Новости физики в Интернете


Резонансное событие на IceCube

С помощью нейтринного телескопа IceCube впервые зарегистрировано резонансное взаимодействие электронного антинейтрино анти-νe с электроном посредством W-бозона [1]. Этот процесс называется резонансом Глэшоу, который предложил регистрировать мюоны, возникающие в реакции анти-νe + e → W → анти-νμ + μ, полагая, что масса бозона -- переносчика взаимодействия составляет ≈ 1 ГэВ [2]. Позже В.С. Березинский и А.З. Газизов разработали теорию распада W с массой 30-100 ГэВ в адронном канале, ориентируясь на модель Вайнберга--Салама, которая ещё не была подтверждена экспериментально. Данный процесс является аналогом резонанса Глэшоу, но отличается от него по конечным продуктам. В том числе, рассматривались распады на кварк-антикварковые пары с учётом цвета. В [3, 4] показано, что ширина резонанса, а значит и ожидаемое число каскадов, значительно больше, чем считалось ранее. При этом резонансный пик должен быть заметен на фоне нерезонансных процессов рассеяния нейтрино на нуклонах. В.С. Березинский и А.З. Газизов предлагали искать резонансный W-бозон в глубоководном эксперименте типа DUMAND. В настоящее время телескопом IceCube просматривается кубический километр льда Антарктиды на глубинах 1,45-2,45 км. Фотоумножители регистрируют излучение Вавилова-Черенкова, производимое вторичными заряженными частицами, и в поиске нейтринных событий задействованы алгоритмы машинного обучения. Частица анти-νe вызвала каскад частиц с полной измеренной энергией 6,05 ± 0,72 ПэВ, что соответствует предсказываемой величине 6,32 ПэВ и с достоверностью 5σ классифицируется как астрофизическое антинейтрино. Зарегистрированное на IceCube событие с учётом известной в настоящее время массы W-бозона согласуется с расчетами [3, 4]. Нейтрино высоких и сверхвысоких энергий могли бы рождаться в активных ядрах галактик [5], в догалактических звёздах [6] или же быть космогенными [7]. Наблюдение анти-νe ограничивает модели возможных космических источников этих частиц, т.к. в некоторых моделях рождение антинейтрино, в отличие от нейтрино, маловероятно. Наблюдение ПэВ-ных (1015 эВ) астрофизических нейтрино даёт возможность исследовать взаимодействия частиц при энергиях, недостижимых пока на ускорителях. Об экспериментах в нейтринной астрофизике см. [8-10]. [1] Aartsen M G et al. Nature 591 220 (2021) [2] Glashow S L Phys. Rev. 118 316 (1960) [3] Березинский В С, Газизов А З Письма в ЖЭТФ 25 276 (1977) [4] Березинский В С, Газизов А З Ядерная физика 29 1589 (1979); 33 230 (1981) [5] Березинский В С, Зацепин Г Т УФН 122 3 (1977); Berezinskii V S, Zatsepin G T Sov. Phys. Usp. 20 361 (1977) [6] Berezinsky V, P. Blasi P Phys. Rev. D 85 123003 (2012) [7] Beresinsky V S, Zatsepin G T Physics Letters B 28 423 (1969) [8] Шпиринг К УФН 184 510 (2014); Spiering Ch Phys. Usp. 57 470 (2014) [9] Петрухин А А УФН 185 521 (2015); Petrukhin A A Phys. Usp. 58 486 (2015) [10] Джилкибаев Ж-А М, Домогацкий Г В, Суворова О В УФН 185 531 (2015); Dzhilkibaev Ja-A M, Domogatsky G V, Suvorova O V Phys. Usp. 58 495 (2015)

Квантовая запутанность в двойном волноводе

E. Borselli (Венский центр квантовой науки и технологии, Австрия) и соавторы реализовали в своём эксперименте новый тип квантовой запутанности — квантовую запутанность атомов по состоянию их движения в двойных пучках [11]. В поперечном направлении квазиодномерной атомной ловушки создавался потенциал в виде двух потенциальных ям, разделенных барьером. В этот двойной волновод помещался Бозе – Эйнштейновский конденсат из 600-2000 атомов. При парном столкновении два возбуждённых атома могли приобрести противоположно направленные импульсы вдоль волноводов и попасть в один из них. Таким образом, для атомов возникала альтернатива из четырёх состояний, между которыми могла происходить квантовая интерференция. В эксперименте атомы наблюдались методом флуоресценции, а также измерялось их распределение по импульсам после выключения потенциала ловушки. Корреляционные функции второго порядка показали наличие ожидаемой интерференционной картины. [11] Borselli E et al. Phys. Rev. Lett. 126 083603 (2021)

Стратегия демона Максвелла

G. Manzano (Международный центр теоретической физики ICTP, Италия и Институт квантовой оптики и квантовой информации, Австрия) и соавторы создали устройство, близкое по функциям к «демону Максвелла», но работающее по заданной игровой стратегии без знания информации о скоростях частиц [12]. Стратегия направлена на получение максимального выигрыша по энергии при работе со стохастической системой в течение фиксированного интервала времени. Работа устройства останавливается в тот момент, когда достигнут заданный выигрыш, либо продолжается до конца интервала. Эта концепция была продемонстрирована в эксперименте с одноэлектронной квантовой ямой. Эксперимент с точностью ≈ 99,5 % подтвердил полученные авторами флуктуационные математические соотношения, характеризующие работу устройства. Также было показано, что подобная система может функционировать и в квантовом режиме. Данное исследование может оказаться важным при создании микроскопических тепловых машин. [12] Manzano G Phys. Rev. Lett. 126 080603 (2021)

Турбулентное динамо в эксперименте

A.F.A. Bott (Оксфордский университет, Великобритания и Принстонский университет, США) и соавторы впервые получили и исследовали в эксперименте турбулентную плазму с магнитным числом Прандтля Pm≥1 и подтвердили эффект усиления магнитного поля посредством «флуктуационного динамо» [13]. При флуктуационном динамо стохастические движения плазмы вызывают растяжение и сложение магнитных силовых линий, что ведёт к экспоненциальному по времени усилению магнитного поля. Ранее лабораторные исследования ограничивались режимом Pm<1, когда усиление происходит по другому закону. Изучение случая Pm≥1 важно для понимания эволюции магнитных полей в космических объектах [14]. На установке Omega Laser Facility в Рочестерском университете мощные лазерные импульсы испаряли углеводородную фольгу, и два образующихся при этом пучки плазмы сталкивались между собой. Затравочные магнитные поля генерировались механизмом «батареи Бирмана» и затем усиливались турбулентным динамо. С высоким разрешением по времени было измерено магнитное поле, температура, плотность и скорость плазмы. Магнитное поле увеличивалось на три порядка, причём темп его усиления был значительно больше, чем ожидалось. [13] Bott A F A et al. PNAS 118 e2015729118 (2021) [14] Соколов Д Д, Степанов Р А, Фрик П Г УФН 184 313 (2014); Sokoloff D D, Stepanov R A, Frick P G Phys. Usp. 57 292 (2014)

Поиск нейтронной звезды в остатке сверхновой SN 1987A

При взрыве сверхновой SN 1987A, произошедшем в Большом Магеллановом облаке и наблюдавшемся на Земле 23 февраля 1987 г., был зарегистрирован поток нейтрино, что свидетельствует о рождении при взрыве нейтронной звезды [15]. Однако обнаружить эту нейтронную звезду пока достоверно не удалось. Детектором ALMA ранее были получены лишь некоторые неоднозначные данные о наличии компактного объекта. E. Greco (Университет Палермо и Астрономическая обсерватория Палермо, Италия) и соавторы получили новые убедительные свидетельства присутствия нейтронной звезды в остатке сверхновой [16]. Анализ данных рентгеновских телескопов Chandra и NuSTAR выявил нетепловую компоненту при 10-20 кэВ, соответствующую синхротронному излучению, а магнитогидродинамическое моделирование показало, что с большой вероятностью эта компонента связана с излучением туманности пульсарного ветра (плериона), окружающей нейтронную звезду, хотя модель генерации излучения в ударной волне пока тоже нельзя полностью исключить. О магнитосфере пульсаров и аккреции на нейтронные звёзды см. в [17, 18]. [15] Имшенник В С УФН 180 1121 (2010); Imshennik V S Phys. Usp. 53 1081 (2010) [16] Greco E et al., arXiv:2101.09029 [astro-ph.HE] [17] Бескин В С УФН 188 377 (2018); Beskin V S Phys. Usp. 61 353 (2018) [18] Шакура Н И и др. УФН 189 1202 (2019); Shakura N I et al. Phys. Usp. 62 1126 (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, 1918–2021
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение