Ускорение протонов за счет распространения электростатических волн, вызванных интенсивным лазерным облучением большой площади подвешенного графена

Физики из Университета Осаки использовали лазеры для создания движущегося электрического поля, которое ускоряет протоны до очень высоких энергий. Этот адаптированный подход в конечном итоге может способствовать разработке ускорителей частиц следующего поколения. Учёные использовали лазер с длинным импульсом и сверхтонкие графеновые мишени для ускорения протонов (достигнув почти половины скорости света) до энергии 132 МэВ. Эксперимент продемонстрировал улучшенные возможности ускорения ионов с помощью лазера с длинным импульсом, а моделирование показало, что протоны получали энергию от движущегося электрического поля в течение длительного периода времени. Результаты исследования опубликованы в журнале Progress of Theoretical and Experimental Physics.

Трехмерная структура магнитного поля области спокойного Солнца

Группа исследователей под руководством Национальной астрономической обсерватории Японии обнаружила неожиданно сложные магнитные структуры над областями спокойного Солнца. Система наблюдений была установлена на воздушном шаре солнечной обсерватории Sunrise-III, полёт проходил в стратосфере Земли в 2024 году. Результаты работы опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Активное движение против потока в квантовой жидкости света, возникающее из-за нереципрокных взаимодействий

В работе, опубликованной в журнале Physical Review A, группа физиков демонстрирует, как луч света может "плыть" против течения в квантовой световой жидкости, нарушая симметрию действия-противодействия и изменяя влияние окружающих сил на течение.

Мультиферроичность при комнатной температуре в гетероструктурах, построенных на силах Ван дер Ваальса

Мультиферроики — это материалы, которые одновременно демонстрируют два или более ферроидных порядка — стабильные конфигурации физических свойств, которые можно переключать с помощью внешнего воздействия. Эти материалы полезны для разработки различных технологий, включая энергонезависимые маломощные запоминающие устройства, спинтронные устройства, миниатюрную электронику, нейроморфное оборудование, датчики и магнитоэлектрические устройства. Ключевое преимущество мультиферроиков заключается в возможности соединения различных ферроидных порядков, что, например, позволяет инженерам изменять магнитные свойства с помощью электрического напряжения. Учёные из Университета Мэриленда и других институтов продемонстрировали подход к созданию гетероструктур Ван-дер-Ваальса, проявляющих мультиферроичность при комнатной температуре. Их стратегия, изложенная в статье журнала Science, была успешно использована для создания двумерной мультиферроидной гетероструктуры, в которой магнитные свойства можно регулировать с помощью малых напряжений.

Сосуществование резонансных мод металла и диэлектрика в единой наноструктуре гиперболического материала

Металлические наноструктуры исключительно эффективно концентрируют свет в крошечных объемах, в то время как диэлектрические наноструктуры превосходно накапливают свет с минимальными потерями энергии. Традиционно для объединения этих взаимодополняющих свойств требовались сложные гибридные структуры, в которых смешиваются два оптических режима, что затрудняло их независимое управление. Поэтому достижение обоих типов резонанса в рамках одной наноструктуры без интерференции мод остается серьезной проблемой в нанофотонике, ограничивающей разработку компактных многофункциональных оптических устройств. Для решения этой задачи учёные разработали наноструктуры с использованием природного гиперболического двумерного материала MoOCl₂, который ведет себя как металл вдоль одного кристаллического направления и как диэлектрик вдоль перпендикулярного направления, что позволяет сосуществовать двум принципиально различным резонансным модам в пределах одной наноструктуры. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Nano.

Наблюдение гексагонального плотноупакованного водяного льда в условиях, характерных для недр ледяных гигантов

Глубоко внутри таких планет, как Нептун и Уран, лёд не похож на замороженные кубики, которые вы кладёте в холодный напиток. Из-за огромной температуры и давления он переходит в странное состояние суперионного лёд, где атомы кислорода образуют твёрдую сетку, в то время как ядра водорода свободно перемещаются сквозь неё (как в жидкости), позволяя проводить электричество. Учёные попытались выяснить какие формы горячего проводящего льда образуются при таких процессах. Работа опубликована в  журнале Physical Review Letters.

Интеграл Фейнмана по траекториям подтверждён экспериментально

В 1948 году Ричард Фейнман предложил новый мысленный эксперимент для описания того, как квантовая частица перемещается из одной точки в другую. Его идея "интеграла по траекториям" предполагает, что частица не следует одному единственному пути между двумя точками. Вместо этого каждый мыслимый путь вносит свой вклад, и все они суммируются, создавая наблюдаемый нами результат. Фейнман также утверждал, что каждый из этих путей имеет одинаковую вероятность, отличаясь лишь фазой своих квантовых волновых функций. В течение десятилетий эти предположения считались надежными рабочими предположениями, но не были подтверждены экспериментально. Группа физиков под руководством Ши-Ляна Чжу из Южно-Китайского педагогического университета в Гуанчжоу, Китай, использовала отдельные частицы света, чтобы показать, что идея Фейнмана подтверждается в практических экспериментах. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.

Турбулентность без диффузии в экспериментах по конвекции Рэлея-Бенара с вращающимся жидким металлом

Внутри звёзд и планет тепло переносится конвекцией: горячее вещество поднимается, а более холодное опускается. Это порождает турбулентные потоки, которые приводят в движение магнитное поле Земли и формируют динамику звёзд. Согласно теоретическим предсказаниям, эти потоки достигают особого состояния внутри быстро вращающихся небесных тел. Это предельное состояние называют режимом без диффузии, в котором большие потоки определяются почти исключительно плавучестью и вращением, а такие свойства жидкости, как вязкость или теплопроводность, становятся практически пренебрежимо малы. Многие модели внутренних областей звёзд и планет основаны на предположении, что конвекция действует именно в этом предельном режиме. Международная исследовательская группа под руководством Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) впервые экспериментально подтвердила теоретически предсказанное состояние потока, считающееся характерным для внутренних областей быстро вращающихся небесных тел. Полученные результаты обеспечивают надёжную экспериментальную основу для проверки теоретических моделей подобных процессов. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.

Наблюдение критического масштабирования в универсальном классе бозе-газа

Физики изучили критическое поведение фотонов вблизи фазового перехода, при котором термодинамические величины резко возрастают или расходятся незадолго до бозе-эйнштейновской конденсации, что ранее никогда не наблюдалось в фотонных газах. Были измерены пространственные корреляции практически невзаимодействующего двумерного фотонного газа, захваченного в зеркальном ящике в момент конденсации, и определён критический показатель — величина, описывающая быстрое увеличение длины корреляции при изменении температуры вблизи фазового перехода. Работа опубликована в журнале Science Advances.

Новая модель объединяет физику сегнетоэлектриков и моделирование электрических цепей

Согласно исследованию, проведенному инженерным факультетом Мичиганского университета, новая аналитическая модель, основанная на физических принципах, может точно предсказывать поведение сегнетоэлектриков при реальных сложных напряжениях. Модель устраняет давний разрыв между фундаментальной физикой переключения и практическим проектированием устройств. Работа опубликована в журнале Advanced Materials.