Новости науки
Сверху вниз: прямой снимок маски для ИК-лучей, сигнал, прошедший через рабочую ячейку, и изображение, конвертированное ею в видимое (фото Dong-Sheng Ding et al.).
Смешивание волн в атомарном паре может показаться слишком сложным процессом для массового воспроизведения, но изобретатели считают иначе: метод ещё нуждается в доводке, однако, мол, у него хорошие перспективы в промышленности и науке.
Авторы эксперимента отмечают, что существующие ИК-датчики или недостаточно чувствительны, или обладают довольно узким диапазоном улавливаемых длин волн, или наделены малым разрешением, а если обходят все эти проблемы, то нуждаются в охлаждении до низких температур (в противном случае полезный сигнал забивается шумами).
С другой стороны, обычные матрицы для поимки видимого света производятся в огромных количествах, они надёжны и дёшевы. Потому заманчивым выглядит создание инфракрасных приборов ночного видения или ИК-видеокамер, использующих такие простые матрицы и некое устройство, которое могло бы с хорошей эффективностью превращать тепловые фотоны в фотоны видимого диапазона.
Именно такой преобразователь и испытала группа физиков из Китайского университета науки и технологий (USTC). В их опытной установке использовано явление четырёхволнового смешивания (four-wave mixing). Это взаимодействие между несколькими волнами в нелинейной среде, приводящее к появлению излучения на новой частоте (его, к примеру, использовал экспериментальный усилитель света на микрочипе).
Обычно такие опыты проводятся с нелинейными кристаллами и лазерами относительно высокой мощности. Физики из Поднебесной выбрали совсем иной подход.
Сердце китайской установки – пятисантиметровый контейнер с газом рубидия (Rb85), нагретым до 140 градусов Цельсия. В него с разных сторон подаются два различных по частоте луча накачки от обычных маломощных диодных лазеров (Pump 1, 2 на схеме вверху), а также луч, несущий полезный инфракрасный сигнал.
Последний был получен при пропускании инфракрасных волн через трафарет с вырезанными цифрами 0, 2, 3, 4, 5 и 6. Сигнал этот проходил через линзу и фокусировался на ячейке с газом.
Лазеры накачки переводили атомы рубидия в возбуждённое состояние, при этом частоты были подобраны так, что при возвращении атомов «вниз» излучался видимый (красный) свет,рассказывает Technology Review. Но для запуска процесса требовалось дополнительное воздействие ИК-излучения, как раз от полезного сигнала.
В результате такого взаимодействия ячейка выдавала копию инфракрасной сцены, но уже в видимом диапазоне. Этот свет, происходящий от смешивания волн (FWM light на схеме), после фокусировки с помощью оптики снимала самая обычная ПЗС-матрица (CCD).
Как можно увидеть на фото под заголовком, восстановленное изображение получается не столь резким, как инфракрасный оригинал. И ведь даже такую чёткость удалось получить только после подбора ряда параметров ячейки. Это размытие происходит из-за быстрого движения атомов рубидия.
Но зато, полагают новаторы, данный метод конверсии ИК-лучей очень прост, не требует сложных или дорогих материалов и оборудования, а потому перспективен для дальнейшего исследования и улучшения. (Подробности эксперимента можно найти в статье, размещённой на arXiv.org.)
Могут ли существовать десятки миллиардов обитаемых миров в нашей Галактике? Так утверждают результаты нового исследования, в котором ученые искали скалистые планеты в обитаемых зонах вокруг красных карликов. Международная команда астрономов Европейской Южной Обсерватории, использовавшая спектрограф HARPS, теперь считает, что таких планет в галактике Млечный Путь десятки миллиардов, и, вероятно, около ста из них находятся в непосредственной близости от Солнца - менее чем в 30 световых годах от Земли.
"Наши новые наблюдения с HARPS говорят, что почти у 40% всех красных карликов есть супер-Земли с орбитой в жилой зоне, где жидкая вода может существовать на поверхности планеты", сказал Ксавье Бонфилс, ученый из IPAG, обсерватории де Юниверс в Гренобле, Франция, и лидер команды исследователей. "Поскольку красные карлики очень часто встречаются - есть около 160 миллиардов из них в галактике Млечный Путь – то это приводит нас к удивительному результату – факту существования десятков миллиардов этих планет в нашей Галактике".
Это первая прямая оценка числа малых скалистых планет, вращающихся вокруг красных карликов. Добавьте к этому еще один недавний вывод ученых о том, что каждая звезда в нашем ночном небе имеет, по крайней мере, одну планету, кружащую вокруг нее, и наша галактика может изобиловать мирами.
Источник
Опыт с прохождением крупных молекул сквозь щели сопоставимого с ними масштаба не только эффектно продемонстрировал корпускулярно-волновой дуализм вещества, но и представил новый способ изучения сложных соединений и их поведения на границе классической и квантовой физики.
Учёные из Венского университета провели красивый эксперимент с дифракцией и интерференцией молекул фталоцианина и его производных (врезки d и e на рисунке ниже), весящих до 1298 атомных единиц массы.
Как и в похожем предыдущем опыте, главной целью было проявление квантовой природы молекул. Причём во главу угла была поставлена наглядность.
Фталоцианин и его вариации использовались именно потому, что это — флуоресцентные красители, единичные молекулы которых можно эффективно снимать на видео при помощи микроскопа с камерой, попутно определяя их положение с точностью 10 нм.
Пучок летящих друг за другом молекул в вакуумированной трубе создавался при помощи испарения с поверхности стекла (W1 на рисунке вверху) очень тонкого слоя красителя, «нежно» нагреваемого слабым (50 мВт) лазерным лучом с длиной волны 445 нм (синий цвет).
Оригинальная техника измерения площади красителя на стекле позволила убедиться, что с поверхности образца вылетали друг за другом именно единичные молекулы, а не их конгломераты.
Далее эти путешественники пролетали сквозь коллиматорную щель (S), а вслед за ней — дифракционную решётку (G) из нитрида кремния. Её толщина составила всего 10 нм, шаг решётки – 100 нм, ширина разрезов – 50 нм.
Эта решётка была создана специально для данного опыта в университете Тель-Авива (Tel Aviv University). Её малая толщина позволила свести к минимуму вредное влияние сил Ван-дер-Ваальса, возникающих между молекулами решётки и пролетающими сквозь щели молекулами красителя. А такое взаимодействие могло исказить интерференционную картину.
После решётки молекулы попадали на поверхность второго (финишного) кварцевого окна (W2), где их возбуждал другой лазер (661 нм, красный), направляемый на пластину под углом так, чтобы не засвечивать камеру.
Флуоресценция фталоцианина снималась через объектив микроскопа и фильтр при помощи светочувствительной матрицы с электронным умножением (EMCCD), способной ловить единичные фотоны.
Таким изящным методом европейским учёным удалось получить фильм, в котором видно, как со временем (по мере выпуска всё новых и новых молекул) на финальной пластине всё ярче и ярче проступает интерференционная картина, передаёт EurekAlert. Благодаря дифракции на ультратонкой решётке случайно прибывающие на финиш массивные частицы великолепно проявляли свою волновую сторону.
Новая установка фиксировала почти 100% частиц, выпущенных на старте и прошедших через решётку, рассказывают учёные. Были получены кривые, описывающие картину интерференции этих частиц как волн. По ним можно было вычислить немало параметров самих молекул.
При этом распределение молекул по вертикали (вдоль направления щелей решётки и действия силы притяжения Земли) показало распределение их по скоростям. От скорости же молекулы (а также от её массы), как известно, зависит длина её волны де Бройля, представляющей эту частицу.
(Детали опыта можно найти в статье в Nature Nanotechnology.)
Мощная гравитация Юпитера может помочь ускорить метеорный поток Ориониды, вызванный следом из кусков знаменитой кометы Галлея, говорится в новом исследовании.
Каждый октябрь любители ночного неба наблюдают ослепительное шоу, когда метеоры Ориониды - оставшиеся осколки кометы Галлея - проносятся мимо Земли и частично сгорают в нашей атмосфере. Ориониды невероятно активны время от времени и эта деятельность порождена сложным орбитальным взаимодействием между Юпитером, кометой и метеоритами, говорится в исследовании.
Предыдущие исследования предположили, что интенсивные вспышки Орионидов происходят после того, как метеориты вступают в резонанс с орбитой Юпитера. Резонанс – это зона наилучшего гравитационного восприятия, в которых орбиты объектов вокруг Солнца связаны отношением двух целых чисел. Резонанс 1:2, например, означает, что тело совершает один оборот по орбите, в то время, как другой объект делает два.
Новое исследование показывает, что сама комета Галлея в прошлом, скорее всего, была в резонансе с Юпитером, что в свою очередь увеличивает вероятность заполнения Орионид потоком резонансных метеоритов. Частицы кометы, как правило, слипаются из-за периодического эффекта Юпитера.
Источник
Известно, что лазеры могут охлаждать отдельные атомы благодаря тому, что фотоны лазерного излучения когерентны, т.е. синхронизированы и упорядочены. Но, как оказалось, сходный эффект может давать и некогерентное излучение. В соответствии с двумя теоретическими работами, некогерентное излучение от солнца или полупроводникового светодиода может охладить небольшой объект. Работы основаны на различных принципах: в первом случае тепловая энергия уносится электронами, а во втором – тепло излучается через световые волны. Обе схемы охлаждения работают благодаря энергетическим уровням индивидуальных квантовых систем. Подобная «холодильная установка» может решить проблему охлаждения при строительстве квантового компьютера.
Идея охлаждения с помощью тепла не нова. К примеру, абсорбционная холодильная установка использует источник тепла для запуска и поддержания цикла испарения-конденсации, похожего на тот, что реализован в обычном бытовом холодильнике. Теоретически в качестве этого источника тепла может использоваться и свет, однако при такой схеме мощность охлаждения получается не высокой. Более высокой производительности можно добиться, если облако атомов или другие небольшие объекты при температуре около абсолютного нуля охлаждаются при помощи лазерного луча. Но в идеале ученые хотели бы работать с более крупными объектами, например, острием атомно-силового микроскопа.
Чтобы продвинуться дальше в этом направлении, многие теоретические работы, опубликованные в последнее время, изучали вопросы применимости термодинамических понятий, таких как теплота и работа, на квантовом уровне. Эти публикации показывают, что квантовые двигатели и холодильные установки могут иметь значительное преимущество по сравнению с классическими аналогами, поскольку квантовые частицы могут находиться только в строго определенных энергетических состояниях. Но до сих пор на практике подобные машины не реализовывались, поскольку далеко не все из предложенных на сегодняшний день конструкций могут быть воссозданы.
Группа ученых из Hasselt University (Бельгия) предложила еще одну конструкцию, которая может быть легко реализована на практике. Они предположили, что система охлаждения может работать на солнечном свете. В их схеме твердый охлаждаемый объект (металлический электрод) соединен с теплым объектом (другим электродом). При этом ток между электродами может проходить только через пару квантовых точек, представляющих собой фрагменты полупроводника на непроводящей поверхности. Каждая такая точка функционирует как атом, который может принять один электрон на один из двух своих энергетических уровней. В своей теоретической работе команда предполагает, что за счет регулирования положения этих уровней можно обеспечить прохождение потока «холодных» электронов только от теплого электрона к холодному, а потока горячих электронов – только в обратном направлении. Команда предлагает воспринимать этот процесс, как «испарение электрона с холодного объекта с его конденсацией с теплом». Для запуска и поддержания этих «противоположных потоков», необходим мощный источник излучения (например, солнце).
Исследователи из Free University (Берлин) предлагают иную схему. Предыдущие эксперименты показали, что лазерное излучение может охладить небольшое зеркало, которое является частью оптико-механического устройства. В рамках этих экспериментов зеркало закреплялось таким образом, что сохранялась возможность его вибрации. При этом оно находилось напротив другого полупрозрачного зеркала. Лазерный луч вызывал сильное взаимодействие двух зеркал, и оно приводило к тому, что колебательная энергия первого зеркала преобразовывалась в световое излучение (т.е. зеркало охлаждалось). В своей новой работе ученые утверждают, что в этом эксперименте можно отказаться от использования лазера. По их мнению, для охлаждения зеркала может использоваться простой светодиод.
Обе опубликованные работы приближают научный мир к практической реализации подобных «квантовых охладителей». Хотя коллеги ученых считают, что для подобных технологий пока не пришло время.
Одинаковое количество изотопов титана, находящееся в недрах Луны и земных породах показывает, что Луна практически полностью состоит из материи, которая использовалась для образования нашей планеты в «младенчестве» Солнечной системы, заявляют астрономы в недавней статье.
Многие ученые считают, что наш спутник образовался в результате «зародыша» Земли с протопланетным телом под названием Тейя. В результате Тейя разрушилась, но после «слепления» ее обломков, вместе с выброшенными обломками Земли, и появилась наша Луна. По различным оценкам ученых, Луна унаследовала, как минимум, 40% от Тейи и 60% Земли.
Группа астрофизиков из университета Чикаго решила проверить эту гипотезу, сравнив количество изотопов титана в лунных и земных породах.
По предыдущим исследованиям, соотношение двух изотопов – титана-47 и титана-50 – одинаково для всех земных пород, где есть атомы данного металла. Другие космические тела, к примеру метеориты, имеют другое соотношение этих изотопов. Это говорит о том, что соотношение титана-47 и 50 заложено в начале формирования Солнечной системы.
Ученые проанализировали количество изотопов титана в 27 метеоритах, 24 фрагментов Луны и 5 образцах земных пород. Как и предполагалось, количество изотопов в земных породах было идентичным, а в метеоритах разброс значений оказался довольно значительным – в 5-6 раз. К всеобщему удивлению, образцы с луны практически совпали с земляными образцами. Такая информация идет вразрез с теорией столкновения Тейи и Земли. Ученые предположили, что Тейя могла быть ледяной. Согласно такому предположению, Тейя сформировалась в холодной части Солнечной системы, и состояла из льда и иных легких элементов. После столкновения с Землей, газы и вода испарились, и Луна сформировалась из материала нашей планеты. Изучением этой теории займутся ученые с помощью моделирования.
Почти десять лет назад, астрономы были поражены, обнаружив звезду, которая явно была выброшена из своей системы и отправилась в путешествие со скоростью более чем миллион километров в час. На протяжении многих лет существовал новый проблемный вопрос: если звезды могут быть выброшены из родной системы, то что можно сказать о планетах?
Ави Лоеб из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики сказал по этому поводу: "Эти сверхскоростные планет были бы одними из самых быстрых объектов в нашей Галактике».
Идан Гинзбург из Дартмутского колледжа добавляет: "Кроме субатомных частиц, я не знаю ничего, что могло бы покинуть нашу галактику так же быстро, как могли бы эти планеты".
Любопытно, что супер-быстрые планеты могут путешествовать на несколько процентов меньше скорости света - не так быстро, как Стар Трек Энтерпрайз, но вы поняли.
Команда ученых создала компьютерные модели для имитации результатов, если бы каждая звезда имела планету, вращающуюся вокруг нее. Результаты модели показали, что звезда, которая отправится в межзвездное пространство, оставит планету с собой, но звезда, "захваченная" орбитой черной дыры, лишится своей планеты, которая покинет ее с невероятной скоростью.
В настоящее время для астрономов невозможно обнаружение блуждающих планет из-за их небольшого размера, расстояние и редкости. Только при обнаружении снижения уровня яркости света от высокоскоростной звезды, когда орбитальная планета пересекает ее фронт, астрономы могли бы обнаружить такие планеты.
Российская астрофизическая обсерватория «Радиоастрон» или «Спектр-Р», которая базируется на орбите, в первый раз с успехом провела наблюдения космоса в связке с наземными телескопами. Связка была сделана с крупнейшими радиотелескопами – с Вестерборке (Нидерланды), Аресибо (США) и Эффельсберге (Германия), что позволило образовать виртуальный радиотелескоп, который побил все рекорды – диаметр зеркала составил 200 тысяч км, что всего лишь на сто тысяч километров меньше расстояния от Земли до Луны.
«Мы поставили рекорд, так что без проблем можем подать заявку в книгу Гиннеса. До этого самым большим наземно-космическим интерферометром был японский VSOP, который работал более десяти лет назад, и имел базу 30 тысяч км (три диаметра Земли)», - рассказал ученый Астрокосмического центра.
Испытания прошли успешно, поскольку ученые получили отклик от пульсара В0950+08. Характеристики полученного сигнала позволят изучить свойства не только пульсара, но и окружающей межзвездной среды.
Физикам удалось измерить минимальное количество тепла, рассеиваемого системой при стирании одного бита информации. Опыт имеет прямое отношение к подтверждению второго начала термодинамики, поиску границ эффективности компьютеров и способов обхода этих пределов.
Выдающийся эксперимент провели исследователи из трёх университетов Франции и Германии. Они построили ячейку памяти на основе микроскопической коллоидной частицы и впервые измерили энергию, безвозвратно рассеиваемую в окружающую среду при уничтожении информации в ней. Это количество тепла оказалось близким к значению, предсказанному 51 год назад.
Рассеиваемое схемой тепло определяет минимум мощности, необходимой данной машине для работы. Этот предел (по теории он составляет примерно 10-21 Дж на каждый стираемый бит) определяется принципом Ландауэра, являющимся своеобразным отражением второго закона термодинамики и закона неубывания энтропии.
В соответствии с ними необратимое стирание информации является диссипативным процессом.
В самом деле, если в начале опыта мы имеем ячейку, которая с равной вероятностью может содержать 0 или 1, у нас имеется некая ненулевая энтропия (мера беспорядка).
Если далее мы сотрём информацию, переведя значение бита в 1, вне зависимости от исходного его состояния, энтропия ячейки памяти станет равной нулю (у нас ведь появляется полная определённость). При этом информация разрушается, поскольку у нас нет возможности узнать предыдущее значение ячейки (перезапись бита куда-либо – не считается).
По законам термодинамики эта потерянная энтропия должна быть передана внешней среде в виде тепла. Однако измерить его на опыте было очень сложно, так как речь идёт об очень малой величине.
Этот подвиг и удалось совершить французским и немецким экспериментаторам. Как повествует Physics World, они взяли кварцевую бусинку диаметром два микрометра и поместили её в воду.
На бусинку был направлен лазерный луч оптического пинцета. При этом свет был отрегулирован так, что были созданы две потенциальные ямы, в которые мог свалиться этот шарик. Условно они были названы «левая» и «правая». Им присвоили логические значения 0 и 1.
Управляя глубиной каждой из ям по отдельности, а также высотой барьера между ними, учёные могли влиять на вероятность нахождения бусинки в правом или левом положении, а значит — записывать в ячейку информацию и стирать её.
Так, если барьер был невелик, хаотичное тепловое движение могло перебрасывать бусину из одного положения в другое с равной вероятностью, далее если яма «1» делалась глубже, чем яма «0», то бусина с большей вероятностью попадала в правое положение. Теперь можно было тут же увеличить высоту энергетического барьера и зафиксировать это новое состояние ячейки памяти.
За всеми перемещениями шарика следила высокоскоростная камера, показания которой и помогли вычислить тепловую энергию, передаваемую от движущегося шарика воде (за счёт сил трения) в момент перескока из одной потенциальной ямы в другую.
Экспериментаторы провели этот опыт сотни раз с разными значениями времени перехода шарика из одной позиции в другую. Полученные данные оказались хорошо согласованными с принципом Ландауэра. (Подробности опыта изложены в Nature.)
Это достижение поможет прояснить сразу несколько вещей. Во-первых, таким путём физики пытаются понять, что будет происходить по мере снижения размеров частей микросхем и приближения их к масштабу, на котором затрачиваемая мощность будет сравнима по порядку с тепловыми флуктуациями.
Во-вторых, опыт поможет взглянуть свежим взглядом на попытки обойти лимит Ландауэра. А тут намечается несколько путей.
Например, учёные рассуждают о возможности организовать обратимые вычисления (Reversible computing), в которых энтропия всей системы не возрастает.
Кроме того, не так давно теоретики показали, что в квантовых компьютерах стирание битов может приводить к отрицательным значениям энтропии ячейки и охлаждению системы, вместо рассеивания тепла. Этот трюк является в некотором роде обходом принципа Ландауэра.
Наконец, как атаку на второе начало можно восприниматьреализованный японцами полтора года назад двигатель Сциларда (он же – вариация демона Максвелла), который превращает информацию в энергию. Правда, законы термодинамики и тут устояли, несмотря на работоспособность системы.
По словам авторов исследования, необычный объект не похож ни на одну планету, которую мы знаем. Большую её часть составляет вода в виде плотного горячего льда, в центре, и водяного пара – по краям.
Захори Берта (Zachory Berta) и его коллеги из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики подтвердилисуществование, возможно, самого странного типа экзопланет – горячей водяной сверхземли.
Речь идёт о небесном теле GJ1214b, которое было найдено ещё в 2009 году. Тогда учёные установили, что планета эта крупнее Земли в 2,7 раза, а весит почти как 7 Земель. Кружит GJ1214b около красного карлика на расстоянии двух миллионов километров, делая один оборот за 38 часов. Температура же на поверхности планеты составляет 230 градусов Цельсия.
Ещё первые расчёты показали, что средняя плотность объекта низка и в его составе очень велика доля воды. К тому же ряд признаков намекал на толстую атмосферу, но до конца не было ясно – состоит она из водяного пара или представляет собой нечто вроде тумана с дымкой (по типу газовой оболочки Титана).
Теперь Берта и его соратники провели новые наблюдения за GJ1214b при помощи орбитального телескопа Hubble. Они ловили свет звезды (в частности, в инфракрасном диапазоне), проходящий через край атмосферы сверхземли во время транзита.
Оказалось, что особенности атмосферы, а вернее – отсутствие в ней явных спектральных пиков в широком диапазоне длин волн, хорошо согласуется с богатой атмосферой, состоящей, по большей части, именно из водяного пара.
Средняя плотность данной сверхземли — около двух граммов на кубический сантиметр. Для сравнения, средняя плотность Земли составляет 5,5 г/см3. Так что внутренняя структура GJ1214b очень отличается от нашего мира. Воды там намного больше, а скальных пород – намного меньше.
«При столь высоких температурах и высоких давлениях там формируются экзотические материалы, такие как горячий лёд или сверхтекучая вода — вещества, которые совершенно чужды нашему повседневному опыту», — заявил Захори.
Астрономы предполагают, что эта удивительная планета сформировалась гораздо дальше от своего родного солнца, там, где было много водяного льда. А потом она мигрировала внутрь ещё в ранней истории системы. В этом процессе она прошла через обитаемую зону. Но как долго она там задержалась — неизвестно.
Результаты исследования GJ1214b будут опубликованыв Astrophysical Journal.
Из-за всех этих чудес и просто из-за относительно близкого соседства с Солнцем мир GJ1214b – один из вероятных кандидатов на пристальное изучение при помощи космического телескопа Джеймса Вебба (James Webb Space Telescope), который, вероятно, запустят к концу десятилетия, передаёт BBC News.
Его старт, заметим, постоянно переносится «вправо» из-за проблем с финансированием. В конце 2011 года был даже момент, когда США решили отказаться от этого дорогостоящего проекта. Но поскольку большая часть ингредиентов «Вебба» уже готова или находится в стадии строительства, конгресс передумал и нашёл средства для продолжения работ.
Нейтрино, ранее заподозренные в преодолении скорости света, похоже, чинно соблюдают вселенские «правила дорожного движения». Подтверждение незыблемости известных законов природы пришло из Италии. Правда, подтверждение это ещё не окончательное.
Напомним, сенсационные результаты, вызвавшие жаркие споры в среде физиков, были получены в 2011 году при посылке пучков нейтрино из европейского центра ядерных исследований в итальянскую лабораторию Гран-Сассо на расстояние в 730 километров (CERN Neutrinos to Gran Sasso). Превышение константы c было зафиксировано и в повторных попытках.
В феврале 2012 года учёные всё же сумели выявить некоторые предполагаемые аппаратные ошибки в работе использованного в том эксперименте нейтринного детектора OPERA. Однако, это не прояснило ситуацию окончательно, поскольку у этих погрешностей было разноимённое (в плюс и минус) влияние, а их точная величина – ещё не установлена.
Первый возможный источник погрешности – осциллятор, который используется для получения метки времени для синхронизации с GPS. Он может привести к переоценке времени полёта нейтрино. Второй — оптический разъём волокна, которое передаёт сигнал GPS на часы OPERA. Его неправильная работа, вероятно, приводит к недооценке времени полёта нейтрино.
На 100% загадка ошибки не разрешена и сейчас. Тем не менее, история получила продолжение благодаря другому эксперименту — ICARUS. Этот детектор нейтрино тоже расположен в лаборатории Гран-Сассо и тоже способен ловить частицы, посылаемые из ЦЕРНа.
Опыты с короткими пучками частиц на ICARUS были проведены в минувшем году. Теперь обработаны результаты. Оказалось, что нейтрино достигли детектора в точном соответствии с теорией, то есть они не двигались быстрее света в вакууме.
«Свидетельства начинают указывать на то, что данные OPERA были результатом артефакта измерения, — передаёт Science Daily слова директора ЦЕРНа по исследованиям Серджио Бертолуччи (Sergio Bertolucci). – Но важно быть точными. В ходе новых экспериментов в Гран-Сассо на установках BOREXINO, ICARUS, LVD и OPERA будут проведены новые замеры с импульсными пучками. Окончательный вердикт может быть получен в мае».
Небольшая выжженная Солнцем планета Меркурий имеет внутреннюю структуру, не похожую ни на одну другую планету Солнечной системы, а кроме того, имеет чрезвычайно динамичное прошлое, говорится в последнем исследовании ученых.
Наблюдения, проведенные при помощи аппарата НАСА Messenger с орбиты вокруг Меркурия, показывают, что металлическое ядро этой небольшой планеты даже больше, чем раньше полагали ученые, а кроме того оно не имеет четкой границы и ближе к верхним слоям планеты перемешивается с другими соединениями, преимущественно на базе серы. Созданный на Меркурии железно-сульфидный слой отсутствует в недрах нашей планеты и, насколько известно сейчас, нет его и на других планетах Солнечной системы. В то же время, сейчас совершенно точно известно, что слоеная система недр есть как минимум еще на Земле, Марсе и Венере.
Более того, наблюдения аппарата Messenger показали, что Меркурий оставался геологически активным еще не так давно, причем сохранял активность он на большей части своей истории. "Многие ученые ожидали, что Меркурий, будучи выжженной планетой чуть больше Луны, давно замер и оставался неподвижным большую часть своей жизни. Это не так, Меркурий имел удивительную и активную историю", - говорит Мария Зубер, астрофизик из Массачусетского технологического университета.
Напомним, что аппарат Messenger был отправлен с Земли еще в 2004 году, его стоимость составляет 446 млн долларов. На орбиту вокруг Меркурия он вышел в марте 2011 года. С тех пор, Messenger постоянно исследует раскаленную планету, которая приближена к Солнцу втрое ближе, чем Земля. За это время Messenger сделал около 100 000 снимков Меркурия и около 4 млн разнообразных научных замеров. На этой неделе НАСА официально продлило срок полета Messenger.
Послезавтра в научном журнале Science будут опубликованы два исследования, проливающих свет на загадочное прошлое Меркурия. В одном исследовании ученые проанализировали данные, полученные при помощи лазерного альтиметра Messenger для топографии северного полушария планеты. Здесь было установлено, что перепад высот на планете меньше, чем на Марсе или Луне.
Также Messenger выяснил, что многие из кратеров на планете изменились с момента их первоначального появления, они, в частности, были подняты относительно начального положения. Этот справедливо и в отношении бассейна Caloris - крупнейшего меркурианского кратера, имеющего более 1550 км в диаметре. Эти открытия указывают на то, что активные внутренние силы поднимали кратеры, говоря об активной геологической активности планеты. Исследователи говорят, что некоторые кратеры были изменены очень сильно, что нетипично для малых планет, подобных Меркурию.
Сказать, является ли Меркурий сейчас активным, или нет однозначно невозможно, но учитывая, что никакой вулканической активности тут нет, исследователи говорят, что активность, если таковая есть, находится на минимуме.
Также ученые провели исследования гравитации на Меркурии. На планете наблюдаются большие магнитные аномалии, связанные с большими концентрациями массы в том или ином регионе. С учетом новых, а также ранее имевшихся данных ученые утверждают, что очень тяжелое металлическое ядро планеты занимает примерно 85% ее радиуса. "Мы и раньше знали, что у Меркурия большое ядро, но сейчас многие ученые удивлены тем, что оно оказалось чересчур гигантским", - говорит Зубер.
Бассейн Южный полюс — Эйткен (изображение NASA / Goddard).
Вообразите себе громадный астероид. Он врезается в южный полюс Луны, образуя гигантский океан расплава. Насыщенный металлом объект растворяется, и полученная смесь выбрасывается в космос. Основная часть падает обратно, что-то превращается в облака плазмы, остаток разлетается по всей поверхности Луны, достигая противоположного полюса.
Буря стихает. На Луне остаётся шрам, равного которому нет в Солнечной системе. Люди заметят его только в 1960-х годах, когда смогут заглянуть на обратную сторону своего соседа, и дадут ему имя бассейн Южный полюс — Эйткен. Вскоре после этого на Землю будут доставлены образцы лунной коры, и учёные немало удивятся, обнаружив, что они намагничены, хотя Луна не обладает магнитным полем. Будет выдвинуто предположение, что много лет назад вокруг ядра всё-таки бушевало море расплавленного металла.
Впоследствии автоматические станции составят карту магнитных областей лунной коры, которые покажут, что они не охватывают всю Луну, как этого следовало бы ожидать, в случае если магнитное поле Луны было создано внутренними процессами. Сотни намагниченных областей — в основном на обратной стороне — окружены обширными регионами, не обладающими или почти не обладающими магнетизмом. Тогда учёные придут к выводу, что это явление не имеет отношения к внутреннему магнитному полю.
Лунная кора сложена в основном анортозитом; эта редко встречающаяся на Земле порода образуется, когда лёгкие, богатые алюминием минералы сбиваются в «острова», плавая на поверхности магмы. Прочие, более тяжёлые металлы быстро тонут, скапливаясь ближе к ядру. Зато на Луну падают астероиды, которые насыщены тяжёлыми металлами, ибо у них не было возможности расплавиться и рассортировать материал по слоям.
Астероид диаметром в 200 км и породил «пятнистый» магнетизм Луны, полагают Марк Вечорек из Парижского университета им. Дидро (Франция), Бен Вайсс из Массачусетского технологического института (США) и их коллеги.
Масса этого объекта сопоставима с общей массой всех остальных астероидов, бивших по Луне. Компьютерное моделирование показало, что выброс материала в результате столкновения соответствует распределению магнитных аномалий: большинство находится на краю кратера.
Сила магнетизма указывает на то, что столкновение произошло в самом начале лунной истории — до того как Луна остыла и потеряла внутреннее магнитное поле. Это позволило атомам металлов выстроиться в расплаве подобно стержневым магнитам. Так гласит новая гипотеза; дабы проверить её, надо проанализировать образцы.
Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
Подготовлено по материалам NewScientist.
Учёные переправили слово «neutrino» через 240 метров скальной породы, используя для этого сами нейтрино — частицы крайне слабо взаимодействующие с веществом.
Исследователи из университетов Северной Каролины (NC State) и Рочестера впервые в мире реализовали на практике идею нейтринной связи, выдвигавшуюся неоднократно на протяжении десятков лет.
Поскольку нейтрино беспрепятственно пронзают земной шар, потоки таких частиц могли бы доставлять «письма» по прямой линии с континента на континент. Ещё они могли бы переносить потоки байтов с Земли прямо на обратную сторону Луны, сквозь спутник нашей планеты.
Эти же частицы оказались бы интересным способом передачи сообщений на подводные лодки, пребывающие на любой глубине (такой проект был рассчитан и обоснован в 2009 году).
Но хотя учёные уже давно посылают потоки нейтрино сквозь Землю и успешно ловят их даже за сотни километров, в подобных опытах никогда ещё не передавалась информация по нейтринному пучку.
Авторы сенсационного опыта воспользовались многокилометровым ускорителем лаборатории Ферми (Fermilab) близ Чикаго. Тот разгонял протоны и направлял их в углеродную мишень.
В результате цепочек превращений субатомных частиц рождался очень интенсивный пучок нейтрино, который и отправлялся сквозь скалы в так называемый ближний детектор MINERvA, установленный в пещере на глубине 100 метров под землей.
Этот многотонный аппарат, строительство которого было завершено в 2010 году, – первый в мире прибор, предназначенный для изучения взаимодействия высокоинтенсивных пучков нейтрино с пятью различными по составу мишенями.
Учёные переправили слово «neutrino» через 240 метров скальной породы, используя для этого сами нейтрино — частицы крайне слабо взаимодействующие с веществом.
Исследователи из университетов Северной Каролины (NC State) и Рочестера впервые в мире реализовали на практике идею нейтринной связи, выдвигавшуюся неоднократно на протяжении десятков лет.
Поскольку нейтрино беспрепятственно пронзают земной шар, потоки таких частиц могли бы доставлять «письма» по прямой линии с континента на континент. Ещё они могли бы переносить потоки байтов с Земли прямо на обратную сторону Луны, сквозь спутник нашей планеты.
Эти же частицы оказались бы интересным способом передачи сообщений на подводные лодки, пребывающие на любой глубине (такой проект был рассчитан и обоснован в 2009 году).
Но хотя учёные уже давно посылают потоки нейтрино сквозь Землю и успешно ловят их даже за сотни километров, в подобных опытах никогда ещё не передавалась информация по нейтринному пучку.
Авторы сенсационного опыта воспользовались многокилометровым ускорителем лаборатории Ферми (Fermilab) близ Чикаго. Тот разгонял протоны и направлял их в углеродную мишень.
В результате цепочек превращений субатомных частиц рождался очень интенсивный пучок нейтрино, который и отправлялся сквозь скалы в так называемый ближний детектор MINERvA, установленный в пещере на глубине 100 метров под землей.
Этот многотонный аппарат, строительство которого было завершено в 2010 году, – первый в мире прибор, предназначенный для изучения взаимодействия высокоинтенсивных пучков нейтрино с пятью различными по составу мишенями.
Несмотря на большие размеры и относительную близость к источнику, даже этот аппарат способен улавливать одно нейтрино из каждых десяти миллиардов, пронзающих его насквозь. Неудивительно, что опыт по передаче простого сообщения продолжался два часа.
Учёные закодировали слово «neutrino» двоичным кодом, в котором единице соответствовала посылка большой группы нейтрино, а нулю – пауза в нейтринном луче.
После того, как детектор поймал эти прерывистые пучки, компьютер успешно перевёл нули и единицы обратно в словно «neutrino».
Разумеется, признают авторы эксперимента, использование гигантских научных установок не позволяет пока называть нейтринную связь практичной. Да и скорость передачи сообщения очень мала.
Но ведь это – только первый практический шаг на пути развития перспективной технологии передачи информации на огромные расстояния без использования электромагнитных волн.
(Результаты опыта будут опубликованы в журнале Modern Physics Letters A.)
Международная группа астрономов обнаружила редкую разновидность прямоугольной галактики. Новая галактика по форме напоминает собой квадрат со скругленными краями. По данным ученых из Австралии, Германии, Швейцарии и Финляндии, обнаруживших новую галактику, от Земли она удалена на 70 млн световых лет и находится в составе галактического кластера, включающего в себя порядка 250 галактик.
"Во Вселенной вокруг нас большинство галактик существуют в трех формах: сфероидальной, дискообразной или неправильной", - говорит астроном из Университета Суинберн в Австралии. По его словам, редкая прямоугольная форма галактики - это крайне необычное явление. "Это одна из тех вещей, которая не должна существовать в природе, но все-таки существует", - говорит он. "Такую галактику можно сравнить с неустойчивой Пизанской башней, а также с экстремальными видами животных", - говорит он.
Галактика необычной формы была обнаружена при помощи широкоугольных снимков, сделанных японским телескопом Subaru. Исследователи говорят, что пока указанную галактику они видели лишь с одного угла, поэтому с земной точки зрения она кажется прямоугольной, однако в реальности эта галактика, скорее всего, по форме ближе к цилиндру.
Также эту галактику наблюдали при помощи телескопа Keck, расположенного в Тихом океане. По данным этих наблюдений, в центре галактики вращается центральный диск, в котором сосредоточена основная масса галактики. Этот диск вращается со скоростью около 100 000 км/час.
"Одно из объяснений столь странной формы галактики заключается в том, что сейчас она, вероятно, представляет собой результат столкновения двух галактик спиральной формы. В результате столкновения двух галактик мог образоваться подобный объект со столь нетипичной формой", - говорит астроном Дункан Форбс, соавтор исследования.
По словам Форбса, исследуя новую галактику, можно получить ранее недоступные сведения о формировании галактик и о том, как могут развиваться спиральные галактики. Уже сейчас очевидно, что в новой галактике процесс образования звезд идет почти полностью только в центре, а на периферии почти нет новых звезд. Всего же в галактике, согласно предварительным данным ученых, насчитывается в 50 раз меньше звезд, чем в нашей галактике Млечный путь.
"Любопытно, но если наша галактика столкнется с близлежащей к нам галактикой Андромеды, то здесь также может получиться прямоугольная галактика", - говорит Форбс.
Как показали последние исследования ученых из США, нанопровода из нитрида иридия галлия, выращенные на массивах кремниевых проводов, позволяют создать идеальные фотоаноды для расщепления воды при помощи солнечного света. В ходе экспериментов было обнаружено, что плотность фототока в таких структурах в пять раз выше, чем в массивах нанопроводов нитрида иридия галлия, выращенных на плоском образце кремния.
Реакция расщепления воды при помощи энергии солнца может в будущем стать экологически чистым источником возобновляемой энергии. Однако ученые из лабораторий по всему миру до сих пор продолжают поиск наиболее эффективных материалов для создания фотоэлектродов, которые будут использоваться в этом процессе.
Очередной шаг в этом направлении сделали ученые из University of California и Lawrence Berkeley National Lab (США). Сотрудники совместной научной группы впервые смогли получить монокристаллические нанопровода из нитрида иридия галлия еще в 2007 году. Уже тогда они обнаружили, что, в зависимости от концентрации иридия, такие нанопровода имеют запрещенную зону в диапазоне от 1 до 3,3 эВ. А вот последняя работа научной группы показывает, что, благодаря небольшой ширине этой запрещенной зоны (которую можно настроить для покрытия наиболее широкой части спектра солнечного излучения и оптимального поглощения солнечного света), подобные нанопровода могут использоваться в качестве эффективных фотоанодов для расщепления воды при помощи солнечной энергии. Однако упомянутые наноструктуры имеют большую площадь поверхности, таким образом, электроды должны быть оснащены большим количеством катализатора для запуска химической реакции расщепления воды. Подробные результаты работы ученых были опубликованы в журнале Nano Letters.
В рамках своих экспериментов группа ученых выращивала сложные структуры из кремния и нитрида иридия галлия при помощи покрытия кремния с примесями n-типа нанопроводами из нитрида иридия галлия, а также последующего «обжига» полученных структур при высоких температурах. Измерения фототока через созданную структуру показало, что в такой конфигурации он увеличивается в пять раз, по сравнению с массивами нанопроводов нитрида иридия галлия, выращенными на плоской поверхности кремния.
Одной из главных проблем, связанных с использованием полупроводников, содержащих азот, является их химическая стабильность в условиях длительного фотоокисления. Команда провела тестирование своей структуры и обнаружила, что плотность фототока остается стабильной, даже при длительном освещении интенсивным светом (350 мВт на квадратный метр). Кроме того, как показали исследования посредством просвечивающей электронной микроскопии, в этих условиях не наблюдается процессов разложения нанопроводов из нитрида иридия галлия. Их кристаллическая структура остается неизменной.
Хотя полученные предварительные результаты обнадеживают ученых, работающих в этом направлении, существует еще множество вопросов, на которые предстоит ответить, прежде чем классифицировать открытие как применимое или не применимое в коммерческих масштабах. В частности, необходимо решить проблему низкого общего фототока в такой системе и короткого времени жизни свободных носителей заряда (электронов и дырок). В ближайшее время научная группа планирует оптимизировать созданные наноструктуры для решения этих проблем.
Благодаря совместным усилиям итальянских и американских ученых удалось разработать первый микроскопический неорганический светодиод, сконструированный на основе оксидов кремния и олова. Светодиод излучает частоты в ультрафиолетовом диапазоне и пригоден для интеграции в различное сложное оборудование, применяемое в медицине. Более подробная картина американо-итальянской разработки представлена в научном журнале Nature Communications.
На сегодняшний день существует два типа светодиодных излучателей - органические и неорганические. Органические светодиоды довольно распространены, просты в производстве и применяются практически повсеместно. Неорганические излучатели являются более сложными устройствами и применяются при проектировании высокоточных видов приборов, которые используются в химически агрессивных средах. Низкая энергоэффективность миниатюрных светодиодов неорганического типа, а также их высокие себестоимость и токсичность препятствуют широкому распространению этих устройств.
Во время экспериментов итальянские физики из Университета Бикокка (Милан, Италия) под началом Альберто Палеари обнаружили интересные свойства, которыми обладают наноструктуры диоксида олова в частоте ультрафиолетового диапазона. Было замечено, что шарики, изготовленные из диоксида олова и имеющие диаметр 4-5 нанометров, испускают ультрафиолетовые кванты. Во время работы излучателя образцы сильно окислялись, что приводило светодиоды из двуокиси олова в негодность.
Однако решить эту проблему ученые смогли следующим образом: шарики из диоксида олова были обернуты пленкой из кремния, подготовленного особым образом. В результате тонкая пленка препятствовала доступу кислорода к атомам олова и не препятствовала взаимодействию электронов внутри микрообъектов. Полученные в результате образцы отличались достаточной стабильностью, поэтому физикам удалось собрать новый неорганический ультрафиолетовый светодиод.
Некоторое количества шариков из атомов олово было размещено в особом соединении кремния, кислорода и хвоста этилена - тетраэтил-ортосиликате. Далее объекты, выполненные в виде небольших кремниевых пластинок, были покрыты тонким слоем субстанции из олова и тетраэтил-ортосиликата.
Во время высушивания жидкости все органические вещества испарились, а вместо раствора осталась тонкая пленка, которая представляла собой "пирог", представляющий смесь оксида кремния с включениями шариком диоксида олова. После выпаривания жидкости образец в верхней своей части был покрыт тонкой пленкой тончайших электродов, выполненных из золота и титана. Как и ожидали ученые, сконструированное устройство превосходно излучало волны в ультрафиолетовом диапазоне. При этом эффективность светодиода была довольно высокой - на выработку одного фотона ультрафиолетового диапазона расходовалось порядка 300 электронов. Для сравнения стоит отметить, что самые лучшие образцы существующих сегодня неорганических светодиодов являются менее эффективными - для испускания одного фотона излучения в инфракрасном диапазоне расходуется около 1 тыс. электронов.
При дальнейших исследования разработанная модель неорганического светодиода отлично функционировала в химически агрессивных средах - этаноле, ацетоне, воде и других видах органических растворителей. Планируется, что в перспективе новейшие светодиоды найдут применение при производстве сложнейших медицинских датчиков и иных приборов, в которых необходимо использование микроскопических светодиодов, способных излучать ультрафиолет.
Учеными, которые работают в области разработки нанотехнологий и представляют Твентский университет (Нидерланды), разработан метод, позволяющий контролировать допирование немагнитных материалов магнитными элементами. Применение разработанной методики позволяет кардинальным образом изменить электрическое поведение металлов и придать свойства магнита даже тем материалам, которые по своей природе являются полупроводниками. Результаты исследований нидерландских физиков были опубликованы в научном издании Nature Nanotechnology.
В своих экспериментах голландские ученые на тонкую золотую пленку нанесли монослойную комплексную смесь кобальта и цинка с органическим веществом лигандом терпиридином. В этом случае кобальтовые ионы выполняют функцию локализованного магнита, а не обладающие магнитными свойствами ионы цинка используются в качестве разбавителя. В результате при изменении уровня относительной концентрации ионов кобальта и цинка можно управлять магнитными свойствами полученного материала.
Отличительной особенностью эксперимента является возможность получения крайне высокого уровня концентрации магнитного допана, при этом исключается образование магнитных кластеров. Подобный эффект достигается благодаря использованию цинка в качестве разбавителя, который вводится одновременно с кобальтом, обладающим магнитными свойствами. Сегодня в подобных опытах наиболее острой проблемой является гомогенное распределения магнитных частиц в получаемом материале, в особенности при высокой степени концентрации.
Открытие голландских физиков позволит в будущем получить современные материалы с набором уникальных и не свойственных в обычных условиях тому или иному веществу свойств. Например, станет возможным получение магнитных полупроводников, которые могли бы в перспективе использоваться при разработке новых суперкомпьютеров. Свойства магнитных полупроводников могут одновременно использоваться при производстве памяти, где нужны именно магнитные свойства материала, и в процессинге данных, где важны электрические свойства.
Во время наблюдения за карликовой галактикой I Zw 18 в космический телескоп "Хаббл", двое ученых-астрономов, Полихронис Пападерос (Университет Порту, Португалия) и Ёран Эстлин (Стокгольмский университет, Швеция) пришли к выводу о том, что современные представления о зарождении и формировании галактик требуют основательного пересмотра.
Галактика I Zw 18 сегодня достаточно хорошо изучена, поскольку именно это скопление звезд отличается самой низкой концентрацией тяжелых элементов. Кроме этого доступность указанной карликовой галактики объясняется и ее расположением в относительной близости по отношению к Земле. Современное оборудование позволяет рассмотреть объект I Zw 18 всего лишь в трехдневной выдержке с невероятно высоким разрешением изображения.
Проанализировав результаты последних наблюдений, ученые обнаружили гало, имеющее размеры, которые в 16 раз превосходят размеры основной части галактики. Такое гало возникло вследствие выделения огромного количества энергии во время образования новых звезд. Энергия производит нагрев холодного газа галактики, в результате чего излучается такое количество света, которое сопоставимо с излучением, испускаемым самим звездным составляющим. Такое явление получило название небулярной эмиссии.
Как поясняет Полихронис Пападерос, впервые в истории астрономии было получено веское доказательство того, что на ранних этапах развития Вселенной молодые галактики, переживавшие рождение новых звезд с сопровождением вспышками были окружены ореолом небулярной эмиссии. Такого рода гало является результатом высвобождения большого количества энергии из тысяч массивных звезд, которые вскоре после формирования стали сверхновыми.
До недавнего времени считалось, что газ в галактиках занимает ту же область, что и звезды, и поэтому только благодаря звездам наблюдается такое свечение. Во многом такое основание не слишком аргументированно, так как возможностей современной аппаратуры недостаточно, чтобы получить картинку с таким разрешением, чтобы на ней можно было бы отличить излучение самих звезд от небулярной эмиссии.
Как показали последние наблюдения, галактики, которые переживают вспышку звездообразования, не подчиняются классическим представлениям. В результате для оценки звездной массы необходимы существенные корректировки. Сегодня масса звезд рассчитывается, исходя из общей светимости галактики. Однако наблюдения говорят о том, что примерно половина всего галактического излучения приходится на гало.
Другим примечательным фактом является то, что небулярную эмиссию иногда рассматривают как свечение звездного диска. Вследствие этого зарождающиеся галактики могут ошибочно классифицироваться как уже сформированные, спирального или эллиптического вида. Так, исследование объекта I Zw 18 показало, что эта галактика еще очень молода, а большинству ее звезд менее 1 млрд. лет.
По словам авторов разработки, новый способ обращения с магнитным носителем позволит записывать на диск вплоть до терабайтов данных в секунду, что в несколько сотен раз быстрее, чем у современных накопителей. При этом на работу устройства будет тратиться ещё и меньше электричества, а плотность записи возрастёт.
Традиционно считается, что повышение температуры разрушает упорядоченное расположение магнитных доменов, скажем, на жёстком диске, то есть стирает информацию, обращая магнитную картинку в хаос.
Однако в серии опытов группа физиков из Великобритании, Испании, Нидерландов, России, Украины, Швейцарии и Японии установила, что локальный ультрабыстрый нагрев доменных зон способен аккуратно и заранее выбранным образом переключать полярность встроенных в материал «магнитиков». Причём многократно.
Тепло в таком опыте поставлялось к образцу материала при помощи лазерных вспышек длительностью в сотые доли пикосекунды.
Экспериментальная проверка принципа. Два наноразмерных островка в материале намагничены в разном направлении (отражено чёрным и белым цветом). После одного ультракороткого импульса света полярность обоих островков меняется на обратную. После второго – возвращается к исходному рисунку, после третьего – снова переключается, и так далее (иллюстрация Johan Mentink, Alexey Kimel, Radboud University Nijmegen; Richard Evans, University of York).
В разработанном командой методе нули и единицы записываются на ферримагнетик при помощи импульсов света, направленных на нанометровые участки на поверхности диска.
Эти импульсы, как оказалось, не только действуют быстрее, но и требуют меньше энергии, чем обычный способ произвольного перемагничивания доменов – при помощи внешнего магнитного поля.
Пояснение к опыту. В ферримагнетике, состоящем из железа (синий цвет) и гадолиния (красный), магнитные моменты двух типов атомов ориентированы антипараллельно (стрелки под первой картинкой). Величины этих моментов разные, так что их сумма не равна нулю и это позволяет записывать данные.
Сверхбыстрое магнитное переключение, индуцированное теплом, происходит в два этапа. Импульс лазера длиной в 60 фемтосекунд быстро нагревает материал. В этот момент ферримагнетик переходит в промежуточное состояние, идентичное ферромагнетикам. Моменты железа и гадолиния выравниваются в одну сторону (средний рисунок). В последующие мгновения (менее чем за 5 пикосекунд) происходит «релаксация», и материал возвращается к обычной для себя форме. Но при этом уже все полярности атомов оказываются перевёрнутыми по сравнению с исходным вариантом (правый рисунок) (иллюстрация Richard Evans, University of York).
Таким образом, экспериментаторы показали, как можно обойти физический предел скорости перемагничивания, выявленный в ходе экспериментов восемь лет назад.
Приятно отметить представительницу России в столь значимой работе. Это Александра Калашникова из ФТИ им. Иоффе .Тогда учёные открыли, что при приближении продолжительности импульсов поля к паре пикосекунд материал просто не успевает перемагничиваться, даже при большой силе импульса. А это ставило барьер на пути создания ультрабыстрых накопителей. Теперь же получается, что от магнитного способа переключения можно полностью отказаться, оснастив будущие жёсткие диски фемтосекундными лазерами для ведения записи. Правда, до построения реального такого прибора новую технологию ещё предстоит отшлифовать. (Детали эксперимента можно найти в статье в Nature Communications.)
- 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