Хиральное квантовое нагревание и охлаждение с помощью оптически управляемого иона

Тепловые двигатели, преобразующие тепло в полезную работу, жизненно важны в современном обществе. С развитием нанотехнологий изучение квантовых тепловых двигателей (QHE) имеет решающее значение для проектирования эффективных систем и понимания квантовой термодинамики. QHE, работающие как открытые квантовые системы, обмениваются энергией с внешними термальными ваннами, что приводит к квантовым скачкам. Поэтому динамика QHE может быть полностью описана и хорошо понята только с использованием исключительных точек Лиувилля (LEP), а не традиционных гамильтоновых EP, особенно для QHE на основе кубитов. В статье, опубликованной в журнале Light: Science & Applications, группа учёных демонстрирует хиральный квантовый нагрев и охлаждение, а также перенос квантового состояния с использованием оптически управляемого иона. Работа раскрывает хиральные термодинамические свойства квантовых систем с неэрмитовой динамикой путем динамического обхода замкнутого контура без вовлечения LEP. Направление обхода замкнутого контура влияет на то, действует ли система как тепловой двигатель или холодильник. Их исследование подчеркивает роль неадиабатических переходов и процесса Ландау-Зенера-Штюкельберга (LZS) в достижении хиральной операции. Этот эксперимент впервые связывает процесс LZS для хиральности с термодинамическими эффектами, связанными с LEP.

Представлена новая модель микроскопического происхождения энтропии астрофизических черных дыр

Исследователи из Пенсильванского университета и Атомного центра Барилоче представили новую модель микроскопического происхождения энтропии астрофизических черных дыр. Эта модель, опубликованная в статье Physical Review Letters, предлагает альтернативный взгляд на черные дыры. Ключевая идея работы заключается в том, что очень разные геометрии пространства-времени, соответствующие явно различным микросостояниям, могут смешиваться друг с другом из-за тонких эффектов квантово-механических «червоточин», которые связывают отдаленные области пространства. Учёт эффекта червоточин показал, что для любой вселенной, содержащей гравитацию и материю, энтропия чёрной дыры прямо пропорциональна площади её горизонта событий, как предположили Бекенштейн и Хокинг. Было показываем, что вселенные, которые отличаются друг от друга в макроскопических и даже космических масштабах, иногда можно понимать как квантовые суперпозиции других макроскопически различных вселенных. Это проявление квантовой механики в масштабах всей Вселенной.

Представлен новый метод изучения аномального нагрева в верхних слоях атмосферы Солнца

Вся верхняя атмосфера рассматривается как целостная система. Следовательно, наиболее подходящий и необходимый метод исследования предполагает анализ долговременных наблюдений полнодисковой хромосферы и короны. Обнаружено, что основным источником тепла спокойной хромосферы являются сетевые магнитные поля, а магнитная конфигурация их структур купола в значительной степени препятствует выходу заряженных частиц, тепловой энергии и некоторых волн из верхней части хромосферы. Активная хромосфера берёт тепло от магнитных полей в активных областях и эфемерных областях, а также от распространения нисходящей энергии, генерируемой ими в короне. Магнитные поля в эфемерных областях вносят значительно больший вклад в нагрев активной хромосферы, чем в активных областях. Нагрев спокойной хромосферы является основной составляющей нагрева всей хромосферы.

Термография сверхтекучего перехода в сильно взаимодействующем ферми-газе

В 1938 году физик Ласло Тиса предложил двухжидкостную модель сверхтекучести, согласно которой сверхтекучая жидкость на самом деле представляет собой смесь некоторой нормальной вязкой жидкости и сверхтекучей жидкости без трения. Эта смесь двух жидкостей должна учитывать два типа звука: обычные волны плотности и своеобразные температурные волны, которые физик Лев Ландау позже назвал «вторым звуком». В журнале Science сообщается, что учёным удалось визуализировать второй звук в сверхтекучей жидкости. В эксперименте были использованы фермионные атомы лития-6, которые улавливаются и охлаждаются до температур нанокельвина. Новые результаты помогут физикам получить более полную картину того, как тепло перемещается через сверхтекучие жидкости и другие родственные материалы, включая сверхпроводники и нейтронные звезды.

Световые и звуковые волны выявляют отрицательное давление

Отрицательное давление — редкое и сложно обнаруживаемое явление в физике. Используя наполненные жидкостью оптические волокна и звуковые волны, исследователи из Института науки о свете Макса Планка (MPL) в Эрлангене открыли новый метод его измерения. В сотрудничестве с Институтом фотонных технологий Лейбница в Йене (IPHT) ученые из исследовательской группы квантовой оптоакустики под руководством Биргит Стиллер могут получить важную информацию о термодинамических состояниях.

Термодинамическое объяснение эффекта инвара

В статье под названием «Термодинамическое объяснение эффекта инвара», опубликованной в журнале Nature Physics, исследователи из лаборатории Брента Фульца, профессора материаловедения и прикладной физики Барбары и Стэнли Р. Рон-младших говорят, что они вычислили и раскрыли секрет стойкости по крайней мере одного Инвара.

Эксперимент показал, что квантовая механика и термодинамика могут быть верны одновременно

Кажется, что квантовая механика и термодинамика не могут быть верны одновременно. В новой публикации исследователи UT используют фотоны в оптическом чипе, чтобы продемонстрировать, как обе теории могут быть верны одновременно. Недавно они опубликовали свои результаты в журнале Nature Communications.

Обнаружены материалы с огромным магнитосопротивлением

Группа исследователей из Университета Тохоку представила новый материал, обладающий огромным магнитосопротивлением, что открывает путь к разработкам в области энергонезависимой магниторезистивной памяти (MRAM). Подробности их уникального открытия были опубликованы в Journal of Alloys and Compounds.

Полукристаллический полимер течет при температурах ниже его точки плавления

Полукристаллические полимеры представляют собой твердые вещества, которые, как предполагается, могут течь только при температуре выше их температуры плавления. В новом исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, Чиен-Хуа Ту и исследовательская группа из Института исследований полимеров имени Макса Планка в Германии и Университета Янины в Греции поместили кристаллы в наноскопические цилиндрические поры, чтобы показать текучую природу полукристаллических полимеров ниже уровня их точки плавления (наряду с промежуточным состоянием вязкости до состояний расплава и кристаллов).

Динамика биомолекулярных капель, возникающих в результате фазового разделения белков и нуклеиновых кислот

В термодинамической системе, находящейся в тепловом равновесии, крупные капли растут за счет более мелких, что делает состояние с большим количеством капель нестабильным. Напротив, в клетке несколько исследований показали, что капли часто выводятся из равновесия притоком энергии. Группа под руководством физика LMU профессора Эрвина Фрея исследовала поведение ферментативных капель и предсказала, что они могут демонстрировать направленное самодвижение в клетке. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.