Ограничения астрофизического уравнения состояния в цветовой сверхпроводящей щели

Образование пар (спаривание) кварков при чрезвычайно высокой плотности, так же как и электроны в сверхпроводнике, называется цветовой сверхпроводимостью. Силу спаривания внутри цветного сверхпроводника трудно рассчитать, и учёные давно знают связь силы с давлением плотной материи. Измерение размера нейтронных звезд и того, как они деформируются во время слияний, сообщает нам их давление и подтверждает, что нейтронные звезды действительно являются самой плотной видимой материей во Вселенной. В работе, опубликованной в журнале Physical Review Letters, чтобы вывести свойства кварковой материи при еще более высоких плотностях (где материя наверняка является цветным сверхпроводником), были использованы наблюдения нейтронных звезд. Представление о давлении и плотности в ядрах различных нейтронных звезд дали наземные радиотелескопы NICER и LIGO/Virgo.

Для исследования квантовой запутанности предложен тест Белла

Учёные предложили новый способ прямого исследования квантовой запутанности. Исследование было принято к публикации в Physical Review X. Команда с кафедры физики, в которую входят доктор Марко Руберти, профессор Виталий Авербух и профессор Флориан Минтерт, придумала способ использовать тест Белла для процесса фотоионизации, когда фотон заставляет электрон выбрасываться из атома, в результате чего электрон и образующийся в результате ион остаются запутанными. Используя передовую теорию многих тел, удалось показать, что это можно сделать путем одновременного измерения спина фотоэлектрона и фотонной эмиссии оставшегося иона.

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.

Физики разрабатывают новую модель, описывающую, как нити собираются в активную пену

Физики разработали теоретическую модель, которая объясняет образование таких структур, как активные пены из смеси белковых нитей и молекулярных моторов. Исследователи сообщили о своих выводах в журнале Physical Review X. Белковые нити, как и микротрубочки, и молекулярные моторы являются основными компонентами цитоскелета во многих типах клеток. Важным примером построения и перестройки клеточных структур посредством взаимодействия нитей и моторов является митотическое веретено, которое отвечает за правильное деление клеток. В результате динамического взаимодействия микротрубочек и молекулярных моторов могут возникать разнообразные структуры. Они включают в себя мицеллы, похожие на астеры, и новую фазу, называемую активной пеной. Основными строительными блоками этой пены являются бислои микротрубочек, в которых нити направлены в противоположных направлениях. Затем эти бислои объединяются, образуя сеть, которая подвергается устойчивым перестройкам. Благодаря разработанной математической модели удалось воспроизвести узоры, наблюдаемые в экспериментах, а также переход от мицелл к активной пене.

Обнаружен магнон-фононный резонанс Ферми в антиферромагнетике

В данной работе экспериментаторы и физики-теоретики, занимающиеся конденсированными средами из Института молекул и материалов (IMM) Университета Радбауд, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), Кельнского университета и Института Иоффе, открыли новый канал передачи энергии между магнонами и фононами в антиферромагнетике в условиях резонанса Ферми. Это может позволить в будущем контролировать такие антиферромагнитные системы для более быстрого и энергоэффективного хранения данных. Используя интенсивный и спектрально яркий сверхизлучающий источник ТГц на основе ускорителя в Центре источников мощного излучения ELBE HZDR, исследователи селективно возбудили антиферромагнитный спиновый резонанс и настроили его центральную частоту с помощью сильного внешнего магнитного поля до нескольких Тесла. Такая конфигурация позволила им настроить частоты спинового резонанса на половину частоты колебаний решетки, что соответствует условию резонанса Ферми. Был обнаружен новый режим связанной магнон-фононной динамики, который позволяет осуществлять обмен энергией между этими двумя подсистемами при резонансе Ферми. Настраивая частоты магнонов, учёные могут контролировать этот процесс и, в частности, усиливать магнон-фононную связь.

Определение показателя преломления на релятивистских скоростях

Учёные определили механический показатель преломления путем сравнения волнового уравнения Гельмгольца для света в оптической среде и независимого от времени уравнения Клейна-Гордона для релятивистской частицы в потенциале. Расчеты механического показателя преломления для частиц, движущихся с разными скоростями, вплоть до скорости света, точно совпадают с результатом Декарта в нерелятивистском пределе и результатом Ферма в ультрарелятивистском пределе.

Вязкость богатой барионами кварк-глюонной плазмы по данным сканирования энергии пучка

Столкновение тяжелых атомных ядер создает жидкий суп из фундаментальных строительных блоков видимой материи — кварков и глюонов. Этот суп имеет очень низкую вязкость. Теоретики провели первое систематическое исследование того, меняется ли и как эта вязкость в широком диапазоне энергий столкновения. В работе учитываются изменения, происходящие при прохождении сталкивающихся ядер друг через друга. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters. Расчеты предсказывают, что вязкость жидкости увеличивается с увеличением чистой барионной плотности — относительного содержания барионов (частиц, состоящих из трех кварков, таких как нейтроны и протоны, составляющие сталкивающиеся ядра) по сравнению с антибарионами (которые рождаются при столкновении).

Томские физики-теоретики объяснили механизм электрического пробоя в вакууме

Научные сотрудники Института сильноточной электроники СО РАН (Томск) объяснили электродинамический механизм ускорения ионов в начальной стадии вакуумного пробоя. Разработанная теория позволяет не только упорядочить полученные ранее экспериментальные данные, но и решить проблему вакуумной изоляции космических аппаратов и промышленной сильноточной электроники. Катодная плазма, образующаяся за счет взрыва микроскопических неровностей катода или лазерного инициирования, расширяется с огромными скоростями, при этом аномальный характер носит само ускорение ионов. До недавнего времени это явление связывалось с формированием фазовых переходов, локализованных в областях электромагнитных и гидродинамических разрывов, или с опосредованным влиянием на ионы различной зарядности электрон-ионных и ион-ионных упругих рассеивающих столкновений. В ходе работы над проектом с помощью методов математического моделирования томские ученые смогли доказать, что на аномальное ускорение ионов на начальной стадии вакуумного пробоя главным образом влияют электрические поля, а другие факторы второстепенны и существенного воздействия на этот процесс не оказывают. Результатом нескольких лет работы физиков-теоретиков стало создание замкнутой согласованной кинетической теории, объясняющей природу разлета многокомпонентной плазмы в вакуумном разряде.

Создание мозгового синапса как экспериментальное доказательство существования компьютера, похожего на мозг из воды и соли

Физикам удалось построить искусственный синапс, который работает с водой и солью и является первым доказательством того, что система, использующая ту же среду, что и наш мозг, может обрабатывать сложную информацию. Устройство, получившее название ионтронный мемристор, представляет собой микроканал конической формы, заполненный раствором воды и соли. При получении электрических импульсов ионы внутри жидкости мигрируют через канал, что приводит к изменению концентрации самих ионов. В зависимости от интенсивности (или продолжительности) импульса проводимость канала корректируется, отражая усиление или ослабление связей между нейронами. Степень изменения проводимости служит измеримым представлением входного сигнала. Длина канала влияет на продолжительность, необходимую для исчезновения изменений концентрации. Это даёт возможность адаптации каналов для сохранения и обработки информации.

Метод плавающего блока для квантового моделирования Монте-Карло

Квантовые системы многих тел — это атомные ядра, которые состоят из множества крошечных частиц, движущихся сложным образом. Из-за этого чрезвычайно сложно предсказать, как поведут себя системы при взаимодействии частиц. Для расчета атомных ядер, соответствующих двум разным гамильтонианам, и того, как они перекрываются, был использован особый квантовый подход Монте-Карло, называемый «методом плавающего блока». Метод позволяет использовать квантовое моделирование Монте-Карло для создания быстрых и точных эмуляторов квантовых систем. Он работает путем вычисления данных для нескольких различных значений конкретных параметров, которые определяют квантовую систему. Вычислительная эффективность метода на несколько порядков выше, чем у других подходов, причем вычислительное преимущество становится еще больше с увеличением размера системы.