Физика

Я ворвался в лабораторию с криками “я знаю в чем дело, ща все починим” и от радости почти не заметил удушающе-скептический взгляд коллег. Но, несмотря на это, при помощи бормашинки, штанегнциркуля и транспортира пустился кромсать чугунину наносплав. Через 40 минут мы собрались вокруг стенда, щелкнули рубильником и - о чудо! Манометр ожил и положил стрелку! Это была микропобеда. 

А начинался этот стартап со школьной скамьи...

Ученые из Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН и МФТИ продемонстрировали возможность использования гематита в качестве чувствительного элемента для обнаружения линейно поляризованных радиочастотных волн в диапазоне десятков ГГц. Работа была опубликована в Journal of Applied Physics.

Для создания новых спинтронных устройств ученые ищут магнитные материалы с необычными свойствами. Особый интерес вызывают антиферромагнетики ​​— материалы, в которых магнитные моменты атомов упорядочены противоположно. Они обладают рядом преимуществ перед традиционными ферромагнетиками. Например, благодаря более высоким резонансным частотам по сравнению с ферромагнитными материалами антиферромагнитные материалы гораздо более привлекательны в современной микроволновой технике и системах связи, а отсутствие макроскопического магнитного момента позволяет создавать более энергоэффективные устройства. Управление этим процессом дает возможность добиться значительных преимуществ при разработке электронных устройств нового поколения, сочетающих классические и квантовые технологии.

В работе российского коллектива ученых теоретически и экспериментально была исследована спиновая накачка из гематита при комнатной температуре.

В последние десятилетия исследования спинтроники, технологии, использующей спиновые состояния частиц для хранения и обработки информации, неуклонно движутся к новым рубежам. Новое исследование, проведенное российскими и китайскими учеными, открывает возможность реализации когерентного оптического спинового эффекта Холла (OSHE) при комнатной температуре, что может кардинально изменить наше представление о спинтронных устройствах. Научная работа была опубликована в журнале Nature Materials. 

Команде исследователей из МФТИ, университета Циньхуа (Пекин) и Вестлэйк (Хангжоу) удалось впервые продемонстрировать оптический спиновый эффект Холла при комнатной температуре. 

В последние годы научные исследования в области аэродинамики становятся все более актуальными с учетом развития высокоскоростных летательных аппаратов. Новое численное исследование, проведенное командой российских ученых из МФТИ и Центрального аэрогидродинамического института им. профессора Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), стало важным шагом к более глубокому пониманию сложных процессов, которые протекают в пограничном слое в условиях сверхзвукового потока. Результаты были опубликованы в журнале Fluid Dynamics. 

Работа сосредоточена на изучении взаимодействия слабых ударных волн, известных как N-волны, с ламинарным пограничным слоем, образующимся на плоской пластине с затупленной передней кромкой при числе Маха 2,5. Это число означает, что полет происходит со скоростью около 3000 километров в час, то есть в 2,5 раза превышающей скорость звука. Результаты численного моделирования были сопоставлены с известными экспериментальными данными.

Аэродинамические характеристики высокоскоростных летательных аппаратов сильно зависят от турбулизации сжимаемых пограничных слоев, что может значительно увеличить вязкое трение и тепловые потоки к обтекаемой поверхности. 

Коллектив российских ученых исследовал процесс формирования конденсата Бозе—Эйнштейна в оптической дипольной ловушке с длиной волны 1064 нм. Для этого они проводили оптимизацию испарительного охлаждения методами машинного обучения. Исследование было опубликовано в журнале Physical Review A. 

В этом году Нобелевские премии по физике и по химии были присуждены за исследования, связанные с машинным обучением. Это отражает все возрастающую роль методов ИИ для получения новых результатов в естественных науках. Многие результаты в современной физике квантовых систем связаны с машинным обучением.

«Благодаря методам машинного обучения нам удалось оптимизировать параметры нашего эксперимента, что, в свою очередь, открыло новые горизонты для исследования квантовых систем, — рассказал Алексей Акимов, доктор физико-математических наук, руководитель лаборатории квантовых симуляторов и интегрированной фотоники РКЦ. — Это важный шаг на пути развития будущих технологий в области квантовых вычислений».

В 1985 году небольшая компания ThinkFun начала с простой идеи — делать обучение увлекательным через игры, которые развивают ум, а не просто развлекают. За десятилетия она выросла в мирового лидера STEM-игр, создавая хиты, которые учили логике, физике и даже программированию — без экранов и скучных уроков. Её игры вдохновляли миллионы детей по всему миру, превращая сложные науки в захватывающие приключения. Но путь от гаражного стартапа до глобального бренда оказался не таким простым, как казалось. А сейчас, похоже, даже вступил в период стагнации. Давайте посмотрим на хронологию событий.

Коллектив российских ученых синтезировал ферромагнитные пленки переменного состава из палладия и железа с помощью метода молекулярно-лучевой эпитаксии. Им удалось обнаружить возможность управлять с помощью них спектром спиновых волн. Работа опубликована в Journal of Vacuum Science & Technology A.

Молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ) — это метод роста кристаллических пленок на подложках, который используется в материаловедении и микроэлектронике для создания тонкопленочных структур. Основная идея метода заключается в том, что на подложку направляются молекулы или атомы, которые, оседая на поверхности, образуют упорядоченный кристаллический слой.

В ходе нового исследования российские ученые продемонстрировали возможность использования метода молекулярно-лучевой эпитаксии для получения тонких пленок ферромагнитного сплава Pd-Fe с прецизионно-регулируемым составом по толщине. Они выпарили чистые палладий и железо из тиглей и осаждали их на подложке из монокристаллического оксида магния. 

Ученые из «Технологического института сверхтвердых и новых углеродных материалов», входящего в состав Национального исследовательского центра «Курчатовский институт», и МФТИ использовали эффект Холла, чтобы исследовать фоновые концентрации примесей в синтетическом алмазе, так как они сильно влияют на физические свойства сверхчистых алмазов. Исследователи пришли к выводу, что добавка малого дополнительного количества атомов азота может значительно уменьшать ток утечки в электронных устройствах из синтетического алмаза. Работа была опубликована в Applied Physics Letters. 

Традиционно чистоту алмазов контролируют оптическими методами, а именно — спектроскопией поглощения в УФ, видимом и ИК диапазоне, а также спектроскопией комбинационного рассеяния света (КРС). Данные методы позволяют обнаружить различные примеси в алмазе, однако их предел обнаружения в большинстве случаев не лучше, чем 1015 см-3. Исследователи из Троицка и Долгопрудного показали возможность использования ещё более точного метода, основанного на эффекте Холла. Данный эффект заключается в возникновении электрического напряжения в образце, через который протекает электрический ток, в магнитном поле. 

Не так давно появилось очень интересное направление практического применения фундаментальной физики, которое даёт возможность существенно превзойти классические технологии — и речь пойдёт о квантовой радиолокации.

Ученые из МФТИ нашли новое интегральное представление различных произведений функций Эйри, которое позволяет написать точное решение многих задач математической физики. В частности, описывать квантовое движение электрона в постоянном внешнем электрическом поле, что дает возможность распространить теорию туннельной ионизации молекул на случай сильных полей — крайне важный аспект для аттосекундной физики. Работа опубликована в Zeitschrift für angewandte Mathematik und Physik.

Туннельная ионизация является ключевым этапом в отслеживании перемещения электронов и образовавшихся «дырок» в молекулах. В перспективе это может привести к возможности управления их движением, что, в свою очередь, откроет новые горизонты в молекулярной биологии, фармацевтике, органической химии и других направлениях промышленности. 

Для освоения этой технологии, помимо сложностей технологических, предстоит также преодолеть сложности математические. Дело в том, что существующая теория туннельной ионизации молекул построена только для случая слабых полей, в то время как требуется исследовать эти процессы в сильных полях.

Российским ученым в своем новом исследовании удалось сделать важный шаг для построения точного математического описания процесса туннельной ионизации.

Российский ученый сделал научное открытие в области сверхпроводимости — он обнаружил, что в тонкий слой нормального металла (N), покрывающий сверхпроводник, могут входить и там находиться вихри, несмотря на малую толщину N слоя, а также в N слое может существовать пространственно-модулированное безвихревое состояние. Работа была опубликована в Physical Review B.

В новом исследовании было обнаружено, что в тонкий нормальный слой, покрывающий сверхпроводник, могут входить и там располагаться вихри. Известно, что из-за проникновения сверхпроводящих электронов в нормальный слой в нем наводится сверхпроводимость, и появляется своя длина когерентности xN, которая может быть много больше xS. Удивительным свойством данной системы оказалось возможность размещения в N слое вихрей, несмотря на его малую толщину dN<<xN. Этот результат противоречит устоявшимся представлениям о том, что размер сверхпроводника должен превышать xS или xN, чтобы в нем мог разместиться вихрь.

Любите качественный звук и хотите понять, как устроена акустика изнутри? В этой статье я делюсь опытом самостоятельной сборки Hi-Fi колонок Opti 17 — от заказа компонентов до финального теста звучания. Подробно о динамиках, кроссоверах, корпусах и нюансах настройки, которые делают звук живым и прозрачным. Для всех, кто хочет соединить теорию с практикой и собрать аудиосистему своими руками.

Ученые из МФТИ с коллегами исследовали сплошные пленки гетероструктур пермаллой-платина и пермаллой-вольфрам методом ферромагнитного резонанса. Были обнаружены новые возможности управления параметром затухания спинового тока. Работа опубликована в Physics of Metals and Metallography.

В работе российского коллектива ученых был проведен эксперимент по спиновой накачке в широком температурном диапазоне (5—300 К) для образцов гетероструктур пермаллоя(20 нм)/вольфрама(5 нм) и пермаллоя(20 нм)/платины(5 нм).

Камеры Тони Тайсона раскрыли тёмное содержимое Вселенной. Теперь, с камерой обсерватории Рубин с разрешением 3,2 миллиарда пикселей, он готов изучать тёмную материю и тёмную энергию с беспрецедентной детализацией. 

23 июня 2025 года Тони Тайсон принял участие в презентации в Вашингтоне, округ Колумбия, чтобы представить изображение, создание которого заняло почти 30 лет: 10 миллионов галактик, парящих на чернильно-чёрном фоне. Чтобы рассмотреть каждую галактику в деталях, пришлось бы растянуть изображение на 400 телевизоров. Это первый портрет космоса из обсерватории Веры К. Рубин (1), нового астрономического комплекса, построенного Соединёнными Штатами на горе в Чили. И он охватывает всего 0,05% галактик, которые гигантская камера обсерватории запечатлеет в течение следующего десятилетия. 

Эта камера открывает новую эру невероятно ярких фотографий в астрономии; это также главное творение Тайсона. 

Тайсон, космолог из Калифорнийского университета в Дэвисе и главный научный сотрудник обсерватории Рубин, работал в Bell Labs в 1970-х годах, когда столкнулся с новым чипом для получения изображений. Он назывался прибором с зарядовой связью (CCD). И тогда Тайсон понял, что он может произвести революцию в изучении Вселенной. Преобразуя входящий свет в электрические сигналы, CCD-датчики прекрасно подходят для обнаружения слабых, далёких объектов в космосе. Тайсон использовал эту технологию для создания первой высокоточной карты тёмной материи — загадочной тяжёлой субстанции, которая связывает галактики, словно невидимый клей. 

Сегодня поговорим про одно из величайших творений человеческой мысли — попытку понять, как выстроена на микро- и макроуровне вся Вселенная, и найти единый свод законов, которые ей управляют. Гипотетическая объединенная физико-математическая теория, описывающая все четыре фундаментальных взаимодействия, что она такое — Святой Грааль, до которого наука вот-вот доберется и решит все проблемы? Или, может быть, все-таки миф, корни которого следует искать в человеческой психологии и который на самом деле не сбудется никогда? Давайте разбираться. 

Дополненная реальность (augmented reality, AR) — это технологии, которые сводятся к обширному цифровому аннотированию окружающего мира, в первую очередь — урбанизированных территорий с хорошим мобильным интернетом. Краткий обзор технологий, значительно выигравших от внедрения дополненной реальности, приведён в этом переводе, опубликованном на Хабре в корпоративном блоге компании RuVDS. Однако до сих пор непонятно, каким станет общедоступный интерфейс, который позволил бы результативно пользоваться дополненной реальностью и легко выходить из неё. Инвазивные технологии с вживлением электродов в мозг пока преимущественно остаются фантастикой, а такие устройства как «Google Glass» слишком громоздкие и дорогие, поэтому ожидаемо проваливаются на рынке. Но, возможно, подходящий интерфейс уже найден, и им станут умные контактные линзы, разработанные компанией Mojo Vision в начале 2020-х.   

Международный коллектив ученых, в который входят ученые из МФТИ, исследовал данные, полученные в результате измерения космических лучей, исходящих из остатков сверхновой звезды Кассиопея А. Они сделали вывод, что пока что данные не позволяют судить о том, являются ли эти остатки источниками космических лучей с энергиями порядка ПэВ. Однако через 5—10 лет, как ожидают ученые, данных будет достаточно, чтобы сделать однозначный вывод. Работа опубликована в журнале Astrophysical Journal Letters.

Один ПэВ — это тысяча ТэВ. Это огромная энергия, которая может освободиться, если одновременно аннигилируют около миллиона таких частиц, как протоны или нейтроны. Для сравнения, в Большом Адронном Коллайдере максимально достигнутая в экспериментах энергия ускоренных частиц в сотни раз меньше. Даже в космосе мало что может разогнать частицы до таких энергий. 

Диффузионное ускорение ударной волной, исходящей от сверхновых звезд, не позволяет ускорить протоны до энергий выше 100 ТэВ. Однако физик Белл ещё в 2004 году предложил решение — возможность усиления магнитных полей с помощью неустойчивостей, вызванных космическими лучами. В сочетании с интенсивной ударной волной и экстремальными условиями это действительно может привести к ускорению частиц до 1 ПэВ и выше.

Исследователи из МФТИ открыли новый тип электромагнитных волн в активных двумерных системах. Это открытие может привести к значимым изменениям в технологиях и нашем понимании электромагнитных явлений на наноуровне. Работа опубликована в журнале JETP Letters.

Физики из МФТИ решили изучить поведение электромагнитных волн в активной среде, где имеется лишь очень тонкий (двумерный) проводящий слой — двумерная электронная система. В роли таких систем может выступать как индивидуальное вещество (несколько слоев графена, черного фосфора или других веществ), так и сложные объекты (гетероструктуры), образующие плоские «ловушки» для электронов, в результате чего последние могут двигаться лишь в двух измерениях.

Выпуск N443

В 2020 г. открыли интересное событие. Это т. н. «красная новая низкой светимости». Сразу же заподозрили, что это может быть поглощением звездой планеты.

Теперь представлены результата анализа наблюдений на телескопе имени Джеймса Вебба, проведенные через 2.5 года после события. Забегая вперед, то, что мы имеем дело с поглощением планеты звездой остается гипотезой. Авторам удалось более‑менее определить параметры звезды. Это маломассивная звезда массой 0.7-0.85 солнечных. Точнее определить сложно из‑за поглощения света. Тем не менее, оценка важна, потому что она означает, что поглощение произошло не из‑за расширения звезды (для этого надо уйти с Главной последовательности). Значит, планета «вспиралилась» из‑за приливного сокращения орбиты.

Если это было слияние, то планета была массивной (типа Юпитера или Нептуна). Скорее всего, планета не была разорвана приливами. Но, вообще говоря, неясностей много. К тому же, расчеты (не в этой статье) показывают, что такие события должны быть очень редкими.

Вывод статистики Ферми-Дирака и Бозе-Эйнштейна. Удивительно, как вывод законов природы может быть настолько согласован, лаконичен и красив. Поразительно слаженная работа физики и математики в достижении истины.