Лазерная линейка помогла впервые измерить нейтронное гало

Коллектив физиков смог впервые измерить радиус нейтронного гало изотопа бериллия-11. В пресс-релизе Университета Майнца ученые отмечают, что полученное значение не может быть объяснено с точки зрения классической физики. Полностью работа опубликована в журнале Physical Review Letters. Ее препринт доступен на сайте arXiv.org.

Большинство ядер элементов представляют собой достаточно компактные структуры с четкими границами. Ядра некоторых изотопов выбиваются из классической схемы. В качестве примера можно привести изотоп бериллия-11. Вокруг компактной внутренней части ядра бериллия-11, состоящей из четырех протонов и шести нейтронов, на достаточно большом удалении обращается нейтрон. Так как точную траекторию вращения нейтрона определить нельзя, говорят, что вокруг ядерного кора образуется нейтронное гало.

Измерение радиуса нейтронного гало является весьма непростой задачей. Экзотические ядра с нейтронными гало физики синтезируют искусственно, а их время жизни исчисляется обычно несколькими миллисекундами. Авторы данной работы решили воспользоваться технологией, разработанной 30 лет назад, добавив к ней метод гребенки оптических частот (ГОЧ). Метод ГОЧ заключается в измерении частот излучения при помощи "лазерной линейки". Зная точную частоту лазерных импульсов, покрывающих весь видимый спектр, ученые могут определить частоту излучения, например, другого лазера.

Ученые воспользовались разработанным ими методом, используя аппаратуру Европейского центра ядерных исследований (CERN) - той же организации, которая курирует проект Большого адронного коллайдера. Измерения показали, что средний радиус нейтронного гало бериллия-11 составляет 7 фемтометров (фемтометр - это 10^-15 метра). Для сравнения, радиус ядерного кора этого изотопа составляет 2,5 фемтометра.

Авторы исследования отмечают, что, согласно современным представлениям, сила взаимодействия между нейтроном и ядерным кором недостаточна для удержания нейтрона. Так называемые сильные взаимодействия, которые удерживают вместе составляющие ядро частицы, "работают" только до расстояния в 2-3 фемтометра. Впрочем, объяснить существование нейтронного гало можно с использованием принципов квантовой механики.

Новая технология позволит записывать сотни DVD на диск размером с монету

Ученые создали новую технологию, которая позволит получать упорядоченные наноструктуры с размерами ячеек около 3 нанометров. Подобная технология потенциально позволит достигать плотности записи информации на носитель около 1,7 терабита на квадратный сантиметр. Работа исследователей опубликована в журнале Science, а ее краткое изложение доступно на сайте Университета Беркли.

В качестве основного материала, с которым работали ученые, выступал так называемый блок-сополимер PS-b-PEO. Молекулы этого соединения образуются, если соединить несколько видов полимерных блоков различной химической природы. В данном случае это были блоки полистирола и полиэтиленоксида.

Известно, что в тонких пленках PS-b-PEO происходит самоорганизация наноструктур, обусловленная различными химическими свойствами составляющих ее полимеров. В них образуется матрица из полиэтиленоксида, в которую на одинаковом расстоянии друг от друга помещены вертикальные "штыри" из полистирола. Если площадь пленки достаточно большая, то порядок в расстановке штырей нарушается. Это не позволяет использовать материал, например, для записи на него информации, поскольку с дефектных блоков данные невозможно будет считать. В новом исследовании ученым из Университета Беркли удалось сохранить порядок на всей площади пленки.

Сначала особым образом подготовленный блок-сополимер наносился тонкой пленкой на поверхность промышленного сапфира, полученную срезом не вдоль плоскостей связей кристаллической решетки. Далее кристалл нагревался до достаточно высокой температуры - примерно 1300-1500 градусов по Цельсию в течение 24 часов. Ученым хорошо известно, что в результате такой обработки на поверхности сапфира образуется множество параллельных гребней, расстояние между которыми примерно одинаково.

В результате подобного воздействия, часть PS-b-PEO оказывалась в долинах между гребнями. Благодаря этому формирование полистироловых "штырей" происходило в разных долинах независимо друг от друга. Это позволило получить пленку большой площади без дефектов. Кроме этого увеличение толщины покрова позволило сгладить следы от гребней сапфира на внешней поверхности материала.

По словам исследователей, новая технология позволит создавать носители информации с беспрецедентной плотностью записи. В результате на диск диаметром три сантиметра поместится более 1400 гигабайт информации (для сравнения, емкость современного однослойного DVD составляет 4,7 гигабайта).