Создана технология самосборки частиц в структуры, способные к случайной лазерной генерации

Иллюстрация: Manish Trivedi et al. / Nature Physics, 2022. Британские физики продемонстрировали технологию самосборки коллоидных частиц в структуры, способные к случайной лазерной генерации. Особенность такого подхода в том, что случайные лазеры возникают и исчезают вокруг дополнительных композитных янусовских частиц в зависимости  от того, включена ли их тепловая накачка. Правильная расстановка нескольких таких частиц Януса позволяет смещать область лазерной генерации и создавать источники света произвольной геометрии. Исследование опубликовано в Nature Physics.  Самоорганизацией  называют спонтанное возникновение структуры, в которой порядок простирается на расстояния, большие, чем масштаб взаимодействия двух соседних элементов. Она играет важную роль в биологических процессах как на самом базовом, молекулярном уровне, так и на уровне группы особей.

Читать далее

Предложен способ трансформации мутных сред в прозрачные с помощью антиотражающего слоя

Иллюстрация: Michael Horodynski et al. / Nature, 2022. Европейские физики придумали, как сделать мутную рассеивающую среду полностью прозрачной для волн, установив перед ней особенным образом сконструированный антиотражающий слой. Они продемонстрировали работоспособность метода численно и экспериментально с помощью радиоволн. Исследование  опубликовано  в Nature. Непрозрачность предметов может быть обусловлена различными причинами. Большинство из того, что нас окружает, не пропускает свет из-за его поглощения атомами и молекулами тела и последующего преобразования полученной энергии в тепло. Однако даже если резонансы внутри тела лежат на частотной шкале далеко от частоты падающей волны, непрозрачность все еще может иметь место из-за рассеяния на неоднородностях. По этой причине, например, непрозрачно матовое или битое стекло, в то время как целый кусок стекла будет пропускать свет.

Читать далее

Продемонстрирована возможность использования неустойчивости Релея-Плато для создания регулярных капельных структур

Иллюстрация: Lingzhi Cai et al. / Science Advances, 2022. Американские физики показали, что неустойчивость Рэлея — Плато, ответственную за разбиение струй на капли, можно использовать для самосборки капель в двумерные кристаллы высокой степени упорядоченности. Для этого необходимо, чтобы капли построчно образовывались при движении сопла горизонтально в среде из другой жидкости. В такой схеме предыдущий слой капель служит шаблоном для следующего. Эту технологию можно использовать для изготовления периодических шаблонов из жидкостей, к которым невозможно применить традиционные методы печати. Исследование опубликовано в Science Advances. На первый взгляд такой простой физический объект как слабо текущая струйка воды из крана, скрывает в себе много интересной и сложной физики. Какими бы ни были параметры струи, по мере своего падения вниз они неизбежно начнет самопроизвольно разбиваться на отдельные капли.

Читать далее

Вихри электронной жидкости впервые были обнаружены при пропускании электрического тока через образцы теллурида вольфрама

Иллюстрация: A. Aharon-Steinberg et al. / Nature, 2022. Американские и израильские физики впервые напрямую увидели вихри электронной жидкости. Для этого они заставляли ток течь через образцы теллурида вольфрама чрезвычайно сложной формы в гидродинамическом режиме. Исследование опубликовано в Nature.  Движение электронов по кристаллической решетке в присутствии ускоряющего электрического поля существенно отличается от такового в вакууме. Ключевая особенность — это довольно постоянное рассеяние электронов на неоднородностях решетки, приводящее к потере ими импульса. Превращение энергии движения электронов в энергию колебания решетки приводят к ее омическому нагреву и формирует электрическое сопротивление, с которым человек имеет дело в нормальных условиях. Однако, если изготовить максимально бездефектный кристалл и понизить его температуру, то на первый план выходят электрон-электронные столкновения, в результате которых импульс не передается решетке.

Читать далее

Обнаружены сразу трех экзотических частицы: странный пентакварк, заряженный тетракварк и его нейтральный партнер

На иллюстрации: Художественное изображение одного из обнаруженных тетракварков. Иллюстрация: CERN. Физики из коллаборации LHCb сообщили об обнаружении сразу трех экзотических частиц: странного пентакварка, открыто очарованного дважды заряженного тетракварка, а также его нейтрального партнера. Следы новых адронов проявились в распадах заряженных и нейтральных B-мезонов. Новые результаты отличаются высокой статистической значимостью. Об открытии говорится на сайте коллаборации LHCb, а также в сообщении CERN. Сегодня физикам известно шесть кварков с различными ароматами: верхний (u), нижний (d), странный (s), очарованный (c), прелестный (b) и истинный (t) (последние два часто называют боттом- и топ-кварками). Вместе со своими античастицами они образуют двенадцать базовых элементов, из которых в природе формируется кварковая материя.

Читать далее

Закрученное рентгеновское излучение позволило исследовать хиральность молекул

Иллюстрация: Jérémy R. Rouxel et al. / Nature Photonics, 2022. Европейские физики смогли измерить сигнал вихревого дихроизма у молекулярного комплекса с помощью закрученного рентгеновского излучения. Для этого они пропускали рентген через спиральные зонные пластинки с различным топологическим зарядом. Этот метод позволяет исследовать хиральность молекул точнее, чем методы на основе кругового дихроизма. Исследование опубликовано в Nature Photonics. Квантовый подход к свету включается в себя сопоставление классических световых характеристик корпускулярным свойствам фотонов. Так, безмассовость фотона сохраняет лишь две возможные проекции его спина, равного единице, на направление движения. Оба этих состояния, называемых спиральностью, соответствуют правой и левой круговой поляризации света. Другое чисто корпускулярное свойство, свойственное частицам с массой, а именно орбитальный момент, обнаружили у света сравнительно недавно и стали активно исследовать.

Читать далее

Предложена математическая модель вертикального полете абордажного крюка с привязанной к нему веревкой

Американские физики подробно рассмотрели задачу о вертикальном полете абордажного крюка с привязанной к нему веревкой. Они не только показали, что соответствующее уравнение движения можно вывести в рамках двух различных подходов, но и решили его аналитически и численно. Расчеты показали, что веревка очень сильно уменьшает степень, с которой высота полета зависит от начальной скорости. Исследование опубликовано в The Physics Teacher. Прямые задачи баллистики заключаются в расчете траектории выпущенного снаряда. Для этого необходимо построить уравнения движения, включающие силы, которые действуют на него в полете, и решить их. Даже несмотря на сложный характер возможных сил сопротивления и геометрии снаряда, эти задачи в целом решаются относительно просто. Гораздо сложнее дело обстоит с задачами, учитывающими различные цепи, веревки или провода, которые могут падать, сгибаться, перебрасываться через блоки и так далее.

Читать далее

Регенерация холодных нейтронов в магнитном поле не позволила обнаружить зеркальную материю: подробности эксперимента

Иллюстрация: L. J. Broussard et al. / Physical Review Letters, 2022. Американские физики проверили гипотезу о существовании зеркальной материи с помощью метода регенерации холодных нейтронов в магнитном поле. Результат эксперимента существенно ограничил класс теорий, которые могли бы объяснить загадку времени жизни нейтрона таким способом. Исследование  опубликовано  в Physical Review Letters. Загадка времени жизни нейтрона представляет собой расхождение между результатами измерения, полученного различными методами. Свободный нейтрон распадается чаще всего на протон, электрон и антинейтрино. Один из методов измеряет продукты этого распада в пучке холодных нейтронов — он дает 888,1±2,0 секунд. В другом методе нейтроны запирают в трехмерные магнитные или гравитационные ловушки, напоминающие по форме бутылку, и считают их число по прошествии времени — там по совокупности работ получается время, равное 878,4±0,5 секунд.

Читать далее

Обнаружено увеличение времени существования воздушного слоя, препятствующего смешиванию разных жидкостей, за счет внешних вибраций

Иллюстрация: W. Wang et al. / Physical Review Fluids, 2022. Бельгийские и китайские физики смогли довести до 13 часов время жизни антипузырей — так называют сферический слой воздуха, который препятствует смешению двух жидкостей. Ученым удалось добиться этого результата с помощью сильной встряски и слоя обычных пузырей на поверхности жидкости. Исследование  опубликовано в Physical Review Fluids. При попадании капли одной жидкости в другую они начинают моментально смешиваться в результате броуновского движения молекул. Возможна, однако, иная ситуация, если капля первой жидкости оказывается инкапсулирована тонкой воздушной прослойкой. В этом случае говорят об образовании антипузыря. Антипузыри рассматриваются учеными в качестве инструмента для реализации идеи смешивания или запуска химической реакции по требованию, когда нужное воздействие на антипузырь разрушает воздушную пленку и инициирует контакт жидкостей.

Читать далее