Информация свежая... и не очень

Модераторы: morozov, mike@in-russia, Editor

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 30235
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#856   morozov » Вт апр 04, 2017 14:41

Новые данные о вредном воздействии наночастиц TiO2 – пищевого красителя Е171
Изображение
Пищевая добавка Е171, состоящая из наночастиц TiO2 размером 30 – 400 нм, широко используется в рыбной, кондитерской, хлебопекарной промышленности для того, чтобы придать продуктам белизну. В нашей стране, как и во многих других странах, считается, что при соблюдении производителем установленных норм эта добавка не оказывает вредного воздействия на здоровье и жизнь человека и будущих поколений – она не растворяется в желудочном соке, не всасывается в организм через стенки кишечника и выводится из организма. Тем не менее, результаты различных исследований говорят о том, что наночастицы TiO2 накапливаются во внутренних органах; вызывают окислительный стресс; могут повредить ДНК; влияют на экспрессию антиоксидантных генов даже при малой концентрации (подробнее см. ПерсТ [1]). Самому сильному воздействию подвержены дети до 10 лет, т.к. больше всего красителя Е171 содержится в жевательных резинках, драже, сладостях, особенно с глазурью или сахарной пудрой. К сожалению, токсикологические исследования нано-TiO2 in vivo раньше в основном проводили, изучая проникновение через кожу или при вдыхании. Французские исследователи (совместно с коллегами из Люксембурга) решили восполнить этот пробел [2]. В их экспериментах крысы получали Е171 перорально с питьевой водой в дозе 10 мг на килограмм веса тела в день. Это близко к тому количеству, которое могут “съесть” за день дети. Крысы в контрольных группах пили воду без добавок. Через 7 дней наночастицы TiO2 были обнаружены не только в клетках пейеровых бляшек в стенках тонкого кишечника*, но и в слизистой оболочке толстой кишки и даже в печени (рис. 1).

Изображение

Рис. 1. Правая колонка - распределение частиц Е171 в пейеровых бляшках на стенках кишечника (PP), толстой кишке (colon) и печени (liver) крыс после 7 дней перорального воздействия (частицы TiO2 (зеленого цвета) показаны стрелками). Шкала 10 мкм.

Левая колонка – контрольные образцы.


Далее авторы [2] исследовали хроническое воздействие Е171 при длительном пероральном поступлении. Эксперименты проводили на трех группах по 10-12 крыс. В первой группе были здоровые животные, во второй группе у крыс имелись предраковые состояния кишечника. В течение 100 дней исследователи “поили” крыс этих двух групп водой с добавкой пищевого красителя. Крысам третьей, контрольной группы давали чистую питьевую воду. У крыс, получавших Е171, было обнаружено нарушение иммунного отклика кишечника из-за проникновения наночастиц в ядра клеток пейеровых бляшек. Кроме того, у 40% животных из первой группы появились преднеопластические (предраковые) изменения в слизистой оболочке толстой кишки, так называемые очаги аберрантных крипт (рис. 2). У крыс из второй группы увеличилось как общее число очагов поражений, так и площадь пораженных участков. У одной из крыс даже была обнаружена микроаденома. В контрольной группе никаких изменений не наблюдали.

Изображение

Рис. 2. Хроническое воздействие Е171 приводит к предраковым изменениям:
a - черный столбец – число крыс с поражениями слизистой оболочки толстой кишки;
b - на очаги поражения (указаны стрелками) слизистой оболочки толстой кишки у двух крыс.
ACF (aberrant crypt foci) – очаги аберрантных крипт.


Добавим, что авторы провели эксперименты не только с частицами пищевой добавки Е171, которые имеют разброс по размерам от 30 до 400 нм (при этом ~36% частиц менее 100 нм), но и с материалом P25 (NM-105), эталоном для токсикологических исследований наночастиц TiO2. Были получены аналогичные результаты.

Конечно, данные, полученные для крыс, нельзя непосредственно переносить на людей. Тем не менее, очевидно, что результаты экспериментов [2] необходимо учитывать при оценке рисков возникновения и развития аутоиммунных заболеваний (включая ревматоидный артрит) и колоректального рака под воздействием пищевого красителя TiO2.

_____________

* Пейеровы бляшки – узелковые скопления лимфоидной ткани в стенках тонкой кишки. Они формируют иммунный ответ кишечника, то есть являются инструментом защиты от проникновения патогена через желудочно-кишечный тракт.

О. Алексеева

1. ПерсТ 23, вып. 11/12, с.3 (2016).

2. S.Bettini et al., Sci. Reports 7, 40373 (2017).
С уважением, Морозов Валерий Борисович

FENIMUS
Сообщения: 964
Зарегистрирован: Пн мар 31, 2008 11:57
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#857   FENIMUS » Вт апр 04, 2017 20:16

В организме все растворяется, даже инертные газы, не то что какой-то оксид..
Организм - это поток.. )

Вредные вещества в промышленности. Лазарев Н.В., Левина Э.Н. Том 3 (7-е издание, 1977) 8 стр.
Изображение

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 30235
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#858   morozov » Ср апр 05, 2017 18:15

Удивительно...
хотя если посмотреть как работает гемоглобин...

С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 30235
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#859   morozov » Сб апр 08, 2017 10:50

Двумерный нитрид мышьяка: механические и электронные свойства

На волне популярности двумерных материалов исследователи не оставляют попыток поиска новых представителей этого семейства, отличающихся в первую очередь химическим составом. Так, за графеном последовали силицен и нитрид бора, затем фосфорен, германен, станен и др. В работе [1] авторам из Central South Univ. (Китай) удалось с помощью компьютерного моделирования получить структуру графеноподобного нитрида мышьяка (AsN) и определить его механические и электронные свойства. К слову, изначально были обнаружены три различных аллотропных формы AsN, однако анализ фононных спектров показал, что только одна из них, “складчатая” структура на основе ставших уже классическими шестиугольников, оказывается термодинамически устойчивой (см. рис.).
Изображение
Атомная структура двумерного нитрида мышьяка.
Атомы мышьяка и азота обозначены зеленым и сиреневым цветом, соответственно.


Поэтому AsN, не являясь абсолютно плоским, ближе скорее к фосфорену или MoS2, чем к идеальному графену. Вычисления авторы проводили с помощью теории функционала плотности (функционалы PBE и HSE06) в программе ABINIT с использованием периодических граничных условий. Полученные результаты показывают, что монослой нитрида мышьяка относится к классу полупроводников с запрещенной зоной 0.73 эВ (авторы отмечают, что использование HSE06 приводит к большей величине – 2.3 эВ). К тому же AsN обладает достаточно сильной механической анизотропией при деформации. Так, в направлении, где расположение атомов отвечает цепочкам типа “кресло”, монослой выдерживает сжатие до 22% и растяжение до 28%, в направлении цепочек типа “зигзаг” предельная деформация как для сжатия, так и для растяжения не превышает 12%. Любопытно, что механические напряжения способны значительно изменять зонную структуру материала, что вполне может использоваться для настройки его электронных свойств. Например, растяжение на 18% в кресельном направлении приводит к исчезновению диэлектрической щели и переводит AsN в категорию металлов. Этот эффект вполне может использоваться в приложениях современной наноэлектроники и стрейнтроники. Таким образом, двумерный нитрид мышьяка становится еще одним кандидатом на почетное звание “убийцы графена”, но пока лишь в теории, поскольку его синтез до настоящего времени успехом не увенчался.

М.Маслов

1. P. Liu et al., Phys. Lett. A 381, 1102 (2017).
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 30235
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#860   morozov » Ср апр 26, 2017 13:46

Распады B0s → π+π- и B0 → K+K-
1 апреля 2017

В эксперименте LHCb на Большом адронном коллайдере с наилучший на сегодняшний день точностью измерены вероятности распадов B0s → π+π- и B0 → K+K-, идущих через слабые аннигиляционные переходы. Исследования этих распадов важны для понимания деталей процессов в квантовой хромодинамике и для поиска эффектов за пределами Стандартной модели. Распад B0s → π+π- ранее уже наблюдался, а распад B0 → K+K- до сих пор надёжно зарегистрирован не был, несмотря на его поиски на различных ускорителях. Эксперимент LHCb выполнен при энергиях pp-столкновений 7 ТэВ и 8 ТэВ в системе центра масс. Применялись специальные критерии отбора событий, позволяющие выделять распады B0 → K+K- на фоне доминирующих распадов B0s → π+π-. Распад B0 → K+K- впервые наблюдался со статистической значимостью 5,8σ. Этот распад имеет самую малую вероятность среди до сих пор измеренных вероятностей чисто адронных распадов. Источник: Phys. Rev. Lett. 118 081801 (2017)

Квантовые часы в гравитационном поле
1 апреля 2017

Исследователи из Венского университет и Института квантовой оптики и квантовой информации (Австрия) E.C. Ruiza, F. Giacominia и C. Bruknera исследовали теоретически вопрос о предельной точности измерения времени при учёте квантовых процессов и влияния гравитационного поля часов на метрику пространства-времени. Было показано, что поле одних часов влияет на показания соседних часов, причём существует фундаментальное ограничение на совместную точность измерения времени вдоль двух близких мировых линий, не зависящее от конструкции часов. Это связано с тем, что если отсчёты времени часов определяются квантовыми процессами, то такие квантовые часы должны быть в суперпозиции собственных состояний энергии, а энергия является источником гравитационного поля, которое влияет на ход времени в близких точках. За счёт указанного взаимодействия находящиеся рядом часы становятся квантово запутанными. Хотя точности современных измерений не достаточно для наблюдения данного эффекта, он может иметь принципиальное значение в квантовой гравитации. Источник: PNAS, онлайн-публикация от 7 марта 2017 г.

Конденсат Бозе-Эйнштейна в состоянии сверхтекучего твердого тела
1 апреля 2017

Сверхтекучестью твёрдого тела (supersolid) называется явление, в котором сочетаются кристаллическая упорядоченность и сверхтекучесть. Этот эффект был предсказан А.А. Андреевым и И.М. Лифшицем (ЖЭТФ, 1969) и, независимо, Г.В. Честером (Phys. Rev. A, 1970) и Э.Дж. Леггеттом (Phys. Rev. Lett., 1970). Однако, недавние сообщения о наблюдении сверхтекучести твёрдого тела в твёрдом гелии-4 в последующих экспериментах не подтвердились. В теоретических работах Л.П. Питаевского и др. предсказывалось, что это явление может возникать также в бозе-эйнштейновском конденсате со спин-орбитальной связью. W. Ketterle (Массачусетский технологический институт, США) и его коллеги сообщили о первом прямом наблюдении сверхтекучести твердого тела в бозе-эйнштейновском конденсате. Изучался конденсат 105 атомов натрия 23Na в оптической сверхрешётке при температурах порядка нК. В угловом распределении рассеянного на конденсате света наблюдалась особенность, соответствующая так называемой полосатой фазе (stripe phase), которая служила отличительным признаком упорядоченности. И при тех же параметрах газа методом свободного разлета было установлено, что газ находился в состоянии сверхтекучести. Таким образом, была реализована сверхтекучесть твёрдого тела. В другом независимом эксперименте, выполненном в Швейцарской высшей технической школе Цюриха, сверхтекучесть твёрдого тела в бозе-эйнштейновском конденсате получена альтернативным методом в оптическом резонаторе. Источники: Nature 543 87 (2017), Nature 543 91 (2017)

Магнитная запись на единичном атоме
1 апреля 2017

В исследовательском центре IBM в Алмадене (США) под руководством A. Heinrich выполнен эксперимент, в котором продемонстрирована запись и считывание магнитной информации на единичных атомах гольмия Ho на поверхности бислоя оксида магния MgO. Запись состояния - перевод атомов в одно из двух направлений магнитного момента - осуществлялась с помощью импульсов тока от иглы сканирующего туннельного микроскопа. Для считывания состояния атома Ho применялся магнитометр, состоящий из атома железа, расположенного рядом с атомом Ho. Характер зеемановского расщепления уровней атома Fe зависел от магнитного момента атома Ho, и при изменении момента происходил сдвиг частоты переходов между подуровнями. При этом туннельный ток через атом Fe изменялся на 2-4 %. Было показано, что при температуре 1,2 К (а также, в отдельном опыте, при 4,3 К) направление намагниченности сохраняется у атома Ho в течение нескольких часов. Кроме того, исследователи создали структуру, включающую два атома Ho и находящийся рядом с ними атом Fe, который, как и ранее, служил магнитометром. На эти атомные биты записывались и считывались четыре возможные состояния. Высокая магнитная стабильность в сочетании с электрическим методом чтения и записи показывает, что одноатомная магнитная память действительно возможна. Источник: Nature 543 226 (2017)

Галактики в эпоху реионизации
1 апреля 2017

Исследование реионизации Вселенной представляет большой интерес для выяснения механизмов возникновения первых звёзд, галактик и квазаров. На красных смещениях z≥7 наблюдается достаточно много ранних галактик, по распределению которых можно судить о ходе реионизации. Исследователи из Чили, КНР и США в проекте LAGER исследовали участок неба в 3 кв. град. с помощью узкополосного фильтра на 4-метровом телескопе. По линии излучения Lyα были обнаружены 27 галактик с z≥7, из которых 26 наблюдались впервые. Их распределение по светимостям соответствует функции Шехтера, но с некоторым избытком ярких галактик. Этот избыток подтверждает гипотезу о наличии во Вселенной гигантских ионизированных пузырей газа, появившихся в результате неоднородной ионизации. Возможной причиной появления неоднородностей могли быть активные ядра галактик. Источник: arXiv:1703.02985 [astro-ph.GA]
Новости не опубликованные в журнале


Линия воды 448 ГГц от космического мазера
19 апреля 2017

С помощью телескопа ALMA впервые зарегистрирована линия излучения воды 448 ГГц из космоса. Источником линии является область размером 65 пс в ядре галактики, находящейся на красном смещении z = 0.01. Этот источник, скорее всего, является космическим мазером, который возбуждается ИК-излучением в ядре галактики. Источник: arXiv:1704.05278 [astro-ph.GA]
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 30235
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#861   morozov » Чт май 11, 2017 7:57

Доменная граница в роли фотозатвора

Ранее в ПерсТе мы уже сообщали об электрической поляризации магнитных доменных границ и возможности их передвижения с помощью электрически заряженного электрода [1]. В недавней работе [2] группа исследователей физического факультета МГУ, Российского квантового центра, ИОФАН и МФТИ использовала этот магнитоэлектрический эффект для создания миниатюрного модулятора светового излучения на образце пленки редкоземельного феррита граната. Доменная граница, двигаясь в электрическом поле электрода, открывала и закрывала путь лучу лазера подобно краю шторки фотоаппарата (см. рис.).
Изображение
Электромагнитооптический модулятор на доменной границе,
управляемой электрическим полем.
На вставке – изображение доменной структуры феррита граната,
помещенного между двумя поляроидами, оси которых скрещены
под углом, близким к прямому.

Поскольку в предложенной схеме модулятора электрическое поле приводит к изменению угла фарадеевского вращения, то данный эффект относится к семейству электромагнитооптических, открытых в середине 80-х годов прошлого века [3]. В первых экспериментах изменение угла фарадеевского вращения под действием электрического поля плоских электродов (~100 кВ/см) не превышало одной угловой секунды, но вскоре выяснилось, что эффект можно на два порядка усилить, если сфокусировать луч в область границы между доменами [4]. Однако полностью реализовать весь потенциал электромагнитооптического эффекта можно лишь, локализовав не только оптическое излучение, но и электрическое поле, что и было сделано в [2] с помощью заостренного электрода-иглы. При этом вызванное электрическим полем изменение фарадеевского вращения достигает 100%. Таким образом, в новом модуляторе сочетается гигантская оптическая активность магнитных пленок с преимуществами электрического управления, которое позволяет инерционные и неудобные в изготовлении электромагниты заменить миниатюрными электродами, с их локальностью воздействия и быстротой управления.

А. Пятаков

1. ПерсТ 22, вып. 17, с. 7 (2015); ПерсТ 15, вып. 23, с. 3 (2008).

2. N.E.Khokhlov et. al., Sci. Rep. 8, 13985 (2017).

3. В.В.Кричевцов, Р.В.Писарев, А.Г.Селицкий, Письма в ЖЭТФ 41, 259 (1985).

4. В.В.Кричевцов, Р.В.Писарев, А.Г.Селицкий, ЖЭТФ 101, 1056 (1992).
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 30235
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#862   morozov » Пт май 19, 2017 21:45

Экспериментальная реализация дискретно-временного кристалла
1 мая 2017

М.Д. Лукин (Гарвардский университет, США) и его коллеги впервые продемонстрировали в эксперименте дискретно-временной кристалл, характеристики которого повторяются через равные интервалы времени подобно тому, как свойства обычных кристаллов периодичны в пространстве. Временные кристаллы были предсказаны теоретически F. Wilczek, хотя первоначальная идея, относящаяся к системам в тепловом равновесии, оказалась физически нереализуемой. Но позже было показано, что в неравновесной системе с накачкой дискретно-временной кристалл создать можно. Именно такая система была исследована в эксперименте М.Д. Лукина и его коллег. Дискретно-временной кристалл был реализован в системе азото-замещенных вакансий в кристалле алмаза при комнатной температуре. Наблюдались коллективные осцилляции спинов вакансий с периодами, равными двум и трём периодам следования микроволновых импульсов накачки. Независимо дискретно-временной кристалл был получен другой группой исследователей — J. Zhang (Мэрилендский университет и Национальный институт стандартов и технологий, США) и др. — в цепочке захваченных в ловушку ионов. Источники: Nature 543 217 (2017), Nature 543 221 (2017)

Бозе – эйнштейновский конденсат с отрицательной эффективной массой
1 мая 2017

Эффективная масса квазичастицы или иной подсистемы выражается через вторую производную её энергии по импульсу meff=(d2E/dp2)-1, и на некоторых участках дисперсионного соотношения E(p) эффективная масса meff может быть отрицательной, тогда как плотность вещества при этом остаётся положительной. Ранее отрицательная meff уже была реализована в ряде систем со спин-орбитальной связью атомов. M.A. Khamehchi (Университет штата Вашингтон, США) и др. в своем эксперименте показали, что отдельные участки бозе – эйнштейновского конденсата атомов 87Rb также могут иметь meff<0. Спин-орбитальное взаимодействие создавалось с помощью лазерного излучения, которое когерентно связывало атомные уровни |F,mF⟩=|1,-1⟩ и |1,0⟩. В области отрицательной meff наблюдалось нарушение галилеевской ковариантности, когда направление ускорения части конденсата было противоположно действию силы, создаваемой потенциалом ловушки. При таком асимметричном разлёте происходило явление самозахвата — преобладание сжатия над общим расширением. Экспериментальные данные хорошо описываются уравнением Гросса – Питаевского, решение которого помогло прояснить роль отрицательной meff в наблюдаемых явлениях. В частности, она ответственна за ударные волны и последовательности солитонов, уносящих энергию через границу конденсата. Источник: Phys. Rev. Lett. 118 155301 (2017)

Однородный ферми-газ в оптической ловушке
1 мая 2017

Неоднородность газа в атомных ловушках затрудняет наблюдение ряда тонких эффектов, которые должны иметь место в однородном случае. B. Mukherjee (Массачусетский технологический институт, США) и др. получили однородный ферми-газ ультрахолодных атомов 6Li, используя захватывающий потенциал специальной формы. Стенки ловушки создавались лазерным лучом в форме полой трубки, которая была ограничена двумя поперечными сечениями, формируемыми дополнительными лучами. Сила гравитации компенсировалась с помощью магнитного поля, так что атомы свободно левитировали. В таком гибридном потенциале захваченный газ был с хорошей точностью однородным. Это позволило выполнить наблюдение явлений, которые зачастую недоступны изучению в неоднородных системах. Так, в распределении по импульсам спин-поляризованных атомов наблюдалось насыщение чисел заполнения частиц в импульсном пространстве — блокада Паули. Измерение сжимаемости показало сверхтекучий переход в спиново-сбалансированном ферми-газе и сильное притяжение в поляронном режиме. Источник: Phys. Rev. Lett. 118 123401 (2017)

Наноантенна в рентгеновском детекторе
1 мая 2017

Создание сцинтилляционных рентгеновских детекторов малого размера затруднительно из-за низкого выхода фотонов. В новом устройстве, которое продемонстрировали T. Grosjean (Университет Бургундии — Франш-Конте, Франция) и его коллеги, эта трудность преодолевается тем, что сцинтиллятор соединяется с оптоволокном и фотодетектором не непосредственно, а через наноантенну, работающую в оптическом диапазоне. Рупорная диэлектрическая антенна была создана на конце одномодового оптоволокна методом фотополимеризации. Раструб антенны обращён в сторону оптоволокна диаметром 125 мкм, а с обратной стороны антенны прикреплялся кусочек сцинтиллятора. Снаружи устройство покрыто тонким слоем алюминия, который пропускает рентгеновские лучи, но хорошо отражает фотоны оптического диапазона. Благодаря такой конструкции, большая часть оптических фотонов, которые образуются в сцинтилляторе под влиянием рентгеновского излучения, попадают в оптоволокно и затем регистрируются фотодетектором. Минимальный поток рентгеновского излучения, который удавалось регистрировать, составляет ≈103 фотонов с-1 мкм-2. Новый детектор может найти важные практические применения. Например, он может быть смонтирован на эндоскопе и выполнять роль ультракомпактного рентгеновского дозиметра при радиотерапии. Об оптических наноантеннах см. в обзоре А.Е. Краснок и др. в УФН 183 561 (2013). Источник: Optics Letters 42 1361 (2017)

Избыток гамма-излучения из центра Галактики
1 мая 2017

В ряде работ было отмечено, что поток гамма-излучения из центра нашей Галактики, измеренный космическим гамма-телескопом Fermi-LAT, при энергиях в несколько ГэВ превышает тот поток, который ожидался в обычных моделях генерации гамма-излучения космическими лучами при их взаимодействии с межзвездным газом и излучением. Одним из объяснений избытка гамма-излучения является аннигиляция частиц тёмной материи. Fermi-LAT продолжает наблюдение центра Галактики, и в новом анализе данных, накопленных за 6,5 лет, учтена неопределённость в интенсивности фоновых излучений, в потоках космических лучей и в моделях их распространения. Кроме того, учитывался возможный вклад пузырей Ферми -- гигантских диффузных гамма-источников, находящихся по обе стороны от диска Галактики. Даже с учётом этих неопределённостей, избыток гамма-излучения из центра Галактики остается статистически значимым. Обнаружено, что сигнал от контрольных областей вдоль диска Галактики, в которых плотность темной материи должна быть мала, также показывает избыток гамма-излучения, поэтому аннигиляция может быть не единственным источником избытка. Коллаборация Fermi-LAT, используя имеющиеся данные в качестве предела сверху на возможный аннигиляционный сигнал, получила новые ограничения на сечение аннигиляции частиц тёмной материи. Источник: arXiv:1704.03910 [astro-ph.HE]

Новости не опубликованные в журнале


Новые частицы-резонансы
2 мая 2017

В эксперименте LHCb, выполняемом на Большом адронном коллайдере, обнаружены пять новых короткоживущих барионов с массами 3, 3,05, 3,066, 3,09 и 3,119 ГэВ, которые являются возбужденными состояниями бариона Ω0c. Источник: Phys. Rev. Lett. 118 182001 (2017)
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 30235
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#863   morozov » Ср июн 07, 2017 10:30

На пути к ковалентным кристаллам CL-20

Впервые полученное в 1987 г. химическое вещество CL-20 известно, прежде всего, как высокоэнергетическое соединение (high-energy-density material), поэтому часто рассматривается в качестве основы энергоносителей и топливных элементов следующего поколения. Однако его широкому распространению все еще препятствуют высокая стоимость синтеза и сложность получения чистых образцов. Сама молекула представляет собой напряженный углеродно-азотный каркас, построенный из двух пятичленных и одного шестичленного кольца, с шестью присоединенными к нему нитрогруппами (см. рис.).

Также хорошо известно, что отдельные CL-20 молекулы способны образовывать молекулярные кристаллы с различной молекулярной упаковкой и взаимной ориентацией нитрогрупп, а также гибридные ван-дер-ваальсовы твердые тела, содержащие помимо CL-20 и другие высокоэнергетические структуры. Однако, несмотря на интенсивное исследование материалов на основе CL-20, сведения о ковалентных кристаллах CL-20 до настоящего времени отсутствовали, хотя известно, что другие наноструктуры с напряженным каркасом, например, фуллерены или углеводородный кубан, способны образовывать не только молекулярные, но и ковалентные комплексы. С помощью компьютерного моделирования исследователям Национального исследовательского ядерного университета “МИФИ” (Россия) [1] удалось предсказать существование квазиодномерных цепочек из фрагментов CL-20, соединенных друг с другом молекулярными мостиками –CH2– (см. рис.).

Изображение

Общий вид молекулы CL-20 (а), молекулярного димера CL-20 (б)
и фрагмента квазиодномерной цепочки, построенной из фрагментов
CL-20 с помощью молекулярных мостиков –CH2– (в)


Моделирование они проводили в рамках теории функционала плотности (с применением функционалов PBE, PBE0, B3LYP и базиса 6-311G(d,p)), а также неортогональной модели сильной связи с использованием современных гибридных GPU/CPU вычислений. Оказалось, что подобные системы обладают значительной термодинамической устойчивостью. При этом энергия связи квазиодномерных CL-20 цепочек, как мера термодинамической устойчивости, возрастает с ростом эффективной длины цепочки. Таким образом, можно предположить, что дальнейшее увеличение мерности, то есть образование двумерных слоев или “объемных” ковалентных кристаллов на основе фрагментов CL-20 энергетически выгодно при соответствующем выборе молекулярных мостиков, а ожидаемая кинетическая устойчивость этих соединений, скорее всего, превысит таковую для уже известных молекулярных кристаллов CL-20. Дальнейший детальный расчет электронных свойств ковалентных цепочек на основе фрагментов CL-20 показал, что эти наноструктуры можно отнести к широкозонным полупроводникам. Так, диэлектрическая щель достаточно длинных цепочек (~3.5 эВ) приближается к верхнему пределу характерной для данного типа полупроводников величины. Таким образом, использование незамещенных ковалентных цепочек CL-20 в наноэлектронике, на первый взгляд, затруднительно. Однако данная проблема может быть разрешена посредством использования отличных от –CH2– молекулярных мостиков или путем создания дополнительных механических напряжений в цепочке.

В конечном итоге авторам работы [1] удалось продемонстрировать принципиальную возможность получения ковалентных кристаллов CL-20, а ковалентное связывание, в свою очередь, способно обеспечить более плотную упаковку отдельных фрагментов CL-20 в твердом теле, что положительно скажется не только на энергоэффективности этих соединений, но и повысит их кинетическую устойчивость.

М.Маслов

1. K.P.Katin et al., J. Phys. Chem. Solids 108, 82 (2017).
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 30235
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#864   morozov » Чт июн 08, 2017 23:24

Измерение кривизны пространства времени по её влиянию на волновую функцию отдельных атомов
1 июня 2017

В отличие от ускорения свободного падения, выражаемого через градиент гравитационного потенциала, приливные гравитационные силы зависят от вторых производных потенциала и связаны с кривизной пространства времени. Кривизна пространства-времени уже измерялась с помощью трёх отдельных атомных интерферометров, в которых состояния атомов не были квантово-когерентны между собой. В новом эксперименте, который выполнили M.A. Kasevich (Стэнфордский университет, США) и его коллеги, впервые измерено влияние приливных гравитационных сил на волновую функцию отдельных атомов в одном интерферометре. На свободно падающее облачко ульрахолодного газа атомов 87Rb воздействовали лазерные импульсы, переводя атомы в различные состояния движения. Это расщепление на траектории аналогично появлению разных плеч интерферометра. Волновая функция атомов, пролетающих одновременно через два плеча, испытывала разность гравитационных сил на масштабе 10 см. Приливные силы создавались свинцовым грузом с массой 84 кг, а интерференция атомов на выходе наблюдалась с помощью ПЗС-матрицы по рассеянию на атомах фотонов. Таким путём по разности сдвига фаз волновой функции удалось измерить вариации гравитационного ускорения величиной 10-10 г. Подобный атомный интерферометр может найти применение для проверки теорий гравитации и для поиска полезных ископаемых по гравитационным аномалиям. Источник: Phys. Rev. Lett. 118 183602 (2017)

Немонотонное поведение силы Казимира
1 июня 2017

В эксперименте H.B. Chan (Гонконгский университет науки и технологии) и его коллег измерена сила Казимира меду двумя поверхностями, покрытыми периодическими выступами в форме букв T. Поверхности, устройства для их перемещения (электростатические актуаторы) и сенсоры были созданы на единой кремниевой пластине методом литографии и вытравливания. Это позволило получить поверхности с точным выравниваем выступов. Измерение градиента силы Казимира осуществлялось по сдвигу частоты механических колебаний кремниевого стержня. При сближении поверхностей, когда выступы на них начинают заходить один за другой, сила Казимира дважды меняет знак, превращаясь в промежуточной области расстояний из притягивающей в отталкивающую. Отталкивающий характер силы Казимира в такой конфигурации предсказали теоретически A. Rodriguez (Принстонский университет) и его коллеги в 2008 г. Данный эксперимент является первым, в котором продемонстрирована немонотонность силы Казимира. Отталкивающая сила Казимира может оказаться полезной в наномеханике для уменьшения слипания поверхностей. Источник: Nature Photonics 11 97 (2017)

Управление квантовым состоянием молекулярного иона
1 июня 2017

Возможность управление квантовым состоянием ионов в ловушках важно для многих применений. Если для одноатомных ионов в этом вопросе был достигнут значительный прогресс, то в случае молекулярных ионов имеются сложности из-за большого числа квантовых уровней. C.-w. Chou (Национальный институт стандартов и технологий, США) и др. разработали новый метод, основанный на одновременном захвате в ловушку Пауля молекулярного 40CaH+ и атомарного 40Ca+ ионов. Под действием фотонов лазерного света происходили переходы между уровнями, и молекула 40CaH+ приобретала поступательное движение, которое через кулоновское взаимодействие передавалось атомарному иону. Состояние 40Ca+ измерить проще (по рассеянию фотонов), что позволило косвенно определять состояние молекулярного иона. Путём серии измерений и лазерных воздействий удавалось переводить 40CaH+ в заданные квантовые состояния, в том числе, в суперпозицию вращательных уровней с заданной ориентацией оси вращения. Источник: Nature 545 203 (2017)

Лазерное охлаждение трёхатомных молекул
1 июня 2017

J. Doyle (Гарвардский университет, США) и его коллеги разработали новую методику охлаждения многоатомных молекул в молекулярном пучке, названную «методом Сизифа». Молекулы, охлаждаясь под влиянием лазерного излучения, поднимаются на вершину графика потенциала взаимодействия, скатываются вниз в состояние, в котором охлаждение неэффективно, но затем с помощью магнитного поля снова переводятся в исходное состояние, и этот процесс повторяется много раз (в описываемом эксперименте — до ≈200) по мере того, как молекулы пролетают через многократно отражающиеся от зеркал и пересекающие пучок лазерные лучи. Метод был продемонстрирован на примере трёхатомных молекул SrOH. Газ молекул SrOH в пучке был охлажден по одному из поперечных направлений на два порядка величины до температуры ≈750 мкК. Источник: Phys. Rev. Lett. 118 173201 (2017)

Наблюдение быстрых радиовсплесков
1 июня 2017

Природа быстрых радиовсплесков — импульсов космического радиоизлучения миллисекундной длительности с большой мерой дисперсии — пока не выяснена, и продолжается их активное изучение. С помощью радиотелескопа в австралийской обсерватории Паркса исследована поляризация излучения всплеска FRB 150215, который пришёл из направления, близкого к диску Галактики. Излучение линейно поляризовано на уровне 43±5%, и его особенностью является малый угол фарадеевского вращения. Возможным объяснением может служить противоположное направление магнитного поля на разных участках вдоль луча зрения, что ведёт к компенсации, либо малая столбцовая плотность электронов. Также продолжается изучение всплеска FRB 121102, производящего повторные импульсы. Путем наблюдений в оптическом и ИК-диапазонах установлено, что FRB 121102 генерируется в области активного звездообразования на периферии неправильной карликовой галактики. На эту же область проецируется постоянный компактный радиоисточник, который, вероятно, связан со всплеском. Условия в галактике благоприятны для взрывов мощных сверхновых, поэтому эта локализация говорит в пользу происхождения всплесков на молодых нейтронных звездах или магнитарах. С помощью нового телескопа ASKAP, состоящего из 36 антенн, зарегистрирован всплеск с большой светимостью — 58±6 Ян мс. Его наблюдение подтверждает существование отдельной популяции ультраярких (>20 Ян мс) всплесков, к которой относятся уже шесть всплесков. Применялась новая методика наблюдений, позволяющая в каждый момент времени охватывать большую эффективную площадь небесной сферы — 160 кв. град. Источники: arXiv:1705.02911 [astro-ph.HE], arXiv:1705.07698 [astro-ph.HE], arXiv:1705.07581 [astro-ph.HE]

Новости не опубликованные в журнале


Всплеск гравитационных волн GW170104
1 июня 2017

С помощью гравитационно-волнового интерферометра LIGO зарегистрирован очередной всплеск гравитационных волн GW170104. Всплеск пришел с расстояния 880 Мпк (красное смещение z=0.18), где слились две черные дыры с массами 31M☉ и 19M☉, в результате чего образовалась черная дыра с массой 49M☉. По характеристикам всплеска также получено, что угловые моменты двух черных дыр перед слиянием не были направлены вдоль орбитального углового момента двойной системы. Гамма-телескопы обсерватории им. Э. Ферми не обнаружили гамма-сигналов, совпадающих с GW170104. Гамма-всплеск GRB170105A, наблюдавшийся спустя 23 часа после GW170104, и у которого было зарегистрировано оптическое послесвечение, как установлено, случайно оказался в направлении, близком к GW170104, т.к. красное смещение гамма-всплеска 1<z<2.9 намного больше, чем у гравитационного всплеска (источник гамма-всплеска находится значительно дальше). Источники: Phys. Rev. Lett. 118 221101 (2017), arXiv:1706.00199 [astro-ph.HE], arXiv:1706.00175 [astro-ph.HE], arXiv:1706.00024 [astro-ph.HE]
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 30235
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#865   morozov » Ср июн 28, 2017 16:24

Новости физики в Интернете

2017↓ Июль


Нарушение CP-инвариантности в осцилляциях нейтрино
1 июля 2017

В эксперименте T2K выполнен комбинированный анализ осцилляций мюонных нейтрино νμ и антинейтрино анти-νμ, и по отличию в темпе их осцилляций получены свидетельства нарушения CP-инвариантности в лептонном секторе. Пучки νμ и анти-νμ создавались на ускорительном комплексе J-PARC (Япония) и регистрировались в ближнем детекторе и в дальнем детекторе Супер-Камиоканде на расстоянии 295 км. Получены данные как на исчезновение νμ и анти-νμ, так и на появление электронных νe и анти-νe в пучках. За время наблюдений в дальнем детекторе было зарегистрировано 32 νe и 135 νμ в случае начального пучка νμ, а для пучка анти-νμ зарегистрировано 4 анти-νe и 66 анти-νμ. Из этих данных следует, что фаза δCP, отвечающая за нарушение CP-инвариантности, заключена в интервале (-3,13, -0,39). Наилучшее фитирование наблюдательных данных достигается в случае прямой иерархии масс и величине δCP=−1,791, близкой к величине максимального нарушения CP-инвариантности. При этом гипотеза о CP-сохранении, когда δCP=0 или π, исключена на уровне достоверности 90 %. В эксперименте T2K принимают участие российские исследователи из ИЯИ РАН. Источник: Phys. Rev. Lett. 118 151801 (2017)

Квантовая связь без передачи частиц
1 июля 2017

R.H. Dicke в 1981 г. указал, что в рамках квантовой механики возможна передача информации без передачи физических частиц. Усовершенствованная методика была предложена M.S. Zubairy (Техасский университет A&M, США) и его коллегами в 2013 г. В их подходе сообщения кодируются путём изменения отправителем конфигурации интерферометра, а принимающая сторона получает сообщения, изучая прохождение по интерферометру вспомогательных частиц. Был рассмотрен массив интерферометров, и предложено производить измерения с помощью квантового эффекта Зенона, так что число передающихся физических частиц стремится к нулю при увеличении числа интерферометров. Y. Cao (Научно-технический университет Китая) и др. впервые реализовали в своём эксперименте похожую схему. Использовались два интерферометра Майкельсона – Морли, через которые частицы проходили по много раз. Получатель информации в качестве пробных частиц применял фотоны от однофотонного источника, а отправитель с помощью жидкокристаллического модулятора мог открывать и закрывать дополнительное плечо интерферометра, соединяющее его с отправителем информации. Даже если фотоны по этому плечу не проходили, его наличие само по себе влияло на интерференционную картину, которую наблюдал получатель информации, и тем самым осуществлялась передача информации без пересылки частиц. В качестве иллюстрации было передано монохромное изображение из 100×100 пикселей с точностью передачи 87 %. Источник: PNAS 114 4920 (2017)

Самотестирование квантовой системы
1 июля 2017

Уже длительное время обсуждается вопрос о возможности самотестирования приборов, оперирующих квантовой информацией, с целью оценки корректности их работы по корреляциям классических сигналов на выходах при определённых сигналах на входах без знания внутреннего устройства приборов. Результат самотестирования можно получить, например, путём проверки нарушения неравенств, подобных неравенствам Белла. В последние годы самотестирование было продемонстрировано для нескольких простых систем, но общий ответ оставался неизвестен. Исследователи из Калифорнийского технологического института (США) и Национального университета Сингапура A. Coladangelo, K.T. Goh и V. Scarani изучили теоретически данный вопрос применительно к двудольным (bipartite) системам, состоящим из двух связанных кубитов. В их работе был получен утвердительный ответ путём доказательства теоремы о самотестировании по корреляциям на выходе прибора — было показано, что самотестирование таких систем действительно возможно. Источник: Nature Communications 8 15485 (2017)

Квантовый процессор для решения системы линейных уравнений
1 июля 2017

Многие вычислительные задачи на квантовых компьютерах будут решаться экспоненциально быстрее, чем на классических. Квантовое решение линейных уравнений уже было продемонстрировано на фотонных кубитах и на кубитах на основе атомных ядер. Y. Zheng (Институт физики Китайской академии наук) и др. впервые осуществили это с использованием твердотельных сверхпроводящих кубитов. На сапфировой подложке из алюминия были сформированы джозефсоновские контакты, которые образовывали Xmon-кубиты (разновидность трансмонных кубитов). «Процессор» компьютера состоял из четырёх таких кубитов, а всё устройство включало более 15 одно- и двухкубитных логических ячеек. Решалась система из двух линейных уравнений с помощью квантового алгоритма, предложенного A. Harrow, A. Hassidim и S. Lloyd. Была получена квантовая точность (fidelity) процесса вычислений 0,837, ограниченная декогеренцией и ошибками в ячейках. Сверхпроводящие квантовые схемы являются перспективным подходом для создания масштабируемых квантовых компьютеров, которые можно расширять, увеличивая число кубитов. Источник: Phys. Rev. Lett. 118 210504 (2017)

Всплеск гравитационных волн GW170104
1 июля 2017

С помощью интерферометра LIGO зарегистрирован всплеск гравитационных волн GW170104, ставшим третьим среди надёжно зарегистрированных. Его регистрация укрепляет вывод о том, что в астрономии появилось новое окно для наблюдений — гравитационные волны. Всплеск пришёл с расстояния 880 Мпк, где слились две чёрные дыры с массами 31M☉ и 19M☉, в результате чего образовалась черная дыра с массой 49M☉. Отношение сигнал-шум для данного события регистрации равно 13. По характеристикам всплеска установлено, что угловой момент по крайней меру у одной из чёрных дыр перед слиянием не был направлены вдоль орбитального углового момента двойной системы, что говорит в пользу модели формирования пары чёрных дыр в звездном скоплении. Сразу после регистрации гравитационного всплеска начался поиск совпадающих с ним сигналов на 30 наземных и космических телескопах в диапазонах электромагнитных волн от радио до гамма, а также выполнялся поиск нейтринных сигналов, однако сопутствующих сигналов обнаружено не было. Каких либо отклонений от предсказаний общей теории относительности в характеристиках наблюдаемого гравитационно-волнового сигнала не зарегистрировано, и из отсутствия видимой дисперсии сигнала получено ограничение на массу гравитона mg ≤ 7,7×10−23 эВ/c2. Источник: Phys. Rev. Lett. 118 221101 (2017)
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 30235
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#866   morozov » Пт июн 30, 2017 20:55

Царит ли FeO2 в земных глубинах?

По утверждению англоязычной версии Википедии на сегодняшний момент известно лишь около десяти различных оксидов железа (не считая гидроксидов). В работе [1] исследователями из США и Китая был обнаружен совершенно новый оксид: FeO2, имеющий структуру пирита (FeS2) (рис. 1).
Изображение

Рис. 1. Схематическое изображение кристаллической структуры FeO2.

Изображение
Рис. 2. Функция электронной локализации, описывающая
распределение электронов в решетке FeO2.
Оказалось, что данное вещество может быть синтезировано из обычного гематита (Fe2O3) под высоким давлением (78 ГПа) и при температурах около 1800 K. Результаты компьютерного моделирования (расчеты в рамках теории функционала плотности) показывают, что при еще более высоких давлениях FeO2 становится стабильнее, чем монооксид железа (FeO) и гематит.

Данный результат, очевидно, чрезвычайно важен для геофизики, так как до настоящего времени предполагалось, что нижняя часть мантии Земли (660–2900 км) состоит преимущественно из минералов – магнезиовюстита (Mg,Fe)O и силикатных перовскитов (Mg,Fe,Al)(Al,Fe,Si)O3 (т.н. бриджманит) [2], и соответственно многие геологические модели, включая модель конвекции тепловых потоков в мантии Земли, возможно нуждаются в пересмотре. Кроме того, достаточно интересен тот факт, что при разложении диоксида железа может выделяться значительное количество кислорода

4FeO2 →2Fe2O3 + O2.

Таким образом, “всплывание” из глубин Земли более стабильного при высоких давлениях FeO2 должно сопровождаться выделением кислорода. Возможно, именно оно способствовало появлению свободного кислорода в земной атмосфере.

С. Стрельцов

1. Q.Hu et al., Nature 534, 241 (2016).
2. O.Tschauner et al., Science 346, 1100 (2014).
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 30235
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#867   morozov » Ср июл 05, 2017 16:58

Магнитоэлектрический эффект учится читать

Перспективы использования магнитоэлектрического эффекта в устройствах памяти обычно обсуждают в контексте ячеек памяти с электрической записью и магнитным считыванием. Это предполагает, что проблема записи магнитной информации будет решена за счет использования обратного магнитоэлектрического эффекта (электрическое поле будет порождать изменение магнитного состояния вещества), а считывание будет осуществляться с помощью обычных методов туннельного магнитосопротивления (ТМР).

В результате, опубликовано много работ, посвященных записи информации с помощью обратного магнитоэлектрического эффекта, а на тему считывания за счет прямого эффекта их практически нет. Это отчасти объясняется тем, что проблема чтения магнитной информации считается давно решенной: в современных устройствах магнитной памяти потерями энергии в считывающих ТМР-головках можно пренебречь по сравнению с потерями в катушках записи. Однако, поскольку магнитоэлектрический эффект обещает снизить потери при записи до аттоджоулевого диапазона, то возникает обратный перекос, уже не в пользу технологий считывания данных. Складывается ситуация, при которой магнитоэлектрический эффект в ячейках памяти научился прекрасно “писать”, не умея “читать”.

Этот пробел призвана заполнить недавняя совместная русско-французская статья ученых из ИРЭ РАН, МИРЭА, ИОФ РАН, МФТИ и Лильского университета [1]. Они не только обозначили эту проблему (что само по себе важно), но и продемонстрировали теоретически и экспериментально возможность магнитоэлектрического считывания в той же композитной структуре магнитострикционный материал/пьезоэлектрик, что используется для электрической записи информации.

Ячейка характеризуется двумя устойчивыми состояниями с взаимно перпендикулярными направлениями намагниченности, соответствующими логическим нулю и единице, что достигается приложением постоянного поля под углом 45º к оси магнитной анизотропии (см. рис.).

Изображение

Магнитоэлектрическая ячейка памяти

Переключение между состояниями осуществляется подачей прямоугольного импульса напряжения между слоем магнитного материала и подложкой: сжатие пьезоэлектрического слоя передается
магнитострикционному, вызывая переключение направления намагниченности. Авторы [1] продемонстрировали, что такое переключение сопровождается скачком “магнитоэлектрического” напряжения, которое они определяют как разницу между сигналами, снимаемыми с сопротивления R в присутствии поля H и без него. Это позволяет реализовать процедуру считывания с разрушением информации, т.е. только при наличии переключения исходного состояния. Несмотря на грозное название, такая процедура является обычной в электронике, поскольку начальное состояние, будучи считанным, может быть и легко восстановлено дополнительным импульсом. Необходимость сравнения с сигналом в отсутствие магнитного поля делает процедуру еще более сложной, но это вопрос дальнейшего усовершенствования. Главное, авторами продемонстрирована сама возможность магнитоэлектрического считывания.

А. Пятаков

1. A.Klimov et al., Appl. Phys. Lett. 110, 222401 (2017).
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 30235
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#868   morozov » Ср июл 19, 2017 22:47

Новости не опубликованные в журнале


Топологическая сверхпроводимость и майорановские нулевые моды в β-Bi2Pd
3 июля 2017

Группой исследователей под руководством Q.-K. Xue (Университет Цинхуа, Китай) выявлена топологическая сверхпроводимость и майорановские нулевые молы в тонкой пленке соединения палладия β-Bi2Pd на подложке из SrTiO3. Одной из особенностей топологических сверхпроводников является то, что их сверхпроводящие свойства на поверхности и в объеме сильно различаются. Из-за сильного спин-орбитального взаимодействия на поверхности появляются квазичастицы — майорановские фермионы, которые влияют на сверхпроводимость. Топологическую сверхпроводимость в пленке β-Bi2Pd впервые удалось обнаружить в описываемом эксперименте (объемная сверхпроводимость при 5.4 К была обнаружена в 1957 г.) благодаря специально подобранному химическому потенциалу образца, что позволило изолировать топологические состояния от объемных. Источники: Science Bulletin 62 852 (2017), phys.org

Наблюдение диффузии единичных атомов
3 июля 2017

A. Widera (Университет Кайзерслаутерн и Высшая школа материаловедения в Майнце, Германия) и его коллеги выполнили наблюдение диффузии единичных атомов Cs в разреженном облаке ультрахолодного газа атомов Rb в оптической ловушке. Путем лазерного возбуждения атомов Cs и регистрации излучаемого ими света регистрировались пространственные смещения атомов спустя различное время после начала движения. Оказалось, что всего лишь после нескольких столкновений с атомами Rb ансамбль атомов Cs хорошо описывается уравнением Ланжевена, в котором коэффициент трения зависит от скорости. Источники: Phys. Rev. Lett. 118 263401 (2017), phys.org

Квантовый демон Максвелла на основе кубита
5 июля 2017

N. Cottet (Университет Сорбонна, Франция) и др. реализовали в своем эксперименте концепцию демона Максвелла, работающего в квантовом режиме (оперирующего квантовыми суперпозициями фотонов), и по измерениям его состояния проследили преобразование информации в работу. Устройство реализовано на основе сверхпроводящего кубита и связанного с ним микроволнового резонатора. Показано соответствие между квантовой информацией и термодинамикой. Источники: Proceedings of the National Academy of Sciences, www.sciencedaily.com

Ретропричинность и симметрия относительно обращения времени
5 июля 2017

M.S. Leifer и M.F. Pusey в своей теоретической работе прояснили взаимосвязь между симметрией физических процессов относительно обращения времени и концепцией ретропричинности (retrocausality), которая обсуждается как альтернатива действию на расстоянии в квантовой механике. Источники: Proceedings of the Royal Society of London A, phys.org

Хиггсова мода в двумерном антиферромагнетике
5 июля 2017

Хиггсовы моды возбуждений вблизи квантовой критической точки уже наблюдались в кристаллах, но они были сильно неустойчивые и короткоживушие. T. Hong (Национальная лаборатория Ок-Ридж, США) и др. методом нейтронного рассеяния впервые наблюдали стабильную нераспадающуюся хиггсову моду в двумерном антиферромагнетике C9H18N2CuBr4. вблизи квантовой критической точки. Источники: Nature Physics 13 638 (2017), www.sciencedaily.com

Структура магнита
5 июля 2017

M. Duerrschnabel (Дармштадтский технический университет, Германия) и др. выяснили, каким образом изменяется структура доменных стенок в постоянном магните Sm2Co17 по мере увеличения в образце концентрации допирующих атомов железа. Оказалось, что атомы железа вызывают появление ячеистых структур, напоминающих структуру алмаза и укрепляющих доменные стенки, что ведет к усилению магнитных свойств. Источники: Nature Communications 8 54 (2017), www.sciencedaily.com

Токамак с литиевым покрытием стенок
5 июля 2017

D.P. Boyle (Лаборатория физики плазмы Принстонского университета, США) и др. выполнили эксперимент по принципу Токамака, в котором внутренние поверхности стенок камеры были покрыты слоем твердого лития. Это позволило увеличить температуру плазмы у стенок и получить температурный профиль вдоль сечения камеры близкий к плоскому, т.е. имело место выравнивание температуры в центральном ядре и у стенок. Данный эффект, предсказанный ранее теоретически, связан с влиянием лития, который эффективно отталкивает холодные ионы, в результате чего они перемещаются ближе к горячему центру. Источники: Phys. Rev. Lett. 119 015001 (2017), www.sciencedaily.com

Стабилизация лазера с помощью магнитно-индуцированной оптической прозрачности
5 июля 2017

M.N. Winchester (Колорадский университет, США) и др. применили метод магнитно-индуцированной оптической прозрачности для получения лазерного света с узким спектральным профилем и для стабилизации его частоты. В резонатор лазера был помещен газ атомов 88Sr, в которых под влиянием магнитного поля происходило зеемановское расщепление линий. При определенном выборе величины поля переизлучение фотонов в линиях и лазерное усиление света происходит только в узком интервале частот, значительно меньшем, чем может обеспечить сам резонатор. При этом был достигнут высокий уровень стабильности частоты, т.к. было ослаблено влияние флуктуаций длины резонатора. Источники: Phys. Rev. Lett. 118 263601 (2017), physicsworld.com

Фермион Дирака типа II
13 июля 2017

Три независимые группы исследователей впервые получили экспериментальные свидетельства появления фермионов Дирака типа II. Эти квазичастицы была зарегистрирована в соединениях PdTe2 и PtTe2. Источник: physicsworld.com
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 30235
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#869   morozov » Вт авг 15, 2017 12:19

Дважды очарованный барион
1 августа 2017

В эксперименте LHCb на Большом адронном коллайдере впервые зарегистрирован барион Ξ++cc, в состав которого входят два c-кварка и u-кварк. Существование этого бариона предсказывалось кварковой моделью. Он рождался в pp-столкновениях с энергией 13 ТэВ и распадался за счёт слабых взаимодействий по каналу Ξ++cc → Λ+cK-π+π+, Λ+c → pK-π+. Бариону Ξ++cc соответствовал пик в распределении числа событий по инвариантной массе, причём статистическая значимость регистрации Ξ++cc превышает 12 σ. Измеренная масса бариона ≈ 3621 МэВ c-2 находится в хорошем согласии с теоретическими расчётами, а пик при той же массе подтверждается также данными LHCb при энергии 8 ТэВ. Ранее другая коллаборация SELEX уже сообщала о регистрации бариона с двумя тяжёлыми кварками Ξ+cc (кварковый состав [ccd]), однако этот результат не нашёл подтверждения в независимых экспериментах. Надёжная регистрация коллаборацией LHCb бариона Ξ++cc важна для проверки сложных вычислений, проводимых в рамках квантовой хромодинамики. Согласно теории, барион Ξ++cc имеет планетарную структуру: лёгкий кварк u обращается на некотором удалении от компактной пары тяжёлых c-кварков (дикварка). В коллаборации LHCb принимают участие российские исследователи из нескольких научных организаций. О барионах с двумя тяжёлыми кварками см. в обзоре В.В. Киселёва и А.К. Лиходеда в УФН 172 497 (2002). Источник: arXiv:1707.01621 [hep-ex]

Передача квантово запутанных фотонов через спутник
1 августа 2017

J.-W. Pan (Научно-технический университет Китая) и его коллеги выполнили передачу пар фотонов в квантово запутанном состоянии с китайского космического спутника Micius на три наземные станции. Фотоны распределялись между получателями на Земле, находящимися на расстоянии 1203 км друг от друга, при этом с учетом расстояний от спутника до наземных станций фотоны суммарно проходили расстояния от 1600 до 2400 км. Ранее из-за потерь в оптоволоконных и воздушных линиях связи удавалось передавать квантово запутанные фотоны лишь на расстояния до ≈ 100 км. На борту спутника фотоны от лазерного диода расщеплялись на пары в нелинейном кристалле, и в результате получались фотоны в запутанных по поляризации состояниях, причём производился случайный выбор между несколькими направлениями поляризации. Для передачи и приема фотонов на спутнике и на наземных станциях имелись телескопы. После приёма фотонов выполнялся тест Белла, который показал, что квантовая точность запутанности фотонов составляет f ≥ 0,87 ± 0,09. В другом эксперименте J.-W. Pan и др. осуществили квантовую телепортацию состояний частиц на расстояние 1400 км от высокогорной станции в Тибете на тот же спутник Micius. А японские исследователи под руководством M. Sasaki (Национальный институт информации и телекоммуникационных технологий, Япония) выполнили квантовую коммуникацию — сигнал с протоколом квантового распределения ключей передавался с микроспутника SOCRATES весом 48 кг на Землю. Данные эксперименты важны для практических применений в области квантовой коммуникации и квантовой криптографии. Источники: Science 356 1140 (2017), arXiv:1707.00934 [quant-ph],Nature Photonics, онлайн-публикация от 10 июля 2017 г.

Ретропричинность и временная симметрия
1 августа 2017

M.S. Leifer (Университет Чепмена, США) и M.F. Pusey (Институт теоретической физики Периметр, Канада) в своей теоретической работе прояснили взаимосвязь между симметрией физических процессов относительно обращения времени и концепцией ретропричинности (retrocausality), которая обсуждается как альтернатива действию на расстоянии в квантовой механике. Идея ретропричинности тесно связана с вопросом о реальности квантовых состояний. В рамках этой концепции имеет место определённое влияние будущих событий на прошлые. Например, выбор условий проведения эксперимента в будущем влияет на состояние измеряемой системы в прошлом. Однако передача сигналов из будущего в прошлое таким способом невозможна. M.S. Leifer и M.F. Pusey несколько модифицировали и обобщили аргументы H. Price, согласно которым условия реальности квантового состояния и симметрии во времени допускают ретропричинное влияние. В их работе в рамках концепции ретропричинности были сформулированы времениподобные аналоги теста Белла и найдены условия, при которых квантовые процессы симметричны относительно обращения времени. О необратимости в квантовой механике см. в статье Б.Б. Кадомцева в УФН 173 1221 (2003) Источник: Proc. R. Soc. of London A 473 20160607 (2017)

Квантовый демон Максвелла на основе кубита
1 августа 2017

N. Cottet (Университет Сорбонна, Франция) и др. впервые реализовали в своём эксперименте концепцию демона Максвелла, работающего в квантовом режиме — оперирующего квантовыми суперпозициями микроволновых фотонов, и по измерениям его состояния проследили преобразование информации в работу. Роль демона выполнял микроволновый резонатор, который отслеживал состояние связанного с ним сверхпроводящего кубита. Микроволновые импульсы проходили через резонатор, и он мог совершать работу (передавал энергию фотонам при стимулированном излучении) лишь в том случае, если кубит находился в низшем энергетическом состоянии. Напротив, в случае возбуждения кубита происходил сдвиг частоты резонатора и резонатор блокировал импульсы. Таким образом демон Максвелла выборочно пропускал импульсы. При этом изменялись числа заполнения фоковских состояний самого резонатора. Методом квантовой томографии была реконструирована матрица плотности резонатора по числам заполнения фотонов, и тем самым была получена информация о памяти демона, имеющая энергетическую цену. Как и ожидалось теоретически, увеличение энтропии, соответствующей памяти демона, компенсировало уменьшение энтропии системы. О квантовой информации см. в книге Б.Б. Кадомцева Динамика и информация и обзоре УФН 164 449 (1994). Источник: PNAS 114 7561 (2017)

Отрицательная эффективная масса и квантовые измерения
1 августа 2017

Если определять координаты и импульсы некоторой системы с положительной эффективной массой meff относительно соответствующих переменных другой системы, имеющей meff<0, то разности этих величин будут являться коммутирующими квантовыми переменными. Их можно измерять одновременно, в отличие от абсолютных координат и импульсов, точность измерения которых ограничена принципом неопределенности Гейзенберга. Исследователи из Института им. Н. Бора Копенгагенского университета под руководством E. Polzik выполнили эксперимент, в котором этот метод измерения впервые был продемонстрирован. Использовались два оптически связанных осциллятора: диэлектрическая мембрана размером 0,5 мм с большой механической добротностью и заключенный в оптическую ячейку ансамбль из ≈ 109 атомов цезия в магнитном поле, служивший спиновым осциллятором. Ансамбль мог переводиться в состояние со спинами, направленными противоположно магнитному полю, и в этом случае спиновый осциллятор имел meff<0. Луч лазера последовательно проходил через ансамбль атомов и освещал мембрану, что создавало между ними оптомеханическую связь. А по отражению импульсов другого лазера производились измерения спектра колебаний мембраны. Обратное влияние, которое оказывает процесс измерения, в случае meff<0 частично компенсировалось, что увеличивало точность измерения на величину 1,8 дБ. Данная методика может найти применение в измерительных устройствах, работающих вблизи стандартного квантового предела. Источник: Nature 547 191 (2017)

Квантовые эффекты Зенона и анти-Зенона
1 августа 2017

Исследователи из Университет Вашингтона в Сент-Луисе P.M. Harrington, J.T. Monroe и K.W. Murch продемонстрировали в едином эксперименте со сверхпроводящим кубитом как квантовый эффект Зенона, замедляющий квантовый переход между уровнями кубита за счёт последовательности частых измерений, так и эффект анти-Зенона, ускоряющий переход. Причём эффект анти-Зенона в эксперименте с единичным кубитом наблюдается впервые. Сверхпроводящий кубит был помещён в электромагнитный резонатор, и по сдвигам фаз пробных импульсов в резонаторе определялись состояния кубита и измерялось время до их распада. В соответствии с теорией, при этом наблюдался квантовый эффект Зенона. Затем условия эксперимента были изменены: кубит подвергался воздействию электромагнитного шума со специально структурированным спектром. Наличие шума изменяет число конечных состояний, доступных для квантового перехода. Уменьшение числа состояний ведёт к замедлению времени перехода, а увеличение — к ускорению. В зависимости от разности собственной частоты резонатора и средней частоты шума в эксперименте наблюдался либо эффект Зенона, либо эффект анти-Зенона. Эксперимент был повторен в случае, когда выполнялись «квазиизмерения», которые посредством рандомизации фазы Берри вносили в состояние системы расфазировку, но при при этом информация о результатах измерений во внешний мир не передавалась. В этом случае также наблюдались эффекты Зенона и анти-Зенона. Источник: Phys. Rev. Lett. 118 240401 (2017)

Хиггсова мода в двумерном антиферромагнетике
1 августа 2017

Вблизи квантовой критической точки в кристаллах возникают неустойчивости (флуктуации параметра порядка), которые по своим свойствам похожи на поле Хиггса в Стандартной модели элементарных частиц. Хиггсовы моды возбуждений вблизи квантовой критической точки уже наблюдались в трехмерных кристаллах. Однако в 2D-системах они обычно сильно неустойчивые и быстро распадаются на пары намбу-голдстоуновских мод, из-за чего выделить их не удавалось. T. Hong (Национальная лаборатория Ок-Ридж, США) и др. методом нейтронного рассеяния впервые наблюдали хиггсову моду вблизи квантовой критической точки в двумерном антиферромагнетике C9H18N2CuBr4, в котором эта мода является стабильной. С точки зрения теории, структура антиферромагнетика может быть описана набором решеток, в узлах которых расположены спины S=1/2. Эксперимент показал хорошее согласие свойств хиггсовой моды с этой моделью, и были измерены численные значения параметров гамильтониана системы. Источник: Nature Physics 13 638 (2017)

Наблюдение диффузии единичных атомов
1 августа 2017

A. Widera (Университет Кайзерслаутерн и Высшая школа материаловедения в Майнце, Германия) и его коллеги выполнили наблюдение диффузии единичных атомов 133Cs в разреженном ультрахолодном газе атомов 87Rb в оптической ловушке. Атомы 133Cs направлялись в ловушку, где они сталкивались с атомами 87Rb и, постепенно замедляясь, приходили с ними в тепловое равновесие. Путем лазерного возбуждения атомов 133Cs и регистрации излучаемого ими флуоресцентного света определялись пространственные смещения атомов спустя различное время после начала движения, что позволило найти статистическое распределение атомов. Оно имело бимодальный вид, т.к. часть атомов 133Cs до момента наблюдения не успевала испытать столкновения. Газ 87Rb в ловушке был неоднороден, что позволило исследовать одновременно много реализаций с различными числами Кнудсена от Kn≈ 1 в центре ловушки до больших значений Kn на краю. Оказалось, что в широком диапазоне Kn всего лишь после нескольких столкновений с атомами 87Rb ансамбль атомов 133Cs начинает хорошо описываться уравнением Ланжевена, в котором коэффициент трения зависит от скорости. Источник: Phys. Rev. Lett. 118 263401 (2017)

Токамак с литиевым покрытием стенок
1 августа 2017

D.P. Boyle (Лаборатория физики плазмы Принстонского университета, США) и др. выполнили эксперимент по принципу токамака, в котором внутренние поверхности стенок камеры были покрыты слоем лития. Это позволило увеличить температуру плазмы у стенок по сравнению с обычными токамаками, в которых для удаления внешних слоёв плазменного шнура применяются диверторы. В новом эксперименте на внутренние стенки сферического токамака был напылён слой лития толщиной ≈ 75-100 нм. Диагностика плазмы — измерение её температурного профиля — производилась по методу томсоновского рассеяния оптических фотонов на ионах во время электрического разряда в плазме. По результатам измерений впервые было показано, что температурный профиль вдоль сечения камеры при наличии лития становится более плоским, т.е. имеет место выравнивание температуры в центральном ядре и у стенок. Данный эффект, предсказанный в 2003 г. в работе С.И. Крашенинникова, Л.Е. Захарова и Г.В. Переверзева, обусловлен тем, что литий связывает атомы водорода в гидрид лития. Это понижает их обратный поток и уменьшает градиент температуры и турбулентность плазмы. В будущем данный эффект может привести к повышению выхода энергии в токамаках. О развитии токамаков см. в статье Б.Б. Кадомцева в УФН 166 449 (1996) Источник: Phys. Rev. Lett. 119 015001 (2017)

Двойная сверхмассивная чёрная дыра
1 августа 2017

С помощью радиотелескопов VLBA Национальной радиоастрономической обсерватории NRAO выполнены наблюдения радиогалактики 0402+379, которая содержит две сверхмассивные чёрные дыры (СМЧД), обращающиеся друг вокруг друга. Двойная СМЧД могла образоваться при слиянии двух галактик. Подобные слияния являются типичными эпизодами эволюции большинства галактик, особенно в плотных скоплениях, но к настоящему моменту известно лишь несколько галактик с двойными СМЧД. Две СМЧД, находящиеся вблизи максимумов яркости излучения (ядер), удалены друг от друга на расстоянии около 7.3 пк. Их орбита является наиболее тесной среди орбит тех двойных СМЧД, которые удалось пространственно разрешить. Галактика 0402+379 наблюдалась на частотах 5, 8, 15 и 22 ГГц, и была выявлена зависимость видимого расстояния между ядрами от частоты, а также, возможно, были получены свидетельства собственного движения ядер. Первый из этих эффектов, предсказанный в работах A. Konigl и А.П. Лобанова, связан со структурой джетов и магнитных полей у их оснований. Второй эффект говорит о том, что в данном исследовании, возможно, впервые наблюдалось собственное орбитальное движение СМЧД в двойной системе. По скорости движения оценен период их обращения — 30 тыс. лет, при этом сумма масс СМЧД составляет ≈ 15 × 109M☉. Источник: The Astrophysical Journal 843 14 (2017)

Новости не опубликованные в журнале


Сверхтонкое расщепление в антиводороде
2 августа 2017

В эксперименте ALPHA-2 в ЦЕРНе выполнены новые измерения величины сверхтонкого расщепления уровней атомов антиводорода, состоящих из антипротонов и позитронов. С достигнутой на сегодняшний день относительной точностью 4×10-4 результат совпадает с величиной расщепления уровней атомов обычного водорода, что соответствует предсказанию Стандартной модели элементарных частиц. Наличие асимметрии свидетельствовало бы об эффектах за пределами Стандартной модели. Возможно, эффект асимметрии мог бы объяснить преобладание во Вселенной вещества над антивеществом. Источники: Nature 548 66 (2017), physicsworld.com

Рентгеновская томография микрочастиц
3 августа 2017

C. Donnelly (Швейцарская высшая техническая школа Цюриха) и др. разработали новую методику рентгеновской томографии, позволившую с помощью жестких рентгеновских лучей исследовать объемную магнитную структуру интерметаллических магнитных частиц размером около 5 мкм с пространственным разрешением 100 нм. Метод основан на дифракции поляризованного излучения при наблюдении образца с различных направлений. Ранее с помощью мягкого рентгеновского излучения удавалось проникнуть лишь в поверхностные слои на малую глубину. С помощью нового метода впервые удалось рассмотреть вихревую структуру намагниченности вблизи точек Блоха. Источники: Nature 547 328 (2017), physicsworld.com

Необычная галактика
7 августа 2017

K. Glazebrook (Технологический университет Суинберна, Австралия) и его коллеги исследовали галактику ZF-COSMOS-20115, которая имеет очень необычные свойства. С помощью спектроскопических наблюдений на телескопе Кека найдено красное смещение галактики z=3.717, которому соответствует возраст Вселенной 1.65 млрд. лет. Но при этом галактика имеет очень малый темп образования звезд по сравнению со средним темпом звездообразования в ту эпоху. Имеющиеся в галактике звезды образовались очень рано, а образование новых звезд по какой-то причине прекратилось. Кроме того, галактика является очень массивной и компактной: ее звездная масса составляет 1.7×1011M☉, а эффективный радиус всего 500 пк. В рамках обычной теории формирования галактик пока неясно, как могла образоваться подобная галактика. Источник: elementy.ru
С уважением, Морозов Валерий Борисович

do-cent
Сообщения: 103
Зарегистрирован: Пт дек 30, 2011 23:45
Откуда: Край п'яти Січей

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#870   do-cent » Пт сен 01, 2017 18:08

Ядерная война и заболевания: Нобелевские лауреаты озвучили страшные угрозы человечеству
Ученые не считают, что искусственный интеллект несет угрозу человечеству 50 ученых и Нобелевских лауреатов рассказали изданию Times Higher Education о глобальных угрозах для человечества и возможной конкуренции со стороны искусственного интеллекта. Самой главной угрозой для человечества 34% ученых назвали рост популяции и деградацию окружающей среды (глобальное потепление), 23%— ядерную войну, 8% — инфекционные заболевания и лекарственную резистентность. На вопрос "Приведет ли внедрение искусственного интеллекта и роботов к снижению потребности в исследователях-людях?" половина респондентов ответила "маловероятно", по 24 % — "определенно нет" и "возможно", 2 % (один человек) — "определенно да". "У роботов нет воображения", —ответил один из ученых.

Источник: Times Higher Education

Ответить

Вернуться в «Дискуссионный клуб / Debating-Society»