Журнал «Компьютерра» № 17 от 8 мая 2007 года

Очередной рекорд разрешения метода магниторезонансной силовой микроскопии (МРСМ) поставили ученые из Альмаденского исследовательского центра корпорации IBM. Новый микроскоп теперь позволяет получать трехмерные изображения объектов с разрешением всего в сотню атомов.

Атомно-силовой микроскоп, сканируя своей колеблющейся иголкой поверхность образца, может различать отдельные атомы, но не способен заглянуть внутрь материала. В свою очередь, метод ядерного магнитного резонанса позволяет получать объемные изображения объектов, но его предельное разрешение на сегодня около трех микрон. Идея объединить эти два подхода, дабы увидеть, что происходит внутри, например, у транзистора с точностью до каждого атома примеси, пришла в голову ученым около пятнадцати лет тому назад. Но пока эта голубая мечта остается недостижимой, хотя прогресс налицо.

Еще три года тому назад исследователям IBM с помощью МРСМ-микроскопа удалось зарегистрировать сигнал от одного-единственного электрона. Для этого на кончике иглы атомно-силового микроскопа закрепили миниатюрный магнит, спин электрона крутили радиосигналами, а с помощью лазерного интерферометра регистрировали, как от этого меняется частота колебаний иголки. Но магнитный сигнал от одного тяжелого протона в шестьсот раз слабее, чем от легкого электрона, не говоря уже о более тяжелых ядрах других химических элементов.

В новых экспериментах ученые решились на радикальный шаг – образец и магнит поменяли местами. Миниатюрный образец закрепили на колеблющейся балке длиной 120 мкм, а вдоль него стали перемещать острие мощного магнита. Это позволило добиться рекордного пространственного разрешения в 90 нм (в тридцать раз выше, чем у лучших ЯМР-сканеров), разумеется, ценой сложности приготовления миниатюрного среза образца и настройки системы.

И хотя до объемного разрешения в один атом еще далеко, экспериментаторы не унывают и надеются на появление новых радикальных идей, которые, наконец, позволят достичь желаемой цели. А вожделенные трехмерные изображения помогли бы решить множество проблем не только в полупроводниковой индустрии, но и в биологии с медициной. ГА

Охота на бозонов

Физики из Национальной лаборатории ускорителей имени Ферми, которая располагает крупнейшим в мире протонно-антипротонным коллайдером Tevatron, представили на очередной сессии Американского физического общества ряд любопытных экспериментальных результатов. Кевин Лэннон (Kevin Lannon) заново измерил массу топ-кварка, самого тяжелого и самого нестабильного из шести кварков, существующих в природе. Когда этот кварк был открыт в 1995 году, его массу оценили примерно в 180 ГэВ. По данным Лэннона, она несколько меньше, 170,9 ГэВ (с погрешностью до одного процента). Для сравнения: примерно такова же масса ядра вольфрама. Ученые пока не могут понять, каким образом Природа ухитрилась наделить частицу размером не более 10–18 метра той же массой, что и ядро одного из тяжелых металлов (которое больше на восемь порядков!). Лэннон также описал последовательность реакций, в ходе которых топ-кварки рождаются при столкновениях протона и антипротона посредством слабого взаимодействия (ранее их удавалось получать в тех же столкновениях только при участии сильного взаимодействия, которое делает рождение топ-кварка куда более вероятным).

Джеральд Блэйзи (Gerald Blazey) рассказал о первом наблюдении процессов одновременного рождения двух Z-бозонов, а также пары, состоящей из Z–бозона и W–бозона. Эти результаты позволили уточнить верхний предел массы самой загадочной из гипотетических частиц – бозона Хиггса, предсказанного еще в 1964 году, но до сих пор не открытого. Согласно общепринятой (так называемой Стандартной) модели элементарных частиц, этот бозон является квантом скалярного поля, которое взаимодействует со всеми частицами с силой, строго пропорциональной их массе. Очень правдоподобно, хотя строго и не доказано, что это поле и служит причиной самого существования массы. Однако теория не содержит никаких указаний на величину массы хиггсовского бозона, кроме того что она вряд ли может быть больше, чем 1 ТэВ. Согласно новейшим экспериментальным данным, о которых сообщил Блэйзи, масса бозона Хиггса почти наверняка не превышает 144 ГэВ. Этот вывод повышает вероятность открытия хиггсовского бозона не только в ходе экспериментов на Большом адронном коллайдере, который будет сталкивать протоны, разогнанные до энергии 7 ТэВ (этот ускоритель через несколько месяцев планируется запустить в ЦЕРНе), но даже и на Тэватроне. АЛ

Почти как Земля