Новости науки
Расширяющаяся в конце своего жизненного цикла звезда попалась за поглощением одной из своих планет – сценарий, который однажды может повториться и с Землёй, когда наше Солнце будет погибать через миллиарды лет, говорят учёные.
Астрономы обнаружили космическую сцену преступления, изучая древнюю звезду, которая, будучи уже в зрелых летах, раздувалась, становясь так называемым «красным гигантом». Звезда, называемая BD+48 740, старше нашего Солнца и намного больше его. Её радиус составляет почти 11 радиусов нашего светила.
И пока звезда превращалась в красного гиганта, она, судя по всему, поглотила ближайшую к ней планету своей планетной системы, говорят исследователи.
Международная команда астрономов использовала телескоп Хобби-Эберли, расположенный в обсерватории Макдональд в Техасе, для изучения BD+48 740. Ведущий автор исследования – астроном Моника Адамов (Monika Adamow) из Университета Николая Коперника, Польша.
Подробно расследование случая звезды-убийцы представлено онлайн в журнале The Astrophysical Journal.
Источник
Наблюдения космического рентгеновского телескопа НАСА Fermi за гамма-фотонами, исходящими из центра нашей галактики, возможно, свидетельствуют о том, что частицы темной материи уничтожают друг друга.
Ученые из Калифорнийского университета опубликовали в издании Physical Review исследование с неожиданными и даже сенсационными выводами. Они проанализировали данные, собранные в период с августа 2008 года по июнь 2012 года, и обнаружили, что от галактического ядра Млечного пути исходит больше гамма-лучей, чем предсказывают теоретические модели.
Гамма-лучи - это электромагнитное излучение, испускаемое при радиоактивном распаде или других процессах с участием высокоэнергетических частиц. Пока чем-то другим объяснить избыток гамма-лучей затруднительно – ученые полагают, что его создает распад частиц темной материи, и это хорошо согласуется с соответствующими компьютерными моделями поведения этой загадочной субстанции.
Скептики не исключают, что "лишние" гамма-фотоны порождены не аннигиляцией темной материи, а, например, пульсарами, которые взаимодействуют с газом в центре галактики. Будущие наблюдения в регионах космоса с менее сильным гамма-излучением, например, исследования карликовых галактик, помогут окончательно определить, действительно ли избыток гамма-фотонов дает именно уничтожение темной материи.
Непосредственно темную материю увидеть невозможно, и до сих пор о ее существовании предполагали по гравитационному воздействию на материю видимую.
Ученые считают, что темная материя состоит из особых частиц – вимпов. Когда две такие частицы встречаются, они аннигилируют и производят "обычные" частицы, включая гамма-фотоны. Тем не менее, прямыми наблюдениями подтвердить эти теории пока не удавалось.
Расширение пространства является важной характеристикой для связи источников гамма-излучения с результатами измерений, проведённых в других длинах волн, и для получения независимых моделей их спектров. В новой работе международная команда учёных во главе с Ж. Ланде (J. Lande) из экспериментальной физической лаборатории Института космологии и астрофизики им. Кавли, США, обнаружила по крайней мере семь новых растянутых пространством источников.
Исследователи также представили новый метод, который поможет учёным количественно охарактеризовать пространственное расширение источников сигнала, обнаруженных телескопом Large Area Telescope (LAT), основным научным инструментом Космического гамма-телескопа «Ферми». После проведения нескольких сеансов компьютерного моделирования исследователям удалось внести ряд изменений в каталог Fermi-LAT, добавив туда семь новых источников сигнала, растянутых расширением космоса.
Исследование появилось в готовящемся к выходу сентябрьском выпуске The Astrophysical Journal.
Новые фото, сделанные космическим телескопом «Хаббл» НАСА демонстрируют два звёздных кластера, которые, по-видимому, находятся на ранних этапах слияния.
Сталкивающиеся скопления находятся на расстоянии в 170000 световых лет от нас в Большом Магеллановом облаке, небольшой галактике-спутнике нашего Млечного пути. Они находятся в центре массивного звездообразовательного региона, называемого 30 Золотой рыбы, также известного как туманность Тарантула.
Поначалу учёные думали, что обнаруженная ими группа звёзд является одиночным кластером, но новые снимки, сделанные «Хабблом», указывают на то, что это два различных скопления, различающихся по возрасту примерно на 1 миллион лет, говорят астрономы.
Исследователи надеются, что они смогут получить больше данных при последующих наблюдениях, которые будут проводиться как «Хабблом», так и другими телескопами. Дальнейшее изучение 30 Золотой рыбы может помочь астрономам разобраться в деталях формирования кластера и глубже изучить процессы зарождения звёзд в ранней Вселенной, говорят учёные.
Вещество, температура которого в 100 000 раз превышала температуру в недрах Солнца, а плотность была больше, чем плотность нейтронных звёзд, было получено в ходе экспериментов на Большом адронном коллайдере. Результаты его изучения доложены на конференции по кварковой материи, проходящей в Вашингтоне.
Физика тяжёлых ионов находится на передовом крае мировой науки и имеет решающее значение для исследования одного из ключевых вопросов естествознания – изучения свойств вещества первичной Вселенной. Помимо недавно обнаруженного бозона Хиггса, на Большом адронном коллайдере(БАК) изучаются и многие другие интересные явления, например, протон-протонные столкновения и столкновения ядер свинца.
Считается, что сразу после Большого взрыва вещество во Вселенной пребывало в особом состоянии и представляло собой горячий космический плазменный«суп»(так называемую«кварк-глюонную плазму»), в котором основные«строительные кирпичики» материи – кварки и глюоны(см. врез) – не находились внутри адронов, как сейчас, а могли свободно перемещаться по всему объёму вещества.
Кварки и глюоны
Кварки – это фундаментальные частицы в Стандартной модели, обладающие электрическим зарядом, из которых состоят массивные частицы, подверженные сильному взаимодействию – адроны(в частности, к ним относят протоны и нейтроны). Глюоны – это элементарные частицы, являющиеся причиной взаимодействия кварков и косвенно ответственные за соединение протонов и нейтронов в ядре.
Коллаборации Церна ALICE, ATLAS и CMS провели исследования материи, похожей на ту, которая, согласно современной теоретической физике, существовала в первые мгновения после Большого взрыва.
Для воссоздания и изучения экстремальных условий, которые реализовывались во Вселенной в первые микросекунды её существования, на БАК были проведены эксперименты по изучению столкновений ионов свинца.
Первые эксперименты прошли ещё в ноябре 2010 года, а всего было изучено около миллиарда таких столкновений. На то, чтобы тщательно измерить и зафиксировать полученные результаты у физиков ушло почти два года. Новые результаты были доложены на конференции по кварковой материи, которая в субботу заканчивается в Вашингтоне. Эксперименты проводились на БАК в течение четырех недель в 2011 году, и за это время учёным удалось собрать в 20 раз больше информации, чем в 2010 году
Аналог первичной материи, полученный в ходе экспериментов на БАКе, является самым горячим веществом, когда-либо созданным человеком, ведь температура кварк-глюонной плазмы достигала значений, превышающих 5 триллионов градусов Цельсия.
Это действительно выдающееся достижение, ведь впервые в лабораторных условиях было получено и исследовано вещество, температура которого в 100 000 раз превышала температуру в недрах Солнца, а плотность была больше, чем плотность вещества нейтронных звёзд.
Аналогичного результата добились и американские учёные из Брукхейвенской национальной лаборатории(Нью-Йорк), также участвовавшие в конференции. Варьируя в широком диапазоне физические параметры кварк-глюонной плазмы, получающейся в результате столкновений ионов золота, они создали вещество, температура которого достигала 4 триллионов градусов Цельсия. Теперь американцы собираются выяснить, при каких условиях плазменный кварк-глюонный«суп» превращается в обычное хорошо знакомое нам вещество.
Как заявил руководитель работ Стивен Вигдор, разгадка этой тайны уже не за горами.
Коллаборация ALICE представила на конференции множество новых результатов по всем аспектам эволюции в пространстве и времени сильно взаимодействующей материи высокой плотности. И это только начало, потому что большое количество полученных результатов ещё анализируется, а новые измерения планируется провести в феврале будущего года.
ALICE были проведены исследования так называемых«очарованных частиц», содержащих очарованные кварки или антикварки. Такие кварки, будучи в сто раз тяжелее кварков, из которых составлена обычная материя, сильно тормозятся при пролете сквозь кварк-глюонную плазму, что дает учёным уникальную возможность для изучения их свойств.
Физики из ALICE получили свидетельство того, что поток плазмы настолько силен, что увлекает за собой тяжёлые очарованные частицы.
Кварконий
Кварконий – это частный вид мезона, это составная частица, образованная из чётного числа кварков и антикварков. Мезон наряду с фотоном является примером бозона – элементарных или составных частиц, обладающих целым спином.
Эксперимент также выявил признаки явления термализации(установления термодинамического равновесия), которое включает в себя рекомбинацию очарованных кварков и антикварков с образованием чармония(одного из видов кваркония) – частицы с так называемым скрытым очарованием, которая состоит из очарованных кварка и антикварка. И это, по словам Паоло Гьюбеллино, представителя группы ALICE, только один из ярких примеров научных возможностей предоставляемых экспериментом ALICE.
Эксперимент CMS представит результаты изучения распада кваркония при взаимодействии с кварк-глюонной плазмой. Эксперимент выявил свидетельства в пользу того, что разные виды кваркония имеют различную энергию внутренней связи. Следовательно, для распада различных частиц требуются разные энергии взаимодействия с первичной материей.
Участники эксперимента ATLAS исследовали гашение струй – явление, при котором высоко энергетический поток частиц сталкивается с плотной кварк-глюонной плазмой, давая учёным детальную информацию о плотности и ряде других свойств образующегося вещества.
Физики объявили на конференции о новых находках в этой области, включая результаты высокоточных измерений процесса фрагментации струй, а также о корреляции между струями и электрослабыми бозонами.
Эти результаты дополняют другие замечательные открытия участников эксперимента ATLAS, в том числе в области изучения течения плазмы.
Представители всех трёх церновских коллабораций собираются продолжать эксперименты и отмечают важность полученных результатов, ведь уже сейчас не только наблюдается феномен кварк-глюонной плазмы, но и проводятся измерения её параметров с помощью различных датчиков. Можно сказать, что человечество вступает в новую эру захватывающих высокоточных лабораторных исследований сильно взаимодействующей материи, которые внесут значительный вклад в наше понимание ранней Вселенной.
Если говорить о межгалактической недвижимости, у нашей Солнечной системы есть неплохой особнячок внутри большой, спиральной галактики Млечный путь. Многочисленным менее удачливым карликовым галактикам приходится составлять Млечному пути компанию. Множество галактик, однако, расположены сравнительно далеко от остальных, в некоторой изоляции. Одним из таких примеров является галактика, известная как DDO 190, видимая на новом снимке, сделанном телескопом «Хаббл» НАСА/ЕСА.
DDO 190 классифицируется учёными как карликовая неправильная галактика, относительно небольшая, без чётко выраженной структуры. Старые, красноватые звёзды в основном располагаются в периферийных областях DDO 190, в то время как молодые, голубоватые звёзды мерцают ближе к центру галактики.
DDO 190 лежит на расстоянии примерно в 9 миллионов световых лет от нашей Солнечной системы. Она рассматривается как часть свободно связанной группы галактик Мессье 94, находящейся недалеко от нашей Локальной группы галактик, которая включает Млечный путь.
«Перспективная камера для исследования» «Хаббла» сделала этот снимок в видимом/инфракрасном свете. Поле обзора составляет примерно 3,3 на 3,3 угловых минуты.
Американские физики на коллайдере релятивистских ионов RHIC наблюдали возможную границу обычной материи и первичной плазмы, из которой когда-то, 14 миллиардов лет назад, была создана существующая Вселенная.
Обычная материя состоит из протонов, электронов, нейтронов, служащих строительным материалом атомов, а первичная плазма состоит из кварков, первичных неделимых частиц и глюонов, осуществляющих между ними взаимодействие. Коллайдер позволяет использовать различные уровни энергий и типы сталкивающихся ионов, что дает возможность изучать свойства этой особенной формы материи, которая существовала задолго до того, как появилась знакомая нам Вселенная.
Частицы взаимодействуют между собой, соединяясь посредством мощнейших связей в материю, эти взаимодействия и описывает квантовая термодинамика. Различные фазы материи существуют при различных температурах, и плазма – одно из состояний, достигаемое при повышении температуры до немыслимых величин. Как при охлаждении вода превращается в лед, так и плазма при снижении температуры превращается в материю. До сих пор физики не могут провести четкую температурную границу между состоянием плазмы и атомарным состоянием.
Проводя эксперимент с кварками, проходящими через вещество, физики обнаружили, что при энергиях столкновения 39 ГэВ частицы быстро теряют энергию, взаимодействуя с кварк-глюонной плазмой – это, по-видимому, и есть граница равновесия между материей и плазмой.
Изучение кварк-глюонной плазмы представляет большой интерес для науки и может ответить на ряд важнейших вопросов об устройстве Вселенной, в частности, почему материи во Вселенной гораздо больше, чем антиматерии.
Астрономы обнаружили извержение гамма-лучей из галактического центра Млечного Пути и подозревают, что это признак наличия большого количества темной материи в этой области.
Американские исследователи из Департамента Физики и Астрономии NASA обнаружили выброс гамма-излучения в центре нашей Галактики. В ходе своего эксперимента ученые проанализировали данные, полученные орбитальным гамма-телескопом Ферми в период с августа 2008 года по июнь 2012 года.
При чем, исследователи обнаружили больше гамма-протонов в центре нашей Галактики, чем ожидалось.
Гамма-излучение - это вид электромагнитного излучения с чрезвычайно малой длиной волны — < 5·10−3 нм и, вследствие этого, ярко выраженными корпускулярными и слабо выраженными волновыми свойствами. Гамма-излучение испускается при переходах между возбуждёнными состояниями атомных ядер. Это излучение было впервые открыто французским физиком Полем Виллардом в 1900 году при исследовании излучения радия.
"Впервые мы обнаруживает такой источник гамма-излучения в центре нашей галактики. Это открытие имеет важное научное значение. Мы уверены, что гамма-излучения связаны с наличием темной материи" - сказал один из исследователей Кеворк Абадзаджиан (Kevork Abazajian).
"Будущие наблюдения областей с меньшим астрофизическим излучением, такие как карликовые галактики, может точно показать нам, является ли это излучение следствием большого скопления темной материи".
Напоминаем, что, по мнению ученых, темная материя составляет около 85% всей материи нашей Вселенной, однако ее очень трудно обнаружить, так как она не не испускает электромагнитного излучения и не взаимодействует с ним.
Так как чёрные дыры невозможно увидеть, одним из немногих способов установить факт их существования является наблюдение колебаний в пространстве-времени, называемых гравитационными волнами, которые, предположительно, создают эти гигантские пожиратели Вселенной.
Гравитационные волны, по сути, являются искажениями, распространяющимися в пространстве и времени, которые вызываются высокоэнергетическими событиями, например столкновениями чёрных дыр. Впервые они были предсказаны Эйнштейном в его общей теории относительности; однако до сих пор учёным ещё не удалось обнаружить ни одну такую волну.
Но всё может измениться после запуска последней версии исследовательской станции для поиска гравитационных волн. «Лазерный интерферометр обсерватории гравитационных волн» (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory, LIGO) на самом деле представляет собой пару обсерваторий, расположенных в штатах Луизиана и Вашингтон, которые начали свою работу в 2002 г. На обе из них недавно были установлены новые датчики с повышенной чувствительностью.
Свои первые открытия по прогнозам учёных обсерватории должны сделать между 2014 и 2017 гг.
В скором времени серьезную конкуренцию оптическим лазерам составят микроволновые мазеры, устройства, которые согласно прогнозам найдут широкое применение в радиолокации и космической связи.
Первые мазеры были созданы в 1954 году физиками Советского Союза Николаем Басовым и Александром Прохоровым и их коллегой из США Чарльзом Таунсом. Все они в 1964 году получили Нобелевскую премию по физике за изобретение. Мазеры, которые были ими созданы, тогда использовали трехуровневую схему накачки, согласно которой рабочее тело излучателя накачивалось энергией с помощью другого источника микроволнового излучения. Получалось. Что атомы водорода и других веществ переходили из состояния покоя на совершенно новый энергетический уровень. После того, как мазеры были созданы, считалось, что они являются человеческим изобретением, но уже в 1965 году астрономы выяснили, что далекие галактики работают никак иначе, а как гигантские мазеры. В газовых облаках возникают идеальные условия для того, чтобы происходила генерация когерентного радиоизлучения. Источником накачки в этом случае служит излучение космоса.
Сейчас пока мазеры, созданные людьми, используют в технике, отдельных физических исследованиях и в качестве квантовых генераторов стандартной частоты. Широкое распространение они не получили из-за того, что являются именно газовыми излучателями, а еще потому, что в качестве рабочего тела в них применяют атомы водорода. Мазеры состоят из сложных и дорогих деталей, из-за чего их цена достигает сотен тысяч долларов. До настоящего времени не удавалось создать дешевые твердотельные излучатели.
Однако группа физиков, которой руководил Марк Оксбороу из Национальной физической лаборатории в Теддингноте, смогла совершить прорыв в этом направлении. Они заметили, что кристаллы из органического вещества (соединение двух углеводородов – пентацена и терфенила) можно применять для создания новейшего типа мазера, который использует совсем другой принцип накачки. Сначала кристалл накачивается оптическим лазером. Благодаря этому молекулы вещества переходят на другой энергетический уровень, когда электроны в кристалле переходят одновременно на 3 нижних энергетических уровня. Переход сопровождается когерентным излучением фотонов в микроволновом диапазоне. Новейшее устройство способно работать при комнатной температуре внутри магнитного поля планеты. Более ранние модели мазеров на это не способны.
Сейчас перед исследователями стоит задача заставить работать мазер в непрерывном режиме, а также найти другие материалы, которые можно использовать в создании устройства, способного работать при комнатной температуре.
Разработку сейчас рассматривают как самый первый шаг на пути создания космических коммуникаций, которые позволят активно общаться с инопланетянами. А пока это остается далекой перспективой можно изучать китайский язык с носителем и общаться хотя бы с ближайшими соседями на равных.
Безопасный метод сверхскоростной передачи информации может вскоре начать использоваться для сообщения с объектами, расположенными в космическом пространстве, говорят учёные.
Две команды исследователей расширили границы зоны, в пределах которой возможно произвести квантовую телепортацию, до беспрецедентных расстояний, сравнимых с расстоянием между Нью-Йорком и Филадельфией.
В выпуске журнала Nature за 9 августа группа китайских учёных добилась эффекта квантовой телепортации через озеро Цинхай (Кукунор), расположенное в Китае, на расстояние в 97 километров.
Но ещё одно, более позднее исследование, похоже, подняло эту планку ещё выше. В работе, размещённой 17 мая на интернет-сайте предварительных публикаций по физике arXiv.org, лишь через 8 дней после того, как китайская группа объявила о своём достижении на том же сайте, европейская и канадская команды учёных сообщили, что им удалось произвести телепортацию информации с одного из Канарских островов на другой, расположенный в 143 километрах.
Каждая из исследовательских групп отмечает, что их работа является ещё одним шагом по направлению к системам связи будущего, в которых квантовая информация будет передаваться с Земли на спутники, находящиеся на орбите.
Коллаборация ALICE объявила на проходящей в Вашингтоне конференции Quark Matter 2012 о том, что ей удалось достичь рекордно высоких температур в опытах на Большом адронном коллайдере (БАК), сообщает «Компьютерра–Онлайн».
Ученые говорили о проводившихся на БАК в 2010 и 2011 годах экспериментах по столкновению ядер свинца. Эти столкновения позволяют на очень короткое время создавать кварк-глюонную плазму — вещество в особом состоянии, которое характеризуется тем, что кварки и глюоны, «пленённые» адронами в обычном ядерном веществе, освобождаются и получают возможность распространяться как квазисвободные частицы по всему объёму плазменной материи.
Переход в состояние кварк-глюонной плазмы совершается при очень высокой температуре, примерно равной двум триллионам (2х1012) градусов. Такие условия сейчас можно создать либо на БАК, либо на американском Релятивистском коллайдере тяжёлых ионов (RHIC), установленном в Брукхэвенской национальной лаборатории. Эксперименты на RHIC, в которых место ядер свинца занимают ионы золота, стартовали раньше, но энергии, доступные Большому адронному коллайдеру, на нем никогда достигнуты не будут.
Поскольку американские учёные имели фору в несколько лет, именно они представили первые убедительные свидетельства образования кварк-глюонной плазмы. Ими же было найдено занесённое в Книгу рекордов Гиннеса значение ~4x1012 градусов — высочайшая температура, созданная человеком.
Как показывает диаграмма, область температур, которую можно исследовать на Релятивистском коллайдере, по размерам уступает аналогичной области для БАК. Неудивительно, что рекорд RHIC долго не продержался, и сотрудникам ALICE удалось зафиксировать более высокие температуры плазмы. Точные величины пока не называются, но они должны превосходить пять триллионов градусов, передает NewScientist.
Эксперименты, проведённые с использовнием тяжёлых ионов на Большом адронном коллайдере (LHC) Европейского центра ядерных исследований (CERN), помогут учёным лучше понять устройство материи раннней Вселенной. Совместная работа детекторов ALICE, ATLAS и CMS позволила провести новые точные измерения параметров типа вещества, который, вероятно, существовал в первые моменты после зарождения Вселенной.
Новые находки базируются в основном на четырёхнедельном эксперименте, проводимом на LHC с ионами свинца в 2011 г., за время которого учёными было собрано в 20 раз больше данных, чем в 2010 г.
Сразу после Большого взрыва кварки и глюоны – базовые строительные блоки материи – ещё не входили в состав крупных образований, таких как например протоны или нейтроны, в которых они встречаются в настоящее время. Вместо этого они свободно передвигались по космосу в состоянии материи, известном как кварк-глюонная плазма.
При столкновениях свинцовых ионов в LHC, самом мощном в мире ускорителе частиц, были на кратчайший промежуток времнени воссозданы условия, похожие на условия ранней Вселенной. Исследуя около миллиарда таких столкновений, физики смогли провести более точные измерения свойств материи в экстремальных условиях.
Эти результаты будут представлены на конференции по кварковой материи 2012 Quark Matter conference, которая откроется 13 августа в Вашингтоне, округ Колумбия.
Статья составлена по материалам, опубликованным на официальном сайте CERN.
Источник
Наблюдаемые фотоны гамма-лучей, исходящие из центра нашей галактики Млечный путь, согласуются с заманчивым предположением, что частицы тёмной материи аннигилируют при встрече друг с другом в космосе, согласно исследованию, проведённому астрофизиками из университетского колледжа Ирвина.
Геворк Абазаджан (Kevork Abazajian), доцент, и Маной Каплингат (Manoj Kaplinghat), старший доцент Кафедры физики и астрономии университетского колледжа Ирвина проанализировали данные, собранные между августом 2008 г. и июнем 2012 г. космическим гамма-телескопом «Ферми» НАСА, вращающимся по орбите вокруг Земли. Они обнаружили, что из центра Млечного пути исходит больше фотонов гамма-излучения, чем они ожидали, основываясь на предыдущих научных моделях. Гамма-лучи – это электромагнитное излучение, возникающее при радиоактивном распаде или других процессах, связанных с высокоэнергетическими частицами.
Исследователи говорят, что, несмотря на то что обнаруженный избыток излучения хорошо согласуется с гипотезой о тёмной материи, у этих лучей могут быть и другие источники, поэтому данные требуют тщательной проверки.
Исследование появилось в журнале Американского физического общества Physical Review D.
Микрофотография полупроводниковой сети и её топографический профиль. 2DEG — двумерный электронный газ. (Иллюстрация авторов работы.)
Группе физиков из Франции и Бельгии удалось зарегистрировать аналог парадокса Браеса в эксперименте с небольшой полупроводниковой сетью, транспортные характеристики которой определяются законами квантовой механики.
Оригинальный парадокс был сформулирован германским математиком Дитрихом Браесом для случая обычной дорожной сети. В рассмотренном им примере заданные начальную и конечную точки соединяют две дороги одинаковой длины, скорость хода машины по которым зависит от их загруженности. Водители, зная об этом, выбирают оптимальный маршрут (половина машин отправляется по одной дороге, а вторая половина — по другой) и добираются до финиша за некое фиксированное время.
Когда к сети добавляют третью — более короткую — дорогу, симметрия нарушается. Короткая трасса кажется водителям более «выгодной», и по ней проходит больше машин, чем по двум старым. В результате в системе устанавливается новое равновесие, причём время, затрачиваемое на прохождение дистанции, заметно увеличивается. В этом и заключается парадокс: хотя каждый водитель действует рационально, эффект от увеличения числа дорог оказывается отрицательным.
Намереваясь выяснить, сохраняются ли подобные алогичные зависимости в мезоскопической физике (то есть в промежуточных масштабах, находящихся где-то между макро- и микроскопическими), авторы смоделировали работу прямоугольной электронной сети размером в 1,0×1,6 мкм, показанной на рисунке выше. Эта сеть соединяется с истоком (слева) и стоком (справа) двумя относительно широкими (300 нм) каналами, а верхний и нижний её участки намеренно сделаны узкими (100 нм) и «стесняют» поток электронов. В центре прямоугольника может открываться третий канал переменной ширины.
Расчёты показали, что появление дополнительного соединения между стоком и истоком действительно не приводит к росту эффективности всей сети в целом. Протекающий в ней ток монотонно падает с увеличением ширины центрального канала W3 до 150 нм, а исходное, отвечающее двум открытым каналам значение тока на правом выводе восстанавливается лишь тогда, когда W3 преодолевает отметку в 500 нм.
На экспериментальном этапе исследования сеть, по размерам близкая к смоделированной, была сформирована на основе обычной гетероструктуры InGaAs/InAlAs. Поскольку изготовить несколько таких устройств, отличающихся друг от друга только шириной центрального канала, сложно, в опытах участвовал один образец, характеристики которого модулировались с помощью атомно-силового микроскопа. Приближая иглу микроскопа к полупроводниковому устройству и подавая на неё определённое напряжение, учёные могли локально изменять электропроводность, имитируя расширение или сужение канала.
Измерения подтвердили существование квантового парадокса Браеса. Этот результат, как надеются физики, привлечёт внимание их коллег к другим системам вроде плазмонных интерферометров, где парадокс также может проявить себя.
Ток в смоделированных сетях разной конфигурации (иллюстрация авторов работы).
В среду, 14 августа, НАСА проводит пресс-конференцию, чтобы представить на ней результаты открытия нового галактического скопления, бьющего, как утверждается представителями агентства, многие рекорды.
Телеконференция с репортёрами начнётся в час дня по местному времени EDT (17:00 GMT) в среду, чтобы «обсудить необычное скопление галактик, бьющее несколько важных космических рекордов», как сообщается в опубликованном на сайте агентства заявлении.
Открытие было сделано группой астрономов, использующей космическую рентгеновскую обсерваторию НАСА «Чандра», телескоп специально настроенный на изучение Вселенной в рентгеновском диапазоне, согласно заявлению представителей НАСА.
Широкой аудитории также будет предоставлена возможность задать вопросы представителям НАСА, присутствующим на конференции, через Твиттер, используя хэштег #asknasa.
Результаты исследования, после того как они будут озвучены на телеконференции, появятся в выпуске журнала Nature на этой неделе.
Источник
Ученые утверждают, что разгадали загадку создания сверхбыстрой беспроводной системы связи.Согласно последнему заявлению китайские исследователи смогли телепортировать кубит (стандартная единица данных в квантовых компьютерах) на 97 километров через озеро Цинхай ис-пользуя небольшой набор фотонов без помощи волоконно-оптического кабеля либо какого-то другого посредника.
Они создали сцепленные пары фотонов, синхронно воздействуя на кристаллы ультрафиолетовым излучением с одинаковой длинной волны, но противоположной поляризацией. С помощью этих фотонов ученые скопировали квантовые состояния из лаборатории на дальнюю станцию, чем преодолели предыдущий рекорд – 16 км.
Европейские и канадские исследовательские группы утверждают, что телепортировали информацию с одного из Канарских островов на другой, дистанция 143 километра. Но данное заявление не было официально подтверждено.
Квантовая телепортация основана на явлении, известном как сцепленность, с помощью, которой квантовые частицы разделяют хрупкую невидимую связь сквозь пространство. Например, два сцепленных фотона могут изменять свои поляризации синхронно друг другу, если один фотон изменяет поляризацию с вертикальной на горизонтальную, то второй одновременно производит обратные действия.
Ученые считают, что в будущем это явление будет использовано для систем квантовой связи и телепортации.
Учёные провели новое исследование, чтобы оценить соотношение между влиянием на окрашивание поверхности малых тел Солнечной системы космической погоды и изначальными различиями цвета, обусловленными разным химическим составом этих объектов.
Поверхности малых тел Солнечной системы богаты органическими смесями и углеродной керамикой, перемешанной со льдом и силикатами. Ряд проведённых исследователями лабораторных экспериментов показал, что космическая погода, например бомбардировка высокоэнергетическими ионами, может окрашивать поверхность небесных тел, первоначально представляющую собой лёд с совершенно плоской спектральной картиной, в красный цвет.
В классическом сценарии такое изменение цвета конкурирует с обратным процессом восстановления цвета естественными реагентами. Поэтому общее «покраснение» будет зависеть от соотношения вкладов двух этих противоположных процессов в общую картину формирования поверхности.
В альтернативном сценарии роль влияния космической погоды значительно снижена, а различие в цвете между объектами объясняется тем, что они ещё в древности могли иметь разный химический состав.
В новой работе учёные скомбинировали большое количество разнообразных доз излучения и уровней восстанавливающей цвет поверхности природной деятельности. Это позволило исследователям глубже проникнуть в суть процессов изменения цвета малых космических тел и оценить их вклад в общую современную цветовую картину по отношению к изначальному различию химического состава объектов.
Работа представлена к готовящемся к выпуску сентябрьском номере журнала Icarus.
Основной особенностью квантовой физики является то, что две или более частицы показывают корреляцию сильнее классической.
Это уникальное свойство, в частности относится к квантовой запутанности: как только измеряется квантовое состояние частицы, состояние его запутанного партнера изменяется соответственно, независимо от того, как далеко друг от друга находятся две запутанные частицы. Такая характерная черта позволяет совершать удаленную подготовку квантового состояния, что является очень важным в квантовой связи, квантовой криптографии и квантовых вычислениях.
Степень запутанности часто используется как показатель качества, чтобы определить его пригодность в квантовых технологиях. Однако, сильно запутанные системы очень чувствительны к внешнему влиянию, поэтому их трудно подготовить и контролировать. Команда ученых во главе с физиками Часлав Брункер (теория) и Филипп Вальтер (эксперимент) из Венского университета показали, что не только успешная подготовка состояния запутанности является главной. При определенных обстоятельствах, не связанные состояния могут превзойти своих запутанных коллег, пока они обладают значительным количеством так называемого «квантового диссонанса». Новая и еще до конца непонятная мера квантовых корреляций определяет количество нарушений коррелированных частиц при их измерении.
В своих экспериментах, ученые использовали разнообразные двухфотонные состояния с различными корреляциями поляризации. И измеряя состояние поляризации определенных фотонов, они смогли удаленно подготовить состояние соответствующего партнера фотона. В эксперименте они также увидели, что качество удаленно подготовленного квантового состояния зависит от изменения квантового диссонанса. Этот труд является важным и значимым шагом на пути к созданию схем обработки квантовой информации, которые будут полагаться на менее требовательные ресурсы.
В области вокруг нашего Солнца, вероятно, находятся огромные количества тёмной материи, проникающей повсюду невидимой субстанции, которая наполняет Вселенную, говорится в новом исследовании.
Считается, что тёмная материя окружает нас, составляя большую часть массы Вселенной. Тем не менее частицы тёмной материи взаимодействуют с нормальной материей настолько редко, что их нельзя обнаружить никакими другими средствами, кроме как через оказываемое ими гравитационное воздействие на нормальную материю.
В некоторых из прошлых измерений предполагалось, что в окрестностях нашего Солнца таится огромное количество тёмной материи, но последующие данные, полученные в результате исследования 2011 г., указали на то, что рядом с нами её совсем немного.
Теперь же расчёты, проведённые учёными из Университета Цюриха, Швейцария, демонстрируют, что тёмная материя почти однозначно присутствует в области вокруг нашего Солнца, и что вероятность того, что она может быть рапространена даже намного шире, чем предполагалось, составляет 90%.
Тайна тёмной материи могла бы быть разгадана, если бы исследователи могли заполучить хотя бы крохотный её кусочек. Однако до сих пор это ещё никому не удалось сделать.
Источник
- 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