Впервые удалось однократно диагностировать ускорение электронов через лазерный кильватерный ускоритель по криволинейной траектории

Согласно недавнему исследованию, проведенному исследователями Мичиганского университета, корректировка экспериментальных методов позволила впервые "однократно" диагностировать ускорение электронов через лазерный кильватерный ускоритель по криволинейной траектории. Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters. Устройство запускает лазер через пар, создавая ионизированную плазму, а затем отделяет электроны от ионов, создавая "след за собой", похожий на след, который оставляет лодка, двигаясь по воде. Затем вводится электронный луч в ускоритель, который "плывет" по следу, быстро набирая энергию. Свойства фотонов, а именно энергии фотонов и угловое распределение, полностью определяются свойствами электронного пучка. Таким образом, измерив свойства пространственно разрешенного фотона, исследователи смогли собрать воедино процесс ускорения электронов на основе одного эксперимента.

Сверхбыстрая генерация скрытых фаз посредством электронного фотовозбуждения с настроенной энергией в магнетите

Исследователи из EPFL обнаружили, что, освещая материал, называемый магнетитом, светом разной длины волны (цвета), они могут изменить его состояние, например, сделав его более или менее подходящим для электричества. Это открытие может привести к новым способам разработки новых материалов для электроники, таких как запоминающие устройства, датчики и другие устройства, которые полагаются на быструю и эффективную реакцию материалов. В экспериментах использовались две разные длины волн света: ближняя инфракрасная (800 нм) и видимая (400 нм). При возбуждении световыми импульсами длиной 800 нм структура магнетита нарушалась, создавая смесь металлических и изолирующих областей. Напротив, световые импульсы длиной 400 нм сделали магнетит более стабильным изолятором. Когда свет с длиной волны 800 нм падал на магнетит, он вызывал быстрое сжатие моноклинной решетки магнетита, превращая ее в кубическую структуру. Это происходит в три этапа в течение 50 пикосекунд и предполагает, что внутри материала происходят сложные динамические взаимодействия. И наоборот, видимый свет с длиной волны 400 нм заставил решетку расширяться, укрепляя моноклинную решетку и создавая более упорядоченную фазу — стабильный изолятор.

Точное измерении нуклеации переохлажденных жидкостей

Используя интенсивные вспышки рентгеновского лазера на свободных электронах европейского XFEL, учёные поставили эксперимент по измерению нуклеации переохлажденных жидкостей. Эксперименты проводились в вакууме, чтобы рентгеновские лучи не взаимодействовали с молекулами воздуха. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters. В работе использовали аргон и криптон в жидкой форме. Была подробно исследована скорость зарождения кристаллов J(T). Физики бомбардировали жидкие струи рентгеновскими импульсами с энергией 9,7 килоэлектронвольт (кэВ). Каждый рентгеновский импульс длился менее 25 фемтосекунд. Экспериментаторы направили интенсивный рентгеновский свет на струю жидкости толщиной всего 3,5 микрометра, сфокусировав ее на поверхности диаметром менее одного микрометра, и записали несколько миллионов дифракционных изображений. Согласно их результатам, скорости зарождения кристаллов намного меньше, чем предсказанные на основе моделирования и классической теории.

Первые точные измерения монофторида радия

Впервые физики-ядерщики провели точные измерения короткоживущей радиоактивной молекулы монофторида радия (RaF). В своем исследовании, опубликованном в журнале Nature Physics, учёные объединили методы захвата ионов со специализированными лазерными системами для измерения тонких деталей квантовой структуры RaF. Такой подход позволил охарактеризовать вращательные уровни энергии этой молекулы, а также определить схему ее лазерного охлаждения. Физики предсказали, что молекулы, содержащие тяжелые ядра грушевидной формы, такие как радий, очень чувствительны к ядерным электрослабым свойствам и физике, выходящей за рамки Стандартной модели. Сюда входят явления, нарушающие четность и симметрию обращения времени. Нарушение обращения времени является важным условием для объяснения асимметрии материи-антиматерии во Вселенной.

Наблюдение водоворотов тока в графене при комнатной температуре

Журнал Science сообщает, что исследователям из ETH Zurich в группе Кристиана Дегена теперь впервые удалось напрямую обнаружить электронные вихри в графене, используя датчик магнитного поля высокого разрешения. Вихри образовывались в небольших круглых дисках, которые Деген и его коллеги прикрепили в процессе изготовления к проводящей графеновой полоске шириной в один микрометр. Диски имели диаметры от 1,2 до 3 микрометров. Теоретические расчеты показали, что электронные вихри должны образовываться в меньших, а не в больших дисках. Чтобы сделать вихри видимыми, физики измерили крошечные магнитные поля, создаваемые электронами, текущими внутри графена. Благодаря крошечным размерам алмазной иглы и небольшому расстоянию от графенового слоя — всего около 70 нанометров — учёные смогли сделать электронные токи видимыми с разрешением менее ста нанометров.

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.

Универсальная генерация фототока в твердых телах с помощью линейно поляризованного лазера

Продемонстрировано, что одноцветная установка с круговой поляризацией порождает фототок в полуметалле Вейля независимо от лежащей в его основе симметрии и структурных деталей. Использование интенсивного лазерного импульса открывает фототок, зависящий от спиральности, который также настраивается в зависимости от эллиптичности света. Выделенный метод генерации фототока демонстрирует чувствительность к амплитуде, фазе и спиральности циркулярно поляризованного света. Кроме того, когда эллиптичность света переходит от круговой к линейной, фототок постепенно уменьшается до нуля. Преимущества этого нового подхода многочисленны. Во-первых, он генерирует универсальный фототок как в топологических, так и в нетопологических материалах. Во-вторых, его можно настроить, настроив угол между плоскостями поляризации и соотношение амплитуд двух источников света. В-третьих, его можно дополнительно настроить, введя временную задержку между двумя вспышками света.

В "Росатоме" открыли набор стажеров для работы над научными проектами

В рамках программы научных стажировок госкорпорация «Росатом» запустила новую волну отбора стажеров. К исследованиям по изучению новых материалов, разработок в области медицины, энергетики, лазерных и плазменных технологий, а также других направлений могут присоединиться любые желающие студенты технических вузов России. Госкорпорация «Росатом» объявила стажировку для студентов технических вузов России. К научному дивизиону компании смогут присоединиться около ста человек. Научные центры, в которых будут работать студенты, находятся в Москве, Санкт-Петербурге, Московской, Калужской и Свердловской областях.

Многопереходный каскадный лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором и высокой эффективностью преобразования мощности 74%

Используя технологию многопереходных каскадных активных зон и обратные туннельные переходы для реализации каскадирования активных областей, учёные добились прорыва в эффективности VCSEL (лазеры поверхностного излучения с вертикальным резонатором). Физики смоделировали масштабирующие свойства многопереходных VCSEL и сравнили их со свойствами однопереходных VCSEL. Численное моделирование показывает, что 20-переходный VCSEL может превышать эффективность электрооптического преобразования 88% при температуре окружающей среды. Экспериментально, VCSEL с 15 переходами достиг эффективности электрооптического преобразования 74% при комнатной температуре с наклонной эффективностью 15,6 Вт/А, что соответствует дифференциальному квантовому выходу более 1100%. Такая эффективность электрооптического преобразования является самой высокой на сегодняшний день в области VCSEL, а эта дифференциальная квантовая эффективность является самой высокой, когда-либо зарегистрированной в полупроводниковых лазерах.

Фемтосекундный волоконный лазерный генератор и усилитель с длиной волны 635 нм

В Advanced Photonics Nexus сообщается о разработке фемтосекундного волоконного генератора и усилителя с синхронизацией мод видимого света, излучающего красный свет с длиной волны 635 нм и имеющего конфигурацию резонатора в виде девятки. В качестве усиливающей среды видимого диапазона используется фторидное волокно с двойной оболочкой. Видимая самозапускающаяся синхронизация мод напрямую генерирует красные лазерные импульсы с длительностью импульса 199 фс и частотой повторения 53,957 МГц от генератора. Точный контроль расстояния между парами решеток может переключить состояние импульса с диссипативного солитона или солитона с растянутыми импульсами на обычный солитон. Система усиления чирпированных импульсов в генераторе значительно повышает производительность лазера, в результате чего средняя выходная мощность превышает 1 Вт, энергия импульса составляет 19,55 нДж, а длительность импульса с дечирпированием составляет 230 фс.