Новости физики в Интернете


Треугольная сингулярность

Взаимодействие между кварками усиливается при уменьшении энергии, что затрудняет расчёт их связанных состояний. В экспериментах действительно наблюдалось несколько состояний, не предсказываемых теорией и называемых экзотическими [1,2]. Изучение таких состояний важно тем, что может прояснить свойства сильного взаимодействия. Недавно в эксперименте COMPASS, проводимом в ЦЕРНе, при изучении столкновений пучка π-мезонов с протонной мишенью был обнаружен резонансоподобный пик при энергии 1,4 ГэВ, названный a1(1420). Этот пик не может быть классифицирован как обычный мезонный резонанс, т.к. он имеет малую ширину и находится близко к основному состоянию. Высказывались предположения, что это новая частица — тетракварк или дикварк-антикварковая молекула. Исследователи из Боннского университета (Германия) и Курчатовского института М. Михасенко, B. Ketzer и А. Саранцев выдвинули гипотезу [3], что пик a1(1420) может объясняться так называемой треугольной сингулярностью (треугольник на диаграмме), когда происходит распад основного состояния на K* и анти-K с последующими распадами K* → Kπ, K анти-K → f0(980). Но перед распадом каоны обмениваются кварками, что создаёт имитацию новых частиц. Г.Д. Алексеев (ОИЯИ) и соавторы выполнили новые детальные вычисления [4], в которых были учтены спиновые эффекты и процессы рассеяния более высоких порядков. Расчёты показали, что модель треугольной сингулярности хорошо описывает экспериментальные данные без необходимости в новых частицах. Таким образом треугольная сингулярность, предсказанная Л.Д. Ландау в 1959 г. [5], возможно, впервые выявлена в секторе низкоэнергетических мезонов. [1] Калашникова Ю С, Нефедьев А В УФН 189 603 (2019); Kalashnikova Yu S, Nefediev A V Phys. Usp. 62 568 (2019) [2] Жукова В И, Нефедьев А В, Пахлов П Н, Эйдельман С И УФН 191 492 (2021); Zhukova V I, Nefediev A V, Pakhlov P N, Eidel’man S I Phys. Usp. 64 468 (2021) [3] Mikhasenko M, Ketzer B, Sarantsev A Phys. Rev. D 91 094015 (2015) [4] Alexeev G D et al. Phys. Rev. Lett. 127 082501 (2021) [5] Landau L D Nuclear Physics 13 181 (1959)

Призрачные гиперболические поляритоны

W. Ma (Хуачжунский университет науки и технологии, Китай) и соавторы предсказали теоретически и продемонстрировали в эксперименте новый тип гиперболических поляритонов (с гиперболическим законом дисперсии) [6]. Поляритонами называются квазичастицы, возникающие при взаимодействии фотонов с возбуждениями среды [7,8]. Ранее были известны только объёмные и поверхностные гиперболические поляритоны (поляритона Дьяконова). Новые поляритоны, названные «призрачными» (ghost polaritons), распространяются по поверхности, но при этом имеют неисчезающие волновые фронты в объёме. Они являются решением уравнений Максвелла в случае, когда оптическая ось наклонена к поверхности, и создаются взаимодействием ИК-фотонов с фононами в анизотропных средах. Эксперимент был выполнен с минералом кальцитом, у которого элементы тензора диэлектрической проницаемости вдоль и перпендикулярно поверхности имеют разные знаки. Использовалась сканирующая оптическая микроскопия ближнего поля рассеивающего типа. Наблюдалось направленное (лучевое) распространение призрачных гиперболических поляритонов на расстояние более 20 мкм без дифракции — рекордное расстояние для поляритонов при комнатной температуре. Поляритоны могут найти практические применений в субдифракционной микроскопии и др. [6] Ma W et al. Nature 596 362 (2021) [7] Гаврилов С С УФН 190 137 (2020); Gavrilov S S Phys. Usp. 63 123 (2020) [8] Гуляев Ю В, Тарасенко С В, Шавров В Г УФН 190 933 (2020); Gulyaev Yu V, Tarasenko S V, Shavrov V G Phys. Usp. 63 872 (2020)

Квантованные вихри при нарушенной симметрии

При непрерывных фазовых переходах случайный локальный выбор параметра порядка, нарушающего симметрию, может приводить к образованию топологических дефектов, таких как квантованные вихри. Этот процесс известен как механизм Киббла – Зурека. Исследователи из Университета Аалто (Финляндия), Ланкастерского университета (Великобритания) и Института теоретической физики им. Л.Д. Ландау (Россия) исследовали в своем эксперименте [9] процесс формирования вихрей с целой и полуцелой величиной потока при переходе в полярную фазу 3He в присутствии магнитного поля, нарушающего симметрию. В результате нарушения симметрии выбор параметра порядка в различных областях уже не полностью случаен. Было установлено, что в том случае, когда масштаб длины, связанный с полем смещения, становится меньше длины Киббла – Зурека, механизм Киббла – Зурека сменяется адиабатическим режимом и образование вихрей экспоненциально подавляется. [9] Rysti J et al. Phys. Rev. Lett. 127 115702 (2021)

Квантовая дополнительность «волна-частица»

Квантовый принцип дополнительности представляет особый интерес в применении к корпускулярно-волновому дуализму, т.к. затрагивает наиболее фундаментальные аспекты квантовой механики. Сотрудники Института фундаментальных исследований и Университета Республики Корея T.H. Yoon и M. Cho выполнили эксперимент [10], в котором проверены новые соотношения дополнительности, полученные X.-F. Qian, G.S. Agarwal в 2020 г. Они характеризуют переход от волнового описания к корпускулярному. Применялся интерферометр с двумя нелинейными кристаллами, в которых рождались квантово-запутанные фотоны. Входные сигналы в плечах генерируются синхронизированными оптическими лазерами и, изменяя интенсивность одного из лучей, можно изменять степень корпускулярности. В эксперименте проверены соотношения дополнительности и подтверждена полученная авторами работы связь между квантовой чистотой источника и запутанностью. Также было продемонстрировано, что экспериментальная схема с двумя процессами вниз-конверсии наиболее подходит для исследования принципа дополнительности при корпускулярно-волновом дуализме. [10] Yoon T H, Cho M Science Advances 7 eabi9268 (2021)

Глобальная структура Вселенной

Исследование анизотропии реликтового излучения позволяет получать важную информацию о процессах в ранней Вселенной, а также делать некоторые выводы о её глобальной структуре. Пока остаётся открытым вопрос о топологии Вселенной — о том, как пространство уходит на бесконечность или замыкается на себя в больших масштабах. В обычных космологических моделях с бесконечным трёхмерным евклидовым пространством на всех масштабах должны присутствовать двухточечные корреляции флуктуаций реликтового излучения. Однако наблюдения спутников WMAP и Планк показали, что в масштабах, разделённых углами более 60°, эти корреляции подавлены. Для объяснения данного факта рассматривались модели Вселенной с конечными пространственными масштабами, например, модель с топологией трёхмерного тора. В работе R. Aurich (Ульмский университет, Германия) и соавторов [11] предложен новый наблюдательный критерий на основе статистики градиента температуры реликтового излучения, чувствительный к масштабам пространственных сечений Вселенной. Применение этого критерия показало, что модель тора с длиной окружности примерно в три хаббловских масштаба хорошо согласуется с имеющимися данными наблюдений и решает указанную проблему подавления двухточечных корреляций. Однако для достоверных выводов о глобальной структуре нашей Вселенной требуются дальнейшие исследования. О наблюдении реликтового излучения см. [12]. [11] Aurich R et al. arXiv:2106.13205 [astro-ph.CO] [12] Верходанов О В УФН 186 3 (2016); Verkhodanov O V Phys. Usp. 59 3 (2016)

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, 1918–2021
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение