Новости физики в Интернете


Сверхтекучее твёрдое состояние в газе с диполь-дипольным взаимодействием

Сверхтекучими твёрдыми состояниями (СТС), называют такие состояния, в которых сочетается сверхтекучесть и кристаллическая периодичность. Возможность их существования предсказана теоретически в работе А.Ф. Андреева и И.М. Лифшица (ЖЭТФ 56 2057 (1969) [Sov. Phys. JETP 29 1107 (1969)]), а также в работах Г.В. Честера (Phys. Rev. A 2 256 (1970) ) и Э.Дж. Леггетта (Phys. Rev. Lett. 25 1543 (1970)). Условием возникновения СТС является наличие ротонного минимума на кривой дисперсии и квантовая стабилизация. В 2004 г. сообщалось о наблюдении СТС в твёрдом гелии-4, однако этот результат не подтвердился. Впервые достоверно СТС было обнаружено в 2009 г. в газе атомов рубидия, находящемся в периодическом потенциале, который создавался полем излучения. Предсказывалось, что ротонный минимум и СТС могут возникнуть и без внешнего периодического поля. Три независимые группы исследователей подтвердили это предсказание, обнаружив СТС в бозе-эйнштейновских конденсатах газов, атомы которых обладают большими магнитными дипольными моментами. Получено абсорбционное изображение интерференции атомных волн в облачке конденсата при его свободном расширении. Таким путем наблюдались периодически расположенные капли бозе-эйнштейновского конденсата, которые были фазово когерентны. Две группы под руководством G. Modugno (Флорентийский университет, Италия) и T. Pfau (Штутгартский университет, Германия) исследовали изотоп 162Dy. Измеренное ими время жизни СТС составило 30 мс. Это время ограничено трехтельными потерями. 3D-моделирование на основе обобщённого уравнения Гросса-Питаевского показало хорошее согласие теории и экспериментальных данных. F. Ferlaino (Инсбрукский университет, Австрия) и её коллеги обнаружили СТС у газа изотопов 166Er и 164Dy. В 166Er СТС сохраняется в течение 30 мс, а в 164Dy — более 150 мс. Источники: Phys. Rev. Lett. 122 153601 (2019), Phys. Rev. X 9 011051 (2019), Phys. Rev. X 9 021012 (2019)

Квантовый спиновый лёд в Ce2Zr2O7

J. Gaudet (Университет МакMастерa, Канада, Университет Джонса Хопкинса и NIST, США) и соавторы исследовали свойства пирохлорного оксида Ce2Zr2O7 и показали, что в нем, возможно, достигается состояние квантовой жидкости в форме спинового льда. При этом, в отличие от обычных веществ, спины атомов остаются неупорядоченными даже при абсолютном нуле температуры. J. Gaudet и соавторы применили рассеяние нейтронов от источника в Национальной лаборатории Оук-Ридж для исследования динамики спинов в порошкообразном Ce2Zr2O7, а также в единичных кристаллах. Обнаружены дублетные состояния, связанные с ионами Ce3+ и отделенные по энергии от других возбуждений в кристалле. Как оказалось, при температуре 60 мК характер рассеяния нейтронов в близок к тому, что предсказывается для квантового спинового льда. Источник: Phys. Rev. Lett. 122 187201 (2019)

Проверка неравенств Белла с помощью разнесенных кубитов

Хотя квантовая запутанность сверхпроводящих кубитов, связанных протяжённым каналом, уже была ранее продемонстрирована, проверка для них неравенств Белла до сих пор не выполнялась из-за сложностей передачи состояния с высокой квантовой точностью. Подобная проверка была осуществлена лишь для кубитов с локальной связью. A.N. Cleland (Чикагский университет и Аргонская национальная лаборатория, США) и его коллеги впервые успешно выполнили проверку неравенств Белла, связав два сверхпроводящих кубита с квантовой точностью f = 0,94 с помощью фотонов через копланарный волновод длиной 78 см. Неравенства Белла были нарушены на уровне 9,7 σ. Применявшаяся методика может быть полезна в устройствах передачи квантовой информации. Источник: Nature Physics, онлайн-публикация от 22 апреля 2019 г.

Лазерный радиопередатчик

F. Capassoa (Гарвардский университет, США) и его коллеги сконструировали радиопередатчик, в котором ближнее ИК-излучение лазера преобразуется в радиоволны микроволнового диапазона. В отличие от других известных методов генерации радиоволн с помощью лазера, радиоизлучение возникает непосредственно в рабочем объёме лазера. Квантово-каскадный лазер на основе слоёв GaInAs/AlInAs работал в режиме частотной гребенки. Биения между соседними оптическими модами в резонаторе создавали пространственно-временные вариации оптического поля. Эти вариации влияли на стимулированное излучение и поглощение фотонов, которое вызывало движения электронов и генерацию радиоволн на частоте 5,5 ГГц. Верхний металлический электрод имел прорезь и выполнял роль дипольной антенны для передачи сигнала во внешнее пространство. Сигнал можно было модулировать полезной информацией, изменяя питающий ток лазера. В инверсном режиме устройство может работать и на приём радиосигналов. Данное исследование открывает новые возможности для создания гибридных электронно-фотонных устройств. Источник: PNAS, онлайн-публикация от 24 апреля 2019 г.

Измерение на МКС спектра протонов космических лучей

С помощью прибора CALET, установленного на борту Международной космической станции, выполнены измерения спектра протонов из состава космических лучей в интервале энергий от 50 ГэВ до 10 ТэВ. Этот интервал включает, в частности, область увеличения жёсткости спектра, где изменяется его наклон. Наблюдение спектра ниже и выше этой области с помощью одного и того же прибора важно для исключения систематических ошибок. Ранее отдельные части спектра измерялись с помощью разных космических детекторов (PAMELA, ATIC и др.), которые выявили эффект спектрального упрочнения. Телескоп CALET включает зарядовый детектор и массив из калориметров. Измеренный CALET спектр согласуется с результатами измерений телескопа AMS-02, но продолжается в область с более высокими энергиями. Виден плавный переход показателя степени спектра от γ = -2,81 ± 0,03 (без эффектов солнечной модуляции) в интервале 50-500 ГэВ до γ = -2,56 ± 0,04 при 1-10 ТэВ. Измерение спектра космических протонов важно для прояснения механизмов ускорения космических лучей и их переноса в Галактике. Источник: Phys. Rev. Lett. 122 181102 (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