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.
Архив рубрики: Наука
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.
Предложена двумерная математическая модель преследования меняющего свою скорость случайным образом зайца
Российские физики разработали новую модель преследования, в которой борзая преследует зайца, изменяющего свою скорость случайным образом. Исследователям удалось получить аналитические выражения для времени погони в одномерном и двумерном пространстве, а также рассчитать энергетические затраты борзой в различных режимах преследования. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review Letters. Теория преследования, возникшая из классической задачи XVIII века о собаке с постоянной скоростью, преследующей зайца по произвольной траектории, нашла широкое применение в различных областях. От разработки систем новых противоракетной обороны до создания новых поисковых алгоритмов, модели преследования используются для оптимизации стратегий как погони, так и уклонения. Несмотря на биологическое происхождение, теория преследования активно развивается, включая анализ стохастических движений участников погони.
Измерения энергетического спектра быстрых электронов указали на новое ограничение массы электронного антинейтрино
Иллюстрация: The KATRIN Collaboration / Nature Physics. Физики из международной коллаборации KATRIN представили новые данные, ограничивающие массу электронного антинейтрино. Данные получены в результате высокоточных измерений энергетического спектра быстрых электронов, образующихся при распаде молекулярного трития. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Physics. Нейтрино – это одни из самых загадочных элементарных частиц, известных науке. Их физическая инертность и неуловимость лишь отчасти объясняют эту загадку. Нейтрино способны к осцилляциям – превращению из одного поколения (аромата) в другое во время своего движения. Это явление обусловлено принципом неопределенности: нейтрино не может одновременно обладать определенным ароматом, отвечающим за его участие в слабых взаимодействиях, и массой, отвечающей за его гравитационное взаимодействие. Нейтринные осцилляции служат неопровержимым доказательством того, что нейтрино обладают ненулевой массой.
Предложена математическая модель колебания зуба во время его сверления бормашиной: подробности проекта
Иллюстрация: Sanja Vujkov and Livija Cveticanin / Scientific Reports. Сербские учёные недавно разработали интересную новую механическую модель, которая имитирует колебания зуба во время операции сверления стоматологическим инструментом. Исследование, опубликованное в журнале Scientific Reports, подтвердило нелинейную реакцию зуба на давление бура и уменьшение его массы с течением времени. Эти факторы приводят к постепенному увеличению амплитуды и частоты вибраций, что ранее наблюдалось в экспериментальных исследованиях. Согласно данным Всемирной организации здравоохранения, кариес – наиболее распространенная патология полости рта, поражающая около 3,5 миллиардов человек во всем мире. Несвоевременное лечение кариеса может привести к осложнениям, таким как зубная боль, инфекции и даже полная потеря зуба. Традиционный метод лечения кариеса – это сверление зуба с последующим пломбированием. Эта процедура известна человечеству свыше 7500 лет и с тех пор была существенно усовершенствована.
