Ноябрь 2022
Физики научились закручивать нейтроны как следует
А то до этого закрученность видели лишь в среднем по пучку
Физики из Канады и США провели эксперимент по полноценной закрутке нейтронов. В предыдущих исследованиях закрученность наблюдалась лишь статистически из-за того, что ширина волнового фронта нейтронов не могла покрыть всю фазовую пластинку. В новой работе каждый нейтрон подвергался закрутке благодаря массиву из более чем шести миллионов вилочных дифракционных пластинок. Исследование опубликовано в Science Advances.
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add2002
https://nplus1.ru/news/2022/11/25/properly-twisted-neoutrons
Физики увидели запутанность продуктов распада куперовской пары
В перспективе это позволит проверить неравенства Белла в твердом теле
Физики из Италии и Швейцарии экспериментально доказали наличие антикорреляции у электронов, родившихся в результате распада куперовской пары в сверхпроводнике. Для этого они измеряли соответствующие токи по обе стороны от сверхпроводника, фильтруя их по спинам. Исследование опубликовано в Nature.
Совокупность фермионов в общем случае сохраняет статистические свойства отдельных частиц. Но все меняется, если фермионов четное число и между ними возникает достаточно интенсивная связь, которая может поддерживать квантовую корреляцию. В этом случае фермионные пары можно объединить и рассматривать их в качестве одной частицы, подчиняющейся статистике Бозе — Эйнштейна.
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05436-z
https://nplus1.ru/news/2022/11/24/electron-entangler
Российские ученые изготовили четырехкубитный квантовый процессор на сверхпроводниках
И продемонстрировали высокую точность двухкубитных операций на нем
https://nplus1.ru/news/2022/11/22/4qubit-processor
Квантовые технологии позволили создать синтезатор радиосигналов следующего поколения
Недавно исследователи из американского Национального Института Стандартов и Технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST), совместно с учеными из Колорадского университета в Боулдере, создали первый в своем роде квантовый синтезатор частот, генерирующий сигнал, мощностью выше -30 дБм, характеристики которого максимально близки к идеальным.
Сплав из 5 металлов, напечатанный на 3D-принтере, оказался сверхпрочным и пластичным
С новыми технологиями производства появляется возможность для совершенно новых металлических сплавов с огромным диапазоном возможных свойств. Группа исследователей разработала новый сплав для 3D-печати со специальной наноструктурой, которая делает его сверхпрочным и пластичным.
Наиболее распространенные сплавы, такие как нержавеющая сталь или бронза, изготавливаются из одного основного металла, смешанного с меньшим количеством других элементов.
Но новый класс материалов, известных как сплавы с высокой энтропией (HEA), включает в себя смешивание пяти различных элементов примерно в равных пропорциях.
Полученные сплавы обладают интересными и полезными свойствами, такими как высокое отношение прочности к весу и жесткость, которая повышается с температурой .
Новое исследование сосредоточено на HEA, содержащем алюминий, кобальт, хром, железо и никель в равных пропорциях.
Исследование было опубликовано в журнале Nature (рttps://www.nature.com/articles/s41586-022-04914-8 ).
Столкновение нейтронных звезд создало короткоживущий магнитар вместо черной дыры
Анализ данных, собранных из короткого гамма-всплеска, испускаемого при слиянии двух нейтронных звезд, показал, что вместо образования черной дыры они создали другую нейтронную звезду, но с крайне мощным магнитным полем. Она оказалась намного массивнее максимальной расчетной границы массы нейтронных звезд. Этот магнитар просуществовал чуть более суток, прежде чем коллапсировать в черную дыру.
Ядра звезд массой от восьми до 30 масс Солнца после их гибели формируют нейтронные звезды от 1,1 до 2,3 масс Солнца, которые заключены в сферу диаметром около 20 километров. Теория предсказывает, что более массивные звезды коллапсируют в черные дыры. Но существует в наблюдениях заметная нехватка черных дыр, которые менее массивны, чем пять масс Солнца. Возникает разрыв масс, который остается во многом загадкой.
УЧЁНЫЕ РАЗРАБОТАЛИ МЕТОД НАНОТОМОГРАФИИ НА ОСНОВЕ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА
Исследователи из Сколтеха и их российские и испанские коллеги экспериментально подтвердили работоспособность концепции нанотомографии давления — нового метода отображения внутренней структуры наноматериалов с учётом распределения их плотности. В опубликованной в издании Journal of the Mechanics and Physics of Solids (рttps://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022509622000990?via%3Dihub ) статье показано, что разрешение нового вида томографии почти на два порядка выше, чем у используемых сегодня рентгеновской и нейтронной томографии, которые вдобавок несут радиационные риски. Авторы работы полагают, что их метод в перспективе может стать базовым метрологическим инструментом нанотехнологов.
Астрофизики открыли огромные магнитные нити расходятся вниз из струи черной дыры, расположенной в далеком скоплении галактик.
Исследователи обнаружили «нити» из электронов, вращающихся вокруг линий магнитного поля вокруг сверхмассивных черных дыр у центров разных галактик. Ранее такие структуры (филаменты) наблюдали только у центра Млечного Пути. Анализ далеких структур раскрывают тайну происхождения филаментов.
Астрофизик Северо-Западного университета Фархад Заде впервые обнаружил необычные высокоорганизованные магнитные нити, «свисающий» в центре Млечного Пути, в начале 1980-х годов. За годы, прошедшие с этого момента, ученые так и не поняли природу этого явления. В новой работе Заде показал, что аналогичные структуры существуют и в других галактиках.
https://hightech.fm/2022/11/19/filaments-distant-cousins
Вселенная расширяется.
Физики, правда, не до конца уверены в том, как именно это происходит. И уж тем более они не способны повлиять на этот процесс. Поднять настроение своим коллегам сможет новая работа немецких ученых. Используя бозе-конденсат в качестве квантового симулятора, они смогли создать контролируемое искривление пространства-времени для звуковых волн, распространяющихся по нему, и поиграться с расширяющимися вселенными
https://nplus1.ru/news/2022/11/09/bec-spacetime
Физики заставили фотоны интерферировать с магнонами
Китайские физики продемонстрировали квантовую интерференцию между волнами различной природы, а именно между фотонами и магнонами. Они повторили опыт Хонга — У — Мандела, где в роли светоделителя выступили темные поляритоны, возбужденные в атомном облаке. Управляя свойствами поляритонов с помощью дополнительного лазера, ученые могли менять характер интерференции от бозонного к фермионному. Исследование опубликовано в Physical Review Letters (https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.093604 ).
Вечный заряд: российские ученые создают батарейку, способную работать десятилетиями
Сверхтяжелый изотоп водорода может подарить нам батарейки, работающие десятки лет без подзарядки.
Двумерный квантовый микроскоп построил карту магнитного поля и температуры ферромагнетика
Микроскоп показал высокую чувствительность и потенциально будет иметь большее пространственное разрешение, чем у трехмерных аналогов
Физики впервые создали двумерный квантовый микроскоп, с помощью которого построили профили магнитного поля и температуры ферромагнетика и плотности тока, протекающего через графен. В качестве датчика ученые использовали двумерный нитрид бора, а значения физических величин определяли по относительному изменению интенсивности флуоресценции на его дефектах. Двумерный микроскоп показал высокую чувствительность и потенциально будет иметь большее пространственное разрешение, чем у трехмерных аналогов, пишут ученые в Nature Physics.
https://www.nature.com/articles/s41567-022-01815-5
Ученые узнали, как магнитные примеси влияют на самый известный гидридный сверхпроводник
Специалисты из Сколтеха, Физического института имени П. Н. Лебедева РАН и их коллеги из США, Германии и Японии провели серию экспериментов с супергидридом лантана при наличии магнитных и немагнитных примесей. Исследование закладывает основы для дальнейшего изучения сверхпроводящих материалов, обладающих нулевым сопротивлением при комнатной и близких к ней температурах и имеющих перспективы применения в самых разных областях — от сверхпроводящей электроники, квантовых компьютеров и поездов на магнитной подушке до аппаратов МРТ, ускорителей частиц и, возможно, ядерных реакторов и линий электропередач.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202204038
За первый прогон соленоида ученые отследили поведение самой тяжелой элементарной частицы, топ-кварка. А также собрали огромное количество данных.
Коллаборация компактного мюонного соленоида (англ. compact muon solenoid, CMS) недавно представила первые физические результаты «Запуска 3» (Run 3). Они отследили распад пары топ-кварков. Это самая тяжелая элементарная частица. Всего за одну неделю, с 28 июля по 3 августа, коллаборация CMS собрала 12% данных, которые потребовались для открытия бозона Хиггса в 2012 году. И результаты «Запуска 3» уже согласуются со Стандартной моделью.
https://hightech.fm/2022/11/09/physics-result
Исследователи подвели итоги сверхточного эксперимента по поиску темной материи с помощью нейтронов. Наблюдения опровергли существование аксионов с низкой массой.
Исследователи из Бернского университета представили результаты эксперимента Beam EDM по поиску частиц темной материи. Исследование опровергло существование крошечных частиц темной материи с массой от 10-19 до 4×10−12 эВ. Эта работу существенно сужает диапазон поиска, который будет продолжен для других параметров гипотетической частицы.
Устройства, которые использовались в процессе эксперимента, определяют частоту вращения спинов нейтронов, которые движутся через суперпозицию электрического и магнитного полей, объясняют ученые. Вращение каждого отдельного нейтрона напоминает стрелку компаса, которая вращается за счет магнитного поля подобно секундной стрелке наручных часов. Только за одну минуту она делает почти 400 тыс. оборотов.
https://hightech.fm/2022/11/11/neutron_spin_clocks
В бозе-конденсате создали искривленное пространство-время и расширяющиеся вселенные
Это позволило увидеть сахаровские осцилляции в лабораторных условиях
Немецкие физики с помощью двумерного бозе-конденсата атомов калия симулировали поведение квантовых полей в искривленном пространстве-времени. Для создания нужной метрики они меняли плотность конденсата и силу взаимодействия атомов друг с другом в пространстве и во времени. Авторы убедились, что движение акустических волн хорошо описывается предсказаниями общей теории относительности, а расширение пространства вызывает спонтанное рождение пар фононов, демонстрирующих сахаровские осцилляции. Исследование опубликовано в Nature.
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05313-9
https://nplus1.ru/news/2022/11/09/bec-spacetime
Новое квантовое состояние, наблюдаемое при комнатной температуре, может произвести революцию в электронике
Поиск новых топологических свойств материи - это новая золотая лихорадка в современной физике. Впервые физики наблюдали новые квантовые эффекты в топологическом изоляторе на основе элемента висмута при комнатной температуре. Это открытие открывает новые возможности для разработки эффективных, энергосберегающих квантовых технологий. В последние годы изучение топологических состояний материи привлекло значительное внимание физиков и инженеров и в настоящее время является предметом большого международного интереса и исследований. Эта область исследований объединяет квантовую физику с топологией, ветвью теоретической математики, которая изучает геометрические свойства, которые могут быть искажены, но не изменены по своей сути. Другими словами, топология - это отрасль математики, изучающая свойства геометрических объектов, которые сохраняются при непрерывной деформации без разрыва или повторного присоединения, подобно резинке, которую можно растянуть, не порвав.
Источник: New-Science.ru https://new-science.ru/novoe-kvantovoe-sostoyanie-nabljudaemoe-pri-komnatnoj-temperature-mozhet-proizvesti-revoljuciju-v-elektronike/
Сотрудникам Университета Дании удалось сжать свет в 12 раз ниже предела дифракции в диэлектрическом материале.
Инженеры построили диэлектрический нанорезонатор, который концентрирует свет в объеме, который в 12 раз меньше дифракционного предела.
https://hightech.fm/2022/11/05/diffraction-limit
Физики увидели полосы из вихрей в дипольном бозе-конденсате
Для этого его пришлось хорошенько раскрутить
Европейские физики впервые увидели квантовые вихри в дипольном бозе-конденсате, состоящем из атомов диспрозия. Для этого они раскрутили конденсат вращающимся магнитным полем. Ученые смогли подтвердить предсказанные ранее эффект, заключающийся в том, что вихри в таких конденсатах способны выстраиваться в полосы вдоль магнитного поля. Исследование опубликовано в Nature Physics.
Вихревое поведение жидкостей или газов встречается на самых разных масштабах. Размеры вихрей могут простираться от самых микроскопических до планетарных. Вместе с тем в квантовом мире это явление тоже встречается, хотя и приобретает специфические черты.
https://nplus1.ru/news/2022/11/02/vortex-stripes
https://www.nature.com/articles/s41567-022-01793-8
УЧЕНЫЕ ВПЕРВЫЕ ОБНАРУЖИЛИ ВИХРЕВОЙ КЛАСТЕР С ПЕРИОДИЧЕСКИМ ИЗМЕНЕНИЕМ ТОПОЛОГИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ
Исследователи из Сколтеха, Исландского университета и Саутгемптонского университета показали, как формируется ранее не наблюдавшийся объект из области квантовой физики, представляющий собой кластер оптических вихрей с периодически меняющимися зарядами. Результаты фундаментальных исследований оптических вихрей имеют перспективы практического применения в оптической микроскопии, квантовой криптографии, оптической связи с расширенной полосой пропускания, аналоговых вычислениях. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters (https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.128.237402 ) и анонсировано на его обложке.
Физики добились субпикосекундного переключения бозе-конденсата при комнатной температуре
Китайские физики сообщили о том, что им удалось при комнатной температуре переключить состояния сконденсированных экситон-поляритонов с помощью света за время, не превышающее одну пикосекунду. В будущем этот результат может быть использован при разработке оптоэлектронных устройств, работающих на терагерцовых частотах. Исследование опубликовано в Physical Review Letters ( https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.057402 ).
Хиральность фононов в киновари оказалась истинной
А связь между их угловым и псевдоугловым моментом напрямую зависит от направления закрутки кристалла
Японские физики исследовали способность к переносу углового и псевдоуглового моментов хиральными фононами в монокристалле тригональной модификации сульфида ртути α-HgS (киновари) с правой закруткой. Они выяснили, что направление закрутки кристалла можно определить по взаимному знаку этих двух величин. Кроме того, физики доказали, что хиральность таких фононов истинна. Исследование опубликовано в Nature Physics.
https://www.nature.com/articles/s41567-022-01790-x
https://nplus1.ru/news/2022/11/03/Truly-chiral
Астрофизики предложили пересмотреть историю развития Вселенной после Большого взрыва Хоть инфляционная модель раннего развития Вселенной сразу после Большого взрыва общепринята, она все же не идеальна и страдает от обоснованной критики и отсутствия прямых доказательств, а потому остается лишь в статусе научной гипотезы. Ранее астрофизики предложили способ подтверждения достоверности этой модели. Теперь же ученые уверены, что предложенный критерий, наоборот, должен опровергнуть теорию инфляции раз и навсегда.
https://naked-science.ru/article/astronomy/peresmotret-istoriyu-bv
