​Специалисты в области субатомной физики не унимаются: в последние полгода они расщепляли ядра, двигали зеркала квантовым шумом, ловили протоны и делали множество других интересных вещей. Мы подготовили очередной обзор новостей из мира элементарных частиц.

Частица X

Российские ученые получили новые данные о загадочной X(3872). Ее обнаружили в 2003 году в эксперименте Belle. 

«Как правило, уже через пару лет после открытия у специалистов появляется понимание, что представляет собой частица. X(3872) уникальна в том смысле, что на протяжении уже 17 лет у нас все еще нет представления о ее структуре, — ​говорит научный сотрудник Института теоретической и экспериментальной физики Иван Беляев. — ​Нам были известны лишь необычные свойства: во‑первых, при большой массе X(3872) ее ширина очень мала, а во‑вторых, масса частицы совпадает с суммой масс двух других частиц: D-ноль-мезона и возбужденного D-ноль-мезона».​

Внести ясность помогли специалисты Института ядерной физики им. Будкера СО РАН — ​участники коллаборации LHCb в ЦЕРНе. Эксперименты на детекторе КЕДР позволили получить точные значения ширины и массы X(3872), а также сделать некоторые предположения о ее природе.

«Используя нетривиальный для области энергий эксперимента LHCb метод поиска полюсов комплексной амплитуды, ученые «пощупали» форму X(3872)», — ​рассказывает Иван Беляев.

Форму описал главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН Семен Эйдельман: это гибрид, в котором иногда проявляются молекулярные свойства, а иногда свойства кваркония (вид мезона, состоящий из кварка и антикварка одного и того же аромата).

Пошатнули фундамент

Ученые из Мичиганского университета обнаружили нарушение симметрии атомного ядра, сообщает журнал Heritage Daily. Они хотели понять, как во Вселенной образуются химические элементы, и имитировали вспышки нейтронных звезд на ускорителе. В ходе экспериментов получили короткоживущий стронций‑73 — ​редкий изотоп, который не встречается на Земле, но может существовать в течение коротких периодов во время сильных рентгеновских вспышек на поверхности нейтронных звезд. Этот изотоп содержит 38 протонов и 35 нейтронов.

Свойства полученного изотопа сопоставляли с известными свойствами брома‑73, содержащего 35 протонов и 38 нейтронов. Ядра брома‑73 считаются «зеркальными партнерами» ядер стронция‑73. Зеркальная симметрия в ядрах существует из-за сходства между протонами и нейтронами, и это одна из фундаментальных основ ядерной физики.

Но сюрпризом стало то, что при распаде стронций‑73 ведет себя совершенно иначе, чем бром‑73. «Стронций‑73 и бром‑73 должны быть идентичными по структуре, но, как это ни удивительно, мы идентичность не обнаружили, — ​сказал Эндрю Роджерс, участник исследовательской группы. — ​Выявление симметрий, существующих в природе, — очень мощный инструмент для физиков. Когда симметрия разрушается, это говорит о том, что что-то не так в нашем понимании и нужно присмотреться повнимательнее». Открытие ставит новые вопросы о силах, действующих в ядре атома.

Поставщик протонов

После двух лет модернизации и восстановительных работ Большой адронный коллайдер возвращается к своим обязанностям. Началом очередного этапа в жизни коллайдера стало включение на полную мощность линейного ускорителя частиц Linac‑4, нового поставщика протонов в кольцо БАКа.

linak4.jpgЛинейный ускоритель частиц Linac-4 будет поставлять протоны в кольцо БАКа

В 2018 году Linac‑2, который подавал протоны в ускорительный комплекс ЦЕРНа с 1978 года, был окончательно выведен из эксплуатации. Его место занял 86-метровый Linac‑4. До середины августа этого года ускоритель вырабатывал только низкоэнергетические лучи, используя для разгона свою правую половину. В конце августа было первое включение ускорителя «на всю длину», с лучами максимальной мощности. На этапе тестирования лучи отправляются в ловушку, которая поглощает высокоэнергетические частицы, не производя потоков вторичного излучения. Циркулировать в кольце БАКа они начнут с сентября 2021 года.

Пришельцы из ниоткуда

В субатомном мире происходят странные с точки зрения макромира вещи: частицы могут «телепортироваться», обмениваться информацией, находясь на огромном расстоянии друг от друга, одна частица может быть в двух местах одновременно. Среди феноменов квантового царства есть флуктуации: даже в вакууме вдруг, откуда ни возьмись, могут появиться квантовые частицы, которые оставляют после себя квантовый шум. И как выяснили ученые Массачусетского технологического института, этот шум может двигать объекты видимого мира.

Экспериментаторы взяли 40-килограммовое зеркало и создали рядом с ним квантовые флуктуации. Зеркало сдвинулось на одну сикстиллионную долю метра. «Размер атома водорода составляет 10–10 м, и мы использовали его в качестве опорной величины для измерения смещения», — ​рассказал один из участников проекта, Ли Маккаллер. По мнению ученых, воздействие квантового мира на макромир происходит повсеместно. Может, это получится использовать?

Кандидаты в спиновые жидкости

Существование квантовых спиновых жидкостей было предсказано почти 40 лет назад, в 2012 году предположение подтвердилось экспериментально. В этом экзотическом состоянии вещество устойчиво к внешним возмущениям, что весьма перспективно для создания кубитов квантовых компьютеров. Поэтому физики очень хотят научиться синтезировать спиновые жидкости.

Расчеты ученых из Университета Арканзаса — ​важный шаг в этом направлении. За годы предыдущих исследований удалось подобрать лишь два материала, у которых достижимо состояние квантовой жидкости: RuCl3 и Na2IrO3. Американцы существенно расширили этот список. Они обратили внимание на материалы с более высокими квантовыми числами спинов. Моделирование показало, что при физическом воздействии для настройки магнитных состояний можно получить десятки вариантов спиновых жидкостей. Если расчеты подтвердят экспериментально, ждем революцию в квантовых вычислениях.

Источники

Квантовый шум: обзор новостей из мира элементарных частиц
Страна Росатом (strana-rosatom.ru), 07/11/2020

Похожие новости

  • 16/02/2021

    День российской науки — 2021

    Традиционно в честь Дня российской науки сибирские институты проводят просветительские мероприятия для студентов, школьников и всех, кто желает узнать чуть больше о большой науке. ​«Этот год был объявлен годом науки и технологий.
    923
  • 11/02/2021

    И женское дело тоже: три истории новосибирских женщин-учёных

    ​​Возможность получать такое же образование, какое получают мужчины, у женщин появилась относительно недавно. В России, например, всего 103 года назад — после революции. Тем не менее женщины наукой всегда не просто интересовались, а двигали прогресс вперёд и совершали настоящие открытия.
    562
  • 11/02/2021

    Наука выходит в поле: биотехнологический научно-образовательный центр поможет развитию АПК

    В конце января приступил к работе Сибирский биотехнологический научно-образовательный центр мирового уровня, созданный в нашем регионе в рамках национального проекта «Наука». Уже сегодня там идет работа над 46 прикладными проектами из самых разных областей.
    395
  • 08/04/2021

    Ученые Красноярского научного центра СО РАН расскажут школьникам про профессии будущего и первые шаги в науку

    Краевой фонд науки подвел итоги конкурса по организации проведения мероприятий по профессиональной ориентации молодежи. Два проекта ученых КНЦ СО РАН, нацеленных на привлечение школьников в науку, получили поддержку фонда.
    277
  • 29/12/2020

    Более 200 миллионов человек узнали об исследованиях ученых ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»

    В 2020 году новости об исследованиях ученых Красноярского научного центра СО РАН увидели более 200 миллионов человек. Самыми заметными в СМИ научными результатами стали новая гипотеза о природе Тунгусского метеорита, создание теста на клещевой энцефалит на основе светящейся бактерии и обнаружение тепловых аномалий в мерзлоте после пожаров на севере Красноярского края.
    1053
  • 15/03/2021

    Выделены средства на бор-нейтронозахватную терапию рака в Новосибирске

    Правительство РФ одобрило выделение денег на продвижение современных методов лечения онкологических заболеваний в Новосибирске. Средства выделят из резервного фонда. До 200 млн рублей будет направлено на подготовку к использованию в медицине методов бор-нейтронозахватной терапии рака в Новосибирске.
    228
  • 29/03/2021

    Российская наука, американский бизнес, китайская клиника

    Нейтронный источник для бор-нейтронозахватной терапии рака разработали ученые Института ядерной физики им. Г. И. Будкера Сибирского отделения РАН в сотрудничестве с американской компанией TAE Life Sciences.
    195
  • 11/02/2021

    Новосибирские учёные работают над технологией получения водорода из солнечного света

    Заработать на солнце – можно, уверены новосибирские химики: учёные работают над технологией,  позволяющей получить водород с использованием солнечного света.  Можно ли заработать на солнце? Вполне, подтверждают исследования новосибирских химиков.
    519
  • 20/02/2019

    Новосибирские ученые исследовали воздействие мощного терагерцового излучения на мышечные ткани

    ​Ученые Института химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН (ИХКГ СО РАН) и Новосибирского государственного медицинского университета совместно с коллегами из Института ядерной физики им.
    1807
  • 20/11/2020

    Что известно о российском синхротроне СКИФ

    Сибири снова нужны молодые физики. Вокруг суперсовременного синхротрона СКИФ для них построят деревню - с зелеными технологиями и свободой творчества. Сосновая аллея, высокие ступени - из бесчисленных институтов новосибирского Академгородка самое парадное крыльцо у Института ядерной физики, знаменитого ИЯФа.
    902