Новости физики в Интернете


Поиск аксионов

Изначально аксионы были предложены для решения проблемы сильного CP-нарушения (см., например, [1]). Эти гипотетические частицы пока не обнаружены, но ведутся их активные поиски. Аксионы и аксионоподобные частицы являются одними из вероятных кандидатов на роль частиц тёмной материи. T.S. Roussy (Колорадский университет, США) и соавторы в течение нескольких лет проводили эксперимент по измерению электрического дипольного момента ионов 180Hf19F+, в который могут давать вклад эффекты за пределами Стандартной модели. Хотя обнаружить их пока не удалось, из данных эксперимента получено новое ограничение на аксионы [2]. Осциллирующее аксионное поле, составляющее тёмную материю, вызывало бы сдвиг штарковских подуровней в 180Hf19F+. Из отсутствия подобного сдвига на достигнутом уровне точности найдено ограничение на константу взаимодействия аксионов с глюонами в интервале масс аксиона 10−22-10−15 эВ, причём при 10−17-10−15 эВ ограничение получено впервые. Также впервые учитывалась стохастичность распределения аксионного поля. Другая группа исследователей, A. Basu (Обсерватория Карла Шварцшильда и Билефельдский университет, Германия) и соавторы, разработала новый перспективный метод поиска аксионов из наблюдений сильного гравитационного линзирования квазаров [3]. Из-за нарушения чётности при взаимодействии фотонов с аксионным полем, волны с разной поляризацией могут распространяться с разными скоростями. Наблюдение нескольких линзированных изображений квазара, имеющих задержку по времени, могло бы выявить осцилляции аксионного поля по различию в угле вращения плоскости поляризации излучения. Новый метод был применён к квазару на красном смещении z=1,019, линзрируемому галактикой с z=0,439. Удалось получить новые ограничения на константу взаимодействия аксионов с фотонами g в интервале масс аксионов 3,6 × 10−21-4,6 × 10−18 эВ. Полученные ограничения на 1-2 порядка сильнее имевшихся ранее. [1] Казаков Д И УФН 189 387 (2019); Kazakov D I Phys. Usp. 62 364 (2019) [2] Roussy T S et al. Phys. Rev. Lett. 126 171301 (2021) [3] Basu A et al. Phys. Rev. Lett. 126 191102 (2021)

Затухание Ландау в ускорительных пучках

Эффект затухания возмущений в бесстолкновительной плазме за счёт коллективного взаимодействия частиц (затухание Ландау) был предсказан Л.Д. Ландау и А.А. Власовым в 1945 г. и впервые подтверждён в эксперименте в 1964 г. [4,5]. Затухание Ландау играет ключевую роль, в частности, в стабилизации пучков на ускорителях, где также применяются активные методы стабилизации: регистрируется деформация пучка и оказывается воздействие на пучок в обратном направлении. При проектировании и эксплуатации ускорителей важно знать так называемую диаграмму устойчивости (ДУ), характеризующую пределы устойчивости пучка. Ранее ДУ находилась косвенными приближенными методами. S.A. Antipov (ЦЕРН, Швейцария) и соавторы предложили и продемонстрировали в пробном эксперименте на Большом адронном коллайдере новый прямой метод измерения ДУ [6]. Для этого штатная система обратного воздействия использовалась с противоположной полярностью для усиления возникающих поперечных отклонений пучка. Отслеживалось поведение пучка протонов малой интенсивности при различной величине и фазе воздействия, что позволило построить ДУ и тем самым измерить затухание Ландау. [4] Кадомцев Б Б УФН 95 111 (1968); Sov. Phys. Usp. 11 328 (1968) [5] Рухадзе А А, Силин В П УФН 189 739 (2019); Rukhadze A A, Silin V P Phys. Usp. 62 691 (2019) [6] Antipov S A et al. Phys. Rev. Lett. 126 164801 (2021)

Осцилляции теплопроводности в α-RuCl3

В квантовых спиновых жидкостях имеется спиновая квантовая когерентность, но отсутствует дальняя магнитная упорядоченность. Эти состояния привлекают большое внимание из-за их необычных свойств. Эксперименты показали, что в слоистом изоляторе α-RuCl3 в интервале магнитных полей H=7,3-11 Тл, вероятно, реализуется состояние квантовой спиновой жидкости. Указанный интервал H заключен между парамагнитным и зигзаговым состояниями. P. Czajka (Принстонский университет, США) и соавторы выполнили новое исследование α-RuCl3 и обнаружили неожиданный эффект периодических осцилляций теплопроводности с ростом 1/H, причем играет роль только компонента H вдоль плоскости слоёв [7]. Эти осцилляции напоминают осцилляции Шубникова &ndash де Гааза в металлах, но здесь они имеют место в диэлектрике и должны вызываться иным механизмом. Осцилляции наиболее сильны как раз при H=7,3-11 Тл и подавлены вне этого интервала, поэтому они могут быть связаны с состоянием квантовой спиновой жидкости. Авторы работы предполагают, что осцилляции могут объясняться квантованием спиновой ферми-поверхности. О некоторых актуальных вопросах физики твердого тела см. [8-10]. [7] Czajka P Nature Physics, онлайн-публикация от 13 мая 2021 г. [8] Лидер В В УФН 190 971 (2020); Lider V V Phys. Usp. 63 907 (2020) [9] Квон З Д и др. УФН 190 673 (2020); Kvon Z D et al. Phys. Usp. 63 629 (2020) [10] Долгополов В Т УФН 189 673 (2019); Dolgopolov V T Phys. Usp. 62 633 (2019)

Квантовая запутанность макроскопических мембран

S. Kotler (Национальный институт науки и технологий и Колорадский университет, США) и соавторы продемонстрировали квантовую запутанность двух алюминиевых мембран с массами 70 пг [11]. При этом квантовые состояния мембран можно было эффективно измерять, что не удавалось в предшествующих экспериментах. Пространство между мембранами образовывало микроволновый резонатор, резонансная частота которого зависела от положения мембран. В данной гибридной системе запутанность осуществляется по механическим степеням свободы, а контроль – по электрическим, что ослабляет требования на изоляцию системы от окружения. С помощью микроволновых импульсов мембраны охлаждались до низших колебательных уровней. Затем импульсы на боковых частотных полосах переводили мембраны в квантово запутанное состояние. И наконец, путём регистрации отражённых от резонатора сигналов выполнялась квантовая томография – измерение квантового состояния. Критерий Симона – Дуана показал, что мембраны находились в состоянии квантовой запутанности даже без процедуры фильтрации шума. Наблюдение квантовой запутанности макроскопических тел важно для исследования фундаментальных основ квантовой механики. О современных квантовых технологиях см. [12,13]. [11] Kotler S et al. Science 372 622 (2021) [12] Трушечкин А С и др. УФН 191 93 (2021); Trushechkin A S et al. Phys. Usp. 64 (1) (2021) [13] Арбеков И М, Молотков С Н УФН 191 651 (2021)

Радиус нейтронной звезды

Измерение радиусов нейтронных звёзд (НЗ) важно для изучения свойств ядерной материи при экстремальных плотностях. Рентгеновский телескоп NICER, установленный на борту МКС, предназначен для наблюдения НЗ и опробования новых технологий космической навигации по пульсарам. С помощью NICER ранее уже был определён радиус относительно легкой НЗ с массой ≈ 1,4M. В более массивных НЗ центральная плотность должна быть выше, поэтому их исследование представляет большой интерес. Путем комбинации новых данных NICER и данных телескопа XMM-Newton измерен радиус НЗ PSR J0740+6620, входящей в двойную систему с обычной звездой и имеющей массу 2,08 ± 0,07M [14]. Импульсы НЗ модулируют излучение звезды-компаньона с глубиной модуляции, зависящей от компактности НЗ. На основе этого эффекта получено, что экваториальный радиус НЗ составляет 13,7+2,6−1,5 км. Если использовать информацию о других НЗ, а также данные об отсутствии наблюдаемой приливной деформации НЗ в гравитационно-волновых событиях LIGO/Virgo, то можно фиксировать радиус PSR J0740+6620 в интервале 12,35 ± 0,75 км и уточнить уравнение состояния ядерной материи [15]. О НЗ см. [16-18]. [14] Miller M C et al., arXiv:2105.06979 [astro-ph.HE] [15] Raaijmakers G et al., arXiv:2105.06981 [astro-ph.HE] [16] Бескин В С УФН 188 377 (2018); Beskin V S Phys. Usp. 61 353 (2018) [17] Шакура Н И и др. УФН 189 1202 (2019); Shakura N I et al. Phys. Usp. 62 1126 (2019) [18] Тутуков А В, Черепащук А М УФН 190 225 (2020); Tutukov A V, Cherepashchuk A M Phys. Usp. 63 209 (2020)

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