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

Новости физики в Интернете


Гравитационное красное смещение в малых масштабах

Замедление хода времени в гравитационном поле, называемое гравитационным красным смещением, является одним из главных предсказаний Общей относительности. Этот эффект измерялся не только для космических объектов, но и в лабораторных экспериментах. В частности, в 2022 г. с помощью спектроскопии Раби был измерен градиент хода времени на миллиметровых масштабах в ультрахолодном газе атомов 87Sr, игравших роль высокоточных атомных часов. X. Zheng (Висконсинский университет в Мадисоне, США) и соавторы выполнили похожий эксперимент, но с использованием сразу пяти ансамблей атомов 87Sr в вертикальной оптической решётке, расположенных через равные расстояния 2,5 мм [1]. С помощью рамзеевской спектроскопии сравнивались атомные частоты одновременно во всех парах ансамблей. Для исключения погрешностей, связанных с ожидаемым исходом измерений, применялся «слепой» метод обработки данных. Измеренный в результате относительный градиент сдвига частоты [-12,4±0,7(стат.)±2,5(сист.)]×10−19 см−1 совпадает с предсказанием Общей теории относительности. Релятивистская геодезия, использующая локальные измерения градиентов гравитационного поля, представляет новые возможности в поиске полезных ископаемых и для других практических применений. [1] Zheng X et al. Nature Communications 14 4886 (2023)

Когерентность твердотельных кубитов

Квантовые кубиты на основе спиновых дефектов в кристаллической решётке могут применяться, например, в квантовых сенсорах, гироскопах и ячейках памяти. Как правило, считывание информации и управление спином ядра в решётке осуществляется с помощью спинов соседних локализованных электронов, взаимодействующих через уровни сверхтонкого расщепления. Однако это взаимодействие, а также квадрупольные и другие возмущения ограничивают время квантовой когерентности твердотельных кубитов на уровне ≈150 мкс. Увеличение времени когерентности, являющееся одной из важнейших задач, достигается, в частности, с помощью спинового эха, воздействующего на ядерные спины и приводящего к самокомпенсации помех. G. Wang (Массачусетский технологический институт, США) и соавторы усовершенствовали данный метод, применяя несбалансированное спиновое эхо, влияющее на вспомогательные спины электронов, причём для компенсации использовались характеристики не одной, а разных шумовых помех [2]. В эксперименте с ансамблем из 1010 NV-центров в алмазе (азото-замещённых вакансий) с помощью нового метода удалось в 20 раз увеличить время когерентности при комнатной температуре. О современных квантовых технологиях см. [3-6]. [2] Wang G ett al. Phys. Rev. Lett. 131 043602 (2023) [3] Сукачёв Д Д УФН 191 1077 (2021); Sukachev D D Phys. Usp. 64 1021 (2021) [4] Вожаков В А и др. УФН 192 457 (2022); Vozhakov V A et al. Phys. Usp. 65 421 (2022) [5] Хабарова К Ю, Заливако И В, Колачевский Н Н УФН 192 1305 (2022); Khabarova K Yu, Zalivako I V, Kolachevsky N N Phys. Usp. 65 1217 (2022) [6] Федоров А К, Киктенко Е О, Хабарова К Ю, Колачевский Н Н, Квантовая запутанность, телепортация и случайность: Нобелевская премия по физике 2022 года, УФН, принята к публикации; Fedorov A K, Kiktenko E O, Khabarova K Yu, Kolachevsky N N “Quantum entanglement, teleportation and randomness: Nobel prize in physics of 2022” Phys. Usp., accepted

Топологическая защита на основе нелинейных состояний дисклинации

Топологически защищённые состояния на гранях или в углах образцов представляют большой интерес ввиду своей устойчивости к различного рода воздействиям [7,8]. Одной из возможностей является создание оптических топологических состояний на дисклинациях – деформациях в кристалле, нарушающих осевую симметрию. Ранее такие топологические состояния изучались только в режиме линейной оптики. Группой исследователей из Сианьского университета Цзяотун (Китай), Института спектроскопии РАН, Высшей школы экономики и МГУ впервые продемонстрированы топологические состояния на дисклинациях в нелинейном режиме, когда проходящее излучение существенно изменяет оптические свойства среды и за счёт этого испытывает обратное влияние [9]. Эксперимент выполнен в волноводных решётках с пятиугольными и семиугольными дисклинационными ядрами, создаваемыми фемтосекундным лазером в кварцевом стекле, где топологические состояния возникали на границе полого ядра дисклинации. Авторы работы полагают, что подобные нелинейные топологические состояния могут создаваться также в бозе-эйнштейновских и поляритонных конденсатах, фотонных кристаллах и других системах. [7] Тарасенко С А УФН 188 1129 (2018); Tarasenko S A Phys. Usp. 61 1026 (2018) [8] Квон З Д и др. УФН 190 673 (2020); Kvon Z D et al. Phys. Usp. 63 629 (2020) [9] Ren B et al. Light: Science Applications 12 194 (2023)

Кольца Алисы в конденсате Бозе – Эйнштейна

В теориях Великого объединения предсказывается существование одномерных структур, названных нитями Алисы, при обходе вокруг которых элементарные частицы должны превращаться в античастицы (для неподвижного наблюдателя). Подобные нити могли возникать в ранней Вселенной при фазовых переходах. Аналоги нитей Алисы наблюдались в сверхтекучих жидкостях и в жидких кристаллах. A. Blinova (Амхерст-колледж и Массачусетский университет в Амхерсте, США) и соавторы впервые наблюдали замкнутые нити Алисы в виде колец в бозе-эйнштейновском конденсате атомов 87Rb в оптической ловушке [10]. Магнитное поле, создаваемое с помощью катушек Гельмгольца, приводило к образованию сингулярных вихревых точек (монополей), несущих топологические заряды и превращающихся в кольца Алисы. После выключения потенциала ловушки облачко конденсата расширялось в магнитном поле и наблюдалось абсорбционным методом, позволившим выявить кольца Алисы. Предполагается, что в конденсатах Бозе – Эйнштейна можно будет наблюдать также превращение топологических монополей в антимонополи. [10] Blinova A et al. Nature Communications 14 5100 (2023)

Реионизация Вселенной

Когда наша Вселенная имела возраст в несколько сотен млн. лет, в ней появились источники излучения, вызвавшие реионизацию нейтрального водорода. Источниками могли быть первые галактики (излучение их звёзд) или чёрные дыры в активных ядрах галактик, но точный вывод о природе источников сделать не удавалось. H. Atek (Парижский институт астрофизики, Франция) и соавторы выполнили исследование, которое проливает свет на данный вопрос и подтверждает гипотезу о ранних галактиках как причине реионизации Вселенной [11]. Изучалось сильное гравитационное линзирование галактик скоплением Abell 2744, находящимся на луче зрения. Путём комбинации данных телескопа им. Дж. Уэбба и телескопа им. Хаббла обнаружены сразу восемь галактик со спектроскопическим подтверждением на красном смещении z≈7. Они имеют молодое звёздное население, производящее мощное УФ-излучение – как раз такое, как требуется для завершения реионизации Вселенной к z≈6. При этом впервые было выполнено прямое спектроскопическое измерение эффективности излучения ионизирующих фотонов, оказавшейся в четыре раза больше, чем предполагалось ранее. [11] Atek H et al. arXiv:2308.08540 [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