Иллюстрация: Veritasium / Youtube. В своей статье, опубликованной в Physical Review Letters, теоретические физики представили квантовую модель гравитационного поля. Это инициативное исследование показало, что квантование гравитации приводит к весьма существенному изменению обего характера движения всех падающих тел, делая его не детерминированным. Причем, амплитуда этих флуктуаций зависит от квантового состояния известного гравитационного поля. Авторы считают, что экспериментальное обнаружение данных флуктуаций, возможное с помощью детекторов гравитационных волн, станет весомым доказательством квантовой природы гравитации. Важно отметить, что общепринятая теория относительности Эйнштейна (ОТО) успешно описывает движение массивных объектов в гравитационном поле, рассматривая гравитацию как классическое поле. Однако фундаментальные законы физики имеют квантовую природу, что ограничивает применимость ОТО.
Архив рубрики: Наука
Распространение поперечных механических волн вдоль рельс железной дороги оказалось подобно физике фононного кристалла
Иллюстрация: M. Iqbal et al / Scientific Reports. Группа ученых применила теорему Блоха для детального научного анализа распространения поперечных механических волн вдоль рельсовых путей железной дороги. Периодичность структуры рельсов позволила рассматривать железнодорожный путь как фононный кристалл. В ходе моделирования, включающего различные типы демпфирующих устройств, были выявлены подходы к минимизации нежелательных вибраций и шумовых эффектов, генерируемых движением поездов. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports. Железнодорожный транспорт является одним из наиболее распространенных видов транспорта для дальних перевозок. Из-за значительной массы железнодорожных составов взаимодействие колес с рельсами характеризуется высокой энергией, что предъявляет очень строгие требования к материалам, используемым при строительстве железнодорожной инфраструктуры. Механические вибрации и различный шум приводят к утомлению материалов и преждевременному износу большинства конструктивных элементов железнодорожного пути.
Экспериментально создана устойчивая к шуму и ошибкам квантовая система
Иллюстрация представлена Laird Egan et al. / Nature. Как стало известно, российские физики недавно показали полноценную практическую реализацию квантовых кодов для коррекции ошибок. В ходе исследования ученые успешно внедрили один из разработанных методов коррекции ошибок и на его основе создали квантовую систему, устойчивую к шумам и ошибкам. Предложенный протокол позволял отслеживать ошибки на каждом этапе работы схемы, суммарное количество которых не превышало одного процента. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature. Как известно, существующие и перспективные квантовые вычислители чрезвычайно чувствительны к разным внешним воздействиям. Незначительные изменения условий окружающей среды могут приводить к ошибкам и сбоям в работе системы. Исключить воздействие внешней среды практически невозможно (это сопряжено с большими сложностями), поэтому разработка эффективных методов коррекции ошибок является одной из ключевых задач при создании квантовых вычислителей.
Конденсат Бозе – Эйнштейна из атомов натрия перевели во фрагментированное состояние с запутанностью двух или более одночастичных состояний
Иллюстрация: B. Evrard et al / Science. Группа Французских физиков смогла осуществиить экспериментальную реализацию перехода конденсата Бозе-Эйнштейна, образованного атомами натрия, в абсолютно уникальное для фрагментированное состояние. Финальную проверку исследователи провели с помощью метода адресной манипуляции и измерения состояния отдельных атомов с последующим быстрым восстановлением одно-, двух- и многочастичных матриц плотности. Результаты работы опубликованы в журнале Science. Отличительной чертой бозонов от фермионов является возможность занимать одно и то же квантовое состояние согласно законам квантовой механики. При понижении температуры бозоны стремятся занять наинизшее энергетическое состояние, образуя конденсат Бозе-Эйнштейна. Такой конденсат может быть рассмотрен как единый квантовый объект, описываемый общей волновой функцией, что делает его объектом пристального изучения. В последнее время физиков заинтересовал более сложный вариант бозе-конденсата – фрагментированный, в котором квантовое состояние описывается посредством запутанности двух или более одночастичных состояний.
Что Вы знаете о фуллеренах: от химических и физических свойств, до удивительной механики
22 здоровых мужика часами пинают футбольный мяч, и с ним ничего не делается. Молекула такой формы должна быть очень крепкой (И. В. Станкевич). Я подумывал написать большую статью об аллотропии, вдохновившись успехом поста об оловянной чуме. Но, все-таки, эта тема слишком обширна и лучше удалась бы профессиональному химику. Поэтому ограничусь рассказом о моей любимой аллотропной модификации углерода – фуллеренах. Фуллерен весьма популяризован, но пишут о нем преимущественно одно и то же. В 2010 году, когда исполнилось 25 лет со дня практического открытия этой молекулы, писали о ней много, а сейчас уже подзабыли – по-моему, совершенно зря. Аллотропия – это физико-химическое явление, при котором атомы определенного элемента могут образовывать молекулы с весьма разными конфигурациями, либо разную кристаллическую решетку. В результате каждая аллотропная модификация обладает собственными специфическими свойствами. Крайне разнороден букет аллотропных модификаций у углерода. Наиболее известные из них – алмаз и графит:
Продемонстрирован новый способ экспериментальной визуализации двумерного вигнеровского кристалла в муаровой сверхрешетке
Иллюстрация от H. Li et al / Nature. Физики разработали и осуществили неразрушающий метод визуализации двумерного вигнеровского кристалла в муаровой сверхрешетке. Ученые достигли этого результата путем добавления вспомогательного слоя из графена. С его поверхности снимались карты проводимости с помощью очень тонкой иглы сканирующего туннельного микроскопа. Результаты данного исследования опубликованы в журнале Nature. Итак! Вигнеровский кристалл представляет собой упорядоченную фазу электронной плотности, которая возникает при полном преобладании потенциальной энергии кулоновского взаимодействия над кинетической энергией электронов (или квазиэлектронов). Такая фаза контрастирует с электронным газом, где доминирует кинетическая энергия электронов. Впервые возможность кристаллизации электронного газа теоретически предсказал Юджин Вигнер в 1934 году. С тех пор физики активно исследуют и идентифицируют системы, в которых существует такая хрупкая фаза.
