Первое наблюдение динамической магнитохиральной нестабильности в твердотельном материале

Исследователи из Инженерного колледжа Грейнджера при Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн сообщили о первом наблюдении динамической магнитохиральной нестабильности в твердотельном материале. Их результаты, опубликованные в журнале Nature Physics, объединяют идеи ядерной физики и физики высоких энергий с материаловедением и физикой конденсированных сред. В работе приводится попытка объяснить, как взаимодействие между симметрией и магнетизмом может усиливать электромагнитные волны.

Шаги Шапиро в сильно взаимодействующих ферми-газах

Впервые учёные наблюдали знаменитые ступени Шапиро — ступенчатый квантовый эффект — в ультрахолодных атомах. В эксперименте переменный ток был приложен к джозефсоновскому переходу, образованному атомами, охлажденными почти до абсолютного нуля и разделенными чрезвычайно тонким барьером из лазерного света. Оказалось, что атомы смогли преодолеть этот барьер коллективно и без потери энергии. Они вели себя так, как если бы, благодаря квантовому туннелированию, барьер был прозрачным. По мере протекания осциллирующего тока через переход разница химических потенциалов между двумя сторонами изменялась не плавно, а увеличивалась дискретными, равномерно расположенными ступенями, подобно подъему по квантовой лестнице. Высота каждой ступени напрямую определяется частотой приложенного тока, и эти ступенчатые разности химических потенциалов являются атомным аналогом ступеней Шапиро в обычных джозефсоновских переходах. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Быстрые рентгеновские импульсы позволяют в 100 раз повысить эффективность фотоионизации

Скорость имеет значение. Когда рентгеновский фотон возбуждает атом или ион, заставляя электрон ядра перейти на более высокий энергетический уровень, открывается кратковременное окно возможностей. Прежде чем электрон заполнит пустоту на более низком энергетическом уровне, всего за несколько фемтосекунд, второй фотон может быть поглощен другим электроном ядра, создавая двойное возбуждённое состояние. Используя 5000 интенсивных рентгеновских вспышек в секунду, генерируемых XFEL (европейский рентгеновский лазер на свободных электронах), международная группа ученых исследовала такие состояния с двумя дырками в сильно ионизированном криптоне, используя фотоны, которые имели почти одинаковую энергию или цвет.

Негармонические двухцветные фемтосекундные лазеры достигают 1000-кратного усиления выходного белого света в H₂O

Используя негармоническое двухцветное фемтосекундное лазерное возбуждение, учёные из Института молекулярных наук (NINS, Япония) и SOKENDAI открыли новый оптический принцип, который позволяет генерировать в воде значительно более сильный свет, достигая 1000-кратного увеличения выходного сигнала широкополосного белого света по сравнению с традиционными методами. В эксперименте было использовано негармоническое двухцветное фемтосекундное лазерное возбуждение, при котором две длины волн лазера не имеют целочисленного соотношения частот. Хотя комбинации гармоник (такие как основная и вторая гармоники света) широко используются в нелинейной оптике, это первая демонстрация того, что негармоническое возбуждение в воде может открыть мощный режим взаимодействия света с веществом. Эта работа опубликована в журнале Optics Letters.

Электроуправляемая лазерная генерация на двухполостном перовскитном устройстве

Ученые продемонстрировали работающий на электричестве перовскитный лазер с двумя резонаторами в конструкции, решив проблему, которая существовала в этой области более десятилетия. Прибор основан на интегрированной двухполостной архитектуре, которая разделяет функции электрооптического преобразования и оптического усиления между двумя специализированными компонентами — под действием электрических импульсов интенсивное направленное излучение перовскитного светодиода в первом микрорезонаторе поглощается монокристаллом перовскита во втором микрорезонаторе, что обеспечивает усиление света и последующую генерацию лазерного излучения.

Переходная доменная граница вызывает сверхбыстрое перемагничивание

В области сверхбыстрого магнетизма изучается, как вспышки света могут изменять намагниченность материала за триллионные доли секунды. В процессе, называемом полностью оптическим переключением (AOS), один лазерный импульс длительностью в несколько фемтосекунд (≈10⁻⁴⁴ секунд) переворачивает крошечные магнитные области без необходимости внешнего магнитного поля. До сих пор считалось, что процесс переключения происходит равномерно в магнитном материале везде, где лазерный импульс выделяет достаточное количество энергии. В работе, опубликованной в журнале Nature Communications, учёные из Института Макса Борна совместно с коллегами из Берлина и Нанси показали, что это не так. Вместо этого происходит сверхбыстрое распространение границы намагниченности вглубь материала.

Пикосекундное расширение в LaAlO₂, резонансно управляемое инфракрасно-активными фононами

Облучая синтетическую тонкую пленку (алюминат лантана) сверхбыстрыми импульсами низкочастотного инфракрасного света, учёные заставили ее атомарно расширяться и сжиматься миллиарды раз в секунду — это "дыхание", вызванное деформацией, можно использовать для быстрого включения и выключения электронных, магнитных или оптических свойств материала. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters. Растяжение и сжатие материала для создания деформации является распространенным методом управления его свойствами, однако использование света для этой цели изучено меньше.

Сверхбыстрое разделение поляризации и деформации в сегнетоэлектрике BaTiO₃

Международная группа исследователей под руководством Ле Фыонг Хоанга и Джузеппе Меркурио из European XFEL открыла новый способ чрезвычайно быстрого и точного управления свойствами сегнетоэлектрических материалов с помощью света. Учёные продемонстрировали, что поляризация может изменяться независимо от искажения решётки, с которым она обычно тесно связана. До сих пор такое разделение существовало лишь в теории и никогда не наблюдалось экспериментально. Этот процесс стал возможен благодаря сверхкоротким высокоэнергетическим лазерным импульсам, возбуждающим электроны в материале. Это позволило учёным изменять поляризацию чрезвычайно быстро — менее чем за одну триллионную долю секунды. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Оптический магнитометр впервые измерил направление магнитного поля

Роланд Ламмеггер из Института экспериментальной физики Технического университета Граца совместно со своим коллегой Кристофом Амтманном и командой из Института космических исследований усовершенствовал изобретённый им магнитометр. Новая версия прибора позволяет не только измерять напряжённость магнитных полей, но и определять их направление, что ранее было невозможно с помощью чисто оптических магнитометров. В основе магнитометра лежит реакция атомов рубидия на магнитное поле. При стимуляции атомов лазерным излучением частота излучения изменяется. Эти позволяет судить о напряжённости магнитного поля.

Новое лазерное устройство высокого разрешения считывает текст размером в миллиметр на расстоянии в милю

Согласно исследованию, опубликованному в Physical Review Letters, разработанная установка включает в себя несколько лазерных излучателей, которые позволяют получать изображения сверхвысокого разрешения объектов размером до миллиметров с расстояния 1,36 км (0,85 мили) в условиях городской среды. Устройство успешно получает изображения физических целей в форме букв размером 8×9 мм с шириной букв 1,5 мм, расположенных на дальнем конце диапазона визуализации.