Физики, работающие на детекторе CMS Большого адронного коллайдера (БАК) обнаружили ранее неизвестную частицу - возбужденный прелестный кси-барион. Работа будет опубликована в журнале Physical Review Letters. Препринт статьи доступен на сайте Корнельского университета, а краткое содержание эксперимента можно прочитать на сайте ЦЕРН.

Открытие основано на наблюдениях результатов столкновений протонов, разогнанных в БАК. Эксперименты проводились в 2011 году, при этом энергия столкновений достигала 7 тераэлектронвольт. Частица была обнаружена при наблюдении результатов ее распада, анализ которого позволил установить массу новой частицы - 5945.0 ± 2.8 мегаэлектронвольт (в физике элементарных частиц масса и энергия измеряется в одних и тех же величинах). Это значительно больше, чем масса такой же частицы в невозбужденном состоянии, которую в 2011 году обнаружили физики, работающие на другом ускорителе - Теватрон в США.

Возбужденный прелестный кси-барион (Ξb*0), как и все барионы, в том числе протоны и нейтроны, состоит из трех кварков. Кварки имеют шесть сортов или "ароматов", и, сочетаясь в разных комбинациях, образуют наблюдаемые элементарные частицы. Обнаруженный кси-барион состоит из верхнего прелестного и странного кварков. Отрицательные заряды прелестного и странного кварков (по трети заряда электрона) компенсируются положительным зарядом верхнего кварка (две трети заряда электрона), поэтому в целом частица электрически нейтральна.

Детектор CMS (компактный мюонный соленоид), данные которого были использованы в данной работе - только один из детекторов столкновения частиц, установленных на БАК. Разные детекторы "специализируются" на поиске частиц разной массы с помощью разных технологий.

Недавно физики, работающие на БАК доложили о достижении рекордной светимости прибора - характеристики, отражающей частоту производимых столкновений, и скорость накопления экспериментальных данных.
http://lenta.ru/news/2012/04/30/barion/

18 октября 2012 года, 18:35 | Текст: Александр Березин

Обычно, когда фотоны входят в материал и выходят из него, уровень их энергии очень близок. Правда, при комбинационном рассеянии света это правило не работает. Рассеивание при этом может быть стоксовым, когда внутренняя энергия молекулы вещества при взаимодействии с фотоном увеличивается, а энергия фотона, соответственно, уменьшается, и антистоксовым — когда молекула, находившаяся в возбуждённом состоянии, переходит в состояние с меньшей энергией, а энергия фотона растёт.

Но чудес не бывает, и первые процессы (стоксовы) происходят «чуть» чаще антистоксовых — примерно в 35 раз.

И это печально. В конкретном случае оптического волновода это означает, что тот при прохождении света нагревается. Следовательно, появляются ошибки, и скорость коммуникации дальше уже не повысить. В светодиодах и солнечных батареях преобладание стоксова рассеивания приводит к перегреву и падению КПД, не говоря уже о таких мелочах, как преждевременный износ (от нагрева) самих светодиодов и фотоэлементов.

Как видим, для волн в 384 нм исследователям уже сейчас удалось достигнуть отличного соотношения стоксова и антистоксова рассеяния. (Иллюстрация Yujie Ding et al.)

Как видим, для волн в 384 нм исследователям уже сейчас удалось достигнуть отличного соотношения стоксова и антистоксова рассеяния. (Иллюстрация Yujie Ding et al.)

Юй Цзе Дин и Якоб Хургин из Университета Лихай (США), работая с нитридом галлия, сильнее всех предшественников смогли изменить показатель соотношения стоксова и антистоксова рассеивания. Они добились 17,5-кратного снижения — до 2:1. Разумеется, это хороший результат, и нагрев построенных на нитриде галлия светодиодов теперь может быть во много раз меньше, чем у обычных. Компактные лазеры на их базе также станут значительно эффективнее. Другое перспективное приложение — почти не нагревающаяся электроника на транзисторах, использующих новый материал.

Однако сами учёные нацелились на куда более амбициозную задачу. «Мы — единственная группа, минимизировавшая соотношение стоксова и антистоксова рассеяния с 35:1 до 2:1 при комнатной температуре с помощью использования различного резонансного поведения таких видов рассеяния, — подчёркивает Юй Цзе Дин. — Но мы всё ещё не установили фундаментальных ограничений для такого соотношения и теперь хотим выяснить, может ли оно достичь уровня 1:1 или даже меньшего».

Что же позволило физикам надеяться на (назовём вещи своими именами) охлаждение светом материала, по которому он распространяется?

Свои допирующие добавки на основе нитрида алюминия они вводят в несколько материалов, в основном нитрид галлия. Однако пока эффект действует островками: часть допированной кристаллической решётки, которая демонстрирует высокий уровень антистоксова рассеяния, очень мала в сравнении с её общей площадью. Если же при помощи допирования соотношение рассеяния будет улучшено, рассуждают учёные, эффект охлаждения светом будет вполне достижим. В новых экспериментов они намерены использовать оптический резонатор, сначала исследуя влияния резонанса на рассеяние на нанонитях и иных наноструктурах.

Соответствующее исследование опубликовано в журнале Laser & Photonics Reviews (есть бесплатный доступ к полному тексту).
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002...000028/abstract
Подготовлено по материалам Phys.Org
http://phys.org/news/2012-10-cool-material.html

Физики из Вены и Нью-Йорка впервые продемонстрировали снимки камеры, когда последняя не видела оригинал изображения. Визуализация, сделанная аппаратом при помощи трафарета и лазеров, имеет форму кошек и символически напоминает о квантовом эффекте кота Шредингера. Результаты своих исследований ученые опубликовали в журнале Nature, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте National Geographic.

В своей работе ученым удалось использовать свойство квантовой запутанности (нелокальности), чтобы в очередной раз продемонстрировать мысленный эксперимент Шредингера. Сущность квантового явления заключается в том, что невозможно определить, жив или мертв кот (в классическом смысле), не открыв ящик, в котором он заперт.

Согласно квантовой механике (зависимой от интерпретаций), открытие ящика (проведение процедуры измерения) меняет состояние кота и наблюдатель видит животное уже не в том состоянии, в каком он был ранее. С квантовой точки зрения, кот находился в состоянии, определяемом наложением (суперпозицией) состояний, описывающих живого и мертвого кота.

В эксперименте ученые запутали фотоны от изображения предмета в форме кота с другими квантами света. Последние, в силу квантовой нелокальности, тем не менее показали первоначальное изображение кота от первой группы частиц. Особенностью подхода специалистов было использование пары лазерных пучков света с двумя разными длинами волн (например, красного и желтого или синего и желтого).

Для создания оригинального изображения кота ученые использовали трафарет с формами этого животного. Как отмечают физики, они «не открыли новой науки, но аккуратно продемонстрировали старую».

Явление, показанное учеными, не имеет классических аналогов. В квантовом мире ситуация другая: запутанность предполагает, что подсистемы ранее единой системы после разнесения их на расстояния друг от друга продолжают испытывать взаимное влияние. Обсуждение вопроса о том, как соотносятся принцип локальности и запутанность, принимает различные формы и зависит от интерпретации квантовой механики.

Ученые подали заявку на патент установки, созданной в ходе их эксперимента. Физики предположили, что способ визуализации запутанных фотонов с помощью двухцветных волн может найти применение в медицине для создания четких изображений поврежденных тканей, не подвергая последние воздействию вредной радиации, или производстве кремниевых чипов.