Звуковые моды, подобные сверхтвердым, в движущемся квантовом газе

В повседневной жизни вся материя существует в газообразном, жидком или твёрдом состоянии. Однако в квантовой механике возможно одновременное существование двух различных состояний. Например, ультрахолодная квантовая система может проявлять свойства как жидкости, так и твёрдого тела одновременно. Исследовательская группа «Синтетические квантовые системы» Гейдельбергского университета продемонстрировала это явление, используя новый экспериментальный подход, подавая небольшое количество энергии в сверхтекучую жидкость. Было показано, что в управляемой квантовой системе такого типа звуковые волны распространяются с двумя разными скоростями, что указывает на сосуществование жидкого и твердого состояний — отличительный признак сверхтвердости. Работа опубликована в журнале Nature Physics.

Подтверждено наличие стоячих ударных волн в аккреционных потоках чёрных дыр

Используя моделирование общей релятивистской магнитогидродинамики (GRMHD), учёные выявили явление стационарной ударной волны в аккреционных потоках вокруг чёрных дыр с низким угловым моментом. Статья опубликована в The Astrophysical Journal. Было обнаружено, что в режимах аккреции с низким угловым моментом ударная волна постоянно формируется вблизи центральной чёрной дыры и сохраняет стабильное положение на протяжении всего процесса аккреции, что дает прямые доказательства существования стоячих ударных волн.

Высокоэффективная векторная голография на основе сверхтонких метаповерхностей

Традиционные голографические системы требуют громоздких оптических установок и интерференционных экспериментов, что делает их непрактичными для компактных или интегрированных устройств. Вычислительные методы, такие как алгоритм Герхберга–Сакстона (GS), упростили проектирование голограмм, исключив необходимость в физических интерференционных картинах, но эти подходы позволяют получать скалярные голограммы с равномерной поляризацией, что ограничивает объём кодируемой информации. Чтобы преодолеть эти ограничения, исследователи из Гонконгского университета науки и технологий, Университета Фудань и Гонконгского университета разработали универсальную стратегию векторной голографии — голограмм, кодирующих как интенсивность, так и поляризацию, с использованием сверхтонких метаповерхностей. Как сообщается в журнале Advanced Photonics, этот метод работает при произвольной поляризации падающего света и позволяет генерировать сложные изображения с пространственно меняющимися состояниями поляризации, что значительно расширяет информационную емкость голограмм.

Одноквантовое устройство, измеряющее амперы, вольты и омы

Физики показали, как одно квантовое устройство может точно измерять три основные единицы электричества: ампер (единицу силы электрического тока), вольт (единицу электрического потенциала) и ом (единицу электрического сопротивления). Это значительный прорыв, поскольку до сих пор ни один прибор не мог измерить все три основные электрические единицы в одной практичной системе. Джейсон Андервуд из Национального института стандартов и технологий (NIST) в Мэриленде и его коллеги продемонстрировали, как это устройство может быть создано благодаря интеграции двух ключевых квантовых систем в один криостат. А именно, специального типа резистора, называемого квантовым аномальным резистором Холла (QAHR), и программируемого джозефсоновского стандарта напряжения (PJVS). Криостат обеспечивает необходимую низкотемпературную среду для их эффективной работы. Данное исследование упрощает процесс проведения высокоточных электрических измерений и может привести к созданию новых способов определения электрических стандартов. Работа опубликована в журнале Nature Electronics.

Оптический магнитометр впервые измерил направление магнитного поля

Роланд Ламмеггер из Института экспериментальной физики Технического университета Граца совместно со своим коллегой Кристофом Амтманном и командой из Института космических исследований усовершенствовал изобретённый им магнитометр. Новая версия прибора позволяет не только измерять напряжённость магнитных полей, но и определять их направление, что ранее было невозможно с помощью чисто оптических магнитометров. В основе магнитометра лежит реакция атомов рубидия на магнитное поле. При стимуляции атомов лазерным излучением частота излучения изменяется. Эти позволяет судить о напряжённости магнитного поля.

Нанофотонные квантовые скирмионы, создаваемые квантовой электродинамикой полупроводниковых резонаторов

Учёные из Университета Сунь Ятсена и Тяньцзиньского университета сообщили о первой экспериментальной реализации однофотонных квантовых скирмионов в системе квантовой электродинамики с резонатором полупроводника. Статья, опубликованная в журнале Nature Physics, может открыть новые возможности для изучения квантовых взаимодействий света с материей, а также внести вклад в развитие фотонных квантовых устройств.

Универсальность энтропии Реньи в конформной теории поля выявляет универсальные правила квантовой запутанности во всех измерениях

Физики-теоретики использовали термическую эффективную теорию, показывающую, что квантовая запутанность подчиняется универсальным законам во всех измерениях. Их работа была опубликована в журнале Physical Review Letters. Исследовательская группа под руководством Кусуки, профессора Хироси Оогури из Института физики и математики Вселенной Токийского университета Кавли (Kavli IPMU, WPI) и Калифорнийского технологического института (Caltech), а также исследователя из Caltech Шридипа Пала продемонстрировали универсальные особенности структур квантовой запутанности в высших измерениях, применив теоретические методы, разработанные в области физики элементарных частиц, к квантовой теории информации.

Новая модель, включающая магнитные состояния, объясняет необычное поведение плутония

Обычно материалы расширяются при нагревании. Более высокие температуры заставляют атомы вибрировать, колебаться и занимать больший объём. Однако для одной из фаз плутония, называемой дельта-плутонием, происходит обратное — он сжимается при температуре выше комнатной. В новом исследовании, опубликованном в журнале Reports on Progress in Physics, учёные из LLNL продемонстрировали модель, способную воспроизвести и объяснить тепловое поведение и необычные свойства дельта-плутония. Модель рассчитывает свободную энергию материала – величину, отражающую количество доступной или полезной энергии в системе.

Возникновение самоподобия внешнего слоя в турбулентных пограничных слоях

Ученые из Института аэродинамики и газовой динамики (IAG) Штутгартского университета создали новый набор данных, который улучшит разработку моделей турбулентности. С помощью суперкомпьютера Hawk в Центре высокопроизводительных вычислений Штутгарта (HLRS) исследователи из лаборатории доктора Кристофа Венцеля провели масштабное прямое численное моделирование пространственно эволюционирующего турбулентного пограничного слоя. Моделирование, выполненное с использованием более 100 миллионов часов работы процессора Hawk, позволяет фиксировать начало канонического, полностью развитого турбулентного состояния в одной вычислительной области. Исследование выявило точку перегиба, в которой внешняя область турбулентного пограничного слоя начинает сохранять самоподобную структуру по мере приближения к высоким числам Рейнольдса. Результаты представлены в новой статье, опубликованной в журнале Journal of Fluid Mechanics.

Обнаружена новая экзопланета размером с Землю, вращающаяся вокруг ближайшей звезды

С помощью спутника для исследования транзитных экзопланет (TESS) международная группа астрономов обнаружила новую экзопланету, вращающуюся вокруг ближайшей звезды. Новый инопланетный мир, обозначенный как TOI-2431 b, сопоставим по размерам с Землей и имеет очень короткий орбитальный период. Об этом открытии сообщается в исследовательской статье, опубликованной 11 июля на сервере препринтов arXiv.