RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 4, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Новости физики в Интернете


Поляризуемость протона

Одной из загадок в физике элементарных частиц остаётся вопрос об электрической поляризуемости протона αE, которая определяется сложным взаимодействием кварков и глюонов. Согласно теоретическим расчётам, αE должна монотонно уменьшаться с ростом квадрата переданного импульса, однако в измерениях был обнаружен локальный максимум вблизи Q2=0,33 ГэВ2, и в течение двух десятилетий не удавалось подтвердить или опровергнуть наличие этой аномалии. В новом независимом эксперименте [1], выполненном в Национальной лаборатории им. Т. Джеферсона (США), максимум обнаруживается с ещё большей достоверностью, чем ранее. Повысить точность измерений помогло изучение возбуждённых промежуточных состояний протона, измерение азимутальной асимметрии рассеяния и исследование реакций ep → epπ0 одновременно с ep → epγ. Пучок электронов с энергиями 4,56 ГэВ сталкивался с жидким водородом, регистрировались продукты реакции ep → epγ и измерялось сечение виртуального комптоновского рассеяния, содержащего информацию о поляризуемости. Найденное положение локального максимума αE совпадает с тем, что было получено в предшествующих измерениях, но максимум оказался немного ниже. Характерный радиус электрической поляризуемости протона значительно превышает зарядовый радиус [2]. Таким образом, наличие аномалии в αE подтверждается, хотя существующие теории пока не дают ей объяснения. Для решения этой проблемы в ближайшие годы планируются новые расчёты методом «КХД на решётке» на больших вычислительных мощностях и новые эксперименты. [1] Li R et al. Nature 611 265 (2022) [2] Хабарова К Ю, Колачевский Н Н УФН 191 1095 (2021); Khabarova K Yu, Kolachevsky N N Phys. Usp. 64 1038 (2021)

Механизм сверхпроводимости в Bi2Sr2CaCu2O8+x

В 1934 г. Х. Крамерс предсказал возможность так называемого суперобменного взаимодействия электронов, а в 1950 г. Ф. Андерсон усовершенствовал эту модель. Высказывалось предположение, что данным механизмом можно объяснить спаривание электронов в некоторых сверхпроводниках-купратах, где суперобмен происходит путём квантового туннелирования (виртуальных перескоков) электронов между атомами меди в соседних атомных слоях через промежуточные атомы кислорода. В частности, это может происходить в соединении Bi2Sr2CaCu2O8+x, которое становится высокотемпературным сверхпроводником при дырочном допировании. S.M. O’Mahony (Ирландский национальный университет в Корке) и соавторы с помощью модифицированного туннельного микроскопа со сверхпроводящей иглой изучили связь между энергией обмена зарядами (величиной энергетического барьера) и плотностью электронных пар в Bi2Sr2CaCu2O8+x с дырочным допированием [3]. Полученные зависимости говорят в пользу суперобменного взаимодействия как причины спаривания электронов в Bi2Sr2CaCu2O8+x. [3] O’Mahony, S M et al. PNAS 119 e2207449119 (2022)

Усиление света в топологическом волноводе

Топологические фотонные устройства, основанные на свойствах краевых мод излучения, могут найти важные применения, включая топологическую квантовую генерацию света, топологические лазеры и фотонную маршрутизацию. B.-U. Sohn (Сингапурский университет технологии и дизайна) и соавторы разработали и продемонстрировали в своём эксперименте новое устройство – топологический нелинейный параметрический усилитель [4]. Его работа описывается топологической моделью Су – Шриффера – Хигера. Устройство состоит из 199 параллельных пленочных волноводов общей шириной 0,6 мкм, из которых 9 играют роль доменной стенки, локализующей краевые моды проходящего излучения. Параметрическое усиление сигнала (до 12,8 дБ), распространяющегося вместе с излучением накачки, происходит благодаря нелинейности материала волноводов, изготовленных из обогащенного кремнием нитрида кремния. Этот волновод поддерживает скорость передачи данных 54 Гбит$/$c и может осуществлять нелинейное преобразование длины волны. [4] Sohn B-U et al. Nature Communications 13 7218 (2022)

Лабораторное моделирование землетрясений

Задача прогнозирования землетрясений имеет большую актуальность, но механизмы, вызывающие подземные толчки, во многом ещё не ясны [5-7]. Помимо натурных наблюдений и построения математических моделей, важным остаётся лабораторное моделирование. S.B.L. Cebry (Корнеллский университет, США) и её соавторы исследовали кварцевый порошок под давлением между неподвижным и движущимся полимерными блоками, служащими моделью тектонических плит [8]. В порошке наблюдалось распространение фронта ползучести, который время от времени вызывал резкие проскальзывания (землетрясения), переходящие в сложные последовательности афтершоков, причём, большую роль играла предыстория этих событий. Возможно, полученные результаты помогут прояснить некоторые процессы, имеющие место при реальных землетрясениях. Решение сложной задачи прогнозирования землетрясений может потребовать учёта целого комплекса факторов, таких как электромагнитные возмущения в атмосфере, выбросы аэрозолей и радона и др. [5] Бучаченко А Л УФН 184 101 (2014); Buchachenko A L Phys. Usp. 57 92 (2014) [6] Гульельми А В УФН 187 343 (2017); Guglielmi A V Phys. Usp. 60 319 (2017) [7] Стаховский И Р УФН 187 505 (2017); Stakhovsky I R Phys. Usp. 60 472 (2017) [8] Cebry S B L et al. Nature Communications 13 6839 (2022)

Локальное космологическое расширение?

Хотя гравитационно связанные системы, такие как галактики и двойные звёзды, не расширяются вместе с окружающей Вселенной, эффекты космологии всё же могут влиять на их внутреннюю динамику на некотором очень малом уровне. Это влияние обусловлено граничными условиями в области сшивки расширяющейся космологической системы отсчёта с локальной жёсткой системой отсчёта [9], а также гравитацией тёмной энергии. Ранее при наблюдении движения двойных пульсаров PSR B1534+12 и PSR B1913+16 на уровне 2,5 σ были выявлены поправки, которые могут соответствовать эффекту локального космологического расширения. K. Agatsuma (Бирмингемский университет, Великобритания) обнаружил его признаки ещё для двух систем [10]. В паре пульсара и белого карлика PSR J1012-5307 излучение гравитационных волн, ведущее к сжатию орбиты, компенсируется эффектом локального космологического расширения, поэтому орбитальное движение происходит почти точно по законам Кеплера. Второй системой является двойной пульсар PSR J1906+0746. В результате, общая статистическая значимость увеличилась до 3,6 σ, хотя уровень открытия 5 σ пока не достигнут. [9] Cooperstock F I, Faraoni V, Vollick D N, «The Influence of the Cosmological Expansion on Local Systems», Astrophys. J. 503 61 (1998) [10] Agatsuma K Physics of the Dark Universe 38 101134 (2022)

Высокочувствительная ридберговская антенна

Использование ридберговских атомов с внешним электроном в высоковозбужденном состоянии для регистрации микроволнового излучения впервые было продемонстрировано в 2012 г. в эксперименте J. Sedlacek и др. [8]. Ридберговские атомы 87Rb в виде разреженного атомного пара помещались в стеклянную ёмкость и просвечивались лазером. Радиоизлучение расщепляло энергетический уровень, отвечающий за индуцированную прозрачность пара. Таким путём микроволновый сигнал преобразовывался в оптический сигнал, считываемый лазерами. Ёмкость с ридберговскими атомами могла сканироваться и удаленно через оптоволокно, но наличие оптоволокна делало устройство более громоздким и вело к потерям сигнала. Исследователи из Университета Отаго (Новая Зеландия) усовершенствали ридберговскую антенну, применив методику дистанционной диагностики с помощью лучей лазера, распространяющихся в воздухе [9]. Ёмкость с атомным паром при комнатной температуре, снабжённая отражателем (угловой кубической призмой), может сканироваться лазером с расстояния более 30 метров, что существенно расширяет возможности использования данного устройства. [8] Sedlacek J et al. Nat. Phys. 8 819 (2012) [9] Otto J S et al. Appl. Phys. Lett. 123 144003 (2023)

Кратные активные ядра галактик в ранней Вселенной

Активные ядра галактик (АЯГ) содержат сверхмассивные чёрные дыры, производящие мощное излучение при аккреции газа. Как предсказывает теория образования и слияний галактик, 1-5 % АЯГ должны быть двойными, находящимися на расстоянии менее 30 кпк друг от друга, и уже было известно несколько двойных АЯГ. M. Perna (Испанский астробиологический центр) и соавторы выявили пять новых кратных АЯГ с расстоянием между компонентами 3-28 кпк [10]. В наблюдениях космического телескопа им. Дж. Уэбба обнаружено четыре двойных АЯГ, а с помощью комбинации данных телескопа им. Дж. Уэбба и телескопа VLT было обнаружено тройное ядро. С учётом наблюдаемого числа и вероятности регистрации АЯГ сделан вывод, что число кратных АЯГ в ранней Вселенной составляет ≈20-30 % – значительно больше ожидаемой величины. Пока неизвестно, в чём причина расхождения между ожидаемым и наблюдаемым числом этих объектов, и какие процессы могли вызывать столь частые слияния галактик. [10] Perna M et al., arXiv:2310.03067 [astro-ph.GA]

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, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение