Новости науки
Физики предложили эксперимент, которые может помочь нам сделать выбор между крайностями, чтобы описать поведение вселенной.
Предположение сделали ученые из Швейцарии, Бельгии, Испании и Сингапура. Результаты опубликованы в издании Nature Physics. Работа основана на том, что ученые называют «скрытым неравенством влияния». Она показывает, как квантовые прогнозы бросают вызов нашему лучшему пониманию свойств пространства и времени, теории относительности Эйнштейна.
„Мы заинтересованы тем, можно ли объяснить пугающие явления, которые мы наблюдаем, не жертвуя смыслом вещей, происходящих в пространстве и времени“, сказал один из исследователей Жан-Даниэль Банкал, один из исследователей, которые провели исследователи из университета Женевы (Швейцария).
Удивительно, но есть реальная перспектива выполнения этого теста.
Значения квантовой теории беспокоили физиков с момента ее изобретения в начале 20 века. Проблема в том, что квантовая теория прогнозирует причудливое поведение частиц, такое как сцепленность, когда две частицы ведут себя одинаково и взаимосвязано, даже если расположены далеко друг от друга. Это нарушает наше понимание причины и следствия в пространстве и времени. Физики называют такое поведение „нелокальным“.
Именно Эйнштейн впервые привлек внимание к тому, что он назвал „призрачным действием на расстоянии“, предсказанным квантовой механикой. Ученые предположили, что, во-первых, идентичное поведение частиц может быть подстроено заранее, либо все дело в сигнале между частицами.
В 1960-х Джон Белл придумал первый тест, чтобы понять, насколько сцепленные частицы соответствуют здравому смыслу. В частности, тест „неравенства Белла“ проверяет, основано ли поведение двух частиц на предшествующих измерениях. Если измерения нарушают неравенство, пары частиц делают то, о чем гласит квантовая теория: действуют без каких-либо „локальных скрытых переменных, определяющих их судьбу. Стартовав в 1980-х, эксперименты снова и снова находили нарушения „неравенств Белла“.
Казалось, квантовая теория победила. Однако обычные тесты неравенств Белла никогда не могут полностью убить надежду на здравый смысл, включая сигналы, которые не исключают принципы относительности. Именно потому ученые намереваются разработать новое неравенство, которое непосредственно исследовало бы роль сигналов.
Эксперименты уже показали, что если есть желание объяснить положение вещей, основываясь на сигналах, они должны двигаться быстрее света — со скоростью, большей скорости света в 10000 раз. Тем, кто знает, что относительность Эйнштейна устанавливает скорость света как универсальный предел скорости, идея сигналов, путешествующих со скоростью в 10000 раз больше скорости света, запускает сигнал тревоги. Однако у физиков есть еще одно решение: такие сигналы могут пребывать как «скрытые влияния“ — негодные ни для какого употребления, и потому не нарушающие относительность. Если только сигналы могут использоваться для коммуникаций со скоростью выше световой, они открыто противоречат относительности.
Новое неравенство скрытого влияния показало, что это решение не работает, когда дело касается квантовых прогнозов. Чтобы получить неравенство, которое производит измерение сцепленности между четырьмя частицами, ученые рассмотрели, какие поведения возможны для четырех частиц, которые связаны скрытыми влияниями и путешествуют на некоторой произвольной конечной скорости.
Математически эти ограничения описывают 80-мерный объект. Тестируемое скрытое влияние — граница тени, которую 80-мерный объект отбрасывает в 44 измерениях. Ученые показали, что квантовые прогнозы могут лежать за этой границей, а это значит, что они противоречат одному из предположений. Вне границы влияния не могут оставаться скрытыми или должны обладать бесконечной скоростью.
Экспериментальным группам уже удалось спутать четыре частицы, а потому тест будет выполнен в ближайшем будущем (хотя для измеримого значения придется улучшить точность экспериментов). Такой тест сведется к измерению одного числа. Во вселенной, следующей стандартным релятивистским законам, которые мы используем, пределом является 7. Если природа ведет себя так, как предсказывает квантовая физика, результат может достичь значения 7,3.
Если же результат больше 7, то есть если квантовая природа мира подтверждается — что все это значит и как влияет на свойства пространства и времени?
Здесь доступны два выбора. С одной стороны, есть выбор бросить вызов относительности и раскрыть влияния, что означает принять коммуникации со скоростью выше скорости света. Относительность — успешная теория, которую ученым не удастся легко поставить под сомнение, а потому для многих физиков это выглядит как наиболее широкая возможность.
Другая возможность — признать, что влияние должно быть бесконечно быстрым, или что существует некий процесс, который имеет эквивалентный эффект, когда рассматривается с учетом свойств пространства и времени. Текущий тест не способен это различить. Так или иначе, это означает, что вселенная является весьма нелокальной, то есть каждый бит вселенной может быть связан с любым другим битом в любом другом месте немедленно. Возможность таких связей оспаривает интуитивное понимание и предоставляет еще одно экстремальное решение, но более предпочтительное для коммуникаций со скоростью выше скорости света.
„Наш результат придает вес идее, согласно которой квантовые корреляции так или иначе являются результатом внешних свойств пространства и времени, то есть ни одна пространственно-временная теория не способна описать их“, заключил профессор Николас Гисин из университета Женевы (Швейцария).
Космический аппарат НАСА Cassini зафиксировал последствия древней гигантской бури на Сатурне. Новые данные указали на рекордные возмущения в верхней части атмосферы планеты, существовавшие ещё долгое время после того, как видимые признаки бури исчезли, а также на то, что эта буря на самом деле была намного мощнее, чем считалось до этого.
При анализе данных, полученных с композитного инфракрасного спектрометра аппарата Cassini, обнаружилось, что мощные электрические разряды, происходившие во время бури, разогрели стратосферу Сатурна на 83 Кельвина выше её обычной температуры. В это же время исследователи из Центра космических полётов Годдарда НАСА, Гринбелт, Мэриленд, обнаружили гигантское повышение концентрации этилена, происхождение которого пока остаётся для учёных загадкой. Этилен – это газ без цвета и запаха, который обычно не наблюдается на Сатурне.
Учёные из Центра Годдарда описали этот беспрецедентный энергетический всплеск в новой работе, опубликованной в выпуске журнала The Astrophysical Journal за 20 октября.
Огромная внесолнечная планета, которую многие астрономы считали «мёртвой и погребённой», вернулась к жизни, говорят исследователи.
Новый анализ результатов наблюдений, проведённых космическим телескопом «Хаббл», обнаружил, что возле лежащей неподалёку от нас звезды Фомальгаут действительно существует гигантская экзопланета, которую учёные окрестили экзопланетой-«зомби». Эти выводы противоречят результатам других недавних исследований, утверждающих, что так называемая «планета» – известная как Фомальгаут b – на самом деле является огромным облаком пыли.
Команда астрономов во главе с Тайном Карри из Торонтского университета смогла зафиксировать присутствие планетного объекта в наблюдениях «Хаббла» за 2004 – 2006 гг. в трёх разных длинах волн видимого света. В своей новой работе учёные также смогли определить орбитальные характеристики Фомальгаута b, подтвердив, что гравитация планеты могла сформировать вокруг неё диск из обломков, замеченный предыдущими исследователями.
Немецким физикам удалось получить «новый» источник света, который представляет собой конденсат Бозе-Эйнштейна и состоит из фотонов. Учитывая тот факт, что до недавнего времени создание такого источник света считалось невозможным, можно говорить о серьезном научном прорыве в этой области, который позволит использовать новое открытие для создания ультрасовременных лазеров или, например, процессоров очень высокой мощности.
Явление, которое в среде физиков известно как конденсат Бозе-Эйнштейна, происходит, если, например, подвергнуть охлаждению высококонцентрированные атомы рубидия. При этом, отдельные атомы перестают быть отличимыми друг от друга, а состоящее из них вещество начинает выступать в роли одной гигантской частицы. Подобный эффект возникает и при охлаждении фотонов, с той лишь разницей, что при попадании их в охлажденную среду они подвержены исчезновению. Таким образом, основной заслугой из Университета Бонна можно считать найденную ими возможность охлаждения фотонов нужной концентрации в одном определенном месте.
Достигнуть этого удалось, применив систему из двух зеркал с очень высокой отражающей способностью, с запущенным в нее лучом света, который постоянно отражался от зеркал. В пространстве между зеркалами был помещен определенный пигмент, молекулы которого время от времени поглощали проходящие мимо фотоны, а затем снова их отталкивали в окружающее пространство. Именно во время столкновений фотоны охлаждались до комнатной температуры, а применение лазеров позволило получить необходимую степень концентрации этих частиц, при которой они стали действовать, как единый огромный фотон.
Таким образом, полученный фотонный конденсат Бозе-Эйнштейна является новым источником света, который имеет подобные лазеру характеристики при том, что, по сути, он лазерным источником не является. Ожидается, что ученые продолжат свои исследования данной технологии, которая может дать дополнительный толчок в развитии многих промышленных областях производства высокоточной электронной техники.
Астрономы обнаружили сверхплотную звезду, которая делает полный оборот по орбите вокруг своего умирающего звёздного компаньона за 93 минуты, что является рекордом скорости для звёзд этого типа.
Сверхскоростной объект, который представляет собой тип нейтронной звезды, называемый миллисекундным пульсаром, несётся сквозь космическое пространство со скоростью более чем в 13000 километров в час или даже больше, говорят исследователи. Его менее массивный компаньон, которого пульсар-«чёрная вдова» разрушает залпами радиации, тем не менее, несётся сквозь космическое пространство намного быстрее самого пульсара, двигаясь вокруг общего центра масс системы со скоростью примерно в 2,8 миллиона километров в час.
Пульсар, известный как PSR J1311-3430, и его компаньон разделены расстоянием в 520000 километров – около 1,4 расстояния от Земли до Луны, – что делает их наиболее тесной из таких пар, известных на настоящий момент.
Результаты исследования, посвящённого пульсару PSR J1311-3430, появились онлайн в выпуске журнала Science за 25 октября.
Астрономам удалось открыть ультраплотную звезду, она вращается вокруг звездного умирающего компаньона,выполняя полный оборот всего за девяносто три минуты. Это делает данный объект самым быстрым из всех найденных ранее. Скоростной объект собой представляет разновидность нейтронной звезды, миллисекундный пульсар, летящий со скоростью 13 000 километров в час либо даже несколько выше.
Так, его звездный компаньон, которого постепенно пульсар уничтожает собственной сверхвысокой радиацией и гравитацией, представляет собой звезду, которая притянута гравитацией пульсара настолько, что центробежные силы ей придали скорость вращения – 2,8 миллионов километров в час вокруг нейтронной звезды. Исходя из слов ученых, такая звезда уже обречена и она никогда уже не может покидать гравитационное поле пульсара; в конечном результате будет им уничтожена.
Обнаруженная система называется PSR J1311-3430, в которой 2 объекта разделяются всего 520 000 километрами. Это приблизительно полтора расстояния от Земли до Луны. Согласно слов специалистов известно, что из всех открытых ранее бинарных систем при участии нейтронных звезд эта считается самой плотной, и объекты намертво в ней привязаны гравитацией друг к другу.
Открыть систему-экзотику удалось благодаря единству множества данных, которые собраны телескопом Ферми, функционирующими на околоземной орбите и разглядывающим космопространство в диапазоне гамма-лучей. Так, в НАСА заявляют, что PSR J1311-3430 является первым миллисекундным пульсаром, который был обнаружен только с помощью гамма-диапазона. В исследовательском процессе PSR J1311-3430 использовались некоторые новые техники, в будущем которые смогут позволить изучить тысячи остальных миллисекундных пульсаров нашей Вселенной. Помимо этого, PSR J1311-3430 собой представляет крайний случай в эволюции пульсаров, демонстрируя насколько подобные системы могут быть экстремальными.
Также как и другие нейтронные звезды, формироваться пульсары могут, когда массивные звезды погибают, и то, что осталось от них под действием своей гравитации, сжимается, представляя собой объект сверхвысокой плотности,который состоит лишь из нейтронов. Исследователи утверждают, что нейтронная звезда практически по массе соответствует нашему Солнцу, однако по своему диаметру имеет только тридцать-сорок километров. Столь высокая концентрация вещества, а также большая масса объект раскручивают до огромной скорости вращения вокруг своей оси. Практически, нейтронные звезды делают вращения на скорости, которая только едва не дотягивает, чтобы центробежные силы звезду изнутри разорвали.
Фрагментарные первые данные о пульсаре западные ученые получать начали еще в 2008 году, однако они были обрывочны. Позднее удалось выяснить, что сам пульсар выполняет триста девяносто оборотов ежесекундно вокруг своей оси. «Для того, чтобы обнаружить пульсар, нам потребовалось пять тысяч ЦПУ/дней. Объемы вычислений здесь увеличиваются одновременно с тем, как возрастает частота вращения пульсара. Так, найденный нами объект имел частоту триста девяносто герц; если бы пришлось нам искать объект, который вращается на частоте семисот Герц, то это могло бы занять на современном оборудовании двадцать семь тысяч ЦПУ/Дней», – сообщил Хольгер Плетч, эксперт Института гравитационной физики имени Макса Планка в Ганновере.
Исследуя другой объект бинарной системы – умирающую звезду, ученые выяснили, что ее диаметр меньше 88 000 километров /меньше Юпитера/, однако по собственной массе она тяжелее Юпитера в восемь раз и в тридцать раз плотнее нашего Солнца. Было также установлено, что в настоящий момент большая часть испарений вещества данной звезды получается не столько в связи с воздействием гравитации пульсара, сколько вследствие потоков радиации, которые он на нее обрушивает.
Пульсар – это космический источник радио- /радиопульсар/, оптического /оптический пульсар/, рентгеновского /рентгеновский пульсар/ и/или гамма- /гамма-пульсар/ излучений, которые на Землю приходят в виде периодических волн /импульсов/. Пульсары представляют собой нейтронные вращающиеся звёзды с магнитным полем, наклоненным к оси вращения, а это вызывает модуляцию приходящего излучения на Землю.
Звёзды, выброшенные из их родных галактик при столкновении с другими галактиками, могут двигаться в гигантских невидимых облаках тёмной материи, говорят исследователи, что может объяснить таинственное излучение, пронизывающее небо.
Это значит, что гало из тёмной материи, окружающие галактики, не идеально тёмные, но в них присутствует некоторое количество звёзд, добавляют учёные.
За последние несколько десятилетий телескопы зафиксировали значительно большее количество ИК-излучения, идущего с неба, чем можно бы было связать с количеством всех известных астрономам галактик. Тогда учёные предположили, что источниками дополнительного ИК-излучения могут быть очень древние, далёкие, ещё не открытые галактики. Однако теперь новое исследование, проведённое группой учёных во главе с Асантой Курэй, космологистом из Калифорнийского университета, Ирвин, обнаружило, что источниками таинственной радиации, скорее, являются не галактики, а одинокие звёзды, двигающиеся в галактических гало.
Магнитное поле Земли разворачивается невероятно быстро, с тех пор как современные люди впервые прибыли в Европу, полностью обращая свои полюса менее чем за тысячу лет, указывается в новом исследовании.
Ранее учёные считали, что полюса магнитного поля меняются местами каждые несколько сотен тысяч лет. Однако, по словам Норберта Новацука, специалиста по палеомагнетизму из Германского исследовательского центра геонаук, в настоящее время исследователи обнаружили, что магнитные полюса поменялись местами лишь 41000 лет назад – вскоре после того, как современные люди проникли в Европу – и развернулись ещё раз менее чем через тысячелетие после этого.
Разворот магнитных полюсов имеет большое значение, особенно в современном мире, так как он сопровождается значительным ослаблением магнитного поля Земли, защищающего людей, а также все наземные коммуникации с чувствительной электроникой от губительного воздействия космической радиации.
Это исследование появилось в журнале Earth and Planetary Science Letters.
Используя комбинацию наблюдений, проведённых наземными телескопами, и данные из архивов, команда исследователей собрала примерно 40 снимков извержений вулканов, происходивших на самом геологически активном во всей нашей Солнечной системе объекте – спутнике Юпитера Ио.
В настоящее время нет ни одного космического аппарата, способного изучать Ио с близкого расстояния – миссия Galileo завершилась ещё в 2003 г., и по крайней мере до 2030 г. не планируется никаких новых экспедиций к этому спутнику. Но благодаря усилиям команды учёных, возглавляемой Фрэнком Марчизом, исследователем из Центра им. Карла Сагана института поисков внеземного разума SETI, наблюдения за вулканической деятельностью этого спутника не будут прерываться. Марчиз представил результаты наблюдений вулканической активности Ио наземными телескопами за последние десять лет на собрании Отделения планетарных наук Американского астрономического сообщества в Рино, Невада.
Сразу две группы физиков из США, Дании и Сингапура предложили очень схожие схемы притягивающего луча - так в фантастике называется луч, который притягивает объект к источнику излучения. Насколько подобный луч пригоден для работы с микрообъектами (продвинутый аналог оптического пинцета), ученые пока затрудняются ответить.
В новой схеме притягивающий луч создавался парой соосных лучей Бесселя. Эти лучи - суть решение уравнения Максвела, в котором поток энергии поля описывается квадратом функции Бесселя нулевого порядка. Они обладают рядом замечательных свойств - в частности, фотоны в таких лучах движутся под углом к направлению распространения самого луча.
В рамках новой работы ученые показали, что настройка луча должна быть очень точной. Они подчеркивают, что обеспечить такую точность в реальном времени не представляется возможным. Поэтому исследователи предложили другую схему, в которой используется пара лучей, которые накладываются в районе тела-цели. В рамках работы ученые даже смогли продемонстрировать работу собственной идеи экспериментально.
Недавние изображения, полученные аппаратом НАСА Cassini, открыли новые любопытные детали рельефа таинственного спутника Сатурна, включая почти округлое образование с гигантским крестом на нём и береговые линии древних морей.
Новые находки изучались двумя исследовательскими группами: первая занималась «крестом», а вторая – высохшими морями Титана.
Учёные из первой группы обнаружили, что своим происхождением странный крест обязан геологическим процессам, схожим с процессами, протекающими при выпечке хлеба, когда поднимающееся снизу тесто разламывает верхнюю корочку. Только в случае Титана речь идёт о поднимающейся из недр спутника магме.
Другая команда, изучавшая снимки Cassini, смогла показать, что на Титане имелись углеводородные моря не только в северном, но и в южном полушарии, на что указывают чётко очерченные берега древних высохших морей.
Результаты обоих исследований были представлены на собрании Отделения планетарных наук Американского астрономического общества, проходившем в Рино, Невада.
Источник
Астрономы заметили редкий тип рентгеновского взрыва звезды возле центра нашей галактики Млечный путь, обнаруживший ранее неизвестную чёрную дыру (ЧД), поглощающую газ, перетекающий к ней от соседней солнцеподобной звезды.
Находка была сделана в прошлом месяце спутником НАСА Swift, который заметил яркий рентгеновский источник в нескольких градусах от галактического центра Млечного пути. Астрономы охарактеризовали эту вспышку как рентгеновскую новую, которые происходят, когда поток газа приближается к нейтронной звезде или ЧД. В отличие от сверхновых, новые не разрушают звезду полностью.
ЧД предположительно находится на расстоянии от 20000 до 30000 световых лет от нас во внутренней области галактики. Астрономы, назвавшие яркую рентгеновскую новую Swift J1745-26 в соответствии с её пространственными координатами, говорят, что они зафиксировали очень редкое событие.
Команда телескопа Swift считает, что чёрная дыра является частью рентгеновской двойной звёздной системы небольшой массы, в которой газ перетекает от звезды к диску, образовавшемуся вокруг ЧД, закручиваясь по спирали и сильно разогреваясь по мере приближения к центру ЧД.
Исследователи из Окриджской национальной лаборатории установили, что атомы азота в составе нитрида урана демонстрируют неожиданные колебания.
Эти колебания формируют практически идеальную реализацию модели из учебника физики, известную как изотропический квантовый гармонический генератор.
В эксперименте с кристаллами нитрида урана, в каждом из которых легкие атомы азота находятся в центре клетки из тяжелых атомов урана, нейтронное рассеивание показало неожиданные серии отличных и равномерно разделенных квантовых колебаний: атомы азота вибрировали как шар на пружине на молекулярном уровне.
«Студентам-физикам знакома идеализированная квантовая масса на пружине, однако весьма неожиданно было найти настолько точную версию теоретической модели в реальном эксперименте», сказал Стив Наглер.
Результаты исследования опубликованы в издании Nature Communications.
Исследователи применили интенсивные нейтронные лучи Источника расщепления нейтронов для исследования магнитных свойств одинарного кристалла нитрида урана, когда заметили следы квантовых колебаний. Технология ученых — нейтронное рассеивание — является инструментом, с помощью которого обычно измеряют квантованные звуковые волны или „возбуждения фонона“, которые происходят при низких частотах. Измерения с помощью Источника расщепления нейтронов помогли исследовать более высокие частоты, намного выше частот фонона.
Новые данные выявили до 10 равномерно разделенных энергетических уровней, связанных с квантовыми колебаниями отдельных атомов азота в различных квантовых состояниях. Ученые не ожидали найти серии высокоэнергетических вибрационных режимов нитрида азота — особенно в ходе эксперимента, который изначально намеревался исследовать магнетизм в материале. „Мы узнали о квантовом гармоническом генераторе из учебников физики, но никогда не думали, что в природе найдем столь ясный пример“, заявил постдокторант Адам Ацел, ведущий автор статьи.
Нитрид урана рассматривают в качестве топлива для следующего поколения более эффективных атомных реакторов. Феномен, обнаруженный с помощью Источника расщепления нейтронов, может помочь понять функции материала и поведение в качестве ядерного топлива.
Учёные, используя данные, полученные от космического аппарата НАСА Wide-field Infrared Survey Explorer, или WISE, смогли рассмотреть новые детали троянских астероидов Юпитера – астероидов, которые движутся вокруг Солнца почти по той же орбите, что и Юпитер. Эти астероиды делятся на две группы – одна движется перед газовым гигантом, а вторая тянется в его хвосте.
Благодаря новым наблюдениям, учёные впервые смогли увидеть цвет троянских астероидов: как передняя, так и задняя группа представляют собой преимущественно тёмные, красноватые фрагменты породы с матовой, плохо отражающей поверхностью. Кроме того, новые данные подтверждают существующее предположение о том, что в группе троянских астероидов, движущихся перед Юпитером, больше объектов, чем в задней группе.
Эти результаты были представлены на 44-м ежегодном собрании Отделения планетарных наук Американского астрономического общества в Рино, Невада. Две работы, описывающие это исследование, были одобрены к публикации в The Astrophysical Journal.
Сверхтвердость проявляется и в прохождении дефектов через кристаллическую решетку
Восьмилетняя история самого таинственного квантового эффекта – сверхтвердости – возможно, подходит к своему завершению: этого эффекта в природе может и не быть.
Квантового эффекта сверхтвердости, возможно, не существует в природе. Во всяком случае, к такому выводу пришел Мозес Чан, физик из Университета штата Пенсильвания, опубликовавший соответствующуюстатью в последнем номере журнала Physical Review Letters.
Сверхтвердость(supersolidity) – неудачный термин, введенный научной прессой Запада, потому что к повышенной твердости он никакого отношения не имеет. Эффект сверхтвердости сводится к тому, что при очень низких температурах и высоких давлениях, когда гелий превращается в твердое кристаллическое тело, часть его атомов получает возможность пронизывать гелиевый кристалл, словно супергерой, проходящий сквозь стены, то есть не испытывая никакого сопротивления.
Сам эффект был предсказан еще в 1969 году советскими теоретиками Александром Андреевым и Ильей Лифшицем.
К тому времени уже хорошо были изучены и объяснены и сверхпроводимость, и сверхтекучесть жидкого гелия. Но сверхтвердость, то есть сверхтекучесть в твердом теле, даже для привыкших к любому абсурду физиков, занимающихся квантовой механикой, все-таки казалась маловероятной экзотикой, тем более что объяснения механизма, вызывающего этот эффект, причем не для всех атомов, а только почему-то для небольшой их части, так никто и не предложил. Понадобилось 35 лет, чтобы полузабытое советское предсказание вдруг получило экспериментальное подтверждение.
В 2004 году уже упомянутый выше Мозес Чан вместе со своим коллегой Юн Шон Кимом из того же Пенсильванского университета заявили, что им удалось наблюдать эффект сверхтвердости. Они заполнили гелием-4 тонкий диск из пористого стекла, перевели гелий в твердое состояние при помощи давления и низкой температуры, подвесили диск на тонкой нити, создав своего рода крутильный маятник, запустили его… и обнаружили, что при давлении около 50 атмосфер и температуре ниже 0,2 градуса по Кельвину маятник стал колебаться чуть быстрее, чем раньше. Они интерпретировали это так, что масса гелия, принимавшего участие в колебаниях, уменьшилась, поскольку часть его атомов – около одного процента – стала сверхпроникающей, они просто оставались на месте, не обращая внимания на передвижения диска.
В последовавшие восемь лет эксперимент Кима и Чана неоднократно воспроизводился в других лабораториях, но полной ясности так и не прибавилось.
Одни уверенно говорили, что эффект сверхтвердости существует и должен быть освещен Нобелевской премией как новое квантовое состояние вещества, которому можно найти широкое применение в электронике и материаловедении.
Другие с той же уверенностью клялись, что никакой сверхтвердости нет, а есть гелий с примесями, которые тоже работают в его кристаллической решетке по квантовым законам и«размягчают» гелиевый кристалл, приводя к тому же, к чему могла бы приводить и сверхтвердость, на самом деле не существующая. Этому эффекту даже придумали название – квантовая пластичность. Объединяла его со сверхтвердостью одна примечательная особенность – ни для того, ни для другого внятного квантового объяснения так никто и не предложил.
Чан вместе с коллегами решили поставить точки над i и проделали эксперимент, проработанный сверху донизу и исключающий все сомнения насчет примесей.
Никакого эффекта он не обнаружил.
Что это означает, не знает никто. Вполне может быть, что сверхтвердость все-таки существует, но при других давлениях и температурах. Вполне может быть, что существует и квантовая пластичность, природа которой так же таинственна, как и природа сверхтвердости. Есть и другие объяснения тому, что восемь лет назад наблюдали Чан с Кимом, но и они тоже предполагают наличие квантовых эффектов, пока не имеющих объяснения.
Сторонник сверхтвердости профессор Себастьен Балибар, директор Французского национального центра научных исследований и сотрудник лаборатории статистической физики Высшей педагогической школы Парижа, все-таки надеется, что идея сверхтвердости в конце концов восторжествует.«Я готов спорить на что угодно, – говорит он, – что за десять лет они откроют сверхтвердость. Но это очень рискованный спор».
Обсерватория Джемини представила новый снимок, на котором мы видим NGC 660 – галактику с полярным кольцом, образовавшуюся в результате взаимодействия между двумя меньшими по размеру галактиками.
NGC 660, лежащая на расстоянии в 40 миллионов световых лет от нас в направлении созвездия Рыбы, демонстрирует зрелищное кольцо из газа и звёзд, расположенное над полюсами галактики вдоль орбиты, ортогональной плоскости диска галактики. Модели формирования таких галактик обычно предполагают два основных сценария: 1) взаимное проникновение двух спиральных галактик, столкнувшихся под прямым углом 2) приливное вытягивание одной галактикой вещества из проходящей мимо другой спиральной галактики и последующее превращение этого вещества в полярное кольцо
Исследователи NGC 660 утверждают, что галактика образовалась по второму сценарию, так как наклон плоскости её полярного кольца под 45 градусов к плоскости основного диска галактики свидетельствует о том, что ортогонального столкновения с последующим взаимопроникновением здесь быть не могло. Модели приливного сценария допускают значительно большее отклонение плоскостей дисков от ортогональности, позволяя природе создавать такие удивительно прекрасные творения.
Источник
Технология, которая применяется для того, что бы объекты сделать невидимыми в диапазоне видимого света, может быть использована для скрытия от вездесущих электронов некоторых частей электронных устройств. Это может привести к появлению электронных приборов, работающих на совершенно других принципах, чем современные электронные элементы: диоды,тиристоры, транзисторы.
Для реализации оптического “плаща-невидимки” используются так называемые метаматериалы, изготовленные из слоев различных искусственных материалов, обладающих уникальными физическими и оптическими свойствами. Поверхности этих метаматериалов заставляют лучи света преломляться и следовать по такой траектории, будто бы на их пути совсем не было никакого препятствия.
“Мы были вдохновлены идеей реализации оптической невидимости” – рассказывает Ганг Чен (Gang Chen), профессор в области машиностроения Массачусетского технологического института, который возглавлял группу, занимающуюся исследованиями “электронной невидимости. Идеи и технологии, разработанные группой Чена, используют в своих интересах тот факт, что электроны распространяются в материалах способом, который напоминает движение электромагнитных волн, к которым относятся и фотоны света.
Проведенное компьютерное моделирование позволило ученым рассчитать структуру метаматериала, который может “преломлять” поток электронов. Этим материалом оказались наночастицы, ядро которых состоит из материала одного вида и с оболочкой из материала другого вида. Но, в отличие от случая со светом и метаматериалом, электроны не обходят “стороной” эту наночастицу, а проходят сквозь нее с более высокой скоростью.
Когда электроны входят в эту наночастицу, траектории движения электронов изгибаются и затем изгибаются снова, когда эти электроны появляются с другой стороны частицы. В результате создается эффект, что частицы на пути электронов не существовало вообще. Пока эта идея работает только в теории, но исследователи сейчас работают над созданием физического устройства для подтверждения работоспособности идеи на практике.
Если данная идея заработает в реальном мире, то за счет использования такой технологии можно будет создать новые высокоэффективные электронные фильтры, датчики различных физических величин и многое другое. Поскольку компоненты компьютерных микросхем становятся все меньше и меньше, “мы должны придумать новую стратегию управления потоком электронов, электрическим током” – говорит Чен. – “И наш новый принцип является одним из наиболее подходящих для этого”.
Принцип, разработанный учеными из Массачусетса, может стать основой для изготовления нового вида электронного ключа, аналога транзистора, являющегося основой всей современной электроники. Этот ключ с помощью внешнего управляющего сигнала может становиться прозрачным и непрозрачным для потока электронов, беспрепятственно пропуская или препятствуя прохождению через него электрического тока.
“Мы сейчас находимся только в самом начале исследований” – рассказывает Чен. – “И мы пока не уверены как далеко нам удастся зайти, но то, что наша разработка имеет огромный потенциал для применения в будущем, ни у кого не вызывает сомнений”. Более подробная информация о проведенных группой Чена исследованиях и их результаты опубликованы в последнем выпуске журнала Physical Review Letters.
Гигантская волна раскалённой плазмы – больше нашей Земли по размерам – вырвалась из Солнца в пятницу, 19 октября, и была запечатлена космическим аппаратом НАСА.
Гигантский солнечный протуберанец появился в 8:15 GMT и Лаборатория солнечной динамики НАСА успела сделать его снимки своими камерами высокого разрешения до того, как огненный язык окончательно оторвался от Солнца.
Протуберанцы – это извержения солнечной плазмы, которые выступают за края солнечного диска при наблюдениях, проводимых с телескопа или космического аппарата. Эти структуры формируются под действием мощных магнитных полей. Некоторые петлеобразные протуберанцы длятся всего несколько минут. Другие, более стабильные, длятся часами или днями, сообщали ранее учёные-солнечники из НАСА.
Солнце в настоящее время находится в активной фазе своего 11-летнего цикла, и должно достигнуть максимума активности к 2013 г. Текущий цикл солнечной активности известен как 24-й солнечный цикл. Обсерватория солнечной динамики НАСА отслеживает активность Солнца с момента своего запуска, состоявшегося в 2010 г.
Марсианский вездеход НАСА Curiosity находит ещё несколько ярких частиц в образцах, зачерпнутых его ковшом с поверхности Красной планеты, говорят учёные.
Недавно Curiosity пришлось вывалить обратно взятый им образец марсианского грунта, так как учёные миссии заметили в образце необычный яркий фрагмент, и они опасались, что им мог оказаться осколок космического аппарата или самого вездехода. Однако частицы, как выяснилось впоследствии, были марсианского происхождения.
Ровер в настоящее время производит свои раскопки в местечке под названием Rocknest.
Марсоход НАСА Curiosity стоимостью в 2,5 миллиарда долларов приземлился на поверхность Красной планеты 6 августа в районе крупного кратера Гейл. Сейчас вездеход направляется к своей первой серьёзной научной цели – местечку под названием Glenelg, где сходятся три разных типа марсианской местности. Главной целью миссии является выяснение потенциальной пригодности марсианских условий для поддержания органической жизни.
Юрий Мильнер. Фото Максима Стулова ИТАР-ТАСС / Fotoimedia
Российский предприниматель и инвестор Юрий Мильнер учредил новый приз для физиков, который по номиналу вдвое превзошел Нобелевскую премию и стал самой крупной научной наградой в мире. "Лента.ру" выяснила, что это за премия, по каким критериям отбирают лауреатов, каждый из которых получит три миллиона долларов, и как долго продержится это начинание.
Совладелец DST Global и Mail.ru Group, один из самых преуспевающих инвесторов в русском интернете назвал свою награду Fundamental Physics Prize (Награда за открытия в области фундаментальной физики). Общий призовой фонд в 2012 году составил 27 миллионов, каждый из девяти лауреатов получил по три миллиона долларов. "Это известие буквально сбило меня с ног", - рассказал один из номинантов, американец Алан Гут (Alan Guth). Ученый сперва подумал, что три миллиона будут поделены между всеми победителями - возможность получить такие колоссальные деньги единолично показалась ему слишком фантастической.
Учредитель необычной награды в прошлом сам был ученым - в 1985 году Мильнер окончил физический факультет МГУ по специальности "теоретическая физика", поступил в аспирантуру, но в 1990-м предпочел исследовательской деятельности предпринимательство и уехал учиться в Уортонскую школу бизнеса в США. По словам Мильнера, он "разочаровался в себе как в физике".
Способности к коммерции у несостоявшегося кандидата наук оказались куда более выраженными: проработав два года во Всемирном банке, Мильнер занял пост генерального директора компании "Альянс-Менатеп", а в 2000 году основал ООО "Нетбридж Сервисиз" (netBridge), занимавшееся разработкой и продвижением на российском рынке интернет-проектов. Именно интернет принес бизнесмену основное состояние: благодаря успешным вложениям в социальные сети Facebook, "ВКонтакте" и "Одноклассники", а также компанию-разработчика онлайн-игр Zynga и сервис коллективных скидок Groupon Мильнер вошел в рейтинг 100 самых преуспевающих венчурных инвесторов по версии Forbes.
Вышедшие из науки бизнесмены, заработавшие состояния на проектах, не связанных напрямую с исследованиями, нередко возвращаются к прежним увлечениям. Они не надевают белый халат и не встают за лабораторный стол: вместо этого предприниматели помогают бывшим коллегам денежными премиями или же создают для них новые рабочие места, сулящие помимо чисто научного интереса еще и материальную выгоду. Из совсем недавних примеров можно вспомнить норвежца Фреда Кавли, который после получения диплома физика создал фирму по производству датчиков для космоса и автомобилестроения, а после ее успешной продажи основал фонд, помогающий ученым в разных областях, и организовал несколько исследовательских лабораторий и институтов при крупнейших мировых университетах. Главным популяризаторским действом Кавли стало учреждение одноименной научной премии, которую иногда называют конкуренткой Нобелевской. Подробнее о награде с призовым фондом в один миллион долларов в каждой номинации можно прочитать здесь.
Премия Мильнера, очевидно, тоже не сможет избежать сравнений с главной научной наградой мира. Как подчеркивает бизнесмен, его целью было создание инструмента поощрения и помощи исследователям, которые совершили свои открытия недавно и сейчас все еще активно занимаются научной работой. Более того, поскольку награда предназначена для физиков-теоретиков, шанс стать обладателями трех миллионов долларов есть у совсем молодых ученых. Мильнер отдельно отметил, что для получения награды экспериментального подтверждения выдвинутых гипотез не требуется: если научное сообщество сочтет, что идея заслуживает награды, то она найдет героя. "Некоторые работы заслуживают признания прямо сейчас, потому что они расширяют наши представления о том, что, по крайней мере, возможно", - говорит бизнесмен.
Впрочем, лауреатов дебютной премии выбирал не коллектив из маститых исследователей, а лично Юрий Мильнер. Предприниматель отказался назвать критерии, которыми он руководствовался, однако практически каждый из девяти лауреатов ранее неоднократно попадал в списки других научных премий и наград. "Китаев, Уиттен, Зайберг, Концевич - это крупнейшие ученые, так что выбор весьма неплох", - прокомментировал "Ленте.ру" состав номинантов доктор физико-математических наук, заместитель директора Института теоретической физики имени Л.Д. Ландау Михаил Фейгельман. С мнением коллеги согласен заведующий сектором Петербургского института ядерной физики РАН Дмитрий Дьяконов: "С половиной лауреатов я знаком лично, а работы всех остальных тоже знаю. Все девять лауреатов - пожалуй, одни из самых громких имен в сегодняшней теоретической и математической физике, так что в следующем году состав того же уровня будет набрать сложнее".
Нынешние лауреаты будут выбирать победителей в следующем году: открытость состава призового комитета - еще одно отличие новой премии от Нобелевки. Более того, предлагать своих кандидатов смогут все желающие - разумеется, при помощи все того же обогатившего Мильнера интернета. Количество победителей не регламентировано - единственным ограничительным фактором может служить разве что щедрость основателя.
Дополнительно к основной премии Мильнер учредил два дополнительных приза. Первый - New Horizons ("Новые горизонты"), в размере 100 тысяч долларов - будет вручаться перспективным молодым физикам. Вторая награда предназначена для ученых, работающих в узкоспециальных областях, и может быть присуждена в любое время, например, после публикации данных об эксперименте, результаты которого сразу же будут признаны коллегами сенсационными или просто очень важными.
Лауреаты
В 2012 году лауреатами стали девять человек, трое из которых родились в России, но сейчас работают в исследовательских институтах за рубежом. Главным поставщиком победителей оказался находящийся в Принстоне Институт перспективных исследований. Учреждение финансируется исключительно из грантов и пожертвований, и такая схема работы позволяет сотрудникам заниматься теми темами, которые интересны лично им, а не выполнять внешние заказы или корпеть только над самыми "модными" направлениями, на которые проще всего выбить деньги.
Работающие в Принстоне лауреаты новой премии приехали в США из разных стран: Нима Аркани Хамед (Nima Arkani-Hamed) - иранец, Хуан Малдасена (Juan Maldacena) - аргентинец, Натан Зайберг (Nathan Seiberg) из Иерусалима и только Эдвард Уиттен (Edward Witten) родился в США.
Нима Аркани Хамед.
Аркани Хамед изучает, как возможные дополнительные измерения пространства могут объяснять чрезвычайную слабость гравитации по сравнению с остальными фундаментальными взаимодействиями (слабым, сильным и электромагнитным). Также его интересуют новые направления в суперсимметричных теориях и темная материя.
Хуан Малдацена занимается квантовой гравитацией, квантовой теорией поля и теорией струн. Он занимается одной из самых интригующих задач современной физики - работает над "теорией всего". Эта физическая теория должна включать в себя как всю квантовую физику, так и общую теорию относительности.
Натан Зайберг также увлечен теорией струн и квантовой теорией поля. Его работы заметно продвинули вперед изучение этих областей, а предложенные ученым выводы позволили развить сразу несколько направлений физики и математики. Зайберг также исследует различные аспекты нарушения суперсимметрии, и некоторые из его предсказаний в будущем планируется проверить в экспериментах наБольшом адронном коллайдере.
Четвертый сотрудник Института перспективных исследований Эдвард Уиттен по образованию не физик, а математик. Он занимается разработкой математического аппарата уже упоминавшейся теории струн - одной из возможных кандидаток на роль "теории всего" - и квантовой теории поля. Работы Уиттена существенно расширили представления физиков об этих теориях, а также о возможностях маломерной топологии.
В списке номинантов премии Мильнера есть еще один математик - француз российского происхождения Максим Концевич. Лауреат всевозможных премий, в том числе "математической Нобелевки" - премии Филдса, Концевич разрабатывает точные описания физических теорий. Один из ведущих специалистов теории струн Брайан Грин как-то отметил, что именно Концевич вывел ее из тупика, в котором теория пребывала долгие годы. Кроме того, математик прославился своими работами по деформационному квантованию пуассоновых многообразий и гомологической зеркальной симметрии.
Двое лауреатов - американец Алан Гут (Alan Guth) и россиянин Андрей Линде - отметились своим вкладом в разработку инфляционной гипотезы - господствующей идеи современной космологии. Сторонники инфляции предполагают, что в первые мгновения после Большого Взрыва вселенная расширялась ускоренно и в ней существовали так называемые квантовые осцилляции, из которых потом сформировались галактики, звезды, планеты и так далее. Подробно суть инфляционной гипотезы, впервые предложенной Гутом еще в 1970-е годы, изложеназдесь.
Индиец Ашок Сена (Ashoke Sen) работает над усовершенствованием теории струн. Благодаря его изысканиям физики получили доказательства того, что различные варианты этой теории представляют собой предельные случаи одной и той же основополагающей модели.
Последний лауреат, работающий в калифорнийском технологическом институте россиянин Алексей Китаев, был удостоен награды за свои исследования в области развития квантовых компьютеров и, в частности, за создание концепции топологического квантового компьютера.
Перспективы
Максим Концевич.
Пока сложно сказать, что будет с премией в будущем. Отметив огромными суммами нескольких блестящих ученых, Мильнер дал своему детищу мощный старт, но вопросы к инициативе российского предпринимателя остаются. Например, Дьяконова из Петербургского института ядерной физики РАН смущает сам принцип отбора номинантов: "Из девяти лауреатов Уиттен, Зайберг, Малдацена, Концевич имеют результаты, которые останутся навсегда, а работы остальных, хотя и очень интересные, еще могут, в принципе, просто тихо скончаться через какое-то время как не относящиеся к реальности. Все-таки Нобелевские премии даются за заведомые достижения, а эта - получается, что отчасти за недоказанные фантазии. Поэтому премии Мильнера подают физическому сообществу не вполне однозначный сигнал".
Фейгельман, со своей стороны, полагает, что начинание Мильнера, в любом случае, сможет принести пользу: "Инициатива сильная в смысле пиара Юрия Мильнера, да и физики вообще. Публика считает важным те направления, где крутятся большие деньги". Впрочем, оба ученых полагают, что такие огромные средства можно было более эффективно использовать для развития науки.
Премии, конечно, создают очень нужный для исследований резонанс, но развитие любой области знаний невозможно без конкретных "маленьких" мер, не дающих такой известности благодетелям. "Полтора года назад я попросил Мильнера спонсировать крошечный институт, который бы выращивал таких людей, как сегодняшние лауреаты, за сумму в 100 раз меньшую, но он даже не ответил", - сетует Дьяконов.
- 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