Терагерцовая спектроскопия динамики волны коллективной плотности заряда на атомном уровне позволяет увидеть электроны в замедленной съемке

Физики из Штутгартского университета под руководством профессора Себастьяна Лота разрабатывают квантовую микроскопию, которая впервые позволяет им регистрировать движение электронов на атомном уровне с чрезвычайно высоким пространственным и временным разрешением. Исследователи опубликовали свои выводы в Nature Physics. Ученые изучили материал, состоящий из элементов ниобия и селена, в котором один эффект можно наблюдать относительно ненарушенным образом: коллективное движение электронов в волне плотности заряда. Было изучено как одна примесь может остановить это коллективное движение. Для этого применяют к материалу чрезвычайно короткий электрический импульс, который длится всего одну пикосекунду. Волна плотности заряда прижимается к примеси и посылает нанометровые искажения в коллектив электронов, которые вызывают очень сложное движение электронов в материале на короткое время. Экспериментаторам приходится очень часто повторять эти измерения, чтобы получить значимые результаты. Исследователи смогли оптимизировать свой микроскоп таким образом, что он повторяет эксперимент 41 миллион раз в секунду и, таким образом, достигает особенно высокого качества сигнала.

Обратный эффект Мпембы, продемонстрированный на кубите с одним захваченным ионным атомом

Хорошо известно, что при определенных обстоятельствах теплая жидкость замерзает быстрее, чем холодная. Это явление изучал танзанийский старшеклассник по имени Эрасто Мпемба в 1960-х годах. Было обнаружено, что при других обстоятельствах также происходит обратный эффект Мпембы, при котором холодная вода нагревается быстрее, чем горячая. В этой новой работе исследовательская группа продемонстрировала, что такие эффекты могут происходить в квантовом масштабе. Группа физиков из Института науки Вейцмана в Израиле успешно продемонстрировала обратный эффект Мпембы на квантовом уровне с использованием одиночных захваченных ионов. В своем исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters, группа продемонстрировала эффект, захватив ион стронция-88, связанный с внешней термальной ванной. Ион сначала охлаждался (или нагревался) с помощью лазеров, а затем вступал во взаимодействие с теплой (или холодной) ванной, которая нагревалась (или охлаждалась) с помощью второго лазера, что приводило к медленной декогеренции его квантового состояния.

Астрономы обнаружили десятки двойных белых карликов с двойной линией

Международная группа астрономов сообщает об открытии 34 редких двойных белых карликовых (DWD) двойных систем с использованием промежуточно-дисперсионного спектрографа и системы визуализации (ISIS) на телескопе Уильяма Гершеля (WHT). Открытие было подробно описано в исследовательской статье, опубликованной на сервере препринтов arXiv. До сих пор большинство двойных, включая DWD, были обнаружены по доплеровским смещениям в их спектральных линиях; поэтому эти системы называются спектрально-двойными. Наблюдения показывают, что в некоторых спектрально-двойных видны спектральные линии от обеих звезд, и эти линии попеременно двойные и одинарные. Такие системы известны как двухлинейные спектрально-двойные (SB2). Обнаруженные SB2 DWD имеют массу от 0,85 до 1,55 солнечных масс и орбитальные периоды от 0,4 до 13,5 дней. Все эти системы расположены в пределах 580 световых лет от Земли, а ближайшая находится на расстоянии всего 83 световых лет. Наблюдения показали, что массы более горячего компонента в зарегистрированных двойных системах варьируются от 0,4 до 0,75 солнечных масс со средней массой около 0,53 солнечных масс. Более холодные компаньоны имеют среднюю массу около 0,45 солнечных масс.

Новый метод позволяет в десять раз увеличить время квантовой когерентности за счет деструктивной интерференции коррелированного шума

Используя деструктивную интерференцию перекрестно-коррелированного шума, физикам удалось значительно увеличить время когерентности квантовых состояний, улучшить точность управления и повысить чувствительность высокочастотного квантового зондирования. Таким образом был разработан новый метод, который решает ключевые проблемы в квантовых системах, предлагая десятикратное увеличение стабильности и прокладывая путь для более надежных и универсальных квантовых устройств. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters. Исследование было проведено экспертами в области квантовой физики, включая аспиранта Алона Сальхова под руководством профессора Алекса Ретцкера из Еврейского университета, аспиранта Цинъюня Цао под руководством профессора Федора Железко и доктора Генко Генова из Ульмского университета, а также профессора Цзяньмина Цая из Хуачжунского университета науки и технологий.

Генерация орбитального тока посредством динамики намагничивания

В настоящее время генерация орбитального тока (т. е. потока орбитального углового момента) остается гораздо более сложной задачей, чем генерация спинового тока. Тем не менее, подходы к успешному использованию орбитального углового момента электронов могут открыть возможность для разработки нового класса устройств, называемых орбитроникой. Исследователи из Университета Кейо и Университета Иоганна Гутенберга сообщают об успешной генерации орбитального тока из динамики намагничивания, феномене, называемом орбитальной накачкой. В их статье, опубликованной в Nature Electronics, излагается многообещающий подход, который может позволить инженерам разрабатывать новые технологии, использующие орбитальный угловой момент электронов. Орбитальная накачка по сути подразумевает генерацию орбитального тока посредством динамики намагничивания (т. е. плотности магнитных дипольных моментов, индуцируемых в магнитных материалах при их размещении вблизи магнита). Для проведения своих экспериментов учёные специально использовали двухслойную структуру из никеля и титана. Приложив магнитное поле к своей структуре, была успешно продемонстрирована орбитальная накачка.

Уточнение расчётов на сколько быстрее идет время на Луне

Группа физиков из Лаборатории реактивного движения NASA в Калифорнийском технологическом институте точнее подсчитала, насколько быстрее время течет на Луне, чем на Земле. Статья, описывающая математику, которую они использовали для расчетов, и их результаты, была размещена на сервере препринтов arXiv. Обнаружено, что время на Луне идет на 0,0000575 секунд быстрее в день (57,50 мкс/д), чем на Земле. На основе этого числа можно сделать и другие расчеты — например, если бы человек прожил на Луне 274 года, он был бы на 5,76 секунд старше, чем если бы он жил на Земле все это время.

Влияние тензорной силы на ядерную материю в релятивистской теории ab initio

Тензорная сила является важнейшим компонентом взаимодействия нуклон-нуклон (NN) и оказывает важное влияние на структурные и динамические свойства ядерной многочастичной системы. Начиная с реалистичного взаимодействия NN, учёные систематически изучают эффекты тензорной силы на уравнении состояния и энергии симметрии ядерной материи в рамках релятивистской теории Бракнера-Хартри-Фока (RBHF), которая является одним из важнейших релятивистских методов ab initio. Для энергий связи на частицу симметричной ядерной материи (SNM) и энергии симметрии эффекты тензорной силы привлекательны и более выражены вблизи эмпирической плотности насыщения. Для чистой нейтронной материи эффекты тензорной силы незначительны. Исследование показало, что сильная тензорная сила заставляет систему нейтрон-протон отклоняться от унитарного предела. Настраивая силу тензорной силы, разбавленный SNM располагается на унитарном пределе. При рассмотрении только взаимодействия в канале 3S1–3D1 энергия основного состояния разбавленного SNM оказывается пропорциональной энергии свободного ферми-газа с масштабным коэффициентом 0,38, что показывает хорошие универсальные свойства для четырехкомпонентного унитарного ферми-газа (спин-1/2 и изоспин-1/2). Работа опубликована в журнале Science Bulletin.

Данные о возрасте показывают, что планетезимали поставляли строительный материал для богатых водой планет в ранней Солнечной системе

Данные о возрасте некоторых классов метеоритов позволили получить новые данные о происхождении небольших, богатых водой астрономических тел в ранней солнечной системе. Эти так называемые планетезимали постоянно поставляли строительные материалы для планет, в том числе и для Земли, первоначальный материал которой содержал мало воды. В сотрудничестве с коллегами из Берлина, Байройта и Цюриха (Швейцария) ученые из Гейдельберга вывели термическую эволюцию и точку происхождения материнских тел из этих данных. Показано, что некоторые из планетезималей образовались очень быстро, то есть менее чем за 2 миллиона лет. В этом случае они нагревались так сильно, что расплавлялись и теряли все летучие элементы, включая воду. Другие планетезимали, согласно результатам текущего исследования, возникли позже при более низких температурах во внешней части Солнечной системы; они частично смогли сохранить свою воду, связанную в кристаллах. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.

Запрещенное распространение гиперболических фононных поляритонов и его применение в ближнепольном переносе энергии

Авторы нового исследования предлагают стратегию управления распространением фононных поляритонов в материале Ван-дер-Ваальса (триоксид молибдена) с помощью подложки, так что направление распространения гиперболических фононных поляритонов может быть переориентировано на 90° для достижения запрещенного распространения. В то же время описывается роль зависящей от подложки связи фононных поляритонов в ближнепольном тепловом излучении и исследуется влияние корреляции между шириной воздушного зазора и толщиной пластины триоксида молибдена на лучистую теплопередачу. На основе вывода дисперсионного уравнения учёные теоретически устанавливают связь между направлением распространения гиперболических фононных поляритонов и диэлектрической проницаемостью подложки, которая показывает, что гиперболические фононные поляритоны вдоль осей x и y не могут распространяться, когда подложка отсутствует или действительная часть диэлектрической проницаемости подложки положительна.

Получен симулятор обращения времени для квантовой эволюции

Исследовательская группа построила когерентную суперпозицию квантовой эволюции с двумя противоположными направлениями в фотонной системе и подтвердила ее преимущество в характеристике неопределенности ввода-вывода. Исследование было опубликовано в Physical Review Letters. Учёные построили класс процессов квантовой эволюции в фотонной установке, расширив обращение времени до инверсии входа-выхода квантового устройства. При замене входных и выходных портов квантового устройства полученная эволюция удовлетворяет свойствам обращения времени исходной эволюции, тем самым получая симулятор обращения времени для квантовой эволюции. Далее физики квантовали направление времени эволюции, достигнув когерентной суперпозиции квантовой эволюции и ее обратной эволюции. Они также охарактеризовали структуры, используя методы квантового свидетеля.