Новости физики в Интернете

2024↓
- Декабрь
- Ноябрь
- Октябрь
- Сентябрь
- Август
- Июль
- Июнь
- Май
- Апрель
- Март
- Февраль
- Январь
2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995

Рождение t-кварков в столкновениях тяжёлых ионов

1 декабря 2024

В ранней Вселенной при высоких температурах кварки и глюоны были свободными (находились в состоянии деконфаймента), образуя кварк-глюонную плазму, и эти условия уже удаётся частично воспроизводить на ускорителях. Коллаборация ATLAS представила новые данные по рождению пар кварков t-анти-t при столкновении ионов свинца Pb + Pb на Большой адронном коллайдере с энергией в системе центра масс 5 Тэв [1]. Т.к. в эксперименте кварк-глюонная плазма имеет очень малое время жизни (≈ 10⁻²³ с), её исследование проводится путём регистрации рождающихся в плазме и вылетающих частиц. Отбирались события распада t-кварков на b-кварки в низкофоновом дилептонном канале – вместе с электронами и мюонами. Критерием отбора являлось также наличие двух струй. В результате, рождение t-кварков в кварк-глюонной плазме зарегистрировано с достоверностью 5 σ, а измеренное сечение их рождения составляет 3,6^+1,0_−0,9(стат.) ^+0,8_−0,5(сист.) мкбн и согласуется с результатами теоретических расчётов. Как показало данное исследование, в условиях ранней Вселенной в кварк-глюонной плазме присутствовали все типы кварков. В России в ОИЯИ (г. Дубна) приступает к работе ускорительный комплекс NICA (Nuclotron based Ion Collider fAcility), где также будут производиться столкновения тяжёлых ионов с протонами и фиксированными мишенями с целью изучения свойств плотной барионной материи. [1] ATLAS Collaboration

Тень светового луча

1 декабря 2024

Обычно считается, что тень могут отбрасывать только предметы, состоящие из атомов. R.A. Abrahao (Оттавский университет, Канада и Брукхейвенская национальная лаборатория, США) и соавторы впервые продемонстрировали появление тени в случае, когда внутри кристалла рубина Al₂O₃:Cr пересекаются два луча света [2]. Луч зеленого лазера с длиной волны 532 нм служил предметом, а синий луч с длиной волны 450 нм его пересекал, и в синем луче на экране был виден силуэт зеленого луча с контрастом 22 %. Объяснением данного эффекта является нелинейный процесс обратного насыщения поглощения. Если в большинстве веществ под действием лазерного света прозрачность увеличивается (могла бы появиться «антитень»), то в рубине она наоборот уменьшается. Это происходит из-за взаимодействия двух квантовых уровней посредством фононов. Быстрые переходы между этими уровнями, которые можно назвать распадом верхнего уровня, и приводят к поглощению фотонов голубого света. Хотя взаимодействие фотонов через нелинейную среду наблюдалось и ранее, в новом эксперименте впервые продемонстрированы все основные атрибуты тени. Например, тень повторяет форму предмета и видна невооруженным глазом. [2] Abrahao R A et al. Optica 11 1549 (2024)

Проверка Общей теории относительности (ОТО)

1 декабря 2024

Наблюдения с помощью космического телескопа РадиоАстрон, работающего в режиме интерферометра со сверхдлинной базой, позволили получить множество важных научных результатов [3]. Но, помимо радиоастрономии, коммуникационные сигналы РадиоАстрона, которыми он обменивался с Землей, представили возможность проверить общерелятивистский эффект гравитационного красного смещения в новых условиях. Спутник двигался по вытянутой орбите, достигая в апогее удаления 350 тыс. км от Земли. Разность гравитационных потенциалов U приводила к различию скорости хода атомных часов на спутнике и на наземной станции слежения. В предшествующем эксперименте Gravity-Probe A водородный стандарт времени поднимался на ракете на высоту 10⁴ км, и точность измерения гравитационного красного смещения достигала ≈ 1.4×10^−-4, а на спутниках Галилео была получена точность ≈ 3×10⁻⁵. В.Н. Руденко (ГАИШ им. П.К. Штернберга МГУ) и его коллеги из нескольких российских организаций смогли достичь в эксперименте на РадиоАстроне точности e = (1.57 ± 3.96) × 10⁻⁵, где параметр e характеризует отклонение от предсказаний ОТО в виде Δf/f = (1+e)ΔU/c², где c – скорость света [4]. Применялась методика измерений с компенсацией эффекта Доплера первого порядка со сменой режимов синхронизации (переключениями между одно- и двухпутевыми режимами). Также была решена сложная задача по учёту других эффектов, вызывающих сдвиг частоты f, таких как приливные потенциалы Луны и Солнца, влияние несферичности Земли, атмосферный сдвиг (включая ионосферу и тропосферу), фликкер шумы мерцания, эффект отстройки двух стандартов частоты. Полученная величина e = (1,57 ± 3,96)×10⁻⁵ согласуется с предсказываемым ОТО нулевым значением. Этот результат также вполне согласуется с измерениями, выполненными на спутниках Галилео. Однако на РадиоАстроне позиционная инвариантность эффекта гравитационного красного смещения проверена в гораздо больших масштабах (350 тыс. км) по сравнению с измерениями на спутниках Галилео (≈ 20 тыс. км), что делает описываемый результат новым важным достижением. О других интересных возможностях экспериментальной проверки ОТО см. в [5]. [3] Кардашев Н С УФН 179 1191 (2009); Kardashev N S Phys. Usp. 52 1127 (2009) [4] Руденко В Н и др. ЖЭТФ 166 632 (2024) [5] Руденко В Н, Орешкин С И, Руденко К В УФН 192 984 (2022); Rudenko V N, Oreshkin S I, Rudenko K V Phys. Usp. 65 920 (2022)

Раннее формирование галактик

1 декабря 2024

Наблюдения с помощью телескопа им. Дж. Уэбба показали, что галактики в ранней Вселенной формировались раньше и в больших количествах, чем предсказывает стандартная космологическая ΛCDM-модель, и это расхождение пока не имеет надёжного объяснения. Частью данной проблемы является наличие на больших красных смещениях уже сформировавшихся больших галактик. M. Xiao (Женевский университет, Швейцария) и соавторы получили спектроскопическое подтверждение для ещё трёх подобных галактик на красных смещениях z ≈ 5-6 [6]. Барионное вещество в них должно было трансформироваться в звезды в 2-3 раза более эффективно, чем в типичных галактиках на меньших z. При этом их звездная масса составляет примерно 10¹¹M_☉, т.е. 50 % всех барионов должно было перейти в звёзды, что затруднительно объяснить в существующих моделях. S.S. McGaugh (Кейс-Вестерн-Резерв университет, США) и соавторы выполнили новый анализ имеющихся наблюдательных данных и результатов ряда численных моделирований и пришли к выводу, что весьма вероятен механизм образования по меньшей мере части галактик не иерерхическим путём (в результате слияний более мелких галактик или протогалактик), а по так называемому монолитическому механизму, когда галактика со звёздами образуется целиком уже в раннюю эпоху и сохраняется в почти неизменном виде до поздних времён [7]. Как полагают авторы работы [7], такой процесс формирования галактик возможен в модифицированной теории гравитации MOND. Хотя MOND пока не объясняет весь массив наблюдательных данных по тёмной материи, в данном случае она предсказывает раннее формирование галактик по монолитическому механизму. Для решения проблемы раннего образования галактик предлагались также модели с нестандартным спектром возмущений и модели с первичными чёрными дырами. [6] Xiao M et al. Nature 635 311 (2024) [7] McGaugh S S et al. Astrophys. J. 976 13 (2024)

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