Информация свежая... и не очень

Модераторы: morozov, mike@in-russia, Editor

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 32680
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#826   morozov » Чт дек 01, 2016 21:33

Влияние электронного спина на когерентность ядерного спина в квантовой точке

Как ядерные, так и электронные спины претендуют на роль квантовых битов (кубитов) в полупроводниковых наноструктурах. В реальных твердотельных системах всегда присутствуют и те, и другие, причем сверхтонкое взаимодействие приводит к их взаимной декогерентизации. В работе [1] (Швейцария, Германия) показано, что время сохранения когерентности ядерным спином в квантовой точке InGaAs уменьшается примерно от 5 мс до 20 мкс при добавлении в эту точку одного электрона, но возвращается к исходной величине после добавления второго.

1. G.Wüst et al., Nature Nanotech. 11, 895 (2016).
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 32680
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#827   morozov » Вс дек 04, 2016 17:27

Спиральная спиновая жидкость
1 декабря 2016

S. Gao (Институт Пауля Шерера и Женевский университет, Швейцария) и др. методами диффузного нейтронного рассеяния и нейтронной дифракции впервые однозначно показали наличие в кристалле MnSc2S4 спиральной спиновой жидкости — вихреобразного распределения соседних атомных спинов. Существование подобных структур было предсказано в 2007 г. в теоретической работе L. Balents (Калифорнийский университет в Санта Барбаре, США) и его коллег. Рассеяние нейтронов на кристаллах MnSc2S4 выявило характерные для спиральной спиновой жидкости корреляции в распределении спинов в форме спиральной поверхности. Эти экспериментальные данные хорошо воспроизводятся в модели с J1–J2-гамильтонианом. Ранее уже были получены некоторые свидетельства существования спиральных спиновых жидкостей, но с меньшей достоверность, чем в новой работе S. Gao и др. Источник: Nature Physics, онлайн-публикация от 24 октября 2016 г.

Фотоионизация на масштабе аттосекунд
1 декабря 2016

M. Ossiander (Институт квантовой оптики общества Макса Планка, Германия) и др. впервые наблюдали процесс фотоионизации атомов гелия с разрешением по времени меньше аттосекунды (1 ас=10−18 с) под действием лазерных импульсов экстремального-УФ диапазона. После вылета из атомов электроны рассеивались на следующих импульсах и регистрировались электронным спектрометром. По их спектру восстанавливалась динамика процесса ионизации с разрешением до 0,85 ас. В процессе ионизации участвует либо единичный электрон, либо два электрона на промежуточном этапе переходят в возбуждённые состояния. В последнем случае важны эффекты многоэлектронного взаимодействия — электронных корреляций. По данным эксперимента была выполнена реконструкция распространения волнового пакета вылетающего электрона в поле атомного ядра. Измеренные характеристики ионизации находятся в хорошем согласии с результатами решения уравнения Шрёдингера для атома гелия. Было обнаружено, что вылет электронов происходил за 4-6 ас до прохождения максимума лазерного импульса. Тем самым, устанавливается точный отсчёт времени процесса ионизации. Источник: Nature Physics, онлайн-публикация от 7 ноября 2016 г.

Ультрабыстрый резонанс Фано
1 декабря 2016

Теоретически предсказывалось, что при ионизации атомов гелия должен иметь место резонанс Фано (интерференция двух волновых процессов) по причине наличия двух путей ионизации. Либо один электрон сразу покидает атом гелия, либо два электрона сначала переходят в 2s2p-дважды возбуждённое состояние, затем один из электронов за счёт кулоновского взаимодействия передает энергию второму электрону и покидает атом (этот процесс называется автоионизацией). По конечному результату два случая неразличимы, поэтому между ними происходит квантовая интерференция — резонанс Фано. A. Kaldun (Институт ядерной физики общества Макса Планка, Германия) и др. наблюдали этот резонанс с помощью абсорбционной спектроскопии -- по поглощению атомами гелия лазерного излучения. Сначала атомы гелия облучались лазерными импульсами экстремального-УФ-диапазона и возбуждались, затем после некоторой задержки по времени атомы облучались сильным (≈ 1013 Вт см−2) ИК-импульсом. При большой задержке резонанс Фано был чётко выражен, т.к. происходила интерференция с прямым (одноэлектронным) каналом ионизации, что проявлялось в характерной несимметричной форме линии поглощения УФ-излучения. Напротив, если задержка по времени была мала, то второй импульс сразу вызывал ионизацию атома, что вело к разрушению резонанса Фано. Зависимость формы линии от задержки характеризовала развитие резонанса Фано во времени. Таким образом, в данном эксперименте впервые удалось управлять резонансом Фано на масштабе времени порядка фс. Источник: Science 354 738 (2016)

Треки сверхтяжёлых ядер в метеоритах
1 декабря 2016

Целью эксперимента ОЛИМПИЯ (ОЛИвины из Метеоритов – Поиск тяжёлых И сверхтяжёлых Ядер), который был начат по инициативе В.Л. Гинзбурга совместно Институтом геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского и ФИАНом им. П.Н. Лебедева, является поиск и идентификация следов тяжёлых и сверхтяжёлых атомных ядер в кристаллах оливинов из каменно-железных метеоритов-палласитов, которые используются как природные трековые детекторы. Тяжёлые ядра могли синтезироваться при взрывах сверхновых звёзд и, если они долгоживущие (в случае сверхтяжёлых ядер, принадлежат к так называемому «острову стабильности»), могли долетать до солнечной системы в составе галактических космических лучей, оставляя следы в метеоритах. Ядро передаёт энергию атомам, производя дефекты в кристаллической решётке метеорита в форме вытянутого трека. После химического травления эти треки становятся видимыми на оптическом микроскопе. При этом, время экспозиции для метеоритов — миллионы лет — несравнимо больше, чем для обычных детекторов на спутниках или аэростатах. Использовать метеориты в качестве естественных детекторов космических лучей предложил Г.Н. Флёров, и первые работы подобного рода были выполнены в ОИЯИ. В отличии от предшествующих исследований, в эксперименте ОЛИМПИЯ измеряется не только длина треков L, но и скорость травления вдоль треков Vetch, причем без предварительного термического отжига, который обычно приводит к непредсказуемым изменениям L. С помощью серии облучений быстрыми ионами на Дармштадском ускорителе тяжелых ионов и на ускорителе IMP (Китай) была прокалибрована зависимость заряда ядра Z от L и Vetch. Исследовались два метеорита Марьялахти и Игл Стейшн. Треки ядер при послойном сканировании находились с помощью автоматизированного измерительного комплекса ПАВИКОМ, созданного в ФИАНе под руководством Н.Г. Полухиной. В результате, на основе 11647 обработанных треков был измерен зарядовый спектр ядер с Z>40 в составе космических лучей. Были идентифицированы 384 ядра с зарядами Z>75, включая 10 ядер-актиноидов c 90<Z<103. Также идентифицированы три ядра с зарядами Z=119+10−6. Эти ядра могли бы принадлежать к «острову стабильности». Подобные сверхтяжёлые ядра пока технологически невозможно получить в земных условиях на ускорителях. В эксперименте ОЛИМПИЯ также принимают участие исследователи из МИСИСа, МИФИ, Курчатовского института, ОИЯИ и их коллеги из КНР и Германии. См. дополнительно УФН 180 839 (2010). Источник: Astrophys. J. 829 120 (2016)
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 32680
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#828   morozov » Вт дек 13, 2016 14:44

Металлы с узловыми цепочками

Из всего многообразия теоретических моделей и концепций в физике конденсированного состояния вещества наиболее успешной является зонная теория твердых тел, дающая ключ к описанию электронной структуры различных материалов. Полученные с помощью этой теории электронные волновые функции позволяют, в частности, дать топологическую характеристику металлов с топологически защищенными фермиевскими квазичастицами. Многие такие квазичастицы аналогичны элементарным частицам Стандартной Модели, но для некоторых нет двойников в релятивистских теориях физики высоких энергий. Полный перечень квазичастиц в твердых телах отсутствует.

В работе [1] (Швейцария, Россия) указано на то, что в некоторых металлах может присутствовать фермиевское возбуждение нового типа, формирующее в импульсном пространстве цепочку связанных узловых петель (узловую цепочку), вдоль которой валентная зона и зона проводимости касаются друг друга. Показано, что в топологическом отношении узловая цепочка отличается от всех известных возбуждений. Обсуждаются требования к симметрии, которую должен иметь металл для появления в нем узловой цепочки (рис. 1).

Изображение

Рис. 1. Узловые цепочки появляются в металлах с этими пространственными группами симметрии, если на элементарную ячейку приходится 4n+2 электрона. Синими и красными линиями изображены узловые петли, расположенные во взаимно ортогональных плоскостях зоны Бриллюэна. Зеленые кружки – дополнительные вейлевские точки.

Предсказано наличие узловой цепочки в парамагнитной фазе тетрафторида иридия (рис. 2, 3) и других соединениях этого класса.


Изображение
Рис. 2. Кристаллическая структура IrF4.


Изображение
Рис. 3. Узловая сетка в k-пространстве IrF4.

Конкретная форма узловой цепочки и ее положение относительно уровня Ферми зависят от периодов элементарной ячейки. На примере IrF4 обсуждаются топологические поверхностные состояния, связанные с узловой цепочкой. Отмечено, что материалы с узловой цепочкой должны иметь аномальные магнитотранспортные свойства.

Л.Опенов

1. T.Bzdušek et al., Nature 538, 75 (2016).
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 32680
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#829   morozov » Сб дек 17, 2016 10:54

Фотоны в составе космических лучей сверхвысоких энергий
6 декабря 2016

По данным телескопа Pierre Auger, накопленным за 8 лет наблюдений, получены новые ограничения на долю фотонов в составе космических лучей сверхвысоких энергий: фотоны могут вызывать не более 0,1% регистрируемых событий (широких атмосферных ливней) при энергиях >1018 эВ и не более 2,7% событий при энергиях >1019 эВ. Источник: arXiv:1612.01517 [astro-ph.HE]
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 32680
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#830   morozov » Вс дек 25, 2016 16:32

Двумерный нитрид галлия

После отщепления двумерных (2D) монослоев графена от трехмерных (3D) кристаллов графита были получены и другие 2D материалы: фосфорен, дихалькогениды, карбиды, нитриды и карбонитриды переходных металлов и пр. Для изготовления большинства из них, как и для графена, исходными служили слоистые 3D образцы, в которых 2D слои связаны друг с другом слабым вандерваальсовским взаимодействием и легко отделяются механическими, химическими или электрохимическими методами. Однако такой трюк не проходит с кристаллами, не имеющими слоистой структуры, например, нитридом галлия.
Изображение
Изображение
Изображение
Изображение

Рис. 1. Схематическая иллюстрация процесса синтеза двумерных слоев GaN:
a,b - диффузия атомов Ga (розовый цвет) и N (синий цвет) через дефекты и складки двухслойного графена;
с - изогнутый слой GaN между подложкой SiC и графеном; d - 2D островки GaN, перемешанные с несколькими 3D областями.

В работе [1] для изготовления 2D слоев GaN использована подложка SiC, покрытая двухслойным графеном, который формируется при сублимации Si из подложки. Атомы галлия, образующиеся при разложении триметилгаллия на поверхности графен/SiC, проникают через дефекты и складки графена в область между графеном и подложкой (рис. 1a). Туда же диффундируют и атомы азота, появляющиеся при разложении аммиака (рис. 1b).

В итоге образуются 2D островки GaN (рис. 1c,d). Просвечивающая электронная микроскопия показала, что эти островки не являются абсолютно плоскими (рис. 1с), а их стехиометрия отличается от стехиометрии Ga:N=1:1 объемных образцов. В отсутствие графена образуются только 3D островки, а 2D островки отсутствуют. Интересно, что связь 2D GaN с подложкой – ковалентная, а с графитом – вандерваальсовская. По этой причине последний легко стравливается, причем воздействие атмосферы не приводит ни к окислению, ни к изменению химического состава 2D GaN. Что касается электронных свойств, 2D GaN является диэлектриком с шириной прямой запрещенной зоны ~ 5 эВ – значительно больше, чем в 3D GaN (3.42 эВ). Диапазон возможных применений 2D GaN очень широк – от электроники до однофотонных источников.

По материалам заметки “Two-dimensional gallium nitride”,
N.A.Koratkar, Nature Mater. 15, 1153 (2016).

1. Z.Y. Al Balushi et al., Nature Mater. 15, 1166 (2016).
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 32680
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#831   morozov » Ср дек 28, 2016 12:15

Солнечное ускорение

Столетнее исследование космических лучей так и не привело к полному пониманию физики ускорения регистрируемых частиц. Однако регистрация протонов высоких энергий, обнаруженных на Солнце, вселяет надежду на получение новой информации о механизме генерации космических лучей. Научный сотрудник Лаборатории физики Солнца и космических лучей ФИАНа Александр Игоревич Подгорный рассказал о связи зарегистрированных потоков высокоэнергичных протонов с конкретными вспышками и активными областями на Солнце, обнаруженной в исследованиях совместной научной группы ФИАНа и ИНАСАНа.

Изображение

Фотографии развития солнечной вспышки по данным аппарата SDO, опубликованным на сайте аппарата

При солнечной вспышке происходит взрывное выделение энергии в солнечной короне над активной областью. За несколько минут энергия, запасенная в магнитном поле токового слоя, переходит в тепло и энергию ускоренных частиц. При этом наблюдаются такие проявления вспышки, как выбросы корональной массы, вызывающие ударную волну; видимое, ультрафиолетовое и микроволновое излучение на различных частотах; импульсные потоки релятивистских протонов (солнечные космические лучи) и др. Исследование солнечных космических лучей позволяет получать новую информацию об ускорении заряженных частиц в космосе, недоступную при исследовании галактических космических лучей, приходящих из далеких областей пространства.


«Чем примечательны процессы ускорения частиц на Солнце? При ускорении в плазме, нагретой до относительно небольшой температуры, появляются частицы с гигантской энергией, типичной для галактических космических лучей. А потому понимание процесса ускорения позволит надеяться на продвижение к решению такой важной проблемы, как происхождение космических лучей,» – поясняет Александр Игоревич.


В настоящее время наиболее популярным механизмом ускорения галактических космических лучей являются ударные волны, возникающие от вспышек сверхновых звезд и т.п. С другой стороны, в качестве основного механизма происхождения солнечных космических лучей рассматривается ускорение в ударных волнах от солнечных вспышек. Однако эти оценки построены на ряде произвольных предположений. И этот факт заставляет ученых сомневаться в однозначности «авторства» ударных волн в генерации космических лучей.

Чтобы рассеять эти сомнения, группой ученых ФИАНа и ИНАСАНа был проведен тщательный анализ и сопоставление данных о солнечных вспышках и солнечных космических лучах.

В ходе исследований производились исследование различий солнечных космических лучей, порождаемых вспышками в западной и восточной части солнечного диска. Результаты наблюдений за западными и восточными потоками привели к несколько неожиданным выводам.

Оказалось, что особенности характеристик потоков частиц связаны с ориентацией силовых линий межпланетных магнитных полей, которые расположены таким образом, что западные частицы пролетают межпланетное пространство вдоль поля, не испытывая рассеяния. Отсутствие линий межпланетного магнитного поля, соединяющих восточную вспышку с Землей, не позволяет протонам от восточной вспышки достичь регистратора без столкновений, двигаясь вдоль линии поля, в результате чего они испытывают рассеяние и, соответственно, достигают регистратора медленнее своих западных «коллег».

Изображение

Вверху: Одиночное протонное событие над активной областью после увеличения магнитного потока (см. точку «15 февраля»). Внизу: Типичное развитие активной области, давшей вблизи центра солнечного диска одиночную вспышку с потоком ускоренных протонов. В выделенном прямоугольнике – момент вспышки


Протоны от вспышек, возникших на западной части солнечного диска, приходят к орбите Земли с запаздыванием относительно времени вспышки, равным пролетному времени частиц (15-20 минут). То есть, дополнительной временнóй задержки, которая должна возникнуть в случае их порождения ударной волной, не происходит. Следовательно, ускорение этих протонов не может быть связано с ударной волной.

Потоки протонов от вспышки, происшедшей на восточной части диска, могут достичь Земли, распространяясь поперек магнитного поля с солнечным ветром. Следовательно, дрейфовое движение должно привести к задержке прихода фронта протонов от восточной вспышки к Земле на 3-4 дня. В действительности же задержка фронта протонов от восточных вспышек по отношению к солнечной вспышке составляет всего лишь около 3-5 часов, что связано с турбулентным рассеянием на флуктуациях поля. Факт рассеяния дополнительно подтверждается формой спектра протонного потока.

Эти результаты, представленные на международной конференции «Динамика Солнца и ее влияние на процессы на Земле» в Болгарии, были с интересом встречены зарубежными коллегами.


«Исследования связи солнечных космических лучей с корональными выбросами показали, что их генератором является не ударная волна, возникающая после выброса, а сама солнечная вспышка, происходящая над активной областью. При этом сама генерация ускоренных протонов длится около 10 минут, т.е. не превышает длительности самой вспышки.

Условия порождения релятивистских частиц солнечных космических лучей создаются в токовом слое в окрестности особой X-линии магнитного поля. Механизм ускорения протонов во вспышечном токовом слое был продемонстрирован нами с помощью численного моделирования процессов. Спектры смоделированных потоков согласуются с наблюдаемыми, что позволяет говорить об адекватности построенной модели реальным процессам,» – рассказывает Александр Игоревич.


Кроме этого, ученые установили, что потоки протонов, как от восточных, так и западных вспышек, обладают еще и «медленной» компонентой: они продолжают регистрироваться часами после окончания вспышки.

Изображение

Импульсы потока ускоренных протонов от западных (слева) и восточных (справа) вспышек, измеренные на аппарате GOES. Первоначально – некоторый фоновый поток, затем (отметка 18,5 – для западной и 27 – для восточной вспышек) наблюдается основной поток протонов высоких энергий, который, в свою очередь, сменяется длинным и затянутым «хвостом», вызванным рассеянием протонов в турбулентной плазме

Для объяснения этого явления ученые предложили следующий механизм. В начальный момент времени (около 20-30 мин) протоны распространяются в межпланетной плазме по законам движения частиц в вакууме. Однако через короткий промежуток времени начинают играть роль плазменные процессы, развивается пучковая неустойчивость, и происходит рассеяние протонов в турбулентной плазме. Перенос частиц вдоль поля (от западных вспышек) становиться диффузионным и его скорость уменьшается на несколько порядков, а скорость диффузии поперек поля (от восточных вспышек) возрастает. При этом скорость распространения потока от восточных вспышек может даже превзойти скорость солнечного ветра.


«Конечно, полученные результаты требуют дополнительного подтверждения. И это уже следующий шаг наших исследований – весьма трудоемкий и длительный, но необходимый. Однако уже сейчас можно говорить, что теория порождения космических лучей ударными волнами требует если не пересмотра, то корректировки и дополнительного анализа,» – отметил в заключение Александр Игоревич.


Е. Любченко, АНИ «ФИАН-информ»
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 32680
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#832   morozov » Пн янв 02, 2017 15:09

Поиск новых физических эффектов с помощью оптического резонатора
1 января 2017

Исследователи из Дюссельдорфского университета E. Wiens, A.Yu. Nevsky и S. Schiller по стабильности частоты колебаний в оптическом резонаторе получили ограничения на новые физические эффекты, которые могли бы приводить к изменению его длины. Резонатор длиной 25 см был изготовлен из кристаллического кремния, а его резонансная частота определялась обратным временем прохождения электромагнитной волны от лазера. В течение одного года периодически выполнялось сравнение частоты резонатора с частотой водородного мазера, находящегося в лаборатории, а также с отсчётами времени, получаемыми от системы GPS, в которой они формируются по атомным часам. Это даёт сравнение стабильности частоты локальных процессов в атомах и стабильности длины резонатора. Для относительного дрейфа частоты получено ограничение |df/dt| / f < 1,4×10−20с−1, которое на два порядка сильнее, чем темп расширения Вселенной H0 ≈ 2,3×10−18с−1. Изменение локальных масштабов на уровне H0 уже было исключено в предшествующих экспериментах. Известно, что в рамках общей теории относительности хаббловское расширение имеет место только в среднем на космологических масштабах. Однако локальное расширение даже связанных объектов иногда формально рассматривается как эффект новой физики. Также в описываемом эксперименте получены ограничения на нарушение принципа локальной пространственной инвариантности (при движениях Земли) и на величину гипотетических флуктуаций пространства-времени с частотами ≈10−6 Гц. Источник: arXiv:1612.01467 [gr-qc]

Локальная желобковая неустойчивость в плазме
1 января 2017

K. Ida (Национальный институт естественных наук, Япония) и др. в своём эксперименте подтвердили теоретическое предсказание Л.А. Арцимовича, сделанное в 1968 г., о развитии в плазме локальных возмущений типа «языков» при давлении, превышающем магнитное давление. Этот тип неустойчивости связан с желобковой неустойчивостью. Эксперимент выполнен в сверхпроводящем стеллараторе (Large Helical Device). Возмущения в плазме наблюдались магнитометрами, а также путём регистрации циклотронного радиоизлучения ионов, которое резко возрастало при развитии неустойчивости. Деформация магнитной поверхности в форме «языка» начиналась за 100 мкс и достигала максимума за 30 мкс до коллапса плазмы. Кроме того, наблюдалась деформация распределения протонов в фазовом пространстве, связанное с быстрым изменением радиального электрического поля. О желобковой неустойчивости см., например, в книге Л.А. Арцимовича «Замкнутые плазменные конфигурации», а также в обзоре М.С. Иоффе и Б.Б. Кадомцева в УФН 100 601 (1970) Источник: Scientific Reports 6 36217 (2016)

Квазижидкий слой на поверхности льда
1 января 2017

Еще в 1850-е годы М. Фарадей предположил, что на поверхности льда имеется тонкий слой жидкой воды ниже температуры объёмного плавления льда 273 К. Основанием этой гипотезы было то, что соприкасающиеся куски льда сплавляются вместе. Позже наличие квазижидкого слоя было подтверждено во множестве экспериментов, но его происхождение и толщина оставались предметом дискуссии. M.A. Sancheza (Институт исследований полимеров Общества им. М. Планка, Германия) и др. исследовали спектроскопическими методами свойства квазижидкого слоя в интервале температур 235-273 К. Оказалось, что уже при 235 К (−38°C) на поверхности льда имеется двойной молекулярный слой (бислой) жидкой воды, а при нагревании выше 257 К появляются два таких бислоя. Подобное скачкообразное изменение толщины предсказывалось в теоретических вычислениях методом молекулярной динамики. Измерения также показали, что по характеру сети водородных связей жидкая вода в поверхностном слое больше похожа на лёд, чем на переохлаждённую воду в объёме при той же температуре. Источник: Proc. Nat. Ac. Sci. 117 203003 (2016)

Гравиметр «на чипе»
1 января 2017

E.M. Rasel (Ганноверский университет, Германия) и его коллеги создали квантовый гравиметр, размещённый «на чипе», т.е. в пределах одной микросхемы, и функционирующий в рабочем объёме всего 1 см3 по принципу атомного интерферометра Маха – Цендера. Примерно 15000 атомов 87Rb падали с высоты 1 см и с помощью лазерных импульсов переводились в различные состояния, между которыми происходила интерференция. Новым элементом стало то, что конденсат в поле лазерной волны повторно подбрасывался вверх. Это увеличивало время его падения до нескольких десятков мс, что очень важно для измерений в столь компактном приборе. По резонансному поглощению наблюдалась интерференция атомов и находилось ускорение свободного падения. Хотя по своей чувствительности новый гравиметр пока на порядок величины уступает применяемым на практике устройствам, ввиду своей компактности он имеет хорошие перспективы. Источник: Phys. Rev. Lett. 117 203003 (2016)

Гамма-излучение из центра Галактики
1 января 2017

В 2013-2014 гг. облако газа G2 прошло на минимальном расстоянии в 2200 радиусов Шварцшильда от сверхмассивной чёрной дыры в центре Галактики. Ожидалось, что аккреция газа из облака на чёрную дыру приведет к вспышечной активности в широком диапазоне энергий. Однако в рентгеновском, ИК- и радиодиапазоне повышения уровня излучения от центра Галактики при прохождении облаком G2 перицентра орбиты зафиксировано не было, т.к. существенного разрушения облака не произошло. M.L. Ahnen (Швейцарская высшая техническая школа Цюриха) и др. с помощью черенковского телескопа MAGIC наблюдали центр Галактики в 2012-2015 гг. в гамма-диапазоне очень высоких энергий (VHE) — при >100 ГэВ. Однако, также как и в других диапазонах, никакого влияния G2 на VHE гамма-излучение обнаружено не было. Тем не менее, в этих наблюдениях MAGIC в качестве сопутствующих результатов был измерен спектр фонового (постоянного) VHE гамма-излучения из центральной области Галактики, подтверждено наличие гамма-источника, совпадающего пространственно с остатком сверхновой G0.9+0.1, а также гамма-источника вблизи радио-дуги в центре Галактики. Источник: arXiv:1611.07095 [astro-ph.HE]
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 32680
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#833   morozov » Чт янв 05, 2017 11:42

Новости не опубликованные в журнале
Поляризация радиоизлучения джетов
3 января 2017

С помощью радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой VLBA (Национальная радиоастрономическая обсерватории — NRAO, США) выполнены измерения поляризации радиоизлучения релятивистских струй (джетов) у 20 активных ядер галактик. Фарадеевское вращение плоскости поляризации в некоторых случаях происходит вблизи струй с градиентом вдоль струи, а в некоторых случаях — далеко от струй во внегалактическом пространстве, а также при прохождении радиоизлучения через нашу Галактику. Результаты, полученные с помощью 10 радиотелескопов VLBA, помогут прояснить структуру магнитного поля в джетах и их происхождение. Источник: arXiv:1701.00271 [astro-ph.HE]


Новостной канал

Новости физики в Интернете — раздел журнала Успехи физических наук, ежемесячно публикующего обзоры современного состояния наиболее актуальных проблем физики и смежных с нею наук. В данном обзоре новостей представлены последние открытия в физике и астрофизике.

Постоянный ведущий — Ю.Н. Ерошенко.

Материалы подготовлены на основе электронных препринтов и бюллетеней.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 32680
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#834   morozov » Ср янв 11, 2017 3:08

Ловушки для дираковских фермионов

Релятивистские частицы могут проходить через потенциальные барьеры без отражения (туннелирование Клейна). Возникает вопрос: возможен ли квантовый конфайнмент дираковских фермионов в графене? И каковы будут при этом связанные состояния? В работах [1,2] методом сканирующей туннельной микроскопии получены изображения волновых функций безмассовых дираковских фермионов в графеновых квантовых точках с электростатическим ограничением. Потенциальные барьеры в этих точках имеют круглую форму (рис. 1), поэтому электронные состояния характеризуются определенным угловым моментом l.

ИзображениеИзображение
Рис. 1. Электростатические квантовые точки в графене.

a - Схематическое изображение квазисвязанных состояний в квантовых точках. Синяя стрелка иллюстрирует проникновение дырок, падающих на барьер под прямым углом. Красные стрелки показывают рассеяние дырок с большим угловым моментом.
b - Потенциальный барьер для выхода дырок из квантовой точки описывается непрерывной линией, соединяющей дираковские точки.
EF – уровень Ферми. V(r) – потенциальная энергия для дираковских фермионов.

Электроны с большими l попадают на границу барьера под большими углами и отражаются, оставаясь в квантовых точках и формируя в них квазисвязанные состояния. Изображения волновых функций этих состояний и были получены в работах [1,2] посредством СТМ.

По материалам заметки “Graphene traps”,
H.Yang, Nature Phys. 12, 994 (2016).

1. J.Lee et al., Nature Phys. 12, 1032 (2016).
2. C.Gutierrez et al., Nature Phys. 12, 1069 (2016).
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 32680
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#835   morozov » Чт янв 12, 2017 13:30

Новости не опубликованные в журнале

Поляризация радиоизлучения джетов
3 января 2017

С помощью радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой VLBA (Национальная радиоастрономическая обсерватории — NRAO, США) выполнены измерения поляризации радиоизлучения релятивистских струй (джетов) у 20 активных ядер галактик. Фарадеевское вращение плоскости поляризации в некоторых случаях происходит вблизи струй с градиентом вдоль струи, а в некоторых случаях — далеко от струй во внегалактическом пространстве, а также при прохождении радиоизлучения через нашу Галактику. Результаты, полученные с помощью 10 радиотелескопов VLBA, помогут прояснить структуру магнитного поля в джетах и их происхождение. Источник: arXiv:1701.00271 [astro-ph.HE]

Источник быстрых радиовсплесков
6 января 2017

С помощью наблюдений в оптическом и радиодиапазонах установлено, что источник повторяющихся быстрых радиовсплесков FRB 121102 находится в галактике на красном смещении z=0.2. Помимо всплесков, этот источник генерирует также постоянное радиоизлучение. Природа источника пока не выяснена. Источники: arXiv:1701.01098 [astro-ph.HE], arXiv:1701.01100 [astro-ph.HE], arXiv:1701.01099 [astro-ph.HE]
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 32680
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#836   morozov » Вт янв 17, 2017 14:20

Заслон квантовым ошибкам

В самых продвинутых квантовых вычислительных устройствах на десять тысяч операций с кубитами приходится менее одного сбоя. Для устранения возникающих по ходу работы ошибок разработаны специальные корректирующие коды, требующие наличия большого числа дополнительных кубитов. В полномасштабном квантовом компьютере количество операций будет исчисляться миллионами, и тогда уже никаких вспомогательных кубитов для коррекции ошибок не хватит. А ведь одна-единственная ошибка, передаваясь от кубита к кубиту, приводит в итоге к неправильному ответу. В работе [1] предложено разбивать кубиты на небольшие группы так, чтобы взаимодействовали между собой только кубиты в пределах одной группы.
ИзображениеИзображение
Рис. Борьба с квантовыми сбоями.

a - Ошибка в одном кубите (красный цвет) может распространиться только на те кубиты, с которыми “больной” кубит взаимодействует (стрелки).

b - Если заподозрен сбой, то все кубиты данной группы немедленно проверяются на предмет “инфекции”, источник ошибки определяется,
ошибка устраняется (зеленый цвет), а все кубиты данной группы помечаются для последующей коррекции (звездочки).

c - Затем взаимодействуют кубиты разных групп.

d - В заключение все кубиты еще раз проверяются, а ранее помеченные корректируются.

Тогда ошибки остаются локализованными в своих группах, и их можно быстро исправить (см. рис.). Дополнительных кубитов для этого требуется меньше, чем в известных методиках.

Л.Опенов

1. T.J.Yoder et al., Phys. Rev. X 6, 031039 (2016).
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 32680
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#837   morozov » Ср янв 18, 2017 20:43

Нематическая квантово-холловская жидкость на поверхности висмута

Нематические электронные состояния характеризуются более низкой, чем у кристаллической решетки, симметрией относительно поворота. Они могут спонтанно возникать в системах с сильными электронными корреляциями. Экспериментальные исследования таких состояний осложняются их чувствительностью к структурным несовершенствам. В работе [1] методом сканирующей туннельной микроскопии изучены локальные нематические домены в двумерном электронном газе на (111) поверхности очень чистых монокристаллов висмута (длина свободного пробега носителей ~ 1 нм). Обнаружено, что в сильном магнитном поле (режим квантового эффекта Холла) комбинация одночастичных эффектов (например, деформации) и многочастичных взаимодействий приводит к снятию шестикратного вырождения дырочного уровня Ландау и появлению состояний с нарушенной симметрией (волновые функции этих состояний имеют форму эллипсов различной ориентации). Ожидается, что на границе между нематическими доменами низкоэнергетические краевые моды аналогичны топологически защищенным состояниям.

1. B.E.Feldman et al., Science 354, 316 (2016).
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 32680
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#838   morozov » Вс янв 22, 2017 11:49

Разделение газовых смесей пористым фосфореном

Эффективное использование такого возобновляемого и нетоксичного источника энергии как водород ставит перед исследователями задачу выделения чистого H2 из газовой смеси, поскольку при его промышленном производстве получаемый “продукт” содержит не только непосредственно водород, но и ряд ненужных примесей (например, CH4, CO и CO2), от которых необходимо избавляться. Очень часто в качестве такого фильтра или разделительной мембраны предлагается использовать графен, в том числе колонный (pillared graphene). Однако авторы работы [1] предлагают двумерную альтернативу – пористый фосфорен (см. рис. 1). Фосфорен представляет собой монослой черного фосфора – слоистого материала, напоминающего графит. По аналогии с графеном, фосфорен состоит из шестиугольников, образованных атомами фосфора, но при этом не является абсолютно плоским (рис. 2).


Изображение
Рис. 1. Иллюстрация выделения водорода из газовой
смеси с помощью мембраны из пористого фосфорена.

Изображение
Рис. 2. Оптимизированные структуры идеального
фосфорена (слева) и пористого фосфорена (справа).


Пористый же фосфорен получается посредством удаления шести атомов фосфора с последующим образованием ковалентных связей между краевыми атомами дефекта (см. рис. 2). По мнению авторов, именно эти “отверстия” и должны стать проводниками водорода сквозь мембрану. С помощью компьютерного моделирования, включающего молекулярно-динамические вычисления, исследователи оценили устойчивость пористого фосфорена и рассмотрели целесообразность его применения в качестве фильтра для выделения водорода из газовой смеси. Расчеты авторы проводили в программе Quantum ESPRESSO в рамках теории функционала плотности с учетом дисперсионных поправок Гримме (ван-дер-ваальсового взаимодействия). Результаты свидетельствуют о том, что поры фосфорена химически инертны по отношению к газовым смесям, содержащим молекулы N2, CO, CO2, H2O и CH4, а сам пористый фосфорен демонстрирует более высокую селективность к водороду по отношению к другим молекулам, чем мембраны на основе графена или силицена. Селективность определялась авторами как отношение скоростей диффузии молекул водорода и молекул соответствующего газа Изображение которые в свою очередь оценивались согласно уравнению Аррениуса. Так, например, при комнатной температуре, используя пористый фосфорен, становится возможным добиться селективности к водороду 1013, 1012, 1015, 1013 и 1021 по отношению к N2, CO, CO2, H2O и CH4, соответственно. В результате авторы придерживаются мнения, что полученные результаты открывают огромный потенциал пористого фосфорена в качестве мембраны для выделения водорода из газовых смесей. При этом исследователи дополнительно отмечают, что поры в фосфорене могут быть легко получены экспериментально без какой-либо дополнительной химической функционализации. Это предоставляет этому уникальному материалу дополнительное конкурентное преимущество по сравнению с графеновыми мембранами.

М. Маслов

1. Y.Zhang et al., Int. J. Hydrogen Energy 41, 23067 (2016).
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 32680
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#839   morozov » Чт янв 26, 2017 2:11

Линейный датчик на нелинейном эффекте

При поиске новых магнитоэлектрических материалов исследователи обычно охотятся за линейным эффектом, полагая, что именно его следует использовать в сенсорах постоянного магнитного поля. Однако ученые из Московского технологического университета МИРЭА пошли иным путем: воспользовались преимуществами, которые дает нелинейный эффект, для того чтобы создать чувствительный датчик магнитного поля [1,2].

Каждый, изучавший курс радиофизики знает, что использование нелинейных элементов приводит к образованию кратных гармоник в спектре сигнала. Это означает потери энергии сигнала на основной частоте, зато может дать преимущества при измерении постоянных и низкочастотных полей, так как сдвигает рабочий диапазон в область высоких частот, где мощность шумов 1/f уже на порядок меньше. Кроме того, работа на более высоких частотах позволяет существенно уменьшить утечки в материале сенсора.

Исследователи из МИРЭА предложили новую разновидность датчика постоянных магнитных полей (рис.1), в котором источником нелинейности является полевая зависимость магнитострикции ферромагнитного материала-зонда, в отличие от известных феррозондовых датчиков, где используется нелинейная зависимость намагниченности от постоянного поля. Наличие постоянного поля смещения, действующего на нелинейный элемент с симметричной характеристикой, смещает рабочую точку. Это приводит к возникновению в спектре сигнала нечетных гармоник. Амплитуда первой гармоники линейно растет с амплитудой переменного поля, а амплитуда третьей - пропорциональна кубу амплитуды переменного поля, но обе линейно зависит от поля смещения. Таким образом, для измерения постоянного поля можно измерять амплитуду гармоник: линейность сохраняется в диапазоне до 1 Э, что вполне достаточно, учитывая назначение прибора – мерить малые магнитные поля.
Изображение

Изображение
Рис. 1. Схематическое изображение магнитоэлектрического датчика постоянных полей [1]:
а - катушка переменного тока (f~1кГц) намотана на композиционную магнитоэлектрическую структуру (FM – ферромагнитный слой магнитостриктора FeBSiC, PE – пьезоэлектрический слой La3Ga5.5Ta0.5O14, А – узкополосный усилитель, настроенный на третью гармонику, h(t) – порождаемое катушкой переменное магнитное поле с амплитудой ~10 Э, H0 – измеряемое постоянное поле смещения); б - фото прибора [2]
Другим отличием от традиционного феррозондового магнитометра является то, что считывание сигнала производится не индукционным методом, а с помощью пьезоэлектрической пластины, склеенной с магнитострикционным слоем (рис.1). Иными словами, исследователи создают композиционный магнитоэлектрический материал. Это дает возможность использовать акустический резонанс пластин, что позволяет на три порядка улучшить чувствительность. Авторами продемонстрирована чувствительность 1 В/Э (для сравнения, стандартный датчик Холла ДХК-0.5А, продающийся в магазинах радиодеталей, имеет чувствительность ~ 3×10-5 В/Э). При соответствующей оптимизации параметров слоистой структуры данный датчик позволит измерять поля величиной в единицы микроэрстед.

А. Пятаков

1. D.A.Burdin et al., J. Magn. Magn. Mater. 405, 244 (2016).

2. D.A.Burdin et al., J. Phys. D: Appl. Phys.49, 37502 (2016).
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 32680
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#840   morozov » Пт янв 27, 2017 0:22

Химическое эхо

В физике слово “эхо” давно перестало означать лишь явление отражения звуковой волны. Например, в астрономии используют понятие “световое эхо” для отблесков сверхновой на облаках межзвездной пыли. Спиновое эхо – следующая степень абстракции, не предполагающая даже отражение волны: сигнал возникает после серии радиоимпульсов при повторной синхронизации (фазировке) прецессии спинов. Ученым из университетов Западной Вирджинии и Мэриленда удалось продемонстрировать похожее явление, но в химии [1].

В первый момент возникает недоумение: о какой фазировке может идти речь в однонаправленных химических процессах? Сама постановка вопроса дает ключ к решению – реакция должна быть колебательной! Поэтому вполне предсказуемо ученые обратились к реакции Белоусова-Жаботинского.

Изображение
Аллегория химического эха. “Снежинки” – комплексы рутения
Напомним, что реакцией Белоусова-Жаботинского называют класс химических процессов, при которых их параметры (концентрация компонентов, цвет, температура и т.п.) изменяются периодически.

В работе [1] использовали “оптическую” разновидность реакции, в которой колебания запускались с помощью импульсов света, а раствор периодически менял свою прозрачность. Химические осцилляторы представляли собой субмиллиметровые бусинки с катализатором, взаимодействие между которыми осуществлялась за счет оптической обратной связи, стремящейся синхронизовать их колебания. Полимерную пленку, “инкрустированную” тысячью бусинок, помещали в реактор с постоянно обновляющимся раствором (в качестве автокаталитического процесса исследовали превращение комплексов рутения
Ru(bpy)2+3↔Ru(bpy)3+3 под действием мягкого окислителя – бромноватистой кислоты).

Фазы колебаний осцилляторов, запускаемых оптическим возмущением, через несколько периодов расходились, как казалось, необратимо. Однако после повторного оптического импульса фазы химических осцилляторов снова синхронизировались спустя время, равное интервалу между импульсами. Это говорит о том, что информация о первоначальном возбуждении сохраняется в системе (по крайней мере, на масштабе десяти периодов колебаний), а быстрая дефазировка осцилляций обусловлена скорее дисперсией фазы, нежели диссипативными процессами.

А. Пятаков (худ. оформление З. Пятаковой)

1. T.Chen et al., Phys. Rev. X 6, 041054 (2016).
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Ответить

Вернуться в «Дискуссионный клуб / Debating-Society»