Наблюдения за образованием лёгких ядер в результате столкновений с высокой энергией могут помочь в поиске тёмной материи. Столкновения частиц в Большом адронном коллайдере (БАК) достигают температур, превышающих в сотни тысяч раз температуру в центре Солнца. Тем не менее лёгкие атомные ядра и их антивещественные аналоги выходят из этой раскалённой среды невредимыми, хотя связи, удерживающие ядра вместе, обычно должны были бы разрушаться при гораздо более низкой температуре.
Физики десятилетиями ломали голову над тем, как это возможно, но теперь коллаборация ALICE предоставила экспериментальные доказательства того, как это происходит. Результаты опубликованы в журнале Nature.
Исследователи из ALICE изучили дейтроны (протон и нейтрон, связанные вместе) и антидейтроны (антипротон и антинейтрон), которые были получены в результате столкновений протонов с высокой энергией в БАК. Они обнаружили доказательства того, что почти 90% дейтронов и антидейтронов были созданы в результате ядерного синтеза частиц, возникающих в результате столкновения, причём одна из их составляющих частиц происходит из распада короткоживущей частицы.
«Эти результаты представляют собой важный этап в этой области», — сказал Марко ван Леувен, представитель эксперимента ALICE. «Они заполняют существенный пробел в нашем понимании того, как ядра образуются из кварков и глюонов, и предоставляют важную информацию для следующего поколения теоретических моделей».
Эти результаты не только объясняют давнюю загадку в ядерной физике, но могут иметь далеко идущие последствия для астрофизики и космологии.
Ритм роя: настраиваемые частицы синхронизируют движение, как живые организмы
Сотрудничество между Университетом Констанца и Исследовательским центром Юлиха впервые полностью настроило экспериментальную реализацию давно предсказанной системы «свармалаторов». Исследование, опубликованное в Nature Communications, показывает, как крошечные самодвижущиеся частицы могут одновременно координировать своё движение и синхронизировать свои внутренние ритмы — поведение, напоминающее мигающих светлячков, японских древесных лягушек или стайных рыб.
Результаты подчёркивают, как коллективная динамика может возникать из простых взаимодействий без общего лидерства или контроля. Возможные приложения включают автономные роботизированные рои.
Прямое наблюдение раскрывает «две в одной» роли турбулентности плазмы
Производство энергии термоядерного синтеза требует нагрева плазмы до более чем ста миллионов градусов и её стабильного удержания с помощью сильных магнитных полей. Однако плазма естественным образом развивает флуктуации, известные как турбулентность, которые переносят тепло наружу и ослабляют удержание.
Исследовательская группа из Национального института термоядерных исследований провела кратковременный нагрев ядра плазмы в Большом гелиевом устройстве и использовала высокоточные диагностические приборы, основанные на электромагнитных волнах различной длины, для измерения температуры, турбулентности и распространения тепла с мелким пространственным и временным разрешением.
Работа опубликована в Communications Physics. Измерения выявили тесную связь между распространением тепла и поведением турбулентности. Сразу после нагрева появился тип турбулентности, который соединил удалённые области плазмы менее чем за одну десятитысячную секунды.
Новая сверхпроводящая тонкая плёнка из железотеллурида достигает сверхпроводимости для квантовых компьютерных чипов
Если квантовые вычисления станут повседневной реальностью, нам понадобятся более совершенные сверхпроводящие тонкие плёнки — аппаратное обеспечение, которое позволяет хранить и обрабатывать квантовую информацию. Теперь Юки Сато и его коллеги из Центра изучения возникающих веществ (CEMS) в Японии обнаружили способ изготовления сверхпроводящей тонкой плёнки из железотеллурида, что удивительно, потому что обычно это не сверхпроводник.
Процесс изготовления уменьшает искажения в кристаллической структуре, делая её сверхпроводящей при очень низких температурах и, таким образом, пригодной для использования в квантовых чипах. Это исследование было опубликовано в Nature Communications.
В квантовых вычислениях информация часто кодируется в кубитах, которые существуют в специальных тонких плёнках. Поскольку состояния кубитов определяются сверхтоками спаренных электронов, тонкие плёнки должны быть сверхпроводящими.