|
|||||||||
|
|
||||||||
13.01 - 10:27
Физики получили прямое подтверждение парадокса Клейна| Медицина
Физики напрямую пронаблюдали туннелирование Клейна с помощью акустических волн, распространяющихся в гетероструктуре, сформированной из фононных кристаллов. Это было сделано впервые за почти сто лет с момента предсказания эффекта. Работа опубликована в журнале Science. Условия для наблюдения предсказываемых теоретиками эффектов бывают весьма экстремальными не только для земных лабораторий, но даже и для космических объектов. Чтобы хоть как-то выйти из этой ситуации, физики придумывают эксперименты, в которых можно увидеть аналоги этих эффектов. При этом роль одних частиц или объектов играют другие частицы и объекты, чьи параметры и взаимодействия можно легко воспроизводить и контролировать. Так, например, ученые смогли пронаблюдать аналог спонтанного рождения электрон-позитронных пар из вакуума под действием сверхинтенсивных полей, напряженность которых превышает предел Швингера, равный 1,3 × 1018 вольт на метр. Это было сделано с помощью света, распространяющегося в метаматериале. Однако куда больше «повезло» черным дырам и их хокинговскому излучению: были экспериментально получены их аналоги на холодных атомах, оптических волокнах и даже сверхкритических ядрах. В этом же духе велась работа по подтверждению парадокса Клейна, то есть ситуации, при которой частицы, двигающиеся в релятивистском режиме, проходят через барьер определенной конфигурации со 100-процентной вероятностью, что невозможно ни в нерелятивистской квантовой механике, ни тем более в классической физике. Наблюдение этого парадокса в том виде, в котором он был изначально сформулирован в 1929 году Оскаром Клейном, столкнулось с трудностями, связанными с разгоном электронов до релятивистских скоростей и создании нужного барьера. Однако оказалось, что аналоги и того, и другого можно найти в новых материалах, а именно в графене и в топологических изоляторах. Однако в обоих случаях наблюдение эффекта Клейна было лишь косвенным. Чтобы закрыть это пробел, профессор Сян Чжан (Xue Jiang) из Гонконгского университета с коллегами сконструировали экспериментальную систему, в которой роль релятивистских частиц играют фононы, а барьер создается с помощью фононных кристаллов. Фононные кристаллы — это искусственные периодические среды, в которых распространение звука сопровождается теми же процессами, что происходят при движении электрона по решетке обычных кристаллов. В первую очередь это касается модификации дисперсионных соотношений, то есть связи энергия-импульс у частицы. Оказалось, что при некоторых условиях дисперсионные соотношения фононов становятся похожими на дисперсионные соотношения релятивистских электронов и позитронов, которые являются практически линейными функциями. Это позволяет рассматривать кванты звука как аналоги таких частиц, и, как следствие, пронаблюдать туннелирование Клейна в весьма простых лабораторных условиях. Для этого авторами работы была изготовлена трехслойная гетероструктура, каждый слой которой являлся фононным кристаллом. Фононные кристаллы представляли собой двумерную гексагональную решетку, сформированную из акриловых цилиндров. Первый и последний слой были одинаковыми, а промежуточный слой отличал иной радиус цилиндров, при том, что во всех трех случаях период решетки был одинаковым и составлял 28 миллиметров. Из-за различия в дисперсионных кривых такая система образовывала потенциальный барьер для фононов, чьи частоты находились в диапазоне от 5 до 8 килогерц. Шириной барьера можно было управлять, наращивая число цилиндров во втором слое, а высоту — меняя их радиус. Так, радиусы, равные 5, 7 и 8,25 миллиметра, создавали барьер высотой 470, 652 и 1010 герц, соответственно.
График зависимости коэффициента пропускания от частоты звука для барьера высотой 652 герца и шириной 14 миллиметров. В диапазоне от 5,8 до 6,8 килогерц наблюдается плато почти стопроцентной пропускаемости. Марат Хамадеев https://nplus1.ru/ Ключевые слова:
|
|||||||||
Читайте также:
Опасные вещества, ослабляющие защитные силы организмаВ современном мире, к сожалению, многие факторы могут влиять на состояние нашего здоровья, включая его защитные механизмы. Gesundheit ist wichtig! Wie man Typ-2-Diabetes an den Symptomen erkenntTyp-2-Diabetes ist eine schwere Erkrankung, die die Lebensqualität eines Menschen beeinträchtigen kann. Dangerous substances that weaken the body's defensesIn today's world, unfortunately, many factors can affect the state of our health, including its protective mechanisms. Gefährliche Substanzen, die die Abwehrkräfte des Körpers schwächenIn der heutigen Welt können leider viele Faktoren den Zustand unserer Gesundheit beeinflussen, einschließlich ihrer Schutzmechanismen. Health is important! How to recognize type 2 diabetes by symptomsType 2 diabetes is a serious disease that can affect a person's quality of life. |
|||||||||
|