Новости науки
Астрономам впервые удалось зарегистрировать динамический эффект Сюняева-Зельдовича, а также применить его для изучения движения галактических скоплений. Статья ученых подана в журнал Physical Review Letters, а ее препринт доступен на сайте arXiv.org.
Эффект Сюняева-Зельдовича связан с реликтовым излучением (известным также как микроволновое фоновое излучение) - космическое излучение, оставшееся от того времени, когда образовавшаяся после Большого взрыва плазма стала прозрачной для электромагнитных волн.
В 70-х годах прошлого века советские ученые Рашид Сюняев и Яков Зельдович предположили, что на интенсивность реликтового излучения могут влиять горячие электроны межзвездного газа (температурный эффект Сюняева-Зельдовича), движение галактических скоплений (кинематический эффект Сюняева-Зельдовича). Кроме этого оба типа взаимодействия могут приводить к поляризации микроволнового излучения.
Температурный эффект Сюняева-Зельдовича был впервые зарегистрирован в 1983 году, а в 90-х годах прошлого века этот эффект уже применялся для изучения галактических скоплений. Вместе с тем, кинематический эффект до настоящего времени оставался за пределами чувствительности современных инструментов. В рамках новой работы ученые использовали данные, собранные в рамках Спектроскопического обзора барионных осцилляций (Baryon Oscillation Spectroscopic Survey, BOSS) вместе с результатами наблюдений галактических скоплений телескопом ACT в пустыне Атакама в Чили.
"Ни один из проектов не был предназначен для регистрации столь тонкого явления как эффект Сюняева-Зельдовича, - приводит Nature News слова авторов исследования. Открытие стало возможным благодаря статистическому анализу огромного количества информации, полученной обоими экспериментами - например, для работы ученые использовали трехмерные карты 27 тысяч галактик (BOSS) и информацию о 7,5 тысячи ярчайших скоплений (ACT).
По словам ученых, новые результаты помогут астрономам в работе. В частности, они помогут получить более точные оценки на скорости движения удаленных галактических скоплений.
День 30 июня стал длиннее, чем обычно, на одну секунду и за это дополнительное время мы должны сказать спасибо Луне.
Секунда координации, или високосная секунда, была добавлена к официальному времени 30 июня по причине того, что вращение Земли слегка замедляется – это означает, что наши дни становятся длиннее на величину примерно в 1,4 миллисекунды за каждые 100 лет. Например, в эпоху динозавров Земля совершала один полный оборот приблизительно за 23 часа.
Это явление объясняется существованием приливного взаимодействия между Землёй и Луной. Взаимное гравитационное воздействие приводит к передаче вращательного момента от нашей планеты Луне, отталкивая от нас наш естественный спутник примерно на 4 сантиметра каждый год. Вращение самой Земли при этом замедляется, и чтобы компенсировать удлинение дня для целей точных измерений, хронометристы стали иногда изменять официальное время, вводя в него дополнительные секунды.
Главный генератор тактовых импульсов – главные электрочасы планеты, расположенный в Морской обсерватории США показал после 23:59:59 UTC время 23:59:60 вместо 00:00:00. При этом многие часы во многих системах были остановлены на одну секунду.
Субботняя подводка часов стала 25-м добавлением координационной секунды, с тех пор как этот обычай был введён в практику в 1972 г. Последний раз секунду вставляли в официальное время в декабре 2008 г.
АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА (ядерная энергетика), комплекс отраслей, связанных с использованием энергии ядерных реакций. Атомная энергия – это энергия внутриядерных связей в атомах.
Первый тип реакций для выделения данного вида энергии в целях практического её применения осуществляется воздействием на ядра тяжёлых элементов (изотопов урана U235 и U233 и плутония P239) нейтронами.
Второй – представляет собой соединение ядер лёгких элементов (изотопов водорода – дейтерия и трития), которое проходит лишь при сверхвысоких тем-рах (термоядерная реакция). Энергия, заключённая в 1 кг U235, в 3 млн. раз превосходит количество тепла, выделяющегося при сжигании 1 кг высококачественного каменного угля. Тепловой эквивалент 1 кг смеси дейтерия и трития (запасы которых на Земле, особенно в Мировом океане, практически неисчерпаемы) ещё больше.
Ядерный топливный цикл, включающий все стадии производства ядерного топлива, его переработки после использования, хранения и захоронения высокорадиоактивных отходов, наиболее опасен для здоровья людей гл. обр. на стадии добычи и обогащения рудного сырья, а также вследствие возможных аварий. Остаются нерешёнными проблемы хранения и переработки радиоактивных отходов деятельности АЭС, а также консервации отработавших свой срок станций.
Возможно, учёным удалось заметить пульсар, путешествующий сквозь космическое пространство со скоростью более 9,65 миллионов км/ч, и устанавливаюший таким образом новый рекорд скорости для этих любопытных космических объектов. Если наблюдения подтвердятся, астрономам придётся заново пересчитывать невероятные силы, возникающие при взрывах сверхновых.
Замеченный при наблюдениях с трёх телескопов – рентгеновской обсерватории «Чандра», XMM-Newton Европейского космического агентства и австралийского радиотелескопа «Паркс» – излучающий в рентгеновской области спектра объект IGR J11014-6103 кажется удаляющимся от остатков сверхновой в созвездии Киля (“Carina”) за 30000 световых лет от Земли.
Полагают, что объект, напоминающий по форме комету, является пульсаром – стремительно вращающимся, сверхплотным остатком звезды. Те факты, что он слабо виден в оптическом и ИК-диапазоне и не изменил свою яркость в рентгеновском диапазоне между наблюдениями XMM-Newton в 2003 г. и измерениями «Чандры» в 2011 г., подтверждают это предположение.
Дальнейшие наблюдения должны дать окончательный ответ на вопрос, является ли IGR J11014-6103 в самом деле пульсаром. Если ответ окажется утвердительным, учёным может понадобиться новая модель для взрывов сверхновых.
Вчера были получены первые фотографии с нового космического телескопа NuSTAR, или Nuclear Spectroscopic Telescope Array, способного фиксировать высокоэнергетическое рентгеновское излучение нашей Вселенной и делать в этом диапазоне чёткие снимки.
Успешно передав на Землю первые изображения, миссия таким образом положила начало своему исследованию самых труднодоступных для наблюдения, высокоэнергетических чёрных дыр – также как и других областей космоса с экстремальной физикой, – чтобы помочь нашему пониманию структуры Вселенной.
На первых снимках – Лебедь X-1, чёрная дыра нашей галактики Млечный путь, которая перетягивает газ от гигантской звезды-компаньона. Именно эта чёрная дыра была выбрана в качестве первой цели, потому что она представляет собой очень яркий рентгеновский источник, позволяя команде NuSTAR легко определить, в каком месте сфокусированные рентгеновские лучи падают на детекторы телескопа.
NuSTAR был запущен 13 июня 2012 г., и его длинная антенна, дающая зеркалам и детекторам телескопа расстояние, необходимое для фокусировки рентгеновских лучей, была развёрнута 21 июня.
МГТУ им. Баумана и НИИ Гиперкомплексных систем в геометрии и физике провели VIII Международную конференцию «Финслеровы обобщения теории относительности FERT 2012». Математики, физики-теоретики и экспериментаторы из десятка стран мира собрались, чтобы обсудить современные способы описания пространственно-временных явлений, которые не удается объяснить теорией относительности Эйнштейна.
По мнению ряда ученых, это можно сделать при помощи необычной геометрии, имеющей финслерову метрику Бервальда-Моора. Предположение об иной метрике пространства-времени, чем принята сегодня, может приводить к существованию полей, принципиальным образом отличных от четырех известных фундаментальных взаимодействий. Такие поля названы гиперболическими. Их главное отличие от обычных полей заключается в том, что между собой они связывают не элементарные частицы, а особые события, иными словами, точки четырехмерного пространства-времени, в которых происходит трансформация энергии из одних ее видов в другие.
Вот что говорят об этих идеях и достигнутых результатах организаторы и участники конференции:
Дмитрий Павлов, к.т.н., директор НИИ ГСГФ, организатор конференции:
«Новые поля, предсказываемые финслеровой геометрией, математически красивы, просты и самодостаточны. В этом очень важный залог их существования не только на бумаге, но и в реальности. Начатые нашим институтом экспериментальные работы по обнаружению гиперболических полей являются обнадеживающими. На очереди детальная проверка по получению финслеровых аналогов законов Ньютона и Кулона для одиночных точечных событий. Важной отличительной чертой этих полей, согласно теории, является то, что зависимость напряженности гиперболических полей должна быть обратно пропорциональной первой степени интервала между событиями».
Сергей Сипаров, д.ф.-м.н. профессор:
«Теория эквивалентности (также известная как анизотропная геометродинамика) является примером других теорий пространства-времени, использующих геометрический подход к проблемам теории относительности Эйнштейна, которые проявляются на галактическом масштабе. Сегодня для того, чтобы объяснить плоский характер кривых вращения спиральных галактик и существенное превышение наблюдаемого преломления света в гравитационных линзах над теоретическими предсказаниями, вводится огромное количество ненаблюдаемой темной материи. В рамках нового подхода это не нужно. В то же время, другие явления, такие как закон Талли-Фишера и противоречивые особенности динамики шаровых скоплений, также находят простые объяснения. На планетарном масштабе, теория эквивалентности сводится к ОТО и воспроизводит все известные результаты. Также, на больших масштабах, она может повлиять на существующую космологическую картину, поскольку предсказывает линейный закон Хаббла, основываясь на тангенциальном, а не радиальном характере движения удаленных объектов».
Юрий Владимиров, д.ф.-м.н. профессор, Вице-президент Российского гравитационного общества:
«Конференция FERT и вся деятельность, связанная с ней, очень нужны и важны. В своем подходе я двигаюсь от микромира к макромиру. Здесь, в каком-то смысле, движутся в противоположном направлении. Очень важно чтобы эти подходы дополняли друг друга».
Тезисы Международной конференции «Финслеровы обобщения теории относительности» можно посмотреть здесь – http://hypercomplex.xpsweb.com/articles/586/en/pdf/abstracts-fert-2012.pdf
За дополнительной информацией о Международной конференции «Финслеровы обобщения теории относительности FERT 2012» вы можете обратиться к организатору конференции, директору НИИ ГСГФ Павлову Дмитрию Геннадиевичу. E-mail: geom2004@mail.ru
Самый древний в мире метеоритный кратер – зона столкновения более чем 100 километров в ширину – был обнаружен в Гренландии, говорят учёные.
Специалисты думают, что он был сформирован 3 миллиарда лет назад метеоритом, составляющим около 30 километров в диаметре, – который, если бы он врезался в нашу планету сегодня, стёр бы с её лица все высшие жизненные формы.
Кратер был открыт из офиса в Копенгагене учёным Адамом Гарде (Adam Garde), когда тот изучал карты залежей никеля и платины в Западной Гренландии. Гарде, старший научный сотрудник Службы геологической разведки Дании и Гренландии, рассмотрел как простое, так и нестандартное объяснение странных геологических особенностей этого региона и пришёл к выводу, что аномально высокое содержание ценных металлов в этой области могло быть обусловлено падением огромного метеорита.
В 2011 г. команда учёных довела до конца исследования Гарде, собрав образцы, которые подтверждали его гипотезу.
Результаты были недавно опубликованы в журнале Earth and Planetary Science Letters.
В экспериментах Сереброва нейтроны бесследно исчезали. Итальянские физики уверены, что они становились зеркальными частицами параллельного мира вроде того, в котором побывала героиня сказки Льюиса Кэрролла Алиса.
Тем не менее, началась вся эта история совсем не с Кэрролла, а с опытов русского физика. В 2007 году Анатолий Серебров провел такой эксперимент: ультрахолодный нейтронный газ (то есть состоящий из нейтронов с очень низкой энергией) попадал в ловушку, которая представляла собой сферу с горизонтальной осью и окном. Нейтроны захватывались в момент поворота ловушки вокруг оси.
В результате частицы, кинетическая энергия которых меньше, чем потенциальная энергия в поле гравитации Земли, оказывались "пойманными" (нейтроны в использованном в эксперименте ультрахолодном газе как раз такими и являлись). После этого ловушки переворачивалась окном вниз, и оказавшиеся в плену нейтроны "вываливались" на детектор. Так ученый измерял количество нейтронов, захватываемых ловушкой. Он повторил эту операцию несколько раз, причем изменял время удержания нейтронов. В итоге Серебров сумел измерить экспоненту распада нейтронов.
Анализируя полученные результаты, физик столкнулся со странным фактом, который не знал, как объяснить. Ученый заметил, что 1% нейтронов бесследно исчезал. Ученые не сумели найти ни одной причины, способной объяснить это странное явление. Согласно законам сохранения энергии и массы, ни одна частица не может появиться из ниоткуда или вдруг исчезнуть в никуда. Правда, уже тогда им приходила в голову мысль, что потерявшиеся в ходе экспериментов нейтроны могли превратиться в гипотетические частицы, называемые в науке зеркальными нейтронами.
Следует отметить, что эксперименты Сереброва - это не единственное явление, в ходе которого себя проявляют зеркальные нейтроны. К примеру, ранее российские ученые из ФИАН, исследуя природу молнии, обнаружили, что при грозовом разряде нейтроны массово возникают из ниоткуда.
Итальянские ученые Фабрицио Нести и Зураб Бережиани уверены в том, что эксперименты Сереброва доказывают существование Зазеркалья. По их мнению, вероятность перехода обычных нейтронов в зеркальные зависит от наличия магнитного поля, которое удерживает нейтроны в ловушке. Физики рассчитали даже время этого перехода. Оказалось, что переход в Зазеркалье происходит не так уж быстро - нейтрон может превратиться в зеркальный и вернуться обратно за 3-10 секунд. Более того, итальянские физики уверены, что существует околоземное Зазеркалье, и даже считают возможным экспериментально установить, имеется ли в нем зеркальная Солнечная система и какими свойствами она обладает.
К чёрной дыре, расположенной в середине нашей галактики Млечный путь, направляется облако газа. Столкновение должно произойти в середине 2013 г.
У астрономов из Института Макса Планка в Мюнхене, которые впервые указали на это событие, теперь появилась уникальная возможность наблюдать в реальном времени, как сверхмассивная чёрная дыра поглощает вещество. Учёным впервые выпала возможность напрямую наблюдать такое взаимодействие. Это мощное столкновение предоставит исследователям важные сведения о том, как ведёт себя материя при падении на чёрную дыру, в экстремальных гравитационных условиях.
При приближении к центру галактики облако газа будет разорвано гравитационными силами. На текущем этапе оно уже начинает взаимодействовать с раскалённым газом, непосредственно окружающим чёрную дыру. Никто пока точно не знает, каким именно образом будет происходить столкновение.
Чёрная дыра, о которой идёт речь, была открыта в 1992 г. и имеет массу примерно в 4 миллиона масс Солнца. Он находится на расстоянии около 27000 световых лет от Земли. Эта чёрная дыра – ближайшая из доступных наблюдению, поэтому она находится в центре внимания исследователей уже довольно давно. К примеру, астрономы из Европейской южной обсерватории изучали центр нашей галактики при помощи телескопа Very Large Telescope. Этот телескоп сыграл значительную роль при прогнозировании будущего столкновения 2013 г.
Астрономы обнаружили, что за последние 7 лет скорость газового облака увеличилась почти в два раза и достигла в настоящее время почти 8 миллионов километров в час. Кроме того, плотность приближающегося сгустка значительно превышает плотность газа, окружающего чёрную дыру. Поэтому по мере приближения облака к центру, внешнее давление будет возрастать и облако приобретёт нитевидную форму. В последние несколько лет облако уже начало вытягиваться.
А пока астрономы прижимаются к мониторам, горя желанием увидеть, как будут разворачиваться события, мы с вами, как всегда, зададим лишь один простой вопрос: «А это не...»
Нет, друзья мои, это не опасно.
Источник
Кольцо ускорителя RHIC. Избражение с сайта bnl.gov
Жарче Солнца
Физики попали в Книгу рекордов Гиннесса с температурным рекордом
Физики, работающие с ускорителем RHIC в Брукхейвенской национальной лаборатории, попали в Книгу рекордов Гиннесса с формулировкой "за самую высокую температуру, полученную в лабораторных условиях". Сталкивая ионы золота на ускорителе, ученые смогли добиться возникновения кварк-глюонной плазмы, температура которой составила 4 триллиона (4x1012) градусов Цельсия. Сделано это было вовсе не для развлечения - эксперименты с такой плазмой помогут ответить на многие вопросы, касающиеся, например, истории возникновения Вселенной.
Конфайнмент и реальность кварков
В 1964 году Мюррей Гелл-Манн и Джордж Цвейг ввели понятие кварков. На тот момент накопилось большое количество экспериментального материала по элементарным частицам, и в этот материал просто необходимо было внести хоть какой-то порядок. Согласно популярной легенде, название нового класса частиц Гелл-Манн позаимствовал из "Поминок по Финнегану" Джеймса Джойса, где встречается фраза "Три кварка для Мюстера Марка!" (Three quarks for Muster Mark!). Цвейг продвигал карточную терминологию, называя частицы тузами, но это название не прижилось.
Проблема со свойством конфайнмента заключается, среди прочего, в том, что оно является своего рода надстройкой над теорией, удобным объяснением экспериментальных результатов. Строгого доказательства (то есть выведения этого принципа как теоремы из постулатов теории - в данном случае квантовой хромодинамики) пока не существует. Надежда получить это доказательство, однако, имеется - она связана с тем, что в некоторых более простых теориях свойство конфайнмента вывести удается. |
Первоначальная модель Гелл-Манна и Цвейга включала всего три аромата кварков - нижний (d), верхний (u) и странный (s). При помощи кварков физикам удалось объяснить многие свойства частиц, а также предсказать ряд экспериментальных результатов. С самого начала, однако, ученые восприняли новые частицы как математическую абстракцию.
Надо сказать, что подобные абстракции в физике на тот момент уже имелись - например, это так называемые квазичастицы. Вообще, в квантовой механике принято, чтобы взаимодействие осуществлялось порционно, при помощи каких-то частиц-переносчиков. Квазичастицы стали результатом такого насильственного порционного разбиения процессов - квантования. Например, колебания электронного газа в металле после квантования превратились в плазмоны, колебания атомов кристалла - в фононы и так далее. Все это при решении многих задач очень облегчает ученым жизнь, хотя в действительности никаких фононов и плазмонов, вообще говоря, нет.
На то, чтобы убедиться в реальности существования кварков, у физиков ушли годы и сотни научных работ. Вот краткая хронология этого процесса.
- В 1968 году эксперименты по неупругому рассеиванию протонов показали, что у протона есть нетривиальная внутренняя структура (то есть он не является элементарным кирпичиком материи), в частности, он состоит, предположительно, из трех точечных объектов.
- В этом же году эксперименты на Стэнфордском линейном ускорителе подтвердили реальность u-, d- и s-кварков.
- В 1970 году был предложен еще один кварк - зачарованный (c)
- В 1973 году Макото Кобаяси и Тосихидэ Масакава, объясняя нарушение CP-симметрии, ввели еще два кварка, позже названные истинный (t) и прелестный (b), доведя общее количество кирпичиков до шести (или двенадцати, если учитывать, что у каждого кварка есть собственный антикварк).
- В 1974 году на ускорителе SLAC в Брукхейвенской национальной лаборатории было доказано существование c-кварка
- В 1977 году в Фермилаб была подтверждена реальность b-кварка
- В 1995 году на ускорителе Тэватрон в Фермилаб удалось обнаружить истинный кварк.
Для ныне закрытого Тэватрона открытие истинного кварка было звездным часом. Полученная частица оказалась ужасно массивной - она в 100 тысяч раз тяжелее своего самого легкого родственника - u-кварка, и по массе вполне может сравниться с атомом вольфрама. Этот эксперимент по сути закрыл вопрос о существовании кварков, подтвердив их реальность.
В окончательной версии оказалось, что существуют три поколения кварков, по две штуки в каждом - то есть, всего шесть (или двенадцать, если учитывать, что у каждого кварка есть его антидвойник). Все, что можно получить из этого набора, назвали адронами. Пока известны два класса адронов - барионы (три кварка) и мезоны (два кварка). При этом теория, вообще говоря, не запрещает существование частиц с большим числом кварков, однако достоверно их обнаружить пока не удавалось (хотя намеки на них в некоторых экспериментах и возникали).
Надо сказать, что, среди прочего, в реальность кварков мешает поверить их замечательное свойство - конфайнмент, которое также затрудняет пояснение этого вопроса людям, плохо представляющим себе устройство мира элементарных частиц. Если говорить простыми словами, то у каждого кварка и антикварка есть некая характеристика, называемая цветным зарядом, а в природе должны существовать только частицы с нулевым цветным зарядом (их еще называют бесцветными). Из этого принципа вытекает, что отдельно кварки не встречаются - ведь у них у всех не нулевой цветной заряд.
В общих чертах объяснить причины конфайнмента можно следующим образом. Цветное взаимодействие с ростом расстояния не ослабевает, а усиливается. Пару кварков в составе типичного мезона удобно представлять точками, связанными двумя эластичными лентами. Если тянуть за кварки очень сильно (то есть сообщать такой частице большую энергию), то ленты лопнут, но сделают это одновременно. При этом энергия, накопленная в лентах, никуда не денется, а приведет, по знаменитой формуле E=mc2, к образованию пары кварк-антикварк. В результате вместо одного мезона у нас окажется два.
Такой процесс превращения составляющих элементарную частицу кварков и глюонов (вместе этот класс получил название партонов) в адроны называется адронизацией.
Все о плазме
Оказывается, при высоких температурах (или высокой плотности энергии) кварки и глюоны могут покидать частицы, образуя своего рода "суп". Так как этот "суп" в сумме не имеет цветного заряда, это не противоречит принципу конфайнмента. По аналогии с квазинейтральной плазмой (то есть таким состоянием вещества, при котором оно состоит из частиц с ненулевым электрическим зарядом, оставаясь в целом электрически нейтральным), новое состояние вещества получило название кварк-глюонной плазмы (КГП).
Это понятие оказалось очень полезным для физики. Например, спустя примерно микросекунду после Большого Взрыва вся Вселенная была наполнена такой плазмой. Именно процессы в этой плазме привели к тому, что обычное вещество возобладало над антивеществом - будь все симметрично, атомы спокойно бы аннигилировались и получилась бы почти пустая, наполненная преимущественно излучением Вселенная. Этого, однако, не произошло, и причины этого события кроются в поведении плазмы.
Впервые получить плазму удалось только в 2000-х годах - оно и понятно, речь идет об огромных энергиях, соответствующих температуре вещества порядка триллиона (1012) градусов Цельсия. Пока Большой адронный коллайдер в CERN набирает обороты и ищет бозон Хиггса, лидером по изучению кварк-глюонной плазмы является Брукхейвенская национальная лаборатория.
Столкновение ионов золота с образованием кварк-глюонной плазмы глазами художника. Изображение с сайта bnl.gov |
На установленном в этой лаборатории ускорителе RHIC сталкиваются ионы золота. Скорости пучков при этом составляют 99,995 процента от скорости света (при такой скорости из-за релятивистских эффектов ионы выглядят как плоские блины). При таком столкновении цветные ленточки между кварками рвутся (обычно в нескольких местах сразу), и стартует процесс адронизации. При этом образуются целые пучки - джеты - элементарных частиц. Их и регистрируют детекторы ускорителя.
Надо сказать, что физикам, работающим с RHIC, уже удалось получить множество уникальных данных. Например, в 2005 году исследователи установили, что кварк-глюонная плазма - наиболее близкая к идеальной жидкость в природе. Важным параметром жидкости является вязкость, определяющая внутреннее трение. Типичный пример вязкой жидкости - мед, а невязкой - вода. Используя методы теории струн, теоретики рассчитали по сути минимальную возможную вязкость для реального физического объекта (некоторое время назад, однако, этот вывод был оспорен). Получилась очень маленькая величина (много меньше вязкости, например, жидкого гелия).
Так вот, в 2008 году в Nuclear Physics A вышла работа, в которой физики, используя экспериментальные данные RHIC, установили, что на энергиях порядка 170 мегаэлектронвольт кварк-глюонная плазма обладает вязкостью, близкой к теоретическому пределу (на самом деле в работе и в теории рассматривается отношение вязкости и так называемой плотности энтропии, однако, в данном случае это не так важно).
Из этого, по словам ученых, можно вывести много интересного - например, в прежних расчетах кварк-глюонную плазму рассматривали как газ. Другое интересное следствие (впрочем, не столь важное для науки) - неожиданное сходство динамики поведения у веществ при температурах, близких к абсолютному нулю (например, жидкого гелия) и при крайне высоких температурах. Просто удивительная симметрия!
Температурный рекорд
В 2010 году появилась информация, что физикам из Брукхейвенской лаборатории удалось измерить температуру получаемой ими плазмы. Сделано это было при помощи анализа энергии фотонов, испускаемых при столкновении пучков - грубо говоря, ученые смотрели как ярко светится получившаяся плазма. Трудность при таком подходе заключается в том, что часть фотонов, регистрируемых детекторами, образуется не при столкновении ионов золота, а при вторичных столкновениях. Эти "вторичные" фотоны мешают анализу. После теоретического анализа исследователям удалось установить, что большая часть лишних частиц создается при столкновении протонов.
Поэтому физики действовали по следующему алгоритму: сначала на ускорителе сталкивались протоны. Их излучение регистрировалось, отмечались его особенности. Затем сталкивались ионы золота и регистрировалось их излучение. После этого при помощи специальных алгоритмов из данных об ионах убирался фоновый шум, создаваемый столкновениями протонов. В результате физики получали информацию непосредственно о фотонах, возникших во время столкновения.
Получив эти данные, исследователи определили температуру плазмы - она оказалась равной 4 триллионам градусов Цельсия (в 250 тысяч раз горячее, чем в центре Солнца)! Надо сказать, что в Большом адронном коллайдере при столкновении ионов из-за большей плотности энергии должна возникать температура около 10 триллионов градусов, но это значение - результат расчетов, математических прикидок, так и не проверенных на практике (например, аналогичным брукхейвенскому методом "ловли" фотонов от первоначального столкновения).
Среди прочего, столь высокая температура означает, что ученые действительно имеют дело с КГП - согласно теоретическим выкладкам, вещество переходит в состояние кварк-глюонной плазмы при гораздо меньших температурах.
Теперь эти данные были официально признаны Книгой рекордов Гиннесса. С научной точки зрения, это признание ничего не стоит - книгу выпускает коммерческая организация, не имеющая никакого отношения к науке. Более того, до сих пор измерения не были проверены в независимых экспериментах, поэтому научное сообщество официально результаты RHIC на вооружение пока не взяло. Вместе с тем, быть может, такое, пусть и дешевое, внимание пойдет экспериментам на пользу - ускоритель Брукхейвенской национальной лаборатории как раз проходит модернизацию. А теоретикам очень нужны результаты RHIC, ведь в КГП кроется еще столько всего неизвестного.
К чёрной дыре, расположенной в середине нашей галактики Млечный путь, направляется облако газа. Столкновение должно произойти в середине 2013 г.
У астрономов из Института Макса Планка в Мюнхене, которые впервые указали на это событие, теперь появилась уникальная возможность наблюдать в реальном времени, как сверхмассивная чёрная дыра поглощает вещество. Учёным впервые выпала возможность напрямую наблюдать такое взаимодействие. Это мощное столкновение предоставит исследователям важные сведения о том, как ведёт себя материя при падении на чёрную дыру, в экстремальных гравитационных условиях.
При приближении к центру галактики облако газа будет разорвано гравитационными силами. На текущем этапе оно уже начинает взаимодействовать с раскалённым газом, непосредственно окружающим чёрную дыру. Никто пока точно не знает, каким именно образом будет происходить столкновение.
Чёрная дыра, о которой идёт речь, была открыта в 1992 г. и имеет массу примерно в 4 миллиона масс Солнца. Он находится на расстоянии около 27000 световых лет от Земли. Эта чёрная дыра – ближайшая из доступных наблюдению, поэтому она находится в центре внимания исследователей уже довольно давно. К примеру, астрономы из Европейской южной обсерватории изучали центр нашей галактики при помощи телескопа Very Large Telescope. Этот телескоп сыграл значительную роль при прогнозировании будущего столкновения 2013 г.
Астрономы обнаружили, что за последние 7 лет скорость газового облака увеличилась почти в два раза и достигла в настоящее время почти 8 миллионов километров в час. Кроме того, плотность приближающегося сгустка значительно превышает плотность газа, окружающего чёрную дыру. Поэтому по мере приближения облака к центру, внешнее давление будет возрастать и облако приобретёт нитевидную форму. В последние несколько лет облако уже начало вытягиваться.
А пока астрономы прижимаются к мониторам, горя желанием увидеть, как будут разворачиваться события, мы с вами, как всегда, зададим лишь один простой вопрос: «А это не...»
Нет, друзья мои, это не опасно.
Самый далёкий огромный галактический кластер был обнаружен благодаря счастливому астрофизическому построению, которое позволило астрономам обнаружить этого космического мамонта.
Скопление галактик, получившее название IDCS J1426.5+3508, находится на поражающем воображение расстоянии в 10 миллиардов световых лет от Земли, и исследователи заметили это колоссальное образование, потому что его гравитационное поле оказалось настолько мощным, что оно исказило свет, идущий от галактики, расположенной за ним. Галактические скопления – это самые массивные структуры в нашей Вселенной; они состоят из сотен или тысяч галактик, которые удерживаются вместе гравитационными силами.
Удачное построение наблюдаемых объектов создало так называемый эффект гравитационной линзы, который происходит, когда массивный объект, например такой как чёрная дыра или галактический кластер, лежит на одной линии с наблюдателем (телескопом) и далёким наблюдаемым объектом, расположенным на заднем плане. Мощное гравитационное воздействие объекта, лежащего на переднем плане, искажает свет, излучаемый более отдалённой целью, отклоняя и скручивая его на пути к телескопу.
Гравитационное линзирование света, идущего от далёкой галактики никогда раньше не наблюдалось на скоплении галактик, расположенном настолько далеко, говорят учёные.
Группа исследователей смогла показать распространение поверхностных плазмонов на графене с помощью инфракрасного луча и способ их контролирования при помощи основной электрической цепи, сообщает «PC-News.info».
Результаты этого исследования изложены в журнале «Nature» и будут полезны в сфере использования плазмонов для обработки и передачи данных в тех местах, которые являются слишком узкими для применения света. Учёные изобрели устройство, позволяющее отчищать графен от графита и растирать его на кусочки диоксида кремния.
Затем, освещая поверхность графена инфракрасным лазером и используя сверхчувствительный зонт атомно-силового микроскопа, исследователи возбудили плазмоны, чтобы измерить плазмонные волны. Однако, это было невероятно трудно. Тем не менее, при достижении края графена волны отразились обратно. Отражённые волны создали отличительные помехи, которые, естественно, раскрыли их амплитуду и длину.
Группа специалистов также продемонстрировала возможности всех модификаций, путём контроля электрической цепи, включающей в себя электроды, прикреплённые к поверхности графена и чистый слой кремния.
Первый автор, Чже Фэй сообщил, что используя свет, учёные смогли возбудить 100 нм поверхностных плазмонов, которые впоследствии смогли передвигаться с ультра скоростью от одного конца кристалла к другому.
Исследовательская группа заметила перспективную производительность, но длина волн плазмона, которую можно воспроизвести практически в любом металле, таком как золото, является очень короткой. Кроме того, в отличие от плазмонов металла, плазмоны графена можно настраивать.
По словам главного автора, Дмитрия Басова, обработка графена и оптоэлектроника — весьма перспективные области. В дальнейшем, исследование плазмона поможет в изучении поведения электронов, находящихся в графене, и как основные взаимодействия управляют их свойствами.
Reuters
Физики из Брукхейвенской национальной лаборатории (США) попали в книгу рекордов Гиннеса: в ходе эксперимента по столкновению ионов золота в коллайдере RHIC они получили вещество, разогретое до невероятно высокой температуры - около четырех триллионов градусов, что в 250 тысяч раз выше температуры в центре Солнца.
Компания Guinness World Records официально признала рекорд Брукхейвена и отнесла его к категории "Самая высокая температура, полученная искусственно", говорится в сообщении лаборатории.
Физики сталкивали разогнанные почти до скорости света ядра атомов золота в Релятивистском коллайдере тяжелых ионов (RHIC), чтобы получить кварк-глюонную материю, которая, как полагают ученые, заполняла Вселенную в первые микросекунды после ее возникновения 13,7 миллиарда лет назад.
В нормальном состоянии кварки находятся в состоянии конфайнмента (заключения) в протонах и нейтронах. При столкновении тяжелых ионов возникают настолько высокая температура, что нейтроны и протоны "плавятся", образуя кварк-глюонную плазму. В результате экспериментов ученые выяснили, что кварк-глюонная материя ведет себя как почти идеальная жидкость.
Эксперименты по получению кварк-глюонной материи проводятся и на других установках, в частности, на Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе (Швейцария). Здесь физики сталкивают ионы свинца и следят за результатами столкновений с помощью специализированного детектора ALICE (A Large Ion Collider Experiment). Плотность энергии, которая достигается на Большом адронном коллайдере, примерно в три раза выше, чем RHIC. Это означает, что температура, которая там достигается, примерно на 30% выше, чем в Брукхейвене.
Однако физики ЦЕРНа пока не публиковали официальные измерения температуры, поэтому в книге рекордов Гиннеса значится результат RHIC.
Российские физики также намерены исследовать кварк-глюонную плазму, для этого в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) в подмосковной Дубне строится коллайдер тяжелых ионов NICA.
Под ледяной коркой на поверхности спутника Нептуна Тритона может существовать океан из жидкого аммиака, говорится в новой научной работе.
Группа учёных во главе с Сасватой Хьер-Маджумдер (Saswata Hier-Majumder) из Мэрилендского университета в Колледж-Парке, США, изучила термальную и структурную эволюцию Тритона, определяемую приливным рассеянием и радиоактивным нагреванием.
Орбитальная история Тритона, вероятно, включает его захват Нептуном из бинарной системы, сопровождающийся последующим этапом формирования круговой орбиты. Учёные исследовали эволюцию Тритона после этого этапа.
Приливное рассеяние – разогрев планеты за счёт сил трения под действием гравитации соседних небесных тел, – заставляет часть ледяной корки планеты таять, что вместе с радиогенным нагреванием от ядра планеты могло помочь подповерхностному океану оформиться и продержаться до нашего времени – 4,5 миллиарда лет. Впрочем, это могло произойти только в том случае, если формирование круговой орбиты происходило достаточно медленно, и океаны под поверхностью, подогреваемые приливным рассеянием, не успели бы замёрзнуть, утверждают исследователи.
Учёные указывают на то, что этот океан, вероятно, представляет собой тонкую прослойку жидкого аммиака (NH3).
Исследование будет опубликовано в августовском выпуске журнала Icarus.
Атмосфера планеты размером с Юпитер, расположенной за пределами нашей Солнечной системы, улетучивается быстрее, чем предсказывалось ранее, из-за воздействия на планету её материнской звезды.
Впервые учёные смогли проанализировать возбуждённый водород на экзопланете, зафиксировав при этом температуру, более чем в 10 раз превышающую ожидаемую. Эта находка может помочь астрономам понять, как развивалась жизнь на далёких планетах в окрестностях одного из самых распространённых типов звёзд в галактике.
«Это исследование стало первой возможностью для нас «сунуть термометр» в водород», – говорит руководитель исследования Адам Дженсен (Adam Jensen) из Уэслианского университета в Миддлтауне, Коннектикут.
Планета HD 189733b вращается вокруг своей звезды на расстоянии в 10 раз меньшем, чем расстояние от Солнца до Меркурия. В результате этот далёкий мир сильно подвержен влиянию своей материнской звезды.
Учёные думают, что интенсивные вспышки на родительской звезде нагревают экзосферу HD 189733b – самый верхний слой атмосферы, который довольно часто «убегает» в космос, – заставляя планету терять свою оболочку быстрее, чем если бы вращение происходило вокруг более спокойной звезды. Но несмотря на этот факт, планета расстанется лишь с небольшой частью массы на протяжении своей жизни.
«Звезда погаснет раньше, чем планета полностью испарится», – говорит Дженсен.
В это же время были изучены три другие планеты, но в двух случаях данные указывали на отсутствие возбуждённого водорода на планетах, а данные для третьего случая оказались неопределёнными.
Подробно об этом исследовании можно прочитать в выпуске за 1 июня журнала The Astrophysical Journal.
Сотрудники американского Объединённого квантового института зарегистрировали эффект Холла в бозе-эйнштейновском конденсате атомов рубидия.
Традиционно эффект Холла наблюдают в проводниках (для определённости представим себе медную пластину, вдоль которой течёт ток), помещённых в магнитное поле. Последнее ориентируется под прямым углом к току. Нетрудно предсказать, что носители заряда под действием силы Лоренца будут отклоняться в направлении, перпендикулярном и линии их изначального движения, и магнитному полю.
В результате у противоположных краёв пластины накапливается отрицательный и положительный заряд. Возникающую при этом поперечную разность потенциалов (холловское напряжение) американский физик Эдвин Холл обнаружил в 1879 году — за 18 лет до открытия электрона. Позже было установлено, что эффект и связанные с ним явления хорошо подходят для построения самых разных измерительных методик, позволяющих, к примеру, оценить плотность носителей тока в полупроводниках или создать чувствительный магнитометр.
Геометрия экспериментов, в которых обычно регистрируется эффект Холла. |
«Система холодных атомов представляется удобной моделью для исследования эффекта Холла, — говорит руководитель научной группы Линдсей Леблан (Lindsay LeBlanc). — Такие системы не имеют рассеивающих дефектов и примесей, что упрощает их описание. Кроме того, атомы движутся гораздо медленнее, чем электроны в твёрдом теле».
В опыте, поставленном г-жой Леблан и её коллегами, бозе-эйнштейновский конденсат подготавливался на основе ~200 000 атомов рубидия-87 и захватывался в точке пересечения двух лазерных пучков. Поскольку атомы нейтральны, влияние силы Лоренца и ток авторам пришлось имитировать. С этой целью они синтезировали искусственное магнитное поле с помощью двух дополнительных встречных лазерных пучков и реального градиента магнитного поля, а также модулировали удерживающий потенциал, заставляя конденсат сжиматься и разжиматься в выбранном направлении.
При включении искусственного поля и атомарного «тока» движение атомов, по словам исследователей, превратилось в полный математический эквивалент движения заряженных частиц, попадающих под действие эффекта Холла.
Отчёт об экспериментах с конденсатом рубидия-87 опубликован в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.
Подготовлено по материалам Объединённого квантового института.
Международная команда исследователей, используя телескоп Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), наблюдала «субмиллиметровую галактику», находящуюся от нас на расстоянии в 12,4 миллиарда световых лет. Их наблюдения показали, что элементный состав этой галактики в ранней Вселенной – лишь 1,3 миллиарда лет после Большого взрыва – был уже близок к современному элементному составу Вселенной. Это означает, что интенсивное звёздообразование имело место в ранние моменты истории Вселенной.
Команда смогла исследовать химический состав галактики, называемой LESS J0332 и обнаружила в спектре линии, указывающие на присутствие азота. Результаты сравнения наблюдаемых линий с расчётными значениями показали, что элементный состав LESS J0332, особенно избыток азота, значительно отличается от состава Вселенной сразу после Большого взрыва – состоящей почти только из водорода и гелия – но больше напоминает состав современного Солнца.
Учёные говорят, что обнаружение схожести состава LESS J0332 с веществом Солнца указывает на то, что в ранней Вселенной процессы звёздообразования протекали очень активно и, как следствие, длились относительно небольшой промежуток времени.
Эта работа доступна в разделе “Letters” журнала «Astronomy & Astrophysics».
Под поверхностью Марса содержатся обширные запасы воды, причём некоторые области, по-видимому, не менее влажные, чем внутренняя часть Земли, заявляют учёные.
Эти находки оспаривают результаты предыдущих исследований, которые оценили внутренние водяные запасы Красной планеты как в лучшем случае ограниченные, – это с учётом того, что жидкая вода, похоже, течёт по поверхности Марса уже давным-давно.
Международная исследовательская изучила два марсианских метеорита, которые формировались в мантии планеты – слое, лежащем под корой. Эти камни упали на Землю примерно 2,5 миллиона лет назад, после того как были выброшены с Красной планеты в результате мощного удара.
Используя технику, называемую масс-спектрометрия вторичного иона (secondary ion mass spectrometry), команда определила, что мантия, из которой образовались эти метеориты, содержала от 70 до 300 ppm (миллионных долей) воды. Земная мантия, для сравнения, содержит примерно 50-300 ppm воды.
Результаты подсказывают, что водные запасы были единым целым во время формирования Марса, и что планета была способна сохранять внутри воду во время своей дифференциации, говорят учёные.
Исследование опубликовано в журнале Geology 15 июня.
- 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