В настоящее время в лабораториях многих известных фирм идет разработка различных типов нетрадиционных запоминающих устройств, обеспечивающих высокое быстродействие и надежность работы. Можно уже с уверенностью утверждать, что через несколько лет нетрадиционные запоминающие устройства займут достойное место на рынке памяти и конкуренция будет достаточно жесткой.
Квантовые явления в макроскопических телах наблюдать достаточно
трудно. Исключение составляют такие явления, как сверхпроводимость
и сверхтекучесть, но они проявляют себя лишь при очень
низких температурах. Поэтому возникает резонный вопрос: есть
ли такие специфически квантовые явления, которые можно было бы наблюдать
и при нормальных температурах?
На роль такого явления подходят разнообразные
изотопические эффекты в твердых телах. Краткий обзор
современного состояния исследований в этом направлении
дан в недавней работе [С.М.Стишов, УФН, 171, 299 (2001)].
В e-print архиве появилась хорошая обзорная
статья про нейтрино, которую можно рекомендовать любому,
кто хочет поближе познакомиться с предметом
[S.M.Bilenky, "Netrinos",
physics/0103091].
Автор статьи - известный российский ученый
Самуил Биленький, автор множества классических работ
в физике нейтрино.
Среди разнообразных попыток построить теорию турбулентности
интересна одна, основывающаяся на исследовании уравнения
Бюргерса, а точнее, его стохастических (случайных) решений.
Вводная лекция, в которой на доступном уровне рассказывается
об этих исследованиях (охарактеризованных симпатичным
термином "бургулентность"), появилась недавно в e-print архиве.
В то время как в обычной полупроводниковой электронике
безраздельно царит кремний, в ряду материалов, используемых для созданий оптоэлектронных
устройств, кремнию (в силу фундаментальных причин) места не находилось. Предпринималось
множество попыток обойти принципиальные ограничения и, похоже, они увенчались,
наконец, настоящим успехом.
В физике элементарных частиц ускоритель обычно
рассчитан на разгон частиц только одного сорта.
Фазы ускоряющего поля резонаторов, расположенных
вдоль траектории движения, скоординированы так, чтобы
эффективно ускорять частицы лишь с определенных отношением
заряда к массе. В ядерной физике, однако, требуется иногда
разгонять частично ионизованные атомы одного элемента
с разным числом оставшихся электронов. Благодаря методике,
разработанной в [P.N.Ostroumov et al, Phys.Rev.Lett. 86, 2798 (2001)],
эта задача уже не представляет серьезной трудности.
Электрон или фотон сверхвысокой энергии, попадая в среду,
вызывает в ней электромагнитный ливень: множественное рождение
дочерних электронов, позитронов и фотонов. Это явление уже давно
используется в экспериментальной физике высоких энергий.
Однако используется, по-видимому, не полностью.
Как показал еще в 1962 году армянский физик Гурген Аскарян,
электромагнитный ливень должен вызывать мощную вспышку
радиоволнового черенковского излучения.
Долгие годы этот эффект оставался лишь предсказанием, и только сейчас
усилиями нескольких исследовательских групп он был, наконец-то,
экспериментально подтвержден. И более того, он тут же нашел применение.
Обсерватория Чандра произвела самый глубокий обзор
рентгеновского неба (т.е. получила изображения самых слабых
рентгеновских источников).
Среди слабейших из них обнаружено множество сверхмассивных черных дыр.
На островах Фиджи, где можно было наблюдать последние
минуты существования станции, заранее собрались
многочисленные туристы и специалисты в области космоса.
Зрелище, которое предстало перед глазами очевидцев, того
стоило.
Известно, что система бозонов при низких температурах
переходит в состояние бозе-эйнштейновского конденсата.
Менее известно, что при некоторых условиях
это состояние может оказаться нестабильным:
конденсат может коллапсировать. В недавних экспериментах
было обнаружено, что коллапс конденсата существует и,
что удивительно, сопровождается выбросом струй атомов.
Непонятное вначале, это явление теперь объяснено.
Атомная силовая микроскопия (АСМ) -- мощный экспериментальный
метод исследования поверхности на микроскопическом и атомном уровне.
Однако несмотря на уже достаточно долгое и успешное его применение,
до сих пор не были изучены в деталях силы, возникающие
между острием атомного силового микроскопа и исследуемой поверхностью.
В работе [B.Gotsmann and H.Fuchs, Phys.Rev.Lett. 86, 2597 (2001)]
такой анализ был, наконец, проведен.
Мы привыкли к тому, что электросопротивление металлов линейно
растет с повышением температуры, а проводимость, соответственно, падает.
Однако в работе [X.G.Feng et al, Phys.Rev.Lett. 86, 2625 (2001)]
сообщается об экспериментальном открытии совершенно иного
типа металлического поведения. Ученые обнаружили,
что в достаточно неупорядоченных (!) двумерных системах
проводимость растет с температурой по закону
s(T)=s0+A*T2.
Кроме того, при понижении концентрации
носителей наблюдался фазовый переход металл-изолятор,
непохожий на все известные типы фазовых переходов в двумерных системах.
Пикантность ситуации состоит в том, что никакие из существующих
теорий двумерных металлов не могут описать эти данные.
Некоторое время назад в журнале Nature была опубликована
экспериментальная работа [H.Manoharan et al, Nature, 403, 512 (2000)],
содержащая впечатляющие снимки "квантового миража":
резкого всплеска поверхностной электронной плотности,
являющегося в некотором смысле "отражением" далекого
атома, окруженного облаком электронов.
В статье [G.Fiete et al, Phys.Rev.Lett.86, 2392 (2001)]
разработана теория этого явления.
Известно, что обычное уравнение теплопроводности
перестает адекватно описывать явление теплопередачи
в достаточно малых системах. Причина проста:
это уравнение базируется на диффузионном механизме распространения
носителей температуры, то есть, для его справедливости
необходимо, чтобы каждый носитель на своем пути
испытывал большое число столкновений с рассеивающими центрами.
Если же размер системы сравнивается с длиной свободного пробега
носителей между столкновениями, то это приближение перестает выполняться.
В таком случае транспорт тепла имеет скорее "баллистический",
чем диффузионный характер: носители летят по инерции, а не диффундируют.
В работе [G.Chen, Phys.Rev.Lett.86, 2297 (2001)] было выведено
и проанализировано диффузно-баллистическое уравнение теплопроводности,
учитывающее оба типа движения носителей.
Исследования отклика твердых тел на сильные ударные
нагрузки насчитывают уже более сотни лет.
Однако до сих пор не все понято в этой
области. В недавней работе американских физиков
[A.Loveridge-Smith et al, Phys.Rev.Lett. 86, 2349 (2001)]
приведены результаты
измерения деформации кристаллической решетки кремния и меди
при прохождении через них ударной волны. Авторы отмечают принципиально
различный характер отклика этих двух материалов на ударную нагрузку
и предлагают свое объяснение этого явления.
В настоящее время лазеры с длительностью импульса порядка нескольких
десятков - сотен фемтосекунд (1 фс = 10-15 c) являются мощным
рабочим инструментом научных исследований. Более того, уже предложены
различные способы генерации импульсов аттосекундной (!) длительности
(1 ас = 10-18 c).
Но складывается курьезная ситуация: проведенные
эксперименты не дают прямого ответа на вопрос, действительно ли получены
импульсы с длительностью меньше
фемтосекунды. Дело в том, что временное разрешение существующих методик
ограничено несколькими фемтосекундами. В теоретической работе
A.Scrinzi, M.Geissler, T.Brabec, вышедшей в Phys.Rev.Letters
предложен новый способ измерения длительности сверхкоротких импульсов,
позволяющий преодолеть фемтосекундный рубеж.
Как известно, истинными степенями свободы в конденсированном
веществе являются коллективные колебания, квазичастицы:
электроны, дырки, фононы, магноны, и т.д.
Недавно семейство квазичастиц пополнилось: в работе
[E.Saltoh et al, Nature, 410, 180 (2001)] были экспериментально
обнаружены
орбитоны, то есть волны деформации электронных облаков
в орбитально ориентированных средах.
Один из фундаментальных вопросов полупроводниковой нанотехнологии --
это движение электронов в структурах,
обладающих сложной геометрией. В частности, важно понимать,
как электроны ведут себя, попадая из очень узкого нанопровода (контакта)
в неограниченный объем проводящего материала (или, что то же самое,
как электронный ток протискивается сквозь узкие отверстия).
В работе [M.Topinka, et al., Nature, 410, 183 (2001)] было экспериментально
установлено, что вместо того, чтобы просто слегка расширяясь течь дальше,
электронный ток разветвляется на несколько узких "русел", потоков.
По крайней мере, так происходит в двумерном случае.
Космические гамма-всплески (GRB) распределены как вещество в
центральных областях ("балджах") спиральных и эллиптических
галактик, затем их плотность падает гораздо медленнее с удалением
от центра, но не так, как у областей активного звездообразования в
близких галактиках и не так как у сверхновых, рожденных массивными
звездами. Современные данные не исключают их корреляции с темной
материей.
Недавнее открытие сверхпроводимости MgB2 при 39 К
[J.Nagamatsu et al, Nature, 410, 63 (2001)]
вызвало целый бум исследований и публикаций:
в настоящее время в электронном архиве препринтов cond-mat
ежедневно появляется по несколько новых статей на эту тему.
Большинство работ посвящено изучению свойств самого MgB2,
однако есть и статьи, в которых докладываются результаты поиска
других похожих сверхпроводников. В частности, в работе китайских
физиков от 5 марта [cond-mat/0103101]
сообщается о наблюдении сверхпроводящей
фазы в дибориде магния с примесью меди
Основными кандидатами в материалы, обладающие
высокотемпературной сверхпроводимостью БКШ-типа
(то есть, сверхпроводимостью, вызванной электрон-фононным
взаимодействием), являются легкие элементы. Заветная цель
таких поисков -- это, конечно, сверхпроводящий водород,
однако и другие легкие элементы также привлекают пристальное
внимание ученых. В частности, долго искали, но так и не нашли
сверхпроводящую фаза лития при нормальном давлении.
Тем не менее, такая фаза может существовать, но только
при достаточно больших давлениях. В работе [N.Christensen, D.Novikov,
Phys.Rev.Lett.86, 1861 (2001)] предсказывается существование
сверхпроводимости в литии при давлении порядка 40 ГПа вплоть
до температур 65-85 К.
Исследование гиперядер -- то есть, ядер, содержащих
не только протоны и нейтроны, но и иные элементарные
частицы -- оказалось неожиданным местом пересечения
двух практически разошедшихся ответвления физики микромира:
физики элементарных частиц и старой доброй ядерной физики.
Помещая в ядро метастабильную элементарную частицу,
ученые изучают "отклик" ядра на ее присутствие и таким образом
по-новому пытаются взглянуть на пока еще не понятые ядерные силы.
Отклик такого рода исследовался и в недавнем эксперименте
японской коллаборации E491 (ускорительный комплекс KEK)
[K.Tanida et al, Phys.Rev.Lett. 86, 1982 (2001)].
Окисление твердотельных материалов -- и в особенности кремния --
является, безусловно, крайне важным вопросом в современной
технологии. С точки зрения теории этот процесс, однако, до сих
пор не понят в деталях. Дело в том, что относительно недавние эксперименты
показали, что при низких температурах присутствие ультрафиолетового излучения
драматическим образом усиливает процесс окисления кремния.
Поскольку УФ излучение
приводит к диссоциации молекул кислорода, напрашивается
вывод о том, что окисление атомарным кислородом идет
гораздо быстрее, чем молекулярным. Детальный,
"пошаговый" механизм этого явления оставался долгое время неясным,
пока, наконец, не нашел своего объяснения в недавней работе
корейских ученых [Y.Jin and K.Chang, Phys.Rev.Lett. 86, 1793 (2001)].
Известно, что многие вопросы физики твердого тела и теоретического
материаловедения сводятся к задаче о
частице, движущейся в одномерном случайном потенциале.
Задача эта достаточно сложна: несмотря на то, что основное
уравнение типа уравнения Ланжевена может быть выписано без труда
для каждого конкретного потенциала,
динамику системы на больших временах из него проследить
в общем случае не удается. В работе российских авторов
[A.Lopatin and V.Vinokur, Phys.Rev.Lett.86, 1817 (2001)]
был предложен новый подход к проблеме, связанный с решениями инстантонного
типа.
Если мы передаем системе энергию, мы увеличиваем ее температуру -
таков, вроде бы, естественный порядок вещей. Но, как это ни
покажется странным с точки зрения повседневного опыта, существуют
системы с отрицательной теплоемкостью: увеличивая энергию системы,
мы вызывает ее ... охлаждение. Давно известно, что отрицательной
теплоемкостью обладают звезды. Оказывается, однако, что со столь
экзотическими объектами можно встретиться и в земных условиях. В
частности, некоторое время назад было предсказано, что
теплоемкость атомных кластеров (объектов, состоящих из нескольких
десятков или сотен атомов) вблизи фазового перехода (твердое тело
- жидкость) должна быть отрицательной. Группе ученых из
Фрейбургского университета [1] удалось экспериментально
подтвердить это предсказание.
Причиной массовой гибели жизни на нашей планете 250 млн. лет
назад стало столкновение Земли с астероидом или кометой. В
результате этой катастрофы 90% обитателей моря и 70% позвоночных
на суше были уничтожены. К такому выводу пришли
специалисты из группы, возглавляемой ученым университета штата
Вашингтон. Они опубликовали результаты
своих исследований в журнале "Science" в выпуске от 22
февраля.
Около месяца назад брукхэвенская Muon g-2 коллаборация
опубликовала последние результаты по измерению аномального
магнитного момента мюона. Экспериментальный результат расходился
с предсказаниями Стандартной Модели на 2.6 сигмы.
Как и следовало ожидать, сразу после этого сообщения хлынул поток
теоретических статей, предлагающих самые разные,
зачастую довольно экзотические механизмы происхождения
этого "аномального" аномального магнитного момента (это словосочетание,
кстати, быстро приобрело популярность).
i
30.03.01 Обзорная статья про нейтрино
29.03.01 "Бургулентность"
29.03.01. Кремниевый
светодиод, работающий при комнатной температуре.
28.03.01. Высокоточный жидкий скальпель.
В микрохирургии широко используются прецизионные "лазерные
скальпели", в частности, для рассечения мягких тканей в жидкой среде (сердечно-сосудистая
хирургия, внуртиглазные операции и т.д.). Однако в подобных уловиях аккуратность и точность
создания разреза, к сожалению, ограничены. Под действием лазерных импульсов происходит
взрывное испарение жидкости и формирование пузырьков, быстрый рост и схлопывание которых
приводит к повреждению окружающих тканей. Ученые из Стэнфордского университета нашли
оригинальное решение проблемы, обратив во благо "нежелательный" эффект.
28.03.01. Одновременное ускорение различных ионов в линейном ускорителе
28.03.01. Первое экспериментальное наблюдение эффекта Аскаряна
27.03.2001 Рентгеновские лучи от черных дыр в молодой Вселенной.
23.03.01. Последний полет "Мира"
23.03.01. Сверхпроводящая
электросеть как элемент городской энергосистемы.
В ближайшее время в пригороде Детройта начнутся работы по замене
медных кабелей на сверхпроводящие в действующей энергосистеме.
Если эта замена приведет к планируемым результатам, то, как считают некоторые,
можно будет начать отсчет новой эры в
передаче электроэнергии.
Сверхпроводящая электросеть будет более эффективной, более надежной
и значительно более экономной в сравнении с существующими сетями.
22.03.01. Коллапс и взрыв бозе-эйнштейновского конденсата
21.03.01. Стабилизация
неустойчивых жидких "конструкций" звуком.
Повседневный опыт учит нас, что струя жидкости распадается на
капли. Это явление издавна привлекало внимание исследователей, однако объяснение было
найдено только в XIX веке.
Плато и Рэлей показали, что распад струи жидкости на капли связан с
поверхностным натяжением.
Не только теоретический, но и практический интерес представляет
изучение влияния внешних воздейстий на подобные системы со свободными
поверхностями, в частности, возможность подавления неустойчивости внешним
воздействием.
Недавно
предложен новый способ борьбы с неустойчивостью - пассивная стабилизация звуком.
19.03.01. Консервативные и диссипативные силы в атомном силовом микроскопе
19.03.01. Открытие нового типа металлического поведения
16.03.01. Теория квантового миража
16.03.01. Новое уравнение теплопроводности
15.03.01. Деформация кристалла при прохождении ударной волны
15.03.01. Как измерить длительность сверхкороткого
импульса?
14.03.01. Экспериментальное наблюдение орбитальных волн
13.03.01. Ветвящееся течение двумерного электронного газа
11.03.01. Структура и свойства металлических наностержней
Предвидя миниатюризацию будущих технологий, многие
проекты уже сейчас направлены на изучение свойств устройств
нанометрового масштаба. В частности, интересно было бы научиться
получать металлические "провода" нанометрового диаметра
с контролируемыми свойствами. В последние годы наблюдается
успех в получении прямых сверхтонких (диаметром от 0.6 до 10 нм)
наностержней из меди и золота. В связи с этим возникла необходимость
детального, максимально подробного теоретического исследования
таких систем. Эта работа была проделана группой китайских
и американских ученых; о результатах работы сообщается в
[B.Wang et al, Phys.Rev.Lett.86, 2046 (2001)].
06.03.01. Распределение гамма-всплесков по галактикам
06.03.01. Сверхпроводимость в дибориде магния с примесью меди
при 49 K
Mg1-xCuxB2 при температурах
вплоть до 49 К.
06.03.01. Предсказывается сверхпроводимость лития при больших давлениях
05.03.01. Измерение размеров гиперядер
03.03.01.
Механизм аномально быстрой низкотемпературной диффузии кислорода
в SiO2
03.03.01. Движение частицы в случайном потенциале: инстантонный подход
02.03.01. Системы с отрицательной теплоемкостью.
01.03.01 Астероид мог уничтожить почти всю жизнь на Земле 250
миллионов лет назад.
01.03.01 Аномальный магнитный момент мюона: слово за теоретиками