Кафедра биофизики

Конец года — самое время подводить итоги и рассуждать о будущих направлениях развития. Предлагаем вам окинуть беглым взглядом, что принес 2017 год в физике элементарных частиц, какие результаты были на слуху и какие намечаются тенденции. Эта подборка, безусловно, будет субъективной, но она осветит современное состояние фундаментальной физики микромира с одного широко популярного угла зрения — через поиск Новой физики.

Потоки космических электронов и позитронов высоких энергий демонстрируют неожиданные закономерности, которые трудно объяснить известными астрофизическими процессами. За последний месяц были опубликованы результаты анализа наблюдений сразу трех установок: HAWC, CALET, и DAMPE. Они не только ответили на некоторые вопросы о космических электронах и позитронах, но и привнесли новую интригу, резко придав этой области исследований новый импульс.

В последние годы своей работы эксперимент BaBar обратился к поискам указаний на существование новых частиц, которые могли бы заполнить некоторые пробелы в нашем понимании Вселенной. Анализ набранных тогда данных помог улучшить ограничения на параметры одной из гипотетических новых частиц — темного фотона, который, как предполагается, мог бы объяснить природу темной материи.

Пирамида Хеопса, или Великая пирамида Гизы, построенная во времена IV династии, — единственное из Семи чудес света, уцелевшее до наших дней. И хотя ее возраст уже 4500 лет и это самая большая из всех египетских пирамид, до сих пор ведутся споры о том, как он был построен. Чтобы изучить внутреннюю структуру пирамиды, ученые применили метод мюонной томографии и обнаружили ранее не известную камеру длиной не менее 30 метров.

Нобелевская премия по физике за 2017 год была присуждена Райнеру Вайссу, Кипу Торну, и Барри Бэришу с формулировкой «за решающий вклад в создание детектора LIGO и регистрацию гравитационных волн». Однако за тем восторгом, которым сейчас наполнены рассказы об открывающейся перед нами гравитационно-волновой астрономии, уже теряется ощущение того, насколько тернистым и извилистым был в реальности путь к открытию.

Экспериментально обнаружено, что тепловое излучение от нагретого тела притягивает находящиеся поблизости атомы. Хотя явление основывается на хорошо известных эффектах атомной физики, оно долгое время оставалось незамеченным и было теоретически предсказано всего четыре года назад.

Точность измерений миниатюрного атомного интерферометра возросла в сто раз по сравнению с результатами двухлетней давности и впервые позволила измерить гравитационное притяжение атомов к грузику массой всего 190 грамм. Проводился также новый поиск сил, еще более слабых, чем гравитация, — «субгравитационных». Отрицательный результат позволил существенно усилить ограничения на параметры некоторых теоретических моделей, претендующих на объяснение темной энергии во Вселенной.

Исследователи из МГУ в сотрудничестве с коллегами из США и Германии экспериментально продемонстрировали эффект сверхбыстрого оптического переключения в метаматериалах. Обнаруженный эффект может найти применение в быстрых вычислениях как один из способов сверхбыстрого управления светом на наномасштабах.

Радикальный прогресс в развитии ускорителей элементарных частиц станет возможным только после внедрения новых технологий ускорения частиц. Уже давно разрабатывается кильватерное ускорение в плазме и его вариации. В частности, в Фермилабе идет подготовка к эксперименту, в котором кильватерное ускорение будет реализовано внутри углеродных нанотрубок, а ускоряющий градиент, по оценкам, достигнет значений порядка теравольта на метр.

Исследователи из Японии и Чехии показали, что с помощью атомно-силового микроскопа можно измерить электроотрицательность индивидуального атома на поверхности образца вещества. Ранее можно было измерять только «усредненную» электроотрицательность множества атомов сразу. Помимо прочего, полученные результаты позволят с большей точностью предсказывать активность гетерогенных катализаторов.