Международная команда под руководством квантового физика из Инсбрука Петера Цоллера совместно с американской компанией QuEra Computing впервые напрямую наблюдала калибровочную теорию поля, подобную моделям из физики элементарных частиц, в двумерном аналоговом квантовом симуляторе. Исследование [опубликовано](https://www.nature.com/articles/s41586-025-09051-6) в журнале Nature.
Нарушение «струн» происходит, когда «струна» между двумя сильно связанными частицами, такими как пара кварк-антикварк, разрывается и образуются новые частицы. Это явление имеет ключевое значение для понимания сильных взаимодействий, которые происходят в квантовой хромодинамике (КХД) — теории, описывающей связь кварков в протонах и нейтронах.
Наблюдение нарушения «струн» крайне сложно экспериментально, так как оно происходит в природе только в экстремальных условиях. Недавняя работа учёных из университетов Инсбрука и Гарварда, Института квантовой оптики и квантовой информации (IQOQI) и компании QuEra впервые показала, как это явление можно воспроизвести в аналоговом квантовом симуляторе.
На основе предложения теоретической группы Цоллера исследователи разместили до нескольких десятков атомов рубидия в оптических ловушках с геометрией Кагоме — подобно традиционному японскому плетёному узору — используя программируемую платформу нейтральных атомов Aquila от QuEra.
«Мы теоретически рассмотрели, какая минимальная установка потребуется для наблюдения этого явления. И мы воспользовались прогрессом, достигнутым в экспериментальном управлении симуляторами нейтральных атомов», — говорит Торстен Захе из команды Цоллера.
Это позволило смоделировать на квантовом симуляторе теорию, напоминающую сильное взаимодействие. «Ван-дер-ваальсовы взаимодействия между использованными здесь атомами Ридберга означают, что два атома не могут быть возбуждены одновременно, если они находятся очень близко друг к другу. Они блокируют друг друга», — объясняет Захе. «Этот эффект отражает ограничение, с которым сталкиваются элементарные частицы, такие как глюоны или кварки, из-за сильного взаимодействия».
В эксперименте физики смогли проследить динамику, приводящую к нарушению «струн» в реальном времени. «Наблюдение нарушения «струн» в контролируемой двумерной среде знаменует собой критический шаг на пути к использованию квантовых симуляторов для изучения физики высоких энергий», — говорит Даниэль Гонсалес-Куадра, первый автор исследования.
Обнаружен новый тип атомного ядра — самый тяжёлый излучатель протонов
Впервые почти за 30 лет измерено самое тяжёлое ядро, распадающееся посредством выброса протона. Предыдущий подобный прорыв был достигнут в 1996 году.
Радиоактивный распад атомных ядер был одним из ключевых моментов ядерной физики с начала ядерных исследований. Теперь в Лаборатории ускорителей Университета Ювяскюля в Финляндии измерено самое тяжёлое ядро, распадающееся посредством выброса протона. [Исследовательская статья](https://www.nature.com/articles/s41467-025-60259-6) написана в рамках международного исследовательского сотрудничества с участием экспертов в области теоретической ядерной физики и опубликована в Nature Communications 29 мая 2025 года.
«Выброс протона — это редкая форма радиоактивного распада, при которой ядро испускает протон, чтобы приблизиться к стабильности», — говорит доктор Хенна Кокконен из Университета Ювяскюля.
Новое ядро пока является самым лёгким известным изотопом астата, 188At, состоящим из 85 протонов и 103 нейтронов. Экзотические ядра такого рода чрезвычайно сложно изучать из-за их короткого времени жизни и низкого сечения образования, поэтому требуются точные методы.
«Ядро было получено в результате реакции синтеза-испарения путём облучения мишени из природного серебра пучком ионов 84Sr», — говорит научный сотрудник Академии наук Калле Ауранен из Университета Ювяскюля. «Новый изотоп был идентифицирован с помощью детекторной установки сепаратора отдачи RITU».
Помимо экспериментальных результатов, исследование расширило теоретическую модель для интерпретации измеренных данных. В рамках модели ядро можно интерпретировать как сильно вытянутое, то есть «по форме похожее на арбуз».
«Свойства ядра предполагают изменение тренда в энергии связи валентного протона», — говорит Кокконен. «Это, возможно, объясняется взаимодействием, беспрецедентным для тяжёлых ядер».
Исследование является частью докторской диссертации Кокконен и является прямым научным продолжением её магистерской диссертации, в которой она открыла новый тип атомного ядра — 190-астататин. Тезисная статья была [опубликована](https://phys.org/news/2023-06-atomic-nucleus.html) в журнале Physical Review C в 2023 году.
«Изотопные открытия редки по всему миру, и это второй раз, когда у меня появилась возможность стать частью истории», — говорит Кокконен. «Каждый эксперимент — это испытание, и очень приятно заниматься исследованиями, которые улучшают понимание пределов материи и структуры атомных ядер».