Физики-теоретики из Испании и Швейцарии показали, что форма потенциала Хиггса может быть ответственна не только за распад ложного вакуума  (который может привести к исчезновению привычной для нас Вселенной), но и за образование темной материи на ранних этапах жизни Вселенной. Если бы темной материи не было, звезды не смогли бы собраться в галактики, и Вселенная имела бы совершенно другую структуру. Интересно, что предложенный учеными способ возникновения темной материи не требует физики вне Стандартной модели. Статья опубликована в Physical Review Letters, кратко о ней сообщает Physics.

Читать далее...

Выполненные на VLT наблюдения нейтронной звезды, возможно, подтверждают предсказание свойств вакуума, сделанное 80 лет назад

Исследуя на Очень Большом Телескопе ESO излучение необычно плотной и обладающей очень сильным магнитным полем нейтронной звезды, астрономы, возможно, обнаружили первое наблюдательное подтверждение необычного квантового эффекта, впервые предсказанного в 1930-х годах. Наблюдаемая поляризация света говорит о том, что вакуум – пустое пространство вокруг нейтронной звезды – подвержен квантовому эффекту двойного лучепреломления.

Читать далее...

Рисунок: Последствия воздействия лазера на структуру электронного облака.

Читать далее...

Физики разобрались, почему мокрый лес пахнет именно мокрым лесом, а также почему прогулка после летнего дождика может оказаться не очень полезной для здоровья.

Запах леса после дождя – почувствовать его можно, вырвавшись летом на природу из городской суеты. Обычные люди просто наслаждаются прогулкой, вдыхая свежие лесные запахи, но человек, работающий в лаборатории, не может не искать ответа на главный вопрос – почему? Почему в мокром лесу пахнет именно мокрым лесом? На этот раз разгадка была найдена.


Читать далее...

В фильме в популярной форме рассказывается о теории относительности.

СССР, 2-ое творческое объединение
Режиссер: Семен Райтбурт
В ролях: Алла Демидова, Георгий Вицин, Алексей Грибов

В ходе прошедшего на днях в ЦЕРНе студенческого мероприятия CERN Summer Student Webfest группа студентов-энтузиастов написала с нуля простую, но симпатичную и затягивающую онлайн-игру Particle Clicker. Игра позволяет погрузиться в мир исследователя элементарных частиц. Она в ненавязчивой форме дает вам возможность почувствовать себя пусть не ученым, но хотя бы менеджером физического эксперимента.

Кликните по игровому полю — и детектор начнет набирать статистику столкновений элементарных частиц. Накопив некоторый объем данных, вы можете проанализировать его. При этом вы открываете некоторое свойство частиц, а у вашего проекта повышается репутация. От репутации зависит финансирование проекта, оно позволяет вам нанимать для работы студентов, постдоков и даже нобелевских лауреатов. Ваша коллаборация растет, и каждый новый человек в команде повышает скорость набора данных — а значит, и темп новых открытий и исследований элементарных частиц. Вы также можете потратить накопленный бюджет на модернизацию детектора или на мероприятия по популяризации своих открытий — всё это тоже сказывается на эффективности работы.

http://elementy.ru/LHC/news#n432301

Алексей Левин http://elementy.ru/lib/431602

Новые высокотемпературные сверхпроводники — предмет поиска многих лабораторий. Не исключено, что в недалеком будущем ученые осуществят синтез купратов с критической температурой порядка 200 К. Приведет ли это к революции в технологиях электротехники, транспорта или энергетики?

«Высокотемпературный сверхпроводник с током не слишком устойчив, — говорит профессор физики Университета Old Dominion в штате Виргиния Александр Гуревич. — Он может спонтанно перейти в нормальное состояние и, по закону Джоуля–Ленца, стать источником тепла. Если это случится в окружении сжиженного горючего газа, может произойти серьезный взрыв. Ни одна энергетическая компания на подобный риск не пойдет». Изображение: «Популярная механика»

Читать далее...

Алексей Левин http://elementy.ru/lib/431597?context=353349

В 1980-х годах были открыты необычные материалы, переходящие в сверхпроводящее состояние при температурах выше 90 К. Это подстегнуло интерес к сверхпроводимости и поставило вопрос о ее практическом применении.

С появлением материалов, переходящих в сверхпроводящее состояние уже при температуре жидкого азота, опыт с парением сверхпроводника в магнитном поле стал доступен даже в школьных условиях.

В статье о сверхпроводимости («Без всякого сопротивления») было отмечено, что среди чистых металлов самая высокая критическая температура наблюдается у ниобия — 9,25 К. В 1973 году сотрудник исследовательских лабораторий фирмы Westinghouse Джон Гавалер выяснил, что тонкие пленки соединения ниобия с германием GeNb₃ становятся сверхпроводниками при 23,2 К. В течение последующих 13 лет этот рекорд так и не был перекрыт. Все прочие интерметаллические структуры с участием ниобия требуют для перехода в сверхпроводящее состояние большего охлаждения. Однако тогда же, в 1973 году, имело место еще одно событие, сулившее, как сейчас понятно, весьма интересные возможности. Дэвид Джонстон из Калифорнийского университета в Сан-Диего заметил, что титанат лития, оксид лития и титана, становится сверхпроводником при весьма почтенной критической температуре 13,7 К. Спустя два года сотрудник компании DuPont Артур Слейт обнаружил этот переход при чуть более высокой температуре у оксида бария, висмута и свинца. На этом дело и застопорилось, поскольку никто не ожидал, что перспективные сверхпроводящие материалы можно создавать на основе окислов металлов.

Читать далее...

Алексей Левин http://elementy.ru/lib/431428?context=353349

После окончания Войны исследования сверхпроводимости возобновились. Большинство теорий прожили недолго, хотя среди их авторов были и такие звезды теоретической физики, как Макс Борн и Вернер Гейзенберг. Но в 1950 году были опубликованы две модели, которые оказались важными вехами на пути к осмыслению сверхпроводимости. Они обобщали теорию братьев Лондонов, которые не вывели свои уравнения из каких-то фундаментальных законов, а фактически изобрели их (такие теории называют феноменологическими).

Одну из моделей предложил английский физик Брайан Пиппард. В ходе своих экспериментов он пришел к выводу, что сверхпроводящая зона у поверхности образца распространяется на иную глубину, чем магнитное поле. Для описания этой глубины он ввел новый параметр — длину когерентности (ее называют также длиной корреляции). В модели Пиппарда состояние сверхпроводника в конкретной точке зависит от величины магнитного поля не только в ней самой, как у Лондонов, но также в ее окрестности, масштабы которой определяет длина когерентности. Из этого следует, что в основе сверхпроводимости лежат нелокальные взаимодействия, связывающие пространственно разделенные электроны. Впервые такую мысль высказал в 1935 году Фриц Лондон, а Пиппард выразил ее математически. Эта идея оказалась весьма плодотворной, но ее физический смысл в полной мере выявился лишь спустя несколько лет.

Читать далее...

Алексей Левин http://elementy.ru/lib/431404

Из истории открытия и изучения явления сверхпроводимости.

Физиков конца XIX века очень интересовало, как ведет себя электропроводность металлов при сверхнизких температурах. На этот счет существовали разные теории, но применимость их вблизи абсолютного нуля выглядела сомнительной. В декабре 1910 года Камерлинг-Оннес вместе с Корнелисом Дорсманом и Гиллесом Холстом приступили к экспериментам. Первым делом они измерили температурную зависимость сопротивления платиновой проволоки, охлажденной жидким гелием. Оказалось, что оно понижается вместе с температурой, но ниже 4,25 К становится постоянным. Камерлинг-Оннес считал, что химически чистый металл вблизи абсолютного нуля обязан свободно пропускать ток, и объяснял остаточное сопротивление влиянием примесей. В дальнейшем он решил воспользоваться ртутью, которую можно очистить многократной перегонкой в вакууме. Жидкую ртуть при комнатной температуре заливали в тонкие капилляры и охлаждали их в гелиевом криостате, после чего измеряли ее сопротивление. В знаменательный день 8 апреля 1911 года Камерлинг-Оннес всего лишь убедился, что при охлаждении от 4,3 до 3 К сопротивление ртути падает практически до нуля. В повторном эксперименте 11 мая он обнаружил, что ртуть теряет сопротивление при охлаждении до 4,2 К (на самом деле его температурная шкала была не совсем корректна, в действительности чистая ртуть становится сверхпроводником при 4,15 К).

Читать далее...

Рис. 1. В далеком (VUV) и экстремальном (XUV) ультрафиолете есть много научных задач, опирающихся на прецизионные спектроскопические измерения. До сих пор подходящих установок не существовало — точность спектрометрических исследований в XUV-области была во много миллионов раз хуже, чем в оптике. Новое исследование единым скачком преодолевает эту пропасть. Рисунок с сайта jila.colorado.edu

Сверхточные спектроскопические исследования — одна из опор всей экспериментальной физики — были до сих пор очень затруднительны в далеком и экстремальном ультрафиолетовом диапазоне. Погрешность измерения частот составляла мегагерцы (в миллионы раз хуже того, что достижимо в видимой части спектра). Новый спектроскопический инструмент, созданный группой из Колорадского университета, производит настоящую сенсацию: его частота держится в пределах 0,1 Гц. Этот прибор не только открывает возможности для революционных спектроскопических измерений, но и представляет собой совершенно новый инструмент для аттофизики — науки, изучающей поведение электронов в атоме на аттосекундном масштабе времен.

Читать далее...

Измерение заряда антиводорода не принесло сюрпризов: в полном соответствии с теорией с точностью до восьми знаков после запятой он оказался равен нулю. Это подтверждает, что позитрон и антипротон обладают равными по модулю, но противоположными по знаку электрическими зарядами.

Ученые из ЦЕРНа, Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN), изучали траектории атомов антиводорода, вылетающих из специальной ловушки в пространство с электрическим полем.

Если бы атом антиводорода имел отличный от нуля электрический заряд, то в присутствии внешнего электрического поля такой атом отклонялся бы от прямолинейной траектории. Ни одного такого события зафиксировано не было.

Данный эксперимент — первый в серии запланированных исследований, которые позволят определить фундаментальные свойства антиматерии с еще большей точностью.

Источник: home.web.cern.ch
Перевод: http://scientificrussia.ru/news/fiziki-s-vysokoj-t...u-izmerili-zaryad-antivodoroda

Рис. 1. Минималистская скульптура Эусебио Семпере (Eusebio Sempere) в Мадриде обладает некоторыми свойствами фононного кристалла — структуры, изменяющей свойства распространяющейся через нее звуковой волны. За последнее десятилетие было создано немало миниатюрных устройств, позволяющих управлять не только звуковыми и ультразвуковыми волнами, но и тепловыми колебаниями вещества. Изображение из статьи T. Gorishnyy et al., 2005. Sound Ideas

Фононика — раздел физики, занимающийся тонким управлением звуковыми, ультразвуковыми и тепловыми колебаниями в различных структурах. В отличие от акустики, активную роль тут играет сама среда, через которую распространяется колебание. Благодаря целому ряду достижений последних лет, в инструментарии экспериментальной физики появились необычные устройства, способные направлять упругие колебания среды в соответствии с желаниями физиков. В журнале Nature вышла обзорная статья, посвященная этому разделу физики. Взяв за основу эту публикацию, мы кратко обрисовываем текущую ситуацию в этой области.

Читать далее...

Сотрудник НИИЯФ МГУ Николай Кабачник совместно с коллегой из Санкт-Петербургского университета Андреем Казанским предложили и теоретически обосновали метод обнаружения и измерения спиральности, или циркулярной поляризации, рентгеновских лучей, который открывает новые возможности в биохимии, физике и прикладных науках. Российские физики-теоретики совместно с международной группой исследователей во главе с учёными Европейского рентгеновского лазера на свободных электронах (European XFEL) апробировали предложенный метод в условиях реального эксперимента. Эксперимент проводился в международном исследовательском центре «Elettra Sincrotrone» в Триесте (Италия) на лазере на свободных электронах FERMI. Отчёт об исследовании опубликован на днях в журнале Nature Communications.

О том, почему биологам, физикам, фармацевтам и парфюмерам важно знать циркулярную поляризацию рентгеновских лучей, и в чём заключается метод её обнаружения и измерения, популярно рассказал ведущий научный сотрудник отдела физики атомного ядра НИИЯФ МГУ доктор физико-математических наук Николай Кабачник.

Читать далее...

Совместный проект Роскосмоса и Минобрнауки России.
Серия телевизионных уроков из космоса для школьников. В этой серии "Физика невесомости", космонавты с борта Международной космической станции рассказывают о проявлении законов физики в условиях невесомости.

Рекомендуется для показа в школах, лицеях, техникумах, институтах и университетах в ходе празднования Дня космонавтики.

Автор: Наталья Бурцева, режиссёр Михаил Куцкий, руководитель проекта Александр Островский.

Первая серия урока из космоса "Наш дом -Земля" от 4 октября 2012 года http://www.youtube.com/watch?v=wQyQo86h5yk

Рис. 1. Центральная зона «Национальной поджигательной установки» NIF. На крошечную мишень, установленную в центре этой сферической камеры, нацелены 192 лазерных луча высокой мощности. Ожидается, что их коллективный световой удар позволит зажечь в микрокапсуле с дейтериево-тритиевым топливом управляемую термоядерную реакцию. Фото с сайта lasers.llnl.gov

Американский проект NIF по изучению инерциального управляемого термоядерного синтеза преодолел важный рубеж. В двух сеансах работы, проведенных в конце 2013 года, энергетический выход термоядерной реакции в микрокапсуле с дейтериево-тритиевым топливом оказался больше, чем подведенная к топливу энергия. В тех же экспериментах был впервые зарегистрирован сильный самостоятельный разогрев топлива за счет альфа-частиц. Главная цель NIF — зажигание полноценной самоподдерживающейся термоядерной реакции — пока не достигнута, но полученные результаты вновь позволяют NIF с оптимизмом смотреть в будущее.

Читать далее...

Рис. 1. Изображение из одной из статей про закрученный свет украсило обложку журнала Science за 19 октября 2012 года. Правда, такая картинка вряд ли объяснит, в чём, собственно, состоит закрученность света

За последние пару лет в разных, даже далеких от науки СМИ стали регулярно появляться новости про «закрученный свет». В подавляющем большинстве случаев эти новости воспринимаются скорее как новости технологии, поскольку они касаются лишь одного узкоспециального прикладного вопроса — увеличения информационной емкости световых импульсов или радиоволн за счет закрученности. Между тем, реальная физика закрученного света намного богаче, в ней есть разнообразные задачи как фундаментальной, так и практической физики. Кроме того, СМИ почти не пишут про закрученные электроны, а ведь эта тема сейчас не менее активна, чем закрученный свет. Мы попробуем здесь восполнить этот пробел, перечислив некоторые результаты, полученные за последние два-три года. Подборка эта, конечно, не охватывает все достижения и отражает предпочтения автора, но она должна дать общее представление о том, что сейчас вообще происходит в этой области.

Закрученный свет: введение

На самом простом уровне можно сказать, что закрученный свет — это световой пучок, который не просто летит вперед, но еще и крутится вокруг направления своего движения. Если свободно подвешенное тело будет поглощать такой свет, то оно реально начнет крутиться вокруг оси, совпадающей с направлением луча. Таким образом, этот световой луч передает телу не только энергию и импульс, но и вращательный момент импульса.

Если воспринимать слова «пучок закрученного света» слишком буквально, то сразу может возникнуть первое недопонимание. Ведь в любом вращающемся объекте действуют центробежные силы, и если объект от вращения не разваливается, то значит какие-то силы удерживают его части вместе. Но световой пучок состоит из фотонов. Неужели есть какие-то новые силы, которые удерживают фотоны друг рядом с другом, не дают им разлететься?! Нет, конечно. Такая мысленная картинка опирается на ошибочное представление о фотонах как об очень маленьких «комочках света», которые тесно упакованы внутри пучка. Но не будем забегать вперед; о том, как правильнее визуализировать закрученный свет в терминах отдельных фотонов будет рассказано чуть ниже. А пока вернемся к свету в рамках классической оптики.

Читать далее...

Обнаружение B-модуса в реликтовом излучении - это совершенно другая тема, по которой новость тоже будет. А пока...

Рис. 1. Периодические деформации тела под действием гравитационной волны, идущей в направлении, перпендикулярном плоскости рисунка. Величина деформаций для наглядности усилена примерно на 20 порядков. Изображение с сайта gwoptics.org

Вселенную заполняет гравитационно-волновой шум — беспорядочное наложение гравитационных волн, излученных в самых разных процессах за всё время жизни Вселенной. Обычно эффект от гравитационных волн ищут на специальных сверхчувствительных приборах, детекторах гравитационных волн. Авторы нового исследования пошли иным путем — они использовали данные специально выбранных сейсмометров. Обработав показания за 2012 год, они установили новые ограничения сверху на интенсивность гравитационно-волнового шума Вселенной в миллигерцовом диапазоне. В этой области частот полученные ограничения в миллиард раз превосходят то, что было известно до сих пор.

Читать далее...

Рис. 1. Свечение благородных газов в газовом разряде. Слева направо сверху вниз: гелий (a), неон (b), аргон (c), криптон (d), ксенон (e). Изображения с сайта periodictable.ru

Тяжелый благородный газ ксенон мало реакционно-способен в нормальных условиях, но вступает в реакции гораздо легче под давлением в десятки и сотни тысяч атмосфер, поскольку высокое давление делает некоторые реакции термодинамически выгодными. Исследователи из Эдинбургского университета провели реакцию ксенона со льдом под давлением 50 ГПа (полмиллиона атмосфер) и получили соединение Xe₄H₁₂O₁₂.

Со школьной скамьи все помнят: инертные газы были так названы потому, что они не вступают в химические реакции. Их валентные электронные оболочки содержат восемь электронов, p-орбитали полностью заполнены, а значит, устойчивы. От такой оболочки сложно отделить электрон, а присоединить — вообще невозможно. Однако тяжелые элементы этой группы, особенно ксенон, отличаются заметной подвижностью и поляризуемостью внешних электронных оболочек. Поэтому достаточно сильный окислитель может заставить эти вещества вступить в химическую реакцию, если энергетический выигрыш от образования химической связи, высокого сродства окислителя к электрону и/или других причин будет выше, чем энергия, необходимая для нарушения заполненной оболочки. В 1962 году было обнаружено, что ксенон реагирует с некоторыми сильными окислителями, а позже удалось получить соединения криптона и даже аргона. Только все они получаются с трудом и через стадию окисления в жестких условиях. Поэтому теперь элементы 18-й группы называют благородными газами: в обычных условиях, то есть в отсутствие фтора, сопоставимых по силе окислителей и/или жесткого ионизирующего излучения, они действительно ни с чем не реагируют. Но так ли это на самом деле?

Читать далее...

Серия сообщений "Нептун":
Часть 1 - На этой неделе, 12 июля, Нептун обошёл вокруг Солнца один раз с тех пор, как был открыт людьми.
Часть 2 - Нептун и Тритон: вид из Паломара
...
Часть 6 - Тост "За открытие Нептуна"
Часть 7 - Деспина, спутник Нептуна
Часть 8 - Необычная химическая реакция объяснила механизм связывания ксенона в недрах Урана и Нептуна
Часть 9 - Нептун от Вояджера
Часть 10 - АМС «Новые Горизонты» пересекла орбиту Нептуна
...
Часть 12 - Тритон
Часть 13 - Снимки «Хаббла» подтверждают наличие на Нептуне темного пятна
Часть 14 - Об облаках и надоблачной дымке в атмосфере Нептуна

Серия сообщений "Уран":
Часть 1 - Затяжной прыжок в 12 минут (спутник Урана Миранда)
Часть 2 - Телескоп "Хаббл" увидел моргающее полярное сияние Урана
...
Часть 5 - Область сильных ветров Урана и Нептуна невелика
Часть 6 - Наблюдаем Уран осенью 2013 года
Часть 7 - Необычная химическая реакция объяснила механизм связывания ксенона в недрах Урана и Нептуна
Часть 8 - Тост "За открытие Урана"
Часть 9 - На Уране бушуют мощные бури
...
Часть 14 - «Хаббл» получил снимки полярных сияний на Уране
Часть 15 - Полюса Урана меняются местами каждый день
Часть 16 - Астрономы изучили состав облаков Урана

Рис. 1. Периоды полураспада для различных изотопов с нечетным числом протонов вблизи границы протонной устойчивости. Числа N и Z показывают количество нейтронов и протонов, а по вертикали отложен логарифм периода полураспада, выраженного в секундах («0» отвечает 1 с, «−2» отвечает 0,01 с, и т.д.). Различными символами показаны преобладающие варианты распада изотопов. Пунктирной линией в горизонтальной плоскости показана традиционная граница протонной стабильности. Изображение из обсуждаемой статьи

Традиционно считается, что при пересечении границы протонной стабильности атомные ядра становятся крайне неустойчивыми и не могут держать в себе избыточные протоны. Однако международному коллективу физиков удалось обнаружить возбужденный изомер ядра тантала-158, для которого это правило не работает. Хотя ядро находится на границе протонной стабильности и сам этот возбужденный уровень лежит очень высоко над порогом испускания протона, никакой протонной радиоактивности в нем не обнаружено. Этот результат подтверждает идею о том, что реальные границы нуклонной стабильности ядер могут оказаться довольно размытыми.

Читать далее...