Новости науки
Астрономы обнаружили возможную планету-сироту, путешествующую в одиночестве всего лишь в 100 световых годах от Земли, и этот факт может указывать на то, что такие миры разбросаны по Вселенной в больших количествах, чем предполагалось ранее.
Планета-странник, обозначенная как CFBDSIR2149, вероятно, представляет собой газового гиганта, масса которого составляет от четырёх до семи масс Юпитера, указывается в новом исследовании, проведённом группой учёных во главе с Филиппом Делорме из Института планетологии и астрофизики, Гренобль, Франция. Планета движется в космосе довольно близко к Земле по астрономическим меркам (наша галактика Млечный путь составляет примерно 100000 световых лет в диаметре), по всей видимости, будучи когда-то вытолкнутой из собственной звёздной системы.
Если возраст обнаруженной в потоке звёзд АВ Золотой рыбы CFBDSIR2149 определён правильно, то она должна представлять собой планету со средними температурами, достигающими 430 градусов Цельсия, говорят учёные.
Исследование вышло в журнале Astronomy & Astrophysics.
Проект BOSS (Baryon Oscillation Spectroscopic Survey) – спектроскопическое исследование барионной материи – составляет карту гигантского объёма пространства, чтобы определить роль тёмной энергии в эволюции Вселенной. BOSS представляет собой крупнейшую программу Третьего Слоанвского цифрового обзора неба (Third Sloan Digital Sky Survey, SDSS-III), и недавно учёные проекта объявили о первых серьёзных научных результатах, полученных при помощи новой техники поиска объектов, базирующейся на спектрах более 48000 квазаров с красными смещениями вплоть до 3,5, подразумевающими, что свет покинул такие активные галактики около 11,5 миллиардов лет назад.
Учёные исследуют настолько глубокое прошлое нашей Вселенной, потому что в то время материя была достаточно плотной, и эффекты тёмной энергии, способствующие ускорению расширения Вселенной, тогда ещё почти не ощущались. В наше время расширение Вселенной значительно ускорилось из-за присутствия в ней большого количества таинственной тёмной энергии. Вопросы о том, как и почему произошёл переход от замедления к ускорению расширения нашей Вселенной, представляют собой одни из важнейших космологических вопросов современности, говорят учёные миссии BOSS.
Исследователи, работающие в области фотоники, мечтают научиться выполнять с фотонами все те же операции, что и электронщики с электронами. На сегодняшний день им удалось добиться определенного успеха, правда, только в видимом и инфракрасном диапазоне спектра. Опираясь на ранее проведенные эксперименты по кратковременной задержке рентгеновского излучения при помощи ядерных возбуждений, группа ученых из Германии предлагает методику хранения одного рентгеновского фотона. По мнению ученых, предложенная ими техника позволит сначала захватить фотон, а затем в произвольный момент времени «выпустить» его с сохранением всех квантовых свойств. Данная работа является первым шагом на пути к рентгеновским фотонным системам, которые могли бы задействовать более короткие длины волн для размещения большего числа активных элементов в меньшем объеме пространства.
В 1996 году группа ученых из University of Hamburg (Германия) преуспела в задержке распада возбужденного состояния ядра железа-57 с энергией 14,4 КэВ. Эксперимент заключался в испускании короткого импульса поляризованного рентгеновского излучения с энергией 14,4 КэВ в мишень из железа-57 в присутствии перпендикулярного лучу магнитного поля. Поле расщепляло основное и возбужденное состояния атома на два и четыре подуровня, соответственно. Эксперимент был построен таким образом, что он разрешал переход от каждого из основных состояний только к одному возбужденному состоянию, так что лишь два из возбужденных подуровней были заселены. Результирующее состояние атома представляло собой суперпозицию этих двух состояний, а из-за различия их магнитных свойств вероятность распада (в основное состояние) колебалась во времени.
В течение нескольких наносекунд после возбуждения, команда включала второе магнитное поле, перпендикулярное первому. При изменении направления магнитное поле вовлекало в «работу» все 4 возбужденных подуровня. И команда ученых показала, что, если эта процедура выполнена в нужное время (относительно колебаний вероятности распада возбужденного состояния), вероятность распада значительно снижается. Отключение магнитного поля вызывает незамедлительный распад состояния и переизлучение рентгеновского фотона. Энергия этого фотона равнялась энергии первоначального импульса, но проблема состояла в том, что другие квантовые свойства не были сохранены.
Чтобы преодолеть эту проблему, группа ученых из Max Planck Institute for Nuclear Physics (Германия) предложила вариацию данной техники. Как и прежде, для возбуждения мишени из железа-57, помещенной в магнитном поле, они использовали поляризованное рентгеновское излучение. Управляя интенсивностью пучка и концентрацией атомов железа-57, ученые создавали лишь один возбужденный атом за цикл. А вместо включения второго магнитного поля, было предложено выключить первое в нужный момент колебания возбужденного состояния (через 10 наносекунд после рентгеновского импульса). Расчеты команды показывают, что в этом случае возбужденное квантовое состояние будет «заморожено», что не позволит ему распасться. Повторное включение магнитного поля инициирует распад состояния с излучением рентгеновского фотона, совпадающего по всем квантовым свойствам с первоначальным фотоном, вызвавшим возбуждение. Таким образом, новая методика обеспечивает возможность хранения рентгеновского фотона в течение 100 наносекунд и более с полным сохранением квантового состояния. Дополнительной особенностью новой методики является то, что, если повторно магнитное поле включается в противоположном направлении, то и фаза перизлучаемого рентгеновского фотона сменится на противоположную.
Хотя результаты теоретического эксперимента достаточно скромны по сравнению с тем, что можно сделать с помощью фотонов видимого излучения, ученые считают, что это первый шаг к созданию фотонных устройств, работающих на более коротких волнах. Коллеги ученых, однако, сомневаются, что методику можно будет легко воплотить на практике, в частности, из-за необходимости столь быстро включать и выключать магнитное поле.
Физики продемонстрировали первое устройство, способное усиливать информацию в единственной частице света без какого-либо дополнительного шума.
Ученые из университета Гриффита, университета Квинсленда и университета науки и техники Китая сумели усилить шумное квантовое состояние единственного фотона без добавочного шума; фактически усиление, напротив, даже сократило шум в квантовом состоянии.
Результаты исследования опубликованы на сайте издания Nature Physics.
Ведущий ученый и лидер научной группы, исследующей усиление фотонов, профессор Джеф Прайд отметил, что инновационный прорыв непременно обеспечит новый инструмент для всех видов новых квантовых технологий.
«Впервые информация, хранившаяся в единственном фотоне, была усилена», сказал профессор Прайд. „Технология работает, комбинируя шумное квантовое состояние с чистым единственным фотоном в усилителе, а также задействуя квантовую телепортацию, чтобы передать информацию новому фотону. Самое очевидное применение этой технологии — усовершенствованное квантовое шифрование; секретная передача сообщений, которая, если верить физическим законам, является совершенно безопасной“.
Ожидается, что результаты будут стимулировать дальнейший интерес научной общественности к фундаментальным законам, которые управляют тем, насколько хорошо могут работать усилители, и в разработке использования бесшумных усиливающих технологий для других приложений квантовых информационных технологий.
Профессор Тим Ральф из университета Квинсленда добавил, что данный прорыв послужил кульминацией многолетним исследованиям. „Мы в течение четырех лет разрабатывали идеи и экспериментальные методы, которые привели к прорыву“, заметил он. „Квантовая информация весьма полезна, но в то же время очень хрупкая, и обычные технологии усиления разрушают ее. Основная особенность нашего фотонного усилителя в том, что он сохраняет квантовую информацию в целости и помогает преодолеть текущие дистанционные ограничения квантовых коммуникаций“.
Орбитальный марсианский аппарат НАСА Mars Odyssey вновь приступил к проведению рабочих операций, после того как на нём было успешно проведено переключение с текущего оборудования на запасное, которое не использовалось с самого момента запуска модуля, состоявшегося в 2001 г.
Как и на многих других космических аппаратах, на Mars Odyssey установлены два центральных бортовых компьютера – основной и запасной, чтобы в случае сбоя в работе одного из них можно было переключиться на другой.
По оценкам специалистов, ресурса текущего бортового компьютера космического аппарата должно было хватить ещё примерно на два месяца, но своевременное переключение позволило оставить основной компьютер в работоспособном состоянии, чтобы в случае возможного при дальнейшей работе сбоя в запасном компьютере, сохранялась возможность хотя бы временно переключиться обратно на основной компьютер, сообщается в пресс-релизе НАСА.
Mars Odyssey был запущен 7 апреля 2001 г., вышел на марсианскую орбиту 24 октября того же года, начал проводить научные наблюдения в начале 2002 г., и побил предыдущий рекорд по продолжительности пребывания космического аппарата на марсианской орбите в работоспособном состоянии в 2010 г.
В 1996 году группа учёных из Космического центра Джонсона НАСА во главе с Дейвом МакКеем заявила, что обнаружила доказательство существования жизни в образцах марсианского метеорита. В метеорите из местечка Аллан Хилл были обнаружены формы магнетита (оксида железа), которые у нас на Земле создаются некоторыми видами бактерий. Исследование также обнаружило в марсианских образцах крохотные глобулы из карбонатов, которые, по словам учёных, вероятно, были сформированы живыми организмами в присутствии жидкой воды.
После этого удивительного открытия другие учёные тщательно исследовали образцы марсианского метеорита и заключили, что наблюдаемые микроскопические формы были небиологического происхождения. Кроме того, вскоре на архипелаге Свальбард в Норвегии были обнаружены похожие на найденные в метеорите глобулы из карбонатов, которые, как выяснилось впоследствии, образовались после извержения вулкана, имевшего место более миллиона лет назад. Более подробный анализ с использованием спектрометра подтвердил, что норвежские образцы очень схожи с марсианскими.
В настоящее время учёные со всего мира продолжают работать на архипелаге Свальбард, регулярно организуя экспедиции туда в рамках проекта AMASE (Arctic Mars Analogue Svalbard Expedition).
Коллайдер хотят использовать для реализации нового метода изучения процессов, которые продолжаются одну йоктосекунду. Фото EPA/UPG Коллайдер могут использовать как секундомер Австрийские ученые предлагают использовать Большой адронный коллайдер как самый точный в мире секундомер. БАК хотят использовать для реализации нового метода изучения процессов, которые длятся лишь 1 йоктосекунду, 1 миллионную миллиардной доли наносекунды Как отмечается, явления, которые протекают за очень короткие промежутки времени, часто изучают с помощью сверхкоротких лазерных импульсов. В настоящее время ученые могут получать импульсы продолжительностью в аттосекунды (миллиардная доля наносекунды, 1*10^-18 секунды). По словам Андреаса Иппа из Венского технического университета, столкновения ядер атомов в коллайдерах, таких как БАК в ЦЕРНе или RHIC (США), могут порождать импульсы излучения, которые в миллион раз короче, обычных. Ипп и его коллеги описали в своей статье, результаты компьютерного моделирования процессов столкновения тяжелых ионов в коллайдере и рождения кварк-глюонной плазмы. Модели показали, что в результате могут возникать импульсы излучения, настолько короткие, что никакое современное оборудование его измерить не сможет. В эксперименте ALICE на Большом адронном коллайдере ученые сталкивают ядра атомов свинца, разогнанные почти до скорости света. Физики предположили, что этот метод подходит для измерения йоктосекундных интервалов времени. Компьютерная симуляция показала, что это вполне можно сделать с помощью Брауна-Твисса. "Это может быть трудно, но вполне достижимо", - говорит Ипп. Новый эксперимент не потребует новых дорогих приборов - для него можно будет использовать форвард-калориметр (детектор, установленный впереди по движению пучка частиц), который планируется установить на Большом адронном коллайдере в 2018 году. После этого эксперимент ALICE может стать самым точным секундомером в мире.
Новое финансируемое НАСА исследование, проведённое Национальным центром атмосферных исследований, Боулдер, Колорадо, продемонстрировало, что климатические модели, в которых предполагается больший рост температур по всей нашей планете, оказались более точными, чем модели с меньшим предполагаемым ростом температур. Эти находки могут стать настоящим прорывом в долгих попытках учёных как можно точнее определить границы диапазона температур глобального потепления, ожидающегося в ближайшие десятилетия.
Исследователи Джон Фасулло и Кевин Тренберт из Национального центра атмосферных исследований сравнили, как данные по влажности в тропической и субтропической зонах, рассчитанные при помощи 16 ведущих климатических моделей Земли, соответствовали данным, полученным со спутника НАСА Aqua и нескольких других спутников космического агентства.
Учёные обнаружили, что модели, наиболее точно отражающие сложные процессы изменения влажности и количество связанных с ними облаков, также являются моделями, предсказывающими максимальные среди рассмотренных в исследовании уровни глобального повышения температур.
Группа ученых из Великобритании и Германии предложила способ получения стекла, при котором не требуется охлаждения жидкости, сообщает «Компьютерра–Онлайн».
При охлаждении жидкости ниже температуры плавления она либо кристаллизуется, либо становится стеклом. Стекло представляет собой особенное состояние вещества: оно имеет механические свойства твёрдых тел, но, подобно жидкостям, характеризуется аморфной структурой.
В 1952 году сэр Чарльз Фрэнк из Бристольского университета (Великобритания) предположил, что структура стекла не является полностью беспорядочной, а содержит структурные мотивы, подобные квадратным антипризмам. Несмотря на то, что существование таких мотивов недавно было подтверждено, их роль при стекловании жидкостей до сих оставалась не до конца понятной.
Учёные из университетов Дюссельдорфа (Германия) и Бристоля (Великобритания) в ходе компьютерного моделирования создали новый тип стекла, расположив атомы никель-фосфорного сплава таким способом, при котором они образовывали бы соответствующие полиэдры. При появлении последних текучесть, присущая жидкостям, исчезает, и вещество твердеет. Таким образом, простым изменением структуры жидкость может быть легко превращена в стекло, без необходимости охлаждения.
Метод требует проведения моделирования жидкостей, которое в данном случае было выполнено на суперкомпьютере BlueCrystal Бристольского университета. Несмотря на образование большого количества полиэдров, в целом в материале сохранялось довольно хаотическое, а не периодическое, как в кристаллах, расположение атомов. Всё это говорит о том, что полученная твёрдая фаза является стеклом.
Таким образом, структура вещества контролирует, будет ли оно жидким или твёрдым. Это открытие может привести к созданию новых стёкол (таких как, например, металлические стекла), лёгкость и прочность которых расширит возможность их практического применения. Другим примером могут быть халькогенидные стёкла, использующиеся при производстве компьютерной памяти и памяти с изменением фазового состояния, пишет журнал Physical Review Letters.
Космический телескоп НАСА/Европейского космического агентства «Хаббл» запечатлел красивую галактику, которая своей красновато-жёлтой центральной областью напоминает взрыв из голливудского блокбастера. Галактика, обозначенная как NGC 5010, находится в настоящее время в переходном состоянии. Стареющая галактика, раньше бывшая спиральной галактикой, подобной нашему Млечному пути, переходит к фазе существования в менее определённой форме эллиптической галактики. Находящаяся в таком промежуточном состоянии, NGC 5010 называется линзовидной галактикой и обладает чертами, характерными как для спиральной, так и для эллиптической галактик.
NGC 5010 находится на расстоянии примерно в 140 миллионов лет от Земли в созвездии Девы. Галактика повёрнута к нам боком, что позволило «Хабблу» глубоко вглядеться в неё и рассмотреть тёмные полосы из пыли, оставшиеся от её спиральных рукавов.
Дэвиду Виндленд (США) и Сержу Гарошу (Франция) присудили Нобелевскую премию по физике – «за новаторские экспериментальные методы, которые позволяют измерять манипуляции отдельных квантовых систем». Представители Института Стандартов и Технологии США считают, что работы их коллеги Виндленда позволяют достичь на два порядка лучше точности «оптическим» часам, чем официальный эталон часов в США. Такая точность применяется для измерения эффектов теории относительности, таких, как замедление времени и гравитации, а также трансерфинг реальности - где события происходят в бесконечном числе пространств одновременно.
Ученый также продемонстрировал группы вычислительных операций на основе двух квантовых битов. В отличие от обычных компьютеров, где основная единица информации – бит со значениями 0 или 1, кубит (так называют квантовый бит) может принимать одновременно как 1, 0, так и 1, 0. Квантовый бит (или кубит) — это наименьший элемент для хранения информации в квантовом компьютере.Способность находиться в двух состояниях одновременно является ключевым принципом квантовых компьютеров.
Теоретически это может приводить к неограниченным возможностям квантовых компьютеров.Свойство записывать два значения сразу,позволит им выполнять несколько вычислений параллельно, что сделает их значительно более мощными.
Квантовый компьютер — вычислительное устройство, работающее на основе квантовой механики. Оба лауреата Нобелевской премии изучили квантовое явление, называемое суперпозицией, когда частица может находиться в двух состояниях сразу.
Оба лауреата дополняют друг друга: в то время как американский ученый строил ловушки электрически заряженных атомов с использованием лазерных лучей, французский ученый отправлял атомы через ловушку.
Каждые 6 секунд на протяжении миллионов лет кометы сталкивались друг с другом возле звезды, лежащей в созвездии Кита, которую можно различить на ночном небе невооружённым глазом.
Эта звезда, называемая 49 Кита, долгое время не давала учёным покоя – было непонятно, как звезду, которой уже около 40 миллионов лет, может окружать настолько гигантское облако газа, обычно характерное для более молодых звёзд.
В настоящее время двумя профессорами из Калифорнийского университета и Университета штата Джорджия было проведено исследование, показавшее, что облако газа, окружающее 49 Кита, объясняется существованием в системе звезды гигантского пояса из ледяных объектов, напоминающего пояс Койпера, находящийся в Солнечной системе, только значительно более массивного. Огромное число столкновений между кометами этого пояса приводит к выделению огромного количества монооксида углерода, который и создаёт огромное газовое облако вокруг этой звезды, сообщают учёные.
С помощью лазерных лучей ученые MRQ создали квантовую материю, обладающую кристаллическими свойствами.
И драгоценный алмаз, и дешевый графит состоят из одинаковых атомов углерода. Крошечным, но очень важным отличием этих материалов является геометрическая конфигурация их блоков. Один и тот же материал не может быть одновременно и алмазом, и графитом. Однако в квантовой физике такого ограничения нет - это продемонстрировала команда физиков во главе с профессором Иммануилом Блохом из Института квантовой оптики Макса Планка и Людвигом Максимиллианом из Мюнхенского Университета.
Эксперименты проводились с ультраохлажденным квантовым газом. Под воздействием лазерного луча отдельные атомы можно упорядочить в правильные геометрические структуры. Но в отличие от классических кристаллов все возможные конфигурации квантового кристалла будут существовать одновременно. Это наблюдение было сделано после перехода частиц в т.н. ридберговское состояние, при котором они сильно возбуждаются энергией светового пучка.
Зеленый: атомы в основном состоянии, красный: ридберговские атомы
"Наш эксперимент демонстрирует потенциал Ридберговских газов для создания новых состояний материи. Тем самым мы закладываем основу для квантового моделирования, например, квантовых магнитов", - говорит Иммануил Блох.
Эксперимент начался с охлаждения ансамбля из нескольких сотен атомов рубидия до температур, близких к абсолютному нулю, и поимки атомов в световую ловушку. Затем на атомное облако накладывалась периодическая световая решетка - т.н. оптическая решетка, обеспечивающая практически равномерное заполнение в центральной части атомной ловушки. Далее при помощи лазера атомы приводились в ридберговское состояние, в котором внешняя электронная оболочка находится на огромном расстоянии от ядра. В результате область воздействия этих атомов выросла примерно в 10 000 раз до просто огромного размера - нескольких микрометров, порядка 1/10 человеческого волоса. Теперь эти атомы начали взаимодействовать через т.н. силы Ван-дер-Ваальса.
Взаимное отталкивание этих атомов приводит к тому, что они располагаются на расстоянии в несколько микрометров друг от друга. Возникает пространственная корреляция между атомами, что, в зависимости от количества возбужденных атомов, приводит к разным геометриям кристаллической решетки. Если точнее, все возможные кристаллические решетки существуют там одновременно. Это новое состояние вещества является очень хрупким, оно существует, только пока включен лазерный луч и атомы возбуждены.
Делая "мгновенные снимки" таких конфигураций специальной техникой с высочайшим разрешением, ученые выявили различные геометрии этого кристалла. Типичные конфигурации - это три атома в равностороннем треугольнике, четыре или пять образуют квадраты и правильные пятиугольники. Эксперименты хорошо согласуются с предсказаниями численного моделирования.
Астрономы обнаружили далёкую планету, которая может оказаться способной поддерживать жизнь в тех формах, в которых она нам известна, – и эта планета находится совсем недалеко от Земли (по космическим меркам).
Новая экзопланета, получившая название HD 40307g, находится в обитаемой зоне своей родительской звезды – диапазоне расстояний, в пределах которого на планете может существовать жидкая вода. Кроме того, планета лежит на расстоянии всего лишь в 42 световых года от Земли, а значит, в будущем её можно будет наблюдать в телескопы напрямую, говорят исследователи.
HD 40307g является одной из трёх недавно открытых планет, расположенных вокруг одной и той же родительской звезды, для которой ко времени этого открытия уже было установлено существование планетной системы из трёх планет. Эти находки, таким образом, расширили планетную систему звезды до шести планет.
HD 40307g является самой внешней планетой в своей планетной системе и находится на расстоянии в 90 миллионов километров от родительской звезды.
Исследование, связанное с открытием этой новой планеты, появилось в журнале Astronomy & Astrophysics.
По неизвестным причинам чёрная дыра (ЧД), расположенная в центре нашей галактики Млечный путь, примерно раз в день порождает рентгеновскую вспышку. Такие вспышки длятся по несколько часов, а их яркость может в некоторых случаях превосходить обычную яркость свечения ЧД даже в сотню раз. Но в феврале 2012 г. астрономы, используя рентгеновскую обсерваторию «Чандра», зафиксировали самую мощную вспышку, когда-либо наблюдавшуюся на центральной ЧД нашей галактики, известной как Стрелец А*. Светимость этой вспышки, имевшей место за 26000 световых лет от нас, была в 150 раз выше стандартной светимости ЧД нашей галактики.
Авторы нового исследования Майкл Новак и Фредерик К. Баганофф из Института Кавли Массачусетского технологического университета считают, что одной из причин такого поведения ЧД могло быть приближение к ней астероида, который ЧД разорвала на части и поглотила, что сопровождалось излучением большого количества энергии. Учёные также считают, что на самом деле вспышки на Стрельце А* могут происходить чаще, чем предполагалось ранее, и они зарезервировали время на телескопе «Чандра» для проведения дополнительных наблюдений.
Всем памятен взрыв водорода во время фукусимских событий: после перегрева активной зоны реактора вода стала разлагаться на водород и кислород, и эта смесь затем сдетонировала.
Одна из печальных сторон таких процессов заключается в том, что мы, по сути, не знаем, при каких именно условиях — температуре и давлении — они готовы начаться. То есть теория в целом ясна: взрыв происходит тогда, когда горение начинает развиваться со сверхзвуковыми скоростями. Но теоретические расчёты этого процесса для водорода под давлением неизменно расходятся с экспериментальными результатами. Причём прилично: при 700–800 К детонация происходит через тысячекратно меньшее время, чем по всем теоретическим моделям.Всем памятен взрыв водорода во время фукусимских событий: после перегрева активной зоны реактора вода стала разлагаться на водород и кислород, и эта смесь затем сдетонировала.
Одна из печальных сторон таких процессов заключается в том, что мы, по сути, не знаем, при каких именно условиях — температуре и давлении — они готовы начаться. То есть теория в целом ясна: взрыв происходит тогда, когда горение начинает развиваться со сверхзвуковыми скоростями. Но теоретические расчёты этого процесса для водорода под давлением неизменно расходятся с экспериментальными результатами. Причём прилично: при 700–800 К детонация происходит через тысячекратно меньшее время, чем по всем теоретическим моделям.
Почему? Академик Владимир Фортов и его коллеги из Объединённого института высоких температур РАН вместе с физиками из Троицкого института инновационных и термоядерных исследованийпредположили, что такой сильный разрыв, характерный и для ряда других процессов горения и детонации, обусловлен квантовыми корректировками, которые не учитываются в существующих моделях расчёта подобных процессов.
Рассматривая классическое распределение Максвелла — Больцмана, учёные пришли к выводу, что квантовомеханические эффекты должны существенно влиять на форму наиболее энергетически нагруженной части этого распределения. В обычных термодинамических процессах, где скорости даже самых быстрых молекул относительно близки к средней, это считалось незначимым, о роли таких факторов, как правило, упоминали только в связи с термоядерным синтезом в плотной плазме.
Однако сейчас удалось показать, что на деле процесс важен и для детонации, начало которой требует участия молекул с энергиями, весьма далёкими от средних кинетических энергий газа в целом. Применив разработанные ими модели для аргоновой атмосферы, содержащей 2% молекулярного кислорода и 4% молекулярного водорода, россияне обнаружили, что их теоретические расчёты полностью совпадают с экспериментальными данными о начале детонации. Сходные результаты были получены и для детонации ацетилена, способного взрываться и без окислителя, просто за счёт разложения при сжатии.
Источник
Ученые создали наноразмерное оптическое устройство, в котором фаза света определенной длины волны способна распространяться мгновенно. Работа физиков принята к публикации в журнале Physical Review Letters, кратко о ней пишет ScienceNow.
Микроскопическое устройство представляет собой выполненную из двуокиси кремния световую камеру в форме параллелепипеда. Снаружи она покрыта непрозрачным серебром. Длина камеры достигает двух тысяч нанометров, толщина составляет 85 нанометров. При этом различные варианты устройства имеют разную ширину - от 120 до 400 нанометров.
Из-за отсутствия достаточно миниатюрных источников, свет для световода ученым пришлось получать путем облучения пучком электронов подложки в непосредственной близости от одного из концов устройства. При этом авторы наблюдали необычное явление - для некоторой (определенной шириной камеры) длины волны света, его фаза распространялась мгновенно - быстрее самой скорости света.
Упрощенно, механизм явления можно представить следующим образом. Волна, попадая в такую камеру, отражается от ее противоположной стенки и накладывается сама на себя, в результате чего образуются полосы интерференции. При определенной длине волны ширину камеры можно подобрать так, чтобы эти полосы сливались в одну. В этом случае фаза света в единичный момент времени в камере всегда будет одна и та же, а это эквивалентно мгновенному распространению.
Авторы подчеркивают, что при этом не происходит нарушения фундаментального запрета на перенос информации и энергии быстрее скорости света. Речь в данном случае идет не о скорости энергии света, а о движении его фазы, которое может быть любым (аналогично скорости движения солнечного зайчика).
Подобное устройство может найти свое применение при создании оптических компьютеров или, например, генераторов скрученного света. Недавно другая группа физиков как раз представила такое устройство рекордно малого размера.
Принцип причинности, один из наиболее базовых принципов не только науки, но и повседневной жизни, предполагает, что события, происходящие сейчас, являются следствием событий, происходивших в прошлом. В свою очередь, сегодняшние события служат причиной для событий будущего. Если событие А послужило причиной следствия Б, то Б уже не может быть причиной А. Но вот физики-теоретики из Венского университета и Брюссельского свободного университета показали, что в квантовой механике можно представить себе такие ситуации, при которых одно событие может быть одновременно и причиной и следствием другого.
Хотя пока неизвестно, встречаются ли такие ситуации в природе на самом деле, но сама возможность их существования может оказать значительное влияние на квантовую механику и физику в целом.
Принцип причинности: как это работает
В повседневной жизни и в классической физике события происходят во времени: причина может повлиять на следствие только в будущем, а не в прошлом. В качестве простого примера, представьте себе, что Алиса заходит в комнату и находит там лист бумаги. Она читает написанный на бумаге текст, стирает его, и оставляет свое собственное сообщение. Другой человек, Боб, заходит в ту же комнату в другое время, и делает то же самое: читает текст, стирает его, пишет новый. Если Боб зашел в комнату после Алисы, он сможет прочитать то, что она написала, однако Алиса не узнает, что написал Боб. В этом случае, текст, написанный Алисой, это «причина», а то, что читает Боб — «следствие». Каждый раз когда Алиса и Боб будут повторять эту процедуру, только один из них сможет прочитать то, что написал другой. Даже если у них нет часов, и они не знают, кто входил в комнату первым, они могут вычислить это на основании написанного текста. Например, если Алиса напишет «здесь была Алиса», то Боб поймет, что он зашел в комнату вторым.
Квантовое нарушение принципа причинности
До тех пор, пока разрешены только законы классической физики, порядок событий жестко задан: первым в комнату зашел либо Боб, либо Алиса. Но когда в игру вступает квантовая механика, картина может радикально измениться. Согласно квантовой механике, объект (частица) может пребывать одновременно в нескольких местах — явление, называемое суперпозицией.
Международная группа физиков, под руководством Часлава Брукнера из Венского университета показала, что в квантовой системе порядок событий также может находится в состоянии суперпозиции. Если, в нашем примере, Алиса и Боб использовали для записи сообщений квантовую систему вместо листа бумаги, они могли бы оказаться в ситуации, в которой каждый из них мог бы прочитать часть сообщения, написанного другим. Могла бы получиться суперпозиция двух ситуаций: «Алиса входит в комнату первой и оставляет сообщение для Боба» и «Боб входит в комнату первым и оставляет сообщение для Алисы».
Такая суперпозиция, впрочем, не рассматривалась в стандартной формулировке квантовой механики, потому что теория всегда предполагала четкую порядок причинных связей между событиями. Однако Фабио Коста, один из авторов исследования, считает что «естественно ожидать, что порядок событий также может быть неопределенным, как скорость или положение частицы».
Работа австрийских физиков показывает, что определенная причинная взаимосвязь не является обязательным свойством природы. По словам Часлава Брукнера, настоящим вызовом для негоя является поиск ответа на вопрос о том, где в природе можно наблюдать явление суперпозиции порядка событий.
Хорошенько вглядитесь в это изображение – на протяжении последней недели астероид 2007 PA8 совершал свой ближайший на следующие 200 лет подход к Земле... и 70-метровая антенна сети Deep Space Network НАСА, расположенная в Голдстоун, Калифорния, смогла запечатлеть его прохождение.
2007 PA8 представляет собой маленькое, тёмное тело, которое приблизилось к нам на расстояние в 6,5 миллионов километров (0,043 астрономических единицы или 17 расстояний от Земли до Луны) лишь сегодня, 6 ноября. Однако возможности радаров антенны Deep Space Network, расположенных в калифорнийской пустыне Мохаве, позволяют отслеживать даже самые тёмные астероиды, собирая данные для составления подробного изображения объекта.
Изображение, представленное выше, состоит из снимков, сделанных 28, 29 и 30 октября. Эти фото, делавшиеся по мере медленного вращения астероида – с периодом примерно в 3-4 дня, – представляют собой разные проекции очертаний этого космического камня неправильной формы.
Хотя 2007 PA8 и характеризуется как Потенциально опасный астероид Центром малых планет Международного астрономического союза, его траектория хорошо изучена, и известно, что он не представляет никакой угрозы для Земли.
Источник
Американо-корейская группа инженеров научилась создавать микроскопические лазеры, размеры которых не превышают размер средней вирусной частицы. Работа ученых опубликована в журнале Nano Letters, а ее краткое содержание можно прочитать на сайте Северо-Западного Университета.
Микроскопические устройства собраны на полиуретановой подложке, в состав которой включен органический краситель. Именно он является рабочим телом лазера - тем веществом, которое сначала переводится в высокоэнергетическое состояние, а затем испускает фотоны когерентного света.
На подложке в правильном порядке расположены золотые резонаторы, имеющие, в терминологии авторов, форму "3D бабочки" (она представляет собой две противоположные грани пирамиды). Именно они испускают когерентные фотоны. Размеры индивидуальных резонаторов не превышают 250 нанометров, что существенно меньше, чем длина волны испускаемого света (800 нанометров). По словам физиков, этого удается достичь благодаря крайней компрессии поля, объясняемой особенной геометрией резонатора.
Подобные миниатюрные устройства представляют интерес прежде всего в качестве источников света для оптических компьютеров. В них вместо управления током для проведения вычислений проводится манипуляция фотонами. Работы над оптическими компьютерами ведутся с начала 90х годов. Потенциально, такие устройства за счет большей скорости фотонов по сравнению с электронами в среде могут достичь гораздо большей производительности.
- Научные труды...
- Видеоматериалы
- Каталог физических демонстраций
- 1. Механика...
- 2. Колебания и молекулярная физика...
- 3. Электричество и магнетизм...
- 3.1 Электрическое поле
- 3.2 Проводники в электрическом поле
- 3.3 Энергия электрического поля
- 3.4 Постоянный электрический ток
- 3.5 Магнитное поле
- Политика
- Солнечная система
- Эфир
- Ацюковский В.А. Лекции
- Черепенников В.Б. Науке нужна защита от лженаучных мошенников. Монография.
- Российской академии наук фундаментальная наука не нужна. Монография. Черепенников В.Б.
- Псевдонаучные труды (критика)
- Псевдонаучные статьи (обсуждение)
- Полемические статьи (обсуждение)
На сайте:
Интернет-журнал Ньютоновские чтенияНовости наукиПолитикаСолнечная система07.03.2023 09:50