Тяжелые молекулы фторида стронция удалось поймать в ловушку с помощью штарковского замедлителя на основе бегущей волны

Иллюстрация: P. Aggarwal et al. / Physical Review Letters, 2021. Физики из коллаборации NL−eEDM смогли остановить и поймать в ловушки молекулы фторида стронция с помощью штарковского замедлителя на основе бегущей волны. Развитая ими техника позволит останавливать тяжелые нейтральные молекулы, которые невозможно поймать другими методами. Это может быть полезно для экспериментов, проверяющих фундаментальные физические законы. Исследование опубликовано в Physical Review Letters. Тяжелые двухатомные молекулы интересуют ученых как квантовые системы, в которых можно проверять основы фундаментальной физики. К числу таких исследований относится поиск электрического дипольного момента электрона и нарушения четности. Спектры молекул — это, как правило, главный источник подобной информации, однако, для того чтобы точность эксперимента была высока, желательно, чтобы молекулы были пойманы в ловушки или хотя бы существенно замедлены.

Читать далее

Рентгеновская спектроскопия позволила подтвердить современные представления о сверхпроводимости

Иллюстрация: Higashi K. et al. / Physical Review X, 2021. Физики из Австрии и Японии применили метод рентгеновской спектроскопии для исследования электронной структуры никелата. В материалах этого типа ученые надеются достичь высокотемпературной сверхпроводимости. Результаты эксперимента хорошо совпали с предсказаниями, сделанными в рамках теории среднего поля. Исследование опубликовано в Physical Review X, а препринт работы выложен на сайт arXiv.org. Сверхпроводниками называются материалы, в которых при достаточно низких температурах исчезает электрическое сопротивление. Обычно эта критическая температура близка к абсолютному нулю, и важнейшей практической и теоретической задачей является исследование высокотемпературных сверхпроводников. Долгое время самым перспективным классом материалов для достижения высокотемпературной сверхпроводимости считались купраты. Эти сверхпроводники состоят из слоев оксида меди, чередующихся со слоями оксидов других металлов. В материалах этого класса удалось достичь критической температуры 133 кельвин.

Читать далее

Наиболее ожидаемые научные эксперименты и открытия ближайшего будущего

Выбрать лучшие научные достижения даже за один год невероятно сложно. Нам не поможет и Нобелевская премия — ведь её невозможно вручить действительно всем выдающимся учёным (физик Фримен Дайсон, к примеру, свою премию явно заслужил, но был вынужден уступить её Швингеру, Фейнману и Томонаге). Что касается различных подборок «ТОП 10», формируемых уважаемыми изданиями, то и здесь не обойтись без субъективности. В списке революционных технологий ближайших лет, составленном редакцией журнала Массачусетского технологического института “MIT Technology Review”, значатся самоуправляемые грузовые автомобили, технологии распознавания лиц и даже квантовые компьютеры, но нет открытий из аэрокосмической отрасли. Не все могут согласиться с подобным выбором, следя за судьбой «невозможного» двигателя EmDrive. Как выбрать самые ожидаемые эксперименты из сотен запланированных? Попробуем ориентироваться на масштаб (скорее всего, впереди нас ждут в массе своей только затратные опыты) и ценность для всего человечества. В начале 2018 года мы решили собрать вместе перспективные технологии, которые изменят наше будущее.

Читать далее

Изучение доменной динамики сегнетоэлектрика при циклическом изменении приложенного поля позволило понять механизмы его деградации

Иллюстрация: R. Ignatans et al. / Physical Review Letters, 2021. Физики исследовали доменную динамику сегнетоэлектрика при циклическом изменении приложенного поля в просвечивающем электронном микроскопе. Они выяснили, что домены демонстрируют различный характер баркгаузеновских скачков в зависимости от того, взаимодействует домен с решеткой или с другим доменом, а также обнаружили элементарный механизм, приводящий к деградации сегнетоэлектрика. Исследование опубликовано в Physical Review Letters.  Наведение электрического поля на вещество вызывает в нем перераспределение зарядов, что выражается в индуцированной поляризации. Однако существуют среды, называемые сегнетоэлектриками, в которых поляризация существует даже в отсутствие внешних полей. Это вызвано одинаковым направлением локальных диполей, чей порядок сохраняется в пределах некоторого домена. Направление этой поляризации можно менять, прикладывая электрическое поле.

Читать далее

Открыта способность топологического изолятора однонаправленно распространять микроволновое излучение

Иллюстрация: Z. Zhang et. al. / Nature, 2021. Швейцарские физики объединили свойства топологических изоляторов Черна со свойствами изоляторов Флоке для изготовления среды с аномально высокими изоляционными свойствами поверхностных мод. Такая среда оказалась способна эффективно однонаправленно распространять микроволновое излучение, чей сигнал был устойчивым к распределенным помехам очень большой амплитуды и к сложной форме границы. Работа опубликована в Nature. Топологические изоляторы — это материалы, структура которых заставляет фотоны, электроны и другие типы квазичастиц двигаться только вдоль границы материала, хотя внутри никакой проводимости нет. Их главное отличие от прочих поверхностных проводников в топологической защите поверхностных состояний от дефектов и температуры с помощью присутствующих симметрий. В перспективе это поможет снизить требования к чистоте и числу дефектов для материалов фотоники, фононики и электроники.

Читать далее

Атомы гелия улучшили получаемое с помощью спин-поляризованной сканирующей туннельной микроскопии изображение

Иллюстрация: C. Trainer et. al. / Physical Review Letters, 2021. Физики исследовали влияние атома гелия на получение изображений, получаемых с помощью спин-поляризованной сканирующей туннельной микроскопии. Они выяснили, что атом, помещенный в пространство контакта между иглой и поверхностью образца, оказывается чувствителен к направлению намагниченности, что дает возможность существенно увеличить магнитный контраст. Данное исследование опубликовано в Physical Review LettersСканирующий туннельный микроскоп (СТМ) стал первым представителем класса микроскопов, которые используют для визуализации поверхности зонды в виде очень тонких игл. Принцип его работы заключается в измерении туннельного тока, протекающего между зондом и исследуемой поверхностью, который сильно зависит от расстояния между ними. В процессе сканирования поверхности система обратной связи поддерживает ток постоянным за счет изменения этого расстояния, что позволяет построить карту высот образца.

Читать далее

Извилистый путь создания квантовой механики: рассказ физика об удивительной истории

На фото: Институт теоретической физики Университета Копенгагена был основан в 1920 году при финансовой поддержке пивоваренной компании Carlsberg знаменитым датским физиком-теоретиком Нильсом Бором. Совсем недавно в Берлине вышла книга «Копенгагенская сеть: Рождение квантовой механики с точки зрения постдокторанта» {The Copenhagen Network: The Birth of Quantum Mechanics from a Postdoctoral Perspective} известного историка науки и техники, профессора Университета Британской Колумбии в Ванкувере Алексея Кожевникова. Книга посвящена истории создания квантовой механики, роли в этой истории социально-экономических обстоятельств того времени и Нильса Бора — великого физика, создателя первой квантовой теории атома и активного участника разработки основ квантовой механики, внесшего значительный вклад в развитие теории атомного ядра и ядерных реакций, процессов взаимодействия элементарных частиц со средой. Мы встретились с Алексеем Борисовичем Кожевниковым, чтобы подробнее узнать о новых идеях, которые легли в основу его исследования.

Читать далее

Представлены результаты многолетних исследований по превращению фтора в кислород при бомбардировке его пучками протонов с различной энергией

Иллюстрация: Carin Cain / APS. Физики из коллаборации JUNA провели измерение параметров ядерной реакции, в результате которой фтор захватывает протон и превращается в кислород с испусканием альфа-частицы и гамма-кванта. Особенностью их работы стала высокая степень изоляции эксперимента от космического излучения благодаря большой глубине, на которой располагается лаборатория. Это позволило увеличить точность и диапазон энергий протекания реакции, что в будущем поможет построению корректных астрофизических моделей. Исследование опубликовано в Physical Review Letters. Химический состав вещества, из которого состоим мы и наша планета, обязан своим богатством множеству ядерных реакций, происходящих в звездах. У нас нет возможности измерять звездный нуклеосинтез напрямую, но мы можем строить модели исходя из данных о наблюдении за звездами. С другой стороны, для построения моделей нуклеосинтеза нам нужно знать детали отдельных ядерных реакций, большинство из которых физики изучают в лабораториях.

Читать далее

Синхротронный механизм предложен в качестве основы модели генерации молниями рентгеновского и гамма-излучения

Российский физик Николай Петров предложил модель, которая описывает генерацию молниями рентгеновского и гамма-излучения с помощью широко известного синхротронного механизма. Сравнивая результаты расчетов с данными о наблюдении гроз и разрядов в лаборатории, он показал, что его модель имеет преимущества при описании пространственных и энергетических свойств гамма-вспышек по сравнению с моделями на основе усиленных релятивистских электронных лавин. Исследование опубликовано в Scientific ReportsМолнии — самый распространенный источник мощных электромагнитных полей естественного происхождения. Для них характерен очень широкий спектр излучения, покрывающий диапазон от крайне низких частот до ультрафиолета. Однако со временем выяснилось, что молнии, кроме всего прочего, испускают короткие вспышки рентгеновского и гамма-излучения. Гамма-вспышки земного происхождения стали массово фиксировать сравнительно недавно, после того как на МКС установили новый гамма-детектор.

Читать далее