Срочные новости раздела
Ученым удалось создать пару частица-античастица из вакуума

Ученым удалось создать пару частица-античастица из вакуума

Ученые из Манчестерского университета впервые в истории провели прямые экспериментальные наблюдения за так называемым эффектом Швингера (Schwinger effect), неуловимым эффектом, который может происходить только в области высокоэнергетических космических событий, таких, как взрывы сверхновых, столкновения нейтронных звезд и черных дыр. Прикладывая электрические токи с очень высоким потенциалом к специально разработанным графеновым устройствам, ученым удалось получить пары частица-античастица буквально из ничего, из глубокого вакуума.

© FlashMovie/Depositphotos

Согласно существующим теориям вакуум является совершенно пустым пространством, в котором отсутствует любая материя и даже элементарные частицы. Однако, 70 лет назад Нобелевский лауреат Джулиан Швингер предсказал, что сильнейшие электрические и магнитные поля могут сломать основу вакуума (пространственно-временного континуума), что приведет к спонтанному появлению пар частица-античастица, так называемых пар Швингера.

Такой эффект требует участия сил поистине космологических масштабов — магнитных полей, сравнимых по силам с полями магнетаров, или электрических потенциалов, возникающих при столкновениях высокоэнергетических компактных космических объектов. Исследование таких процессов и явлений является одним из главных направлений в современной физике и для реализации таких исследований уже запланировано строительство новых высокоэнергетических установок-коллайдеров.

Однако исследовательская группа из Манчестера, возглавляемая еще одним Нобелевским лауреатом — профессором сэром Андреем Геймом, использовала графен для получения производства пар позитрон-электрон при помощи эффекта Швингера.

Ученые изготовили из графена ряд устройств, таких, как узкие переходы и суперрешетки, при помощи которых были получены сильнейшие электрические поля в пределах достаточно простой установки, помещающейся на обычном рабочем столе. И ученым удалось четко наблюдать появление пар электронов и электронных дырок, которые являются своего рода твердотельным аналогом позитрона. При этом, все характеристики процесса производства частиц и античастиц полностью согласовывались с существующими теоретическими прогнозами.

Кроме рождения пар Швингера ученым удалось наблюдать еще один необычный высокоэнергетический процесс, у которого пока еще не существует аналогий ни в физике элементарных частиц, ни в астрофизике. Когда ученые заполнили область вакуума между слоями графена электронами и ускорили эти электроны до скорости в 1/300 от скорости света, эти электроны вдруг стали своего рода сверхъяркими, их движение смогло обеспечить гораздо больший электрический ток, чем это позволено общими правилами квантовой физики конденсированного вещества.

Объяснением этому эффекту стало самопроизвольное возникновение дополнительных носителей заряда, электронных дырок. А теоретическое описание данного процесса весьма сильно отличается от теории Швингера, применимой к вакууму.

Сейчас еще тяжело предсказать, к каким последствиям в физике, электронике и других смежных областях могут привести данные достижения. Но сомневаться не приходится, что все это может привести к появлению электронных устройств на основе квантовых двумерных материалов, работающих на совершенно новых физических принципах.

Статья опубликована в журнале Science   Источник: dailytechinfo.org

Источник: sci-dig.ru

Последние записи - Наука

самые читаемые новости

#Наука

Американские ученые выяснили, как небольшие генетические изменения позволили электрическим рыбам развить электрические органы. Открытие может помочь исследователям определить генетические мутации,
подробнее...

Работа примерно половины антибиотиков основана на том, что они подавляют активность рибосом, синтезирующих необходимые для жизни клетки белки. Однако рибосомы у грибков и человека очень похожи,
подробнее...

Коллаборация исследователей при участии специалистов Международной лаборатории биоинформатики НИУ ВШЭ представила новый способ борьбы с трудноизлечимой меланомой. Ученые обнаружили, что одна из форм
подробнее...

Немецкие физики применили технику времяпролетной визуализации к вырожденному атомному ферми-газу в оптической ловушке для исследования механизма образования атомами куперовских пар. Спаривание
подробнее...

Исследователи из Бостонского колледжа (США) обнаружили новую частицу — так называемую аксиальную моду Хиггса. Материалы, содержащие эту частицу, могут служить квантовыми датчиками для оценки других
подробнее...

Палеонтологи изучили покровы хорошо сохранившегося экземпляра пситтакозавра и обнаружили у него пупочный рубец (фактически пупок), как у некоторых крокодилов и ящериц. Это первая находка пупка среди
подробнее...

Физики превратили пару кристаллов времени в искусственный кубит с эффектом обратной связи и исследовали его динамику. Сами кристаллы представляли собой магнонные конденсаты, сформированные в жидком
подробнее...

Команда ученых из ВШЭ, Сколтеха, МПГУ, МИСИС создала нанофотонный микрофлюидный сенсор, потенциально применимый для диагностики, сопровождения и оценки эффективности лечения онкологических
подробнее...

Биоинформатики ИТМО разработали сервис для анализа клеточного метаболизма — биохимических реакций, отвечающих за жизнедеятельность клеток, — Shiny GATOM. В отличие от аналогов предложенный инструмент
подробнее...

Сингапурские физики сообщили о первом успешном пленении нейтральных атомов индия в магнитооптической ловушке. Для этого они использовали их лазерное охлаждение с метастабильного состояния. В
подробнее...

Ученые Института математических проблем биологии РАН (Пущино) провели компьютерное исследование структурных и физических свойств самоорганизующихся пептидных нанотрубок на основе дипептида
подробнее...

Коллаборация MicroBooNE подвела итоги нескольких лет работы по проверке гипотезы о том, что причиной аномального сигнала детектора MiniBooNe стал избыток электронных нейтрино. Три разные группы
подробнее...

Международный коллектив, объединивший исследователей из разных областей, среди которых и антрополог МГУ, исследовал ДНК из семи захоронений кыргызстанских кладбищ Кара-Джигач и Бурана, где,
подробнее...

Научная группа из Сколтеха и Сеченовского университета напечатала на 3D-принтере образцы из пористого сплава железа и кремния — создатели считают этот материал перспективным для дизайна костных
подробнее...

Физики из Германии и России провели сверхточное измерение изотопического сдвига электронного магнитного момента у водородоподобных ионов неона. Совместное измерение пары изотопов в ловушке Пеннинга
подробнее...

Новое исследование британских ученых раскрывает механизм, с помощью которого гены, кодирующие подмножество длинных некодирующих РНК, взаимодействуют с соседними генами, регулируя развитие и функцию
подробнее...

Разработан быстродействующий герметик для ран, состоящий из двух белков змеиного яда: экарина, который быстро инициирует свертывание крови, и текстилинина, который предотвращает разрушение тромба.
подробнее...

Коллаборация SAMURAI, в которую вошли физики из 23 стран, сообщила о достоверном обнаружении и измерении свойств тетранейтрона — связанной системы четырех нейтронов. Для этого они обстреливали жидкий
подробнее...