СМИ о нас
| 13.12.22 | 13.12.2022 Московский Комсомолец. Американцы произвели термоядерный прорыв к 100-летию советского академика Басова |
В Ливерморской лаборатории получили больше энергии, чем затратили
Долгожданный научный прорыв, который был предсказан в далеком 1961 году выдающимся советским ученым, нобелевским лауреатом Николаем Басовым, похоже все-таки произвели американские исследователи. Подоспели аккурат к его 100-летнему юбилею, который празднуется 14 декабря. По сообщению издания The Financial Times, учёные из Ливерморской национальной лаборатории США совершили прорыв, впервые получив в результате термоядерного синтеза больше энергии, чем было потрачено на запуск реакции.
Установка NIF. Фото: Ливерморская лаборатория США.
Ученые давно мечтают о приручении термоядерной энергии. По эффективности и безопасности она могла бы заменить все другие источники энергии, включая наиболее эффективные сегодня атомные электростанции.
Если ядерная энергетика была переведена на мирные рельсы уже через пять лет после испытания ядерной бомбы, термояд — аналог солнечных реакций – долго не удавалось приручить. Только задумайтесь — первая водородная (термоядерная) бомба была взорвана 69 (!) лет назад, а земное «солнце» пока еще не запылало.
Справка «МК» Классическая термоядерная реакция происходит при преодолении электростатического отталкивания двух положительно заряженных ядер дейтерия и трития.
Потому так важен результат, о котором сообщила в понедельник заокеанская пресса. В Ливерморской национальной лаборатории осуществлен так называемый инерционный управляемый термоядерный синтез, а именно столкновение дейтерия и трития при помощи самого большого в мире лазера. Американцы произвели взрыв в национальном комплексе National Ignition Facility (NIF) – Национальная система лазерного поджига. В результате было сгенерировано 2,5 мегаджоулей энергии — почти 120 % от затраченного лазером 2,1 мегаджоуля. В Министерстве энергетики США официального заявления пока не сделали, но назвали эксперимент «крупным научным прорывом».
Камера взаимодействия лазерной установки во РФЯЦ-ВНИИЭФ в Сарове. Фото: ВНИИЭФ
– Озвученные американской прессой данные, конечно, еще требуют проверки, но если они подтвердятся, это можно будет считать крупным шагом вперед в деле осуществления термоядерного синтеза, – комментирует информацию директор Физического института им. Лебедева РАН, член-корреспондент РАН Николай Колачевский. – Я только что вернулся с торжественного заседания Президиума РАН, посвященного 100-летнему юбилею выдающегося советского физика Николая Геннадьевича Басова, который руководил нашим институтом с 1973 по 1989 годы. Так вот как раз именно этому великому ученому и принадлежит идея термоядерного синтеза!
– В чем она заключается?
– В равномерном обжатии мишени, под которой понимается термоядерная смесь дейтерия с тритием. То есть, это получение синтеза, аналогичного тому, что происходит на Солнце. Чтобы объединить, так сказать, на первый взгляд необъединимое (все-таки ядра являются одинаково заряженными), надо обеспечить высокую плотность вещества и очень высокую температуру одновременно, чтобы два ядра слились с выделением энергии. Физика процесса была понятна давно, но осуществить ее оказалось не так просто. По замыслу Басова следовало обжать мишень несколькими лазерными пучками с разных сторон. Они бы вызвали нагрев, ударную волну с возникновением плотной плазмы, в которой могут сталкиваться ядра дейтерия и трития. Когда ученые это поняли, скорая идея зажигания мишени с выделением энергии, значительно компенсирующей затраченную, долго грело им душу. Однако эксперименты по сферическому обжатию термоядерной мишени, проводимые в нашей стране (они начинались в ФИАНе в начале 70-х годов на установке «Кальмар») и за рубежом долго ни к чему не приводили. Поэтому сейчас, если подтвердятся полученные на установке NIF результаты, их можно будет считать первым экспериментальным подтверждением идеи Н.Г Басова.
– Что представляет собой установка NIF?
– Если у Басова лазерные лучи фокусировались прямо непосредственно на крохотной мишени, у американцев пучки (их 192) фокусируются не на самой мишени, а на внутренние стенки полого цилиндра. Это устройство – конвертер - преобразует лазерное излучение в рентгеновское. И мишень симметрично, со всей сторон обжимается именно этим излучением. Идея эта оказалась хорошей, сегодня весь мир пошел по этому пути.
Николай Басов.
– На какое время создается реакция?
– На сто миллиардные доли секунды. По сути, это маленький термоядерный взрыв, который отличается от взрыва бомбы тем, что является управляемым.
– Представим, что физики доказали свой успех, подожгли термояд. Что дальше?
– На самом деле, до того, как эта идея дойдет до применения, надо будет решить множество вопросов. Надо будет полученную энергию как-то собрать, преобразовать в тепло. Хоть термоядерная реакция и считается самой чистой из всех ядерных, но сильные потоки электронов, которые активируют окружающие вещества, никто отменить не может. Но самый, пожалуй, главный вопрос заключается в том, действительно ли термоядерный реактор поможет нам вырабатывать дешевую электроэнергию? Ведь когда мы говорим, что получаем на 20% больше энергии по сравнению с затраченной, это верно только по отношению к лазерной энергии, которая попала на мишень. То есть, условно, на мишень попал 1 мегаджоуль, а выделилось 1,2 мегаджоуля. Но на самом деле надо смотреть, сколько установка потребила энергии из розетки. Это будут совсем другие цифры. Все это пока сильно охлаждает мысль о том, что завтра у нас будут фабрики с термоядерными управляемыми реакторами.
– Насколько я знаю, у нас, в Сарове тоже построена подобная лазерная установка, которая поджигает мишень?
– Эта установка строится в настояшее время. И там тоже будет использоваться рентгеновский диапазон излучения для обжатия мишени, как и американцев, но есть свои интересные наработки. Работы пока проводятся на уровне энергии в несколько десятков килоджоулей.. На полный уровень энергии 2.6 мегаджоулей установка, как планируется, выйдет к 2028 году. А вообще работа, связанная с термоядерным синтезом, ведется и у нас, в ФИАНе, и в Национальном ядерном университете МИФИ.
– Какие задачи решаете в ФИАНе?
– У нас проводят тестовые эксперименты для лазера в Сарове и численные расчёты по многомерным математическим программам сжатия мишеней различного типа.
– В чем заключалась основная сложность воспроизведения термоядерного синтеза?
– Их две. Первая — это проблема устойчивости плазмы. На бумаге все было красиво, но жизнь внесла свои коррективы. Оказалось, что в реальности добиться сферического обжатия мишени очень сложно. Второе – не хватало мощности лазеров. По сравнению с первыми экспериментами они сегодня в несколько сотен раз мощнее.
- В Ливерморской лаборатории, кстати, сообщили, что у них не все прошло гладко – от мощного взрыва разрушилось оборудование.
– Это не удивительно. Им придется восстанавливать установку еще довольно долго.
– Расскажите немного о бывшем директоре ФИАНа Николае Басове.
– О нем можно рассказывать бесконечно долго. Но если коротко, многим, чем мы сегодня обладаем, мы обязаны этому человеку. Это и идея термоядерного синтеза, которая воплощается на наших глазах, и спутниковая навигация. Первые стандарты частоты, мазеры и лазеры, – это все его пионерские идеи.
В свете нынешнего времени очень важно понять, какой личностью был Николай Геннадьевич. Судьба выходца из провинциального городка Усмань Тамбовской губернии была непростой. Когда он кончил школу, началась война, и он пошел служить помощником фельдшера. В 30-летнем возрасте он вместе с Александром Прохоровым сформулировал идею принципов мазерно-лазерной генерации, которая привела обоих к Нобелевкой премии. Удивительно, что все идеи, предложенные Басовым воплотились в жизнь, на 100 процентов.
| 13.12.22 | 13.12.2022 Научная Россия. Чл.-корр. РАН Н. Колачевский: Н.Г. Басов ― это фигура, которая больше 70 лет пронзает научные пласты России и мира |
Директор ФИАН Н.Н. Колачевский
Перечислять научные достижения Николая Геннадиевича Басова очень сложно. То, что мы сегодня видим вокруг, во многом было определено в те годы, когда закладывались основы лазерных принципов генерации электромагнитного поля. Об этом сказал директор ФИАН член-корреспондент РАН Николай Колачевский, выступая на президиуме Российской академии наук, посвященном 100-летию со дня рождения Н.Г. Басова.
«Николай Геннадиевич Басов ― это фигура, которая уже более 70 лет пронзает научные пласты России и мира.<…> Он действительно является основоположником квантовой электроники. Совместно с А.М. Прохоровым он внес решающий вклад в то, что мы сегодня видим», ― сказал Николай Колачевский.
Он добавил, что основы лазерно-мазерного излучения, заложенные Н.Г. Басовым, получили бурное развитие и легли в основу существующих разработок.
«Важно выделить два научных события в истории ФИАН и в истории СССР. Это создание первого рубинового лазера в ФИАНе,<…> когда лазеры с открытым резонатором вступили в свой «парадный» путь. И, конечно, полупроводниковый лазер, который был реализован Басовым, Поповым и Вулом <…>. Он обладал огромным количеством недостатков по тем временам, а сегодня является одним из наиболее мощных инструментов квантовой электроники», ― рассказал Николай Колачевский.
| 13.12.22 | 13.12.2022 Атомная Энергия 2.0. В ФИАН им. Лебедева создан первый магнитный сверхпроводник |
Сверхпроводимость и магнетизм — антагонисты: сильное магнитное поле разрушает сверхпроводящее состояние, а сверхпроводники «выталкивают» магнитные силовые линии. Именно поэтому сверхпроводящие предметы могут левитировать в магнитном поле. Теперь ученые из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН обнаружили, что эти противоположности могут сходиться: сверхпроводник EuRbFe4As4 может демонстрировать магнитные свойства, не теряя сверхпроводимости, что открывает новые возможности для создания нового поколения вычислительных устройств на базе спинтронных элементов. О полученном результате сообщает пресс-служба ФИАН.
«Раньше считалось, что сверхпроводимость и магнетизм — это вода и огонь, они друг друга убивают. В этом слоистом соединении они не только живут вместе и расположены «через ряд», являются соседями, но и внутри этого материала магнитное взаимодействие осуществляется через сверхпроводник. То есть магнитные слои, между которыми расположены сверхпроводящие, друг друга «чувствуют». При этом в каждом следующем слое направление спинов атомов европия повернуто на 90 градусов», — говорит ведущий автор исследования Кирилл Перваков, научный сотрудник Центра высокотемпературной сверхпроводимости и квантовых материалов имени В. Л. Гинзбурга ФИАН.
Сверхпроводимость была открыта более 100 лет назад, когда физики обнаружили, что при сверхнизких температурах некоторые материалы теряют сопротивление и проводят электрический ток без тепловых потерь. Сверхпроводники уже подарили человечеству высокоскоростные левитирующие поезда-маглевы, магнитно-резонансную томографию, ускорители частиц. Ученые рассчитывают, что в будущем сверхпроводящие элементы могут помочь создать электронные устройства на новых принципах.
С 1980-х годов известны так называемые магнитные сверхпроводники — материалы, в которых при понижении температуры сначала возникает сверхпроводимость, а при последующем охлаждении появляется собственное магнитное поле. Однако при дальнейшем снижении температуры сверхпроводимость разрушается.
До недавнего времени температуры сверхпроводящего перехода в таких магнитных сверхпроводниках были довольно низкими и не превышали 10 градусов Кельвина. Но всё изменилось в 2008 году с открытием сверхпроводников на основе железа и мышьяка, которые назвали соединениями 122-го типа. В таких соединениях критическая температура сверхпроводящего перехода находилась в диапазоне от 26 до 57 градусов Кельвина. Внутри этого класса в 2016 году были обнаружены соединения с общей формулой AeAFe4As4, где Ae = Ca, Sr, Ba, Eu и A = K, Rb, Cs, которые условно называют соединениями 1144-го типа.
Перваков и его коллеги исследовали соединения типа AEuFe4As4 (A = Rb, Cs), содержащие европий, в которых температура магнитного перехода ниже температуры сверхпроводящего перехода. На первом этапе ученые вырастили монокристалл из рубидия, европия, железа и мышьяка с формулой EuRbFe4As4. Для того чтобы при работе материалы не окислялись, их в перчаточном боксе в атмосфере аргона закладывают в ниобиевые контейнеры и герметично заваривают, затем обрабатывают при температуре 800–900 градусов Цельсия. В результате получились монокристаллы размером до 5 миллиметров. При комнатной температуре они не обладают ни сверхпроводимостью, ни магнетизмом.
Затем исследователи изучили атомную структуру кристаллов и выяснили, что внутри у них есть двумерные нановключения из RbFe2As2 — соединения 122-го типа, которые не являются сверхпроводящими до двух градусов Кельвина.
Далее ученые охлаждали полученные кристаллы и смотрели, как материал проявляет свои сверхпроводящие и магнитные свойства. Для этого они создавали слабое внешнее магнитное поле и с помощью магнитных датчиков, замеряя отклик магнитной системы, оценивали магнитную восприимчивость образца.
Они обнаружили, что монослой с рубидием RbFe2As2 является планарным двухмерным дефектом, на котором закрепляются так называемые вихри Абрикосова — зоны, в которых магнитное поле образует локальные цилиндрические центры «нормального» проводника, по поверхности которых протекает незатухающий сверхпроводящий ток. Это закрепление вихрей похоже на то, как, когда появляются первые льдинки, которые еще не видно в воде, потоки воды огибают их и «цепляются» за них.
Кроме того, по мере уменьшения температуры ученые наблюдали переход материала в сверхпроводящее состояние и эффект Мейсснера — левитации сверхпроводника в магнитном поле — при температуре 36 градусов Кельвина. Далее при 15 градусах Кельвина возникает магнетизм — происходит магнитное упорядочение спинов европия. То есть до магнитного упорядочения они были повернуты произвольно, а ниже этой температуры они все выстраиваются в одном направлении, в каждом слое с европием. Подобным образом ведет себя магнитный порошок, когда выстраивается вдоль линий магнитного поля, попадая в него.
«Мы видим, что в одном соединении сверхпроводимость даже помогает магнетизму в какой-то мере. Можно сказать, что это такой самоупорядоченный аналог гетероструктуры. Раньше предлагались гетероструктуры на основе магнитных материалов и сверхпроводников, но они были объемные: пленка одного, потом пленка другого. И вот так чередовались. Это объемные материалы. А здесь это прямо внутри соединения, естественным образом выстроено: один слой сверхпроводящий, другой слой магнитный», — говорит Кирилл Перваков.
Причем от слоя к слою это направление меняется на 90 градусов: первый слой направлен вправо, следующий влево, и так далее. Но при этом, так как упорядочение каждого слоя направлено в разные стороны, то каждые два слоя, расположенные через один, компенсируют друг друга, и в итоге общее внешнее магнитного поле становится равно нулю. Этот эффект сохраняется при понижении температуры вплоть до двух градусов Кельвина.
«То, что они поворачиваются от слоя к слою, значит, что они друг друга «чувствуют», взаимодействуют. А чувствовать они могут друг друга только через сверхпроводник, через сверхпроводящую плоскость. И это довольно интересно, такое нечасто встретишь. В данном случае это дает возможность попробовать поуправлять спинами европия через сверхпроводимость», — рассказывает Кирилл Перваков.
Результаты работы открывают перед учеными новое направление теоретических и экспериментальных исследований. А также, возможно, соединениям найдут применение при разработке новых сверхпроводящих устройств для спинтроники. Кроме того, выявленная связь между условиями, которые приводили к возникновению магнитного упорядочения, позволит лучше изучить состояния сверхпроводников и управлять ими.
Источник: Science Digest
| 13.12.22 | 13.12.2022 Indicator. Фигура Басова пронзает научные пласты России и мира на протяжении 70 лет |
Николай Колачевский, директор Физического института им. П. Н. Лебедева, член-корреспондент РАН, выступил с докладом «Н.Г. Басов у истоков квантовой технологической революции». Ученый отметил, что перечислить все награды и труды Басова довольно сложно. Но многие вещи, которые нас сейчас окружают, были описаны и разработаны в те годы, когда жил и творил Басов. Например, в нашей сегодняшней жизни огромную роль играют полупроводниковые лазеры, которые во многом начались с работ Николая Басова. Подобные лазеры находят применение в лазерных принтерах, системах охраны и сканерах штрих-кода в супермаркетах. Полупроводниковые лазеры также используются в качестве источника света для волоконно-оптических систем связи. «Лазеры в офтальмологии и лазерной хирургии — это все наследие Николая Геннадиевича и Александра Михайловича (Басова и Прохорова – Прим.ред)», — отметил Колачевский.
«Фигура Басова пронзает научные пласты России и мира на протяжении 70 лет», — уверен Колачевский. Николай Николаевич отметил, что в истории XX века было два события, которые изменили научный мир. Это создание первого рубинового лазера и создание полупроводникового лазера. К разработке последнего имел непосредственное отношение Николай Геннадиевич Басов. Сергей Гаранин, академик РАН, заместитель директора ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», выступил с докладом «Лазерный термоядерный синтез». Сергей Григорьевич рассказал, что Николай Басов провел в ФИАН фундаментальные исследования и разработал физические основы полупроводниковых лазеров. По словам Гаранина, ученый Басов «не любил ждать и стремился как можно быстрее получить результат». Сергей Григорьевич отметил, что Басов был «способен осмыслить картинку до эксперимента». Это качество помогло физику сделать блестящую карьеру.
Владимир Шевченко, доктор физико-математических наук, ректор Национального исследовательского ядерного университета МИФИ, выступил с докладом «Н.Г. Басов. Все остается людям». Владимир Игоревич особо отметил, что физик Басов — это единственный лауреат Нобелевской премии, который не только преподавал в «МИФИ», но и учился там. Ректор рассказал о Высшей школе физиков, которая была создана Басовым и сегодня носит его имя. «"Ученик — это не сосуд, который надо наполнить, а факел, который надо зажечь" — это высказывание Плутарха во многом соответствует принципам, которых придерживался Николай Геннадиевич Басов», — заключил Владимир Шевченко.
Юрий Кульчин, вице-президент РАН, председатель ДВО РАН, выступил с докладом «Роль Н.Г. Басова в формировании региональных научных школ». Юрий Николаевич отметил, что создание Высшей школы физиков в 1971 году было шагом к формированию региональных научных школ, поскольку в Высшей школе обучались студенты со всего СССР. В 1980-ом году из выпускников Высшей школы физиков была сформирована команда для Куйбышевского (сегодня — Самарского — Прим. ред.) филиала ФИАН. Также вице-президент РАН рассказал о значении научного журнала «Квантовая электроника», который был основан Николаем Басовым. Этот журнал играл важную роль в воспитании кадров, а сегодня он является одним из самых уважаемых журналов в нашей стране.
В повестке заседания, помимо обсуждения научного наследия Н.Г. Басова, был ряд других вопросов. Например, вручение Владимиру Логинову, академику Национальной академии наук (НАН) Беларуси, диплома иностранного члена РАН. Также академики обсудили работу различных советов и комиссий.
| 13.12.22 | 13.12.2022 InScience. Фигура Басова пронзает научные пласты России и мира на протяжении 70 лет |
13 декабря состоялось заседании президиума РАН. Академики обсудили научное наследие физика Николая Геннадиевича Басова, со дня рождения которого на днях исполнится 100 лет. О жизни и принципах работы ученого — в репортаже InScience.News.
Геннадий Красников, президент РАН, в приветственном слове напомнил, что заседание посвящено 100-летию академика Николая Басова. Затем Владислав Панченко, вице-президент РАН, рассказал о своем опыте общения и работе с Н. Г. Басовым. «Так сложилось, что я начинал научную карьеру под руководством Басова в ФИАН (Физический институт имени П. Н. Лебедева РАН — прим. ред.). Николай Геннадиевич и школа, созданная им, дали миру такие результаты, которые до сих пор являются важными для понимания развития квантовой электроники», — рассказал Владислав Панченко.
Николай Колачевский, директор Физического института им. П. Н. Лебедева, член-корреспондент РАН, выступил с докладом «Н. Г. Басов у истоков квантовой технологической революции». Ученый отметил, что перечислить все награды и труды Басова довольно сложно. Но многие вещи, которые нас сейчас окружают, были описаны и разработаны в те годы, когда жил и творил Басов. Например, в нашей сегодняшней жизни огромную роль играют полупроводниковые лазеры, которые во многом начались с работ Николая Басова. Подобные лазеры находят применение в лазерных принтерах, системах охраны и сканерах штрих-кода в супермаркетах. Полупроводниковые лазеры также используются в качестве источника света для волоконно-оптических систем связи. «Лазеры в офтальмологии и лазерной хирургии — это все наследие Николая Геннадиевича и Александра Михайловича (Басова и Прохорова — прим.ред.)», — отметил Колачевский.
«Фигура Басова пронзает научные пласты России и мира на протяжении 70 лет», — уверен Колачевский. Николай Николаевич отметил, что в истории XX века было два события, которые изменили научный мир. Это создание первого рубинового лазера и создание полупроводникового лазера. К разработке последнего имел непосредственное отношение Николай Геннадиевич Басов.
Сергей Гаранин, академик РАН, заместитель директора ФГУП «РФЯЦ — ВНИИЭФ», выступил с докладом «Лазерный термоядерный синтез». Он рассказал, что Николай Басов провел в ФИАН фундаментальные исследования и разработал физические основы полупроводниковых лазеров. По словам Гаранина, ученый Басов «не любил ждать и стремился как можно быстрее получить результат». Сергей Гаранин отметил, что Басов был «способен осмыслить картинку до эксперимента». Это качество помогло физику сделать блестящую карьеру.
Владимир Шевченко, доктор физико-математических наук, ректор Национального исследовательского ядерного университета МИФИ, выступил с докладом «Н. Г. Басов. Все остается людям». Владимир Шевченко особо отметил, что физик Басов — это единственный лауреат Нобелевской премии, который не только преподавал в МИФИ, но и учился там. Ректор рассказал о Высшей школе физиков, которая была создана Басовым и сегодня носит его имя. «"Ученик — это не сосуд, который надо наполнить, а факел, который надо зажечь", — это высказывание Плутарха во многом соответствует принципам, которых придерживался Николай Геннадиевич Басов», — заключил Владимир Шевченко.
Юрий Кульчин, вице-президент РАН, председатель ДВО РАН, выступил с докладом «Роль Н. Г. Басова в формировании региональных научных школ». Кульчин отметил, что создание Высшей школы физиков в 1971 году было шагом к формированию региональных научных школ, поскольку в Высшей школе обучались студенты со всего СССР. В 1980-м году из выпускников Высшей школы физиков была сформирована команда для Куйбышевского (сегодня Самарского — прим. ред.) филиала ФИАН. Также вице-президент РАН рассказал о значении научного журнала «Квантовая электроника», который был основан Николаем Басовым. Этот журнал играл важную роль в воспитании кадров, а сегодня он является одним из самых уважаемых журналов в нашей стране.
В повестке заседания, помимо обсуждения научного наследия Н. Г. Басова, был ряд других вопросов. Например, вручение Владимиру Логинову, академику Национальной академии наук (НАН) Беларуси, диплома иностранного члена РАН. Также академики обсудили работу различных советов и комиссий.
Автор: Елена Воробьева.
| 13.12.22 | 13.12.2022 Атомная Энергия 2.0. Физики измерили сверхтонкое расщепление в мюонии |
Физики из коллаборации Mu-MASS представили результаты второй части своего исследования, посвященного измерению частоты переходов в атоме мюония — связанной системе антимюона и электрона. По совокупности всей работы они не только уточнили лэмбовский сдвиг, но и впервые измерили сверхтонкое расщепление мюония в 2S-состоянии. Кроме того, физики увидели вклады от уровней с n = 3, что открывает дополнительные возможности для поиска Новой физики.
История открытия и экспериментов с мюонами достаточно нетривиальная. Все началось с того, что обнаруженный в 1936 году мюон физики приняли за юкавовский пион — мезон-переносчик ядерного взаимодействия. По этой причине его какое-то время называли мю-мезоном. Ошибка окончательно была признана в 1947 году, когда Пауэлл с коллегами нашли настоящие пионы. Сейчас мы знаем, что мюоны — это бесструктурные частицы второго поколения лептонного семейства.
На этом роль мюонов в развитии физики не закончилась. В 2010 году они стали причиной возникновения кризиса, получившего название «загадка радиуса протона». Его сутью стали расхождения в значениях фундаментальных констант, а именно зарядового радиуса протона, полученные с помощью спектроскопии обычного и мюонного водорода.
Другим существенным отклонением от Стандартной модели стали данные о мюонном магнитном моменте. Эта величина для всех элементарных частиц отличается от целочисленного значения, предписываемого квантовой механикой, из-за флуктуаций вакуума, поэтому точное значение магнитного момента принято называть аномальным. Измерения аномального магнитного момента мюона, проведенные в 2006 году в Брукхейвенской национальной лаборатории, дали результат, отличающийся от предсказаний теории на 3,7 стандартного отклонения (σ). В 2021 году благодаря усилиям физиков Фермилаба, разрыв усилился до 4,2 сигмы и до сих пор не объяснен.
К мюонной физике приковано внимание множества научных групп, включая коллаборацию Mu-MASS, в которую входят физики из Института Пауля Шерера, Швейцарской высшей технической школы Цюриха и Физического института имени Лебедева РАН (ФИАН). Чуть меньше года назад мы рассказывали, как они измерили лэмбовский сдвиг в мюонии с n = 2. Правда, в тот раз ученые задействовали всего один сверхтонкий подуровень 2S-состояния. В новом исследовании Mu-MASS не только вовлекли в эксперимент другой подуровень, но и возбудили мюоний в состояние с n = 3, что открывает дорогу к новому пласту измерений.
Мюонием называют связанное состояние положительного антимюона с отрицательным электроном. Он очень похож на атом водорода, но отличается от него конечным временем жизни, меньшей массой положительной частицы, а также отсутствием у антимюона структуры, что нивелирует поправки на конечный размер ядра и упрощает интерпретацию положений спектральных линий. Таким образом, разница между энергией уровней 2S и 2P в мюонии, известная как лэмбовский сдвиг, определяется исключительно поправками квантовой электродинамики, что делает эти экзотические атомы привлекательными для поиска Новой физики.
Прямой экспериментальный доступ к лэмбовскому сдвигу в атомах всегда затруднен из-за сверхтонкого расщепления уровней, который в случае мюония довольно существенен. Расстояние между синглетными и триплетными сверхтонкими подуровнями для 2S и 2P примерно равны 557,9 и 186,1 мегагерц, в то время как лэмбовский сдвиг составляет чуть более одного гигагерца. В прошлый раз физики из Mu-MASS исследовали переход из 2S F=1 подуровня в 2P подуровни. В этот раз они использовали 2S F=0 подуровень.
Вкратце, авторы создавали экзотические атомы, бомбардируя фольгу антимюонами. Основной измеряемой величиной в эксперименте была интенсивность линии Лайман-альфа, которую испускало часть атомов мюония, родившаяся в возбужденном 2S состоянии. Но перед этим физики готовили атомы в нужном сверхтонком состоянии и облучали микроволновым импульсом с перестраиваемой частотой, чтобы резонансно перевести возбужденные атомы в 2P состояние и уменьшить интенсивность излучения линии Лайман-альфа.
Если в прошлый раз их интересовал диапазон от 800 до 1600 мегагерц, то для стимулирования новых переходов ученые сканировали частоту в диапазоне от 200 до 1000 мегагерц. Помимо искомого 2S F = 0 — 2P F = 1 перехода вклад в контур давала линия 3S − 3P, что, фактически, стало первым в истории измерением переходов в мюонии с участием уровней c n = 3.
Из результатов измерения физики извлекли значение лэмбовского сдвига, которое оказалось равным 1047,498 (1) мегагерца. Как и прошлое значение, оно находится в согласии с расчетами. Кроме того, комбинация обоих измерений позволила впервые экспериментально получить сверхтонкое расщепление 2S состояния — 559,6(7,2) мегагерца.
Источник: Science Digest
| 13.12.22 | 13.12.2022 Смотрим. Российские спутники ГЛОНАСС станут точнее |
Тестирование в условиях космоса новой технологии, повышающей точность измерения времени аппаратурой спутников системы геопозиционирования ГЛОНАСС, запланировано на 2023-й год.
Об этом сообщает РИА Новости со ссылкой на директора Физического института имени Лебедева РАН (ФИАН) Николая Колачевского. По его словам, на спутниках будут тестироваться сверхточные водородные часы.
У России большой опыт в производстве мазеров – квантовых генераторов сантиметровой длины волны, излучающих сверхточные частоты для различных измерений.
Однако применительно к таким компонентам для навигационных спутников российскую ГЛОНАСС сейчас обгоняет европейская система Galileo. На ее спутниках применяются водородные стандарты частоты, дающие "погрешность несколько единиц после 15 знака после запятой" (то есть менее одной квадриллионной секунды).
Колачевский уверен, что когда такая технология появится на российских спутниках, ГЛОНАСС сможет избавиться по крайней мере от части навигационных погрешностей.
| 13.12.22 | 13.12.2022 Мир24. Испытания сверхточных часов для спутников ГЛОНАСС пройдут в 2023 году |
В следующем году состоятся летные испытания нового водородного стандарта частоты, который сделает навигационные спутники системы ГЛОНАСС точнее, рассказал директор Физического института имени Лебедева Николай Колачевский на заседании президиума РАН.
«Нижний Новгород сделал такие системы, уже давно их реализовал, продемонстрировал, оттестировал, летные испытания намечены на 2023 год», – цитирует Колачевского РИА «Новости».
По его словам, Россия считается лидером в мире в области создания мазеров – так называются квантовые генераторы сантиметровой длины волны, излучающие сверхточные частоты для разных измерений. Более половины созданных приборов произведены именно в РФ.
Вместе с тем в применении водородных стандартов частоты на навигационных спутниках страны Европы обогнали Россию. Так, на спутниках европейской системы Galileo применяются водородные стандарты частоты, дающие погрешность меньше одной квадриллионной секунды.
«Если это будет реализовано, мы, по крайней мере, от части навигационных погрешностей точно избавимся», – считает ученый.
Напомним, летом Центральный научно-исследовательский институт машиностроения «Роскосмоса» разработал программное обеспечение, которое позволит в два раза повысить точность российской навигационной системы ГЛОНАСС.
| 13.12.22 | 13.12.2022 Образование Пресс. ФИАН открыл выставку в РАН, посвященную 100-летию Н.Г. Басова |
13 декабря 2022 года в 10.00 состоится заседание президиума РАН. Главная тема – 100-летие академика Н.Г. Басова.
Заседание начнется с вступительного слова президента РАН Г.Я. Красникова и вице-президента РАН В.Я. Панченко.
Прозвучат доклады:
- «Н.Г. Басов у истоков квантовой технологической революции». Директор ФИАН член-корреспондент РАН Н.Н. Колачевский;
- «Лазерный термоядерный синтез». Генеральный конструктор по лазерным системам – зам. директора ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» академик С.Г. Гаранин;
- «Роль Н.Г. Басова в формировании региональных научных школ». Вице-президент РАН, председатель ДВО РАН Ю.Н. Кульчин;
- «Н.Г. Басов. Все остается людям». Ректор Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» В.И. Шевченко.
В фойе Президентского зала РАН ФИАН организовал выставку, посвященную 100-летию со дня рождения выдающегося русского физика и организатора науки, лауреата Нобелевской премии по физике академика Николая Геннадиевича Басова. На выставке представлены:
- уникальные документы - заграничный паспорт, профсоюзный билет, текст нобелевской лекции (11 декабря 1964 г.), тетрадь с лекциями, личные записи ученого и др.;
- системы и приборы - инжекционные лазеры, квантовые каскадные лазеры, активный элемент лазера на парах меди ГЛ-204, усилитель «ГОС 1001» установки «Дельфин», рабочее тело рубинового лазера и др.;
- печатные издания - книга-альбом «Николай Геннадиевич Басов. К 100-летию со дня рождения», 2-е издание, расширенное, книга «Н.Г. Басов и исследования по квантовой радиофизике в Физическом институте им. П.Н. Лебедева (ФИАН)».
Источник: Официальный сайт Физического Института имени П.Н.Лебедева
https://obrazovanie.press/card/d5de39a8-7977-4e3c-b466-a81bfa711eab
