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.

Топологические солитоны обеспечивают работу источника частотного гребеня на микросхеме

Ученые из Калифорнийского технологического института разработали новый способ получения оптических частотных гребенок на уровне микросхем. Для генерации этих гребенчатых спектров была продемонстрирована высокая полезность устойчивого класса световых импульсов, называемых топологическими солитонами. Работа опубликована в журнале Nature.

Конденсация экситон-поляритона основного состояния при когерентном воздействии Флоке

Международная исследовательская группа под руководством Александра Кузнецова из Института твердотельной электроники им. Пауля Друде (PDI) в Берлине продемонстрировала принципиально новый способ управления конденсацией гибридных свето-материальных частиц. Используя когерентное акустическое воздействие для динамического изменения энергетического ландшафта полупроводниковой микрополости, учёные добились детерминированного управления макроскопическим квантовым состоянием и перевода его в конфигурацию с наименьшей энергией. Результаты опубликованы в журнале Nature Photonics. Управление неравновесными квантовыми системами является центральной задачей физики конденсированных сред. Демонстрируя детерминированное управление управляемым многочастичным конденсатом на твердотельной платформе, данная работа устанавливает полупроводниковые микрорезонаторы в качестве платформы для динамической квантовой инженерии и предлагает новые пути к созданию перестраиваемых, сверхбыстрых когерентных источников света, актуальных для фотоники и оптоэлектроники.

Нейтроны выявляют магнитные сигнатуры хиральных фононов

Китайские физики обнаружили новые доказательства того, что хиральные фононы и магноны могут сильно взаимодействовать внутри магнитных кристаллов. Используя нейтронную спектроскопию, группа учёных под руководством Сун Бао из Нанкинского университета составила карту магнитных сигнатур, связанных с хиральными фононами в ферримагнитном материале, выявив ранее неуловимую связь между колебаниями решетки и магнитными возбуждениями. Результаты, опубликованные в журнале Physical Review Letters, могут помочь лучше понять, как тепло, звук и спин взаимодействуют в квантовых материалах.

Структурированная поверхность помогает создавать вакуум

С развитием технологий трехмерной печати появилась возможность создавать структуры со сложной пространственной геометрией, применяемые в различных областях техники. Для многих технологических процессов необходим высокий вакуум, и задачи оптимизации вакуумной техники, увеличения ее эффективности, снижения стоимости и габаритов остаются актуальной на протяжении многих лет. Обычно эти цели пытаются достичь с помощью двухэтапной схемы создания вакуума: первый этап предполагает удаление газа механическим или турбомолекулярным насосом, а на втором этапе давление снижают с помощью "геттерных" (от английского "get" – "получать") материалов, адсорбирующих остаточные газы. Оптимизация этого этапа сводится к подбору эффективных геттеров и контролю их состояния. В недавней статье [1] исследователи из Univ. of Nottingham (Великобритания) и двух британских инженерных фирм предложили новую идею увеличения эффективности этого этапа: с помощью структурированных поверхностей, создаваемых посредством 3D печати и покрытых не испаряемыми геттерами. Такие покрытия широко применяют в ускорителях частиц, вакуумных камерах, сенсорах, квантовых технологиях и других областях, где важно долгое время поддерживать чрезвычайно низкое давление. После активации поверхность геттера становится "активной" и способна эффективно поглощать газы, удерживая их внутри себя на длительное время. В данной работе использовали геттер на основе V-Zr-Ti, активирующийся при температуре 200 °C. Сама откачка газа происходила при комнатной температуре.

Диффузия липопротеинов в плотной желточной плазме определяется мягкостью, гидродинамикой и клеткой

В исследовании, опубликованном в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, международная группа ученых под руководством Кристиана Гутта и Нимми Дас Антупарамбил из Университета Зигена и DESY в Гамбурге раскрыла физические принципы, управляющие движением липопротеинов в плазме яичного желтка — полупрозрачном, жидком компоненте яичного желтка. Используя передовую рентгеновскую методику на Европейском рентгеновском лазере на свободных электронах (European XFEL), ученые наблюдали за частицами, переносящими жир, в микросекундном масштабе времени — делая снимки, более чем в миллион раз быстрее, чем моргание глаза. В работе было показано, что диффузия липопротеинов в плотном яичном желтке не подчиняется общепринятому закону. Обычно диффузия предсказуемо замедляется с увеличением вязкости жидкости, что описывается соотношением Стокса–Эйнштейна. Однако в этой плотной среде мягкие липопротеинов движутся гораздо медленнее, чем ожидалось. Это означает, что для понимания переноса в сложных биологических жидкостях необходимы новые модели.