Иллюстрация от Or Katz et al. / Nature Physics. Российские исследователи применили методы квантовой логики для точного измерения вероятности неупругих столкновений между атомами рубидия в холодном состоянии и ионами стронция. В ходе нового эксперимента избыточная энергия, которая, выделяется при столкновении, передавалась дополнительному логическому иону. Его активное возбуждение регистрировалось с помощью оптических методов. Полученные данные позволят теоретикам уточнить модели взаимодействия атомов на межатомном уровне. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Physics. Неупругие столкновения всегда представляют повышенный интерес для физиков по сравнению с упругими, так как они дают возможность изучить внутреннюю структуру взаимодействующих частиц. В случае атомов изменение их внутреннего состояния, обусловленное законами сохранения энергии, неизбежно скажется на кинетической энергии.
Архив рубрики: Наука
Проведено измерение пространственного распределения электрона и дырки в составе межслойного экситона в муаровой сверхрешетке
Иллюстрация представлена Ouri Karni et al. / Nature. Недавно американские и японские физики провели исследование, результаты которого опубликованы в журнале Nature. В ходе исследования было проведено измерение пространственного распределения электрона и дырки, образующих межслойный экситон в муаровой сверхрешетке. Установлено, что при малых периодах сверхрешетки центр масс экситона демонстрирует высокую степень локализации в минимумах ее потенциала. Это открытие может послужить основой для создания новых источников света, обладающих потенциальными применениями в квантовых технологиях. Муаровые сверхрешетки формируются в результате несоответствия периодов двух кристаллических слоев, расположенных друг на друге. Такое несоответствие может быть достигнуто путем поворота одинаковых слоев относительно друг друга или путем наслаивания различных материалов. Дополнительная пространственная модуляция позволяет физикам присваивать материалам новые, уникальные свойства.
В России теоретически показали существование резонатора с незатухающими звуковыми колебаниями
Российские физики недавно изложили в известном журнале Physical Review Letters теоретические основы уникальной конструкции весьма компактного резонатора, способного поддерживать удивительные незатухающие звуковые колебания. Этот эффект достигается за счет быстрого возбуждения исключительно поперечных волн, которые не способны распространяться в жидкостях или газах. Предполагается, что подобные резонаторы могут найти применение в создании новых шумоизоляционных материалов, высокочувствительных акустических антенн и сенсоров. В современной физике все доступные для лабораторного измерения формы энергии обладают волновыми свойствами. К ним относятся свет, звук, механические колебания, а также волны вероятности обнаружения частиц в пространстве, описываемые с помощью волновых функций. Физики выделяют состояния с определенной энергией, которые часто называют модами. При свободном распространении волны ее энергия может изменяться непрерывно, что в физике обозначается как энергетический континуум. Связанные моды, напротив, характеризуются дискретным набором энергий.
Создано электромеханическое устройство в котором достигнуто время когерентности механических колебаний более 100 миллисекун
Иллюстрация: Yannick Seis et al. / Nature Communications. Инициативная группа датских физиков достигли значительного прорыва в области квантовой механики, сумев создать электромеханическое устройство с рекордным временем когерентности нескольких различных механических колебаний. Данное устройство, состоящее из мембраны, соединённой с микроволновым резонатором, демонстрирует когерентность в течение 140 миллисекунд. Это достижение стало возможным благодаря охлаждению мембраны методом боковой полосы до среднего числа фононов 0,76. Результаты исследования опубликованы в Nature Communications. Переход от классического к квантовому описанию мира влечёт за собой ряд фундаментальных изменений. Одним из них является квантование волновых процессов, таких как свет и звук, что приводит к появлению соответствующих элементарных (квази)частиц: фотонов и фононов. Важно отметить, что квантовые эффекты могут проявляться даже в системах, состоящих из большого числа частиц. В таких случаях наблюдается отклонение распределения частиц от гауссового.
Обнаружено влияние вакуумных квантовых флуктуаций на квантовый эффект Холла
Иллюстрация: Felice Appugliese et al. / Science. Инициативная группа европейских физиков экспериментально подтвердила, что вакуумные квантовые флуктуации способны эффективно модифицировать квантовый эффект Холла. Ученые продемонстрировали, что весь процесс излучения и поглощения виртуальных фотонов поверхностными электронами в условиях резонатора приводит к возникновению скачков в их движении. Данный феномен нарушает характерное для эффекта Холла целочисленное квантование магнитосопротивления. Результаты исследования опубликованы в журнале Science. Это открытие имеет фундаментальное значение. В середине прошлого века квантовая механика стала общепризнанной теорией, описывающей физические явления на микроуровне. Однако дальнейшее развитие физики показало, что это лишь первый шаг. Открытие и объяснение лэмбовского сдвига потребовало введения новых физических концепций – состояний полей и правил превращения элементарных частиц – возбуждений этих полей.
Объяснено аномальное поведение груза при его падении с ускорением большим ускорения свободного падения
Иллюстрация: Rod Cross / Physics Education. В статье, опубликованной в журнале Physics Education, австралийский физик представил результаты очень детального исследования феномена быстрого падения с ускорением, превосходящим известное всем стандартное ускорение свободного падения (g ≈ 9,8 м/с²). Для моделирования этого явления ученый численно решил доволно сложное нелинейное дифференциальное уравнение, описывающее движение падающего стержня, закрепленного шарниром в нижней точке. Результаты исследования показали, что при падении стержня с закрепленным нижним концом, его верхний конец испытывает экспоненциальное ускорение, превышающее g. Однако обгон свободного падения наблюдается лишь в определенном диапазоне начальных углов наклона стержня. Это исследование демонстрирует, что интуитивное представление о невозможности превышения ускорения g для падающих объектов справедливо только для точечных тел. Как было показано еще полвека назад, более сложные объекты, такие как стержни с шарнирным креплением, способны демонстрировать ускорение, превосходящее g.
