Точная спектроскопия переходов 2S-nS в атомарном водороде — определение радиуса заряда протона

Простота структуры атома водорода делает его идеальной моделью для изучения атомной структуры и взаимодействий. Однако, определение радиуса заряда протона — меры пространственного распределения электрического заряда протона — связано с большими трудностями. Некоторые учёные проводят эксперименты с обычными атомами водорода, а другие — с мюонным водородом — это экзотический атом водорода, состоящий из отрицательно заряженного мюона, связанного с протоном (вместо электрона, связанного с протоном). Теоретически, протоны как в обычном, так и в мюонном водороде должны иметь одинаковый радиус заряда. Но некоторые экспериментальные результаты показали расхождения в точных измерениях радиуса заряда мюонного водорода (дали меньшее значение). Это расхождение называется "загадкой радиуса протона" и мучает физиков с 2010 года. Новое исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters, описывает метод измерения, который помогает разрешить некоторые прошлые несоответствия.

Высокоточное измерение массы W-бозона с помощью эксперимента CMS

Сложность эксперимента заключается в том, что W-бозон существует ничтожно малое мгновение, примерно от 10⁻⁶ до 10⁻²⁴ секунд. После он распадается на нейтрино, которое невозможно измерить напрямую, и мюон, который требует максимально точного измерения. В статье, опубликованной в журнале Nature, международная группа ученых, в которую входят физики из Массачусетского технологического института, сообщает о новом сверхточном измерении массы W-бозона. В итоге было определено, что масса W-бозона составляет 80360,2 ± 9,9 мегаэлектронвольт (МэВ). Новая масса соответствует предсказаниям Стандартной модели.

Наличие одной массивной частицы со спином 3/2 делает гравитацию логически неизбежной

Физики теоретики из IPhT (CEA, CNRS) и Автономного университета Барселоны показали, что гравитация — и вместе с ней суперсимметрия — возникают как логические необходимости всякий раз, когда в природе существует массивная частица со спином 3/2. Авторы показывают, что такая частица просто не может существовать изолированно в рамках непротиворечивой теории. Амплитуды её рассеяния растут слишком быстро с энергией, вступая в противоречие с неравенствами положительности — математическим кодированием причинности (скорость света как абсолютный предел) и унитарности (сохранение вероятностей в каждом квантовом процессе). Теория перестаёт работать, едва превышая массу самой частицы. Работа опубликована в журнале "Journal of High Energy Physics".

Телескоп TESS обнаружил планету размером с Землю, вращающуюся вокруг близлежащей звезды типа M-карлика

С помощью спутника НАСА Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) международная группа астрономов обнаружила экзопланету, вращающуюся вокруг TOI-4616 — близлежащей звезды типа M-карлика. Этот новооткрытый инопланетный мир, получивший обозначение TOI-4616 b, немного больше Земли. Результаты исследования были опубликованы 11 марта на сервере препринтов arXiv.

Неожиданное твердоподобное разрушение в простых жидкостях

В исследовании, которое может изменить наше базовое понимание механики жидкостей, ученые из Университета Дрекселя сообщили, что при определенных условиях можно заставить простую жидкость разрушиться, как твердый объект. Недавно опубликованное в журнале Physical Review Letters исследование показывает, как вязкие жидкости могут внезапно разрушиться, если их растянуть с достаточной силой. Характер разрушения указывает на то, что вязкость — сопротивление жидкости течению — может играть более важную роль в ее механических свойствах, чем считалось ранее. Это также открывает новые возможности для манипулирования жидкостями в самых разных областях, от гидравлики до 3D-принтеров и кровеносных сосудов.

Созданная в лабораторных условиях мини-атмосфера позволяет увидеть, как турбулентность изменяется в разных масштабах

В ходе нового лабораторного эксперимента исследователи из Великобритании и Франции воссоздали характерные каскады энергии и углового момента, лежащие в основе ключевых особенностей атмосферы Земли. В статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, группа учёных под руководством Питера Рида из Оксфордского университета получила новые данные о том, как колебания энергии в турбулентных потоках связаны с их размером, а также выявила закономерности, которые существующие атмосферные модели пока не могут объяснить.

Используя синтетическое магнитное поле, физики создали лазерный торнадо в миниатюрных структурах

Может ли свет вести себя как вихрь? Оказывается, может — и такие "оптические торнадо" были созданы в чрезвычайно малой структуре учеными с физического факультета Варшавского университета, Военно-технического университета и Института Паскаля CNRS при Университете Клермон-Овернь. Это открытие даёт перспективный путь для создания миниатюрных источников света со сложными структурами, потенциально позволяя в будущем разрабатывать более простые и масштабируемые фотонные устройства для таких применений, как оптическая связь и квантовые технологии. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.

Методом полевой микроскопии обнаружено фемтосекундное оптическое переключение в нанокристаллах оксида индия-олова размером 15 нм

Подобно тому, как антенна взаимодействует с радиоволнами, свет взаимодействует с металлическими наноструктурами. Поэтому понимание того, как структура влияет на колебания поля, дает ценные сведения о физических свойствах самой структуры. Международная исследовательская группа, в которую входят ученые из Института науки о свете им. Макса Планка (MPL), изучает изменения колебаний поля, происходящие при взаимодействии света с нанокристаллами оксида индия-олова (ITO). В рамках совместного исследовательского проекта с участием MPL и Политехнического университета Турина ученые использовали метод разрешения поля впервые для изучения взаимодействия света (в виде коротких лазерных импульсов) с нанокристаллами ITO. Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Science.

Экспериментальные доказательства физической делокализации отдельных фотонов в интерферометре

Природа квантовых частиц долгое время ставила ученых в тупик. Хотя интерференция отдельных частиц предполагает, что фотон может вести себя как рассеянная волна, целый фотон всегда обнаруживается только в одном конкретном месте. Традиционные интерпретации квантовой механики часто объясняют это предположением о том, что частица находится в суперпозиции, будучи одновременно и здесь, и там. Однако это говорит нам только о том, где находится частица в момент измерения, а не о том, где она физически находится, когда детектор отсутствует. Исследовательская группа под руководством Хольгера Ф. Хофмана, профессора Высшей школы передовых наук и инженерии Хиросимского университета, разработала метод измерения этой делокализации без нарушения волнообразной траектории фотона. Работа опубликованном в журнале New Journal of Physics.

Магнитное поле Земли создает на Луне ранее не обнаруженную зону защиты от радиации

Известно, что Луна проходит через хвостообразную часть магнитосферы Земли, но новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, предполагает, что Луна может испытывать дополнительную защиту в другой точке своей орбиты. Хотя эта защитная зона существует, когда Луна находится вне магнитосферы, учёные считают, что её действие всё равно обусловлено магнитным полем Земли.