Турбулентность без диффузии в экспериментах по конвекции Рэлея-Бенара с вращающимся жидким металлом

Внутри звёзд и планет тепло переносится конвекцией: горячее вещество поднимается, а более холодное опускается. Это порождает турбулентные потоки, которые приводят в движение магнитное поле Земли и формируют динамику звёзд. Согласно теоретическим предсказаниям, эти потоки достигают особого состояния внутри быстро вращающихся небесных тел. Это предельное состояние называют режимом без диффузии, в котором большие потоки определяются почти исключительно плавучестью и вращением, а такие свойства жидкости, как вязкость или теплопроводность, становятся практически пренебрежимо малы. Многие модели внутренних областей звёзд и планет основаны на предположении, что конвекция действует именно в этом предельном режиме. Международная исследовательская группа под руководством Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) впервые экспериментально подтвердила теоретически предсказанное состояние потока, считающееся характерным для внутренних областей быстро вращающихся небесных тел. Полученные результаты обеспечивают надёжную экспериментальную основу для проверки теоретических моделей подобных процессов. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.

Наблюдение критического масштабирования в универсальном классе бозе-газа

Физики изучили критическое поведение фотонов вблизи фазового перехода, при котором термодинамические величины резко возрастают или расходятся незадолго до бозе-эйнштейновской конденсации, что ранее никогда не наблюдалось в фотонных газах. Были измерены пространственные корреляции практически невзаимодействующего двумерного фотонного газа, захваченного в зеркальном ящике в момент конденсации, и определён критический показатель — величина, описывающая быстрое увеличение длины корреляции при изменении температуры вблизи фазового перехода. Работа опубликована в журнале Science Advances.

Сильные магнитные поля восстанавливают сверхпроводимость в никелатах

Ученые из Национального университета Сингапура (NUS) в сотрудничестве с Национальной лабораторией Лос-Аламоса в США обнаружили, что класс материалов на основе никеля, известных как никелаты на основе самария (Sm) с бесконечным слоем, могут восстанавливать свои сверхпроводящие свойства в сильных магнитных полях. Это явление может открыть перспективный путь к созданию сверхпроводящих технологий, способных работать в экстремальных магнитных условиях. Работа опубликована в журнале Nature.

Поворот на 2 градуса создает наноразмерную сетку, которая улавливает световую энергию при комнатной температуре

Возможно, вы когда-нибудь пытались сделать снимок экрана компьютера крупным планом и заметили волнообразный, рябящий эффект. Это возникает, когда две тонкие, повторяющиеся сетки перекрываются и слегка смещаются, например, когда пиксельная сетка сенсора вашей камеры перекрывается с пиксельной сеткой экрана. Фотографы знают это как муаровый узор и обычно пытаются от него избавиться. Учёные из Университета Твенте в сотрудничестве с учеными из Утрехта (Бразилия) и Японии специально создали такой узор. Они сложили два листа дисульфида молибдена, полупроводникового кристалла толщиной всего в три атома, и повернули верхний лист на 2 градуса. Полученный узор изменяет взаимодействие материала со светом и повторяется каждые 9 нанометров. Десять тысяч таких повторов помещаются на ширине одного человеческого волоса. Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Physics, могут найти применение в сверхмалых источниках света и оптических датчиках.

Квантовый световой двигатель связывает термодинамику атомов и фотонов с классической физикой

Что такое тепло и что такое полезная работа, если машина состоит только из атома и частиц света? В современных квантовых технологиях подобные вопросы связывают термодинамику с квантовой физикой. Учёные из Базельского университета в Швейцарии разработали теоретический подход, который позволяет примирить обе теории. Задача, стоящая перед физиками, заключается в поиске подхода к описанию таких систем, который работал бы как для полностью квантово-механической системы, так и в полуклассическом пределе. Последний представляет собой предельный случай, когда одна часть системы рассматривается квантово-механически, а для другой части достаточно классической физики. Работа была опубликована в журнале Physical Review Letters.

Новая модель объединяет физику сегнетоэлектриков и моделирование электрических цепей

Согласно исследованию, проведенному инженерным факультетом Мичиганского университета, новая аналитическая модель, основанная на физических принципах, может точно предсказывать поведение сегнетоэлектриков при реальных сложных напряжениях. Модель устраняет давний разрыв между фундаментальной физикой переключения и практическим проектированием устройств. Работа опубликована в журнале Advanced Materials. 

Новый эксперимент позволяет различить два конкурирующих объяснения поведения глюонов внутри атомных ядер

Исследование, проведенное в рамках эксперимента ALICE на Большом адронном коллайдере ЦЕРН и опубликованное в журнале Physical Review Letters, сообщает о первом многомерном измерении некогерентного фотоядерного образования J/ψ в зависимости от энергии взаимодействия и передаваемого импульса. На сегодняшний день это измерение дает наиболее четкое представление о том, как глюоны, частицы, связывающие кварки, располагаются внутри атомных ядер при высоких энергиях.

Гибридные нелинейные эффекты в фотонных интегральных схемах

Современные фотонные чипы позволяют размещать сложные оптические функции на устройствах размером меньше ногтя. Они все чаще используются для генерации, управления и измерения света в самых разных областях применения, от связи до сенсорики. Однако большинство таких чипов используют один и тот же материал для выполнения основной работы, что ограничивает диапазон оптических эффектов, которые они могут производить. В данной работе учёные продемонстрировали другой подход: использование двух материалов для совместной работы. Как сообщается в журнале Advanced Photonics, физики объединили два нелинейных оптических эффекта, которые обычно возникают по отдельности. В их устройстве было использовано ядро из нитрида кремния для генерации оптических частотных гребенок, в то время как окружающий слой диоксида кремния производил рамановское рассеяние. Объединив преимущества обоих материалов, команда создала новый тип интегрированного фотонного устройства, способного генерировать широкий диапазон частот света на одном чипе.

Первый поляритонный лазерный диод с электрической накачкой на основе перовскита

Учёные из Сколтеха (группа ВЭБ.РФ) и их коллеги из Университета ИТМО и НИУ ВШЭ впервые продемонстрировали прямую электрическую накачку поляритонного лазера на основе галогенидного перовскитного микрокристалла, полученного из раствора. Опубликованные в журнале Nature результаты представляют собой решение давней проблемы физики полупроводников и оптоэлектроники, которая десятилетиями оставалась препятствием на пути к решению технологической задачи: создать недорогие неэпитаксиальные лазерные диоды, работающие под непрерывным электрическим током. Такие устройства найдут применение в оптических сенсорах и спектроскопии, высокоскоростных вычислениях и энергоэффективных нейроморфных компьютерах. Исследование было поддержано программой Clover, Российским научным фондом (грант № 22-13-00436-П и грант № 23-72-00031), а также программой фундаментальных исследований НИУ ВШЭ HSE-BR-2025-069.

Получены первые прямые доказательства существования топологического состояния Флоке

В исследовании, опубликованном в журнале Nature Physics, представлены первые прямые экспериментальные доказательства существования топологического состояния Флоке — новой светоиндуцированной фазы материи, которая до сих пор существовала только на бумаге и в моделировании. Топологические изоляторы могут проводить электричество по своей поверхности, оставаясь при этом изоляторами по всему объему. Физики годами разрабатывали технологию Флоке — метод, использующий интенсивные, быстро осциллирующие световые поля для временного изменения электронной структуры материала. Сочетание этих двух идей казалось естественным следующим шагом: использовать свет, чтобы по требованию заставить обычный материал вести себя как топологический изолятор. В эксперименте был использован теллурид олова (SnTe).