Новости науки
Что представляет собой свет: частицы или волны?
Этот фундаментальный вопрос занимал учёных многие десятилетия, потому что свет в разных случаях может проявлять свойства как волн, так и частиц. Вопрос восходит ещё к спору Исаака Ньютона, отстаивавшего корпускулярную теорию света, с Джеймсом Клерком Максвеллом, утверждавшим, что свет представляет собой электромагнитные волны. Однако до настоящего времени эксперименты демонстрировали, что свет ведёт себя или как волна, или как частица, но не проявляет одновременно и те и другие свойства.
Недавно командой физиков во главе с Альберто Перуццо из Бристольского университета, Англия, был проведён новый тип эксперимента, который впервые показал, что свет ведёт себя как волна и как частица одновременно. Этот вывод физики смогли сделать, основываясь на характерной для фотона нелокальности – квантовом свойстве, позволяющем фотону находиться одновременно в нескольких местах.
Работа появилась в выпуске журнала Science за 2 ноября.
Источник
Компания SpaceX занимается разработкой «Кузнечика» (Grasshopper) – многоразовой ракеты с вертикальным взлётом/посадкой. Ранее, в сентябре, 32-метровый «Кузнечик» совершил крохотный прыжок (на втором видео), едва оторвавшись от стартовой площадки, только для того чтобы провести тестовое зажигание своих двигателей. Но теперь десятиярусный «Кузнечик» совершил свой второй, более высокий прыжок (первое видео).
О новой ракете компании SpaceX известно немного, но, как сообщалось, «Кузнечик» разрабатывается для использования в первой ступени ракеты Falcon 9, которая сможет с его помощью совершать безопасную посадку – вместо падения в океан без возможности повторного использования.
В состав «Кузнечика» входят резервуар первой ступени ракеты Falcon 9, двигатель Merlin-1D, четыре стальных «ноги» для приземления и стальная опорная конструкция. Опорная конструкция обёрнута по периметру углеродными резервуарами под давлением, заполненными азотом или гелием. В качестве топлива «Кузнечик» использует керосин высокой степени очистки, а окислителем выступает жидкий кислород.
Источник
Процесс поисков жизни на Красной планете принял новый оборот, после того как вездеход Curiosity не обнаружил следов метана при проведении первого анализа марсианской атмосферы. Но что такого важного в этом газе, и на что может указывать его наличие или отсутствие в атмосфере планеты?
По крайней мере 90 процентов метана в земной атмосфере имеет биологическое происхождение. По аналогии с Землёй можно предположить, что и марсианский метан может свидетельствовать о наличии на планете следов биологической жизни.
Кроме того, учитывая, что метан исчезает из атмосферы Красной планеты в результате фотохимических реакций разложения очень быстро, его наличие может указывать на источники, существовавшие максимум несколько сотен лет назад.
Однако не стоит чересчур обольщаться – существуют и другие, кроме биологического, возможные пути образования метана, такие как распад частиц межпланетной пыли под действием ультрафиолетовых лучей или взаимодействие воды с горными породами.
Учёные считают, что отрицательный результат, полученный Curiosity, должен стимулировать дальнейшие поиски возможных источников метана и путей его исчезновения из марсианской атмосферы.
Физики выяснили, может ли фотон быть одновременно и частицей, и волной или в разных обстоятельствах он или волна, или частица
Взгляд художника на то, как фотон может быть одновременно и частицей, и волной
ФОТО: Alberto Peruzzo/Peter Shadbolt/Nicolas Brunner/Jamie Simmonds
Физики провели эксперимент, который дал ответ на вопрос, может ли фотон быть одновременно и частицей, и волной или он все-таки проявляет себя в разных обстоятельствах или как волна, или как частица.
Квантовая механика позволяет довольно точно описывать поведение атомов и элементарных частиц, хотя и является наиболее абсурдным и наиболее противоречащим интуиции и здравому смыслу разделом физики. Квантовая механика позволяет одной и той же частице находиться одновременно сразу в нескольких местах. Эта частица может даже находиться в бесконечном количестве мест, и тогда это уже не частица, а волна. Точнее, это и частица, и волна одновременно. О такой квантовой двойственности частиц физика осведомлена с 1924 года, когда де Бройль выдвинул свою гипотезу о корпускулярно-волновом дуализме, и, хотя эта двойственность стала с тех пор общим местом и фундаментальной основой физики микромира, она до сих пор остается, по словам нобелевского лауреата Ричарда Фейнмана,«настоящей тайной квантовой механики». Последнее время физиков очень занимал вопрос, какой союз применим к фотону(как и к любой другой элементарной частице) —«и» либо«или».
Может ли фотон быть одновременно и частицей, и волной или он все-таки проявляет себя в разных обстоятельствах или как волна, или как частица? Дело в том, что в экспериментах со светом фотон ведет себя или как волна, или как частица, никогда экспериментаторам не удавалось увидеть в нем признаки и того и другого одновременно.
Чтобы все-таки добиться одновременной регистрации и волновых, и корпускулярных свойств фотона, бристольская команда решила реализовать мысленный эксперимент«с отложенным выбором», предложенный американским физиком Джоном Уилером в 1978 году. Суть его сводится к тому, что у экспериментатора есть установка, позволяющая ему по его выбору смотреть на фотон как на частицу или как на волну, но свой выбор он делает завтра, хотя фотон пролетел еще вчера.
Этим экспериментом Уилер доказывал, что понятие времени не имеет к квантовой механике никакого отношения.
Бристольские физики, опубликовавшие статью в Science, решили использовать метод отложенного выбора для другой цели — понять, возможно ли одновременно зарегистрировать фотон как частицу и как волну.
В своем эксперименте они использовали разработанный ими недавно фотонный чип — довольно сложное устройство, имеющее отношение к другому контринтуитивному квантовому эффекту — квантовой нелокальности, согласно которой изменение состояния одной из двух связанных частиц мгновенно сказывается на состоянии другой частицы, как бы далеко они ни были разнесены друг от друга.
«Наша измерительная аппаратура зафиксировала сильную нелокальность, — заявил Альберто Перуццо, руководитель исследования. — Это недвусмысленно говорит о том,
что фотон проявил себя в эксперименте одновременно и как волна, и как частица».
«Этот результат с высокой надежностью опровергает модели, согласно которым фотон может вести себя либо как волна, либо как частица», — подытожил ученый.
Используя лазерные лучи, учёные создали новый тип квантовой материи с кристаллическими свойствами.
Как безумно дорогой алмаз, так и вполне доступный по цене графит состоят из атомов одного и того же элемента – углерода. Тонкая – но значительно влияющая на свойства этих веществ и их стоимость – разница между двумя материалами состоит в геометрии упаковки их атомов. При этом одно и то же вещество не может быть одновременно и графитом и алмазом. В обычном мире... Но в квантовом мире действуют свои законы.
Группа физиков из Института Макса Планка и Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана, Германия, при помощи лазерных лучей перевела несколько атомов рубидия в так называемое Ридберговское состояние, характеризующееся высокой степенью возбуждения атома. При этом учёными было получено вещество, представляющее собой суперпозицию вполне определённых кристаллических структур. Иными словами, исследователи получили нечто, являющееся, если говорить на языке нашего примера, или графитом или алмазом – точная структура полученного вещества будет выявлена лишь при его наблюдении.
Учёные говорят, что их открытие может быть использовано в системах обработки квантовой информации.
Снимок крупнейшего спутника Сатурна Титана, сделанный космическим аппаратом НАСА Cassini в полной темноте, продемонстрировал загадочное свечение атмосферы Титана.
Если бы вы стояли на поверхности Титана, вы бы не заметили этого свечения, поскольку его мощность составляет всего несколько миллионных долей ватта. Учёные же смогли зафиксировать этот слабый свет при помощи камер аппарата Cassini, позволяющих делать снимки с продолжительной выдержкой.
Исследователи были удивлены тем, что на снимке свечение исходит не только из верхней части атмосферы Титана – откуда этого можно было бы ожидать, – но также и из более глубоких слоёв, расположенных под атмосферной «дымкой» Титана, представляющей собой пары летучих органических веществ.
Учёные полагают, что излучение видимого света из глубоких слоёв атмосферы Титана может быть вызвано глубоко проникающими космическими лучами или протеканием химических реакций, сопровождающихся свечением.
Исследование было опубликовано в журнале Geophysical Research Letters.
Марсианский ровер НАСА Curiosity не обнаружил метана в составе атмосферы Красной планеты после проведения своего первого атмосферного анализа – новость, которая, безусловно, разочарует тех, кто надеялся встретить жизнь на Марсе.
Живые организмы ответственны более чем за 90 процентов метана, содержащегося в земной атмосфере, поэтому учёные надеялись, что Curiosity “учует” этот газ в марсианской атмосфере. Но 1-тонный вездеход ничего не обнаружил после проведения первых измерений состава атмосферы при помощи своего инструмента Sample Analysis at Mars, или SAM, объявили специалисты миссии вчера, 2 ноября.
Ранее исследователи фиксировали присутствие в атмосфере Марса небольших количеств метана. Нулевая концентрация метана по результатам последнего анализа, проведённого Curiosity, может быть обусловлена тем, что концентрация этого газа меняется как от региона к региону, так и со временем, говорят учёные.
Главной целью марсианского вездехода НАСА Curiosity, приземлившегося на поверхность Красной планеты 6 августа этого года, является поиск следов былой органической жизни.
Из чего сделан свет: из волн или частиц? Этот фундаментальный вопрос волнует физиков с ранних дней развития науки.
Квантовая механика прогнозирует, что частицы света, фотоны, одновременно являются и частицами, и волнами. Опубликовав отчет в издании Science, физики продемонстрировалидуальность фотонов.
История науки отмечена интенсивными спорами меежду частичной и волновой теориями света. Исаак Ньютон был основным защитником теории частиц, а Джеймс Клерк Максвелл и его успешная теория электромагнетизма подтвердили теорию волн. Однако все изменилось в 1905 году, когда Эйнштейн показал, как можно объяснить фотоэлектрический эффект (до тех пор совершенная тайна), используя идею, с которой свет состоит из частиц — фотонов. Это открытие существенно повлияло на физику и способствовало развитию квантовой механики — наиболее точной научной теории, разработанной до сих пор.
Несмотря на успех, квантовая механика во многом противоречит интуиции. Действительно, теория прогнозирует с удивительной точностью поведение маленьких объектов, таких как атомы и фотоны. Однако, если посмотреть на эти прогнозы пристальней, мы признаем, что они удивительно спорны. Например, квантовая теория предсказывает, что частица (например, фотон) может в одно и то же время находиться в разных местах. Фактически, в бесконечно многих местах в одно и то же время, как волна. Отсюда и понятие дуальности частицы и волны, фундаментальное для всех квантовых систем.
Удивительно, когда мы наблюдаем за фотоном, он ведет себя или как частица, или как волна. Но в обоих состояниях одновременно его не застать. Его поведение зависит от типа измерения. В последние несколько лет подобные удивительные феномены исследовались экспериментально, с использованием измерительных устройств, которые могут переключаться между измерениями волн и частиц.
В работе, опубликованной в издании Science, физики дали новый виток этим идеям. Доктор Альберто Пераццо, Питер Шадболт и профессор Джереми О'Брайен из Центра квантовой фотоники университетя Бристоля в сотрудничестве с экспертами по квантовой теории доктором Николасом Брюннером и профессором Санду Попеску разработали новый тип измерительного устройствва, которые способен одновременно измерять и поведение частицы, и поведение волны. Это новое устройство приводится в дейтвие еще одним противоречащим интуиции квантовым эффектом — квантовой нелокальностью.
«Измерительное устройство выявило сильную нелокальность, которая подтвердила, что фотон в нашем эксперименте одновременно ведет себя и как частица, и как волна. Это всерьез опровергает модели, в которых фотон представлен только либо тем, либо другим», заявил доктор Пераццо.
„Для проведения исследования мы применили квантовый фотонный чип, новейшую технологию, введенную университетом Бристоля. Чип переконфигурируется, а потому его можно программировать и управлять им для реализации различных цепей. Сегодня данная технология — ведущий метод в процессе по созданию квантового компьютера, и в будущем он позволит проводить все более сложные исследования фундаментальных аспектов квантовых феноменов“, заключил профессор О'Брайен.
Группа физиков представила новую концепцию плазменного двигателя, который, по их словам, отличается высокой надёжностью, производительностью и должен значительно снизить стоимость межпланетных путешествий.
Команда учёных, основавшая 8 лет назад компанию под названием HyperV, предлагает разработать новый плазменный импульсный двигатель – двигатель, работающий на нагретых до колоссальных температур ионизированных частицах, – для проведения орбитальных манёвров, встреч с кометами/астероидами, очистки орбиты от космического мусора и межпланетных перевозок.
По прогнозам исследователей, их образец сможет производить отдельный импульс в 2000 сек, что эквивалентно скорости реактивной струи в 20000 м/с.
Команда в настоящее время собирает средства для старта своего проекта через интернет-сайт Kickstarter. Учёные планируют собрать 69000 долларов до 3 ноября этого года, чтобы начать работу над разработкой двигателя. Ко времени написания этого текста на счету исследователей было чуть больше 54000 долларов.
Две группы физиков осуществили мысленный эксперимент Уилера и продемонстрировали феномен квантовой прокрастинации - возможности отложить на неопределенно долгое время "принятие решения" о том, повел ли в прошлом фотон себя как частица или волна.Две работы ученых опубликованы в одном номере Science, а их обзорупосвящена редакционная статья.
Мысленный эксперимент, демонстрирующий парадоксальное поведение квантовых частиц был первоначально предложен Джоном Уилером в 1984 году. Он представляет собой усложненную вариацию двущелевого эксперимента, показавшего, что даже одиночные фотоны проявляют свойства волны.
В ходе эксперимента луч света сначала разделяется на два луча полупрозрачным зеркалом, а затем вновь собирается вторым таким же зеркалом. Можно подобрать расстояния, проходимые разделенными лучами так, чтобы они интерферировали, что легко зафиксировать.
Интересно, что даже если пропускать через систему одиночные фотоны, они будут продолжать интерферировать, то есть вести себя как волна. Фактически, фотон (точнее, его волновая функция) будет интерферировать сам с собой. Если же убрать второе зеркало, то интерференция станет невозможна - тогда фотон будет проявлять себя как частица. Мысль Уилера заключалась в том, что теоретически второе зеркало можно убрать в тот момент, когда фотон покинет первое, но еще не достигнет второго зеркала.
В модификации группы Перуццо наличие второго зеркала в эксперименте определялось поляризацией второго, "управляющего" фотона. В одном состоянии интерференция происходила, первый фотон вел себя как волна, в другом - не происходила, фотон вел себя как частица.
Усложнение заключалось в том, что управляющий фотон был частью запутанной пары - состояние его поляризации экспериментаторы не знали до тех пор, пока не измеряли состояние его партнера. А происходило это спустя несколько наносекунд после того, как первый фотон уже прошел путь между зеркалами и проявил себя одним из двух (волна или частица) возможных образов.
Авторы утверждают, что при наличии хорошего способа хранения запутанных частиц такое принятие решения можно откладывать на практически любое конечное время.
Американский умелец разработал прибор довольно необычной конструкции, который призван существенно повысить способность астрономов находить в космосе новые объекты, включая даже далёкие планеты.
Он называется Dittoscope и является детищем десятилетнего труда умельца и художника Тома Дитто.
Dittoscope представляет собой по сути гигантскую дифракционную решётку: плоскую поверхность, на которой вырезан ряд узких щелей. Когда на решётку попадает свет, его волны отскакивают под небольшим углом, почти параллельно поверхности решётки. Волны света интерферируют друг с другом, и становится возможным наблюдать разложение света на разные цвета.
Что отличает телескоп Dittoscope от большинства похожих на него приборов – это то, что на одном из концов его решётки установлено большое параболическое зеркало, которое собирает свет и пропускает его через щель, ведущую к детектору. Свет, проходящий через щель, попадает на другую дифракционную решётку и формирует изображение.
Такой телескоп позволяет как сэкономить на размере оптики, так и предлагает намного более широкое поле обзора, по сравнению с обычными телескопами, говорит его создатель.
Астрономы смогли открыть самые далёкие взрывы звёзд во Вселенной, указывающие на то, что учёные постепенно приближаются к тому моменту, когда они смогут увидеть гибель самых первых звёзд, появившихся после Большого взрыва, говорят исследователи.
Группа учёных во главе с ведущим автором нового исследования Джеффом Куком, астрономом из Свинбургского технологического университета, Ховторн, Австралия, исследовала так называемые «сверхяркие сверхновые» – вспышки звёзд, которые почти в 100 раз мощнее обычных сверхновых – и более того, очень редкую, самую мощную разновидность сверхярких сверхновых, называемую «сверхновые с парной нестабильностью».
Используя все доступные им инструменты, чтобы как можно глубже вглядеться в прошлое нашей Вселенной, учёные обнаружили две сверхновых: одна из них произошла 10,4 миллиарда лет назад, а вторая – 12,1 миллиарда лет назад. Обе этих вспышки, вероятно, являются сверхновыми с парной нестабильностью. До настоящего момента астрономы зафиксировали точно лишь одну сверхновую с парной нестабильностью.
Ученым впервые удалось получить, зарегистрировать и посчитать одновременно 100 тысяч фотонов света, запутанных на квантовом уровне. Это рекордное количество во много раз превысило предыдущее подобное достижение, которое составляло сначала всего 8, а затем 12 запутанных фотонов. Такая технология регистрации и подсчета “тонкой” квантовой связи между многими фотонами света может оказаться очень полезной для функции безопасного разделения ключей шифрования, использующихся в системах защищенных оптических коммуникаций.
Следует напомнить, что запутанные фотоны разделяют одно общее квантовое состояние. Таким образом, изменение квантового состояния одного из запутанных фотонов влечет за собой синхронное изменение состояния и других запутанных фотонов, независимо от расстояния, разделяющего их в физическом мире.
Обнаружение явления квантовой запутанности обычно заключается в измерении идентичности – одновременном обнаружении фотонов, находящихся в одном и том же квантовом состоянии в разных точках пространства. Использовавшийся ранее метод измерения мог успешно работать только лишь с небольшим количеством фотонов, что обусловило малое количество запутанных фотонов, обнаруженных ранее, хотя фактически их могло быть гораздо больше. Но когда дело доходит до большого количества фотонов, то чувствительности самых лучших датчиков становится недостаточно для различения запутанных и незапутанных частиц.
“Когда вы начинаете оперировать большим количеством фотонов, вы нуждаетесь в совершенно новой методике измерений” – рассказывает Мария Чехова, ученая из Института изучения света Макса Планка (Max Planck Institute for the Science of Light) в Эрлангене, Германия. Новый метод, о котором упомянула Чехова, заключается в определении, разделают ли фотоны одну и ту же поляризацию при определенных условиях. Команда Чеховой реализовала на практике этот метод и провела эксперимент, который продемонстрировал работоспособность нового метода измерения.
Исследователи “стреляли” короткими импульсами лазерного света через устройство, называемое поляризирующим разделителем луча (polarising beam splitter), которое из одного луча делает два луча света с различной поляризацией фотонов. Полученные два луча пропустили сквозь кристалл бария для того, что бы изменить длину волны фотонов, сохранив при этом их поляризацию. После такой операции лучи были снова объединены в один луч, импульс которого содержал около 100 тысяч фотонов.
Полученный короткий луч был снова разделен на два луча с различной поляризацией после чего с помощью чувствительных датчиков было подсчитано количество фотонов в каждом луче и были измерены различия в их поляризации. Не вдаваясь сильно в физико-математические дебри, можно сказать, что полученные физиками данные указали на то, что все измеренные фотоны были запутаны на квантовом уровне и их разделяемым квантовым состоянием являлась их поляризация.
Кристоф Симон, ученый из университета Калгари в Канаде, указывает, что скачок от десятков запутанных фотонов до 100 тысяч является не столь существенным, как это звучит. Фотоны, участвовавшие в предыдущем “рекорде” разделяли суперпозицию из двух квантовых состояний, в то время, как фотоны у Чеховой разделили приблизительно миллион квантовых состояний, делая саму природу квантовой запутанности очень сложной и сильно отличающейся от первоначального варианта. “Нужно быть очень осторожным, сравнивая два эксперимента” – утверждает Кристоф Симон.
Но, несмотря на такой скептицизм, работа, проделанная Марией Чеховой и ее командой, может иметь весьма важное значение для дальнейшего развития квантовой области в целом. Она может оказать влияние на разработку будущих квантовых компьютеров, наверняка затронет область защищенных квантовых коммуникаций и другие области, где используется явление квантовой запутанности частиц.
Космический аппарат “Вояджер-1” является самым удалённым от нас искусственным объектом, который, как предполагается, покидает сферу солнечного влияния. Недавно международная команда учёных провела анализ данных, поступающих от космического аппарата «Вояджер-1» за последние несколько месяцев.
Начиная с 2010 г. «Вояджер-1» находился в области так называемого гелиощита – области пространства, где сила солнечного ветра спадает почти до нуля, а магнитное поле начинает сжиматься и флуктуировать. Согласно теории, в этой зоне количество частиц высокоэнергетических космических лучей должно убывать, так как это излучение должно рассеиваться флуктуациями магнитного поля. В действительности же данные за последнее время показали увеличение количества регистрируемых аппаратом высокоэнергетических частиц. Учёные связывают это с тем, что флуктуации магнитного поля могли определённым образом зарядить частицы, находящиеся внутри гелиощита, увеличивая таким образом число регистрируемых частиц с высокой энергией.
Но если это так, то, возможно, «Вояджер-1» уже давно находится за границами Солнечной системы? Давайте не будем долго ждать официального подтверждения, а просто посмотрим на график, представленный на рисунке выше.
Стэнфордские ученые показали устройство, которое производит искусственный магнетизм, чтобы применить виртуальную силу к фотонам, подобно эффекту магнитов на электроны.
Прогресс может привести к новому классы наноразмерных приложений, которые используют свет вместо электричества.
С магнитной точки зрения фотоны являются индивидуалистами в техническом мире. Испытывая нехватку в электрическом заряде, они могут двигаться даже в наиболее интенсивных магнитных полях. Однако все может измениться. В работе, опубликованной в издании Nature Photonics, междисциплинарная группа ученых сообщила о создании устройства, которое приручает поток фотонов с помощью синтетического магнетизма.
Процесс ломает ключевой закон физики, известный как инверсионно-временная симметрия света, и может привести к совершенно новому классу устройств, которые используют свет вместо электричества для применения в пределах от акселераторов и микроскопов до более быстрых чиповых коммуникаций.
«Это инновационный способ управления световым потоком. Он представляет удивительный контроль фотонов, не выявленный никогда прежде», сказал профессор электротехники Шанью Фан.
Способность использовать магнитные поля для перенаправления электронов является основным принципом электроники, однако до сих пор не существовало заключения для фотонов. Когда электрон приближается к магнитному полю, он встречает сопротивление и следует путем наименьших усилий, совершая круговые движения вокруг области. Точно так же новое устройство посылает фотоны кружиться вокруг искусственного магнитного поля.
Стэнфордское решение капитализируется на недавнем исследовании фотонных кристаллов — материалов, которые могут поглощать и выделять фотоны. Для разработки устройства члены группы создали сетку из крошечных полостей, вытравленных в кремнии, формирующем фотонный кристалл. Точно применяя электрический ток к сетке, они сумели управлять или гармонически настроить фотонный кристалл для искусственного магнетизма в качестве эффективного магнитного поля.
Ученые сообщили, что сумели изменить радиус траектории фотона, изменив электрический ток, приложенный к фотонному кристаллу и управляя скоростью вхождения фотонов в систему. Этот двойной механизм обеспечивает большую степень контроля над точностью движения фотонов, позволяя ученым регулировать свет везде, где им заблагорассудится.
В процессе создания устройства ученые, как уже сообщалось, разрушили известное в физике явление инверсионно-временной симметрии света. Разрушение этой симметрии, по сути, представляет заряд фотонов, которые реагируют на эффективное магнитное поле так, как электрон реагирует на настоящее магнитное поле.
Для инженеров это означает, что фотон, движущийся вперед, будет обладать отличными свойствами, нежели когда он движется назад, и это приводит к многообещающим техническим возможностям. „Разрушение инверсионно-временной симметрии крайне важно, поскольку открывает новые методы управления светом. Мы можем, например, помешать свету двигаться назад и, таким образом, исключить отражение“, сказал Фан.
Новое устройство решает как минимум один основной недостаток современных фотонных систем, использующих кабели из оптоволокна. Фотоны обычно полностью изменяют курс в таких системах, вызывая форму отраженного шума, известную как обратное рассеяние.
„Несмотря на гладкий внешний вид, стеклянные волокна, с фотонной точки зрения, довольно шершавы. Они вызывают определенное количество обратного рассеяния, которое ухудшает качество“, отметил докторант Кеджи Фань.
В целом, как только фотон проникает в устройство, он уже не может вернуться. Это качество будет ключевым для будущего применения технологии, поскольку устраняет недостатки, такие как потеря сигнала, обычная для оптического волокна, и другие.
Факт ранее неизвестного учёным похищения звёзд был установлен астрономами, которые пытались разрешить загадку, связанную с неожиданно высокой интенсивностью микролинзирования, возникающего в периферийных областях Млечного пути. Но вместо этого они обнаружили, что Большое Магелланово Облако похищает звёзды у своего соседа, Малого Магелланова Облака, о чём свидетельствует шлейф из звёзд между ними. Хотя, вероятно, это преступление было совершено сотни миллионов лет назад, во время столкновения между этими двумя галактиками, новая информация поможет учёным лучше понять историю этих галактик, находящихся по соседству с нашей галактикой, по словам ведущего автора нового исследования Гуртины Безла из Колумбийского университета.
Интересно отметить, что изначально учёные считали, что эффект микролинзирования создаётся за счёт так называемых «массивных компактных объектов гало», состоящих из тёмной материи, и лишь открытие мостика из звёзд между двумя галактиками-компаньонами Млечного пути позволило астрономам объяснить происхождение загадочного эффекта.
Левитирующий сверхпроводник (фото Lyndsey Wylie).
Физики из Университета Аугсбурга (Германия) описали в European Physical Journal B (находится в открытом доступе) синтез нового материала LixFe2Se2(NH3)y, относящегося к классу сверхпроводящих селенидов железа. Новинка обладает довольно высокой температурой перехода в сверхпроводящее состояние (44 К) при нормальном давлении, что превосходит достижение ставших своего рода классикой купратных сверхпроводников (но всё же значительно уступает ртутьсодержащим ВТСП).
Одна из первичных задач физиков и материаловедов, работающих над созданием новых высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП), — получение материалов, способных переходить в сверхпроводящее состояние при температурах выше точки сжижения азота (77 К). Такую температуру легко создать и недорого поддерживать (в сравнении с очень и очень быстро испаряющимся жидким гелием жидкий азот кажется райскими кущами).
В 2008 году впервые были открыты сверхпроводники на основе арсенида железа с температурой перехода 56 К. Затем, в течение нескольких лет, предпринимались попытки заменить мышьяк на селен, в 2010 году увенчавшиеся успехом: были созданы материалы на основе селенида железа с интеркалированными ионами калия, рубидия, цезия или таллия (все одновалентные, а таллий ещё и жутко токсичный). К сожалению, ни один представитель этого семейства железных халькогенидных материалов (A1-xFe2-ySe2, где А = K, Rb, Cs или Tl) так и не смог даже близко подобраться к арсенидным аналогам, остановившись на максимуме в 32 К.
Авторы нынешнего исследования, отойдя от использования физических методов, прибегли к химическому синтезу в растворе жидкого аммиака, чтобы интеркалировать атомы лития между слоями железа и селена. Подобно тому как смешение компонентов коктейля способно привести к получению совершенно нового вкуса, перемешивание всех реагентов в течение нескольких часов в жидком аммиаке позволило создать продукт с абсолютно новыми сверхпроводящими свойствами, которые контролируются электронным допингом и растяжением кристаллической структуры селенида железа (и то и другое достигается включением донорных Lix(NH3)y-фрагментов).
В отличие от всех предыдущих попыток, учёным удалось синтезировать материал с очень высоким уровнем чистоты. Кроме того, фракция, обладающая сверхпроводящими свойствами, составила почти 80% от объёма материала, что значительно выше, чем в случае любых иных представителей халькогенидного семейства, что, кстати, позволило сделать вывод о том, что сверхпроводящие свойства материала обуславливаются не электрон-нейтральными фрагментами Li(NH2), которые составляют примерно 20% интеркалята, а электрон-донорными — Lix(NH3)y .
Замена лития на следующий за ним натрий уже обеспечила повышение температуры до 45,5 К. На очереди калий, рубидий и цезий.
Источник
Бушующий у восточного побережья Соединённых штатов Америки ураган «Сэнди», которому уже присвоена первая категория опасности, будет представлять собой значительную угрозу для страны, когда его сильные ливни, мощный ветер и огромные волны обрушатся на побережье, на котором расположены крупные мегаполисы, включая Нью-Йорк и Вашингтон.
В настоящее время «Сэнди» находится у берегов Северной Каролины (34,5 с.ш., 70,5 з.д.) и движется к северо-востоку со скоростью в 22 км/ч, создавая области с пониженным давлением, достигающим 950 мбар.
Спутник НАСА GOES-O/14 следит за распространением урагана «Сэнди», и на представленном ниже видео можно полюбоваться на развитие урагана с точки наблюдения, расположенной на геостационарной орбите – в 35800 километрах от поверхности нашей планеты. Снимки для замедленной съёмки делались примерно раз в минуту. Солнечный свет, падающий под разными углами, помогает лучше рассмотреть структуру облаков.
Источник
Используя Слоановский цифровой обзор неба, исследователи обнаружили, что поток звёзд, который, как предполагается, представляет собой остатки древнего звёздного скопления, медленно поглощается нашей с вами родной галактикой Млечный путь.
Группа астрономов из Йельского университета во главе с Аной Бонаца, магистрантом и ведущим автором нового исследования, ранее уже отмечала, что Млечный путь имеет склонность к поглощению карликовых галактик, что приводит к его постепенному росту. Но в этот раз наша галактика, похоже, не обедает, а лишь слегка перекусывает: поток звёзд, обозначенный учёными как поток Треугольника, является на самом деле остатками лишь одного звёздного скопления, а не целой галактики.
Считается, что галактики формируются постепенно, через слияние меньших по размерам галактик или отдельных звёздных скоплений. Эти процессы могут являться ключевыми для роста галактик, подобных нашему Млечному пути, говорят учёные.
Исследование скоро появится в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Квартет спутников Европейского космического агентства Cluster, изучающий земную магнитосферу, обнаружил, что наш защитный пузырь позволяет солнечному ветру проникать сквозь него в значительно более широком диапазоне условий, чем предполагалось ранее.
Солнечный ветер – поток заряженных частиц, идущих от Солнца – несёт с собой собственное магнитное поле, которое может взаимодействовать с магнитным полем Земли. Анализ данных, полученных со спутников Cluster, который был проведён группой учёных из Центра космических полётов Годдарда НАСА во главе с ведущим автором нового исследования Куонгом Джу Хваном, показал, что солнечная плазма легко протекает сквозь защитную оболочку нашей планеты там, где магнитное поле солнечного ветра взаимодействует с магнитным полем нашей планеты, подобно тому, как поток ветра взаимодействует с поверхностью воды, образуя завихрения. Через эти воронки плазма попадает внутрь магнитного пузыря и достигает нашей планеты.
Исследование появилось в журнале The Journal of Geophysical Research.
- 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