Новости науки
Грядущее десятилетие станет десятилетием тёмной материи, говорят некоторые учёные, когда попытки найти таинственную субстанцию наконец принесут плоды и расскажут нам о том, чем она является, или же позволят полностью исключить эту многообещающую гипотезу. Но астрономы, возможно, уже обнаружили следы тёмной материи в сердце нашей собственной галактики Млечный путь, говорит пара астрофизиков.
Данные, полученные с космической обсерватории НАСА «Ферми», выявили избыточное гамма-излучение, идущее от галактического центра, которое могло появиться при взаимной аннигиляции частиц тёмной материи, Геворк Абазаджан (Kevork Abazajian) и Манодж Каплингат (Manoj Kaplinghat) из Университета Калифорнии в Ирвине сообщают в своей новой работе. “Мы определённо обнаружили источник, и он отлично согласуется с нашими представлениями о тёмной материи», – говорит Абазаджан.
Однако некоторые учёные считают, что избыток излучения может иметь искусственую природу, появиться, например, при неточном моделировании Абазаджаном и Каплингатом потока гамма-лучей, или же исходить из невключенных в расчёт тривиальных источников.
Работа размещена на сервере предварительных публикаций arXiv.
Кажется, глупый вопрос и, возможно, даже ученик школы сможет на него ответить. Тем не менее, режим вращения нашего спутника описан не достаточно точно и более того в исчислениях присутствует грубая ошибка - неучтено наличие водяного льда в ее полюсах. В этот факт стоит внести ясность, а так же вспомнить, что первым на факт странного вращения нашего природного спутника указал великий итальянский астроном: Джан Доменико Кассини.
Хорошо известно, что экватор Земли наклонен на 23 ° и 28’ к плоскости эклиптики, то есть плоскости наиболее приближенной к Солнцу, именно этот факт приводит к смене сезонов, что чрезвычайно важно для жизни на нашей планете. Так же нам известно, что плоскость орбиты Луны наклонена под углом 5 ° 9’ по отношению к плоскости эклиптики. Мы также знаем, что Луна всегда направлена к Земле одной стороной. Именно от этого зависит действие приливных сил на Земле. Иными словами, Луна вращается вокруг Земли, за то же время, что необходимо для выполнения полного оборота вокруг собственной оси. Мы, таким образом, автоматически получаем часть ответа на вопрос, который указан в названии: «Луна вращается вокруг оси и ее период в точности равен, что и полный оборот вокруг Земли».
Однако кто знает направление вращения оси Луны? Данный факт известен далеко не всем и более того, астрономы признают свою ошибку, допущенную в формуле вычисления направления вращения, и связано это с тем, что при расчетах не учтен факт наличия водяного льда на полюсах нашего спутника.
На поверхности Луны в непосредственной близости с полюсами есть кратеры, которые никогда не получают солнечного света. В тех местах, постоянно холодно и вполне допустимо, что в этих местах могли бы храниться запасы водяного льда, доставленные на Луну кометами, падающими на ее поверхность. Ученые НАСА также доказали истинность этой гипотезы. Это легко понять, однако возникает другой вопрос: «Почему существуют районы, которые ни когда не освещаются Солнцем? Кратеры не настолько глубоки, чтобы скрывать свои запасы, при условии существования общей благоприятной геометрии».
Посмотрите на фотографию южного полюса Луны:
Этот снимок был получен NASA с помощью Lunar Reconnaissance Orbiter, космического аппарата на орбите вокруг Луны, который постоянно проводить фотографирование поверхности Луны для оптимального планирования будущих миссий. Каждая фотография, сделанная на Южном полюсе, в течение шести месяцев, была превращена в двоичный образ так, что каждому пикселю освещенному Солнцем было присвоено значение 1, в то время как в тени значение 0. Эти фотографии были, затем обработаны путем определения для каждого пикселя процента времени, на протяжении которого он был освещен. В результате «освещения карты», ученые увидели, что некоторые области остаются всегда в тени, а несколько (вулканических хребтов или пиков) остается всегда видимыми Солнцу. Серого, а не отражать области, которые прошли период освещения, который затемнения. Действительно впечатляет и поучительно.
Вернемся, однако, к нашему вопросу. Для достижения этого результата, а именно нахождения постоянно в полной темноте больших площадей, необходимо, чтобы ось вращения Луны была направлена вправо по отношению к Солнцу, в частности, что практически перпендикулярно к эклиптике. Однако лунный экватор наклонен по отношению к эклиптике только 1° 32’. Казалось бы, незначительный показатель, но он позволяет предположить, что на полюсах нашего спутника есть вода, которая находится в физическом состоянии - лед.
Эта геометрическая конфигурация уже была изучена и переведена в закон астрономом Джаном Доменико Кассини в 1693 году в Лигурии, в ходе своего исследования приливов и их влиянии на спутник. Относительно к Луне, они звучат так:
1) Период вращения Луны синхронизирован с периодом обращения вокруг Земли.
2) Ось вращения Луны поддерживается под фиксированным углом относительно плоскости эклиптики.
3) Оси вращения, нормали к орбите и нормально эклиптики лежат в одной плоскости
После трех столетий, эти законы недавно были проверены с помощью более современных методов небесной механики, которые подтвердили их точность.
Британские ученые провели довольно интересный эксперимент, касающийся правдоподобности некоторых деталей из области голливудского кинематографа. Так, физики, основываясь на различных данных, подвергли анализу полет Бэтмена из известного блокбастера «Бэтмен: Начало», вышедшего в 2005 году. Некоторые сцены из картины демонстрируют, как главный герой парит в воздухе над огромным мегаполисом.
Во время полетов герой блокбастера использует особый плащ, который пошит из специальной ткани, умеющей «запоминать» положение и сохранять неизменной свою форму. Другими словами, когда плащ встречается с потоком воздуха во время полета, ткань приобретает определенную жесткость, благодаря чему Бэтмен может парить в воздухе. Для расчетов были взяты следующие данные Бэтмена и актера, исполнившего главную роль. Рост – 188 см, вес – 95 кг, площадь плаща в развернутом состоянии – 2,2 м. кв.
Далее ученые составили специальную формулу, которая учитывает все силы, действующие на крепкого мужчину ростом под 2 метра и весом около 100 кг. В результате расчеты подтвердили, что Бэтмен действительно мог лететь, однако эти же расчеты показали, что приземление для супергероя было бы крайне болезненным.
В эксперименте полет героя выглядел следующим образом. Отправной точкой полета для Бэтмена служила крыша здания высотой 150 м. После прыжка подъемной силы плаща хватило бы, чтобы удержать героя на лету. При этом он пролетел бы вперед около 350 метров и развил бы максимальную скорость порядка 110 км/ч. Однако, примерно на четвертой секунде полета наблюдалось бы резкое снижение скорости до 80 км/ч. Именно с такой скоростью Бэтмен должен был приближаться к поверхности земли через 19 секунд после прыжка с высоты 150 м. Таким образом, физики показали, что супергерой действительно мог лететь, но безопасное приземление было практически невозможным. Чтобы лучше понять степень «болезненности», можно представить, как будет себя чувствовать человек, если его собьет автомобиль, движущийся со скоростью 80 км/ч.
Источник
С помощь лазерной системы, расположенной на территории научного парка National Ignition Facility, что в США, ученые смогли установить новый рекорд мощности импульса лазера. Работа лазерной системы обеспечивается благодаря 192 отдельным лазерным пучкам. Как видно, установка является весьма сложной и, следовательно, довольно дорогой. Однако это система является необычайно важной для дальнейшей научной работы – с помощью установки физики планируют запустить инерциальный термоядерный синтез.
Для реакции синтеза необходимо определенное условие – достаточное приближение двух ядер трития и дейтерия друг к другу на сверхмалое расстояние (речь идет о фемтометровых расстояниях). Именно на таком интервале возможно действие ядерных сил.
Посредством мощного лазерного излучения в ходе дальнейших экспериментов планируется подвергнуть воздействию металлический цилиндр, внутри которого будет находиться сфера с оболочкой из бериллия и дейтерий-натриевым наполнением. При этом цилиндр начнет нагреваться, а полученная энергия в виде излучения рентгеновского спектра будет воздействовать на специальную мишень. Таким образом, энергии будет достаточно для того, чтобы вещество начало испаряться с поверхности сферы. Кроме этого, образуется направленная внутрь ударная волна, способная увеличить температуру топлива до термоядерных величин. Далее горение распространится на периферийную часть образца.
На данный момент производятся работы по проверке и испытаниям экспериментальной установки. В результате таких подготовительных работ и был установлен новый рекорд мощности лазерного импульса: на мишени толщиной 2 мм была зафиксирована мощность излучения ультрафиолетового спектра в 500 ТВт. При этом выделилось около 1,85 МДж энергии. Ранее были зафиксированы другие рекорды: мощность лазера составляла 423 ТВт, но количество энергии при этом выделилось несколько больше – 1,89 МДж.
По словам руководителя научного парка National Ignition Facility, Эдварда Мозеса, действующий проект был запущен 20 лет назад и в наши дни приобретает черты грандиозной исследовательской лаборатории. На сегодняшний день установка полностью готова к работе, и коллектив американских физиков стоит в преддверии того момента, когда произойдет реальный пуск термоядерного синтеза.
Источник
Первыми искусственными космическими объектами, запущенными с Земли и достигшими самых удаленных планет Солнечной системы, стали исследовательские зонды «Пионер-1» и «Пионер-2». Их пуск был осуществлен в 1972 и 1973 годах соответственно. За несколько десятков лет космического полета оба спутника уже начали покидать пределы Солнечной системы, и на сегодняшний день они находятся на расстоянии от звезды, в сотни раз превышающем расстояние от Земли до Солнца. Поскольку расстояние до спутников является весьма существенным, то даже небольшое изменение скорости полета становится очень существенным для наблюдений. Еще в 1998 году было достоверно установлено, что ускорение «Пионеров» происходит гораздо медленнее, чем это предсказывали даже самые скрупулезные и точные расчеты астрономов. Как оказалось, учесть абсолютно все нюансы не удалось.
По наблюдениям ученых, какое-то неизвестное обстоятельство влияло на скорость зондов, а величина этого замедления составила 0,9 нм/с2. Неизвестное замедление получило название «аномалии «Пионеров». Чтобы установить истинные причины изменения скорости зондов, было выдвинуто несколько обоснованных предположений, в частности, под сомнение была поставлена Теория относительности. Некоторые ученые даже полагали, что существует еще более точная теория.
В 2004 году разгадкой «пионерской» аномалии занялся Вячеслав Турищев, являющийся сотрудником космического агентства NASA. Коллектив ученых под началом Турищева проделал огромную работу по сбору данных о полете зондов. Так, были исследованы данные допплеровского эффекта и телеметрия, после чего полученные сведения подверглись всестороннему анализу. Работа во многом осложнялась тем, что ученым пришлось иметь дело с огромным количеством «древних» магнитных лент и перфокарт. Однако после сбора сведений и их конвертирования в современный вид удалось получить около 43 Гб весьма полезной информации.
Таким образом, астрономы пришли к единственно правильному выводу – причина замедления «Пионеров» кроется в особенностях конструкции самих комических аппаратов. Во время полета радиоактивный источник энергии, а также некоторое оборудование приводят к нагреванию зондов, из-за чего тепло распространяется немного вперед вдоль оси вращения. Чтобы лучше понять природу замедления, можно представить автомобиль, движущийся с включенными фонарями. Как раз поток фотонов от фар и отталкивает автомобиль немного назад. То же самое происходит и с «Пионерами» где-то на просторах космоса.
Источник
Ученые, занимающиеся исследовательской деятельностью в Научном институте космического телескопа (Балтимор) утверждают, что могут дать объяснение касательно такого термина, как «сухость» Земли. Над этой загадкой астрофизики бьются уже много лет – ведь масса воды на нашей планете составляет не более 1% от общей массы материи Земли. К тому же, как полагают ученые, имеющаяся на нашей планете вода является «занесенной» некогда астероидами и кометами, поэтому не имеет земного происхождения.
Ранее считалось, что в момент зарождения Земли в протопланетном диске 4,5 млрд. лет назад температура была не достаточно высокой, чтобы плавить лед. Таким образом, согласно теоритическим данным, планета могла зародиться лишь с участием космических тел, имеющих в своем составе большой процент ледяного вещества. В конечном итоге как раз таки наша планета и должна была бы представлять собой сплошной водный мир.
В астрономии существует такое понятие, как «снеговая линия». Этот термин обозначает условную границу, за пределами которой вода может существовать только как лед. В настоящий момент снеговая линия расположена в астероидном поясе между планетами Юпитер и Марс.
Еще до зарождения Земли считалось, что снеговая линия располагалась еще дальше, однако ледяная зона с течением времени стала расширяться. Основная причина этого процесса заключается в том, что протопланетное вещество практически полностью состояло из ионизированных частиц. Такое вещество имело высокую степень турбулентности, что вызывало нагрев протопланетного вещества и его ускоренное поглощение звездой. Ввиду этого внешняя часть диска опустошалась, охлаждалась, в результате чего снеговая линия становилась все ближе. В тот момент, когда Земля окончательно сформировалась, снеговая линия заняла положение на расстоянии 0,6 астрономической единицы (а.е.) от планеты.
Известно, что астрономическая единица – это среднее расстояние между Солнцем и Землей. Из этого следует, что некогда снеговая линия проходила немного ниже земной орбиты. Именно поэтому Земля должна была бы формироваться из так называемых планетезималей с большим количеством льда. После этого протопланетное вещество нагревалось, так как Солнце, поглощающее материю, становилось более тяжелым и горячим. Из-за высокой температуры снеговая линия начала смещаться ближе к Юпитеру. Таким образом, основываясь на традиционных выводах теоритических данных, планета Земля должна была быть переполненной водой, образовавшейся от таяния протопланетного вещества.
С одной стороны, традиционная теория выглядит вполне убедительно. Несмотря на это, ученые из Балтимора подвергли сомнению существующие на сегодняшний день теоритические сведения. По словам астрофизиков, Солнце в начале зарождения Земли не имело настолько большие размеры и такую высокую температуру, чтобы ионизировать протопланетное вещество. Следовательно, механизм зарождения нашей планеты имел совершенно иную природу.
Новый взгляд на вопрос зарождения Земли акцентирует внимание на том, что некоторая часть материи все же не поглощалась Солнцем, а накапливалась в так называемой «мертвой зоне». С течением времени масса вещества выше «мертвой зоны» росла, а гравитационные силы, оказывающие воздействие на материю, не давали ей «падать» на Солнце. Отсюда следует вывод, что Земля все-таки начала зарождаться в зоне относительно горячей и сухой, а снеговая линия, в свою очередь, не меняла границ на протяжении всего периода существования «молодого» Солнца.
Как говорят исследователи, новая теория применима лишь к Солнцу. Другие звезды, которые оказывали влияние на формирование Земли, могли находиться в иных условиях и иметь совершенно иную степень ионизации.
Вооружённые силы США продвигаются в своих планах по превращению космических обломков в новые, работающие спутники. Несколько машиностроительных компаний объявили о подписании ряда контрактов с Агентством по перспективным научно-исследовательским разработкам (DARPA) США 25 июля. Эти соглашения позволяют взглянуть на некоторые технологии из тех, которые будут объединены в окончательном варианте проекта.
DARPA ломает голову над тем, как собрать исправные антенны, солнечные панели и другие детали сломанных спутников, которые всё ещё остаются на геосинхронной орбите, приблизительно в 35406 километрах над Землёй. Военное агентство хочет построить «спутников-механиков», которые могут отправиться в космос, извлечь работоспособные фрагменты из обломков спутников связи, а затем установить собранные детали в новые, очень маленькие структуры на основе спутников, которые DARPA называет «сатлетами» (satlet).
Такая переработка отходов «in situ» снизит стоимость постройки новых спутников и других авиакосмических проектов, заявляют представители DARPA. Вдобавок, с целью экономии на материалах сатлеты могут быть отправлены на орбиту на борту других космических аппаратов, что значительно снизит расходы на их запуск, по сравнению с запуском полноценных спутников.
Вооружённые силы США оказались заинтересованы в утилизации спутников, поскольку военные хотят круглосуточно поддерживать устойчивую связь по всему миру - цель, для которой как нельзя лучше подойдут восстановленные сатлетами до некоторого функционального уровня старые спутники связи, сообщается на страницах интернет-сайта проекта по переработке под названием «Феникс» (Phoenix).
Команда американских ученых Техасского Университета совместно с тайваньскими учеными сумела разработать самый миниатюрный на сегодняшний день лазер на основе полупроводников. В основу изобретения легли передовые достижения в области современных нанотехнологий. Новый миниатюрный лазер может стать важной разработкой применительно к таким областям науки и техники, как высокоскоростная передача данных и медицина. Впервые отчет по разработке опубликовал на своих страницах научный журнал Science.
Предполагается, что микроскопические полупроводниковые лазеры помогут совершить прорыв в фотонике. Другими словами, совсем скоро можно будет перейти от технологий передачи сигналов с помощью электронов к совершенно новой технологии передачи импульсов с помощью квантов света, или фотонов. Миниатюризация разработки необходима для того, чтобы открыть возможность разрабатывать сверхбыстрые чипы для компьютеров нового поколения. Кроме этого, миниатюрные лазеры могут применяться для изготовления сверхчувствительных биосенсоров, которые найдут применение в медицине для диагностики сложных заболеваний.
Ранее уже предпринимались попытки по миниатюризации лазерных устройств, однако, линейные размеры полупроводникового лазера ограничивались длиной волны светового излучения. Говоря иначе, размеры устройства полностью зависели от природы света. Благодаря усилиям тайваньских и американских ученых такое ограничение сегодня удалось преодолеть.
Американо-тайваньская разработка создана на основе нанометровой проволоки, состоящей из нитрида галлия и небольшого количества нитрида индия-галлия. Лазер способен излучать зеленый свет, а сама проволока расположена на поверхности кремния. Кремний же нанесен на сверхтонкую серебристую пленку. Стоит отметить, что работа по выбору и совершенствованию материалов для полупроводникового лазера велась тайваньскими учеными под началом профессора Чин-Кан Шина на протяжении 15 лет. По словам изобретателей, важное значение для работы устройства имеет степень «гладкости» серебряной подложки, поверхность которой сконфигурирована с точностью до атома. Именно гладкая подложка позволяет снизить до минимума рассеивание света.
Ученые отмечают, что разработанный полупроводниковый лазер миниатюрных размеров может успешно использоваться в системах передачи данных нового поколения. В таких системах практически отсутствуют потери, которые связаны, в основном, с нагревом, имеющим место в современных устройствах.
Учёные нашли свою пропажу – необычную плотную вращающуюся звезду, чьё вращение слегка ускорилось, скрыв таким образом звезду от взгляда астрономов, чьи виски за время ожидания не раз успели поседеть.
Эта звезда представляет собой так называемый пульсар, состоящий из плотных остатков обычной звезды, которые были сжаты до небольшого объёма, ускорив её вращение до 7 раз в секунду.
Новый обнаруженный пульсар, обозначенный J1838-0537, представляет собой редкий спектральный тип, который излучает только в высокоэнергетической гамма-области электромагнитного спектра. Исследователи открыли его, анализируя данные, собранные космическим гамма-телескопом Ферми.
Пульсар оставался видимым вплоть до сентября 2009 г. Потом он необъяснимым образом исчез.
Последующий анализ показал, что звезда никуда не девалась, а на самом деле просто увеличила скорость своего вращения примерно на 38 миллионных герца. Это означает, что следующего импульса, который учёные ожидали, они не обнаружили, а изменённый сигнал они попросту не заметили в гигантском потоке данных, поступающем с телескопа Ферми.
Исследователи поделились своей радостью от долгожданной находки в готовящемся к выпуску номере The Astrophysical Journal Letters
В работе, представленной на этой неделе в журнале Nature, физики из MiT и Гарварда продемонстрировали возможность преобразования лазерного луча в поток отдельных фотонов — этапное достижение, способное привести к созданию новых квантовых устройств.
Предложенное решение базируется на явлении электромагнитно-индуцированной прозрачности (EIT), использовавшемся прежде для замедления движения и даже полной остановки фотонов. Этот эффект достигается пропусканием фокусированного лазерного света сквозь плотное облако атомов рубидия, охлажденных до 40 микроградусов по шкале Кельвина, что всего на 40 миллионных долей градуса выше абсолютного нуля температур. Такое облако обычно непрозрачно для света, но интенсивный лазерный луч производит эффект EIT — позволяет фотонам распространяться с небольшой скоростью переводя атомы в возбужденное состояние.
Сильное взаимодействие между близлежащими атомами рубидия — состояние Ридберга — не дает второму фотону возбуждать атомы, если первый все еще находится в облаке. Авторы открытия сравнивают свою систему с песочными часами, пропускающими через сужение только отдельные песчинки. Сфокусированный в одну точку луч лазера преобразуется на выходе в последовательную цепочку индивидуальных фотонов.
Эта техника может использоваться, чтобы переключать состояние атомов при помощи фотонов, а затем считывать эти измененные состояния вторым лазерным лучом. Таким образом, впервые предоставляется возможность регистрировать индивидуальные оптические фотоны не уничтожая их. Помимо однофотонных переключателей, технология может найти применение в квантовых логических затворах, что позволит реализовать высокоэффективные и защищенные от взлома полностью оптические системы квантовой обработки и передачи информации.
Вселенная, как известно, неоднородна. В ней присутствуют как скопления галактик, так и пустые участки, порой растягивающиеся на миллионы световых лет, так называемые «войды». И по последним заявлениям ученых, именно в этих пустых участках может быть сконцентрировано больше энергии, чем в видимых участках космоса.
Но так ли пусты эти самые войды? Раньше предполагалось, что в этих местах вообще не может быть никакого вещества, однако последние данные показывают, что эти пространства все же не являются полностью пустыми. Они заполнены веществом, имеющим крайне низкую плотность, преимущественно водородом.
Если учесть огромные размеры войдов, а также тот факт, что большинство Вселенной приходится на темную материю и темную энергию, то вполне можно предположить, что именно в войдах сконцентрированы огромные объемы этого таинственного вещества. В таком случае, большие объемы темной энергии оказывают влияние не на уровне звезд и даже галактик, а на самые крупномасштабные структуры Вселенной – скопления галактик. Одно из них – Великая Стена Слоуна длина которого составляет 1.37 миллиарда световых лет! Располагается это скопление в миллиарде световых лет от нас.
В течение последних трех десятилетий, ученые смогли получить огромное количество материальных свидетельств, чтобы ответить на вопросы о происхождении Вселенной. По данным принятого стандарта в теории “Большого Взрыва”, разработаны основы для объяснения происхождения Вселенной, однако, предсказать ее судьбу, а так же природу темной энергии, является ключевым фактором.
При отсутствии консенсуса в отношении того, что темная энергия – это феноменологическое описание параметров W, связь между давлением и плотностью темной энергии является важной и более того фундаментальной основой для исследования динамики развития этой энергии.
В частности, если уравнение H<-1 в какой-то момент в будущем будет выполнено, плотность темной энергии будет расти до бесконечности за конечное время, и гравитационное отталкивание уничтожит все объекты во Вселенной. Большой разрыв (или конец космического мира), не путать с теорией Большого взрыва, находится в центре внимания новой работы ученых.
После того, как параметры пространства будут ограничены, авторы предсказывают, что вполне вероятно, что в будущем выполнение уравнения H<1 все же произойдет. Когда это происходит, гравитационное отталкивание темной энергии непрерывно возрастает, что в итоге может уничтожить все объекты во Вселенной.
Таким образом, авторы представили, целый ряд возможных путей развития конца космического мира. Например, в худшем предположении, Млечный Путь исчезнет за миллион лет до Большого разрыва.
За два месяца до конца света, Земля будет приближаться к Солнцу, а за пять дней, Луна начнет удаляться от Земли, за 28 минут будет уничтожено Солнце, а 16 минут спустя, Земля взорвется.
Стандартная космологическая теория с высокой точностью предсказывает количествоводорода и гелия, возникшего сразу же после Большого Взрыва. Но аналогичные расчеты для лития на первый взгляд кажутся завышенными. Правда, последние работы ученых из Швеции и Германии показывают, что это только половина «литиевой» загадки Вселенной. Теоретические расчеты предсказывают, что вещество, окружающее черные дыры, может быть достаточно горячим для запуска реакции ядерного синтеза, продуктом которой являетсялитий. Если расчеты будут подтверждены наблюдениями, новая теория сделает еще более сложным объяснение того, куда исчезает весь произведенный во Вселенной литий. Таким образом, открытие увеличивает список тайн Вселенной, в которые ученым только предстоит проникнуть.
Проблема лития волнует исследователей Вселенной на протяжении последних трех десятилетий. Спектры наиболее древних звезд нашей галактики показывают присутствие изотопа лития-7, концентрация которого слабо меняется от светила к светилу, несмотря на то, что концентрация других тяжелых элементов существенно разнится. Некоторые ученые объясняли этот факт тем, что литий-7 в звездах имеет один и тот же источник происхождения – ядерный синтез, начавшийся через несколько минут после Большого Взрыва. Эта теория была бы весьма правдоподобна, если бы не одно но. Теория Большого Взрыва с достаточно высокой точностью предсказывает содержание дейтерия, гелия-3 и гелия-4, но ожидаемое количество лития-7 почти вдвое превышает наблюдаемое. Поэтому научный мир искал процессы, которые могли бы расходовать избыток лития в ранней Вселенной.
Однако более свежие данные показывают несколько иную картину. Астрономы обнаружили, что в некоторых наиболее медленно формирующихся звездах содержится гораздо меньше лития-7. Причем, по мнению некоторых астрофизиков, это различие появилось на раннем этапе формирования звезд. И лишь потом некие другие источники лития-7 «уравняли» количество этого изотопа в звездах в результате некоторых неизвестных процессов. Для подтверждения новой теории, которая может полностью перевернуть наши представления об эволюции звезд, необходимо было найти два класса процессов во Вселенной: процессы-источники лития и процессы-потребители, которые позволили бы объяснить в том числе и первоначальное расхождение с Теорией Большого Взрыва.
Новые данные в головоломку добавили ученые из Stockholm University (Швеция) и Technical University of Munich (Германия). Совместная исследовательская группа обнаружила новые источники потенциально большого количества лития-7 – микроквазары. Это рентгеновские источники, принадлежащие к двойным звездным системам. Вещество из звезд в такой системе вращается вокруг черной дыры, как вода вокруг слива в раковине. При определенных условиях в этом процессе формируется горячий тор из вещества: частицы ускоряются почти до скорости света и достигают 100 миллиардов градусов по шкале Кельвина. В таких условиях пары ядер гелия при столкновении рождают ядра лития-7, некоторые из которых в конечном итоге выбрасываются в космос вместе с другими частицами образовавшегося горячего тора.
Авторы новой теории считают, что если описанный механизм встречается хотя бы 1% черных дыр, он мог бы произвести столько же лития-7, сколько, согласно Теории Большого Взрыва, появилось в начале развития Вселенной. Однако для того, чтобы делать какие-то выводы, необходимо провести масштабные наблюдения.
Подробные результаты работы опубликованы в журнале Physical Review Letters.
На сегодняшний день вряд ли кого-то удивишь солнечной батареей, работающей при помощи концентраторов солнечной энергии. Однако инженеры компании Morgan Solar представили более совершенное устройство, в котором концентратор объединен с панелью, на которой установлен особый фотоэлемент. Благодаря этому разработка не нуждается в дополнительных громоздких аккумуляторных элементах.
Ввиду такого инженерного решения устройство значительно меньше по массе и не занимает слишком большого пространства. Фотоэлементное пятно на основе арсенида галлия и германия позволяет повысить эффективность установки и повысить КПД неподвижной панели вплоть до 30%, а самого фотоэлемента до 40%.
Современные солнечные батареи сами по себе довольно компактные, поэтому не занимают много места. Однако совсем иначе дело обстоит с громоздкими турбинами и аккумуляторами, участвующими в тепловом преобразовании, и которые используются на гелиотермальных электростанциях. Для снижения затрат на производство фотоэлементов специалисты компании Morgan Solar изобрели устройство под названием Sun Simba. В этой модели используется довольно маленький фотоэлемент на основе арсенида и галлия. Фотоэлемент расположен в центре плоской панели, а сама панель выполняет роль концентратора солнечной энергии.
Однако у многих может возникнуть вопрос: а может ли плоский концентратор заменить используемые сегодня параболические? Ответ на этот вопрос очень прост. Дело в том, что каждый элемент устройства Sun Simba представляет собой полиметилметакрилатную поверхность в виде многочисленных микролабиринтов, которые направляют солнечный свет в сторону центрального высокоэффективного фотоэлемента размером 5 на 5 мм. При этом нет никакой необходимости использовать дополнительные линзы и зеркала. Такой концентратор получил наименование Light-Guide Solar Optic. Как утверждают сами разработчики, идея создать такое устройства возникла после изучения оптоволоконных линий передачи, где свет может эффективно передаваться на большие расстояния.
Главным преимуществом разработки является ее низкий нагрев. Даже несмотря на огромную концентрацию солнечного излучения в системе, фотоэлемент не подвержен чрезмерному перегреву, поскольку оргстекло (полиметилметакрилат) превосходно блокирует инфракрасное излучение. Таким образом, нагрев всей системы Light-Guide Solar Optic весьма низкий.
По результатам испытаний панель в неподвижном состоянии способна дать КПД до 30%. Небольшие отклонения возможны в зависимости от времени года, погоды и величины угла расположения панели относительно Солнца. Такая высокая эффективность оставляет далеко позади себя аналогичные устройства с фотоэлементом на основе кристаллического кремния. При этом каждый генерирующий элемент потребует всего 25 мм кв. германия и порядка 0,09 мм кв. органического стекла. Компактность же установки сравнима с компактностью панелей на основе кремния.
Серийный выпуск нового оборудования начнется уже в середине 2012 года. По словам разработчиков, новая установка станет отличной альтернативой дизельным генераторам электричества и может использоваться в отдаленных районах, которые лишены связи с крупными энергетическими системами.
Ученым удалось описать с точки зрения динамики момент столкновения дождевой капли и летящего комара. Такое наблюдение позволяет объяснить, как комары могут продолжать полет во время дождя. Впервые результаты наблюдений опубликовал научный журнал Proceedings of the National Academy of Sciences.
В ходе экспериментов перед учеными стояла задача изучить и объяснить базовые принципы взаимодействия дождевой капли и летящего комара. В качестве основного экспериментального оборудования применялась специальная высокоскоростная камера. Комар находился в специальной установке, где при помощи насоса имитировался настоящий дождь.
Стоит напомнить, что размер комара в среднем составляет около 3 мм, а масса этого насекомого равна всего лишь 2 мг. Дождевая капля же имеет диаметр порядка 2-3 мм, но при этом ее масса может доходить до 100 мг. Таким образом, вертикальная скорость падающей капли может достигать 9 м/с. Установлено так же, что в среднем комар подвергается удару капель примерно 1 раз в 20 секунд.
По наблюдениям физиков, комар ведет себя по-разному в зависимости от локального попадания на тело. Так, при попадании капли по лапкам комар немного кувыркается в бок, при этом направление его движения практически не изменяется. Если дождевая капля попадает на само тело комара, то насекомое на протяжении некоторого времени снижается в среднем на 6 см, после чего освобождается от капли.
Как утверждают ученые, простая падающая капля вполне способна уничтожить комара, находящегося на твердой поверхности. Однако взаимодействие капли и комара в воздухе выглядит иначе. При этом комар и испытывает на себе перегрузку порядка 100 g, но это для него не опасно. Физики утверждают, что снижение высоты полета комара в момент попадания капли позволяет погасить энергию и снизить скорость ее передачи комару, при этом скорость падения капли практически не изменяется. Именно поэтому при столкновении комара с дождевой каплей в воздухе насекомое не погибает.
На сегодняшний день не существует практически никаких результатов исследования особенностей биомеханики применительно к полету насекомых в дождь. Ученые рассчитывают, что проведенные наблюдения могут положить начало более внимательному изучению подобной темы. Исследования в этом направлении могут стать чрезвычайно полезными, поскольку в будущем станет возможно говорить о создании миниатюрных летательных аппаратов.
Ежегодный метеорный поток Дельта Аквариды достигнет своего максимума в эти выходные, но желающим понаблюдать его не стоит возлагать слишком большие надежды на ослепительное шоу, говорят эксперты.
Дельта Аквариды должны достичь пика в ночь с субботы на воскресенье (28 и 29 июля) – не очень удачное время, так как падающие метеоры будут находиться на небе большую часть времени вместе с яркой Луной.
По достижении своего максимума на этих выходных метеорный поток, полагают, должен производить примерно до 16 метеоров в час в тёмном небе. Но ждать, чтобы его увидеть, придётся до самой ночи – Луна не зайдёт в этот вечер допоздна.
Метеорные дожди появляются, когда Земля проходит через шлейфы обломков комет на своём пути по орбите вокруг Солнца. Эти частицы сгорают в атмосфере нашей планеты, оставляя за собой короткие яркие полоски в небе.
Если вы останетесь не очень довольны Дельта Акваридами, то у вас есть шанс вскоре взглянуть ещё на один метеорный поток этого года. Персеиды, которые многими астрономами рассматриваются как лучшее метеорное шоу этого года, достигнут максимума в ночь с 12 на 13 августа
Источник
Радиация угрожает современной микроэлектронике в десять раз сильнее, чем считалось до сих пор, полагают исследователи из Университета Вандербильта (США). По мере миниатюризации уязвимость транзисторов растёт вплоть до того, что отдельное устройство может быть выведено из строя единственным ионом, передает «Компьютерра–Онлайн».
Исследование, проведенное Эндрю Штайгервальдом под руководством профессора Нормана Толка, опиралось на новый подход к оценке повреждений радиоэлектроники. Ранее такие оценки делались при помощи анализа деформаций и дефектов на атомарном уровне, но полупроводник в первую очередь работает с электронами, а среди них анализ возмущений в результате воздействия радиации ранее не проводился.
Чтобы оценить ситуацию среди электронов, специалисты использовали когерентную акустическую фононную спектроскопию (сoherent acoustic phonon spectroscopy, CAPS). В ходе работы при помощи фемтосекундных лазеров создавались короткие импульсы, которыми «обстреливалась» поверхность полупроводника, генерируя волны, проходящие сквозь исследуемый материал. Затем второй лазер воздействовал на тот же кусок материала, измеряя интенсивность вызванной первым лазером волны и её силу. По вариациям в отражаемых импульсах второго лазера исследователи обнаружили колебания в нормальном размещении электронов в полупроводнике.
При подобном обследовании галлий-арсенидных полупроводников, «обстреливаемых» атомами неона высоких энергий, выяснилось, что после захвата одного атома неона около 1 000 атомов полупроводника подвергаются структурному воздействию, делающему их нефункциональными.
Эти данные десятикратно превосходят самые пессимистические результаты предыдущих исследований. Они особенно важны в связи с продолжающейся миниатюризацией, способной подвести компьютеры к атомарному уровню транзисторов. Уже сейчас средний транзистор может состоять всего из нескольких тысяч атомов, а в некоторых областях, таких как солнечная энергетика, ведутся эксперименты по использованию квантовых точек (микроскопических кусочков полупроводников), состоящих всего из сотен атомов каждая. В гелиоэнергетике воздействие радиации — вещь неотъемлемая, и недостаточное понимание масштабов урона дезориентировало исследователей, делавших ставку на квантовые точки.
«Наши результаты могут объяснить недавние исследования, обнаружившие, что такие фотоэлементы на квантовых точках менее эффективны, чем предсказывалось», — отмечает Штайгервальд.
Более того, оптоэлектроника, связанная с систематическим воздействием радиации на полупроводники, также в значительной степени подвержена недооценивавшемуся ранее эффекту радиационной деградации своих компонентов. В ней, как и в микроэлектронике в целом, следует защищать полупроводники от радиационного воздействия, иначе существенного прогресса на пути миниатюризации ждать не приходится, подчеркивают исследователи в Journal of Applied Physics.
Учёные обнаружили объект, похожий на далёкую планету размером всего в две третьих размера Земли, – излучающий тепло мир, вероятно, покрытый расплавленной лавой, указывается в новом исследовании.
Астрономы открыли новую внесолнечную планету, известную как UCF-1.01, используя космический телескоп НАСА «Спитцер». Крохотный мир находится от нас всего в 33 световых годах, что делает его близким соседом Земли - по космическим меркам.
UCF-1.01 остаётся пока планетой-кандидатом – а не официально признанной планетой, – потому что учёные должны сначала определить её массу.
UCF-1.01 была обнаружена при наблюдении за другой экзопланетой, GJ 436b. Периодические снижения светимости её родительской звезды указали на то, что вокруг звезды вращается ещё одна миниатюрная планета.
Диаметр планеты оказался равным примерно 8400 км, что составляет около двух третьих диаметра Земли.
Но UCF-1.01 не похожа на Землю. Она лежит на расстоянии всего-навсего 2,7 млн км от своей материнской звезды, совершая один оборот вокруг неё за 1,4 дня. Так что она, вероятно, является раскалённым, пылающим миром с температурами на поверхности, превышающими 540 градусов по Цельсию, говорят исследователи.
Работа была одобрена к публикации в The Astrophysical Journal.
В издании Science опубликована обзорная статья, посвященная результатам работы коллайдера RHIC. Это первый научный инструмент для создания и изучения кварк-глюонной плазмы.
Кварки и глюоны являются строительными блоками всего видимого вещества - от звезд и планет до человеческих тел. Понимание эволюции нашей Вселенной невозможно без изучения структуры и динамики этих частиц в их чистом виде, то есть кварк-глюонной плазме.
Работы по столкновению тяжелых ионов были начаты в 2000 году на RHIC, а в последнее время к ней присоединился и Большой адронный коллайдер (БАК). Таким образом, ученые получили доступ к самому загадочному и экстремальному состоянию ранней Вселенной, хотя и в микроскопическом масштабе.
Температуры, которые получают при этих столкновениях, достигают невероятных значений - более 4 триллионов градусов по Цельсию. Это позволяет освободить субатомные кварки и глюоны, составляющие протоны и нейтроны. Данная работа уже преподнесла первые сюрпризы. Так, выяснилось, что слабо взаимодействующие кварки и глюоны ведут себя не как идеальный газ, а как жидкость с низкой вязкостью, не испытывающая трения.
Другим сюрпризом стало то, что математические подходы с применением положений теории струн и черных дыр могут быть использованы для описания некоторых, казалось бы не связанных систем, включая идеальную жидкость, полученную на RHIC.
Когда в 2010 году специалисты Большого адронного коллайдера начали свои первые эксперименты с тяжелыми ионами, они в значительной степени подтвердили пионерские результаты RHIC, включая жидкости с низкой вязкостью, хотя и при температуре на 30% выше, чем на RHIC. И хотя БАК способен придать частицам в 14 раз больше энергии, RHIC может использовать более широкий список ионов меди, золота и урана, создавая кварк-глюонную плазму с различными свойствами.
Астрономы обнаружили самую старую на сегодняшний момент спиральную галактику Вселенной, структуру, возраст которой датируется примерно 10,7 миллиардов лет, сообщается в новом исследовании.
Эта находка, сделанная с использованием космического телескопа НАСА «Хаббл», стала для учёных в некотором роде сюрпризом. Другие галактики настолько ранних эпох обычно бывают комковатыми, неправильной формы, совсем непохожими на идеально симметричную спиральную галактику, обнаруженную в этот раз, форма которой явно напоминает форму нашей собственной галактики Млечный путь.
«Тот факт, что эта галактика существует, сам по себе уже просто поразительный, – ведущий автор исследования Дэвид Ло (David Law) сообщает в своём заявлении. – Распространённым является мнение, что такие «архитектурные шедевры» спиральных галактик не существовали на заре истории Вселенной».
Галактика, названная BX442, находится от нас на расстоянии в 10,7 миллиарда световых лет, и астрономы видят её в данный момент такой, какой она была спустя 3 миллиарда лет после того, как Вселенная была создана 13,7 миллиарда лет назад в результате Большого взрыва.
Наблюдения также выявили карликовую галактику-компаньона возле BX442, которая, вероятно, вскоре сольётся с основной.
Астрономы планируют продолжать изучение BX442, которое может пролить свет на то, как формировались галактики, подобные нашему Млечному пути.
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