Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Ученые из Петербурга описали материал, моделирующий свойства частиц темной материи
Группа ученых из Университета ИТМО описала метаматериал, который может стать платформой для тестирования свойств аксионов — кандидатов на роль частицы темной материи.
Работа в соавторстве с нобелевским лауреатом по физике Фрэнком Вильчеком опубликована в журнале Physical Review B. Темная материя — одна из главных загадок современной физики. Даже ее строение пока неизвестно. Одна из гипотез заключается в том, что темная материя состоит из аксионов — гипотетических частиц, предсказанных нобелевскими лауреатами Вильчеком и Вайнбергом в 1970-е годы. Эти частицы слабо взаимодействуют с обычным веществом и могут превращаться в фотоны в сильном магнитном поле.
Пока одни ученые ищут следы аксионов в космосе или в масштабных экспериментах на Земле, другие изучают их на моделях — например, в метаматериалах. Эти искусственно созданные вещества имеют уникальные механические или электромагнитные свойства. Их характеристики определяются не только химическим составом, но еще и структурой.
В некоторых метаматериалах коллективные возбуждения света и вещества — квазичастицы — описываются теми же уравнениями, что и аксионы. Поэтому ученые решили создать на основе искусственных материалов платформу и тестировать на ней эффекты аксионной физики.
Подобные системы уже есть в физике твердого тела, однако аксионный отклик в них слабый. Ученые из фронтирной лаборатории «Исследование фундаментальной физики с помощью топологических метаматериалов» Университета ИТМО совместно с Фрэнком Вильчеком предложили создать метаматериал в фотонике — в нем аксионные эффекты проявляются в разы сильнее.
Новое вещество собирается как конструктор из слоев с известными магнитными и оптическими характеристиками. Квазичастицы в метаматериале проявляют те же свойства, что и гипотетические аксионы. Чтобы доказать это, ученые провели несколько численных экспериментов.
Важное преимущество нового метаматериала — возможность управлять эффективным аксионным откликом. Это происходит благодаря тому, что вещество собирают по частям. В природных материалах, которые изучает физика твердого тела, такой возможности пока нет — это не дает усилить в них слабый аксионный отклик.
«Мы придумали, как можно корректно посчитать аксионный отклик метаматериала. Ранее в фотонике это не удавалось сделать никому», — говорит Леон Шапошников, магистрант Университета ИТМО и первый автор статьи.
Исследователи ИТМО предложили научному сообществу новые инструменты и идеи для изучения аксионов. Возможно, они пригодятся и при поисках частиц темной материи. А пока коллектив ученых планирует проанализировать другие экзотические отклики в метаматериалах.
«Искусственные среды открывают богатые возможности протестировать известные эффекты фундаментальной физики — например, дираковские фермионы, античастицы, а теперь и аксионы — с помощью довольно простых систем. Возможно, наше понимание таких систем может подтолкнуть и к новым фундаментальным результатам» — считает Максим Горлач, соавтор статьи и руководитель фронтирной лаборатории. У оптимизма ученых есть основания: параллельно они принимают участие в международном консорциуме по поиску космических аксионов.
Работа поддержана Российским научным фондом и программой развития ИТМО Приоритет 2030.
Telegram 
Дзен 
VK Пролетевший через Солнечную систему в 2017 году астероид Оумуамуа произвел неизгладимое впечатление в том числе своей беспрецедентно вытянутой формой. Астрономы попытались рассчитать, как он мог стать таким и почему в Солнечной системе мы не наблюдаем ничего подобного.
Исследователи МИЭМ НИУ ВШЭ впервые в России показали эффективную работу беспроводного канала связи 6G на частотах субтерагерцового диапазона. Устройство передает данные со скоростью 12 гигабит в секунду и сохраняет стабильность сигнала, автоматически переключаясь при блокировке. Показатели соответствуют международным стандартам 6G.
Нейтрино крайне редко взаимодействуют с веществом: мириады этих почти безмассовых частиц пронзают Землю, оставаясь незамеченными. Для наблюдения за ними строят детекторы гигантского объема под землей или водой, способные уловить единичные события в потоках космических частиц. Один из таких инструментов расположен в Средиземном море. Это KM3NeT — нейтринный детектор черенковского типа объемом один кубический километр воды. Коллаборация работающих на нем ученых сообщила о регистрации сигнала от астрофизического нейтрино рекордной энергии.
Европейские палеонтологи изучили исключительно сохранившийся скелет плезиозавра из юрского периода, обнаруженный в Германии еще в 1940 году. Тогда ископаемую рептилию спрятали от разрушений войны в музей, а через 80 лет выяснилось, что на теле древнего животного остались мягкие ткани — кожа с уцелевшими клеточными ядрами и чешуйки. Новые данные дополняют представление о внешнем виде плезиозавров, живших больше 180 миллионов лет назад.
Астрономы обнаружили, что почти треть всех наблюдаемых галактик во Вселенной объединены в пять самых широкомасштабных структур — галактические сверхскопления. На составленной учеными трехмерной карте одно особенно выделяется своими рекордными размерами: простирается на миллиард с лишним световых лет.
Пролетевший через Солнечную систему в 2017 году астероид Оумуамуа произвел неизгладимое впечатление в том числе своей беспрецедентно вытянутой формой. Астрономы попытались рассчитать, как он мог стать таким и почему в Солнечной системе мы не наблюдаем ничего подобного.
В 2022-2025 годах страны Западной Европы попытались отказаться от природного газа из России. Автор новой работы показал, что получившиеся при этом результаты были во многом противоположны целям.
Многие предпочитают вступать в романтические отношения с людьми примерно своего возраста, но есть и пары с существенной возрастной разницей. Международная группа ученых недавно на крупной выборке людей проследила за изменениями возраста партнеров на старте отношений в разные годы жизни.
Европейские палеонтологи изучили исключительно сохранившийся скелет плезиозавра из юрского периода, обнаруженный в Германии еще в 1940 году. Тогда ископаемую рептилию спрятали от разрушений войны в музей, а через 80 лет выяснилось, что на теле древнего животного остались мягкие ткани — кожа с уцелевшими клеточными ядрами и чешуйки. Новые данные дополняют представление о внешнем виде плезиозавров, живших больше 180 миллионов лет назад.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно