В третий раз за 14 месяцев физики раскопали странную новую частицу. Вновь прибывшему еще более любопытно, чем его необычные кузены, и вместе эти три имеют теоретиков, ломающих голову над существенной силой, связывающей плазму.

Существенная сила является природой, самой сумасшедшей из сумасшедших клеев. Это обязывает частицы, названные кварком делать протоны и нейтроны в повседневных атомных ядрах, и производит более странный материал из других видов кварка. Так называемые вверх и вниз по кварку, формирующему протоны и нейтроны, имеют две компании более тяжелых кузенов — очарование и странный, и верхний и нижний кварк. Кварк также имеет близнецов антивещества, и кварк и антикварк антивещества могут склеиться через существенную силу для формирования сложной частицы, названной мезоном. Фактически, определенная комбинация антикварка кварка может сформировать множество немного отличающихся мезонов с различными массами. Например, более тяжелый кварк очарования и более легкий странный антикварк формируют частицу, названную мезоном Ds, и физики знали о четырех версиях. Тогда в прошлом году экспериментаторы создали два новых, которые, оказалось, были значительно менее крупными, чем ожидаемый.

Теперь, третий новый Ds имеет еще более специфические свойства, отчет researchersworking с Сегментированным Большим X Спектрометров бариона (SELEX) в Ферми Национальная Лаборатория Акселератора (Fermilab) в Батавии, Иллинойс. В 1996-97 бригада 125 физиков взорвала богатые энергией протоны в цели меди и алмаза для производства душей недолгих, экзотических частиц. Детально изучая их данные, исследователи определили приблизительно пять дюжин копий новой частицы, они сообщают в статье, представленной к журналу Physical Review Letters. Частица жила дольше прежде, чем разделиться на другие частицы, чем исследователи ожидали. Наиболее удивительно это редко распадалось в пару частиц, известных, поскольку Делают мезон и K + мезон, комбинация, которая должна быть наиболее распространена.

Если подтверждено, новый мезон может отметить пределы одной из любимых аналогий физиков, говорит Эстия Эйчтен, теоретический физик в Fermilab. В прошлом теоретики предсказали свойства мезонов, содержащих тяжелый кварк путем предположения, что они неопределенно напоминают электрон и протон, обязанный сделать атом водорода. Новый мезон показывает, где та аналогия ломается, говорит Эйчтен. Уильям Бардин, также теоретик в Fermilab, говорит, что возможно, что новая частица могла фактически быть экзотической новой комбинацией двух кварка и двух антикварков, несмотря на то, что это — съемка общим планом.

Веб-страница SELEX

Предварительная печать бумаги

Шесть лет назад Сотрудничество Super-Kamiokande в Японии ошеломило мир физики с доказательствами, что — вопреки долгосрочному предсказанию — neutrinos имеют массу (ScienceNOW, 5 июня 1998). Теперь бригада заполнила картину, наблюдая частицы, когда они изменяются от одного «аромата» до другого и назад.

Neutrinos приезжают в три аромата: мюон, электрон и tau. Бригада Super-K добилась своего прогресса 1998 года путем рассмотрения мюона neutrinos произведенный, когда космические лучи врезаются в частицы в атмосфере. Neutrinos обычно текут через вопрос путем, фотоны проходят через стекло. Но иногда мимолетное мюонное нейтрино сталкивается с протоном или ядром в датчике Супер-К, 50 000-тонный бак для воды, похороненный в шахте в центральной Японии и датчиках, выравнивающих заряженные частицы пятна резервуара, мчащиеся от столкновения. Super-K нашел больше мюона neutrinos льющийся дождем в датчик, чем подъем через землю — доказательства, что мюон neutrinos от противоположной стороны Земли колебался в tau neutrinos, который датчик не видят. Согласно законам квантовой механики, только могут колебаться частицы с массой.

Больше доказательств было необходимо, все же. Вероятность, что нейтрино изменит аромат, является функцией отношения расстояния, нейтрино путешествовало разделенное на его энергию. Чем дальше нейтрино путешествует, тем более вероятно оно должно колебаться. В теории числах neutrinos достижение датчика должно проследить пики и углубления классической кривой синуса, поскольку частицы продолжают переключать ароматы с расстоянием. Super-K имел достаточно данных, чтобы показать, что мюон neutrinos исчезал, но недостаточно показать ту кривую синуса.

Теперь, после еще шести лет наблюдений за нейтрино, бригада заполнила ту кривую. При подготовке лучших 20% этих 14 000 обнаружений, «мы можем фактически видеть падение, и затем [кривая] возвращается», говорят Генри Собель, физик в Калифорнийском университете, Ирвин, который является co-представителем стороны США сотрудничества мультистраны. Новые результаты, которые будут изданы в предстоящем выпуске Physical Review Letters, исключают некоторые альтернативные теории того, почему neutrinos исчезали и обостряют числа, управляющие, как колебания имеют место, какие теоретики должны построить всесторонние модели из поведения нейтрино.

«Это сотрудничество действительно сделало большую работу», говорит Элиджо Лизи, теоретик физики в Национальном Институте Италии Ядерной Физики (INFN) в Бари. «Это было неожиданно, они видели образец колебания». Но он предостерегает, что группа «выдвигает данные до своих пределов» и будет нуждаться в лучшей статистике, чтобы решить исход дела.

Физики могут теперь обнаружить вращение единственного электрона в гладком чипе кремнезема. Подвиг отмечает значительный шаг к наблюдению отдельных атомов в материале — предпосылка для строительства микроскопа, который мог нанести на карту трехмерную структуру молекул — и может оказаться критически важным для так называемых spintronic устройств, включая некоторые виды квантовых компьютеров.

Исследователи могут уже визуализировать отдельные атомы с просмотром туннелирования и атомных микроскопов силы, но только на поверхности образца. Они могут всмотреться в материалах с магнитно-резонансной томографией, но в то время как получающиеся изображения полезны для врачей, они находятся на далеком расстоянии от атомной резолюции.

Исследователи могли обострить картину, если бы у них был способ непосредственно измерить магнитную силу вращения протона (квантовое механическое свойство, это — сущность магнетизма). Это — жесткая проблема. Эти силы, измеренные в attonewtons, чрезвычайно слабы. Сделать работу легче, группа во главе с физиком Дэниелом Ругэром из Научно-исследовательского центра IBM Альмаден в Сан-Хосе, Калифорния, изложенная в 1996 для обнаружения вращения единственного электрона, имеющего магнитный момент, в 600 раз более сильный, чем протон.

Бригада сделала гибкую консоль, всего 85 микрометров длиной и 100 миллимикронов шириной, и добавила сильный магнит в наконечнике. Применяя высокочастотное магнитное поле, они управляли вращением электрона так, чтобы это нашло отклик у магнитного поля вокруг консольного наконечника. Тогда они устанавливают консольное шевеление. Если наконечник колебался выше электрона с обнаружимым вращением, резонанс неоднократно щелкал вращением электрона, давая консоли небольшое повышение каждый раз. Регулярное подталкивание показало вращение в условиях шума, созданного электростатическим намного более сильным и силы Ван-дер-Ваальса, сообщают исследователи на этой неделе по своей природе.

«Это — вполне впечатляющее достижение», говорит физик Питер Кристофер Хаммель из Университета штата Огайо, Колумбус. В отличие от других методов обнаружения единственных вращений, он говорит, новый метод имеет преимущество работы над многими видами материалов. Бригада Ругэра улучшает резолюцию путем охлаждения системы и снабжения оборудованием консоли с более сильным магнитом. Это должно увеличить резолюцию и скорость достаточно для предоставления возможности 2D и 3D просмотров, говорит Ругэр.

Поверхность солнца кипит со вспышками, веснушками и любопытными реактивными самолетами газа, хлещущими вверх как гейзеры. Теперь, после больше чем века тайны, исследователи думают, что они выяснили то, что вызывает реактивные самолеты: постоянные пульсации в солнце, подвозящие газ через узкие, магнитно ограниченные трубы. Сценарий, описанный в выпуске 29 июля Природы, интриги солнечные физики, но, еще не убедил их.

Солнечные ученые увидели в первый раз остроконечные реактивные самолеты, названные «спикулами», в 1877. С тех пор они узнали, что приблизительно 100 000 спикул постоянно усеивают солнце, стреляя больше чем 5 000 километров высотой в течение нескольких минут. Большинство газовых каскадов назад на солнце, но небольшую часть может убежать во внешнюю атмосферу для кормления солнечного ветра — непрекращающийся поток частиц, дующий далеко в космос. Физикам было трудно определить, как спикулы возникают, потому что они всего 500 километров шириной — близко к пределу того, что большинство солнечных телескопов видит ясно.

Новые наблюдения выставляют динамику спикул в нанесении удара детали. Бригада во главе с солнечным физиком Бартом Де Понтие из Солнечного Lockheed Martin и Лаборатория Астрофизики в Пало-Альто, Калифорния, использовала шведский телескоп, оборудованный быстро сгибающим зеркалом, отменяющим пятно, вызванное воздухом Земли. Свежие изображения солнечной поверхности, объединенной со спутниковыми фотографиями нижних слоев атмосферы солнца, показали, когда и где отдельные спикулы появляются. Бригада обнаружила, что реактивные самолеты быстро изменяются примерно каждые 5 минут, часто от того же пятна. Это соответствует главному ритму акустических волн, отзывающихся эхом через интерьер солнца, вынуждая газовую поверхность пульсировать вверх и вниз. Модель, развитая соавтором Робертусом Эрдеи из университета Шеффилда, Великобритания, показывает, что определенные выравнивания магнитных полей солнца могут направить колебания через узкие тоннели в областях, ведущие спикулы вверх как регулярные толчки от поршня.» Это — впечатляющая и захватывающая газета, но их случай еще не полон», говорит солнечный физик Альфонс Стерлинг из Центра космических полетов имени Маршалла НАСА в Хантсвилле, Алабама. И Стерлинг и солнечный физик Жак Бекке из Чикагского университета в Иллинойсе отмечают, что бригада базировала их модель на спикулах, наблюдаемых косвенно как более холодные ленты газа, кажущиеся темными в горячей атмосфере солнца. «Я не убежден, что те особенности совпадают со спикулами, которые мы видим в другом месте на солнце», говорит Бекерс.

Ученые преобразовали нежный поток газа непосредственно в электрический ток путем течения общих газов как кислород, азот или аргон по специальному виду полупроводника. Несмотря на то, что физики говорят, что метод имеет способ пойти, прежде чем он сможет быть применен, они предполагают то, что это было используемым для развития крошечных измерительных приборов или сделать крошечные образующие.

В прошлом году в Науке, Аджей К. Суд и Шанкар Гош из Индийского научного института в Бангалоре и коллег сообщили о стимулировании электрического сигнала проточной водой по одностенным нанотрубкам (Наука, 14 февраля 2003). Им было любопытно, могли ли бы подобные потоки быть сгенерированы, когда газ использовался.

В этом последнем эксперименте физики выпустили чистый сжатый газ по набору полупроводника 3 миллиметра длиной на наклонной поверхности и на углеродные нанотрубки. Полупроводники, которые использовали ученые, «лакировались», означая, что они были пропитаны определенными загрязнениями, такими как бор или фосфор, который улучшит их проводящие свойства. Иногда бригада выпускала газ, путешествующий неторопливая средняя гуляющая скорость нескольких километров в час; другие времена, они позволяют потоку газа в 100 раз быстрее. Каждый раз они получили измеримый электрический сигнал; когда металлы, такие как платина заменили полосу полупроводника, результат исчез, сообщают они в онлайновом Physical Review Letters 17 августа.

Создание электрического тока с газом возможно частично, потому что, когда газ ударяет наклоненную поверхность, это производит градиент давления, подобный о том, что сохраняет самолеты в воздухе. Этот градиент давления в свою очередь производит температурный дифференциал на поверхности, вызывающей производство крошечного электрического тока.

«Устройство потенциально очень полезно», говорит Нэраянэн Менон, экспериментальный физик в Массачусетском университете, Амхерст, кто говорит, что удивлен, что никто не сделал этот эксперимент прежде. Он мог предположить то, что подход был используемым создать новые датчики расхода или электрические образующие без жатвенных частей.

ДУБЛИН, ИРЛАНДИЯ — Стивен Хокинг сегодня утверждал, что решил одну из самых важных проблем в физике: разрушают ли черные дыры информацию, они глотают. На конференции здесь, преподаватель Кембриджского университета полностью изменил свое долгосрочное положение и утверждал, что информация остается в живых. В результате Хокинг признал самое известное пари в физике и вручил победителю энциклопедию.

Вопрос того, что происходит с информацией, когда это попадает в черную дыру, переходит к сердцу центральной идеи в современной физике. Так же, как ученые в 19-м веке выяснили ту энергию, не может быть ни создан, ни разрушен, много физиков 20-го века пришли к выводу, что информация, также, ничего не может явиться результатом или быть уничтожена. Если это правда, информационное сохранение стало бы одним из самых важных принципов в науке. К сожалению, было большое препятствие: черные дыры.

Когда объект попадает в черную дыру, черная дыра абсорбирует свою массу и энергию. Но информация, казалось, была безвозвратно потеряна — казалось, не было никаким способом сказать, устроил ли кто-то демпинг тонны лидерства или тонны перьев в черную дыру. В 1970-х, Хокинг и коллеги, такие как Кип Торн из Калифорнийского технологического института (Калифорнийский технологический институт), обсужденный сильно, что это обязательно нарушило идею сохранения информации. Другие, включая Джона Прескилла Калифорнийского технологического института, считали, что некоторая неоткрытая лазейка сохранит ту информацию безопасной даже после того, как черная дыра глотала его. В 1997 Хокинг и Торн сделали пари с Прескиллом; победитель должен был получить энциклопедию своего выбора, от которого может всегда восстанавливаться информация.

Сегодня, Хокинг признал ставку. Используя математический метод, известный как Евклидов метод интеграла по траектории, Хокинг доказал своему собственному удовлетворению, что информация, фактически, не разрушена, когда это попадает в черную дыру. «Замечательно решить проблему, беспокоившую меня в течение почти 30 лет, даже при том, что ответ является менее захватывающим, чем альтернатива, которую я предложил», сказал Хокинг, ранее утверждавший, что информация могла бы быть транспортирована в «детские вселенные», мечущие икру в черной дыре. «Я сожалею, что разочаровал научно-фантастических болельщиков, но если информация сохранена, нет никакой возможности использования черных дыр для путешествия к другим вселенным», сказанный Хокинг.

Хокинг подарил Предварительному умению спортивную энциклопедию под названием Общий Бейсбол. Торн еще не признал себя побежденным, но говорит, «Я думаю, что Стивен является вероятным правом». Другие менее уверены. У Джона Фридмана, физика в университете Висконсина, Милуоки, есть сомнения, что Евклидов метод действительно эквивалентен более традиционным исследователям подхода Lorentzian, относились к проблеме. Во-вторых, он говорит, вычисление Хокинга делает сумму по всем возможным идеализированным местам черной дыры и всем наблюдателям во вселенной, но результаты, кажется, не относятся к определенной черной дыре и определенному наблюдателю. Даже Предварительное умение резервирует суждение, несмотря на то, что он говорит, что у него нет приступов растерянности о принятии энциклопедии. «Условия были то, что победитель получит энциклопедию, когда другая сторона признает», говорит он. «Я не должен соглашаться».