Обнаружена возможность гибкой настройки сверхпроводимых свойств графеновой трехслойной решетки

Последние экспериментальные исследования сверхрешеток из трехслойного графена, расположенного между листами нитрида бора, позволили обнаружить фазовые переходы из металлического состояния в моттовский диэлектрик, а из него — в сверхпроводник. Это делает подобные структуры идеальными кандидатами для изучения физики сильно скореллированных систем, таких как высокотемпературные сверхпроводники. Основным преимуществом таких веществ является возможность варьировать электронные параметры, пишут авторы в журнале Science. Высокотемпературная сверхпроводимость (ВТСП) является одной из самых актуальных тем в физике конденсированного состояния. Стандартные сверхпроводники, у которых сопротивление пропадает при близкой к абсолютному нулю температуре, хорошо описываются теорией Бардина — Купера — Шриффера. Однако для соединений, переходящих в такое состояние при температуре выше 100 кельвин, полноценной теории до сих пор не существует.

Читать далее

Компания Google не смогла воспроизвести эксперименты по холодному ядерному синтезу

Компания Google опубликовала результаты работы проекта, в рамках которого несколько научных групп пытались воспроизвести опыты по холодному ядерному синтезу. Исследователям не удалось выявить избыточного выделения энергии, что в очередной раз опровергает доводы сторонников реальности этого эффекта. Тем не менее, авторы не считают свою работу бесполезной: в процессе появились полезные технические новинки и было сделано несколько открытий в материаловедении, которые могут пригодиться, например, в водородной энергетике, пишут они в журнале Nature. Холодный синтез (cold fusion), который также называют низкоэнергетическими ядерными реакциями (Low-Energy Nuclear Reactions, LENR) — это гипотетический тип ядерных превращений при температуре, близкой к комнатной, в отличие от «горячего» синтеза, который протекает в недрах звезд и при взрыве термоядерной бомбы при высоких давлениях и температурах в миллионы кельвинов.

Читать далее

Созданы квантовые источники света толщиной в несколько атомов

Международная группа ученых смогла разместить источники света в атомарно тонких слоях материала с точностью всего в несколько нанометров. В традиционных квантовых чипах носители информации — электроны. Но более быстрыми в плане передачи сигнала могут быть фотоны, которые способны перемещаться со скоростью света. Однако реализация передачи информации с помощью квантов света оказывается сложной при контроле точности передачи сигнала и количества фотонов, вылетающих в единицу времени. Ученые из Мюнхенского технического университета совместно с коллегами из других стран попытались решить эту проблему. Они создали источники света толщиной в несколько атомов и смогли разместить их на поверхности с точностью в несколько нанометров. Критическим здесь стало именно контролируемое размещение источников света.

Читать далее

Показана способность пленки из многослойного графена защищать от комаров

Ученые продемонстрировали, что пленки из многослойного графена успешно предотвращают укусы комаров. В сухих условиях насекомые оказались неспособны химически почувствовать запах кожи или крови, а в некоторых случаях механическая прочность графеновых листов обеспечила препятствие от проникновения. Открытие позволит разработать новые защитные ткани, пишут авторы в журнале PNAS. Самки комаров питаются кровью млекопитающих, в том числе человека, и распространяют многие опасные заболевания, такие как малярия, лихорадка денге и желтая лихорадка, вирус Чикунгунья, вирус Зика и лихорадка Западного Нила. В результате укусов этих насекомых сотни тысяч людей погибают ежегодно и миллионы заражаются нелетальными формами заболеваний. Защите от комаров посвящено множество научных исследований.

Читать далее

Показана возможность улучшения рентгеновского изображения с помощью квантовой корреляции

Физики впервые продемонстрировали улучшение параметров рентгеновских изображений при помощи квантовых эффектов. В частности, ученым удалось увеличить видимость и отношение сигнала к шуму с использованием небольшого количества фотонов в условиях высокой засветки. Исследователи планируют добиться полноценной запутанности между фотонами рентгеновского диапазона, что позволит реализовать принципиально новые эксперименты в области квантовой оптики, пишут авторы в журнале Physical Review X. Развитие технологий в последние десятилетия поспособствовало появлению направления физики под названием квантовая оптика — она посвящена исследованию оптических явлений, в которых проявляются квантовые свойства. Квантовая оптика работает с любым диапазоном света, а не только с видимым. С одной стороны, увеличение частоты (сокращение длины волны) усиливает связанные с квантовой природой свойства частиц, с другой — различные технические ограничения не позволяют двигаться ко все большим энергиям отдельных фотонов.

Читать далее

Ионный ускоритель коллайдерного комплекса NICA в Дубне: как это работает

До конца этого года в подмосковной Дубне должен быть запущен первый ускоритель в составе коллайдерного комплекса NICA, который станет одной из крупнейших ядерно-физических установок в России. С его помощью ученые надеются получить кварк-глюонную плазму и экспериментальным путем исследовать состояния материи, которые пока не может описать никакая теория. О том, как появилась идея NICA, почему нельзя сказать, что этот коллайдер воспроизведет состояние Вселенной в первые мгновения после Большого взрыва и причем тут «задачи тысячелетия», рассказал Олег Теряев, доктор физико-математических наук, начальник сектора Лаборатории теоретической физики Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ). Как появилась идея NICA? Еще в начале 50-х годов в Дубне был построен синхроциклотрон. Вес его громадных магнитов был сопоставим с весом «Титаника» — в нем использовалась так называемая мягкая фокусировка, требовавшая много места для пучка. На момент постройки дубненский синхротрон считался одним из лучших в мире, однако быстро потерял научную актуальность.

Читать далее

Обнаружена способность материи самостоятельно создавать магнитное поле в сверхпроводящем состоянии

На фото: Рассеяние рентгеновских лучей на исследуемом кристалле (S. Ran et al. / Science, 2019). Физики впервые обнаружили вещество, в котором при переходе в сверхпроводящее состояние возникает магнитное поле, при этом соединение — дителлурид урана UTe2 — не обладает магнитным порядком вне сверхпроводящей фазы, что делает его исключительным. Вещество с такими свойствами может оказаться исключительно востребованным в области квантовых компьютеров, пишут авторы в журнале Science. Сверхпроводимость — это макроскопическое квантовое явление, которое заключается в фазовом переходе некоторых веществ при низких температурах в новое состояние с нулевым электрическим сопротивлением. Существует несколько разных типов сверхпроводников. Простейшими из них являются некоторые чистые металлы, свойства которых меняются вблизи абсолютного нуля, и их поведение хорошо описывается теорией Бардина—Купера—Шриффера (БКШ).

Читать далее

Обнаружено нарушение закона сохранения импульса при движении электронов в потоке фотонов

Физики из США неожиданно обнаружили, что падающие на поверхность золотой фольги фотоны притягивают свободные электроны, хотя закон сохранения импульса предсказывает другое направление тока. Чтобы получить «правильное» направление тока, ученым пришлось заполнить вакуумную камеру воздухом и облучить фольгу p-поляризованным лучом. Таким образом, большинство экспериментов по измерению аналогичного потока электронов придется пересмотреть. Статья опубликована в Physical Review Letters, кратко о ней сообщает Physics, препринт работы выложен на arXiv.org. Закон сохранения импульса распространяется не только на механические столкновения тел, но и на отражение света от полированной поверхности металла. Проще всего смотреть на такое отражение как на механическое столкновение фотонов-частиц с частицами металла, однако аккуратный расчет в рамках классической электродинамики приводит к тому же закону сохранения.

Читать далее

Обнаружена возможность гасить и усиливать лазерный луч с помощью постселекции облака атомов

Благодаря постселекции облако атомов в основном состоянии может гасить и усиливать падающий на него лазерный луч даже в том случае, если состояние атомов не изменяется. Ключевую роль в этом эффекте играет переменное и заранее неизвестное число фотонов, содержащихся в падающем пучке. Теоретическую статью с описанием эффекта американские физики  опубликовали в Physical Review A, а препринт статьи выложили на сайте arXiv.org. Если достаточно сильно охладить облако атомов и некоторое время подождать, то все атомы «свалятся» в основное состояние, в котором их энергия минимальна. Такое облако поглощает фотоны, но не может их испускать. Следовательно, если пропустить сквозь него лазерный луч, атомы будут «выдергивать» из него фотоны и отбирать энергию. Впрочем, в квантовой механике процесс поглощения фотона происходит не наверняка, поэтому с небольшой вероятностью атомы могут остаться в основном состоянии даже после пропускания лазерного луча. Естественно ожидать, что после такой обработки энергия луча не изменится.

Читать далее