Исследование показывает существование катастрофы ласточкиного хвоста в неэрмитовых системах

Исследователи из Гонконгского университета науки и технологии, Сянтанского университета и Южного университета науки и технологии недавно обнаружили возможную связь между теорией катастроф, областью математики, которая фокусируется на моделировании внезапных изменений (то есть катастроф) и неэрмитовой физикой. Их статья, опубликованная в журнале Nature Physics, показывает, что структурно богатое вырождение, известное как катастрофа ласточкиного хвоста, может естественным образом существовать в неэрмитовых системах.

Физики разработали мощную альтернативу динамической теории функционала плотности

Живые организмы, экосистемы и планета Земля являются, с точки зрения физики, примерами необычайно больших и сложных систем, не находящихся в тепловом равновесии. Для физического описания неравновесных систем до настоящего времени использовалась динамическая теория функционала плотности. Однако как показали физики из Байройтского университета в статье, опубликованной в Journal of Physics: Condensed Matter, у этой теории есть слабые места. Теория функционала мощности значительно улучшили — в сочетании с методами искусственного интеллекта она позволяет более надежно описывать и прогнозировать динамику неравновесных систем во времени.

Расчет показывает, почему тяжелые кварки захватываются потоком

Используя одни из самых мощных в мире суперкомпьютеров, группа теоретиков добилась значительного прогресса в области ядерной физики — расчета «коэффициента диффузии тяжелых кварков». Это число описывает, как быстро расплавленный суп из кварков и глюонов — строительных блоков протонов и нейтронов, высвобождающихся при столкновениях ядер на мощных коллайдерах частиц, — передает свой импульс тяжелым кваркам. Ответ, оказывается, очень быстрый. Как описано в статье, только что опубликованной в Physical Review Letters, передача импульса от «освободившихся» кварков и глюонов более тяжелым кваркам происходит на пределе того, что допускает квантовая механика. Эти кварки и глюоны так сильно взаимодействуют с более тяжелыми кварками на коротком расстоянии, что они тянут «валуноподобные» частицы вместе со своим потоком.

Новое понимание взаимодействия электромагнетизма и слабого ядерного взаимодействия

Группа теоретиков-ядерщиков обнаружила новый, относительно большой эффект в распаде нейтрона, возникающий в результате взаимодействия слабых и электромагнитных взаимодействий. Учёные рассчитали влияние электромагнитных взаимодействий на распад нейтронов из-за испускания и поглощения фотонов, квантов света. В состав группы входили теоретики-ядерщики из Института ядерной теории Вашингтонского университета, Университета штата Северная Каролина, Амстердамского университета, Лос-Аламосской национальной лаборатории и Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, и их результаты были опубликованы в Physical Review Letters.

Теоретическое исследование частично подтверждает правоту Стивена Хокинга об испарении Чёрной дыры

Новое теоретическое исследование, проведенное Майклом Вондраком, Уолтером ван Суйлеком и Хейно Фальке из Университета Радбауд, показало, что Стивен Хокинг был прав относительно черных дыр, хотя и не полностью. Из-за излучения Хокинга черные дыры в конечном итоге испарятся, но горизонт событий не так важен, как считалось. Гравитация и искривление пространства-времени также вызывают это излучение. Это означает, что все крупные объекты во Вселенной, такие как остатки звезд, со временем испарятся. Исследование было принято к публикации в Physical Review Letters, а тем временем версию статьи можно прочитать на сервере препринтов arXiv.

Физики-теоретики предлагают доказательство того, что один параллельный мир не может сильно отличаться от другого

Теория струн в теоретической физике предсказывает существование параллельных миров (предсказание зеркальной симметрии). Предполагается, что эти два мира (сторона А и сторона Б) различаются шестимерными пространствами (А и В), скрытыми в каждом мире. Однако, поскольку эти пространства чрезвычайно похожи и невидимы, теоретически мы не можем отличить их от мира, в котором мы живем. В этом новом исследовании, опубликованном в Asian Journal of Mathematics, учёные математически изучали, имеет ли поведение пространства B те же свойства, что и у пространства A.

Сверхпроводящие изображения на самом деле являются трехмерными фракталами, управляемыми беспорядком

Физики-теоретики оценили изображения (с высоким разрешением) расположения электронов в сверхпроводнике BSCO и определил, что эти изображения действительно являются фрактальными. Было обнаружено, что они простираются во всё трехмерное пространство, занимаемое материалом, подобно пространству, заполняющему дерево. То, что когда-то считалось случайными дисперсиями в фрактальных изображениях, является преднамеренным и это связано не с лежащим в основе квантовым фазовым переходом, как ожидалось, а с фазовым переходом, вызванным беспорядком.

Эффективное и точное описание взаимодействия электронов в области физики конденсированных сред

Одной из нерешенных задач в области физики конденсированных сред является поиск вычислительно эффективных и одновременно точных методов описания взаимодействующих электронных систем для кристаллических материалов. В новом исследовании учёные обнаружили эффективный, но очень точный способ сделать это. Работа под руководством Жетинга Джина (аспиранта факультета прикладной физики Йельского университета) и его научного руководителя Сохраба Исмаила-Бейги опубликована в журнале Physical Review B. По сравнению с эталонными расчетами новый метод на три-четыре порядка быстрее.

Теоретики охладили ансамбль частиц лазерными световыми полями

Использование лазеров для замедления атомов — давнишний метод: если хотят установить мировые низкотемпературные рекорды в диапазоне абсолютного нуля температур, прибегают к лазерному охлаждению, при котором энергия извлекается из атомов подходящим лазерным лучом. Недавно такие методы также применялись к малым частицам в нано- и микрометровом диапазоне. Это неплохо работает для отдельных частиц, но если вы хотите охладить ансамбль, то проблема оказывается намного сложнее. Профессор Штефан Роттер и его команда из Института теоретической физики Технического университета Вены представили метод, с помощью которого и в этом случае можно добиться чрезвычайно эффективного охлаждения.

Новая модель кварк-глюонной плазмы устраняет давнее противоречие между теорией и данными

«Чтобы найти механизм, который может объяснить несоответствие между теоретическим моделированием и экспериментальными данными, мы использовали структуру динамической инициализации ядра-короны (DCCI2), в которой частицы, генерируемые во время ядерных столкновений высокой энергии, описываются с использованием двух компонентов: ядро, или уравновешенное вещество, и корона, или неуравновешенное вещество», — объясняет профессор Хирано. «Эта картина позволяет нам изучить вклад компонентов ядра и короны в образование адронов в области с низким поперечным импульсом».