Нейтрино — это субатомные частицы без заряда и очень малой массы, которые слабо взаимодействуют с другим веществом во Вселенной. Из-за их слабого взаимодействия с другими частицами их очень сложно обнаружить.
Особенно трудно обнаружить нейтрино с чрезвычайно высокой энергией, которые имеют энергию выше $10^{16}$ электронвольт (эВ). Физические теории предполагают, что эти нейтрино образуются в результате очень энергоёмких астрофизических явлений, таких как взаимодействие космических лучей ультравысоких энергий.
Сотрудничество IceCube, большая группа исследователей из различных исследовательских институтов по всему миру, занимается поиском нейтрино с чрезвычайно высокой энергией более десяти лет. Их последние результаты, опубликованные в журнале Physical Review Letters, устанавливают ограничения на долю протонов в космических лучах ультравысоких энергий, впервые полагаясь на данные, собранные на обсерватории IceCube.
Поиск нейтрино с помощью IceCube
Для поиска нейтрино эксперимент IceCube использует крупнейший в мире детектор нейтрино, расположенный на Южном полюсе, глубоко в антарктическом льду. Этот детектор, известный как IceCube Neutrino Observatory, обнаруживает черенковское излучение (то есть синий свет), испускаемое, когда частицы проходят через лёд.
Однако при поиске вверх мы видим много фонового излучения от ливней космических лучей. Мы можем справиться с этим, реконструируя направление, откуда приходят частицы, и по тому, как их энергетические отложения отличаются от ожидаемых нашим нейтринным сигналом.
Исследователи проанализировали более десяти лет данных, собранных детектором IceCube, и не обнаружили событий, которые казались бы достаточно «энергичными», чтобы быть связанными с космогенными нейтрино — частицами, которые они искали. Космогенные нейтрино — это нейтрино с чрезвычайно высокой энергией, образующиеся при взаимодействии космических лучей ультравысоких энергий с другими космическими фотонными полями (так называемым космическим микроволновым фоном).
Хотя сотрудничество IceCube не обнаружило интересующих событий, за последнее десятилетие оно установило всё более строгие ограничения на поток этих нейтрино. Их последние результаты представляют собой дальнейшее продвижение на пути к их обнаружению, поскольку они могут улучшить отбор событий с участием нейтрино с чрезвычайно высокой энергией и тем самым увеличить шансы на их наблюдение.
© 2025 Science X Network
Новая 3D-гарнитура использует голограммы и искусственный интеллект для создания реалистичных визуальных эффектов смешанной реальности
Используя 3D-голограммы, отполированные искусственным интеллектом, исследователи представили компактную гарнитуру, похожую на очки, которая, по их словам, является значительным шагом на пути к прохождению «Визуального теста Тьюринга».
«В будущем большинство дисплеев виртуальной реальности будут голографическими», — сказал Гордон Ветцштейн, профессор электротехники в Стэнфордском университете, держа в руках последний проект своей лаборатории: дисплей виртуальной реальности, который ненамного больше обычных очков. «Голография предлагает возможности, которые мы не можем получить ни с одним другим типом дисплея, в упаковке, которая намного меньше, чем всё, что есть на рынке сегодня».
Голография — это техника 3D-отображения, удостоенная Нобелевской премии, которая использует как интенсивность света, отражающегося от объекта, как и в традиционной фотографии, так и фазу света (способ синхронизации волн), для создания голограммы — высокореалистичного трёхмерного изображения исходного объекта.
Последний голографический дисплей Ветцштейна, подробно описанный в новой статье, опубликованной в Nature Photonics, приближает нас к эпохе лёгких, иммерсивных и визуально реалистичных очков смешанной реальности — очков, которые проецируют реалистичные трёхмерные движущиеся изображения на реальный вид пользователя.
От объектива до экрана толщина дисплея составляет всего 3 миллиметра. Такой инструмент может преобразовать образование, развлечения, виртуальные путешествия, общение и другие области, считают исследователи.
Предоставлено Стэнфордским университетом
Физики MIT провели идеализированную версию одного из самых известных экспериментов в квантовой физике
Эксперимент, о котором идёт речь, — это двухщелевой эксперимент, который впервые был проведён в 1801 году британским учёным Томасом Юнгом, чтобы показать, как ведёт себя свет. Сегодня, с формулировкой квантовой механики, двухщелевой эксперимент известен своей удивительно простой демонстрацией озадачивающей реальности: свет существует как частица и волна одновременно.
Почти столетие назад эксперимент был в центре дружеского спора между физиками Альбертом Эйнштейном и Нильсом Бором. В 1927 году Эйнштейн утверждал, что частица фотона должна проходить только через одну из двух щелей и при этом генерировать лёгкое усилие на эту щель.
Физики из MIT провели наиболее «идеализированную» версию двухщелевого эксперимента на сегодняшний день. Их версия сводит эксперимент к его квантовым основам. Они использовали отдельные атомы в качестве щелей и слабые лучи света, чтобы каждый атом рассеивал не более одного фотона.
Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters. Соавторы Кетеллера из MIT включают первого автора Виталия Федосеева, Ханьчжэня Линя, Ю-Куна Лу, Ю Кён Ли и Цзяхао Лю, которые связаны с Департаментом физики MIT, Исследовательской лабораторией электроники и Центром ультрахолодных атомов MIT-Harvard.
В недавнем эксперименте команда изучала, казалось бы, несвязанный вопрос, изучая, как рассеяние света может выявить свойства материалов, созданных из ультрахолодных атомов. «Мы поняли, что можем количественно определить степень, в которой этот процесс рассеяния похож на частицу или волну, и мы быстро поняли, что можем применить этот новый метод для реализации этого знаменитого эксперимента очень идеализированным способом», — говорит Федосеев.
В своём новом исследовании команда работала с более чем 10 000 атомами, которые они охладили до микрокельвинов. Они использовали массив лазерных лучей, чтобы расположить замороженные атомы в равномерно расположенную, похожую на кристалл конфигурацию. В этом расположении каждый атом находится достаточно далеко от любого другого атома, чтобы каждый из них можно было считать отдельным, изолированным и идентичным атомом. И 10 000 таких атомов могут дать сигнал, который легче обнаружить, по сравнению с одним атомом или двумя.
Группа рассуждала, что, расположив атомы таким образом, они могут направить слабый луч света через атомы и наблюдать, как одиночный фотон рассеивается от двух соседних атомов, как волна или частица. Это было бы похоже на то, как в оригинальном двухщелевом эксперименте свет проходит через две щели.
«То, что мы сделали, можно рассматривать как новый вариант двухщелевого эксперимента», — говорит Кетеллер. «Эти отдельные атомы подобны самым маленьким щелям, которые вы могли бы построить».
Предоставлено Массачусетским технологическим институтом