RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 11, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Новости физики в Интернете


Реакторная антинейтринная аномалия

С 2011 г. известна проблема, называемая реакторной антинейтринной аномалией: измеренный спектр антинейтрино, производимых ядерными реакторами, в области энергий 3-4 МэВ идет на 6 % ниже спектра, полученного в теоретических расчётах. Это расхождение, подтверждённое в нескольких независимых экспериментах, не удаётся объяснить в рамках Стандартной модели с учётом осцилляций между тремя обычными типами нейтрино. Выдвигалась гипотеза, что количество антинейтрино уменьшилось в результате их осцилляций в четвёртый тип нейтрино – в стерильные нейтрино с массами ≈1 эВ. Новые измерения спектра и проверка гипотезы стерильных нейтрино выполнены в эксперименте STEREO в Институте Лауэ – Ланжевена (г. Гренобль, Франция) [1]. Шесть детекторов на основе жидкого сцинтиллятора, содержащего гадолиний, были расположенных в ряд на расстояниях от 9 до 11 м от ядерного реактора. Различие измеряемых ими спектров позволило бы выявить эффект осцилляций. За три года зарегистрировано 105 антинейтрино. Измеренный коллаборацией STEREO спектр реакторных антинейтрино от распадов 235U является наиболее точным на сегодняшний день. Полученные данные подтверждают наличие антинейтринной аномалии: расхождение измеренного спектра с теоретическим составляет 5,5 ± 2,1 %. В то же время, эксперимент STEREO не выявил эффект осцилляций, поэтому причина реакторной антинейтринной аномалии, скорее всего, не связана со стерильными нейтрино. Недавние результаты эксперимента BEST, выполняемого в Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН [2], подтвердили наличие галлиевой аномалии, указывающей на существование стерильного нейтрино. Но чувствительность детекторов STEREO в области энергий галлиевой аномалии мала, и данные STEREO не могут быть напрямую сопоставлены с результатами BEST. Об осцилляциях нейтрино см. [3-5]. [1] Almazan H et al. Nature 613 257 (2023) [2] Barinov V V et al. Physical Review C 105 065502 (2022) [3] Куденко Ю Г ФН 188 821 (2018); Kudenko Yu G Phys. Usp. 61 739 (2018) [4] Шимковиц Ф УФН 191 1307 (2021); Simkovic F Phys. Usp. 64 1238 (2021) [5] Колупаева Л Д и др. УФН, принята к публикации; Kolupaeva L D et al. Phys. Usp., accepted

Пространственное разделение волновых и корпускулярных свойств фотона

В квантовой механике имеется концепция «квантового Чеширского кота», состоящая в отделении физического свойства объекта от него самого. Такой эффект уже был реализован для отделения спина частицы от неё самой в опытах с нейтронами и фотонами. J.-K. Li (Научно-технический университет Китая) и соавторы в своём эксперименте впервые пространственно разделили волновые и корпускулярные свойства единичных фотонов [6]. Этот новый вариант разделения был предложен в теоретической работе P. Chowdhury и соавторов в 2021 г. Волновое свойство частицы («кот» ) проходило по одному плечу интерферометра Маха – Цендера, а её корпускулярное свойство («улыбка» ) проходило по второму плечу. Предварительно была создана суперпозиция состояний волна-частица и выполнялись преселекция и постселекция состояний. Для слабых квантовых измерений применялась схема, называемая эволюцией во мнимом времени. Результаты измерений хорошо соответствуют теоретическому описанию. Одной из следующих целей является тройное разделение («квантовый Чеширский суперкот») – на саму частицу, её волновое свойство и её корпускулярное свойство. [6] Li J-K et al. Light: Science & Applications 12 18 (2023)

Квантовое измерение без взаимодействия

Проблема измерений остается одним из фундаментальных вопросов квантовой механики [7-9]. Существует возможность измерения без взаимодействия, когда, например, регистрируется присутствие фотона без его поглощения. Измерения без взаимодействия уже были продемонстрированы для различных систем. Сотрудники Университета Аалто (Финляндия) S. Dogra, J.J. McCord и G.S. Paraoanu предложили и реализовали в своём эксперименте новый тип квантового измерения без взаимодействия [10]. Применялся трехуровневый трансмонный кубит. По населённости его нулевого и первого уровней можно судить о наличии или отсутствии микроволнового импульса с частотой, резонансной для перехода с первого уровня на второй. При этом возбуждение кубита с переходом на второй уровень не требуется, а достаточен лишь сам факт наличия второго резонансного уровня. [7] Кадомцев Б Б УФН 164 449 (1994); Kadomtsev B B Phys. Usp. 37 425 (1994) [8] Пронских В С УФН 190 211 (2020); Pronskikh V S Phys. Usp. 63 192 (2020) [9] Белинский А В УФН 190 1335 (2020); Belinsky A V Phys. Usp. Phys. Usp. 63 1256 (2020) [10] Dogra S, McCord J J, and Paraoanu G S Nature Communications 13 7528 (2022)

Квантовая телепортация энергии

В предшествующих экспериментах по квантовой телепортации состояний частиц фактически телепортировалась информация. Однако в 2008 г. M. Hotta (Университет Тохоку, Япония) предложил концепцию телепортации энергии. Его идея основана на том, что при измерении состояния некоторой локальной части квантово запутанной системы измерительный прибор передает системе энергию, и благодаря запутанности эта энергия может быть высвобождена в другой удалённой части системы. K. Ikeda (Университет Стони-Брук) сообщил о первой экспериментальной реализации описанного эффекта [11], выполнив квантовую телепортацию энергии между сверхпроводящими кубитами в пределах квантового процессора IBM. Результаты эксперимента находятся в точном соответствии с теорией M. Hotta. Как и для обычной квантовой телепортации, для квантовой телепортации энергии требуются локальные операции и передача информации по классическому каналу. О квантовых технологиях см. [12-15] [11] Ikeda K, arXiv:2301.02666 [quant-ph] [12] Арбеков И М, Молотков С Н УФН 191 651 (2021); Arbekov I M, Molotkov S N Phys. Usp. 64 617 (2021) [13] Климов В В УФН 191 1044 (2021); Klimov V V Phys. Usp. 64 990 (2021) [14] Сукачёв Д Д УФН 191 1077 (2021); Sukachev D D Phys. Usp. 64 1021 (2021) [15] Владимирова Ю В, Задков В Н УФН 192 267 (2022); Vladimirova Yu V, Zadkov V N Phys. Usp. 65 245 (2022)

Барионные облака и вращение гало галактик

Протяжённые гало галактик, состоящие в основном из тёмной материи, содержат также несколько процентов газа и пыли, вынесенной в гало звездным ветром и потоками газа. Наличие пыли отмечается даже в межгалактическом пространстве [16]. F. De Paolis и соавторы предположили, что газопылевая среда в гало может частично находиться в виде холодных вириализованных облаков, и по доплеровскому смещению рассеиваемого на облаках реликтового излучения можно обнаружить их движение, связанное с общим вращением гало. Вращение галактики получают на стадии своего формирования за счёт взаимодействия с окружением. Наблюдение ряда галактик телескопами WMAP и Планк действительно выявило сдвиги в спектра, соответствующие вращению гало. В новой работе N. Tahir и соавторов [17] для нескольких галактик были рассмотрены различные варианты состава, структуры и распределения холодных барионных облаков в гало и выполнено сравнение с данными космического телескопа Планк. Наличие холодных барионных облаков во вращающихся гало галактик хорошо объясняет наблюдения, хотя не исключены и другие интерпретации. [16] Yershov V et al. Mon. Not. R. Astron. Soc. 492 5052 (2020) [17] Tahir N et al. Symmetry 15 160 (2023)

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