В одной из моих публикаций я затрагивал тему распада протона. Суть проблемы: до сих пор не зафиксировано ни одного самопроизвольного распада свободного протона, хотя искусственно «расколоть» протон не составляет труда. Более того, свободные нейтроны вне атома распадаются очень быстро (период полураспада – около 15 минут). Чрезвычайная стабильность протона – залог существования Вселенной и, в частности, залог горения звезд, состоящих в основном из водородной плазмы, то есть, из свободных протонов и свободных электронов (ни те, ни другие частицы в свободном виде не распадаются). При этом не менее интересно, что протон не является подлинно элементарной частицей, а состоит из кварков и глюонов. И здесь у физиков возникают большие вопросы о природе массы протона. С одной стороны, масса протона гораздо больше, чем суммарная масса входящих в него кварков и глюонов.
Архив рубрики: Наука
Метаповерхности на основе массивов кремниевых резонаторов научили генерировать запутанные фотоны
Иллюстрация: Tomás Santiago-Cruz et al. / Science, 2022. Американские и немецкие физики изготовили тонкие метаповерхности, состоящие из массивов кремниевых нанорезонаторов, в которых наблюдается спонтанное параметрическое рассеяние. Они показали, что такие структуры способны генерировать запутанные фотоны. В отличие от традиционных сред, используемых для этого, метаповерхности обладают большей гибкостью, что позволяет менять длину волны рождающихся фотонов изменением длины волны накачки. Предложенные структуры могут быть также полезны при генерации запутанных многокубитных состояний. Исследование опубликовано в Science. Оптические квантовые технологии зачастую базируются на использовании света, чьи свойства невозможно получить с помощью классических источников. Это могут быть сжатые световые поля, поля, состоящие из одиночных фотонов или фотонов, переносящих классическую и квантовую информацию необычным способом, а также поля, состоящие из запутанных фотонов.
Обнаружена аномально сильная флуоресценция при комнатной температуре легированных лантанидами наночастиц
Иллюстрация: Kai Huang et al. / Nature Photonics, 2022. Американские физики смогли вызвать антистоксову сверхфлуоресценцию одной и нескольких наночастиц, легированных лантанидами, при комнатной температуре. Скорость коллективного излучения ионов оказалась на четыре порядка больше, чем обычная люминесценция. Проведенное исследование открывает широкую дорогу к использованию одиночных наночастиц в создании оптических процессоров. Исследование опубликовано в Nature Photonics. О том, что атомы могут излучать коллективно, впервые задумался Роберт Дикке. В 1954 году он предсказал этот эффект, названный сверхизлучением, для атомов, расстояние между которыми меньше, чем длина волны. Чтобы оно стало возможным, отдельные излучающие диполи должны быть согласованы в когерентный макроскопический диполь. В этом случае время испускание света уменьшается линейно, а пиковая интенсивность увеличивается квадратично с числом согласованных диполей.
Симбиоз антилазера и вырожденного резонатора позволил создать идеальную поглотительную оптическую систему для линий связи
Иллюстрация: Yevgeny Slobodkin et al. / Science, 2022. Физики скомбинировали идею когерентного идеального поглотителя (антилазера) с концепцией вырожденного резонатора. Построенная оптическая система эффективно поглощает свет, падающий на нее под различными углами, а ее работа оказалась устойчивой к типичным помехам оптических линий связи. Исследование опубликовано в Science. Поглощение — важная часть любой технологии, использующей свет. Для эффективной работы фотосинтеза, солнечных панелей и детекторов поглощение должно быть максимальным, чего, однако, сложно добиться из-за особенностей электромагнитного взаимодействия, а именно малости константы связи между светом и веществом. Физики пытаются преодолеть эту трудность различными способами. Один из них — структурирование самого материала с целью увеличения его коэффициента поглощения.
Вселенная как глобальный эксперимент высшего разума: размышления с опорой на известные факты
Распределение скоростей межзвёздного газа в скоплении галактик, выполненное при помощи компьютерного симулятора IllustrisTNG. Чёрные области, спокойные галактические нити, имеют малую скорость, белые – сверхмассивные чёрные дыры — имеют скорость более 1000 км/с. Эти чёрные дыры сдувают газ, не давая формироваться звёздам. Сегодня – уникальное время как для астрофизиков и космологов, так и для философов. В ближайшие годы будут введены в строй новые поколения наземных и космических телескопов. Их передовые технологии вкупе с машинным обучением позволят нам прозондировать самые отдалённые участки космоса. И если нам хоть немного повезёт, мы сможем разрешить наиболее упрямые вопросы о происхождении как жизни, так и всей Вселенной. К сожалению, один такой вопрос в принципе может вообще остаться без ответа: если Вселенная появилась в результате Большого взрыва, что было до него?
Куда пропали майорановские фермионы и при чем здесь Microsoft: запутанные научные истории
Этторе Майорана предсказал существование частиц, которые должны быть античастицами сами себе. А потом таинственно пропал. В 2018-м году компания Microsoft пообещала вскоре представить первый в истории топологический кубит на базе предсказанных Майораной частиц. Но на дворе вот уже 2022-й, но ни про майораны, ни про кубиты на них ничего достоверного сказать нельзя. Рассказываем, почему пять лет назад в Microsoft с таким оптимизмом смотрели в будущее и куда подевались частицы, которые придумал Майорана незадолго до своей пропажи. В 2021 журнал Nature отозвал статью группы Лео Коувенховена о полупроводниковых нанопроволоках, покрытых слоем сверхпроводника. В 2022 году — еще одну статью той же группы на ту же тему. Виноваты в этом ученики Коувенховена — Сергей Фролов и Винсент Моурик, которые показали, что результаты, заявленные в обеих статьях, нельзя считать достигнутыми. Более того, они уже составили список работ в этой области, к которым, по их мнению, также следует отнестись с подозрением.
