Терагерцовая спектроскопия динамики волны коллективной плотности заряда на атомном уровне позволяет увидеть электроны в замедленной съемке

Физики из Штутгартского университета под руководством профессора Себастьяна Лота разрабатывают квантовую микроскопию, которая впервые позволяет им регистрировать движение электронов на атомном уровне с чрезвычайно высоким пространственным и временным разрешением. Исследователи опубликовали свои выводы в Nature Physics. Ученые изучили материал, состоящий из элементов ниобия и селена, в котором один эффект можно наблюдать относительно ненарушенным образом: коллективное движение электронов в волне плотности заряда. Было изучено как одна примесь может остановить это коллективное движение. Для этого применяют к материалу чрезвычайно короткий электрический импульс, который длится всего одну пикосекунду. Волна плотности заряда прижимается к примеси и посылает нанометровые искажения в коллектив электронов, которые вызывают очень сложное движение электронов в материале на короткое время. Экспериментаторам приходится очень часто повторять эти измерения, чтобы получить значимые результаты. Исследователи смогли оптимизировать свой микроскоп таким образом, что он повторяет эксперимент 41 миллион раз в секунду и, таким образом, достигает особенно высокого качества сигнала.

Международный симпозиум Spin Waves-2024

Международный симпозиум Spin Waves (Spin Waves-2024) пройдет в Саратове, расположенном на живописных берегах реки Волги, с 26 по 29 августа 2024 года. Целью данного симпозиума является предоставление возможность обсудить достижения в актуальных фундаментальных и прикладных исследованиях спиновых волн. На симпозиуме будут освещены современные проблемы и новые тенденции в магнетизме с особым акцентом на динамике спиновых волн. Ожидается междисциплинарное взаимодействие между руководителями и молодыми учёными, работающими в области спинтроники, магноники, сверхбыстрого магнетизма и спектроскопии магнитных твёрдых тел.

Терагерцовая спектроскопия без Фурье

Исследователи из физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова предложили модификацию метода терагерцовой спектроскопии, позволяющую обойти паразитные пики в преобразовании Фурье, связанные с отражением волны от границ материала или слоев внутри материала, что ухудшает качество исследования, если изучаемой средой являются пленки или слоистые структуры. Модификация метода основана на том, что сравниваются не фурье-образы, а амплитуды временных зависимостей электромагнитного поля. Чтобы увидеть вклад материальных констант образца, необходим дополнительный световой импульс. Исходный луч фемтосекундного лазера делится не на две, а на три составляющие: генерирующая, детектирующая и фотоиндуцирующая. Генерирующий импульс попадает на нелинейный кристалл, где он преобразуется в терагерцовое излучение, и затем освещает исследуемый образец. Фотоиндуцирующий импульс, прошедший через пространственный модулятор, падает на исследуемый образец, формируя в его области неоднородную засветку в виде дифракционной решетки, период которой обеспечивает дифракцию терагерцового излучения. В результате взаимодействия фотоиндуцирующего импульса с образцом в тех областях материала, куда попадает засветка, изменяется концентрация свободных носителей, или возбуждаются поляритоны, и при прохождении терагерцового импульса образуется импульс-сателлит. Отношение амплитуд детектирующего импульса и импульса-сателлита, с учетом известного периода дифракционной решетки, дает возможность определять материальные константы образца.

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.

Обнаружена редкая затменная рентгеновская двойная система

Международная группа астрономов сообщает об обнаружении редкой затменной Be/рентгеновской двойной системы в рамках обзора Swift Small Magellanic Cloud (SMC) (S-CUBED). Открытие было подробно описано в исследовательской статье, опубликованной 12 марта на сервере препринтов arXiv. Swift J010902.6-723710 начал рентгеновскую вспышку 10 октября 2023 года, которая продемонстрировала характеристики вспышек типа I и II. Последующие рентгеновские наблюдения определили предполагаемый период вращения нейтронной звезды в этой системе в 182 секунды. Подтверждено наличие большого аккреционного диска, окружающего нейтронную звезду Swift J010902.6-723710. Обнаруженное затменное поведение вызвано этим диском, радиус которого составляет примерно 3,3 солнечных радиуса.

Сверхбыстрая сканирующая туннельная спектроскопия атомного масштаба одиночной вакансии в монослойном кристалле

Физики из Регенсбургского университета организовали сдвиг квантованного электронного уровня энергии с помощью атомных колебаний со скоростью, превышающей триллионную долю секунды. Используя новый тип сверхбыстрого микроскопа с атомным разрешением в сверхбыстрых временных масштабах, удалось напрямую наблюдать как энергия отдельного электрона настраивается вибрациями окружающих атомов. Обнаружено, что можно изменить дискретный энергетический уровень дефекта, вызывая барабанную вибрацию атомно-тонкой мембраны: атомное движение окружающих атомов смещается и, таким образом, можно контролировать энергетический уровень вакансии. Эти результаты были опубликованы в журнале Nature Photonics.

Аномальные электроны в металлическом ферромагнетике кагоме

Исследовательская группа под руководством Института Пола Шеррера спектроскопически наблюдала фракционирование электронного заряда в металлическом ферромагнетике на основе железа. Экспериментальное наблюдение явления имеет не только фундаментальное значение. Поскольку он появляется в сплаве обычных металлов при доступных температурах, он имеет потенциал для будущего использования в электронных устройствах. Открытие опубликовано в журнале Nature. Используя лазерную фотоэмиссионную спектроскопию с угловым разрешением (лазер ARPES) в Женевском университете с очень малым диаметром луча, они смогли исследовать локальную электронную структуру материала с беспрецедентным разрешением.

NGC 2403 XMM4 — нейтронная звезда суперэддингтона

Анализируя данные различных космических телескопов, астрономы провели детальное исследование сверхяркого источника рентгеновского излучения, известного как NGC 2403 XMM4. Результаты исследования, опубликованные 5 января в журнале «Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества», указывают на то, что этот источник представляет собой нейтронную звезду, аккрецирующую со сверхэддингтоновской скоростью. Это подтверждается данными широкополосной спектроскопии, демонстрирующими наличие крутого высокоэнергетического хвоста.

Впервые получены спектроскопические данные атмосферного зеленого призрака

Команда астрономов из Института астрофизики Андалусии, CSIC, Glorieta de la Astronomía и Политехнического университета Каталонии впервые получила данные спектроскопии мезосферного зеленого призрака. Они обнаружили доказательства наличия никеля, железа и азота в дополнение к кислороду, что позволяет предположить, что зеленый призрак возник в результате метеорной абляции частиц межпланетной пыли, движущихся через атмосферу на высокой скорости. Предыдущие исследования показали, что во время некоторых гроз атмосферные явления, известные как спрайты, появляются над обычными типами молний.

На основе шумовых помех открыт новый тип сверхбыстрого магнитного переключения

Антиферромагнитные изоляторы считаются перспективными для создания энергоэффективных компонентов в сфере информационных технологий. Поскольку снаружи у них практически нет магнитных полей, их очень сложно охарактеризовать физически. Антиферромагнетики окружены магнитными флуктуациями, которые могут многое рассказать о материале. Материаловеды проанализировали флуктуации антиферромагнитных материалов в контексте CRC. Решающим фактором в их теоретическом и экспериментальном исследовании, недавно опубликованном в журнале Nature Communications, стал конкретный диапазон частот. В эксперименте два сверхкоротких световых импульса пропускаются через магнит с задержкой по времени, проверяя магнитные свойства во время прохождения каждого импульса соответственно. Затем световые импульсы проверяются на сходство. Первый импульс служит эталоном, второй содержит информацию о том, насколько изменился антиферромагнетик за время между первым и вторым импульсом. Различные результаты измерений в два момента времени подтверждают колебания.