Управляемые монополи орбитального углового момента в хиральных топологических полуметаллах

Благодаря сочетанию надежной теории и экспериментов на Swiss Light Source SLS в Институте Пауля Шеррера PSI, было продемонстрировано существование монополей орбитального углового момента электронов (ОАМ), вращающихся вокруг атомного ядра. Что стало предметом большого теоретического интереса, поскольку они предлагают значительные практические преимущества для развивающейся области орбитроники, потенциальной энергоэффективной альтернативы традиционной электронике. Открытие опубликовано в журнале Nature Physics. Международная исследовательская группа под руководством ученых из Института Пауля Шеррера PSI и Институтов Макса Планка в Галле и Дрездене (Германия) продемонстрировала, что хиральные топологические полуметаллы — новый класс материалов, открытый в PSI в 2019 году, — обладают свойствами, которые делают их весьма практичным выбором для генерации токов ОАМ. Для эксперимента была использована техника, известная как круговой дихроизм в угловой фотоэмиссионной спектроскопии, или CD-ARPES, использующей циркулярно поляризованные рентгеновские лучи от источника синхротронного света. Предположение заключается в том, что если вы используете циркулярно поляризованный свет, вы измеряете то, что прямо пропорционально OAM.

Открытие новых уровней энергии в атомных сверхтонких структурах

С конца 1960-х годов лаборатория Эме Коттона (LAC) в Орсе, Франция, достигла значительного прогресса в классификации сложных атомных спектров. Эти достижения были обусловлены как развитием спектроскопии с преобразованием Фурье, так и новыми теоретическими интерпретациями атомных спектров. В исследовании, опубликованном в The European Physical Journal D, Софи Крёгер из Берлинского университета технологий и экономики провела подробный анализ инфракрасного (ИК) спектра протактиния, выявив 20 новых энергетических уровней, которые ранее не поддавались обнаружению с помощью более ранних методов, используемых LAC. Исследование демонстрирует важный прогресс в точности измерений атомного спектра, что вскоре может дать более глубокое понимание атомных структур и взаимодействий.

Радиусы ядерного заряда изотопов кремния

В недавнем исследовании ученые провели лазерные измерения ядерных радиусов стабильных изотопов кремния кремний-28, кремний-29 и кремний-30. Они также измерили радиус нестабильного ядра кремний-32, которое имеет 14 протонов и 18 нейтронов. Исследователи использовали разницу между радиусом ядра кремний-32 и его зеркального ядра аргон-32, которое имеет 18 протонов и 14 нейтронов, чтобы установить ограничения на переменные, которые помогают описывать физику астрофизических объектов, таких как нейтронные звезды. Результаты являются важным шагом в развитии ядерной теории, изучении ядер и их компонентов. Статья опубликована в журнале Physical Review Letters. Исследователи использовали измерения сдвигов атомных изотопов методом лазерной спектроскопии для измерения ядерного радиуса различных изотопов кремния на установке спектроскопии BEam Cooler and LAser (BECOLA) в Центре пучков редких изотопов (FRIB) в Университете штата Мичиган. Результаты дают важный ориентир для развития ядерной теории. Разница радиусов заряда между ядром кремния-32 и его зеркальным ядром аргоном-32 использовалась для ограничения параметров, необходимых для описания свойств плотной нейтронной материи в нейтронных звездах. Полученные результаты согласуются с ограничениями из наблюдений гравитационных волн и других дополнительных наблюдаемых.

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.