Управление отдельными многоатомными молекулами в оптической матрице для квантовых приложений

Группе физиков из Гарвардского университета впервые удалось поймать отдельные многоатомные молекулы в массивы оптических пинцетов. Физики нашли способ контролировать один тип молекул с тремя атомами — CaOH. Учёные начали с изоляции отдельных молекул в вакуумной камере, охлажденной до температуры чуть ниже 100 микрокельвинов, а затем с помощью оптических пинцетов (лазеров) разделили их, что позволило команде сосредоточить свои усилия на одной молекуле. Далее был разработан способ изображения отдельной молекулы, который доказал, что данный пинцет был загружен без разрушения изучаемой молекулы. Затем молекулу привели в желаемое квантовое состояние, что позволило контролировать ее вибрацию, вращение и ядерный спин.

Достигнут режим плазмы токамака с высокой плотностью и высоким удержанием для термоядерной энергии

Чтобы сдержать плазму по мере увеличения ее плотности, учёные использовали дополнительные магниты и выбросы дейтерия там, где это было необходимо. Это позволило добиться более высокой плотности в ядре, чем по краям, что помогло гарантировать, что плазма не сможет выйти наружу. Время удержания в этом состоянии составило 2,2 секунды — достаточно долго, чтобы доказать, что это возможно. Обнаружено, что в течение этого короткого промежутка времени средняя плотность в реакторе на 20% превышала предел Гринвальда — предсказанный теоретический барьер, который отмечает точку, где добавленное давление выйдет за пределы магнитного поля, удерживающего плазму на месте.

Создание мозгового синапса как экспериментальное доказательство существования компьютера, похожего на мозг из воды и соли

Физикам удалось построить искусственный синапс, который работает с водой и солью и является первым доказательством того, что система, использующая ту же среду, что и наш мозг, может обрабатывать сложную информацию. Устройство, получившее название ионтронный мемристор, представляет собой микроканал конической формы, заполненный раствором воды и соли. При получении электрических импульсов ионы внутри жидкости мигрируют через канал, что приводит к изменению концентрации самих ионов. В зависимости от интенсивности (или продолжительности) импульса проводимость канала корректируется, отражая усиление или ослабление связей между нейронами. Степень изменения проводимости служит измеримым представлением входного сигнала. Длина канала влияет на продолжительность, необходимую для исчезновения изменений концентрации. Это даёт возможность адаптации каналов для сохранения и обработки информации.

Реализация идеального всенаправленного плаща-невидимки в свободном пространстве

Основываясь на оптике линейного преобразования и теории строения всенаправленно согласованных прозрачных метаматериалов, исследовательская группа разработала и внедрила полнопараметрический всенаправленный плащ-невидимку, способный скрывать крупномасштабные объекты в свободном пространстве. Один материал используется, чтобы позволить электромагнитной волне обойти область маскировки с всенаправленным согласованием импеданса и нулевой фазовой задержкой. Второй материал также обладает анизотропными определяющими параметрами для достижения фазовой компенсации с всенаправленным согласованием импеданса, а электромагнитные волны, распространяющиеся в оптическом направлении, имеют субсветовую фазовую скорость. В ходе экспериментальной проверки исследователи реализовали эти два материала с полнопараметрическими определяющими параметрами для ТМ-поляризованной волны.

Вызванная возмущениями гранулярная псевдоожижение как модель дистанционного инициирования землетрясений

Изучая в лаборатории миниатюрную версию Земли и представляя её в виде реологической жидкости, которая состоит из гранул, геофизики получили математическую модель, которая количественно объясняет как землетрясение Ландерс в Южной Калифорнии в 1992 году удаленно спровоцировало второе сейсмическое событие в 415 км к северу. Новая модель точно описывает повышение давления жидкости, наблюдаемое в зоне субдукции Нанкай недалеко от Японии после серии небольших землетрясений в 2003 году. Обнаружено, что очень небольшое возмущение, небольшая сейсмическая волна, способна вызвать полную реструктуризацию зернистого материала. На короткое время гранулы ведут себя как жидкость, а не как твердое вещество. После того как пусковая экспериментальная волна прошла, трение снова берет верх, и гранулы снова застревают в новой конфигурации.

Влияние внутреннего магнитного порядка на электрохимическое расщепление воды

Магнитный порядок молекул играет решающую роль в производстве водорода. В эксперименте физики выровняли магнитные «спины» атомов катализатора во время реакции. Для этого учёные снизили температуру во время реакции. Сравнивая изменения скорости реакции во время этого снижения для двух катализаторов с разным магнитным состоянием, было обнаружено, что активность действительно увеличивается за счет этого так называемого магнитного порядка. Тот факт, что это происходит даже без применения магнитного поля, ранее был неясен. Также обнаружено, что при внешнем магнитном поле катализатор стал еще лучше выполнять свою работу. Направление этого магнитного поля имело значение. Оно должно было точно соответствовать магнитным свойствам материала.

ATLAS впервые измерил ширину W-бозона на БАКе

Используя данные протон-протонных столкновений при энергии 7 ТэВ, собранные во время первого запуска БАКа, коллаборация ATLAS впервые измерила ширину W-бозона на Большом адронном коллайдере (LHC) — 2202 ± 47 МэВ. Исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv. На сегодняшний день это самое точное измерение, полученное в ходе одного эксперимента. Ширина W-бозона ранее была измерена на Большом электрон-позитронном коллайдере (LEP) ЦЕРН и Тэватронном коллайдере Фермилабы, что дало среднее значение 2085 ± 42 миллиона электронвольт (МэВ), что соответствует предсказанию Стандартной модели 2088 ± 1 МэВ.

Электрическое переключение вектора Нееля на 180° в спинорасщепляющемся антиферромагнетике

Группа физиков теоретически предложила новый механизм электрического переключения вектора Нееля на 180° и экспериментально реализовала его в антиферромагнитных материалах со структурой зон спинового расщепления (C- парная блокировка спиновой долины, также называемая альтермагнитом). Также продемонстрирована способность материала манипулировать вектором Нееля, открыв путь к производству сверхбыстрых устройств памяти. Эта фундаментальная работа позволила осуществить преобразование информации между зарядовыми и спиновыми степенями свободы в антиферромагнетике, открыв путь к быстрому развитию спинтроники в электронной промышленности. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Сильно связанные спиновые волны и поверхностные акустические волны при комнатной температуре

При комнатной температуре удалось создать сильную связь между двумя формами волн в тонкой пленке — магнонами и фононами. Так как обычные звуковые волны на поверхностях плохо связываются с магнитами, то были использованы поперечные звуковые волны, которые лучше для этого подходят. В эксперименте был использован наноструктурный резонатор поверхностных акустических волн, который ограничивает ультразвуковые волны в определенном месте и усиливает поперечные звуковые волны, обеспечивая сильную связь между поверхностными звуковыми волнами и магнитами в резонаторе. Благодаря этому исследователям удалось добиться сильной магнитно-звуковой связи в пленке Co₂₀Fe₆₀B₂₀ при комнатной температуре.

Сверхвысокая добротность левитирующего наномеханического генератора

Группа физиков представила успешное создание левитирующего наномеханического генератора со сверхвысокой добротностью, значительно превосходящей предыдущие экспериментальные достижения. Исследование было опубликовано в журнале Physical Review Letters. Команде удалось левитировать наночастицу кремнезема в линейной ловушке Пола в условиях сверхвысокого вакуума. Что делает это достижение особенно примечательным, так это зафиксированная исключительно низкая скорость рассеивания энергии с добротностью, превышающей 10 миллиардов. Это более чем стократное улучшение по сравнению с предыдущими попытками. Эксперимент проводился в среде с чрезвычайно низким давлением, что является критическим фактором в уменьшении взаимодействия с окружающим воздухом, который в противном случае заглушил бы движение генератора.