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

Новости физики в Интернете


Аномальный магнитный момент мюона

В физике элементарных частиц с 2006 г. существует проблема аномального магнитного момента мюона: измеренная в Брукхейвенской национальной лаборатории величина g-2 заметно отличалась от рассчитанной теоретичеки [1]. Это отличие, если оно действительно имеет место, может указывать на вклад новой физики за пределами Стандартной модели. Коллаборацией Muon g-2, проводящей эксперимент в Национальной ускорительной лаборатории им. Э. Ферми (США), представлены новые результаты измерения g-2, имеющие в 2 раза лучшую точность по сравнению с результатами 2021 года [2]. Измерялась разность циклотронной частоты и частоты прецессии спинов антимюонов в магнитном поле в накопительном сверхпроводящем кольце. Точность повысилась, главным образом, путём снижения систематических погрешностей, а также за счёт роста объёма данных. Новый результат измерения g-2 расходится с предсказаниями Стандартной модели на уровне 5σ. В ближайшие годы ожидается ещё более существенное увеличение точности эксперимента и завершение новых теоретических расчётов, что может прояснить данную проблему. [1] Логашенко И Б, Эйдельман С И УФН 188 540 (2018); Logashenko I B, Eidel’man S I Phys. Usp. 61 480 (2018) [2] Aguillard D P et al., Fermilab

Тетракварки

Тетракварками называют частицы-адроны, состоящие из четырех кварков. Предыдущие сообщения о регистрации тетракварков, все кварки которых имеют разные ароматы, были или неполными (не обнаружен изоспиновый партнер), или пока не подтверждены в независимых экспериментах. Коллаборация LHCb на Большом адронном коллайдере сообщила о достаточно надёжной регистрации двух новых тетракварков с составом (c анти-s} u анти-d) и (c анти-s анти-u} d) [3] и массами около 2,9 ГэВ. Этот дважды заряженный тетракварк с открытым очарованиеми анти-s и его нейтральный партнёр, вероятно, принадлежат одному изоспиновому триплету. Изучались протон-протонные столкновения при энергиях 7, 8 и 13 ТэВ. Тетракварки были идентифицированы как промежуточные резонансы в распадах B0→анти-D0D+sπ− и B+→анти-D−D+sπ+, связанных между собой изоспиновой симметрией. [3] Aaij R et al. Phys. Rev. Lett. 131 041902 (2023)

Новые изомерные состояния в ядрах 136Cs

Детекторы на основе ксенона используются для поиска частиц тёмной материи, безнейтринного двойного бета-распада и нейтрино малых энергий. Нейтрино посредством заряженных токов могут взаимодействовать с ядрами 136Xe, а регистрация фотонов, излучаемых возбуждёнными ядрами Cs(*), позволяет измерить энергию нейтрино. S.J. Haselschwardt (Берклиевская национальная лаборатория им. Э. Лоуренса, США) и соавторы обнаружили новые низколежащие изомерные состояния в ядрах 136Cs [4]. В эксперименте регистрировалось гамма-излучение, возникающее в реакции 136Xe(p,n)136Cs. По этим данным найдено большое количество новых ядерных переходов и два уровня ядра 136Cs со временем жизни порядка 100 нс. Наличие подобных состояний даёт уникальные возможности для регистрации редких событий на основе эффекта отложенных совпадений, позволяющего отделять фоновые события. [4] Haselschwardt S J et al., Phys. Rev. Lett. 131 052502 (2023)

Редкий распад ядра калия-40

Ядра изотопа 40K при своих распадах с вероятностью 10 % превращаются в ядра 4040Ar. Предсказывалось существование ещё одного редкого канала распада 40K в основное состояние ядра 40Ar с захватом электрона, но ранее этот канал наблюдать не удавалось. В отличие от распада в возбуждённые состояния, распад в основное состояние не сопровождается дальнейшим излучением γ-фотонов. Теория не позволяет пока надёжно вычислить вероятность такого распада, и в качестве грубой оценки вероятность чаще всего полагалась равной 2 %. Коллаборация KDK выполнила новый эксперимент и впервые надёжно зарегистрировала распады 40K в основное состояние [5]. Применялись высокочувствительные детекторы гамма- и рентгеновских фотонов, работающих по методу совпадения и антисовпадения. В результате была измерена вероятность распадов 40K в основное состояние, оказавшаяся в два раза меньше, чем обычно полагалось, а гипотеза об их отсутствии исключена на уровне 4σ. Фон от распадов ядер 40K является важным фактором во многих экспериментах по поиску частиц тёмной материи и безнейтринного двойного бета-распада, и неизвестная вероятность вносила некоторую неопределённость в результаты экспериментов. Кроме того, указанная 2-кратная ошибка приводила к ошибкам в геологической датировке калий-аргонным методом в десятки миллионов лет. [5] Stukel M et al. Phys. Rev. Lett. 131 052503 (2023)

Прямое наблюдение нелокального спаривания фермионов

Модель Ферми – Хаббарда успешно описывает переход типа кроссовер от локального спаривания фермионов в конденсатах Бозе – Эйнштейна к нелокальному (пространственно-разнесённому) спариванию в механизме Бардина – Купера – Шриффера. Наиболее интересна область «псевдощели» вблизи кроссовера, где даже при температуре выше критической температуры сверхтекучести происходит образование пар. T. Hartke (Исследовательская лаборатория электроники Массачусетского технологического института, США) и соавторы впервые выполнили прямое наблюдение процесса нелокального спаривания фермионов в режиме «псевдощели» [6]. Они поместили взаимодействующие фермионные атомы калия при температуре порядка нК в оптическую решетку и использовали квантовый микроскоп для получения нескольких тысяч снимков, показывающих направления спинов в узлах решетки. Корреляционный анализ выявил формирование и пространственное упорядочение нелокальных фермионных пар в случае двумерного притягивающего газа Хаббарда. [6] Hartke T et al. Science 381 82 (2023)

Ловушка Капицы

Маятником Капицы называют механический маятник, колебания которого динамически стабилизируются путём быстрой вибрации точки подвеса [7]. Данный эффект стабилизации широко используется в различных областях физики. Эффект маятника Капицы уже применялся в ловушке Поля заряженных частиц и для удержания света в диэлектрической структуре. J. Jiang (Кайзерслаутенский технический университет, Германия) и соавторы впервые создали на основе этого эффекта ловушку для ультрахолодных атомов, назвав ее «ловушкой Капицы» [8]. Основу ловушки составляют два сфокусированных через объектив луча лазера, имеющих специальные сдвиги по частоте и промодулированных периодическими сигналами. В полученном гауссовом потенциале удерживался конденсат Бозе – Эйнштейна атомов 87Rb. Абсорбционное изображение облачка атомов было получено через тот же объектив, и была видна характерная конфигурация, предсказываемая теоретически на основе теории Гросса – Питаевского для случая ловушки Капицы. При этом наблюдался не только сферический кольцеобразный слой, но и его асимметрия на уровне 1 %, также предсказываемая теорией. Созданная ловушка Капицы может применяться для исследования квантовых туннельных эффектов, явлений хаоса в классическом и квантовом режиме, а также других фундаментальных процессов. [7] Капица П Л УФН 44 7 (1951) [8] Jiang J et al. Phys. Rev. Lett. 131 033401 (2023)

Статистика турбулёнтности

В 1941 г. Коломогоров выдвинул гипотезу о том, что турбулёнтность в так называемой инерционной области при при больших числах Рейнольдса Re имеет универсальный вид, когда характерные скорости зависят степенным образом от масштаба турбулёнтных пульсаций. При этом свое начало турбулёнтность берёт на самых больших масштабах, затем энергия переносится в средние масштабы и наконец диссипирует в малых масштабах за счёт вязкости. C. Kuchler, G.P. Bewley и E. Bodenschatz выполнили в Институте динамики и самоорганизации Общества им.. М.Планка (Германия) новый масштабный эксперимент по изучению турбулёнтности в воздухе [9]. В тоннеле объёмом 88 м3 с помощью индивидуально управляемых лопастей возбуждалась турбулентность с различными начальным распределением по масштабам, и путём изменения давления воздуха Re варьировались в широком интервале. Эволюция турбулентных движений воздуха изучалась по воздействию его потоков на нанонити. Оказалось, что структурные функции 2-го порядка имеют эффективный показатель степени, отличающийся от закона Колмогорова 2/3 и зависящий от масштаба даже в инерционном режиме, но при этом они не зависят от самих Re. Этот результат не имеет пока полного теоретического объяснения. О неверных предпосылках в выводе степенной формы структурных функций и о концепции растягивающихся вихревых нитей см. в [10]. Полученные результаты свидетельствуют о том, что физика турбулентности в инерционном диапазоне является более сложной, чем ожидалось. Об атмосферной турбулентности см. [11]. [9] Kuchler C, Bewley G P, Bodenschatz E Phys. Rev. Lett. 131 024001 (2023) [10] Зыбин К П, Сирота В А УФН 185 593 (2015); Zybin K P, Sirota V A Phys. Usp. 58 556 (2015) [11] Лукин В П УФН 191 292 (2021); Lukin V P Phys. Usp. 64 280 (2021)

Новая проверка принципа эквивалентности

V.V. Singh (Ганноверский университет им. Г.В. Лейбница, Германия) и соавторы выполнили новую проверку принципа эквивалентности, лежащего в основе Общей теории относительности, с использованием лазерной локации Луны [12]. В этом методе с высокой точностью измеряется расстояние от Луны до Земли с помощью зеркал, установленных на Луне в 1969 г. Отличие отношения пассивных и гравитационных масс для железа и алюминия проявилось бы в разном приливном воздействии Земли на мантию Луны, состоящей из базальтов с избытком железа, и кору, содержащую избыток алюминия (внутренняя структура Луны изучена по сейсмическим данным). Это вызвало бы дополнительную поправку к орбитальной скорости Луны и расстоянию до неё. V.V. Singh и др. сумели на два порядка (до 3,9×10−14) снизить верхний предел на комбинацию величин, играющую роль параметра Этвеша, по сравнению с предыдущим результатом 1986 г. Недавняя проверка равенства инертной и пассивной гравитационных масс в других условиях — по данным космического эксперимента MICROSCOPE, выполнявшегося на микроспутниках, – достигает точности 10−15. [12] Singh V V et al. Phys. Rev. Lett. 131 021401 (2023)

Галактика с дефицитом тёмной материи

Почти все галактики содержат невидимую тёмную материю (ТМ), масса которой в несколько раз превосходит массу обычного барионного вещества (звёзд, газа и пыли). Однако некоторые галактики имеют аномальное соотношение видимой и невидимой компонент. S. Comeron (Университет Ла-Лагуна и Канарский институт астрофизики, Испания) и соавторы исследовали галактику NGC 1277, используя данные 2,7-метрового телескопа обсерватории Макдональда, и выполнили численное моделирование ее динамики в рамках анизотропной модели Джинса [13]. Массивная галактика NGC 1277 относится к раннему хаббловскому типу и, вероятно, является так называемой реликтовой галактикой, избежавшей слияния с другими крупными галактиками. Неожиданным результатом стало то, что в пределах радиуса 6 кпк масса ТМ в NGC 1277 составляет <5 % от общей массы, тогда как в стандартной космологической модели она должна составлять 60 %. Причина почти полного отсутствия ТМ в галактике пока точно не выяснена, и механизм рождения этой галактики неизвестен. По одной из гипотез, галактика могла потерять ТМ при столкновении с другой галактикой (как в случае скопления «Bullet»). [13] Comeron S et al. Astron. Astrophys. 675 A143 (2023)

Поиск космических источников нейтрино

В последние годы на детекторах IceCube и Baikal-GVD регистрируются астрофизические нейтрино высоких энергий. В данных IceCube недавно была выделена галактическая компонента потока нейтрино, но большая часть нейтрино имеет внегалактическое происхождение. Конкретные источники нейтрино пока остаются неидентифицированы, хотя имеются указания, что нейтрино могли рождаться в активных галактиках-блазарах. В частности, об этом свидетельствует наблюдение корреляций нейтрино с радиоизлучением блазаров [14]. Коллаборация Baikal-GVD выполнила новый поиск корреляций нейтрино и известных астрофизических объектов [15]. Использование в Baikal-GVD воды Байкала как рабочего вещества детектора даёт возможность точнее измерять направление прихода нейтрино по сравнению с экспериментами во льду. В новом исследовании изучались каскадные события взаимодействия нейтрино с энергиями, превышающими 100 ТэВ. На данный момент объём статистических данных не позволяет сделать надежные выводы, но было отмечено совпадение каскадов с несколькими яркими и вспыхивающими блазарами (2023+335, 2021+317, 2050+364, 0529+075, TXS 0506+056, 0258-184, 1935-179), наблюдавшимися телескопами VLBI, и с галактическими источниками LSI+61~303 и Swift J0243.6+6124. [14] Plavin A, Kovalev Y Y, Kovalev Y A, Troitsky S Astrophys. J. 894 101 (2020) [15] Allakhverdyan V A et al. arXiv:2307.07327 [astro-ph.HE]

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