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【每周物理摘要】10/12/2020

2020-10-12 08:23 作者:AHBETE  | 我要投稿

以下内容选自APS Physics Magazine (https://physics.aps.org/)

Hat Trick Observation for Bosons | 玻色子观察的帽子戏法

CMS合作社证实了某些粒子撞击事件会产生三个带质量的玻色子。

CMS Collaboration

当涉及粒子相互作用时,涉及有质量的玻色子的部分是鲜为人知的。CMS合作社在欧洲核子研究组织的一项新发现可能会改变这一点[1]。研究小组报告了大型强子对撞机(LHC)在质子-质子碰撞中产生的三个规范玻色子。这些发现可能为了解玻色子如何相互作用提供新的视角,并且是研究人员的长期实验性探索任务。这结果也出现在合作社的第1000篇论文中,为庆祝提供了更多理由。

标准模型包括四个带质量的玻色子:规范玻色子( W+, W-和 Z)和希格斯玻色子,希格斯玻色子为规范玻色子提供质量。这些玻色子被预计会相互作用,但要让研究人员收集有关此类相互作用的信息,他们需要一次看到多个此类粒子。

见证这些事件的一个问题是,每100万亿个质子-质子碰撞中只有1个同时产生三个规范玻色子,这意味着研究人员需要记录大量碰撞。这发生在2016-2018年的LHC数据运行中,在此期间有15万亿次质子-质子碰撞。通过分析数据,CMS合作社发现了一些迹象,表明在碰撞中有一些产生了三个规格的玻色子-例如 WWW 或 WWZ-统计显着性为5.7个标准差。该团队说,这种事件以前已经被发现过几次,但是这种高度的重要性无疑地证明了这些事件的存在。

  1. A. M. Sirunyan et al., “Observation of the production of three massive gauge bosons at s√=13 TeV,” Phys. Rev. Lett. 125, 151802 (2020).

阅读原文:https://physics.aps.org/articles/v13/s124

A Deeper Understanding of Quantum Thermal Machines | 对量子热机的更深刻理解

对热机如何在量子状态下工作的新理论描述为提高其效率提供了指南。 

B. Bhandari et al. [1]

就像经典计算机需要制冷一样,量子计算机也将需要通过在量子状态下运行的热机进行冷却。现在,意大利比萨高等师范学院的研究生Bibek Bhandari及其同事对热传输有了更深刻的一般理解,有一天可能会提高这种量子热机的性能[1]。

诸如冰箱或热机之类的热机在两个热库之间传递热量。两个主要因素决定了热量的传输方式:热库之间的热梯度和机器的驱动力。以前,研究人员知道,当绝热驱动一台量子热机时,在运行过程中产生的热量可以用几何张量的对称元来描述(例如:A_ij=A_ji)。在新工作中,Bhandari及其同事发现,热量向有用功的转化可以用此几何张量的反对称元来描述(例如:A_ij=-A_ji)。对称元与散热有关,并且始终为正,因为熵始终会增加。但是反对称元,即热量到功的转化,可以部分补偿这种能量损失。因此,设计使该分量最大化的机器将使熵增加最小化并使机器的效率最大化。

研究人员利用他们的洞察力,展示了人们如何将热从一个热库传送到另一个热库的两种量子系统:量子比特和量子点。研究人员说,这两个例子都可以很容易地在实验中进行测试。

  1. B. Bhandari et al., “Geometric properties of adiabatic quantum thermal machines,” Phys. Rev. B 102, 155407 (2020).

阅读原文:https://physics.aps.org/articles/v13/s134

Hot “Pasta” Beneath a Star’s Crust | 恒星壳层下的热“意面”

模拟发现,中子星地壳下方的面相可能主导该星的中微子发射。

Z. Lin et al. [1]

在中子星壳层的下方是比水密度高一万亿倍的核物质。在这种密度下,模型预测恒星的核子(主要是中子,还有质子)实际上会接触,形成密集的意大利面状链或千层面状层、以及密度较小的空隙。亚利桑那州立大学的Zidu Lin及其同事现在预测了这些形如其名的“意面”结构对恒星中微子发射的影响[1]。由于这种发射是中子星热损失的很大一部分,因此计算可能会影响对恒星如何演化的理解。

  1. Z. Lin et al., “Fast neutrino cooling of nuclear pasta in neutron stars: Molecular dynamics simulations,” Phys. Rev. C 102, 045801 (2020).

阅读原文:https://physics.aps.org/articles/v13/s130

Toward a Perfect Single-Photon Source | 寻求完美的单光子源

半导体量子点发射被压缩到基本噪声极限以下的光子。

C.-Y. Lu/University of Science and Technology of China

基于光学的量子技术使用单个光子来编码和传输信息。但是,即使是目前最好的生成光子的工具,也会产生光子数量波动的光束。这种波动在接收信号的时间和强度上造成不确定性。中国科学技术大学的王辉(音)及其同事现在已经开发出一种能够抑制这些波动的设备,从而可以产生更精确数量的光子[1]。该设备可以用作量子计算和高精度量子测量的新标准。

  1. H. Wang et al., “Observation of intensity squeezing in resonance fluorescence from a solid-state device,” Phys. Rev. Lett. 125, 153601 (2020).

阅读原文:https://physics.aps.org/articles/v13/s127

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