Создана металинза для генерации и фокусировки когерентного излучения в области вакуумного ультрафиолета

Иллюстрация: Ming Lun Tseng et al. / Science Advances, 2022. Физики изготовили металинзу, которая одновременно генерирует и фокусирует когерентное излучение в области вакуумного ультрафиолета. Для этого они использовали метаатомы на основе оксида цинка, генерирующие вторую гармонику. Исследование опубликовано в Science Advances. Свет — это распространенный инструмент исследования или воздействия на маленькие объекты и материалы. Однако оптические методы ограничивает дифракционный предел, который не позволяет сжать луч света в пятно, меньшее, чем длина волны. Из-за этого эффекта в микроскоп невозможно увидеть наночастицы и атомы, а оптическая литография не способна создавать наноструктурированные паттерны. Очевидным выходом из этой ситуации стало использования излучения с меньшей длиной волны. На смену видимому диапазону, таким образом, пришел ультрафиолетовый.

Читать далее

Эксперименты с древесными опилками привели к модификации молекулярно-кинетической модели влияния гравитации на температуру газов

Иллюстрация: Han Mo Jeong & Sangyoun Park / Scientific Reports, 2022. Корейские физики сообщили об измерении градиента температуры в столбе воздуха, вызванного гравитацией. Чтобы уменьшить влияние окружения, ученые защитили контейнер с воздухом несколькими слоями термоизоляции, а для борьбы с конвекцией наполнили его сосновыми опилками. Результат их опыта оказался на несколько порядков больше, чем у их предшественников. Для объяснения такого отличия, авторы модифицировали молекулярно-кинетическую теорию движением в поле гравитации. Исследование опубликовано в Scientific Reports. В изолированной системе любая неоднородность макропараметров, таких, как температура или давление, со временем неизбежно сглаживается, что приводит к увеличению энтропии.

Читать далее

Открыто влияние структуры мыльной пленки на процесс ветвления световых лучей и степень пространственной когерентности света

Иллюстрация: Anatoly Patsyk et al. / Physical Review X, 2022. Израильские физики исследовали ветвление световых лучей в мыльных пленках. Они показали, что на этот процесс существенное влияние оказывает степень пространственной когерентности света. При ее исчезновении, однако, ветвление не исчезает, что свидетельствует о сложном механизме его формирования. Исследование  опубликовано в Physical Review X. Распространение волн можно на качественном уровне понять с помощью принципа Гюйгенса — Френеля. В его рамках все точки волнового фронта рассматриваются в качестве когерентных вторичных источников. Источники испускают сферические волны, участвующие в многолучевой интерференции, на основании которой формируется следующий волновой фронт. С помощью таких построений можно объяснить, почему в пустом пространстве или в оптически однородной среде сферический фронт волны будет оставаться таковым, а плоский фронт конечной длины — расширяться и расфокусироваться.

Читать далее

Физика остывания гранулированного газа в условиях невесомости изучена на МКС

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.

Читать далее

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).

Читать далее

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.

Читать далее

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.

Читать далее

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.

Читать далее

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.

Читать далее