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

Новости физики в Интернете


Квантовая запутанность t-кварков

Эффект квантовой запутанности при малых энергиях изучался во множестве экспериментов как для элементарных частиц, так и для макроскопических систем. С помощью детектора ATLAS на Большом адронном коллайдере впервые наблюдалась квантовая запутанность при высоких энергиях в паре t-кварк – t-антикварк [1]. Идея этого эксперимента предложена Y. Afik и J.R.M. de Nova в 2020 г [2]. Максимальная степень квантовой запутанности по спинам имела место вблизи порога рождения t-анти-t-пар при pp-столкновениях. Для величины D, характеризующей запутанность на основе изучения продуктов распада t и t-анти-t, в эксперименте получено значение D=-0,547 ± 0,002 (стат.) ± 0,001 (сист.) (в случае запутанности должно быть D<-1/3). Таким образом, квантовая запутанность спиновых состояний в t-анти-t-паре подтверждена на уровне достоверности > 5 σ. Данный результат выводит исследования квантовой запутанности и квантовой информации в область физики высоких энергий, где широко проявляются релятивистские эффекты и различные фундаментальные симметрии. Это открывает новые возможности, в частности, для поиска новых процессов за пределами Стандартной модели элементарных частиц. [1] ATLAS Collaboration [2] Afik Y, de Nova J R M Eur. Phys. J. Plus 136 (2021) 907

Падение антивещества в гравитационном поле

Общая теория относительности (ОТО) включает в себя слабый принцип эквивалентности, согласно которому все тела движутся в гравитационном поле одинаково, если нет других сил. Данный принцип проверен для обычного вещества с точностью ≈10−15, однако пока нельзя быть уверенным в его универсальной применимости. Более того, по некоторым гипотезам обычное вещество (частицы) не притягивает, а отталкивает антивещество (античастицы) своим гравитационным полем. Проверить это предположение для отдельных античастиц очень сложно, т.к. даже очень слабые магнитные поля возмущают их движение. E.K. Anderson (Орхусский университет, Дания) и соавторы в своём эксперименте в ЦЕРНе впервые исследовали падение в гравитационном поле атомов антиводорода анти-H, состоящих из антипротонов и позитронов [3]. В цилиндрической магнитной ловушке на атомы антиводорода действовало магнитное поле, создавая дополнительное ускорение от -10g до 10g, где g=9,81 м с−2. В верхней и нижней части ловушки анти-H регистрировались по их аннигиляции при столкновении со стенками. Из-за наличия тепловых скоростей всегда есть потоки антиатомов, движущиеся вверх и вниз, но, как показала асимметрия кривой вылета (зависимости потока атомов от магнитного поля), атомы анти-H падают преимущественно вниз, т.е. гравитационное поле Земли действует одинаково на вещество и на антивещество. Измеренное ускорение свободного падения анти-H составило (0,75 ± 0,13 ± 0,16)g, где 0,13 есть комбинация статиститческой и систематической погрешностей, а 0,16 связано с неопределённостями моделирования эксперимента. Приведённый результат согласуется с ускорением 1g, предсказываемым ОТО, а вероятность того, что анти-H отталкиваются от Земли с ускорением -1g, оценивается на уровне всего 10−15. [3] Anderson E K et al. Nature 621 716 (2023)

Управление экситонами

Квазичастицы экситоны (связанные состояния электронов и дырок) выглядят перспективным носителем информации благодаря малым омическим потерям. Однако для практических применений необходимо научиться управлять потоками экситонов. H. Lamsaadi (Тулузский университет, Франция) и соавторы обнаружили, что неупорядоченный (изотропный) поток экситонов превращается в однонаправленный при прохождении через гетеропереход MoSe2-WSe2 при комнатной температуре [4]. Исследование проводилось методом спектроскопии на основе фотолюминесценции с усилением вблизи острия. Показано, что скачок энергетической щели на гетероструктуре порождает разрыв в плотности экситонов, аналогичный температурному разрыву на границах раздела (эффект сопротивления Капицы). Это приводит к появлению направленного потока на расстояниях, превышающих ширину перехода на два порядка величины. Об экситонах см. [5-7]. [4] Lamsaadi H et al. Nature Communications 14 5881 (2023) [5] Келдыш Л В УФН 187 1273 (2017); Keldysh L V Phys. Usp. 60 1180 (2017) [6] Семина М А, Сурис Р А УФН 192 121 (2022); Semina M A, Suris R A Phys. Usp. 65 111 (2022) [7] Глазов М М, Сурис Р А УФН 190 1121 (2020); Glazov M M, Suris R A Phys. Usp. 63 1051 (2020)

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) усовершенствовали 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