, что они не могут объяснить наблюдаемую картину. Таким образом, получено ещё одно прямое свидетельство существования во Вселенной ЧД, наряду с недавней регистрацией гравитационных волн от столкновений ЧД в парах. Ожидается, что вскоре будет представлено также изображение тени ЧД в центре нашей Галактики. О перспективах наблюдений тени ЧД, в том числе, на планируемой к запуску космической обсерватории «Миллиметрон» см. в обзоре П.Б. Иванова и др. УФН 189 449 (2019). Источник: The Astrophysical Journal Letters 875 L1 (2019)

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, 1918–2019
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение