Информация свежая... и не очень

Модераторы: morozov, mike@in-russia, Editor

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 33098
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#721   morozov » Вт май 05, 2015 4:17

Структура Λ(1405)-резонанса
1 мая 2015

Частица Λ(1405)-резонанс, считавшаяся низшим возбуждённым состоянием Λ-бариона с кварковым составом uds, была открыта в 1961 г.. До настоящего времени её структура остается предметом дискуссии, поскольку масса этой частицы меньше, чем ожидается в трёхкварковой модели. В 60-x годах R. Dalitz и др. предположили, что на самом деле Λ(1405) является не трёхкварковой частицей, а «субатомной молекулой», состоящей из связанного состояния мезона (K- или анти-K0) и нуклона (протона или нейтрона). Доказать или опровергнуть гипотезу R. Dalitz и др. не удавалось, но со временем росла уверенность в её справедливости. J.M.M. Hall (Университет Аделаиды, Австралия) и др. выполнили новые суперкомпьютерные вычисления «из первых принципов» методом «КХД на решётке», и впервые достаточно точно вычислили электромагнитные форм-факторы Λ(1405). Было установлено, что s-кварк не вносит вклада в магнитный момент Λ(1405). Это возможно в том случае, если s-кварк заключён внутри мезона с нулевым спином, образующего связанную систему с нуклоном. Расчёт массы Λ(1405) в молекулярной модели также показывает лучшее согласие с экспериментом. Однако для исчерпывающего доказательства молекулярной структуры Λ(1405) требуются дальнейшие исследования. Источник: Phys. Rev. Lett. 114 132002 (2015)

Квантовая запутанность 3000 атомов
1 мая 2015

Исследователи из Сербии и США в своём эксперименте перевели около 3000 атомов в квантово запутанное состояние при взаимодействии атомов с единичным фотоном. R. McConnell и др. помещали ультрахолодный газ атомов 87Rb в оптический резонатор, пропускали через резонатор слабое лазерное излучение и измеряли поляризацию фотонов на выходе. Поворот поляризации на 90° по сравнению с начальным направлением соответствовал переходу почти всех атомов в запутанное состояние при взаимодействии с одним фотоном. Из 3100 атомов в резонаторе в запутанное состояние удавалось перевести около 94 %, что является рекордом для систем из большого числа массивных частиц. Эксперимент проводился много раз, и по характеристикам вылетающих фотонов измерялась функция Вигнера для атомов в резонаторе, характеризующая их распределение вероятности. В некоторой области функция Вигнера была отрицательной, что свидетельствовало о неклассичности системы. Также в распределении наблюдалась негауссовость, которая говорила о запутанности по направлениям спинов атомов. Большие квантово запутанные ансамбли атомов могут найти применение в сверхточных атомных часах и для выполнения прецизионных измерений. Источник: Nature 519 439 (2015)

Водяной лед между слоями графена
1 мая 2015

В эксперименте, выполненном под руководством И.В. Григорьевой и А.К. Гейма (Манчестерский университет, Великобритания), исследована структура водяного льда, заключённого в тонком промежутке (толщиной в три молекулы воды) между двумя слоями графена. Благодаря тому, что взаимное притяжение слоев графена силами Ван дер Ваальса создаёт между ними давление ≈ 1 ГПа, вода в этих условиях замерзает уже при комнатной температуре. Структура льда исследована с помощью переходного электронного микроскопа с высоким разрешением. Оказалось, что лёд имеет квадратную кристаллическую решётку с постоянной решётки (расстояниями между атомами кислорода) 2,83 A, в противоположность гексагональной структуре обычного льда. При этом сонаправленности кристаллических направлений льда и углерода не наблюдалось. Возможно, что лёд с квадратной решеткой может образовываться и в природных условиях в микрокапиллярах некоторых гидрофобных пород. Источник: Nature 519 443 (2015)

Распространение ударного возмущения в гранулированной среде
1 мая 2015

R.P. Behringer (Технологический институт в Нью-Джерси, США) и его коллеги методом фотоупругости исследовали процесс распространения силового воздействия в гранулированной среде. В отличие от упругих сред, в которых слабые возмущения распространяются в виде линейных волн, в гранулированной среде имеет место существенная нелинейность даже при слабом воздействии. Между двумя прозрачными плексигласовыми пластинами засыпался порошок вещества, меняющего свои оптические свойства под влиянием деформации, благодаря чему можно наблюдать распространение в среде механических напряжений. С помощью скоростной видеосъемки измерена скорость и пространственная структура возмущения, бегущего по среде после удара падающим сверху грузом. Оказалось, что характер распространения возмущения зависит от безразмерного параметра M = tcv0/d, где v0 — скорость падающего груза при ударе, d — диаметр частиц среды и tc — характерное время столкновения между парами частиц. При M<<1 силовое возмущение распространяется в среде по обособленным цепочкам частиц. Это связано с тем, что из-за неплотного контакта частиц, особенно в верхней части сосуда, силы передаются только вдоль отдельных линий. Если же M≥0,6, то цепочки расположены густо, и наблюдается хорошо выраженный коллективный фронт распространения возмущения. Источник: Phys. Rev. Lett. 114 144502 (2015)

Гравитационное линзирование реликтового излучения
1 мая 2015

С помощью радиотелескопа Atacama Cosmology Telescope, расположенного в Чили, впервые выявлено гравитационное линзирование микроволнового фонового излучения на гало тёмной материи в масштабе масс групп галактик и скоплений галактик ≈ 1013-1014M☉. Эти объекты представляют большие возмущения плотности и уже находятся на нелинейной стадии своей эволюции. Ранее гравитационное линзирование реликтового излучения уже наблюдалось другими телескопами, но лишь на масштабах в десятки и сотни мегапарсек (сверхскопления галактик). Измеренная Atacama Cosmology Telescope карта флуктуаций реликтового излучения, прокалиброванная по данным телескопа Планк, была сопоставлена с распределением 12000 галактик из оптического обзора SDSS-III/BOSS, и на уровне достоверности 3,2 σ выделен эффект линзирования. Наблюдение гравитационного линзирования реликтового излучения открывает новые возможности для исследования распределения тёмной материи в масштабах групп и скоплений галактик. Источник: Phys. Rev. Lett. 114 151302 (2015)
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 33098
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#722   morozov » Чт май 21, 2015 7:55

Модель гравитационной линзы позволит заглянуть в тайны загадочных квазаров

Для объяснения результатов наблюдений изображения гравитационно-линзированного квазара с релятивистскими выбросами построена модель линзы, согласующаяся с наблюдениями формы, яркости и кинематики. На примере гравитационно-линзированной системы В0218+357 показано, что существует большое число наборов параметров, адекватно описывающих ее наблюдаемую крупномасштабную структуру. При этом имеет место существенный разброс значений постоянной Хаббла.



При наблюдениях астрофизических объектов необходимо учитывать, что потоки частиц и лучи света – прежде чем попасть к наблюдателю на Землю – проходят гигантские расстояния и испытывают воздействия множества факторов. И далее надо разделить информацию о наблюдаемом объекте и воздействия, накапливающиеся «по дороге». Прелесть настоящей ситуации – наличие на орбите телескопа РадиоАстрон с базой интерферометра, которая до сих пор была недостижима. Это позволяет строить модели гравитационных линз, роль которых играют галактики, находящиеся на пути попадающих на Землю частиц.

Специалистами ФИАН была рассмотрена возможность использования наблюдений линзированных релятивистских струй на малых угловых масштабах с целью построения модели линзы и независимого определения важнейшего космологического параметра – постоянной Хаббла[1].



quazar 2015

Рисунок 1. Квазар, художественное изображение (источник)



Для ограничения моделей, описывающих рассматриваемую гравитационно-линзированную систему, предлагается использовать дополнительный наблюдаемый параметр – позиционный угол изображения струи при выходе из сопла.

Установлено, что при наблюдениях на сверхмалых угловых масштабах, доступных при использовании наземно-космического интерферометра РадиоАстрон, возможно различить модели системы, для которых позиционные углы изображений струй отличаются более чем на 40 градусов.

Наблюдения событий сильного гравитационного линзирования внегалактических объектов могут быть использованы для оценки важнейшего космологического параметра – постоянной Хаббла – в том случае, если наблюдатель знает распределение поверхностной плотности галактики-линзы, временнóе запаздывание между изображения линзированного источника и относительное положение линзы и источника.

Источник В0218+357, имеющий крупномасштабную релятивистскую струю и находящийся на космологическом расстоянии с красным смещением z = 0.96, явился удобным объектом для независимого измерения постоянной Хаббла, т.к. для него с высокой точностью измерено временное запаздывание между его компактными изображениями. Кроме того, он расположен вдалеке от других внегалактических источников, которые могут значительно искажать наблюдаемое гравитационное поле.

В то же время существует значительная неопределенность в поиске относительного положения линзы – спиральной галактики и источника, которое не может быть измерено с имеющимися в настоящее время оптическими и инфракрасными приборами. Следовательно, чтобы измерить постоянную Хаббла с заданной точностью, необходимо построить точную модель гравитационно-линзированной системы.

В одной из работ ученых Астрокосмического центра ФИАН было показано, что существуют несколько наборов параметров, адекватно описывающих наблюдаемую крупномасштабную структуру, а именно, отношение интенсивности излучения компактных изображений А и В IA/IB ~ (3.1 – 3.7), угловое расстояние между изображениями d ~ 0.335 угловой секунды, позиционный угол крупномасштабной струи. Однако каждый набор параметров определяет свое значение постоянной Хаббла, которое существенным образом отличается от значений, полученных для других наборов параметров.

Важно отметить, что крупномасштабная кольцеобразная структура, наблюдаемая у исследуемого источника в радиодиапазоне длин волн и являющаяся результатом линзирования крупномасштабной струи (см. рисунок 2, левая панель), может возникнуть только для очень ограниченного набора параметров системы и ориентации струи. Но даже для этого ограниченного набора параметров разброс значений постоянной Хаббла остается весьма значительным.



larch

Рисунок 2. Левая панель: радиокарта В0218+357, полученная на VLA на частоте 15 ГГц. Четко видны два компактных ядра (А – слева), кольцо Эйнштейна и нелинзированная крупномасштабная релятивистская струя, направленная с севера на юг. Средняя панель: начальная фаза релятивистской струи (30 мкс дуги), истекающая из изображения А, для трех разных позиционных углов. Правая панель: функция видности для четырех наборов параметров модели с позиционными углами, изображенными на средней панели, с базами наземно-космического интерферометра РадиоАстрон в сети с радиотелескопами в Эффельсберге, Аресибо и Евпатории на частоте 5 ГГц (заштриховано серым) в январе 2014 года. Характерные ошибки наблюдений показаны вертикальными линиями (изображения предоставлены Т.А. Ларченковой)



Учёными ФИАН предложено использовать позиционный угол изображений струи на малых угловых масштабах (порядка микросекунды дуги) в качестве дополнительного наблюдательного параметра для ограничения количества моделей системы, полученных после проведения анализа ее крупномасштабной структуры. Основная идея заключается в измерении позиционного угла линзированной струи на таких масштабах, на которых ее собственная топология остается еще свободной от искажений, вызываемых гравитационной линзой. На этих масштабах (десятки угловых микросекунд) струя меняет только свою ориентацию в зависимости от модели системы.
Изображение
На рисунке 2 (правая панель) показана функция видности для четырех наборов параметров с разными позиционными углами струи (рисунок 2, средняя панель), истекающей из наиболее яркого изображения компактного ядра – изображения А в январе 2014 года.

Серая область соответствует проекциям баз наземно-космического интерферометра РадиоАстрон в сети с крупнейшими радиотелескопами в Эффельсберге, Аресибо и Евпатории на частоте наблюдения 5 ГГц.

На рис. 2 хорошо видно, что возможность отличить одну модель от другой зависит от соотношения сигнал-шум. Предполагая значимость детектирования сигнала порядка 7 сигма, становится возможным отличить модели, для которых позиционные углы изображения струи отличаются более чем на 40 градусов.

Наблюдения источника В0281+357, проведённые на частоте 15 ГГц на (440 × 106 длин волн) интерферометром VLBA (Very Long Baseline Array, США) показали, что коррелированный поток не падает до нуля даже на максимальных базах этого наземного интерферометра, а составляет около 250 мЯн.

На частоте 5 ГГц компоненты источника могут быть более протяженными, но известно, что они хорошо наблюдаются на частоте 8.4 ГГц.

Представитель Астрокосмического центра ФИАН, к.ф.-м.н. Татьяна Ларченкова так прокомментировала полученные результаты:



«Наблюдения источника B0218+357 на наземно-космическом интерферометре являются важными для определения структуры и ориентации релятивистской струи на сверхмалых угловых масштабах от сопла (эжектора релятивистских частиц). Важно отметить, что неоднородность распределения излучения вдоль струи практически не оказывает влияния на сформулированное выше заключение».



В. Жебит, АНИ «ФИАН-Информ»



______________________________

[1] Постоянная Ха́ббла (Н)— коэффициент, который связывает расстояние до внегалактического объекта (галактики, квазара) со скоростью его удаления. Имеет размерность, обратную времени (H = 2,3·10−18 с−1), выражается в км/с на мегапарсек. К тексту
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 33098
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#723   morozov » Чт май 28, 2015 20:02

Конденсаторы Солнца

В Троицком технопарке ФИАН разработано принципиально новое устройство – фотоэлектрохимический суперконденсатор, с помощью которого осуществляется прямое преобразование солнечной световой энергии в электрическую и непосредственное накопление в электродах устройства. Устройство предназначено для коммерческого производства.



Работа выполнялась в рамках программ фундаментальных исследований, проводимых ФИАНом на базе Технопарка в г. Троицк. Основной целью НИОКР являлась разработка конструкции и исследование характеристик основных компонентов солнечных PES-конденсаторов (Photoelectrochemical Supercapacitor) различного назначения.

Удельная разрядная энергия целевых PES-конденсаторов, предназначенных для коммерческого использования, должна быть не менее 12 Вт∙ч/кг (Wh/kg) при 12-часовом заряде солнечным излучением АМ1,5 с пиковой мощностью 1000 Вт/м2 (W/m2) и разряде с постоянной удельной мощностью 0,9 Вт/кг (W/kg). Циклический ресурс, срок службы и энергетическая эффективность PES-конденсаторов должны быть не менее 7000 циклов, 15 лет и 10 %, соответственно.

В рамках НИОКР были определены основные принципы действия и разработана конструкция солнечного PES-конденсатора, включающего в себя: фотоэлектрод, положительный электрод, отрицательный электрод, сепаратор и электролит.

Изображение

Конструкция и принцип работы PES-конленсатора


Разработанный солнечный PES-конденсатор обеспечивает прямое преобразование солнечной световой энергии в электрическую. Процесс преобразования энергии осуществляется в фотоэлектроде, изготавливаемом на основе различных полупроводниковых материалов. Генерируемые фотоэлектродом электроны переносятся и накапливаются в двойном электрическом слое EDL (Electric Double Layer) отрицательного электрода, изготовленного на основе нанопористого углеродного материала (NPC), а дырки накапливаются в положительном электроде PES-конденсатора. Такая конструкция PES-конденсатора позволяет проводить заряд его накопителя солнечной энергией с минимальными её потерями и разряд конденсатора с различными профилями мощности.


Изображение

Временны′е зависимости напряжения (а) и заряд/разрядных токов (b)
солнечного PES-конденсатора с электрической емкостью 20kF,
при заряде солнечным излучением АМ1 с удельной пиковой мощностью 100 mW/cm2
и разряде постоянной мощностью 0,8 W


В рамках упомянутого проекта специалистами Технопарка ФИАН проводились целенаправленные теоретические и экспериментальные исследования фундаментальных свойств и параметров основных компонентов и узлов PES-конденсаторов. Созданы и исследованы различные модели, изготовлены и тестированы важные параметры ключевых компонентов PES-конденсаторов. Результаты проведённых исследований показали практическую возможность создания технологии коммерческих PES-конденсаторов различного назначения.

В процессе исследования были разработаны новые способы синтеза перспективных NPC-материалов из дешёвого и доступного полимерного сырья с высокой удельной электрической ёмкостью и низким удельным электрическим сопротивлением. Разработанная технология синтеза NPC-материалов может быть успешно использована для производства PES-конденсаторов различного применения с водным и органическим электролитом, а также современных электрохимических конденсаторов.

Новым (безактивационным) способом синтезирован NPC-материал и исследованы его характеристики при удельной площади поверхности 682 м2/г (m2/g) и удельной электрической ёмкости 750 Ф/г (F/g).

Было доказано, что путём оптимизации параметров пористой структуры и улучшения технологических режимов синтеза NPC-материалов можно увеличить величину удельной электрической ёмкости материалов до 1600 Ф/г (F/g), что важно для их широкого практического применения.

По словам руководителя группы разработчиков, руководителя Отдела Гелиоэнергетики, к.ф-м.н. С.А. Казаряна:



«Сделан важный вывод о том, что специальный и управляемый процесс образования пористой пространственной структуры, с необходимыми размерами пор, физическими, электронными, электрохимическими параметрами стенок пор и заданным распределением пор по размерам, может быть реализован при помощи дополнительной физической и/или химической активации NPC-материалов, а также введением в состав исходного сырья специального порообразователя и легирующих примесей».



Разработанные в Технопарке ФИАН солнечные PES-конденсаторы найдут практическое применение в автономных солнечных электростанциях, в сетях электроснабжения транспортных магистралей, городских улиц, госучреждений и строений жилого сектора.



В. Жебит, АНИ «ФИАН-информ»
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 33098
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#724   morozov » Вт июн 09, 2015 21:04

Живой кристалл

Кристаллы – символ застывшего порядка, обычно противопоставляют самоорганизации живой материи. Однако американскими учеными из Rockefeller Univ. и Pittsburgh Univ. [1] это правило поставлено под сомнение: они обнаружили, что болотные бактерии могут образовывать упорядоченные структуры с высокой степенью симметрии, так называемые “активные кристаллы”, по аналогии с ранее введенным термином для жидкостей (см. ПерсТ [2]).

Если в обычном кристалле движение – помеха идеальному порядку, то активный кристалл самим своим существованием обязан движению: его “атомы”, крутясь на месте, порождают вихревой ток жидкости и благодаря этому притягиваются друг к другу (рис. 1а). Такое вращение на месте – естественное приспособление бактерий к среде обитания: вместо того, чтобы, подобно другим бактериям, шнырять туда-сюда в поисках корма, они прижимаются ко дну болота и своим вращением направляют поток питательных веществ на себя, следуя известной максиме “хочешь жить – умей вертеться”.

ИзображениеИзображение

Рис. 1. Активный кристалл из бактерий Thiovulum majus – обитателей соляных болот:
а – притяжение двух вихрей, порожденных вращающимися бактериями; б – снимок кристалла в темном поле.



При лабораторных экспериментах, где дном служила гладкая стеклянная поверхность, бактерии образовывали двумерный кристалл гексагональной симметрии (рис. 1б). Как следует из эксперимента, механизм, с помощью которого бактерии прижимаются ко дну тоже гидродинамического происхождения – за счет разницы давлений в вихре и вне его. При вращении бактерии воздействуют на дно и соседей с силой в несколько десятков пиконьютонов.

А.Пятаков

1. A.P.Petroff et al., Phys. Rev. Lett. 114, 158102 (2015).

2. ПерсТ 20, вып.12, с. 7 (2013).
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 33098
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#725   morozov » Чт июн 18, 2015 0:36

Новый волоконный фемтосекундный лазер

Специалистами ООО «Авеста-Проект»[1] – фирмы-резидента Троицкого технопарка ФИАН – разработан новый волоконный фемтосекундный лазер ANTAUS, предназначенный для медицинских целей и использования в научных исследованиях. Можете приобрести.



Фемтосекундные лазеры всё шире применяются в медицине и промышленности, в частности, для операций по лазерной коррекции зрения (метод Фемто-ЛАСИК), микромашининга различных материалов, двухфотонной полимеризации (3D-печать), исправления топологии фотомасок, стандартов частоты и др. Это незаменимый инструмент для проведения научных исследований современного уровня в таких областях как спектроскопия с высоким временным разрешением, многофотонная микроскопия, генерация терагерцового излучения, генерация рентгеновского излучения и аттосекундных импульсов, лазерное ускорение частиц.

По сравнению с традиционными лазерными источниками фемтосекундные лазерные системы предлагают новый качественный уровень при обработке и структурировании различных материалов, благодаря отсутствию побочных тепловых эффектов. Это преимущество обусловлено тем, что длительность фемтосекундного лазерного импульса мала настолько, что при удалении порции материала тепло не успевает распространиться в прилегающие участки. Такой тип взаимодействия называется «холодной абляцией», т.е. материал удаляется путем прямого перехода из твердого состояния в плазму, минуя стадии плавления и испарения. Скорость перехода и удаления материала - на несколько порядков выше скорости распространения теплового воздействия.

Необходимость разработки надежной и простой фемтосекундной волоконной системы с достаточно большой энергией в импульсе и высокой средней мощностью была обусловлена требованиями OEM-заказчика (Original Equipment Manufacturer), а задача по интеграции системы в установку Фемто-ЛАСИК требовала высокой долговременной стабильности выходной мощности, повышенной отказоустойчивости и возможности управления выходной частотой повторения импульсов. В результате, ООО «Авеста-Проект» был представлен новый волоконный фемтосекундный лазер ANTAUS.

Изображение

Волоконный лазер ANTAUS (оптический блок и блок управления)


Успешно реализованное в этой системе сочетание полностью волоконной схемы с технологией усиления чирпированных импульсов позволило получить источник ультракоротких импульсов с высокой энергией при чрезвычайно высокой стабильности параметров генерации на длинах волн 1030-1060 нм.

Опциональное оснащение системы акустооптическим модулятором добавляет возможность варьирования частоты следования импульсов от одиночного импульса до 2,5 МГц.

В задающем генераторе этой системы реализован механизм пассивной синхронизации мод на насыщающемся поглотителе (SESAM), что, на сегодняшний день, является наиболее надежным способом запуска режима генерации ультракоротких импульсов.


Изображение

График долговременной стабильности системы ANTAUS


Оптимизированная схема «стретчер» – «усилитель» – «free-space компрессор» обеспечивает среднюю мощность выходного излучения фемтосекундных импульсов до 5 Вт и энергию 2 мкДж в импульсе при длительности менее 350 фс.


Изображение

Автокорреляционная функция импульса системы ANTAUS


Высокое качество пучка (см. рисунок ниже) позволяет оптимально фокусировать лазерное излучение для микрообработки тканей и материалов, а также для возбуждения и регистрации нелинейных эффектов и процессов.

Изображение

Профиль лазерного пучка системы ANTAUS


Автоматизированная микропроцессорная система управления с информационной индикацией позволяет без труда управлять режимами работы лазера. Встроенная система регулирования в реальном времени отслеживает состояние важных физических параметров и автоматически поддерживает их значения в пределах, обеспечивающих высокостабильную генерацию в режиме с номинальными характеристиками.

В лазере ANTAUS также реализована возможность удаленного управления с персонального компьютера при установке специального программного приложения, идущего в комплекте. Программный интерфейс также обеспечивает удобное и понятное управление лазером.

ANTAUS поставляется как OEM-источник лазерного излучения для дальнейшей интеграции в системы заказчиков в медицине и промышленности, так и в качестве самостоятельной системы для проведения прикладных и фундаментальных научных исследований. Лазер не требует выездной инсталляции и готов к работе сразу после поставки.

Коммерческая версия такого продукта российского производства впервые представлена на российском рынке. На данный момент в России отсутствуют отечественные коммерческие системы с подобным набором характеристик (см. таблицу).



Основные характеристики волоконного лазера ANTAUS
Длительность импульса (FWHM) < 350 фс
Возможная длина волны* 1030; 1040; 1050 нм
Энергия в импульсе > 2 мкДж
Средняя выходная мощность > 5 Вт
Частота повторения** 2.5 МГц
Пространственная мода TEMoo
Поляризация линейная, горизонтальная
Тип выхода free-space

Размеры



оптический блок: 350 x 220 x 120 мм

блок питания: 470 x 385 x 155 мм

* – выбирается при заказе; также доступны другие длины волн по запросу;

** – возможна установка АО модулятора для регулировки частоты повторения



В перечне многочисленных областей применения волоконных микроджоульных фемтосекундных систем следует выделить следующие:
1. Источники фемтосекуного излучения в операциях по коррекции зрения, а также перспективных операциях по лечению катаракты и др.

(Например, в операции Фемто-ЛАСИК фемтосекундный лазер используется для создания «клапана» или «лоскута» в роговичном слое, требуемого по технологии проведения операции. Созданный роговичный «лоскут» сначала отгибается, а затем возвращается обратно после проведения собственно коррекции эксимерным лазером. Фемтосекундный лазер позволяет проводить операции по коррекции зрения даже пациентам с достаточно тонкой роговицей. Важнейшую роль в успешности операции играет качество и точность создания «лоскута»).

2. Экспериментальные установки микрообработки и структурирования различных материалов и образцов.

(В частности, это метод двухфотонной полимеризации в технологии 3D-печати сверхвысокого пространственного разрешения; микромашининг полимерных материалов для медицинских применений; запись микроструктур в оптических волокнах и др.).

3. Спектроскопия сверхвысокого временного разрешения.

4. Многофотонная микроскопия.


По словам руководителя ООО «Авеста-Проект» Александра Конященко, «в дальнейших планах разработчиков ANTAUS – повышение средней мощности системы и уменьшение длительности импульса».

Коллектив «Авеста-Проект» на проводившемся Лазерной ассоциацией конкурсе 2015 года на лучшую отечественную разработку в области фотоники стали, в номинации «Источники лазерного излучения и системы управления лазерным лучом» (конкурс имени М.Ф. Стельмаха), был удостоен диплома.

В. Жебит, АНИ «ФИАН-информ»



_________________________________

[1] ООО «Авеста-Проект» (fs@avesta.ru) является одним из ведущих производителей фемтосекундных лазерных систем для научных и промышленных применений на российском рынке. Компания является резидентом Троицкого технопарка ФИАН. Разработка новых приборов и систем – один из основных приоритетов компании, поскольку значительная часть продукции поставляется на высококонкурентный мировой рынок фемтосекундных лазерных систем. К тексту
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 33098
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#726   morozov » Ср июн 24, 2015 12:18

Редкие распады Bs0 → μ+μ- и B0 → μ+μ-
1 июня 2015

Коллаборации CMS и LHCb, выполняющие эксперименты на Большом адронном коллайдере, сообщили о регистрации очень редких распадов мезонов Bs0 → μ+μ- и B0 → μ+μ- с достоверностью 6 σ и 3 σ, соответственно. Их вероятность мала из-за того, что они происходят за счёт слабого взаимодействия и дополнительных диаграмм второго порядка. Обнаружение распадов Bs0 → μ+μ- и B0 → μ+μ- важно тем, что они чувствительны к эффектам за пределами Стандартной модели или в её модификациях. Например, некоторые теории с дополнительными хиггсовыми бозонами предсказывали повышенную вероятность указанных распадов. В новой совместной работе проведен анализ данных CMS и LHCb по pp-столкновениям за 2011-2012 гг. Измеренные вероятности распадов хорошо согласуются с расчётами в рамках Стандартной модели, и это накладывает определённые ограничения на новые гипотетические эффекты. Источник: Nature, онлайн-публикация от 13 мая 2015 г.

Куперовское спаривание электронов без сверхпроводимости
1 июня 2015

J. Levy (Университет Питтсбурга, США) и его коллеги выполнили эксперимент, в котором впервые с большой достоверностью наблюдалось куперовское спаривание электронов в веществе без появления у этого вещества сверхпроводимости. Данный эффект был предсказан в 1969 г. D.M. Eagles. С помощью атомного силового микроскопа был изготовлен одноэлектронный транзистор, состоящий из нанопроволоки между слоями SrTiO3 и LaAlO3. Участок нанопроволоки между двумя разрывами (туннельными барьерами) представлял собой квантовую точку, в которую можно было добавлять электроны путём изменения потенциала затвора транзистора. Эксперимент проводился выше температуры сверхпроводящего перехода, так что сверхпроводимость отсутствовала. Тем не менее, наблюдалось поступление электронов парами со стороны SrTiO3 в квантовую точку. Это было установлено по наличию двойных, расщеплённых за счет эффекта Зеемана пиков на графике проводимости. Расщепление появлялось при увеличении внешнего магнитного поля выше 3 Тл. Возможно, что изучение фазы, в которой есть куперовское спаривание без сверхпроводимости, поможет в понимании механизмов высокотемпературной сверхпроводимости. Источник: Nature 521 196 (2015)

Замедление света в оптоволокне
1 июня 2015

Две независимые группы исследователей (J. Laurat (Университет Пьера и Марии Кюри — Париж 6, Франция) и др. и A. Rauschenbeutel (Венский технический университет, Австрия) и др.) впервые реализовали метод замедления групповой скорости света в веществе, который был предложен теоретически A.K. Patnaik, J.Q. Liang и K. Hakuta в 2002 г. Если раньше эксперименты по замедлению света выполнялись непосредственно в ультрахолодных газах, то в новом эксперименте импульс, представляемый единичным фотоном, передавался по оптоволокну, пропущенному сквозь облачко ультрахолодного газа атомов цезия в магнитооптической ловушке. Толщина оптоволокна была меньше длины волны света, поэтому вокруг оптоволокна возникало ближнее электромагнитное поле (evanescent field), в котором заключалось примерно 40 % энергии импульса. Благодаря взаимодействию с газом выходящего за пределы оптоволокна поля, происходило замедление всего импульса. Состоянием газа и, соответственно, электромагнитно-индуцированной прозрачностью среды можно было управлять с помощью дополнительного лазера и магнитного поля. В эксперименте J. Laurat было достигнуто как замедление групповой скорости света до величины c/3000, так и запись импульса: его остановка в результате поглощения и последующее переизлучение с эффективность 10 %. В эксперименте A. Rauschenbeutel и др. групповая скорость света замедлялась до 50 м с-1, и также осуществлялась его запись и высвобождение с эффективностью 3 %. Новый метод замедления света в оптоволокне удобен благодаря отсутствию необходимости применять зеркала, линзы и др. для отклонения света и может найти практические применения в устройствах обработки квантовой информации. Источники: Phys. Rev. Lett. 114 180503 (2015), Optica 2 353 (2015)

Циклотронное излучение единичного электрона
1 июня 2015

D.M. Asner (Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория, США) и др. измерили характеристики электромагнитного излучения, генерируемого единичным электроном, вращающимся по круговой траектории в магнитном поле. Релятивистские поправки к частоте вращения зависят от энергии электронов, поэтому данный метод пригоден для измерения энергий электронов. Хотя циклотронное излучение было исследовано теоретически О. Хевисайдом ещё в 1904 г., до настоящего времени прямых измерений циклотронного излучения единичного электрона выполнено не было. В эксперименте D.M. Asner и др. регистрировалось излучение электронов, испущенных при бета-распадах ядер изомера 83Kr и захваченных в магнитную ловушку. Излучение с частотой ≈ 25 ГГц и мощностью всего в фемтоватт через волновод поступало на низкошумный усилитель. Таким способом регистрировалось излучение единичных электронов, что было установлено по характерному нарастанию частоты излучения за счёт потерь энергии электрона, а также по наличию резких скачков, интерпретируемых как столкновения электронов с молекулами газа. Планируется, что данный метод будет использован для регистрации излучения электронов в экспериментах по измерению массы нейтрино, испускаемых при радиоактивных распадах. Одновременно с нейтрино, которые сложно зарегистрировать непосредственно, испускаются и электроны, и по их энергетическому спектру можно определить массу нейтрино. В планируемом эксперименте KATRIN (Карлсруэ, Германия), детектор электронов представляет собой сложную массивную конструкцию. KATRIN является масштабным аналогом эксперимента ТРОИЦК-НЮ-МАСС, проводившегося под руководством акад. В.М. Лобашёва в ИЯИ РАН в г. Троицк, в котором было получено ограничение сверху на массу нейтрино. Новый метод измерения энергии электронов по частоте циклотронного излучения, возможно, позволит создать более компактный электронный спектрометр с высокой чувствительностью. Источник: Phys. Rev. Lett. 114 162501 (2015)

Распределение по ароматам нейтрино высоких энергий
1 июня 2015

Две группы исследователей (F. Vissani (Научный институт Гран-Сассо и Национальная лаборатория Гран Сассо, Италия) и др. и коллаборация IceCube) независимо проанализировали данные нейтринного детектора IceCube, расположенного на Южном полюсе, и пришли к выводу, что регистрируемые нейтрино распределены примерно поровну между тремя ароматами: электронным, мюонным и тау. Ранее в анализе другой группы делался вывод о том, что поток нейтрино IceCube почти полностью состоит из νe, что возможно лишь в некоторых экзотических моделях. В новом анализе обеих групп применялся метод разделения событий на трековые и ливнеподобные (по топологии области излучения света) и использовались данные о мюонах, сопровождающих нейтринные события. Обнаруженное равномерное распределение нейтрино по ароматам хорошо соответствует перемешиванию при нейтринных осцилляциях в течение долгого времени, пока нейтрино летели от далёких астрофизических источников, возможно, активных ядер галактик. Источники: Phys. Rev. Lett. 114 171101 (2015), Phys. Rev. Lett. 114 171102 (2015)

Новости не опубликованные в журнале


Люминесцентный термометр
16 июня 2015

E. Homeyer (Лионский университет, Франция) и др. разработали устройство для быстрого измерения температуры в интервале от 100 до 800 К с точностью 1 К. Детектором служит дефект в алмазе (цепочка из нескольких внедренных в кристалл атомов и вакансий). Этот дефект обладает свойством люминесценции при возбуждении лазерными импульсами, а время жизни возбужденного состояния очень чувствительно к температуре благодаря особой конфигурации квантовых уровней. Таким образом, температуру можно определять путем измерения времени люминесцентного отклика. При использовании микроскопических кристаллов с дефектами данным метод позволяет измерять температуры объектов и в микрометрового масштаба. Источники: Appl. Phys. Lett. 106 243502 (2015), phys.org
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 33098
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#727   morozov » Сб июл 04, 2015 22:44

Домены и доменные границы в мультиферроиках

Под таким названием вышел обзор [1] во французском Comptes Rendus Physique (журнал, возможно, известен далеко не всем читателям ПерсТа, он является англоязычным продолжением традиций Мемуаров французской академии наук, ведущих свою историю с 1666 г.). Интерес именно к доменным границам (ДГ) в средах с несколькими видами упорядочения объясняется, с одной стороны, разнообразием современных методов наблюдения (различных мод электронной и сканирующей зондовой микроскопии), с помощью которых стала возможным визуализация сегнетоэлектрической и магнитной структуры и изучение их влияния друг на друга. С другой стороны, по мере миниатюризации спинтронных устройств возрастает роль кинетики доменных границ и явления их закрепления на дефектах (пиннинга). Не менее важно как с фундаментальной, так и с практической точек зрения то, что доменные границы обладают свойствами, не присущими доменам, которые они разделяют.

Весьма интригующими являются электропроводящие характеристики доменных границ, отличающие область ДГ от основного объема сегнетоэлектрика. Впервые это отличие было обнаружено в феррите висмута BiFeO3 в виде повышенной проводимости доменных границ, по сравнению с диэлектрической толщей доменов. Интересно, что даже при стирании доменной границы ее “электропроводящий образ” остается запечатленным в сегнетоэлектрике. Как полагают, проводящие свойства ассоциированы с кислородными вакансиями, концентрирующихся вблизи доменных границ. В иттриевом манганите YMnO3, напротив, границы хуже проводят электричество, чем основной объем образца. Как замечают авторы обзора [1], наблюдается следующая закономерность: доменные границы как бы восстанавливают симметрию и свойства соответствующей материалу парафазы – проводящей для феррита висмута и диэлектрической для манганита. Заметим, что для магнитных доменных границ все обстоит ровно наоборот: их симметрия ниже симметрии кристалла в доменах [2].
Изображение
Рис. 1. Изображения полученные посредством атомно-силовой микроскопии поверхности (110) HoMnO3:
a − в режиме измерения электрического сопротивления при подаче напряжения −10 В;
b − изображение того же участка с помощью силовой микроскопии пьезоэлектрического отклика:
контраст изображения соответствует сегнетоэлектрическим доменам, стрелками показано
направление электрической поляризации доменов, цветом – заряд доменных границ;
c − то же, что и на левом изображении, но при обратном смещении +10 В [1].


В другом манганите – HoMnO3 ситуация еще более запутанная: одни участки обладают повышенной проводимостью, другие – увеличенным сопротивлением (рис. 1). Все дело в электрическом заряде стенок (кстати, до активных исследований мультиферроиков считалось, что сегнетоэлектрическая доменная граница не может иметь электрический заряд): отрицательно заряженные доменные границы притягивают дырки, создавая резервуары со свободными носителями заряда, а положительно заряженные – отталкивают их, создавая обедненные области повышенного сопротивления.

Хотя основной акцент сделан на проводящих свойствах доменных границ, тематика обзора [1] требует также осветить их магнитные свойства. К сожалению, несмотря на теоретические предсказания, по сведениям авторов [1] пока не удалось обнаружить намагниченность, возникающую в месте расположения сегнетоэлектрических доменных границ в сегнетоэлектриках с антиферромагнитным упорядочением. Подобное усиление магнитного момента наблюдается только на границе ромбоэдрической и тетрагональной фаз в пленках феррита висмута [3].

Заметим, что существует и обратное явление – возникновение электрической поляризации в месте расположения магнитных доменных границ, теоретически предсказанное в [2] и экспериментально подтвержденное в [4], которое оказалось за рамками обзора [1].

А.Пятаков

1. S.Matzen, S.Fusil, C.R. Physique 16, 227 (2015).

2. В.Г.Барьяхтар и др., Письма в ЖЭТФ 37, 565 (1983).

3. J.X.Zhang et al., Nanoscale 4, 6196 (2012)

4. A.S.Logginov et al., Appl. Phys. Lett. 93, 182510 (2008).
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 33098
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#728   morozov » Ср июл 08, 2015 19:54

Капилляроскопия

ФИАН активно сотрудничает с медицинскими учреждениями России в разработках аналитических методов и оборудования для диагностики и лечения функциональных заболеваний. Одно из таких передовых направлений исследований – капилляроскопия[1], в развитии которой в последнее время достигнуты существенные успехи.



Энергетические ресурсы человеческого организма всецело определяются дыханием, так как клеточная биохимия основывается на кислородной энергетике. Кислород, поступающий в организм человека через легкие и переносимый по кровеносным сосудам эритроцитами (а именно, молекулами гемоглобина), «выгружается» только в кровеносных капиллярах. Отсюда он, благодаря диффузии, проникает в клетки окружающих тканей (в том числе, клетки самих капилляров), соответственно градиенту концентрации кислорода (О2).

Следует отметить, что диаметр диска эритроцитов превосходит размеры просвета капилляров, поэтому, чтобы проникнуть в капилляр, эритроциты должны проходить сквозь капилляр по одному и легко деформироваться под действием сдвиговых напряжений. В норме так оно и происходит, однако в случае пониженной деформируемости кислородный дефицит возникает не только в тканевых клетках, но и клетках капиллярной стенки. В результате меняется даже форма капилляров (см. фото 1).



Изображение

Фото 1. Капиллярные сосуды

capillar2

Фото 2. Нормальные капилляры


capillar3

Фото 3. Извитые капилляры


capillar4

Фото 4. Перегруженные сосуды





Нормальные капилляры

Форма капилляров правильная, длинные, прямые, похожие на "шпильки". Это говорит о нормальной эластичности сосудистой стенки, хорошем кровотоке и нормальном обмене веществ в клетке (фото 2).

Извитые капилляры

Форма капилляров свидетельствует о склеротическом поражении сосудистой стенки (фото 3).

Перегруженные сосуды

Выраженный сосудистый рисунок свидетельствует о затрудненном венозном оттоке (фото 4).



Наблюдение капилляров осуществляется с помощью специальных приборов – капилляроскопов[2] (см. фото 5).



capillar5

Фото 5. Капилляроскоп настольный



Капилляроскопия[3] – уникальный метод исследования, обладающий такими неоспоримыми преимуществами как высокая точность (диагностика исключает постановку ошибочного диагноза), бескровность и безболезненность (исследование ведётся через кожу), безопасность (нет риска занесения инфекции, облучения, отсутствуют противопоказания), быстрота (обследование занимает не более 5 минут).

Современные капилляроскопы позволяют наблюдать изображение капилляров на мониторе компьютера, а также преобразовывать полученную информацию в графики, диаграммы и числовые показатели (параметризация наблюдений).

Эволюция капилляроскопов в течение последних 15 лет расширила их возможности от простой визуализации капилляров до развёрнутой оценки сосудистой патологии и прогнозирования рисков.

С каждой новой версией аппаратов улучшается разрешение и качество изображения, обновляется методология для прикладного использования в диагностике и процессе лечения.

Современные производители разрабатывают специальное программное обеспечение, которое дало бы возможность в режиме реального времени определять следующие параметры:

• Плотность капиллярной сети, количество капиллярных петель в поле зрения;

• Расстояние между капиллярами;

• Извитость капилляров;

• Состояние эндотелиального барьера;

• Размер периваскулярной зоны;

• Диаметры капилляра по отделам (артериальному, переходному, венозному);

• Отношение диаметра венозного отдела к диаметру артериального отдела капилляра;

• Линейная скорость капиллярного кровотока по отделам (артериальному, переходному, венозному);

• Объемная скорость капиллярного кровотока по отделам (артериальному, венозному);

• Ускорение линейной скорости капиллярного кровотока по отделам (артериальному, венозному);

• Остановку капиллярного кровотока (стаз);

• Вязкость капиллярной крови;

• Давление крови в капиллярном русле по отделам, градиент давления в капилляре;

• Перфузионный баланс;

• Транскапиллярный обмен;

• Ритм (графическое представление пульсовой волны);

• Адаптивность (компенсаторные возможности системы микроциркуляции);

• Состояние резерва системы микроциркуляции.



capillar6

Фото 6. Капилляроскоп «C-11»



К настоящему времени капилляроскопы приобретены рядом ведущих государственных медицинских учреждений и частных медицинских центров в Москве, Барнауле, Воронеже, Югорске и других городах России.

На прошедшем недавно в Отделении квантовой радиофизики ФИАН семинаре по капилляроскопии были проведены демонстрационные эксперименты по применению капилляроскопов для медицинской диагностики.



capillar7

Фото 7. Диагностика сосудов с помощью настольного капилляроскопа



capillar8

Фото 8. Процедура коррекции капилляров с помощью системы Матрикс ВЛОК



Ведущий научный сотрудник ФИАН и руководитель семинара «Актуальные проблемы биофизики и химфизики», канд. физ.-мат. наук, Станислав Дмитриевич Захаров так прокомментировал состояние разработок в области капилляроскопии:



«Капилляроскопия имеет большой медико-диагностический потенциал. Приходится, к сожалению, убеждаться, что не только врачи, но и биологи, не знают о критической роли капилляров в кислородном снабжении клеток организма. Конечно, они не виноваты, так как об этом еще не пишут в авторитетных руководствах по общей биологии. На самом деле, между капиллярами и красными клетками крови имеется сильное взаимодействие. Нами высказана гипотеза, что причиной высвобождения кислорода из молекулярных ловушек в гемоглобине является фазовый переход в эритроците, инициируемый сильной деформацией мембраны красной клетки при её входе в капилляр. Как только эритроцит начинает «протискиваться» сквозь тесный капиллярный «тоннель», внутри клетки происходит своеобразный кислородный взрыв, подобный внезапному образованию пузырьков при открытии бутылки шампанского. Освобожденный кислород почти без сопротивления проходит через тончайшие мембраны и насыщает соседние ткани. В случае довольно распространенных заболеваний, например, ишемической болезни сердца, деформируемость эритроцитов снижена. Тогда они не в состоянии войти в самые мелкие капилляры, тем самым лишая кислородного снабжения и клетки самих капилляров, называемые эндотелием. Такие капилляры деградируют. Каппиляроскоп позволяет это увидеть, принять своевременные меры, и контролировать эффективность лечения.»



В. Жебит, АНИ «ФИАН-информ»



От редакции. Иллюстрации предоставлены разработчиками капилляроскопов и С.Д. Захаровым
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 33098
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#729   morozov » Пт июл 10, 2015 1:09

Квантовая информатика сегодня и завтра
Изображение
Zeilinger FIANПрезидент Австрийской академии наук, профессор Венского университета Антон Цайлингер – знаковая фигура в квантовой физике: пионер квантовой телепортации, один из основоположников квантовой информатики, автор нескольких сотен работ, многие из которых определили развитие этой области науки. О современном состоянии квантовой криптографии и новых разработках учёный рассказал в ходе визита в Физический институт им. П.Н. Лебедева (ФИАН).



– Профессор, что можно ожидать от квантовых исследований в ближайшем будущем?

– Я думаю, в ближайшие пару лет мы сможем наблюдать квантовые явления в достаточно больших объектах – даже видимых в микроскоп. Принципиальных ограничений по размеру здесь нет, но как любой прогресс, развитие в этом направлении требует времени, а также участия заинтересованных молодых умов. Сегодня полным ходом идёт исследование квантовых явлений в макромолекулах и в наномасштабах – нанопроволоках и т.д. – с постепенным увеличением объектов.

Кроме того, сейчас появляются новые идеи по поводу использования макроскопических квантовых явлений для изучения гравитации, это тоже перспективная тема.

Очень интересен и метод квантового изображения без регистрации фотонов. У вас есть камера, работающая на некой длине волны, и эта длина может не подходить для объекта, который вы хотите изобразить. А мы предлагаем «перескочить» на другую длину волны, позволяющую создать аналог квантового запутывания. Сейчас мы обсуждаем возможное развитие этого метода с биологами: есть идея передать квантовое изображение живой клетки. Вопрос о дальнейшем применении пока открыт, но в любом случае это очень интересная задача на стыке наук.

Конечно, активно развивается и квантовая криптография: увеличиваются расстояния передачи информации, в этой областью занято всё больше частных компаний. Можно сказать, на наших глазах происходит переход от фундаментальной науки к практической применению и даже первым коммерческим прототипам. Это направление будет только набирать обороты.



– Расскажите, пожалуйста, что такое квантовая криптография и на чём она основывается.

– Это способ защиты передачи данных, в основе которого лежат принципы квантовой механики и, прежде всего – квантовая запутанность[1].

Суть здесь в том, что мы передаём фотоны, поляризованные в одном из четырёх направлений. Участники сообщения разрабатывают своего рода код, уславливаясь, чему (0 или 1) соответствует каждая поляризация. Дальше отправитель посылает фотоны, случайным образом поляризованные в одном из направлений, а адресат сообщает, в каких поляризациях измерил эти лучи, но при этом не раскрывает результат. Получается, раз каждый фотон может соответствовать как 0, так и 1, для потенциального перехватчика эта открытая информация бесполезна. После того как отправитель сообщает, совпадают ли поляризации для каждого фотона, участники сообщения записывают последовательность. Этот двоичный код и будет секретным ключом для расшифровки данных – так что их можно передавать «в открытую». Собственно, так и гарантируется безопасность передачи информации.



– В каком состоянии, на Ваш взгляд, находится квантовая криптография сегодня?

– В этой области на сегодняшний день основные принципы понятны, перед нами уже не стоят какие-либо значимые фундаментальные вопросы (хотя новые идеи постоянно появляются и обсуждаются). Что сейчас критически важно – так это проработка технологической стороны: модернизация источников, детекторов и т.д. Квантовая криптография – большой технологический вызов. Она требует даже не миллионов, а миллиардов долларов, потому что используемые сегодня технологии связи, компьютерные технологии уже находятся на очень высоком уровне развития и им сложно составить конкуренцию.



– В таком случае, каковы перспективы квантовой криптографии?

– Знаете, я общался с банковскими служащими, которые отвечают за безопасность и технологическое обеспечение банков. Так вот они считают, что квантовая криптография надёжнее и эффективнее, но признают, что современные методы, хотя и не обеспечивают полную безопасность, вполне подходят по соотношению «цена – качество». Однако требования безопасности постоянно растут – вместе с умениями злоумышленников. Вспомнить хотя бы недавние атаки на европейские банки. И в таком контексте квантовая криптография может «заиграть» по-новому и, надеюсь, получить распространение. Так что сегодня развитие этой области лежит в основном не столько в научной плоскости, сколько в экономической и производственной.



Беседовала О. Овчинникова, АНИ «ФИАН-Информ»



______________________________

[1] Квантовая запутанность (спутанность, реже – сцепление) (англ. entanglement) – квантовомеханическое явление, при котором квантовые состояния двух или большего количества объектов взаимозависимы (даже если объекты разнесены в пространстве). К тексту
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 33098
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#730   morozov » Пт июл 10, 2015 21:00

Поиск тёмных фотонов и тёмных бозонов Хиггса
1 июля 2015

Коллаборацией Belle на ускорителе KEKB в Японии выполнен поиск гипотетических массивных тёмных фотонов A' и тёмных бозонов Хиггса h'. Эти частицы были предложены как расширение Стандартной модели, и A' могут являться переносчиками взаимодействия между частицами тёмной матери. Если A' и h' распадаются сразу после рождения, то их, в принципе, можно зарегистрировать по продуктам распада на обычные частицы. В работе исследовались возможные каналы e+e- → A'h', h' → A'A' с дальнейшими распадами. В анализе использовались все данные, собранные за время работы Belle, но статистически значимого сигнала над уровнем фона не обнаружено. Этот отрицательный результат даёт ограничение сверху на вероятность рождения A' и h' и на величину взаимодействия этих частиц с обычными частицами Стандартной модели. Полученные Belle ограничения более жёсткие, чем были найдены ранее в других экспериментах, и охватывают более широкие диапазоны масс частиц A' и h'. Источник: Phys. Rev. Lett. 114 211801 (2015)

Эксперимент с отложенным выбором для атома
1 июля 2015

В 1978 г. Дж. Уиллер предложил идею эксперимента по квантовой интерференции, в котором решение о проведении измерения принимается уже после пролёта частицы через щели интерферометра. Эта методика исключает возможность того, что информация об измерении могла каким-то образом передаваться частице до пролета. Эксперимент подобного рода был выполнен в 2007 г. с фотонами (см. УФН 177 314 (2007)). A.G. Truscott (Австралийский национальный университет) и его коллеги впервые выполнили аналогичный эксперимент с единичными атомами. Атомы гелия падали по одному из оптической дипольной ловушки, в которой содержался ультрахолодный газ, и облучались лазерными импульсами. Первые два импульса изменяли фазу на π и π/2, выполняя роль зеркала и сплиттера в аналогичном эксперименте с фотонами, и переводили атом в состояние суперпозиции двух движений в противоположных направлениях. С помощью третьего π/2-импульса, испускаемого по сигналу квантового генератора случайных чисел, можно было вызвать интерференцию этих состояний. В каждом экспериментальном цикле изучалась интерференция для примерно 1000 атомов. При наличии третьего импульса наблюдалась четкая интерференционная картина. В этом случае вероятность регистрации в зависимости от разности фаз двух состояний атомов имела вид синусоиды. А при отсутствии третьего импульса интерференции не было. Данный эксперимент, также как и эксперимент с отложенным выбором для фотонов, подтвердил предсказания квантовой механики и исключил возможность передачи атому скрытых параметров до измерения. Источник: Nature Physics, онлайн-публикация от 25 мая 2015 г.

Магнитострикция с изменением объёма
1 июля 2015

В 1842 г. Дж. Джоуль открыл эффект, называемый ``джоулевской магнитострикцией'' и заключающийся в том, что при включении внешнего магнитного поля магнитоактивные вещества анизотропно деформируются, не изменяя свой объём. Это правило выполнялось для всех исследованных до последнего времени веществ. Оно объясняется чаще всего поведением магнитных доменов в магнитном поле. Однако H.D. Chopra (Темпльский университет, США) и M. Wuttig (Мэрилендский университет, США) впервые обнаружили, что сплав железа и галлия при увеличении магнитного поля помимо анизотропной деформации также изменяет и свой объём, расширяясь сразу во всех направлениях. Это необычное поведение названо ``неджоулевской магнитострикцией''. H.D. Chopra и M. Wuttig исследовали магнитную структуру образцов Fe-Ga методом интерференционной контрастности при нанесении на их поверхность коллоидного состава. Оказалось, что магнитная структура имеет вид периодического двумерного массива микроклеток размером в несколько мкм. Эти ранее никогда не наблюдавшиеся микроклетки формируются после закалки образца — его нагрева и быстрого охлаждения. Вероятной причиной их появления, по мнению авторов работы, являются зарядовые волны. Источник: Nature 521 340 (2015)

Сила Абрагама в жидкости
1 июля 2015

Г. Минковски в 1908 г. и М. Абрагам в 1909 г. предложили теории, описывающие взаимодействие света с прозрачной средой (см., например, обзор В.Л. Гинзбурга и В.А. Угарова в УФН 118 175 (1976)). Если свет входит из воздуха в жидкость, то по теории Минковского он воздействует на жидкость с силой, которая направлена противоположно направлению луча, а теория Абрагама предсказывает обратное направление силы. В первом случае поверхность жидкости станет выпуклой, а во втором — вогнутой. В ряде экспериментов действительно изучалась форма поверхностей и было получено согласие с теорией Минковского. Однако U. Leonhardt (Институт имени Вейцмана в Реховоте, Израиль) и его коллеги из Университета им. Сунь Ятсена в Гуанчжоу (Китай) выполнили новый эксперимент, в условиях которого, как оказалось, справедлива теория Абрагама. Вогнутость поверхности была продемонстрирована для воды и для минерального масла. Выяснено, что принципиальное значение имеет ширина луча и глубина сосуда с жидкостью. Если они достаточно велики, то под действием света жидкость приходит в движение, и в ней со временем устанавливается стационарный вихревой поток. При этом в окрестности входа луча в жидкость поверхность приобретает вогнутую форму, и воздействие света на жидкость описывается теорией Абрагама. А когда U. Leonhardt и др. использовали в своём эксперименте более узкий сфокусированный луч, стационарного движения жидкости не возникало и на поверхности появлялась выпуклость, т.е. работала теория Минковского. Источник: New J. Phys. 17 053035 (2015)

Измерение лучевых скоростей гравитационной микролинзы
1 июля 2015

Микролинзированием называется эффект усиления яркости звёзд за счет гравитационной фокусировки их света проходящей через луч зрения звездой или другим объектом. В 2012 г. наблюдалось линзирование звезды из балджа Галактики, когда линзой служила двойная система OGLE-2011-BLG-0417, находящаяся от нас на расстоянии ≈ 1 кпк. I. Boisse (Университет Экс-Марсель, Франция) и др., используя спектрограф на телескопе VLT Южной европейской обсерватории, измерили с высокой точностью радиальную скорость яркой звезды в двойной системе OGLE-2011-BLG-0417 и сравнили полученные данные с теоретическими предсказаниями. Оказалось, что результаты измерений на уровне 3,7 σ не согласуются с расчётами: вместо возрастания со временем (за счёт орбитального движения пары) лучевая скорость была почти постоянной. Данное расхождение может объясняться тем, что основной линзой могла служить не система OGLE-2011-BLG-0417, а соседняя с ней звезда, которая случайно находится вблизи луча зрения, либо обращается вокруг пары по широкой орбите. Источник: arXiv:1506.02019 [astro-ph.EP]

Новости не опубликованные в журнале


Сеть с квантовой криптографией
1 июля 2015

Использование квантовой криптографии в распределенных сетях (т.е., при пакетной передаче данных без выделенных каналов связи) было затруднено из-за очень малой скорости работы протокола распределения квантового ключа. Группе исследователей под руководством S. Pirandola (Йоркский университет, Великобритания) удалось решить эту проблему путем адаптации метода непрерывных квантовых переменных на случай сети. В этом подходе отправитель и получатель создают квантовые состояния, модулируют их сигналом с гауссовым распределением и отправляют на станцию-сплиттер, где измеряются корреляции сигналов. На основе открытых классических данных о корреляциях, и используя свои записи квантовых состояний, отправитель и получатель дешифруют сигналы, а для стороннего наблюдателя это невозможно. Авторы работы разработали данную схему теоретически и реализовали ее в своем эксперименте, в котором, в отличие от схем с квантовой запутанностью, оказалось достаточно линейной оптики. Информация по «квантовой сети» передавались на расстояние в 25 км со скоростью, на три порядка выше, чем в предшествующих экспериментах за счет параллельной передачи многих кубитов. При дальнейшем увеличении расстояния эффективность передачи падает, но расстояния 25 км уже достаточно для обмена квантово-зашифрованными данными в пределах города. Источник: Nature Photonics 9 397 (2015)

Слабые LSB-галактики в скоплении Дева
9 июля 2015

C. Mihos (Западный резервный университет Кейза, США) и др. с помощью телескопа Burrell Schmidt обнаружили в скоплении галактик Дева популяцию галактик, относящихся, по-видимому, к наиболее слабым объектам из класса галактик с малой поверхностной яркостью (LSB-галактик), которые ранее были найдены в скоплении Coma. Обнаруженные галактики имеют радиусы 3-10 кпк и светимость (2-9) × 107 L☉. Одна из этих галактик имеет признаки приливного разрушения. Наблюдение таких галактик в относительно близком скоплении Дева интересно для прояснения механизмов образования и эволюции галактик в различных условиях. Источник: arXiv:1507.02270 [astro-ph.GA]
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 33098
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#731   morozov » Сб июл 11, 2015 12:38

Коллоидные нанокристаллы для оптоэлектроники

Для использования коллоидных нанокристаллов (КН) в оптоэлектронных устройствах, катализе и пр. требуется жесткий контроль их размеров. В работе [1] на примере КН сульфидов металлов показано, что однородность КН по размерам можно существенно увеличить, путем подбора прекурсоров с соответствующими функциональными группами. В этом случае размеры КН определяются конкуренцией процессов зародышеобразования и роста из раствора (см. рис.)

Изображение

Реакционную способность прекурсоров, используемых для выращивания нанокристаллов
в коллоидном растворе, можно регулировать, изменяя определенные функциональные группы.

1. M.P.Hendricks et al., Nature 348, 1226 (2015).
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 33098
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#732   morozov » Сб июл 18, 2015 8:06

Одинокие фотоны из двумерия

Обычные источники света (например, лазеры) испускают огромное количество квантов света (фотонов). Между тем для нужд квантовой информатики и квантовой криптографии требуются также однофотонные источники. В работах [1-4] обнаружено, что такие источники присутствуют в монослоях квазидвумерного полупроводника WSe2. Эксперименты по фотолюминесценции показали, что роль этих источников играют локализованные экситонные состояния, связанные с дефектами, о чем свидетельствует малая ширина спектральных линий (~ 10-4 эВ). Пока остается открытым вопрос о контроле за испусканием фотонов дихалькогенидом, что важно для практических приложений.

По материалам заметки
“Two dimensions and one photon”,
V.Perebeinos, Nature Nanotech. 10, 485 (2015).

1. A.Srivastava et al., Nature Nanotech. 10, 491 (2015).

2. Y.-M.He et al., Nature Nanotech. 10, 497 (2015).

3. M.Koperski et al., Nature Nanotech. 10, 503 (2015).

4. C.Chakraborty et al., Nature Nanotech. 10, 507 (2015).
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 33098
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#733   morozov » Вт июл 28, 2015 22:10

Эластокалорический эффект в сплаве никеля-титана

Замечали ли вы когда-нибудь, как охлаждается шарик, из которого выпускают воздух или нагревается при растяжении резиновая лента для фитнеса? Это проявление эластокалорического эффекта – изменения температуры материала, вызванное адиабатическим растяжением/сжатием. Таким свойством обладают не только полимеры, но и металлические сплавы, претерпевающие мартенситные фазовые переходы.

Работа ученых из Technical Univ. of Denmark (Дания) [1] посвящена эластокалорическому эффекту в сплаве титана и никеля. Подобный сплав с процентным содержанием титана – 45%, никеля – 55% известный под названием нитинол, широко используется как материал с памятью формы. Взяв немного другое соотношение компонентов, с 51.1% титана, авторы получили материал с высоким эластокалорическим эффектом при комнатных температурах. Обратимые изменения температуры при нагрузке и разгрузке проволоки доходили до 20 градусов при деформациях 5% (столь высокие величины растяжений становятся возможными благодаря сверхупругости сплава). Это позволяет использовать материал в цикле охлаждения (рис. 1).

Изображение
Рис. 1. Цикл эластокалорического охлаждения: под действием механической нагрузки сплав переходит из фазы аустенита в мартенситную фазу, с выделением тепла. При снятии нагрузки материал возвращается в исходное состояние, поглощая тепло [1].


Заметим, что на протяжении нескольких десятилетий в качестве основного принципа твердотельного охлаждения рассматривался магнитокалорический эффект [2, 3]. Однако, как показано в [4] для магнитокалорического эффекта при комнатных температурах в практически достижимых полях порядка 1 Тесла адиабатические изменения температуры не могут превысить 18 градусов, что не является пределом для эластокалорического эффекта. Кто знает, может, наконец, появятся портативные холодильники, и они будут работать именно на эластокалорическом эффекте?

А.Пятаков

1. J.Tušek et al., J. Appl. Phys. 117, 124901 (2015).

2. А.С.Андреенко и др., УФН 158, 553 (1989).

3. A.M.Tishin, Y.I.Spichkin, Inter. J. Refrigeration 37, 223 (2014).

4. V.I.Zverev et al., J. Appl. Phys. 107, 043907 (2010).
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 33098
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#734   morozov » Пн авг 03, 2015 14:19

Обнаружен пентакварк
1 августа 2015

В эксперименте LHCb, выполняемом на Большом адронном коллайдере, с достоверностью более 9 σ обнаружен пентакварк — частица c(анти-c)uud, состоящая из четырёх кварков и одного антикварка. Пентакварки были идентифицированы как промежуточные резонансные состояния в распадах Λb0 → J/ψK-p барионов Λb0, которые рождались при pp-столкновениях с энергиями в системе центра масс 7 ТэВ и 8 ТэВ. На принципиальную возможность существования пентакварков впервые указал D. Strottman в 1979 г., а свойства пентакварков с положительной странностью предсказаны в работах Д.И. Дьяконова, М.В. Полякова и В.Ю. Петрова в 1997 г. Ранее в других экспериментах были получены некоторые свидетельства рождения пентакварков c S=+1, но эти данные оказались противоречивыми. Пентакварк c(анти-c)uud, относящийся к другому типу (со скрытым очарованием и S=0), обнаружен на LHCb в двух состояниях с массами 4380 МэВ и 4450 МэВ и с наиболее вероятными спин-чётностями JP=3/2- и 5/2+, соответственно. Источник: arXiv:1507.03414 [hep-ex]

Сеть с квантовой криптографией
1 августа 2015

Использование квантовой криптографии в распределенных сетях (т.е., при пакетной передаче данных без выделенных каналов связи) было затруднено из-за очень малой скорости работы протокола распределения секретного ключа. Группе исследователей под руководством S. Pirandola (Йоркский университет, Великобритания) удалось решить эту проблему путём адаптации метода непрерывных квантовых переменных на случай сети. В этом подходе отправитель и получатель создают квантовые состояния, модулируют их сигналом с гауссовым распределением и отправляют на промежуточную станцию, где измеряются корреляции сигналов. Используя свои записи квантовых состояний и открытые классические данные о корреляциях, отправитель и получатель дешифруют сигналы, а для стороннего наблюдателя это невозможно. Авторы работы предложили данную схему теоретически и реализовали её в своём эксперименте, в котором, в отличие от схем с квантовой запутанностью, оказалось достаточно линейной оптики. Информация по «квантовой сети» передавалась на расстояние в 25 км со скоростью, на три порядка выше, чем в предшествующих экспериментах. При дальнейшем увеличении расстояния эффективность передачи падает, но расстояния 25 км уже достаточно для обмена квантово-шифрованными данными в пределах города. Источник: Nature Photonics 9 397 (2015)

Фазовый переход Березинского – Костерлица – Таулеса в ультрахолодном газе
1 августа 2015

P.A. Murthy (Гейдельбергский университет имени Рупрехта и Карла, Германия) и др. исследовали квазидвухмерный ультрахолодный газ атомов 6Li в режиме кроссовера БЭК-БКШ (переход между бозе-эйнштейновским конденсатом и состоянием Бардина – Купера – Шриффера) и обнаружили, что кроссовер имеет вид фазового перехода Березинского – Костерлица – Таулеса. Это было установлено по масштабно-инвариантному поведению корреляционных функций первого порядка в распределении атомов. В эксперименте сила взаимодействия между атомами (длина рассеяния) регулировалась методом резонанса Фешбаха. Оказалось, что корреляционные функции имеют степенной вид с показателем степени, зависящим только от температуры. Возрастание показателя степени с увеличением температуры качественно соответствует теории Березинского – Костерлица – Таулеса. Выполнено исследование когерентности сверхтекучего состояния в фермионной области — ранее подобные исследования проводились лишь в 3D-системах. Также показано, что при наличии неоднородности плотности газа велика роль флуктуаций фазы. Источник: Phys. Rev. Lett. 115 010401 (2015)

Спектрометр на основе квантовых точек
1 августа 2015

J. Bao (Университет Цинхуа, КНР) и M.G. Bawendi (Массачусетский технологический институт, США) создали простой компактный спектрометр на основе квантовых точек (в данном случае — микроскопических монокристаллов). Принцип действия спектрометра основан на избирательном отклике квантовых точек на волны различной частоты, что позволяет использовать их в качестве фильтров. Из 195 различных квантовых точек, отличающихся по размеру или составу, и соответственно, по спектральным свойствам, был создан массив. Каждый фильтр этого массива покрывал по несколько пикселей CCD-камеры, служивших детекторами. Спектрометр работает по схеме мультиплексирования, когда измеряется сразу несколько участков спектра, и затем производится компьютерная реконструкция исходного сигнала. Продемонстрированный в эксперименте прототип спектрометра перекрывает диапазон 390–690 нм с разрешением до ≈ 1 нм. Новый метод измерения спектров благодаря компактности и дешевизне устройства может найти применение в портативных микроспектрометрах. Источник: Nature 523 67 (2015)
Рекордно яркая сверхновая
1 августа 2015

S. Dong (Пекинский университет, КНР) и др. обнаружили сверхновую ASASSN-15lh, которая стала рекордно яркой из всех наблюдавшихся до сих пор. Сначала эта сверхновая была зарегистрирована с помощью автоматизированной системы небольших телескопов ASAS-SN, а затем были выполнены её наблюдения на больших оптических телескопах, а также в УФ-диапазоне с помощью космического телескопа Swift. Сверхновая имеет красное смещение z=0,2326, и её полная (болометрическая) светимость составляет 2,2 × 1045 эрг с-1, что примерно в 2,5 раза больше, чем у прежних рекордно ярких сверхновых. Спектр ASASSN-15lh близок к спектру суперъярких сверхновых класса SLSNe-I. Эти сверхновые примерно в 100 раз ярче типичных сверхновых, а их взрывы происходят на три порядка реже. Однако точная классификация сверхновой ASASSN-15lh затруднена и неизвестен механизм выделения энергии. За два месяца наблюдений сверхновая излучила энергию 7,5 × 1051 эрг. Столь большую величину трудно объяснить в модели магнитара. Альтернативная гипотеза о приливном разрушении звезды чёрной дырой также практически исключается из-за отсутствия эмиссионных линий водорода и гелия.

Источник: arXiv:1507.03010 [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: 33098
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#735   morozov » Ср авг 12, 2015 21:39

Nature | Letter Open



High-precision comparison of the antiproton-to-proton charge-to-mass ratio

S. Ulmer, C. Smorra, A. Mooser, K. Franke, H. Nagahama, G. Schneider, T. Higuchi, S. Van Gorp, K. Blaum, Y. Matsuda, W. Quint, J. Walz & Y. Yamazaki

Affiliations Contributions Corresponding author

Nature 524, 196–199 (13 August 2015) doi:10.1038/nature14861

Received 26 May 2015
Accepted 17 June 2015
Published online 12 August 2015

Invariance under the charge, parity, time-reversal (CPT) transformation1 is one of the fundamental symmetries of the standard model of particle physics. This CPT invariance implies that the fundamental properties of antiparticles and their matter-conjugates are identical, apart from signs. There is a deep link between CPT invariance and Lorentz symmetry—that is, the laws of nature seem to be invariant under the symmetry transformation of spacetime—although it is model dependent2. A number of high-precision CPT and Lorentz invariance tests—using a co-magnetometer, a torsion pendulum and a maser, among others—have been performed3, but only a few direct high-precision CPT tests that compare the fundamental properties of matter and antimatter are available4, 5, 6, 7, 8. Here we report high-precision cyclotron frequency comparisons of a single antiproton and a negatively charged hydrogen ion (H−) carried out in a Penning trap system. From 13,000 frequency measurements we compare the charge-to-mass ratio for the antiproton to that for the proton and obtain . The measurements were performed at cyclotron frequencies of 29.6 megahertz, so our result shows that the CPT theorem holds at the atto-electronvolt scale. Our precision of 69 parts per trillion exceeds the energy resolution of previous antiproton-to-proton mass comparisons7, 9 as well as the respective figure of merit of the standard model extension10 by a factor of four. In addition, we give a limit on sidereal variations in the measured ratio of <720 parts per trillion. By following the arguments of ref. 11, our result can be interpreted as a stringent test of the weak equivalence principle of general relativity using baryonic antimatter, and it sets a new limit on the gravitational anomaly parameter of < 8.7 × 10−7.

Figure 1: Schematic of the measurement and the reservoir Penning traps.
Schematic of the measurement and the reservoir Penning traps.
Изображение
A resonant superconducting detection inductor is connected to each trap. Radio-frequency drives for particle manipulation are applied to the upstream correction electrode of the measurement trap. The upstream and downstream park electro…

The standard model is the theory that describes particles and their fundamental interactions, although without taking into account gravitation. However, this model is known to be incomplete, which has inspired searches for physics beyond the standard model, such as tests of CPT invariance that compare the fundamental properties of matter-to-antimatter equivalents at the lowest energies and with the greatest precision12, 13, 14, 15. For leptons, for example, the magnetic anomalies of electron and positron were compared with a fractional uncertainty of about 2 parts per billion4, and by applying similar techniques to protons and antiprotons, the resulting g-factor (a proportionality constant which links the spin of a particle to its magnetic moment) comparison reached a precision of 4.4 parts per million8. We are planning to improve this measurement by at least a factor of a thousand16, 17. In this context, we recently reported the most precise and first direct high-precision measurement of the proton magnetic moment, with a fractional precision of 3.3 parts per billion18. Complementary to these efforts, spectroscopic comparisons of hydrogen and antihydrogen are underway; recent progress has been made at CERN13, 19. The most precise test of CPT invariance with baryons is the comparison of the proton and antiproton charge-to-mass ratios. By measuring the cyclotron frequencies vc = (qB0)/(2πm) of single trapped antiprotons and H− ions in a Penning trap with magnetic field B0, the TRAP collaboration7 achieved a fractional precision of 90 parts per trillion.

In our measurements we also compare the cyclotron frequencies of a single antiproton and an H− ion. H− is used as a proxy for the proton; the negative charge facilitates the experiment by eliminating the need to invert trap voltages. Our advanced Penning trap system enables adiabatic particle exchange within 15 s, which is much faster than in previous comparisons. Our fast exchange rate allows for individual particle-to-antiparticle comparison cycles of only four minutes. This high-precision mass spectrometry method enabled us to perform about 6,500 direct frequency ratio comparisons within a total measuring time of 35 days. Moreover, our measurements have been carried out in thermal equilibrium with the detection system at 5.2(1.1) K, where systematic frequency shifts are small20.

Our cryogenic Penning-trap system, which consists of a measurement trap and a reservoir trap, is shown in Fig. 1. It is mounted in the horizontal bore of a superconducting magnet at B0 = 1.946 T, the axis of the magnet being oriented at 60° with respect to the Earth’s rotation axis. Both traps have an inner diameter of 9 mm and are arranged in the five-electrode orthogonal and compensated design discussed in ref. 21. Transport electrodes connect the individual traps; they allow for fast adiabatic particle shuttling along the trap axis. The entire assembly is mounted in an indium-sealed cylindrical vacuum chamber with a volume of 1.2 litres. Once cooled to 4 K, ultralow pressures are reached, and thus antiproton storage lifetimes of more than a year are achieved. To measure the particle’s oscillation frequencies by image current detection22 we used highly sensitive superconducting resonant detection coils23. The measurement trap detector is operated at a resonance frequency of vres = 645,262 Hz, has an inductance of 1.72 mH, and a quality factor of 11,300.
Figure 1: Schematic of the measurement and the reservoir Penning traps.
Schematic of the measurement and the reservoir Penning traps.

A resonant superconducting detection inductor is connected to each trap. Radio-frequency drives for particle manipulation are applied to the upstream correction electrode of the measurement trap. The upstream and downstream park electrodes are used for the particle shuttling scheme applied in the q/m ratio comparisons. In addition, the degrader structure that slows down the 5.3-MeV antiprotons from CERN’s Antiproton Decelerator is shown on the left. The electron gun shown on the right provides particles for the electron cooling of antiprotons. The entire assembly is mounted in a cryogenic vacuum chamber (see text).


http://www.nature.com/nature/journal/v5 ... e14861.pdf

это новость! Открытые статьи.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Ответить

Вернуться в «Дискуссионный клуб / Debating-Society»