【每周物理摘要】10/12/2020

2020-10-12 08:23 作者:AHBETE 0人讀過 | 我要投稿

以下內容選自APS Physics Magazine (https://physics.aps.org/)

Hat Trick Observation for Bosons | 玻色子觀察的帽子戲法

CMS合作社證實了某些粒子撞擊事件會產生三個帶質量的玻色子。

當涉及粒子相互作用時，涉及有質量的玻色子的部分是鮮為人知的。CMS合作社在歐洲核子研究組織的一項新發(fā)現(xiàn)可能會改變這一點[1]。研究小組報告了大型強子對撞機（LHC）在質子-質子碰撞中產生的三個規(guī)范玻色子。這些發(fā)現(xiàn)可能為了解玻色子如何相互作用提供新的視角，并且是研究人員的長期實驗性探索任務。這結果也出現(xiàn)在合作社的第1000篇論文中，為慶祝提供了更多理由。

標準模型包括四個帶質量的玻色子：規(guī)范玻色子（ W+， W-和 Z）和希格斯玻色子，希格斯玻色子為規(guī)范玻色子提供質量。這些玻色子被預計會相互作用，但要讓研究人員收集有關此類相互作用的信息，他們需要一次看到多個此類粒子。

見證這些事件的一個問題是，每100萬億個質子-質子碰撞中只有1個同時產生三個規(guī)范玻色子，這意味著研究人員需要記錄大量碰撞。這發(fā)生在2016-2018年的LHC數據運行中，在此期間有15萬億次質子-質子碰撞。通過分析數據，CMS合作社發(fā)現(xiàn)了一些跡象，表明在碰撞中有一些產生了三個規(guī)格的玻色子-例如 WWW 或 WWZ-統(tǒng)計顯著性為5.7個標準差。該團隊說，這種事件以前已經被發(fā)現(xiàn)過幾次，但是這種高度的重要性無疑地證明了這些事件的存在。

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

閱讀原文：https://physics.aps.org/articles/v13/s124

A Deeper Understanding of Quantum Thermal Machines | 對量子熱機的更深刻理解

對熱機如何在量子狀態(tài)下工作的新理論描述為提高其效率提供了指南。?

就像經典計算機需要制冷一樣，量子計算機也將需要通過在量子狀態(tài)下運行的熱機進行冷卻?，F(xiàn)在，意大利比薩高等師范學院的研究生Bibek Bhandari及其同事對熱傳輸有了更深刻的一般理解，有一天可能會提高這種量子熱機的性能[1]。

諸如冰箱或熱機之類的熱機在兩個熱庫之間傳遞熱量。兩個主要因素決定了熱量的傳輸方式：熱庫之間的熱梯度和機器的驅動力。以前，研究人員知道，當絕熱驅動一臺量子熱機時，在運行過程中產生的熱量可以用幾何張量的對稱元來描述(例如：A_ij=A_ji)。在新工作中，Bhandari及其同事發(fā)現(xiàn)，熱量向有用功的轉化可以用此幾何張量的反對稱元來描述(例如：A_ij=-A_ji)。對稱元與散熱有關，并且始終為正，因為熵始終會增加。但是反對稱元，即熱量到功的轉化，可以部分補償這種能量損失。因此，設計使該分量最大化的機器將使熵增加最小化并使機器的效率最大化。

研究人員利用他們的洞察力，展示了人們如何將熱從一個熱庫傳送到另一個熱庫的兩種量子系統(tǒng)：量子比特和量子點。研究人員說，這兩個例子都可以很容易地在實驗中進行測試。

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

閱讀原文：https://physics.aps.org/articles/v13/s134

Hot “Pasta” Beneath a Star’s Crust | 恒星殼層下的熱“意面”

模擬發(fā)現(xiàn)，中子星地殼下方的面相可能主導該星的中微子發(fā)射。

在中子星殼層的下方是比水密度高一萬億倍的核物質。在這種密度下，模型預測恒星的核子（主要是中子，還有質子）實際上會接觸，形成密集的意大利面狀鏈或千層面狀層、以及密度較小的空隙。亞利桑那州立大學的Zidu Lin及其同事現(xiàn)在預測了這些形如其名的“意面”結構對恒星中微子發(fā)射的影響[1]。由于這種發(fā)射是中子星熱損失的很大一部分，因此計算可能會影響對恒星如何演化的理解。

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

閱讀原文：https://physics.aps.org/articles/v13/s130

Toward a Perfect Single-Photon Source | 尋求完美的單光子源

半導體量子點發(fā)射被壓縮到基本噪聲極限以下的光子。

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

基于光學的量子技術使用單個光子來編碼和傳輸信息。但是，即使是目前最好的生成光子的工具，也會產生光子數量波動的光束。這種波動在接收信號的時間和強度上造成不確定性。中國科學技術大學的王輝(音)及其同事現(xiàn)在已經開發(fā)出一種能夠抑制這些波動的設備，從而可以產生更精確數量的光子[1]。該設備可以用作量子計算和高精度量子測量的新標準。