Американские ученые-физики представили простой и весьма точный эксперимент для количественного измерения законов диффузии с использованием пищевого красителя и сваренных вкрутую яиц. В ходе исследования, яйца варили вкрутую, очищали от скорлупы, после чего мариновали их в растворе пищевого красителя разное количество времени. Subsequently, the eggs were cut open and photographed to document the stained layer. Результаты исследования опубликованы в журнале American Journal of Physics. Авторы подчеркивают, что изучение сложных физических явлений не всегда требует дорогостоящего оборудования. Такой доступный метод открывает возможности для школьников и студентов университетов, которые не имеют доступа к дорогим лабораторным установкам. Поиск простых и недорогих экспериментов, позволяющих изучать сложные физические феномены, является актуальной задачей для многих физиков.
Иллюстрация: Antonio Ortu et al. / npj Quantum Information. Группа физиков смогла показать работоспособность квантовой памяти, которая предназначена для хранения простых кубитов с временным кодированием на основе кристалла 151Eu3+:Y2SiO5. Было показано, что данная память способна удерживать кубиты в течение 20 миллисекунд, при этом степень совпадения на выходе составила 85 процентов для одного фотона на кубит. Результаты исследования опубликованы в журнале npj Quantum Information. В квантовой механике кубитом называется простейшая система, способная находиться в двух различных состояниях или в их суперпозиции. Важной особенностью кубитов является реальная возможность их запутывания. Запутанность характеризуется наличием сложных неклассических корреляций между кубитами и невозможностью описания состояний нескольких кубитов как произведения одночастичных состояний. Общее определение кубита приводит к большому разнообразию физических систем, которые могут быть использованы для их реализации.
Иллюстрация: Rod Cross / European Journal of Physics. Австралийский физик недавно провел детальное исследование механизма падения или простого скольжения деревянных брусков, моделирующих бутерброд, с края поверхности в различных конфигурациях. Его теоретическое и экспериментальное изучение показало, что в большинстве случаев такой своеобразный бутерброд действительно падает маслом вниз. С практической точки зрения данное простое исследование имеет отношение к транспортной и бытовой безопасности. Результаты опубликованы в журнале European Journal of Physics. Феномен падения бутерброда маслом вниз, являющийся символом неудачи с XIX века, долгое время считался скорее примером действия закона Мёрфи, чем физических законов. Предположение о том, что тонкий слой масла может существенно повлиять на сторону падения бутерброда, казалось нелогичным. Данное исследование впервые предоставило научное объяснение данного явления.
Иллюстрация: ScienceClic English / Youtube. Группа международных физиков предложила решение проблемы исчезновения информации при испарении черной дыры, используя концепцию “квантовых волос”. Согласно их гипотезе, информация о веществе внутри черной дыры кодируется на квантовом уровне в ее гравитационном поле. Эта информация, в свою очередь, отражается в излучении Хокинга. В первой публикации, появившейся в журнале Physical Review Letters, физики продемонстрировали зависимость состояния гравитонов за пределами черной дыры от состояния и распределения вещества внутри нее. Во второй работе, опубликованной в Physics Letters B, ученые объяснили, как эта связь обеспечивает унитарное испарение черной дыры. Важно отметить, что Стивен Хокинг в своих работах 1974 и 1976 годов доказал, что черные дыры медленно излучают частицы с тепловым спектром, постепенно исчезая. Данный процесс можно описать качественно, но не entirely точно.
Иллюстрация: Ruwan Senaratne et al. / Science. Китайские и американские физики независимо друг от друга осуществили измерения свойств зарядовых и спиновых волн в так называемой одномерной ферми – жидкости, образованной единичными атомами лития – 6, а также удерживаемыми в оптических ловушках. Их исследования подтвердили предсказание о спин-зарядном (спин-плотностьном в случае нейтральных атомов) разделении, сделанное более полувека назад. Результаты работы опубликованы в журнале Science. В физике конденсированного состояния большой интерес представляет изучение различных элементарных возбуждений вещества. К ним относятся волны атомных колебаний (фононы), спиновые волны (магноны), возбуждения электронных вакансий (дырок) и другие. Поскольку даже элементарное возбуждение в твердом теле является процессом, в котором участвует множество частиц, его описание с помощью первых принципов оказывается затруднительным.
