На иллюстрации: Yuchen He et al. / Physical Review Letters,. Российские физики недавно провели теоретическое и экспериментальное исследование уникального явления, которое заключается в возникновении перегриновских солитонов в стоячих волнах на поверхности воды. В ходе эксперимента, проведенного в длинном бассейне с одной отражающей стенкой, были запущены волны. Полученные результаты свидетельствуют о том, что так называемые “волны-убийцы” в океане могут формироваться вследствие нелинейных эффектов при взаимодействии пересекающихся волн. Данное исследование опубликовано в авторитетном журнале Physical Review Letters. Волновые явления являются универсальными и встречаются во многих разделах физики. Поэтому первостепенное внимание уделяется их математическому изучению, с последующей адаптацией решений к конкретным областям, таким как механика, гидродинамика, оптика или акустика. Особый интерес вызывают ситуации, когда сложение множества отдельных волн приводит к синергетическому усилению за счет множественной интерференции.
Архив рубрики: Наука
Моделирование темной материи показала на ее большие скопления у поверхности земли
Иллюстрация: Rebecca Leane & Juri Smirnov / жур. arXiv.org, Физики провели моделирование поведения гипотетических частиц темной материи под воздействием гравитационного поля звезд и планет. Результаты исследования, опубликованные в предварительной версии на arXiv.org, свидетельствуют о возможности образования значительных скоплений таких частиц вблизи поверхностей небесных тел. Авторы работы указывают на потенциальную концентрацию до 10 триллионов частиц темной материи в кубическом сантиметре у поверхности Земли при условии сечения взаимодействия с нуклонами в диапазоне от 10⁻²⁹ до 10⁻²⁸ квадратных сантиметров. Несмотря на наличие множества косвенных доказательств существования темной материи – гипотетической формы вещества, не участвующей в электромагнитном взаимодействии, ее непосредственное обнаружение с помощью детекторов пока не удалось. Точная структура частиц темной материи также остается предметом дискуссий: различные модели предсказывают существенно отличающиеся массы и другие характеристики.
Обнаружено уменьшение силы взаимодействия кварка и антикварка при наложении магнитного поля
Иллюстрация: M. Peskin, D. Schroeder / An introduction To Quantum Field Theory, 1951. Используя решеточную модель квантовой хромодинамики (КХД), итальянские физики-теоретики установили, что при воздействии магнитного поля напряженность связи между кварком и простым антикварком существенно изменяется. При направленности магнитного поля вдоль оси частиц (интенсивность порядка 9 ГэВ²) натяжение струны между кварком и антикварком уменьшается в десять раз. В свою очередь, перпендикулярное к оси частиц магнитное поле приводит к увеличению натяжения в полтора раза, достигая насыщения. Важно отметить, что при этом воздействии трубка глюонного поля между кварком и антикварком теряет цилиндрическую симметрию, существенно изменяя свои размеры. Исследователи предполагают, что дальнейшие исследования с более сильными магнитными полями могут выявить критическое значение, при котором натяжение между кварками полностью исчезает. Эти результаты опубликованы в журнале Physical Review D.
Экспериментальные наблюдения позволили наложить более строгие ограничения на отношение магнитных моментов протона и антипротона
Иллюстрация от M. J. Borchert et al. / Nature. Физики из коллаборации BASE совсем недавно провели высокоточные измерения отношения магнитных моментов протона и антипротона, установив его равенство единице с точностью до 16 триллионных долей. Эти исследования, опубликованные в известном журнале Nature, также сужают диапазон возможных нарушений описанной антиматерией слабого принципа эквивалентности гравитационной и инерционной масс. Полученные результаты имеют важное значение для понимания фундаментальной асимметрии между материей и антиматерией во Вселенной. Несмотря на то, что Стандартная модель физики предсказывает CPT-симметрию (симметричность относительно замены заряда, пространственного отражения и инверсии времени), наблюдается явное преобладание материи над антиматерией в космосе. Сравнение свойств материи и антиматерии в лабораторных условиях позволяет физикам проверять предложенные расширения Стандартной модели и приблизиться к разгадке этой фундаментальной проблемы современной физики.
Обнаружено нарушение магического принципа построения ядер на примере изотопа магния
На иллюстрации показан изотоп магния 18Mg распадается на кислород 14O и четыре протона. S. M. Wang / Fudan University & Facility for Rare Isotope Beams, Michigan State University. Ученые совершили открытие нестабильного изотопа магния с ядром, состоящим из 12 протонов и шесть нейтронов. Результаты этих исследований, недавно опубликованные в Physical Review Letters, показали, что энергия возбужденного состояния данного ядра превышает энергию изотопа магния с 8 нейтронами, который согласно оболочечной модели должен обладать магическими свойствами. Оболочечная модель, являющаяся одной из фундаментальных моделей строения атомного ядра, постулирует аналогию между поведением энергетических уровней нейтронов и протонов внутри ядра и поведением электронных уровней энергии в атоме. Квантовое состояние каждого нуклона характеризуется определенной энергией, моментом импульса, его проекцией на произвольную ось координат, а также проекцией спина на эту ось.
Исследование процесса высыпания мелких гранул из резервуара обнаружило парадокс интенсификации этого процесса за счет введения препятствия на пути их движения
Иллюстрация от Diego Gella et al. / Communications Physics. В научной работе, опубликованной в журнале Communications Physics, физики детально изучили процесс высыпания гранул из емкости через отверстие при наличии препятствия на пути движения. Было установлено, что даже при низких скоростях движения частиц, препятствие препятствует образованию заторов. Авторы исследования объясняют этот эффект контактным механизмом разрушения затора и предполагают его потенциальную полезность при проектировании пешеходной инфраструктуры. Данное исследование имеет важное значение для области пешеходной динамики, которая активно развивается и находит применение в проектировании объектов инфраструктуры, особенно аварийных выходов. Неожиданным результатом моделирования стало обнаружение того, что препятствие на пути движения толпы, стремящейся покинуть здание, может способствовать ускорению эвакуации.
