Немецко-французская команда физиков из Университета Дортмунда, Университета Вюрцбурга и Университета Ле-Мана добилась запуска сдвиговых гиперзвуковых импульсов с исключительно большими амплитудами в металл-галогенидных перовскитах с помощью импульсного оптического возбуждения.
Это открытие [опубликовано](https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adw9172) в журнале Science Advances.
Материал, который до сих пор представлял большой интерес для фотовольтаики, благодаря новым результатам становится кандидатом для использования в оптически управляемых устройствах, способных генерировать и обнаруживать звуковые волны на субтерагерцовых частотах, с потенциальным применением в электронных, фотонных, магнитных и биомедицинских устройствах.
Что такое сдвиговые звуковые волны?
Мы все испытываем звук каждый день — мы общаемся, наслаждаемся музыкой, распознаём бесчисленные звуки вокруг нас. Все эти явления связаны с продольными звуковыми волнами, которые распространяются в воздухе в виде колебаний молекул. В кристаллах же могут существовать другие типы звуковых волн: сдвиговые волны, где атомы смещаются вбок, как при скольжении колоды карт, или S-волны при землетрясениях.
В результате сдвиговые волны предоставляют новый инструмент для изучения внутренней структуры и динамики кристаллических материалов, недоступный для обычных акустических методов, таких как ультразвук. В частности, сдвиговые звуковые волны имеют векторную природу, которая позволяет контролировать их поляризацию.
Комбинируя ортогональные поляризации, можно создать циркулярно поляризованные или хиральные акустические волны, способные взаимодействовать со спином и, таким образом, с магнитными степенями свободы в материалах. Более того, поскольку сдвиговые волны распространяются медленнее, чем продольные, их длина волны короче при той же частоте, что обеспечивает более высокое пространственное разрешение в акустической визуализации и зондировании на наноуровне.
Однако генерация сдвиговых звуковых волн является сложной задачей, особенно в сверхбыстрой акустике на субтерагерцовых частотах, как это требуется для электронных и оптоэлектронных устройств следующего поколения.
Среди различных методов использование ультракоротких фемтосекундных световых импульсов для генерации гиперзвука выделяется как один из наиболее перспективных подходов.
Авторы исследовали полупроводник с двойным перовскитом из-за его потенциала в сверхбыстрой акустике. Выбор обоснован выдающимися оптическими и структурными свойствами этих материалов. С одной стороны, перовскиты обладают отличными оптическими свойствами и поэтому привлекли широкое внимание благодаря их успеху в фотовольтаических приложениях.
В частности, неорганические бессвинцовые двойные перовскиты привлекательны как нетоксичная и стабильная материальная платформа. С другой стороны, ключевой особенностью этих материалов являются их структурные фазовые переходы (от кубической к тетрагональной) и сильные электронно-решёточные взаимодействия.
Что будет, если чёрная дыра пройдёт через тело человека?
Некоторые люди могут беспокоиться о том, что их укусит змея или паук, но задумывались ли вы когда-нибудь, что произойдёт, если через ваше тело попытается пройти маленькая чёрная дыра?
В [статье](https://www.worldscientific.com/doi/10.1142/S0218271825410032), опубликованной в International Journal of Modern Physics D, профессор физики Роберт Шеррер ставит и отвечает на этот вопрос. Шеррер попытался выяснить, какими будут гравитационные эффекты, если через человеческое тело пройдёт первичная чёрная дыра, чтобы помочь учёным лучше понять свойства тёмной материи.
Первичные чёрные дыры — это гипотетические чёрные дыры, которые образовались в ранней Вселенной, возможно, в течение первой секунды после Большого взрыва. Их потенциальная масса варьируется от 100 000 раз меньше, чем у бумажной скрепки, до 100 000 раз больше, чем у Солнца. Некоторые исследователи считают, что эти чёрные дыры могут составлять часть или всю тёмную материю Вселенной.
В своей статье Шеррер изучил минимальный размер первичной чёрной дыры, необходимый для нанесения значительного вреда человеку. Зная эту информацию, можно определить свойства этого типа тёмной материи, такие как её масса.
Статья основана на [предыдущем исследовании](https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269320301040) Шеррера в соавторстве с Джаггитом Сингхом Сидху и Гленном Старкманом из Университета Кейс Вестерн Резерв, в котором рассматривалась макроскопическая тёмная материя (MACROs) — широкий класс гипотетической тёмной материи, которая велика и состоит из множества частиц. Они обнаружили, что MACROs могут нанести значительный вред человеческому телу. Учитывая, что смертей от MACROs зарегистрировано не было, можно установить ограничения на свойства этих частиц.
Шеррер рассмотрел два потенциальных гравитационных эффекта, вызванных прохождением первичной чёрной дыры через человеческое тело: сверхзвуковые ударные волны и приливные гравитационные силы.
Сверхзвуковая ударная волна образуется, когда объект движется быстрее скорости звука, и создаёт мощное возмущение в форме конуса. Проходя через человеческое тело, первичная чёрная дыра будет генерировать эти ударные волны на своём пути, разрушая ткани человека.
Чёрная дыра также будет создавать приливные гравитационные силы, или разницу в силе тяжести между двумя точками. Это создаст растягивающее усилие, которое будет растягивать материалы. Эта сильная сила разорвёт клетки человека, причём наиболее чувствительными к этим силам будут клетки мозга.
Хотя эти результаты могут помочь учёным определить массу первичных чёрных дыр как тёмной материи, нужно ли вам добавить в свой список страхов смерть от первичной чёрной дыры?
«Первичные чёрные дыры теоретически возможны, но они могут даже не существовать», — сказал Шеррер. «Достаточно большая первичная чёрная дыра, размером с астероид или больше, нанесла бы серьёзные травмы или стала бы причиной смерти, если бы прошла через вас. Она вела бы себя как выстрел. Чёрная дыра меньшего размера могла бы пройти через вас, и вы бы даже не заметили этого. Однако плотность этих чёрных дыр настолько низка, что такая встреча практически невозможна».