Теоретически предсказана необычная форма сверхпроводимости квазикристалов в сильном магнитном поле

Физики теоретически исследовали квазикристаллический сверхпроводник, помещенный в сильное магнитное поле при низкой температуре. Оказалось, что в таком случае в веществе должна возникнуть необычная форма сверхпроводимости, для которой характерна неоднородность в пространстве, пишут авторы в журнале Physical Review Research. Квазикристаллы — это вещества с упорядоченной структурой, но отсутствием дальнего порядка. Они характеризуются запрещенными симметриями, то есть расположение атомов в них соответствует пересечению трехмерного пространства со строго периодической структурой в пространстве более высокой размерности. В дополнение к отсутствию строгой периодичности квазикристаллы обладают свойством фрактальности на различных масштабах. Из-за этого, в отличие от обычных кристаллов, в них невозможно определить полноценное обратное пространство, координатами которого являются импульсы частиц.

Читать далее

Поглотят ли черные дыры нашу вселенную: парадокс исчезновения информации в чёрной дыре

Сенсационное заявление сделали европейские ученые: им удалось впервые сделать фотографию черной дыры – сверхмассивного коллапсара в далекой галактике Messier 87, находящейся в скоплении Девы. Расстояние до этой черной дыры – около 50 млн световых лет, или почти 500 квинтиллионов (500 миллионов триллионов) километров. Чтобы ее сфотографировать, потребовалась сеть из восьми телескопов, расположенных на разных континентах. “То, что мы видим на снимке, – больше по размеру, чем вся наша Солнечная система, – пояснил Би-би-си профессор Университета Неймгена в Нидерландах Хейно Фальке. – Масса этой черной дыры превышает солнечную в 6,5 млрд раз”. “Это одна из самых массивных черных дыр, которые в принципе могут существовать, – добавил профессор. – Абсолютный монстр, чемпион Вселенной в сверхтяжелом весе”.

Читать далее

Впервые удалось добиться стабильной работы лазерно-плазменного ускорителя электронов в течение более чем 27 часов

Фото: Sören Jalas / Universität Hamburg. Немецкие ученые добились стабильной работы лазерно-плазменного ускорителя электронов в течение более чем 27 часов. Непрерывная работа установки позволила сузить флуктуации параметров ускорения и набрать большую статистику, из которой исследователям удалось вычленить корреляцию между параметрами лазера и колебаниями максимальной энергии электронов. В результате физики научились моделировать колебания конечной энергии частиц с точностью до десятых процента. В будущем такой метод может помочь реализовать активную стабилизацию пучка электронов прямо в процессе ускорения, которая необходима для применения лазерно-плазменных ускорителей в прикладных и научных целях. Статья опубликована в журнале Physical Review X. В современных ускорителях заряженные частицы приобретают энергию в радиочастотных резонаторах, которые прошли длинный путь от простейших установок до сверхпроводящих систем с замысловатой геометрией и сложнейшей технологией производства. Все это выливается в крайне высокую стоимость таких резонаторов, а фундаментальные ограничения на достигаемые в них поля не дают ускорять частицы с темпом больше, чем несколько десятков мегаэлектронвольт на метр.

Читать далее

Продемонстрирован концепт космического аппарата на солнечном парусе способный перемещаться со скоростью свыше 6 астрономических единиц в год

На иллюстрации: Схематическое изображение этапов миссии по сближению с межзвездным объектом. Darren Garber et al. / arXiv.org, 2021. Американские физики описали концепт космической миссии, которая позволит аппарату на солнечном парусе быстро реагировать на обнаружение межзвездных объектов, пересекающих нашу систему в радиусе 10 астрономических единиц от Солнца, и лететь к ним со скоростью свыше 6 астрономических единиц в год. Как сообщают авторы в препринте на arXiv.org, это потенциально позволит сближаться с такими телами и получать информацию о размерах, составе и происхождении объектов при суммарной продолжительности миссии менее пяти лет. Осенью 2017 года астрономы обнаружили первый в истории наблюдений макроскопический межзвездный объект, посетивший Солнечную систему — астероид Оумуамуа. Два года спустя список таких тел пополнился кометой Борисова. Изучение межзвездных объектов — в частности, их состава (в сравнении с составом тел Солнечной системы) и механизмов, которые сообщают им ускорение, — позволит лучше разобраться в устройстве и формировании нашей звездной системы и ее окрестностей.

Читать далее

Созданы одномерные упругие кристаллы гексагонального льда способные к изгибанию

Иллюстрация: Peizhen Xu et al. / Science, 2021. Китайские физики вырастили одномерные абсолютно упругие кристаллы гексагонального льда толщиной от 800 нанометров до 10 микрометров. Их оказалось возможно обратимо растягивать больше, чем на 10 процентов, а механическое напряжение внутри изогнутого кристалла вызывало фазовый переход и превращало гексагональный лед в тригональный, пишут ученые в Science. Водяной лед отличается широким разнообразием возможных кристаллических форм: в зависимости от температуры и давления он может превращаться в один из 17 типов кристаллов. Кроме кристаллических, также известны термодинамически неустойчивые и аморфные модификации льда, а также совсем необычные формы, например суперионный лед — особое состояние, в котором ионы кислорода образуют жесткую кристаллическую решетку, по которой свободно перемещаются ионы водорода. Самая распространенная изо всех форм льда — гексагональный лед-Ih. Эта модификация устойчива при температурах до −200 градусов Цельсия и давлениях до 2 тысяч атмосфер.

Читать далее

Получены новые удивительные данные о бурном прошлом и непрерывном развитии в будущем для нашей галактики

За последние два года астрономы переписали историю нашей Галактики.  Представители койсанских народов из Чёрной Африки, наблюдая за извилистой полосой из звёзд и пыли, разделяющей ночное небо, видели в ней угли костра. Полинезийские моряки видели в небе акулу, пожирающую облака. Древние греки видели поток молока, и называли эту дорожку «млечной» – galaxias – откуда в последствии и взялся термин “галактика“.  В XX веке астрономы обнаружили, что наша серебристая река – это всего лишь часть огромного острова из звёзд, после чего они написали собственную историю происхождения Галактики [когда стало понятно, что Млечный Путь – не единственная галактика, слово «Галактика» с большой буквы оставили как ещё одно имя собственное для Млечного Пути / прим. пер.]. В кратком изложении, Млечный Путь появился около 14 млрд лет назад в результате слияния огромных облаков газа и пыли под воздействием гравитации. Со временем появились две характерные структуры – сначала огромное сферическое «гало», а потом – плотный яркий диск. Прошли миллиарды лет, и внутри диска появилась наша собственная Солнечная система.

Читать далее

Впервые удалось использовать акустические волны для управления движением электронов на поверхности жидкого гелия

Физики продемонстрировали возможность управления электронами, летающими над поверхностью жидкого гелия, с помощью полей, индуцированных поверхностными акустическими волнами в пьезоэлектриках. Для этого они поместили тонкий слой гелия на поверхности пьезокристалла ниобата лития, а транспорт интенсивной электронной плотности детектировали с помощью дополнительного электрода. Исследование  опубликовано в Nature Communications. Жидкий гелий демонстрирует большое количество интересных физических явлений. Среди прочего, с его помощью удается реализовать двумерный газ из электронов, парящих над его поверхностью на расстоянии около десяти нанометров. Так получается из-за того, что, с одной стороны, у электронов имеется отрицательное сродство к гелию, что не позволяет им приблизиться к поверхности жидкости, а, с другой стороны, гелий слабо притягивает заряд из-за наличия у него отличной от единицы диэлектрической проницаемости. От других реализаций двумерного электронного газа жидкогелиевый вариант отличает наибольшая подвижность зарядов.

Читать далее

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.

Читать далее

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.

Читать далее