На фото: Рассеяние рентгеновских лучей на исследуемом кристалле/ Фото от S. Ran et al. / Science. Группа физиков смогла впервые зафиксировать уникальное явление, которое возникает при переходе в сверхпроводящее состояние соединения дителлурида урана UTe2, генерирующее при этом магнитное поле, хотя само вещество не обладает магнитным порядком вне этой фазы. Данное открытие, опубликованное в журнале Science, имеет огромный потенциал для развития квантовых компьютеров. Сверхпроводимость – это такое квантовое явление, которое проявляющется при понижении температуры некоторых веществ до состояния с нулевым электрическим сопротивлением. Существуют различные типы сверхпроводников. Простейшие из них – чистые металлы, которые демонстрируют подобное поведение вблизи абсолютного нуля, и их свойства успешно описываются теорией Бардина–Купера–Шриффера (БКШ). Существует обширная и неоднородная группа нетипичных сверхпроводников, для которых полноценного теоретического описания пока не предложено.
Архив рубрики: Наука
Секреты преобразования массы в энергию и знаменитого уравнения Е=МС2: краткий экскурс для любознательных
В 1920 году Альберт Эйнштейн, несмотря на свои многочисленные достижения в физике, включая теорию относительности, теорию фотоэлектрического эффекта и статистическую механику, оставил ряд нерешённых проблем. Его наиболее известное уравнение E = mc² стало символом его безусловной гениальности. Это уравнение, гласящее, что энергия (E) равна массе (m), умноженной на квадрат скорости света (c²), имеет фундаментальное значение для понимания устройства Вселенной. Оно определяет количество энергии, содержащейся в покоящейся частице, и показывает, сколько энергии необходимо для создания частицы и её античастицы. Уравнение также объясняет энергию, выделяемую в ядерных реакциях, и энергию, возникающую при аннигиляции материи с антиматерией. Однако, как отмечает наш читатель, простота этого уравнения кажущаяся или реальная? Почему именно E = mc², а не какая-либо другая зависимость?
Получено изображение предмета с разрешением, превосходящим дифракционный предел без применения флуоресценции
Иллюстрация представлена: Pushkina et al. / arXiv.org. Российские физики достигли прорыва в области оптической микроскопии, преодолев дифракционный предел. Разработанная ими методика позволяет получать двумерные изображения с разрешением, превосходящим 200 нанометров, что недостижимо для традиционных микроскопов. В отличие от существующих технологий, новая схема не требует прямого контакта с объектом и применима к любым типам объектов. Это открывает широкие перспективы для исследований в астрономии (изучение удаленных объектов) и биологии (неинвазивные измерения). Результаты работы опубликованы в виде препринта на сайте arXiv.org. Ограничение разрешения обычных микроскопов связано с фундаментальными законами физики, известными как дифракционный предел. Качество изображения зависит от способности объектива собирать свет, что характеризуется числовой апертурой.
Впервые получена лазерная генерация мощностью более одного ватта в кристаллах Европия
Иллюстрация от: P. Loiko et al / Optics Letters. Недавно группа физиков достигла линейно поляризованной лазерной генерации в одном кристалле KEu(WO4)2 с мощностью более одного ватта, при общей дифференциальной эффективностью в 42,3%. Генерируемое здесь излучение имело длину волны 703 нанометра и слабо эллиптичный поперечный профиль. Результаты исследования опубликованы в журнале Optics Letters. Редкоземельные ионы, такие как Pr3+, Tb3+, Dy3+, Sm3+ или Eu3+, обладают ценными люминесцентными свойствами, что обуславливает их широкое применение в оптике. Ионы европия Eu3+ представляют особый интерес благодаря наличию полного набора узких и интенсивных спектральных линий в видимом диапазоне. Кроме того, ионы Eu3+ характеризуются одной из самых простых схем энергетических уровней, что упрощает планирование и анализ экспериментов. Несмотря на множество полезных свойств, в научной литературе содержится очень мало данных о лазерной генерации в кристаллах, допированных ионами Eu3+.
Впервые удалось погасить механические колебания массивного зеркала интерферометра с переводом в основное квантовое состояние
Фото от Caltech/MIT/LIGO Lab. Стало известно, что научная коллаборация LIGO достигла значительного прорыва в области охлаждения весьма массивных объектов до крайне низких температур. С помощью системы обратной связи, подавляющей механические колебания, им успешно удалось охладить очень большие 40-килограммовые зеркала интерферометра до температуры 77 нанокельвин. Этот результат был продемонстрирован через модель эффективного объекта массой 10 килограмм, в котором было возбуждено всего около 11 фононов, что соответствует температуре 77 нанокельвин. Это достижение имеет важное значение для повышения точности экспериментов по поиску гравитационных волн и опубликовано в журнале Science. Стоит отметить, что данная работа затрагивает фундаментальные вопросы квантовой механики. Согласно принципу неопределенности Гейзенберга, даже в состоянии покоя объекты микромира постоянно испытывают колебания, известные как нулевые колебания. Для макроскопических объектов, таких как зеркала интерферометра, эти квантовые эффекты обычно незначительны из-за большой массы.
Впервые получены контрастные изображения аминокислоты в белках с помощью атомно-силовой микроскопии и рентгеновской кристаллографии
На иллюстрации: Изображения, полученные с помощью локализационной (сверху) и обычной (снизу) атомно-силовой микроскопии, для игл с разным радиусом кривизны. George R. Heath et al. / Nature\. Группа американских и британских ученых – физиков осуществила прорыв в области изучения структуры белков. Они разработали инновационный метод атомно-силовой микроскопии, который позволяет визуализировать белки на атомном уровне. Достигнутое высокое разрешение, составляющее доли нанометра, стало возможным благодаря анализу серии изображений одного объекта. Ученые использовали карту вероятностей для реконструкции рельефа поверхности белка. Этот метод открывает уникальные возможности для исследования структуры белковых глобул: можно различить отдельные аминокислоты и наблюдать конформационные изменения в молекулах. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature. В основе метода лежит принцип прощупывания поверхности белка нанометровой иглой, установленной на атомно-силовом микроскопе.
