Физика

В недавней публикации в журнале Physical Review Letters представлен подробный анализ данных детектора MicroBooNE, в ходе которого изучался аномальный избыток нейтриноподобных событий, зафиксированных в ходе предшествующего эксперимента MiniBooNE. В 1990 году в эксперименте LSND (Liquid Scintillator Neutrino Detector) был обнаружен аномальный сигнал, указывающий на потенциальное существование стерильных нейтрино — четвёртого вида нейтрино помимо трёх известных … Читать далее

Принципы работы квантовых компьютеров Квантовые компьютеры — это системы, которые обрабатывают информацию, используя квантово-механические эффекты. Их работа основана на применении квантовых логических гейтов. Это операции, которые манипулируют кубитами — единицами информации, способными существовать в суперпозиции состояний и запутываться. Двухкубитные гейты Одним из видов квантовых логических гейтов, который позволяет создавать запутанность между кубитами, является так называемый … Читать далее

В 1997 году эксперимент DAMA/NaI зафиксировал сигнал, годичная изменчивость которого указывала на наличие тёмной материи. Несмотря на то что последующие эксперименты DAMA/LIBRA дали аналогичные результаты, заявления о прямом обнаружении тёмной материи вызвали скептицизм в физическом сообществе. Чтобы проверить эти утверждения независимо, были созданы родственные эксперименты ANAIS-112 и COSINE-100. Они использовали ту же базовую конструкцию, что … Читать далее

Плазма — это ионизированный газ и четвёртое состояние вещества, которое составляет более 99% обычной материи во Вселенной. Понимание её свойств имеет решающее значение для разработки источников термоядерной энергии, моделирования астрофизических объектов, таких как звёзды, и совершенствования технологий производства полупроводников для современных мобильных телефонов. Однако наблюдать за процессами внутри плазмы с высокой плотностью и определять, что … Читать далее

Селенид меди (Cu₂Se) привлекает научный интерес благодаря своей термоэлектрической способности преобразовывать тепло в электричество. Однако практическое применение этого материала ограничено из-за недостаточного понимания на атомном уровне. Группа инженеров Мичиганского университета и европейские коллеги разработали новую вычислительную модель. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Physical Review Letters, эта модель точно рассчитывает электронные свойства и атомные колебания в … Читать далее

Исследователи разработали новый тип микроскопа, который может создавать чрезвычайно большие снимки неплоских объектов с высоким разрешением за один кадр. Это инновационное решение может ускорить научные исследования и медицинскую диагностику или быть полезным в области контроля качества. Традиционные микроскопы предполагают, что образец идеально плоский «Хотя традиционные микроскопы предполагают, что образец идеально плоский, в реальной жизни образцы, … Читать далее

Квантовые вычисления Квантовые вычисления — это подход к получению информации, использующий квантово-механические эффекты. Они основаны на кубитах — квантовых единицах информации, которые могут существовать в суперпозиции состояний. Чтобы эффективно выполнять квантовые вычисления, инженеры и физики должны уметь эффективно измерять состояние кубитов. Измерение состояния кубитов в квантовых компьютерах В квантовых компьютерах на основе сверхпроводящих материалов состояние … Читать далее

В течение последних 15 лет физики были очарованы скрученным двуслойным графеном — структурой, образованной путём наложения двух слоёв графена и поворота одного относительно другого. В зависимости от угла скручивания этот материал может проявлять магнетизм, сверхпроводимость и различные другие электронные явления (см. [Trend: Bilayer Graphene’s Wicked, Twisted Road](https://physics.aps.org/articles/v12/12)). Теперь Чжэ Ван из Университета Сиань Цзяотун в … Читать далее

Учёные из Калифорнийского технологического института разработали метод на основе искусственного интеллекта (ИИ), который значительно ускоряет вычисления квантовых взаимодействий в материалах. В новой работе группа учёных сосредоточилась на взаимодействиях между атомными вибрациями, или фононами — взаимодействиях, которые определяют широкий спектр свойств материалов, включая перенос тепла, тепловое расширение и фазовые переходы. Новый подход, основанный на машинном обучении, … Читать далее

Подводные туннели мостов для автомобильного движения существуют по всему миру и обеспечивают связь между городами. Однако после постройки за этими туннелями сложно вести мониторинг и обслуживание, часто требуются остановки движения или инвазивные методы, которые создают риски для конструкций. Мюография как метод мониторинга Мюография — это метод визуализации, использующий мюоны высокой энергии, которые могут проходить сотни … Читать далее

Квантовые вычисления: проверка правильности решений Квантовые вычисления обещают решить задачи, которые казались нерешаемыми в таких областях, как физика, медицина, криптография и других. Но как мы можем проверить, что эти «невозможные» решения верны? Новое исследование Суинбёрнского университета рассматривает этот парадокс. Статья опубликована в журнале Quantum Science and Technology. «Существует ряд задач, которые даже самый быстрый в … Читать далее

Новое исследование успешно продемонстрировало ограничение терагерцевого (ТГц) света на наноуровне с использованием нового типа слоистого материала. Это может привести к улучшению оптоэлектронных устройств, таких как инфракрасные излучатели, используемые в пультах дистанционного управления и приборах ночного видения, а также в терагерцовой оптике, востребованной для обеспечения физической безопасности и экологического мониторинга. Статья «Ultraconfined terahertz phonon polaritons in … Читать далее

Группа учёных под руководством аспиранта Миллана Вельмана из группы Хаммес-Шиффер провела исследование, результаты которого опубликованы в журнале Journal of Chemical Theory and Computation. В работе представлена иерархия моделирования динамики молекулярных поляритонов на основе первых принципов. Основные моменты исследования Цель исследования: определить, можно ли обнаружить доказательства различий в подходах, которые моделируют динамическое поведение молекулярных поляритонов. Методы: … Читать далее

Нейтрино — одни из самых загадочных частиц в стандартной модели Нейтрино сложно обнаружить, поскольку они редко взаимодействуют с обычной материей. Несмотря на то что 400 триллионов нейтрино, рождённых на Солнце, каждую секунду проходят через тело человека, понять что-либо о них трудно. Чтобы разгадать их тайны, недавно начал сбор данных новый детектор нейтрино в Китае, который … Читать далее

Исследователи из Инженерного колледжа Корнелла продемонстрировали, что, воздействуя на синтетическую тонкую плёнку сверхбыстрыми импульсами низкочастотного инфракрасного света, они могут заставить её решётку атомно расширяться и сжиматься миллиарды раз в секунду — деформационное «дыхание», которое потенциально можно использовать для быстрой смены электронных, магнитных или оптических свойств материала. Исследование [опубликовано](https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/vzkw-n2bm) в журнале Physical Review Letters. Соавторами статьи … Читать далее

Международное сотрудничество разработало новую диагностическую методику для измерения ультракоротких пучков частиц в Central Laser Facility (CLF) Центра научных исследований и разработок Великобритании (STFC). Инициатива ведётся под руководством Мичиганского университета и Королевского университета в Белфасте. Проблема и решение Современные рентгеновские лазеры на свободных электронах (XFEL), которые производят лазерные рентгеновские лучи для визуализации на вирусном уровне, требуют … Читать далее

Спустя десять лет после того, как учёные впервые обнаружили гравитационные волны, возникающие при столкновении двух чёрных дыр, коллаборация LIGO-Virgo-KAGRA — исследовательская группа, в которую входит профессор астрономии из Колумбийского университета Максимилиано Иси, — зафиксировала сигнал от почти идентичного столкновения чёрных дыр. Улучшения в технологии обнаружения Улучшения в технологии обнаружения позволили исследователям увидеть чёрные дыры почти … Читать далее

Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе создали миниатюрный микроскоп для визуализации активности мозга мышей в режиме реального времени с высоким разрешением и неинвазивно. Устройство представляет собой значительный шаг к революции в методах изучения мозга нейробиологами. «То, что мы делаем, — это создание технологии для визуализации активности мозга у свободно движущихся и ведущих себя мышей, чтобы … Читать далее

Айсберги иногда теряют устойчивость и внезапно переворачиваются. Точная причина таких переворотов была неясна. Новый эксперимент, воссоздающий перевороты айсбергов в лаборатории, показывает, что изменения формы из-за таяния определяют, перевернётся ли айсберг и как именно. Результаты могут помочь улучшить климатические модели, предоставив более точную картину динамики льда в океанах. Перевороты айсбергов — редкие, но впечатляющие явления Перевороты … Читать далее

Концепция квантовой запутанности символизирует разрыв между классической и квантовой физикой. Говоря о ситуации, когда невозможно описать физику каждого фотона отдельно, эта ключевая характеристика квантовой механики противоречит классическим ожиданиям, согласно которым у каждой частицы должна быть собственная реальность, что серьёзно беспокоило Эйнштейна. Понимание потенциала этой концепции необходимо для реализации новых мощных квантовых технологий. Разработка таких технологий … Читать далее

Мир квантовой физики уже загадочен, но что происходит, когда эта странная область субатомных частиц подвергается огромному давлению? Наблюдение квантовых эффектов под давлением оказалось сложной задачей по простой причине: создание датчиков, способных выдерживать экстремальные нагрузки, — непростая задача. Однако команда под руководством физиков из Вашингтонского университета (WashU) добилась значительного прогресса, создав квантовые датчики в нерушимом листе … Читать далее

Синтетические магнитные поля направляют свет на чипе для ускорения связи Разработка новых сплавов, устойчивых к экстремальным холодам Покорение экстремально низких температур в глубоком космосе или работа с переохлаждёнными жидкими топливами на Земле требуют материалов, которые не разрушаются при таких условиях. Большинство металлов становятся хрупкими и ломаются при столь низких температурах. Однако новые исследования открывают подход … Читать далее

Новый держатель образцов даёт учёным больше контроля над сверхнизкими температурами, позволяя изучать, как материалы приобретают свойства, полезные для квантовых компьютеров Учёные теперь могут надёжно охлаждать образцы почти до абсолютного нуля в течение более 10 часов, делая снимки с разрешением до уровня отдельных атомов с помощью электронного микроскопа. Новая возможность стала доступна благодаря держателю образцов, охлаждаемому … Читать далее

Муаровые суперилиаты — это периодические структуры, которые образуются, когда два или более тонких полупроводниковых слоя укладываются со слегка смещённым углом или несоответствием решётки. При формировании таких структур их электронные, механические и оптические свойства могут значительно изменяться. За последние десятилетия муаровые суперилиаты стали перспективной платформой для изучения нетрадиционных и неизвестных физических состояний. Они также позволили наблюдать … Читать далее

Фокусировка лазерного излучения, охватывающего широкий диапазон частот, крайне желательна для многих научных исследований и приложений, например, для контроля качества производства полупроводниковых электронных чипов. Однако создание такого широкополосного и когерентного света было сложной задачей, которую удавалось решить только с помощью громоздких и энергоёмких настольных устройств. Теперь команда Калифорнийского технологического института (Caltech) под руководством Алирезы Мара́нди, профессора … Читать далее

Исследователи обычно собирают сотни холодных атомов в отдельные ловушки с помощью массивов точно сфокусированных лазерных лучей, известных как оптические пинцеты. Благодаря дополнительному устройству, называемому пространственным модулятором света на жидких кристаллах на кремнии (LCOS-SLM), все атомы можно перемещать вперёд и назад менее чем за миллисекунду. К сожалению, LCOS-SLM работают только на инфракрасных и видимых длинах волн. … Читать далее

В фундаментальной теоретической физике уже давно наблюдается не просто замедление прогресса, но и своего рода интеллектуальный коллапс (я писал об этом ранее в контексте «эпистемического коллапса»: краха общей реальности, вызванного потерей надёжных источников для различения истины и лжи). В The Wall Street Journal вышла новая статья под названием «Рост „физики заговоров“», в которой кратко изложено … Читать далее

Новое исследование решает фундаментальную проблему в теории управляемых квантовых систем, распространяя формулу Стреды на неравновесные режимы. Оно демонстрирует, что внешне тривиальная «сумма нулей» кодирует универсальный, квантованный магнитный отклик — тот, который является топологически присущим и уникальным образом возникающим в неравновесных условиях управления. Представьте себе странный материал, который ритмично толкают — снова и снова невидимыми руками. … Читать далее

Турбулентность встречается повсюду, однако многое о природе этого явления остаётся неизвестным. В течение последнего десятилетия физики обнаружили, как жидкости в трубе или в аналогичной геометрии переходят из гладкого, ламинарного состояния в турбулентное по мере увеличения их скорости. Удивительно, но в недавно сформировавшемся консенсусе этот процесс можно объяснить с помощью статистической механики, а не механики жидкости, … Читать далее

Измерение эффекта Унру: предложенный подход может устранить разрыв между общей теорией относительности и квантовой механикой Протон — это основа большей части видимой материи во Вселенной. Он находится в центре атомов, придавая им структуру. Однако его структура удивительно сложна, и понимание её деталей занимает теоретиков и экспериментаторов уже более века. Профессор физики из Университета Коннектикута Кёнсон … Читать далее