Иллюстрация: The ATLAS Collaboration. Участники эксперимента ATLAS на Большом адронном коллайдере измерили поляризацию топ-кварков и антикварков, рожденных по одному в процессе обмена W-бозона между двумя другими кварками. Ученые использовали тот факт, что распределения лептонов в распаде топ-кварка зависят от направления спина исходной частицы, а значит по ним можно узнать и ее поляризацию. Кроме того, физики усилили существующие ограничения на коэффициенты Вильсона для изученных процессов рождения топ-кварков и антикварков, значения которых чувствительны к Новой физике. Согласно результатам эксперимента, опубликованным на сайте коллаборации, измерения совпали с предсказаниями Стандартной модели. Топ-кварк (он же t-кварк) – самый тяжелый из шести открытых кварков, благодаря чему он обладает рядом уникальных для кварков свойств. К примеру, за счет крайне малого времени жизни это единственный кварк, который не успевает адронизироваться (обзавестись одним или несколькими кварками другого цвета и войти в состав адрона) до своего распада.
Архив рубрики: Наука
Можно ли изучить механику композитных материалов с помощью экспериментов с вафлями: как это делают в Великобритании
Иллюстрация: SN / Youtube. Преподаватели материаловедения из Великобритании рассказали об использовании вафель с карамелью в шоколадной глазури в качестве объектов исследования в дистанционном лабораторном практикуме по изучению композитных материалов. Задачей студентов было подвергать вафли нескольким механическим тестам на излом у себя дома и давать качественное описание опыта, в то время как преподаватели делали то же самое на лабораторном оборудовании с точным измерением параметров. Сравнение собственных и лабораторных результатов, а также их интерпретация помогли студентам лучше понять механику процессов, происходящих в многослойных структурах. Статья с результатами работы опубликована в Physics Education. Композитными материалами называют материалы, которые состоят их двух или более компонент с различными физическими и химическими свойствами. Особенность таких материалов в том, что правильная комбинация компонентов создает качественно новые свойства, которые невозможно получить простой суперпозицией исходных свойств.
Математическое моделирование помогло организовать оптимальную рассадку музыкантов духового оркестра на сцене
На иллюстрации: Поток аэрозольных частиц при игре духового оркестра. H.A. Hedworth et al. / Science Advances, 2021. Американские химики смоделировали распределение воздушных потоков при игре духового оркестра в двух концертных залах штата Юта. В большом зале с современной системой кондиционирования снизить в тысячу раз концентрацию аэрозольных частиц помогла оптимальная рассадка музыкантов и открытые боковые двери, однако в малом зале с устаревшей системой кондиционирования открытых дверей оказалось недостаточно — требуются дополнительные воздуховодные каналы. Статья опубликована в журнале Science Advances. 10 марта состоялась плановая репетиция хора округа Скаджит в штате Вашингтон. В течение двух с половиной часов в ней принимали участие 61 музыкант, из которых у 53 человек через несколько дней обнаружили ковид. Трое из них были госпитализированы, а двое умерли. К таким последствиям привело нахождение всего одного зараженного человека на репетиции, который за время репетиции ни разу не чихал или кашлял.
Предложен метод высокоскоростной спектроскопии с помощью измерения только поляризации света
Иллюстрация: Frédéric Bouchard / National Research Council of Canada. Физики смогли ускорить спектроскопические измерения, скоррелировав длину волны каждой из компонент просвечивающего лазерного импульса с отдельной поляризацией. Это было сделано путем внесения фазового сдвига, зависящего от длины волны, между двумя сведенными вместе пучками с ортогональными поляризациями. Такой прием позволяет получать спектроскопическую информацию, измеряя только поляризацию света, что существенно увеличивает скорость детектирования. Исследование опубликовано в Optica. Спектроскопия — важнейший метод физического эксперимента, который помогать как решать сугубо практические задачи, так и искать ответы на фундаментальные вопросы в физике. В его основе лежит анализ спектра света, испущенного либо поглощенного исследуемым объектом. Классическая спектроскопия использует разделение световых пучков в пространстве в зависимости от их цвета (длин волн). Однако свет можно характеризовать бо́льшим количеством свойств.
Российские ученые сумели стабилизировать квантовый вариационный алгоритм на фотонном вычислителе в условиях сильных шумов
Иллюстрация: O. Borzenkova et al. / Applied Physics Letters, 2021. Российские физики экспериментально показали устойчивость к сильным шумам квантового вариационного алгоритма на фотонном вычислителе с поляризационными кубитами. С его помощью они рассчитали квантовый фазовый переход в модели взаимодействия элементарных частиц и следили за возможностью его различить в случае зашумленных измерений. Работа опубликована в журнале Applied Physics Letters. Помимо известных квантовых алгоритмов, которые под силу только квантовому компьютеру, ученые ищут другие способы применения квантовых симуляторов «здесь и сейчас». Одна из таких возможностей — квантовые гибридные вариационные алгоритмы. Их хитрость таится в слове «гибридные»: для решения любой задачи используется и квантовый и классический вычислители, каждый из которых решает реальную для него подзадачу. Самый простой и распространенный вариационный алгоритм умеет находить минимальное значение энергии системы (в англоязычной литературе его называют Variational Quantum Eigensolver или VQE).
Впервые получены контрастные изображения аминокислоты в белках с помощью атомно-силовой микроскопии и рентгеновской кристаллографии
На иллюстрации: Изображения, полученные с помощью локализационной (сверху) и обычной (снизу) атомно-силовой микроскопии, для игл с разным радиусом кривизны. Данные компьютерного моделирования. George R. Heath et al. / Nature, 2021. Американские и британские физики разработали метод атомно-силовой микроскопии сверхвысокого разрешения, который позволяет изучать структуру белков на атомном уровне. Чтобы довести разрешение до десятых долей нанометра, ученые анализировали серию изображений, снятых с одного объекта, и по карте вероятностей реконструировали рельеф поверхности. Такой подход позволяет разглядеть отдельные аминокислоты на поверхности белковых глобул и проследить за конформационными перестроениями в молекулах, пишут ученые в Nature. Чтобы получить изображение поверхности, атомно-силовой микроскоп водит по ней иголкой с острием нанометровой толщины, прощупывая рельеф, и измеряет силу, с которой поверхность эту иголку отталкивает.