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. 

Новый эксперимент позволяет различить два конкурирующих объяснения поведения глюонов внутри атомных ядер

Исследование, проведенное в рамках эксперимента ALICE на Большом адронном коллайдере ЦЕРН и опубликованное в журнале Physical Review Letters, сообщает о первом многомерном измерении некогерентного фотоядерного образования J/ψ в зависимости от энергии взаимодействия и передаваемого импульса. На сегодняшний день это измерение дает наиболее четкое представление о том, как глюоны, частицы, связывающие кварки, располагаются внутри атомных ядер при высоких энергиях.

Гибридные нелинейные эффекты в фотонных интегральных схемах

Современные фотонные чипы позволяют размещать сложные оптические функции на устройствах размером меньше ногтя. Они все чаще используются для генерации, управления и измерения света в самых разных областях применения, от связи до сенсорики. Однако большинство таких чипов используют один и тот же материал для выполнения основной работы, что ограничивает диапазон оптических эффектов, которые они могут производить. В данной работе учёные продемонстрировали другой подход: использование двух материалов для совместной работы. Как сообщается в журнале Advanced Photonics, физики объединили два нелинейных оптических эффекта, которые обычно возникают по отдельности. В их устройстве было использовано ядро из нитрида кремния для генерации оптических частотных гребенок, в то время как окружающий слой диоксида кремния производил рамановское рассеяние. Объединив преимущества обоих материалов, команда создала новый тип интегрированного фотонного устройства, способного генерировать широкий диапазон частот света на одном чипе.

Получены первые прямые доказательства существования топологического состояния Флоке

В исследовании, опубликованном в журнале Nature Physics, представлены первые прямые экспериментальные доказательства существования топологического состояния Флоке — новой светоиндуцированной фазы материи, которая до сих пор существовала только на бумаге и в моделировании. Топологические изоляторы могут проводить электричество по своей поверхности, оставаясь при этом изоляторами по всему объему. Физики годами разрабатывали технологию Флоке — метод, использующий интенсивные, быстро осциллирующие световые поля для временного изменения электронной структуры материала. Сочетание этих двух идей казалось естественным следующим шагом: использовать свет, чтобы по требованию заставить обычный материал вести себя как топологический изолятор. В эксперименте был использован теллурид олова (SnTe).

Скрученный лазерный свет позволяет различать зеркально симметричные молекулы по количеству её фрагментов

Учёные из Института фундаментальных исследований Тата Индийского технологического института в Бомбее и Индийского технологического института в Хайдарабаде показали, как сам свет может быть сконструирован таким образом, чтобы вести себя как нитевидный зонд, избирательно взаимодействуя с молекулами в зависимости от их хиральности. Работа, опубликованная в журнале Science Advances, показывает, что свет может принимать не только вращательную форму, но и закручиваться при распространении. Когда такой закрученный свет взаимодействует с хиральными молекулами, результат существенно зависит от того, насколько "закручивание" света соответствует внутренней хиральности молекулы.

Влияние DMR на снижение сопротивления обтекаемого тела, измеренное с помощью системы магнитной подвески и балансировки

Более 80 лет в гидродинамике существовал фундаментальный принцип, согласно которому более гладкие поверхности создают меньшее аэродинамическое сопротивление. Однако исследовательская группа под руководством доцента Айко Якено из Института гидродинамики Университета Тохоку опровергла это давнее предположение. Применив распределенную микрошероховатость (DMR) — нерегулярные микромасштабные текстуры поверхности — к тестовой модели, команда впервые в мире экспериментально продемонстрировала снижение аэродинамического сопротивления до 43,6%. Работа опубликована в журнале Journal of Fluid Mechanics.

Выровненные частицы графита обеспечивают стабильную левитацию над магнитами

В ходе этого эксперимента команда успешно создала гибридное вещество на основе графита, в котором частицы одновременно изолированы и выровнены. При проверке его диамагнетизма пластина продемонстрировала стабильную левитацию над постоянными магнитами. Подавление электропроводности графита позволило пластине колебаться в течение длительного времени, напоминая миниатюрный летающий ковер. Исследование опубликовано в журнале Analysis & Sensing.

Двухзонная сверхпроводимость в многослойных NbSe₂ и TaS₂

Один из наиболее широко изученных сверхпроводников, диселенид ниобия (NbSe₂), казался довольно простым в разделении на несколько атомных слоев. Эксперименты показали, что он ведет себя как сверхпроводник с единственной энергетической щелью. Однако учёные подозревали, что за этим кроется нечто большее. Используя туннельную спектроскопию, было обнаружено, что материал ведет себя вовсе не как простой сверхпроводник одного порядка — он скрывает два разных сверхпроводящих порядка, которые взаимодействуют настолько сильно, что кажутся одним целым. Такое же скрытое поведение было обнаружено и в другом близкородственном материале, TaS₂. Работа была опубликована в журнале Physical Review Letters.