Обнаружена возможность разбиения струи жидкости на практически одинаковые капли путем ее облучения лазерным излучением

Иллюстрация: H. Liu et al. / Physical Review Letters, 2021. Китайские физики обнаружили, что облучение струи жидкости непрерывным лазером приводит к тому, что ее разбиение на капли переходит в сильно упорядоченный режим. Они объяснили этот эффект световым усилением капиллярной волны некоторой частоты с положительной обратной связью. Исследование опубликовано  в Physical Review Letters. Свет всегда несет с собой некоторый импульс. Это приводит к тому, что при его отражении, преломлении или поглощении тела испытывают действие сил, вызванных давлением излучения. Это довольно слабый эффект: для излучения мощностью в один ватт сила составит всего несколько наноньютонов. Такого воздействия, однако, достаточно для создания оптических пинцетовлазерного охлаждениясолнечных парусов и манипуляций с каплями. Другой областью, где оптическое давление может быть ощутимо, стала микрофлюидика. Оказалось, что этих сил хватает, чтобы ощутимо искажать поверхность жидкости. Такие искажения играют важную роль в динамике жидкостных струй.

Читать далее

Продемонстрирована возможность вычитания одного и двух фононов из резонатора с помощью лазерных фотонов

Иллюстрация: G. Enzian et al. / Physical Review Letters, 2021. Физики продемонстрировали возможность вычитания одного и двух фононов из резонатора, унося их энергию с помощью лазерных фотонов. Исследование рассеянного света позволило им провести томографию механического состояния оставшихся фононов, что подтвердило их неклассическую статистику. Работа опубликована в Physical Review Letters. С ростом числа частиц физическим системам свойственно переходить из квантового режима в режим классический. В каждом конкретном случае эта граница своя, и физики по всему миру ищут способы, чтобы сдвинуть ее как можно дальше. Венцом этого процесса стало бы наблюдение состояния квантовой суперпозиции макроскопического тела, кажущуюся абсурдность которой пытался подчеркнуть Шрёдингер с помощью своего знаменитого кота. На сегодняшний день физики добились такого эффекта для не слишком больших объектов, например, 10-микрометровых мембран.

Читать далее

Российские ученые впервые получили ферромагнитные сверхпроводники для будущих устройств хранения данных

Российские физики провели успешные экспериментальные исследования вещества, сочетающего в себе свойства сверхпроводника и ферромагнетика. Кроме этого они представили и аналитическое решение, которое описывает уникальные фазовые превращения в таких ферромагнитных сверхпроводниках. Работа опубликована в журнале Science Advances. Обычные сверхпроводники «не пускают» внутрь магнитное поле: его экранируют возникающие на их поверхности электрические токи, которые появляются благодаря внешнему магнитному полю. В ферромагнитных же веществах при температуре ниже определенной точки естественным образом возникает структура из намагниченных участков (доменов). Такая точка называется точкой Кюри. Если ферромагнетик нагреть сильнее, его структура перестраивается и он перестает намагничиваться.

Читать далее

Информация не исчезает и не создается….: что скажет квантовая физика?

Обычно считается, что квантовое измерение влияет на измеряемый объект – он переходит из неопределённого состояния в определённого, как в квантовой физике суперпозиция состояний «схлопывается» в единое собственное состояние. Однако мало кто задумывается о том, что измерение также может уничтожить и квантовую информацию. Представьте себя на месте учёного, пытающегося понять реальность на фундаментальном уровне. Как бы вы занимались этим вопросом? Вы пытались бы разбить материю на крохотные компоненты, которые легче изучать. Вы бы разрабатывали эксперименты для испытаний и измерений свойств этих крохотных субатомных частиц в различных состояниях. Если бы вы были по-настоящему хитроумным, вы бы попытались использовать измеренные вами свойства для понимания законов Вселенной. Вы вполне могли бы решить, что, сделав достаточно измерений, или проведя достаточно экспериментов, можно узнать всё, что угодно, о любой частице (или группе частиц) во всей Вселенной. Подобные ожидания были распространены среди учёных на заре XX века. Но оказалось, что у квантовой Вселенной для нас есть другие предложения. Определенные измерения полностью сводят на нет информацию, полученную вами в предыдущих измерениях.

Читать далее

Скручивание антиферромагнитных слоев трииодида хрома породило материал со способностью к намагниченности

Иллюстрация: Hongchao Xie et al. / Nature Physics, 2021. Физики обнаружили ферромагнитный порядок, скручивая относительно друг друга антиферромагнитные бислои трииодида хрома. Это оказалось неожиданным, так как простое сложение антиферромагнитных частей обычно не приводит к появлению намагниченности. Они объяснили эффект возникновением спиновых фрустраций в муаровой сверхрешетке, которые разрушают обычный порядок в бислоях. Исследование опубликовано в Nature Physics. Если расположить два атомных кристаллических слоя один поверх другого под некоторым углом, то получающееся несовпадение структур сформирует из них муаровую сверхрешетку. Таким способом можно в широком диапазоне варьировать электронные, магнитные и оптические свойства получившейся гетероструктуры, меняя лишь угол поворота. Наибольшего прогресса удалось достичь, модулируя зарядовую плотность состояний в кристалле, что позволило увидеть новые явления, как для электронов, так и для экситонов.

Читать далее

На большом адронном коллайдере впервые наблюдали нейтрино

Иллюстрация: FASER Collaboration. Физики из коллаборации FASER, работающие на детекторе ATLAS, с помощью эмульсионного детектора впервые зарегистрировали нейтрино, рожденные в Большом адронном коллайдере. Экспериментаторы рассчитывают, что усовершенствованный вариант детектора, который начнет работу в 2022 году, позволит изучить взаимодействие всех трех типов нейтрино с другими частицами при энергиях, недоступных всем существующим детекторам. Исследование опубликовано в Physical Review D. Нейтрино — одна из самых сложных для изучения частиц Стандартной модели. Дело в том, что все три аромата нейтрино участвуют только в гравитационных и слабых взаимодействиях, из-за чего они почти не рассеиваются на других частицах. Например, для нейтрино с энергией порядка одного мегаэлектронвольта характерная длина свободного пробега в твердом теле равна 1015 километра. Еще одной очень важной особенностью нейтрино является его очень маленькая масса: сумма масс всех трех ароматов нейтрино не превышает 0,26 электронвольт, а самое легкое из них должно быть менее 0,086 электронвольт, что на 6–7 порядков меньше массы электрона.

Читать далее

Предложена математическая модель гипотетической машины времени

Бен Типпетт из Университета Британской Колумбии в Канаде и Дэвид Цанг из Мэрилендского университета в США заявили, что разработали математическую модель надежной машины времени. Это ящик, который может перемещаться через пространство и время в прошлое и будущее. Согласно утверждениям ученых, сложность заключается в использовании кривизны пространственно-временного континуума во Вселенной для искривления времени в нечто, подобное кругу, который бы позволил ящику, а также потенциальным пассажирам путешествовать в прошлое или будущее. «Люди думают о путешествиях во времени как о чем-то фантастическом. И мы привыкли так считать, ведь это кажется таким нереальным. Но математически это возможно», — объясняет Бен Типпетт. В сотрудничестве с Дэвидом Цангом Типпетт использовал Общую теорию относительности Эйнштейна для разработки новой математической модели надежной машины времени, которую они впоследствии назвали TARDIS (Traversable Acausal Retrograde Domain in Space-time, Перемещаемая акаузальная ретроградная область в пространстве-времени).

Читать далее

Предложено простое объяснение принципа работы невозможного двигателя “EmDrive”

Научная группа Дрезденского технического университета (Германия), возглавляемая профессором Мартином Таймаром, не нашла убедительных и достоверных свидетельств работоспособности модели двигателя EMDrive. Соответствующее исследование недавно представлено на конференции Space Propulsion в Севилье (Испания). Эксперименты, проведенные учеными в рамках проекта SpaceDrive, продемонстрировали наличие у EMDrive небольшой «тяги», величина которой оказалась сопоставима с погрешностью измерений. Специалисты полагают, что «тяга» у модельного двигателя обусловлена возникновением сил Лоренца, порожденных действием магнитного поля Земли на находящиеся под током кабели электрического усилителя, питающего EMDrive. «Это четко показывает, что “тяга” происходит не от EMDrive, а некоторого электромагнитного взаимодействия. Несмотря на то, что мы использовали как можно больше закрученных или коаксиальных кабелей, в конечном итоге некоторые магнитные поля проникали через наши кабели и разъемы», — пишут авторы.

Читать далее

Обнаружена способность воды излучать в терагерцовом диапазоне

Прежде генерация такого излучения в жидкой среде считалась невозможной из-за высокого поглощения, однако в своем новом исследовании ученые описали физическую природу этого явления и показали, что источники жидкого излучения могут быть столь же эффективны, как и традиционные. Исследовательская группа из Университета ИТМО и Университета Рочестера (США) провела исследование по формированию терагерцевого излучения в жидкостях. Результаты работы опубликованы в журнале Applied Physics Letters. Терагерцевое электромагнитное излучение может с легкостью проходить сквозь ряд материалов, за исключением металлов и воды. Сегодня оно широко используется в системах безопасности для выявления наркотиков и оружия, также его применяют в биомедицинских исследованиях. Это подталкивает ученых, занимающихся терагерцевым излучением, фокусироваться на поиске новых, более мощных и эффективных источников.

Читать далее