Иллюстрация: Ben Stray et al. / Nature. Группа физиков из Англии разработала высокоточный атомный гравиметр, который способен легко выявлять подземные полости малого размера (субметрового). Успешные испытания прибора в условиях городской застройки позволили обнаружить тоннель шириной два метра. Данная разработка имеет потенциал для применения в геологии, геодезии и археологии. Результаты исследования опубликованы в известном журнале Nature. Атомные интерферометры основаны на волновых свойствах атомов при определенных условиях. Чувствительность этих приборов к фазе колебаний атомных волновых функций позволяет использовать их для измерения гравитационного поля. Это привело к созданию датчиков градиента квантовой гравитации, которые способствуют более точному измерению силы тяжести, гравитационной постоянной и постоянной тонкой структуры, а также проверке принципа эквивалентности.
Архив рубрики: Наука
Впервые удалось получить управление отдельными двумерными слоями ультрахолодных молекул с помощью электромагнитных полей
Иллюстрация: William G. Tobias et al. / Science. Американские физики достигли значительного прорыва в области взаимодействия с ультрахолодными молекулами. Используя одномерную оптическую решетку и градиент электрического поля, они смогли управлять отдельными двумерными слоями молекул. Данный метод позволил создать разницу в энергетических уровнях молекул, жестко расположенных в различных слоях. В результате этих экспериментов, опубликованных в журнале Science, ученые добились высокого времени когерентности молекул и провели исследование обменных процессов между соседними слоями. Данное исследование демонстрирует, что редукция размерности среды может открывать новые свойства и возможности, не наблюдаемые в трехмерных системах. Примерами таких открытий являются исследования графена и двумерных электронных газов, которые существенно расширили наше понимание свойств твердых тел. Холодные газы, в особенности молекулярные, также демонстрируют уникальные свойства при переходе к двумерной конфигурации.
Обнаружено спонтанное нарушение поляризационной симметрии света непрерывного лазера
Иллюстрация: N. Moroney et al. / Nature Communications. Российские физики недавно осуществили экспериментальное наблюдение спонтанного нарушения поляризационной симметрии света, излучаемого непрерывным лазером в резонаторе Фабри – Перо. В ходе исследования линейно поляризованный свет, превысив определенный порог мощности, демонстрировал полность. несимметричное расщепление на компоненты с круговой поляризацией. Полученные результаты открывают новые возможности для полностью оптического управления поляризацией света и разработки высокочувствительных поляризационных детекторов. Работа опубликована в авторитетном научном журнале Nature Communications. Важно отметить, что спонтанное нарушение симметрии – это фундаментальный процесс, при котором система переходит в состояние с более низкой энергией, теряя первоначальную симметрию. Данная концепция играет ключевую роль в различных областях физики, от квантовой теории поля, где она отвечает за функционирование механизма Хиггса, до изучения свойств холодных газов.
Созданы оптические атомные часы на основе иона радия с точностью показаний до 16 знака после запятой
Иллюстрация: C. A. Holliman et al. / Physical Review Letters. Американские физики достигли значительного прорыва в области точных измерений времени, создав новые оптические атомные часы на основе иона радия. В ходе исследования, опубликованного врезультате в журнале Physical Review Letters, ученым удалось добиться рекордной относительной неопределенности измерения частоты, равной 9×10−16. Это позволило впервые точно измерить отношение факторов Ланде D5/2 и S1/2 для состояний иона радия. Важно отметить, что атомные часы – это высокоточные устройства, использующие для измерения времени частоты атомных переходов. Первоначально в качестве эталона использовались часы на основе цезия-133 с частотой сверхтонкого перехода 9,2 гигагерца. Subsequently, физики перешли к использованию оптических частот, что позволило существенно повысить точность измерений. В настоящее время оптические атомные часы играют важную роль в различных областях фундаментальной физики, таких как поиск темной материи, проверка постоянства фундаментальных констант и исследование нарушений принципа эквивалентности Эйнштейна.
Обнаружено, что удивительный эффект Мпембы может возникать за счет немарковского взаимодействия системы с резервуаром
Иллюстрация: Zhen-Yu Yang and Ji-Xuan Hou / Physical Review E. Китайские физики провели численное и очень тщательное аналитическое исследование, демонстрирующее возможность возникновения эффекта Мпембы в результате немарковского взаимодействия системы с резервуаром. В ходе полного моделирования теплообмена между резервуаром и цепочкой спинов было установлено, что энергетический барьер, возникающий на пути остывания системы, преодолевается быстрее той системой, которая изначально обладала более высокой температурой. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review E. Эффект Мпембы первоначально был связан с наблюдением, согласно которому стакан с горячей водой замерзает быстрее, чем стакан с холодной водой. Данное явление получило название в честь танзанийского школьника Эрасто Мпембы, который его обнаружил в 1963 году. Несмотря на то, что этот парадоксальный эффект был замечен еще в древние времена, до настоящего времени нет единого мнения о механизмах его возникновения.
Обнаружено аномальное поглощение терагерцового света намагниченным графеном за счет плазмонных возбуждений
Иллюстрация: D. A. Bandurin et al. / Nature Physics. Физики из России и других стран совершили открытие аномального поглощения терагерцового излучения намагниченным графеном. Этот эффект вызван исключительно мощным взаимодействием в резорнансе медленных магнитоплазмонных возбуждений с ближним полем, рассеянным контактами в простой структуре материала. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Physics. Усиление взаимодействия света с веществом и локализация излучения в областях, существенно меньших длины волны, являются актуальными задачами нанооптики. Решение этих задач возможно благодаря использованию резонансных явлений. Так, в средах, где электронное поведение описывается моделью электронного газа, наблюдаются плазмонные резонансы – усиленное поглощение света, связанное с возбуждением плазмонов (коллективных колебаний зарядов). Другой тип резонанса, который может возникать в подобных системах в присутствии магнитного поля, – это циклотронный резонанс.
