Мы привыкли, что нейтринный детектор — это что-то мегабольшое. Например, Super-Kamiokande заполнен 50 000 тоннами воды, а IceCube задействует кубический километр льда.

Причина таких размеров проста — нейтрино очень слабо взаимодействуют с обычным веществом, и поэтому надо очень много атомов, чтобы увеличить вероятность столкновения нейтрино хотя бы с одним из них.

В то же время уже давно известна идея, как можно было бы значительно уменьшить размеры детекторов. В детекторах типа Super Kamiokande регистрируют столкновение нейтрино с ядрами водорода. Но ещё в 1974 году было показано, что значительно сильнее нейтрино взаимодействуют с ядрами более тяжёлых веществ. Сила его взаимодействия с ядром оказывается приблизительно пропорциональной квадрату числа нейтронов в ядре.

К сожалению, эта идея долгое время оставалась нереализованной по той причине, что чем тяжелее ядро, тем меньше приобретаемая им скорость после взаимодействия с нейтрино. Поэтому хотя количество актов столкновения с ядрами и увеличивалось, но каждый из эти актов был слишком слаб, чтобы его удалось обнаружить.

Решить ту проблему удалось только недавно. Учёные из проекта COHERENT зарегистрировали столкновения нейтрино с ядрами цезия и иода в 15-килограммовом детекторе, заполненном иодидом цезия.

Наблюдение проводились в подвале Оукриджской национальной лаборатории на установке Spallation National Source, производящей большое количество нейтрино. От фона детектор защищали слои бетона и гравия. За 300 дней работы удалось зарегистрировать около 130 актов столкновения нейтрино и ядер.

Нечасто так бывает, чтобы учёным удалось обнаружить новый тип взаимодействия. Особенно в тех областях, которые исследуются уже много лет. Тем не менее именно о таком открытии сообщается в свежей работе группы израильских физиков.

Пропуская лазерный импульс через облако сильно охлаждённых атомов рубидия, они обнаружили, что излучение и атомы взаимодействуют неизвестным ранее образом. Этот эффект, который учёные назвали электрострикцией, приводит к коллективному уширению облака в поперечном направлении и сжатию в продольном.

Написал об этом открытии подробнее для N+1: https://nplus1.ru/news/2017/10/30/atoms-and-lasers

Вчера, кстати, был не только Haloween, но и день тёмной материи. Я это событие «проспал», поскольку мы сейчас в институте занимаемся подытоживанием годовых результатов, а вот студент-астрофизик и популяризатор Айк Акопян в своём блоге рассказал о подслушанном им разговоре с легендарным астрофизиком Джимом Пиблсом, в котором тот рассказывает, как и когда тёмная материя стала мейнстримной теорией. Почитайте, если интересно: https://haykh.tumblr.com/post/166996851643/тёмная-материя-как-мэйнстрим-or-советский-след-в

Я, кстати, тоже писал об этой теме где-то полгода назад: http://physh.ru/post/почему-мы-поверили-в-тёмную-материю/

Если ещё не видели, на канале @tirsky автор собрал подборку из хороших каналов об астрономии и космосе. Я нашёл для себя пару новых интересных. Посмотрите, может, вам тоже что-то приглянется: https://news.1rj.ru/str/tirsky/240

Замечательное исследование опубликовано в свежем номер журнала Nature. Методом мюонной томографии в пирамиде Хеопса обнаружена неизвестная до того полость.

О чём идёт речь. Люди всегда хотели увидеть скрытое за непрозрачными и толстыми стенами. Для этого придумывают всякие методы томографии: с помощью ультразвука, рентгена, нейтронов, протонов и других частиц. Проблема в том, что для больших предметов нужны большие источники частиц.

С другой стороны, Земля непрерывно бомбардируется частицами космических лучей. Так почему бы не использовать для томографии их? Сказано — сделано. Ещё в 1960-е годы предложили использовать с этой целью космические мюоны. Метод получил название мюонной томографии.

Однако только недавно учёным довели технологию до рабочего состояния, и вот, наконец, большое открытие: над Большой галереей пирамиды Хеопса вроде как расположена полость площадью около 30 метров.

Чуть больше подробностей в газете.ру: https://www.gazeta.ru/science/2017/11/02_a_10968242.shtml
Ссылка на оригинал статьи (ссылка из газеты.ру пока что не работает): https://www.nature.com/articles/nature24647

Приблизительное расположение полости

Когда я только начинал всерьёз заниматься физикой — лет 15 назад — тема метаматериалов, то есть искусственно созданных сред, только начинала развиваться и будоражила моё неокрепший ум возможностью создавать «шапки-невидимки». Мой научник даже предлагал поработать в этом направлении, и я даже поразбирался в какой-то профильной литературе, но как-то не сложилось.

Сейчас, по моим ощущениям, ажиотаж в целом, спал, однако тема от этого не стала менее интересной. И хотя понятно, что никаких чудес метаматериалы в нашу жизнь не принесут, их полезность и коммерческий потенциал сомнений не вызывают.

К тому же метаматериалы действительно могут скрывать предметы, пусть и с известными ограничениями. О том, как им это удаётся, пишет N+1 в парнёрской статье совместно с МИСиС: https://nplus1.ru/material/2017/11/02/cap-of-darkness

Это один из спутников Сатурна Дафнис, вращающийся в щели Килера между кольцами Сатурна. Подробнее про это фото: https://goo.gl/WyniiN

#обои в разрешении 1920×1080

Известный специалист по экзопланетам Абель Мендез (Abel Méndez) составил «периодическую систему» открытых экзопланет. Планеты отсортированы по массе и температуре поверхности.

Больше всего на данный момент открыто горячих суперземель — спасибо «Кеплеру» за это. Несильно отстают горячие нептуны и горячие юпитеры. Вообще, горячие экзопланеты открывать проще — они ближе располагаются к своим звёздам (потому и горячие), а значит, оказывают большее воздействие на неё (вызывая небольшие колебания, которые определяют по эффекту Доплера в спектре излучения, или затенняя её свет, которое измеряют чувствительными фотометрами).

Тем не менее, открыто уже больше 50 экзопланет, относящихся к тёплым землям, то есть лежащих в температурном интервале от 0 до 100 °С и имеющих массу от 0,1 до 10 масс земель. И это то, где стоит искать внеземную жизнь за пределами Солнечной системы.

Картинку можно скачать ниже, а профессор Мендез, кстати, активно ведёт очень популярный твиттер — https://twitter.com/profabelmendez

Есть шестая гравитационная волна! https://goo.gl/qcDQos

Гравитационно-волновая астрономия становится обыденностью.

Вчера исполнилось 139 лет со дня рождения одной из самых удивительных женщин в истории — Лизы Мейтнер.

Известна она в первую очередь тем, что в 1939 году совместно с Отто Фришем опубликовала статью, в которой впервые ввела термин «деления ядра». Именно с этой работы во многом началась ядерная эра человечества.

За всю историю Нобелевской премии по физике лишь две женщины стали её лауреатами — Мария Склодовская-Кюри и Мария Гёпперт-Майер. Как считают многие, Лиза Мейтнер должна была быть в их числе, но Нобелевский комитет решил иначе.

Мейтнер стала первой в Германии женщиной-физиком, получившей учёную степень, а Альберт Эйнштейн однажды назвал её «нашей Марией Кюри». Замечательная Катя Шутова специально для моего блога написала статью о необычной судьбе этой учёной: https://goo.gl/sNYGaH

Несмотря на то, что явление квантовой телепортации изучается уже довольно давно, у людей, далёких от науки, часто отсутствует понимание того, что же это такое. В своём блоге я попытался развеять некоторые мифы, связанные с этим понятием: https://goo.gl/h9ZWc2

Физики вынуждены пересмотреть свои планы на проект ускорителя, который должен прийти на смену Большому адронному коллайдеру (БАК). Из-за недостатка финансирования и отсутствия помимо бозона Хиггса новых фундаментальных частиц, обнаруженных БАК, проект многомиллиардного Международного линейного коллайдера (англ. International Linear Collider, ILC) сократили в два раза.

7 ноября 2017 года специальная комиссия International Committee for Future Accelerators (ICFA) приняла решение поддержать проект укорочения ускорительных туннелей с 33,5 км до 13 км, что автоматически означает уменьшение планируемой энергии частиц в ILC с 500 до 250 ГэВ.

Это означает, что ILC придётся отказаться от планов по исследованию самого тяжёлого и самого плохо изученного кварка — так называемого топ-кварка. Энергии сталкивающихся частиц будет просто недостаточно для его рождения. Главной миссией проекта в этих условиях станет подробное изучение свойств бозона Хиггса, открытого ранее на БАК.

Планам по строительству ILC уже 25 лет, однако запустят его даже при оптимистичном сценарии не раньше 2030 года.

Физики обнаружили, что молниевые разряды инициируют ядерные реакции в атмосфере, в результате которых образуются частицы антиматерии позитроны и радиоактивный углерод-14. Это открытие было сначала предсказано российским теоретиком, а затем обнаружено экспериментально в ходе грозы в Японии.

Уже с 1990-х годов космические обсерватории наблюдали всплески гамма-излучения, приходившие со стороны Земли. Их появление связывали с некими атмосферными явлениями, но детальный механизм был неизвестен.

Детальным исследованием решил заняться астрофизик Теруаки Эното из Киотского университета в Японии, который вместе со своими коллегами установил массив гамма-детекторов вблизи одной из японских атомных электростанций. Японские зимние грозы знамениты своими мощными молниями, а малооблачная погода создала удобные условия для наблюдений.

6 февраля детекторы обнаружили необычное явление. Двойная молния вызвала приход короткого всплеска гамма-лучей длительностью всего в 1 миллисекунду. Энергия фотонов в этом всплеске достигала 10 МэВ. За ним в течение приблизительно секунды следовало небольшое послесвечение, которое заканчивалось длинным — почти минутным — гамма-сигналом с энергией квантов равной 511 кэВ. Этот сигнал однозначно указывал на то, что в атмосфере шёл процесс аннигиляции родившихся во время разряда позитронов.

Такой процесс был предсказан теоретически около 10 лет назад сотрудником Российского федерального ядерного центра в Сарове Ленидом Бабичем. Согласно его теории, молния ускоряет некоторые электроны до скоростей, близких к скоростям света. Эти электроны излучают гамма-лучи, которые при взаимодействии с ядрами азота выбивают один нейтрон, а также возбуждают ядро. Затем ядро возвращается в исходное состояние, излучая уже другой гамма-фотон — именно это излучение видели экспериментаторы в виде секундного послесвечения.

Кроме того, ядро азота, лишившись одного из нейтронов, становится неустойчивым и приблизительно через минуту распадается с испусканием позитрона. Аннигиляция позитрона с первым же встречным электроном приводит к рождению двух фотонов с энергией равной приблизительно энергии покоя позитрона и электрона — 511 кэВ.

Ещё один побочный эффект этой реакции связан с тем, что часть выбитых нейтронов через некоторое время встречается с другими ядрами азота и вызывают его превращение в радиоактивный изотоп углерода-14. Это тот самый изотоп, который используется археологами и палеонтологами для радиоуглеродного анализа.

Считается, что основным источником углерода-14 в земной атмосфере являются космические лучи. В принципе, молнии тоже могут давать свой вклад, но на данный момент его величину оценить невозможно, в первую очередь потому, что не все молнии приводят к протеканию таких ядерных реакций.

Ссылка на статью, кому интересно: http://dx.doi.org/10.1038/nature24630

А вот и схема, поясняющая цепочку протекающих реакций

Информация для нижегородцев. В понедельник буду выступать с научно-популярной лекцией в гостинице «Ока». Там открывается новый городской лекторий «Академиум».

Рассказывать буду о том, чем мы занимаемся в нашем институте и научной группе.

Начало моей лекции в 19:00, желательно пройти регистрацию.

Подробности на официальном сайте: http://www.akademium.info

Свежая статья в Nature. Учёные впервые измерили количество нейтрино со сверхвысокой энергией, поглощаемых нашей планетой каждую секунду. В будущем такие измерения могут стать важным инструментом для геологов, изучающих внутренности Земли.

Рассказывая о нейтрино, популяризаторы часто упоминают такой удивительный факт: около 100 триллионов этих частиц проходят сквозь человеческое тело каждую секунду, однако сила их взаимодействия с остальным веществом столь мала, что мы их никак не замечаем.

Чтобы поймать нейтрино строят специальные детекторы. Один из них — IceCube — расположен в Антарктиде и его рабочим телом является кубический километр льда. Именно на IceCube были проведены измерения, о которых идёт речь.

Когда нейтрино сталкивается с ядром, оно обычно исчезает, а его энергия рождает целый ливень разных частиц. И чем выше энергия нейтрино, и чем плотнее вещество, в котором оно летит, тем выше вероятность такого столкновения. Теория предсказывала, что для нейтрино с энергией выше нескольких ТэВ (то есть 10¹² эВ) вероятность пройти сквозь Землю равна практически нулю. Нейтрино с такой энергией пока что невозможно получить в земных условиях — даже на Большом адронном коллайдере рождаемые нейтрино имеют энергию не больше сотен ГэВ (1 ТэВ = 1000 гэВ).

В общем на IceCube, действительно, таких нейтрино, идущих «из-под Земли», не обнаружили. Правда, были использованы данные только за 2010—2011 годы. Последние шесть лет пока что не обработаны, и, возможно, в них есть какие-то сюрпризы, но это может показать только будущий анализ.

Ссылка на статью для интересующихся: https://goo.gl/ae77M8