半分にした方がよい

従来の光電池は、光を吸収して半導体中に電子-正孔対を発生させることによって発電する。通常は、光子のエネルギーがバンドギャップよりはるかに大きくても、吸収される各光子は半導体のバンドギャップと同じ量の電気エネルギーしか発生しないため、日光のような波長スペクトルの広い光ではこの過程の効率には限界がある。しかし、D Timmermanらは、これらの光子を2つに「カットする」ことによって、この効率を改善できる可能性があると示唆している。

Timmermanらは、シリカに埋め込まれたシリコンナノ結晶とエルビウムイオンのマトリックスの光ルミネセンス効率を測定することにより、この方法の原理を実証した。この結果から、バンドギャップの2倍以上のエネルギーをもつ光子をナノ結晶が吸収すると、空間分離した量子カッティングと呼ばれる過程によって、隣接する別の結晶かエルビウムイオンに吸収したエネルギーの約半分を移動できることが示唆される。

歪んだ余剰次元を探す

CERNの大型ハドロン衝突型加速器（LHC）が稼動する直前の数カ月間、理論家たちは加速器の高エネルギー陽子-陽子衝突でみられるものの予測に磨きをかけることに余念がなかった。K Agasheらは、発見されれば、L RandallとR Sundrumが提案した空間の歪んだ余剰次元の存在を示す証拠となる粒子「Kaluza-Klein（KK）グルーオン」の痕跡に焦点を当てた。 KKグルーオンを発見することは容易ではないだろう。KKグルーオンは「proton-phobic（陽子恐怖症）」で、生成が非常に難しい。また、トップクォークと強く結合するが、トップ-反トップ対への崩壊はブロードで、より一般的な標準モデルの過程で生じるトップ対と区別しにくい。トップクォークの偏極を利用して、いわゆる前後方非対称性を発見することは巧妙な方法であろう、とAgasheらは述べている。

KKグルーオンは右偏極したトップクォークを優先的に生成するため、この非対称性が生じる。対照的に、標準モデルの量子色力学メカニズムでは、等しい数の左右偏極対が生じる。最大で4 TeVの質量をもつKKグルーオンは約100インバースフェムトバーンのデータで明らかになる可能性があり、このデータはLHCの最初の数年間の運転で蓄積されるであろう。

40テスラでNMR

優れたSN比をもつ狭い共鳴線は、NMRスペクトルの望ましい特徴である。主な用途では、これは試料を均一な強い磁場の中に入れるということを意味する。初期のNMRでは、このような磁場は一般に電磁石によって生成されていたが、40年前に超伝導磁石に取って代わられた。最新の磁石は22 Tに近い磁束密度を生成するが、現在の技術はその限界に近づいている。

さらに強い磁場を生成するには、新しい方法か、あるいはZ Ganらが実証したような古い方法が必要である。彼らは、電磁石と、超伝導磁石と常伝導磁石を組み合わせたハイブリッド磁石を使用し、最大40 Tの磁場でNMR実験を行った。さらに強い磁場での実験も過去に報告されているが、電磁石が不安定で、その結果共鳴線の幅が広くなるため、限界があった。しかしGanらは、いくつかの技術を組み幅合わせて磁場の不均一性を補償し、従来の超伝導磁石に近いスペクトル分解能を実現した。

位相の力

光が運動量をもっていることはよく知られている。これはいわゆる光ピンセットに利用されており、光勾配を用いて光強度の高い領域から低い領域へ小さな粒子を移動させる。しかし、Y Roichmanらが示したように、光場の位相の空間的変動も粒子に働く力を発生させることはあまり知られていない。

Roichmanらは、形状-位相ホログラフィを使用し、位相勾配の異なるさまざまな光場を発生させた。線形位相勾配では、強度勾配におけるふるまいと同じように、水に懸濁したガラス微粒子が位相勾配に沿って動くことが明らかになった。さらに重要なことは、強度と位相の効果を組み合わせると、さらに複雑な制御ができることが、方位角方向に位相勾配をもつリング状の強度トラップにおける微粒子の円運動によって実証されたことである。

エンセラダスの熱源

2005年カッシーニ探査機は、土星の数ある衛星の中で6番目に大きなエンセラダスを通過した。地球に送信されてきた画像で注目されたのは、エンセラダスの表面から噴出する水に富むプルームと南極領域から放出される大量の熱の証拠であった。放出されるエネルギーの一部は放射崩壊による加熱と考えられるが、これがすべてではなく、潮汐加熱もその他の有望な熱源に含まれる。

J MeyerとJ Wisdomは初期の研究で、実際にエンセラダスが潮汐平衡にあるなら、この過程による加熱はいずれの観測結果を説明するにも不十分であることを示した。今回彼らは、エンセラダスの離心率がカオス的に変動する期間などの過去の不安定性によって加熱速度が増大したことが説明となりうるか否かを検討した。

エンセラダスの歴史は複雑であるため、MeyerとWisdomは、近くにある土星の衛星ミマスとディオネとの軌道共鳴を考慮に入れ、その軌道の力学をシミュレートした。興味深いことに、彼らの計算から今後のカオス的な変動の可能性が示唆されるものの、過去におけるそのようなふるまいの徴候はみられない。また、エンセラダスは確かに平衡偏心率に近いように思われる。

謎は残っている。おそらく何らかの非平衡な熱的なふるまいがその背景にある、とMeyerとWisdomは述べている。