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

Новости физики в Интернете


Поиск спин-гравитационного взаимодействия

В отличие от других фундаментальных взаимодействий, сила гравитации, насколько это известно из эксперимента, не зависит напрямую от спина элементарных частиц. Однако нельзя исключать, что константа связи спина и силы гравитации хотя и мала, но не равна точно нулю. Наличие этой связи вызывало бы зависящее от спина локальное гравитационное ускорение с нарушением принципа эквивалентности. S.-B. Zhang (Научно-технический университет Китая) и соавторы выполнили новый эксперимент по поиску спин-гравитационных взаимодействий [1]. С помощью комагнетометра сравнивалось отношения частот спиновой прецессии в ядрах 129Xe и 131Xe в зависимости от ориентации относительно направления гравитационного поля. Использование двух типов ядер было необходимо, чтобы исключить вклад магнитного поля. Наличие дополнительной немагнитной прецессии стало бы свидетельством спин-гравитационного взаимодействия. На достигнутом уровне точности этого взаимодействия не обнаружено, но были в 17 раз улучшены ограничения на соответствующую константу связи и на величину взаимодействий, опосредуемых аксионоподобными бозонами. [1] Zhang S et al. Phys. Rev. Lett. 130 201401 (2023)

Парадокс Эйнштейна – Подольского – Розена для двух конденсатов Бозе--Эйнштейна

Парадоксом Эйнштейна – Подольского – Розена (ЭПР) называют возможность одновременного измерения двух некоммутирующих квантовых величин, характеризующих удалённую систему, с большей точностью, чем позволяет принцип неопределённости Гейзенберга в локальных измерениях. Как сейчас известно, этот парадокс полностью укладывается в рамки стандартной квантовой механики, и для малых систем он был показан в ряде экспериментов. Для больших атомных ансамблей, таких как механические осцилляторы, уже демонстрировалась квантовая запутанность, но точность предшествующих измерений была недостаточна для проверки неравенства Гейзенберга. P. Colciaghi (Базельский университет, Швейцария) и соавторы впервые продемонстрировали ЭПР-парадокс для двух макроскопических конденсатов Бозе – Эйнштейна [2]. Это удалось осуществить благодаря применению новой техники расщепления конденсата на две части и нового метода высокоточных когерентных вращений спиновых состояний. С помощью микроволновых импульсов создавалась запутанность между спинами 1400 атомов 7Rb в магнитной ловушке. Затем облачко конденсата высвобождалось из ловушки, и часть атомов переводилась в состояния с нулевым магнитным моментом, что позволяло с помощью градиента магнитного поля разделить конденсат на две части, разнесённые на ≈ 100 мкм. Измерения спиновых состояний показали квантовую запутанность двух частей и нарушение соотношения Гейзенберга (ЭПР-парадокс). [2] Colciaghi P et al. Phys. Rev. X 13 021031 (2023)

Диссипация в сверхтекучих вихревых кольцах

В двухкомпонентной модели сверхтекучая жидкость представляется нормальной и сверхтекучей компонентами. В сверхтекучей компоненте возможно появление квантованных вихрей [3], на которых, согласно теоретическому предсказанию K.W. Schwarz 1977 года, рассеиваются квазичастицы нормальной компоненты, что должно вести к диссипации энергии вихрей. Однако прямые экспериментальные наблюдения этого эффекта до сих пор отсутствовали, а теоретические расчеты различных групп давали разные предсказания относительно точного механизма и величины диссипации. Y. Tang (Национальная лаборатория сильных магнитных полей и Университет штата Флорида, США) и соавторы выполнили новый эксперимент, в котором впервые наблюдался эффект диссипации в вихрях [4]. Для этого в жидкий гелий-4 в качестве маркеров добавлялись частицы твёрдого дейтерия. Их движение вместе с вихрями наблюдалось по рассеянию лазерного света. По измеренной скорости сжатия вихревых колец вычислялись коэффициенты диссипации. Из предложенных теорий лучше всего описывает результаты эксперимента модель, разработанная L. Galantucci и соавторами в 2020 г. Также в эксперименте впервые наблюдалось явление опрокидывания вихрей. Авторы объясняют его совместным влиянием силы тяжести и диссипации. [3] Абрикосов А А УФН 174 1234 (2004) [4] Tang Y et al. Nature Communications 14 2941 (2023)

Магнитный скирмионный транзистор

Топологически устойчивые конфигурации полей, которые Т. Скирм в 1961 году предложил в качестве модели нуклонов, были обнаружены в 2009 г. в виде квазичастиц -- скирмионов [5]. Эти вихревые структуры из спинов атомов рассматривались как перспективные элементы для спинтроники, и в 2019 г. I. Hong и K. Lee предложили идею скирмионного полевого транзистора [6]. S. Yang (Корейский научно-исследовательский институт стандартов и науки) и соавторы впервые продемонтрировали прототип магнитного скирмионного транзистора, работающего при комнатной температуре [7]. В многослойной системе MgO/CoFeB/W/TaOx возбуждались магнитные скирмионы с фиксированной хиральностью спинов. С помощью электрического поля осуществлялось управление магнитной анизотропией, и удалось получить транзисторный эффект, когда скирмионы проходили через контролируемую область или блокировались. [5] Борисов А Б УФН 190 291 (2020); Borisov A B Phys. Usp. 63 269 (2020) [6] Hong I, Lee K Appl. Phys. Lett. 115 072406 (2019) [7] Yang S et al. Advanced Materials 35 2208881 (2023)

Космологическое замедление времени в излучении квазаров

Эффект космологического замедления времени до сих пор был надёжно зарегистрирован только для сверхновых, а для других объектов данные оставались неоднозначными. Более того, в некоторых работах делался вывод об отсутствии этого эффекта для переменного излучения квазаров. Эффект должен был бы проявляться как уширение по времени всех вариаций в зависимости от красного смщения z по закону 1+z. Быстрая переменность излучения квазаров обычно ассоциируется с процессами в аккреционных дисках вблизи центральных чёрных дыр. Отсутствие эффекта говорило бы о том, что излучение становится переменным не в самих источниках, а по пути к наблюдателю, например, за счет гравитационного линзирования на черных дырах. Также не исключалась специальная форма эволюции популяции квазаров во времени, которая компенсировала бы закон 1+z, но такое совпадение представляется маловероятным. G.F. Lewis (Сиднейский Университет, Австралия) и B.J. Brewer (Оклендский университет, Новая Зеландия) выполнили новый поиск космологическое замедления времени в излучении квазаров и впервые достоверно зарегистрировали этот эффект, показав также, что отрицательный результат предшествующих исследований объясняется недостаточной статистикой [8]. В новом исследовании изучались 190 квазаров из обзора Sloan Digital Sky Survey, наблюдавшихся фотометрическими методами с 1998 по 2020 гг. Гипотеза о растяжении времени по закону 1+z оказалась значительно вероятнее, чем предположение об его отсутствии. Если закон растяжения представить в виде (1+z)n, то статистический анализ дает величину n=1,28+0,28−0,29, согласующуюся с 1+z, хотя не исключён вклад космологической эволюции квазаров. [8] Lewis G F and Brewer B J arXiv:2306.04053 [astro-ph.CO]

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