Иллюстрация: Sebastian Pitikaris et al. / npj Microgravity, 2022. Немецкие физики совместно с астронавткой Самантой Кристофоретти провели исследование того, как остывает гранулированный газ в условиях, когда ему не мешает гравитация. Для этого на МКС отправили драже M&M’s, чьи блуждания в контейнере снимала камера. Исследование опубликовано в журнале npj Microgravity. Многие эксперименты, проводимые учеными на космических станциях, обусловлены долгосрочными перспективами, связанными с возможностью колонизации космоса. Мы уже рассказывали, как ученые исследуют влияние долгосрочного пребывания в космосе на качество мышиной спермы, а также выращивают на станции салат. Другой тип экспериментов использует физические условия, которые невозможно или сложно получить на Земле. В первую очередь это касается долгосрочной микрогравитации, вакуума и космического излучения.
Архив рубрики: Наука
Исследование механизмов возникновения звука “поющей пилы” указало на неизвестные ранее эффекты топологической защиты
Иллюстрация: Suraj Shankar et al. / Proceedings of the National Academy of Sciences, 2022. Физики из Гарвардского университета подробно разобрались с тем, как формируется звук в поющей пиле. Проведя экспериментальное, аналитическое и численное исследование, они пришли к выводу, что за это ответственны неизвестные ранее эффекты топологической защиты. Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences. В основе любого музыкального инструмента лежит его способность какое-то время поддерживать подведенную к нему энергию в виде колебаний. В неэлектронных музыкальных инструментах механическая энергия запасается в резонаторах различного типа, например, струне или воздушном объеме, в которых стоячая волна формируется за счет отражения от стенок или краев. На этом фоне явно выделяются музыкальные пилы (их еще часто называют поющими).
Создана система нейтральных атомов, способная производить квантовые алгоритмы вычислений
Иллюстрация: T. M. Graham et al. / Nature, 2022. Физики собрали систему нейтральных атомов, способную генерировать запутанные состояния и реализовывать квантовые алгоритмы. В отличие от своих близких предшественников, новый вычислитель оказался намного более стабильным и масштабируемым благодаря использованию долгоживущих атомов – кубитов. Работа опубликована в журнале Nature. Сложность масштабирования квантовых вычислителей таится не только в том, чтобы готовить стабильные и корректные кубиты, но и совершать операции над ними с высокой точностью. В гейтовой модели за последнее отвечают квантовые вентили, которые довольно сложно сделать идеальными, поэтому наращивать число кубитов помогает коррекция ошибок. Ученым уже удавалось реализовывать одно- и двухкубитные вентили в системе нейтральных атомов, а сами атомы получалось хорошо выстраивать в двумерные массивы и измерять.
Лазерное излучение позволило перевести бислой из переходных металлов в ферромагнетик
Иллюстрация: Xi Wang et al. / Nature, 2022. Физикам удалось превратить скрученный бислой из дихалькогенидов переходных металлов в ферромагнетик, облучая его лазерным светом. Теория показала, что эффект может быть объяснен с помощью блуждающих экситонов, которые выступают посредниками между разными спинами, локализованными в малых ячейках муаровой решетки. Исследование опубликовано в Nature. Постоянный магнит — это замечательный пример того, как квантовая фаза, в которой находится вещество, явно проявляет себя на макроскопическом масштабе. Ферромагнетизм обязан своим существованием коллективному взаимодействию отдельных атомных магнитных моментов. И хотя мы понимаем, как создается магнитный порядок в обычном куске железа, мы не может его детально контролировать и изучать, поскольку доступ к отдельным атомам в таком случае затруднен, а их огромное количество делает любые такие манипуляции неэффективными.
Датские физики изучили механизм медленного опускания крышки на коробку с игрушкой: когда заняться уже нечем
Иллюстрация: Jolet de Ruiter et al. / Physical Review Fluids, 2022. Датские физики подробно изучили причины, по которым крышки у коробок из-под настольных игр или бытовой электроники так медленно опускаются. Оказалось, что в этом случае между крышкой и коробкой может возникать три разных типа гидродинамического сопротивления. Опыты с покупными коробками и 3D-печатными стержнями оказались в превосходном согласии с теорией. Исследование опубликовано в Physical Review Fluids. Картонные коробки впервые начали использовать в качестве упаковочного материала еще в конце XIX века. И хотя сам по себе картон сравнительно хрупок, создание в нем ребер жесткости позволяет изготавливать из него достаточно прочный каркас. Сохраняющийся при этом низкий вес, небольшая стоимость и простота изготовления сделали картон одним из самых популярных упаковочных материалов.
Удалось провести квантовую томографию пары механических резонаторов путем создания связи с кубитом
Иллюстрация: Alex Wollack et al. / Nature, 2022. Американские физики сообщили, что им удалось создать сильную связь между кубитом и парой механических резонаторов. Управляя свойствами кубита и параметрами связи, они смогли не только запутать механические резонаторы, но и провести квантовую томографию их состояния. Исследование опубликовано в Nature. Квантовая акустика — это сравнительно молодая область физики, которая посвящена изучению неклассического поведения звука. Это становится возможным благодаря квантованию механических волн в средах, резонаторах или мембранах и работе с отдельными квантами звука — фононами. Квантовая акустика объединяет в себе методы, заимствованные из квантовой электродинамики в полости, с преимуществами механических резонаторов, которые могут выступать в роли часов, сигнальных фильтров или сенсоров движения.
