Иллюстрация: Diego Gella et al. / Communications Physics, 2022. Физики детально исследовали, как высыпаются гранулы через отверстие, если на их пути поставить препятствие. Они выяснили, что препятствие мешает образованию заторов даже тогда, когда частицы двигаются очень медленно. Авторы объяснили этот эффект с помощью контактного механизма разрушения затора и считают, что он может быть полезен при проектировании пешеходной инфраструктуры. Исследование опубликовано в Communications Physics. Пешеходная динамика — сравнительно молодая область науки, которая, однако, крайне полезна при проектировании объектов инфраструктуры. Особенно важны ее выводы при проектировании аварийных выходов. В рамках этой дисциплины удалось получить довольно неожиданный и контринтуитивный результат: моделирование показало, что препятствие, размещенное на пути толпы, стремящейся покинуть здание, может ускорять эвакуацию.
Архив рубрики: Наука
Экспериментальные наблюдения позволили наложить более строгие ограничения на отношение магнитных моментов протона и антипротона
Иллюстрация: M. J. Borchert et al. / Nature, 2022. Физики из коллаборации BASE наложили более строгие ограничения на отношение магнитных моментов протона и антипротона. Согласно их результатам оно равно единице с точностью в 16 триллионных долей. Кроме того, ученые сузили возможность нарушения антиматерией слабого принципа эквивалентности гравитации и инерции. Исследование опубликовано в Nature. Одной из самых больших загадок современной физики остается вопрос баланса между материей и антиматерией во Вселенной. В ее основе лежит противоречие между тем, что Стандартная модель подчиняется CPT-симметрии (то есть симметрии относительно смены заряда, четности и инверсии времени), и наблюдамым в физике и астрономии преобладанием материи над антиматерией. Для разрешения этой проблемы было предложено множество расширений Стандартной модели. Чтобы их отсеивать и уточнять, физики регулярно сравнивают материю и антиматерию в лабораторных условиях.
Обнаружено уменьшение силы взаимодействия кварка и антикварка при наложении магнитного поля
Иллюстрация: M. Peskin, D. Schroeder / An introduction To Quantum Field Theory, 1951. Используя решеточную модель квантовой хромодинамики итальянские физики теоретики выяснили, что натяжение струны между парой кварк-антикварк уменьшается на порядок при наложении магнитного поля порядка девяти гигаэлектронвольт в квадрате вдоль оси частиц. Если это же поле включить перпендикулярно оси частиц, натяжение увеличивается в полтора раза, достигая насыщения. При этом трубка глюонного поля между частицами расширяется и сжимается, теряя цилиндрическую симметрию. Дальнейшие исследования в случае более сильных магнитных полей могут выявить критическое значение поля, при котором натяжение между кварками вовсе исчезает, пишут ученые в Physical Review D. Кварки — элементарные составляющие адронов — при помощи глюонов участвуют в сильном взаимодействии, а квантовая хромодинамика (КХД) — калибровочная теория, которая эти взаимодействия описывает. В этой теории кварки несут один из трех цветовых зарядов, а глюоны этот заряд могут менять.
Обнаружено нарушение магического принципа построения ядер на примере изотопа магния
На иллюстрации: Изотоп магния 18Mg распадается на кислород 14O и четыре протона. S. M. Wang / Fudan University & Facility for Rare Isotope Beams, Michigan State University. Ученые открыли нестабильный изотоп магния, ядро которого состоит из 12 протонов и 6 нейтронов. Энергия возбужденного состояния этого ядра оказалась больше, чем у изотопа магния с 8 нейтронами, которое должно быть магическим. Исследование опубликовано в Physical Review Letters. Одной из основных моделей строения атомного ядра является оболочечная модель, в которой поведение энергетических уровней нейтронов и протонов внутри него аналогично поведению электронных уровней энергии в атоме. Квантовое состояние каждого нуклона характеризуется энергией, моментом импульса, его проекцией на произвольную координатную ось, а также проекцией спина на эту ось. Нуклоны подчиняются статистике Ферми — Дирака, а это означает, что определенное квантовое состояние может быть занято только одной такой частицей.
Обнаружен разгон ионов гелия в присутствии наночастиц, облучаемых мощным лазерным импульсом
Иллюстрация: Eva Klimešová et al. / Physical Review A, 2021. Чешские физики экспериментально исследовали, что происходит при облучении мощным лазерным импульсом наночастиц, погруженных в атмосферу гелия. Они выяснили, что присутствие наночастицы привносит новый механизм в разгон ионов газа за счет возникновения на ней временных положительных зарядов. Исследование опубликовано в Physical Review A. Создание мощных лазеров стимулировало прогресс в широком диапазоне дисциплин, начиная от теоретической физики и заканчивая прикладными задачами. В последнем случае интенсивный свет зарекомендовал себя как перспективный инструмент для разгона заряженных частиц. Одним из механизмов, используемых для этого, стал кулоновский взрыв наночастиц. Для его возникновения частицы облучаются коротким импульсом большой энергии. Это приводит к единовременной ионизации содержащихся в ней атомов и их последующий разлет за счет сил кулоновского отталкивания.
Российским ученым удалось задействовать четыре энергетических уровня иона, превратив его в вычислительный кукварт
Российские ученые научились более эффективно использовать ионы квантового вычислителя для кодирования информации. Им удалось задействовать четыре энергетических уровня иона, превратив его не в кубит, а в кукварт, что позволит вместо четырех ионов использовать для тех же целей всего два. Работа открывает отличный от привычного путь масштабирования платформы для квантовых вычислений на ионах, сообщается в пресс-релизе, поступившем в редакцию N + 1. Описание любой платформы для квантовых вычислений не обходится без базового элемента — кубита. Кубит — это двухуровневая система, она описывает атом, ион, фотон, трансмон или дефект в решетке и каждая их этих реализаций кубита может находиться в двух крайних состояниях: 0 или 1; или же в состоянии их суперпозиции. Если рассматривать атомы или ионы, где роль состояний играют энергетические уровни, то можно обнаружить, что в вычислениях задействуют лишь малую часть всей системы.
