Иллюстрация: Ouri Karni et al. / Nature, 2022. Американские и японские физики сообщили об измерении пространственного распределения электрона и дырки, связанных в межслойный экситон в муаровой сверхрешетке. Они выяснили, что для малых периодов сверхрешетки центр масс экситона обладает высокой степенью локализации в минимумах ее потенциала, что может открыть дорогу к созданию новых источников света для квантовых технологий. Исследование опубликовано в Nature. Муаровые сверхрешетки образуются, если есть несоответствие между периодами двух кристаллических слоев, расположенных один поверх другого. Это несоответствие можно создать, либо поворачивая одинаковые слои относительно друг друга, либо наслаивая друг на друга различные материалы. Дополнительная и контролируемая пространственная модуляция позволяет физикам придавать материалам новые уникальные свойства.
Архив рубрики: Наука
Продемонстрирована возможность управления скоростью химической реакции с помощью магнитного поля
Иллюстрация: Hyungmok Son et al. / Science, 2022. Физики продемонстрировали управление скоростью химической реакции между ультрахолодными молекулами и атомами с помощью магнитного поля. Эффект основан на точной настройке резонанса Фешбаха, который возникает при интерференции Фабри — Перо волновой функции в ван-дер-ваальсовом потенциале. Исследование опубликовано в Science. Охлаждение атомов до сверхнизких температур открыло дорогу к созданию ультрахолодной химии. Уменьшение кинетической энергии пойманных в ловушки атомов и молекул, позволило тщательно контролировать химические реакции, некоторые из которых не были бы возможны при обычных температурах. Рекордно холодная химическая реакция, известная на сегодняшний день, произошла при температуре 500 нанокельвин. Среди прочего ученые изучают вопрос о том, как можно повлиять на скорость таких химических реакций.
Объяснено аномальное поведение груза при его падении с ускорением большим ускорения свободного падения
Иллюстрация: Rod Cross / Physics Education, 2022. Австралийский физик подробно исследовали падение, которое происходит с ускорением большим, чем g. Для этого он численно решил нелинейное дифференциальное уравнение для падающего стержня, закрепленного с одного из концов шарниром. Оказалось, что для случая, когда закреплен нижний конец, его верхний конец ускоряется экспоненциально, а обгон свободного падения происходит только в выделенном диапазоне начальных углов. Исследование опубликовано в Physics Education. Свободное падение на Земле происходит с ускорением g, приблизительно равным 9,8 метр на секунду в квадрате. Интуитивно кажется, что, если не испытывать никаких дополнительных усилий, направленных вниз, падать быстрее g невозможно. Однако это справедливо только для точечных объектов. Еще полвека назад физики показали, что обогнать g возможно, если закрепить нижний конец стержня шарниром и позволить ему упасть на горизонтальную поверхность.
Предложена математическая модель взлета паука на нитях паутины за счет электрического заряда
Иллюстрация: Science Magazine / Youtube. Физики построили математическую модель паука, который поднимается в воздух за счет электрического заряда на нитях паутины. Они не только смогли воспроизвести результаты эксперимента, но и обнаружили, что слишком большой заряд увеличивает парусность паутины, что может, в зависимости от условий, либо тормозить, либо ускорять взлет. Исследование опубликовано в Physical Review E, кратко о нем пишет Physics. Чтобы летать, животным не обязательно нужны крылья. Это доказывают некоторые арахниды, в особенности пауки, которые умеют плести из паутины «паруса» в виде конических пучков, благодаря которым взлетают вверх. Впервые такой способ перемещения описали еще в XVII веке. Предполагается, что воздухоплавание помогает паукам осваивать новые территории. Долгое время считалось, что отрыв от земли с помощью паутины связан с естественными конвекционными потоками, вызванными температурными градиентами над поверхностью земли.
Обнаружен эффект “квантового бумеранга” в бозе-эйнштейновском конденсате
Иллюстрация: Roshan Sajjad et al. / Physical Review X, 2022. Физики сообщили о первом экспериментальном подтверждении эффекта квантового бумеранга. Они показали, что средний импульс атомов в изначально покоящемся бозе-эйнштейновском конденсате возвращается к нулю после серии периодических воздействий оптическими решетками. Как и предсказывала теория, эффект сохраняется только тогда, когда в системе есть симметрии относительно отражения и инверсии времени. Исследование опубликовано в Physical Review X. Про дифракцию чаще всего говорят тогда, когда волна падает на среду, в которой присутствует какой-либо порядок. Например, периодически расположенные щели формируют дифракционную решетку для света. Другой пример — это дифракция электронов на периодической кристаллической решетке. Последнее лежит в основе зонной теории твердых тел, определяя весь набор разрешенных и запрещенных энергетических состояний электронов в кристаллах.
Обнаружено влияние вакуумных квантовых флуктуаций на квантовый эффект Холла
Иллюстрация: Felice Appugliese et al. / Science, 2022. Европейские физики экспериментально доказали, что вакуумные квантовые флуктуации могут влиять на квантовый эффект Холла. Они показали, что испускание и поглощение поверхностными электронами виртуальных фотонов в условиях резонатора приводит к их скачкам, что нарушает целочисленное квантование холловского магнитосопротивления. Исследование опубликовано в Science. К сороковым годам прошлого века квантовая механика прочно укрепилась в качестве общепринятой теории, описывающей законы микромира. Дальнейшее развитие физики показало, что это было лишь начало. Открытие и объяснение лэмбовского сдвига потребовало от ученых ввести новые физические сущности — состояния полей, а также правила превращения одних частиц — элементарных возбуждений этих полей — в другие. В конечном итоге это привело к появлению теории поля и объединению трех из четырех фундаментальных взаимодействий в рамках Стандартной модели.
