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.
Архив рубрики: Наука
В Южно-Уральском университете разработали принципиально новый прозрачный материал для защиты от радиации
Ученые Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) недавно предложили принципиально новый материал, на основе которого можно будет изготавливать специальные стекла для использования в медицинских отраслях, где необходимо применение радиации. Например, для лечения рака. Исследование опубликовано в журнале Optical Materials. Обычно при лучевой терапии, широко применяющейся в онкологии для лечения злокачественных опухолей, используются экраны, шлемы и очки из специальных стекол. Это делается для защиты медицинского персонала, здоровых участков тела пациента и чувствительных элементов оборудования от радиации. Но часто в их состав входит свинец — опасный для человека и трудный для утилизации материал. На замену ему ученые ЮУрГУ разработали материал, в основе которого находится химическое соединение из оксидов стронция и бора, а также диоксида теллура. Эта комбинация позволяет создавать стекла высокой плотности, вместе с этим обеспечивая эффективную защиту от гамма-излучения.
Китайский квантовый вычислитель Zuchongzhi значительно превзошел вычислитель Sycamore от компании Google
Иллюстрация: Yulin Wu et al. / arXiv.org, 2021. Квантовый вычислитель Zuchongzhi на сверхпроводниках, разработанный китайскими физиками, оказался на 2-3 порядка быстрее Sycamore компании Google. Они использовали процессор с 56 кубитами и экспериментально показали его превосходство над классическим. Препринт работы опубликован на arXiv.org. Два года назад компания Google заявила о достижении квантового превосходства на вычислителе из 53 сверхпроводниковых кубитов, который они назвали Sycamore. Они показали, что квантовый вычислитель справляется быстрее классического с задачей генерации случайной строки — после применения известной случайной последовательности операций над начальным состоянием вычислителя измеряют полученное на выходе вероятностное распределение и сравнивают его с теоретическим. Компания IBM раскритиковала результаты эксперимента, утверждая, что классическому суперкомпьютеру потребуется в тысячи раз меньше времени, если использовать другой классический алгоритм.
Впервые удалось уменьшить размеры квантового вычислителя до двух серверных стоек
Иллюстрация: I. Pogorelov et al. / PRX Quantum, 2021. Ученым удалось уменьшить размеры квантового вычислителя и уместить его в две серверные стойки. В качестве кубитов они использовали ионы, которые смогли собрать в цепочки до 50 штук, а для 24 даже создать запутанное состояние. Работа опубликована в журнале PRX Quantum. Каждая из платформ для реализации квантовых вычислений имеет свои особенности и недостатки, которые мешают ей стать массовой и применимой в быту. Возможности таких устройств ограничиваются лабораторными экспериментами, для которых не требуется создание компактных устройств. Ученые намного больше сосредоточены на том, чтобы увеличивать мощности существующих вычислителей, чем создать маломощное, но реальное и компактное устройство. Группа исследователей под руководством Томаса Монца (T. Monz) из Инсбрукского университета имени Леопольда и Франца не оставила в стороне этот вопрос и смогла собрать квантовый вычислитель на ионах, который уместился в две серверные стойки.
На большом адронном коллайдере впервые сравнили темпы рождения таонов и мюонов
На иллюстрации: Сравнение относительного темпа распада W-бозона на лептоны третьего и второго поколения с теоретическим прогнозом Стандартной модели. ATLAS Collaboration / Nature, 2021. Физики проследили за распадом W-бозонов на детекторе ATLAS Большого адронного коллайдера и сравнили темпы, с которыми в этом процессе рождаются таоны и мюоны. Оказалось, что тех и других частиц образуется поровну в пределах ошибки измерений — это согласуется с аксиомой Стандартной модели о лептонной универсальности и устраняет несогласие с теоретическим прогнозом, которое наблюдалось в подобном анализе восемь лет назад. Статья опубликована в журнале Nature Physics. В Стандартной модели лептонами называются фундаментальные частицы с полуцелым спином, не участвующие в сильных взаимодействиях. Среди лептонов выделяют три поколения, каждое из которых состоит из электрически заряженной частицы и ее нейтрального напарника — нейтрино.
На большом адронном коллайдере впервые зафиксировали поляризацию топ-кварков и антикварков
Иллюстрация: The ATLAS Collaboration. Участники эксперимента ATLAS на Большом адронном коллайдере измерили поляризацию топ-кварков и антикварков, рожденных по одному в процессе обмена W-бозона между двумя другими кварками. Ученые использовали тот факт, что распределения лептонов в распаде топ-кварка зависят от направления спина исходной частицы, а значит по ним можно узнать и ее поляризацию. Кроме того, физики усилили существующие ограничения на коэффициенты Вильсона для изученных процессов рождения топ-кварков и антикварков, значения которых чувствительны к Новой физике. Согласно результатам эксперимента, опубликованным на сайте коллаборации, измерения совпали с предсказаниями Стандартной модели. Топ-кварк (он же t-кварк) – самый тяжелый из шести открытых кварков, благодаря чему он обладает рядом уникальных для кварков свойств. К примеру, за счет крайне малого времени жизни это единственный кварк, который не успевает адронизироваться (обзавестись одним или несколькими кварками другого цвета и войти в состав адрона) до своего распада.
