Универсальное масштабирование Киббла–Зурека в атомной сверхтекучей жидкости Ферми

Механизм Киббла–Зурека (KZ) — это теоретическая структура, введенная физиками Томом Киббл и Войцехом Зуреком. Эта структура по сути описывает образование топологических дефектов, когда системы подвергаются неравновесным фазовым переходам. Исследователи из Сеульского национального университета и Института фундаментальных наук в Корее недавно наблюдали масштабирование KZ в однородном и сильно взаимодействующем ферми-газе при его переходе в сверхтекучее состояние. Их статья, опубликованная в журнале Nature Physics, может проложить путь для дальнейших экспериментальных исследований этой давней физической концепции. Центральное предсказание масштабирования KZ заключается в том, что количество квантовых вихрей должно масштабироваться по степенному закону относительно того, как быстро вы проходите через сверхтекучий фазовый переход. Настоящая изюминка исследования в том, что учёные наблюдали предсказанное поведение масштабирования KZ, используя как температуру, так и силу взаимодействия в качестве двух отдельных ручек управления.

Прецизионная спектроскопия ⁹Be преодолевает ограничения, связанные со структурой ядра

Электронная оболочка атомов действует как "электромагнитный щит", предотвращая прямой доступ к ядру и его свойствам. Группа учёных преуспела в точном измерении эффекта этого экранирования в атомах бериллия. Исследование опубликовано в журнале Nature. Магнитный момент бериллия-9 был определен с точностью в 40 раз лучше, чем раньше. Такие точные измерения не только важны для фундаментальной физики, они также помогают нам получить представление об определенных приложениях ядерного магнитного резонанса, которые применяются в химии и для высокоточных измерений магнитных полей.

Радиусы ядерного заряда изотопов кремния

В недавнем исследовании ученые провели лазерные измерения ядерных радиусов стабильных изотопов кремния кремний-28, кремний-29 и кремний-30. Они также измерили радиус нестабильного ядра кремний-32, которое имеет 14 протонов и 18 нейтронов. Исследователи использовали разницу между радиусом ядра кремний-32 и его зеркального ядра аргон-32, которое имеет 18 протонов и 14 нейтронов, чтобы установить ограничения на переменные, которые помогают описывать физику астрофизических объектов, таких как нейтронные звезды. Результаты являются важным шагом в развитии ядерной теории, изучении ядер и их компонентов. Статья опубликована в журнале Physical Review Letters. Исследователи использовали измерения сдвигов атомных изотопов методом лазерной спектроскопии для измерения ядерного радиуса различных изотопов кремния на установке спектроскопии BEam Cooler and LAser (BECOLA) в Центре пучков редких изотопов (FRIB) в Университете штата Мичиган. Результаты дают важный ориентир для развития ядерной теории. Разница радиусов заряда между ядром кремния-32 и его зеркальным ядром аргоном-32 использовалась для ограничения параметров, необходимых для описания свойств плотной нейтронной материи в нейтронных звездах. Полученные результаты согласуются с ограничениями из наблюдений гравитационных волн и других дополнительных наблюдаемых.

Обнаружен магнон-фононный резонанс Ферми в антиферромагнетике

В данной работе экспериментаторы и физики-теоретики, занимающиеся конденсированными средами из Института молекул и материалов (IMM) Университета Радбауд, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), Кельнского университета и Института Иоффе, открыли новый канал передачи энергии между магнонами и фононами в антиферромагнетике в условиях резонанса Ферми. Это может позволить в будущем контролировать такие антиферромагнитные системы для более быстрого и энергоэффективного хранения данных. Используя интенсивный и спектрально яркий сверхизлучающий источник ТГц на основе ускорителя в Центре источников мощного излучения ELBE HZDR, исследователи селективно возбудили антиферромагнитный спиновый резонанс и настроили его центральную частоту с помощью сильного внешнего магнитного поля до нескольких Тесла. Такая конфигурация позволила им настроить частоты спинового резонанса на половину частоты колебаний решетки, что соответствует условию резонанса Ферми. Был обнаружен новый режим связанной магнон-фононной динамики, который позволяет осуществлять обмен энергией между этими двумя подсистемами при резонансе Ферми. Настраивая частоты магнонов, учёные могут контролировать этот процесс и, в частности, усиливать магнон-фононную связь.

Симметричный тор Мэдисона обеспечивает стабильную плазму при температуре в 10 раз превышающей предел Гринвальда

В исследовании, опубликованном 29 июля в Physical Review Letters, физики из Университета Висконсин-Мэдисон создали плазму токамака, которая стабильна при температуре, в 10 раз превышающей предел Гринвальда. В эксперименте учёные использовали Madison Symmetric Torus (MST), который был разработан для работы в качестве токамака. Он позволяет напрямую сравнивать две тороидальные конфигурации в одном устройстве. В отличие от других токамаков, металлический пончик, в котором размещается плазма MST, толстый и высокопроводящий, что обеспечивает более стабильную работу. Результаты были получены в слабом магнитном поле и низкотемпературной плазме, которая не способна производить термоядерную энергию, поэтому вряд ли будут напрямую применимы к термоядерным реакторам, таким как ИТЭР и другим, которые строятся в надежде стать первыми токамаками с положительным чистым производством энергии.

Физики подтвердили расчеты перехода гелия-4 из своего основного энергетического состояния в свое первое возбужденное состояние

Ранее физики в эксперименте реализовали рассеяние электронов для изучения того, как гелий-4 переходит из своего основного энергетического состояния в свое первое возбужденное состояние. Эксперимент обнаружил доказательства несоответствия между теорией и экспериментом и вызвал беспокойство по поводу точности текущих теоретических расчетов. Теперь международная группа провела новые расчеты наблюдаемого перехода. Их результаты хорошо согласуются с новыми экспериментальными результатами. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters. Первое возбужденное состояние ядра гелия-4 имеет энергию чуть выше порога разделения ядра на протон и ядро водорода-3. Свойства этого состояния чувствительны к небольшому зазору между его энергией и порогом разделения. Новые расчеты точно воспроизводят эту разницу энергий, и это может объяснить, почему они также воспроизводят новые экспериментальные данные из Германии. Результаты помогут физикам делать точные теоретические предсказания ядерной структуры в будущем.

Экспериментальное наблюдение диссипативного временного кристалла в ридберговском газе при комнатной температуре

Исследователи из Университета Цинхуа недавно наблюдали диссипативный кристалл времени в сильно взаимодействующем ридберговском газе при комнатной температуре. Их статья, опубликованная в Nature Physics, открывает новые возможности для изучения этого захватывающего состояния материи. Диссипативный кристалл времени — это фаза материи, характеризующаяся периодическими колебаниями во времени, в то время как система рассеивает энергию. В отличие от обычных кристаллов времени, которые также могут возникать в закрытых системах без потери энергии, диссипативные кристаллы времени наблюдаются в открытых системах, в которых энергия свободно втекает и вытекает. Ключевое отличие эксперимента исследователей от подобных экспериментов, проведенных в прошлом, заключается в том, что они настроили поляризацию связывающего света, что привело |e⟩ к различным ридберговским состояниям. Взаимодействия и конкуренция между несколькими ридберговскими компонентами в установке команды значительно обогащают фазовую диаграмму их системы, позволяя возникнуть диссипативной фазе временного кристалла.

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.

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.

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.