Фото: Hend Sroor, et al. / Nature Photonics, 2020. Физикам впервые удалось создать хиральный свет с произвольным угловым моментом при помощи метаповерхности. Ученые показали, что построенная система позволяет создавать свет с рекордно высоким угловым моментом. Работа опубликована в журнале Nature Photonics. Хиральность — термин, который используют для систем, в которых отсутствует зеркальная симметрия. Часто его применяют в химии для характеристики соединений. Например, химические соединения ароматов лимона и апельсина отличаются только хиральностью, то есть они идентичные с точностью до зеркального отображения. Физические объекты, такие как свет, тоже обладают хиральностью. В общем случае хиральный свет несет спиновый и орбитальный угловые моменты. Теоретически, эти угловые моменты можно контролировать, что ведет к созданию структурированного света, однако на практике контроль хиральности — сложная, но весьма актуальная задача. Структурированный свет можно использовать для оптического контроля молекул, метрологии и коммуникации.
Архив рубрики: Наука
Разработана сверхбыстрая видеосъемка со скоростью полтриллиона кадров в секунду для работы в ультрафиолетовом диапазоне
Ученые адаптировали метод сжатой сверхбыстрой фотографии для съемки в ультрафиолетовом диапазоне и предложили алгоритм, который эффективнее справился с восстановлением изображения. Комбинация двух этих разработок позволила ученым фиксировать единичные или очень редкие события со скоростью полтриллиона кадров в секунду. Работа опубликована в журнале Laser & Photonics Reviews. Сжатую сверхбыструю фотографию в 2014 году впервые продемонстрировала группа ученых из Университета Вашингтона в Сент-Луисе. Им удалось создать сверхбыструю камеру, которая позволяла делать до ста миллионов кадров в секунду. За шесть лет подобные камеры совершенствовались не только с точки зрения самого устройства, но и алгоритмов обработки изображений. Дело в том, что информация об объекте, которую получается компьютер непосредственно с камеры требует дополнительной обработки, поэтому скорость метода и его качество зависит и от алгоритма обработки. Несмотря на то, что появилось множество новых улучшенных скоростных камер, они все еще могут регистрировать свет только в видимом и инфракрасном диапазоне, но не в ультрафиолетовом (УФ).
Исследования столкновения ультрарелятивистских ядер свинца на БАК показали следы рождения топ-кварков
Иллюстрация: CMS / CERN. Эксперимент CMS увидел следы рождения топ-кварков в столкновениях ультрарелятивистских ядер свинца на Большом адронном коллайдере со статистической точностью в 4 σ. Ранее рождение этой самой тяжелой элементарной частицы наблюдали только в протон-протонных и протон-ядерных столкновениях. Ожидается, что рождающиеся в столкновениях ядро-ядро топ-кварки помогут физикам пронаблюдать эволюцию кварк-глюонной плазмы с течением времени и лучше изучить ее свойства. О полученных результатах сообщается в препринте статьи, а недавно она была принята к публикации в журнале Physical Review Letters. Топ-кварк — кварк третьего поколения, самый тяжелый из шести кварков, а также в принципе самая тяжелая из известных элементарных частиц. Впервые он был обнаружен 25 лет назад на Тэватроне в Фермилабе в столкновениях пар протон-антипротон, где в дальнейшем и были изучены ее основные свойства. Согласно предсказаниям Стандартной модели время жизни топ-кварка составляет всего 5 × 10-25 секунды, что на порядок меньше характерного времени сильного взаимодействия. Благодаря этой особенности он не адронизируется (в отличие от всех остальных кварков), что делает его идеальной частицей для изучения материи, в которой он образуется.
Обнаружено нарушение CP-инвариантности при распаде странных B-мезонов на заряженные каоны
Иллюстрация: CERN. Эксперимент LHCb сообщил о первом наблюдении нарушения зависящей от времени CP-инвариантности в распадах странных B-мезонов на заряженные каоны. Такой результат дополняет полученные ранее экспериментальные данные о CP-нарушениях в физике элементарных частиц, а в будущем он потенциально может объяснить дисбаланс между материей и антиматерией во вселенной. Доклад LHCb опубликован на сайте эксперимента, коротко об открытии сообщает ЦЕРН. Нарушение CP-инвариантности в физике элементарных частиц – это явление неинвариантности законов физики относительно операции зеркального отражения пространства с одновременной заменой всех частиц на античастицы. Впервые экспериментально такой эффект обнаружили в распадах каонов в 1964 году (за что Джеймс Кронин и Вэл Фитч удостоились нобелевской премии по физике за 1980 год), а в дальнейшем отклонения от CP-симметрии стали находить все в большем числе явлений на ускорителях. Подобные открытия привлекают особое внимание физиков, ведь существенное нарушение CP-инвариантности в физическом описании нашего мира позволило бы объяснить наблюдаемую асимметрию между количеством материи и антиматерии во вселенной.
D-Wave предложила квантовый компьютер на сверхпроводящих квантовых адиабатических вычислителях с квантовым отжигом
Канадская компания D-Wave объявила о создании машины для квантового отжига на 5000 кубитах, который превосходит прошлое поколение устройств по размеру, количеству связей между кубитами и скорости работы. Пресс-релиз опубликован на сайте компании. В то время как такие компании как Google, IBM и Rigetti пытаются построить полноценный квантовый компьютер, канадская компания D-Wave уже несколько десятилетий идет другим путем. D-Wave работает над созданием сверхпроводящих квантовых адиабатических вычислителей на основе квантового отжига — это устройства, которые могут решать только задачи оптимизации, но благодаря квантовому эффекту, туннелированию, потенциально они способны справиться с очень большими задачами, недоступными для классических устройств. Суть квантового отжига состоит в том, что квантовая система при достаточно низкой температуре находится в своем основном состоянии с наименьшей энергией. Это наименьшая энергия определяется гамильтонианом (функцией энергии), который задается видом исследуемой функции — у этой функции и ищется минимум.
Математическое моделирование позволило раскрыть механизм упрочнения стекла при охлаждении
С помощью компьютерного моделирования физики показали, как и почему стекло становится твердым при охлаждении. Оказалось, что при обычном превращении переохлажденной жидкости в аморфное твердое тело в материале возникает обширная разветвленная сеть частиц, на которые действует нескомпенсированная сила со стороны соседей. Это всегда приводит к возникновению дальнодействующих корреляций в поле механических напряжений внутри стекла. Именно такие сети и делают стекло твердым, несмотря на его аморфную структуру, пишут ученые в Nature Communications. В структуре стекол, в отличие от структуры кристаллов, дальнего порядка нет. Это аморфные системы — положение и ориентация соседних элементов (например тетраэдров SiO4 в случае силикатного стекла) в них жестко связаны, но при увеличении расстояния между элементами эта связь полностью теряется. В кристаллах именно система жестких химических связей обеспечивает твердость и не дает им разрушаться, а что служит заменой кристаллической структуре в аморфных телах и делает твердыми их, до сих пор до конца не понятно.
