Конденсация Бозе-Эйнштейна атомов цезия в неосновном состоянии

В рамках новаторской работы исследователи из Университета Инсбрука в сотрудничестве с Университетом Дарема впервые достигли бозе-эйнштейновской конденсации (БЭК) атомов цезия в неосновном состоянии. Это исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, открывает путь к новым экспериментам с ультрахолодными атомными газами и изучению квантовой физики многих тел. Достижение бозе-эйнштейновской конденсации зависит от поддержания благоприятного соотношения хороших и плохих столкновений. Упругие столкновения играют решающую роль в управлении процессами испарения и термализации, в то время как неупругие столкновения двух тел и рекомбинация трех тел могут снизить эффективность охлаждения до такой степени, что БЭК не может быть достигнут. Учёные определили две отдельные области магнитного поля, где возможна конденсация, с незначительными потерями двух тел и достаточно подавленными потерями трех тел.

Спектральные доказательства существования спинонов Дирака в антиферромагнетике с решеткой кагоме

Новое исследование, опубликованное в недавнем выпуске журнала Nature Physics, проливает свет на долгожданное появление квазичастиц, родственных знаменитым частицам Дирака и подчиняющимся его релятивистскому уравнению. Предполагалось, что эти квазичастицы, известные как спиноны Дирака, существуют в новом квантовом состоянии, называемом состоянием квантовой спиновой жидкости. Предыдущие исследования намекали на потенциал материала YCu3-Br проявлять квантово-спиновое жидкое состояние. Чтобы обеспечить возможность наблюдения спинонов в YCu3, исследовательская группа преодолела множество проблем, собрав вместе около 5000 монокристаллов, что соответствует требованиям для проведения экспериментов с неупругим рассеянием нейтронов. Эксперимент показал конические структуры спинового континуума, напоминающие характерный конус Дирака.

Доказательства захвата электронов K40 в основном состоянии

Были сделаны первые прямые наблюдения очень редкого, но критического пути распада калия-40 до аргона-40. Результат может улучшить понимание учёными физических процессов и повысить точность геологического датирования. Исследование опубликовано в журналах Physical Review Letters и Physical Review C. Большинство распадов калия-40 с захватом электронов приводят к образованию возбужденной формы аргона-40. Коллаборация «Распад калия» (KDK) измерила редкий, теоретически рассчитанный распад электронного захвата, который вместо этого приводит к основному состоянию калия-40. Теоретические расчеты имеют широкий диапазон предсказаний. Этот диапазон ограничивает использование калия-40 для определения возраста геологических особенностей и особенностей Солнечной системы.

Анизотропное обменное взаимодействие двух кубитов со спином дырок

Исследователи из Базельского университета и NCCR SPIN добились первого контролируемого взаимодействия между двумя кубитами со спином дырок в обычном кремниевом транзисторе. Квантовому компьютеру для выполнения вычислений нужны "квантовые ворота". Они представляют собой операции, которые манипулируют кубитами и связывают их друг с другом. Как сообщают исследователи в журнале Nature Physics, им удалось соединить два кубита и вызвать контролируемый переворот одного из их спинов в зависимости от состояния спина другого — известный как управляемый переворот спина. Связь двух спиновых кубитов основана на их обменном взаимодействии, которое происходит между двумя неразличимыми частицами, взаимодействующими друг с другом электростатически. Удивительно, но обменная энергия дырок не только электрически управляема, но и сильно анизотропна.

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.