Новости науки

Наблюдения не подтверждают, что темная материя состоит из первичных черных дыр

Австралийские и сингапурские ученые создали установку, которая позволяет просчитывать все варианты поведения сложной хаотической системы в будущем и сравнивать их между собой. Описание этого "предсказателя будущего" было представлено в журнале Nature Communications.
"Работа этого устройства базируется на идее Ричарда Фейнмана. Когда он начал изучать квантовую физику, он заметил, что когда частица путешествует из точки А в точку Б, она не обязательно двигается по одной траектории. На самом деле, она одновременно движется по всем возможным путям. Мы расширили и приспособили эту мысль для моделирования будущего", — рассказывает Джейн Томпсон (Jayne Thompson) из Национального университета Сингапура.
Многие процессы в нашем обществе и в природе, к примеру, движение турбулентных потоков воздуха или флуктуации курса акций, нельзя описать, используя классические линейные закономерности и наборы уравнений. Все эти процессы, как выражаются математики, имеют хаотический или стохастический характер.
Яркий пример этого — так называемый "эффект бабочки", открытый известным математиком и метеорологом Эдвардом Лоренцом в 1961 году, когда он пытался просчитать погоду на несколько дней. Ученый обнаружил, что малейшие изменения в изначальных условиях расчетов очень сильно меняют их результат, причем делают это малопредсказуемым и непросчитываемым образом.
Сам Лоренц сравнивал подобные изменения с тем, как взмах крыла чайки или бабочки в одном уголке Земли может кардинальным образом поменять погоду на один день, неделю или более долгое время в другой части планеты. Так родилась современная математическая теория хаоса, описывающая поведение подобных нелинейных систем.
"Число возможных вариантов развития событий даже в таких системах растет экспоненциально. К примеру, представьте себе, что вам нужно совершать два случайных выбора каждую минуту. Меньше чем через полчаса у вас будет больше 14 миллионов различных вариантов будущего, а через сутки их число превысит количество атомов во Вселенной", — объясняет Майл Гу (Mile Gu), коллега Томпсон по университету.
Все это, как отмечают физики, сильно ограничивает возможности по просчету свойств подобных систем на обычных компьютерах. Этой проблемы, однако, лишены квантовые вычислительные системы благодаря одному свойству, хорошо знакомому всем по истории знаменитого кота Шредингера.
Это вымышленное животное, как повествует мысленный эксперимент, находится в так называемой суперпозиции — кот одновременно остается и живым, и мертвым, что представляет два возможных сценария развития событий в будущем. Сингапурские исследователи и их австралийские коллеги проверили, можно ли использовать квантовые объекты, находящиеся в состоянии суперпозиции, для просчета различных стохастических процессов.
Для этого они создали набор лазеров, призм, зеркал, расщепителей лучей и прочих оптических устройств, который позволял им "запутывать" пары фотонов, частиц света, между собой, и кодировать в их квантовых свойствах состояние хаотической системы. Эта установка была устроена таким образом, что она "запоминала" прошлые шаги просчета и прошлый облик системы, почти не тратя на это памяти.
Ее работу ученые проверили, просчитывая то, как поведет себя монетка, которую несколько раз подбрасывают внутри непрозрачной коробки. В соответствие с постановкой этой задачи, вероятность выпадения решки и орла далеко не всегда равна 50%, и сама монета может перевернуться или остаться на месте с некоторым случайным шансом.
Тот или другой исход событий в данном случае выражался в том, какой из запутанных фотонов первым достигнет светочувствительной матрицы. Как показали эксперименты с этой системой, она может не только просчитывать все возможные варианты развития событий, но и сравнивать различные стохастические процессы между собой.
Более масштабные версии подобного квантового "оракула", способные просчитывать больше 16 разных вариантов будущего, по словам ученых, помогут не только избавиться от пробок и решить многие другие практические задачи 

Источник

Необычные галактики бросают вызов гипотезе темной материи

Ученые обнаружили галактики, которые почти не содержат темной материи – невидимой субстанции, наполняющей собой почти всю Вселенную.

В двух новых научных работах исследователи во главе с Питером ван Доккумом (Pieter van Dokkum), профессором астрономии Йельского университета, США, показывают, что темная материя в общем случае отделима от галактик, содержащих нормальную материю.

В первом из этих исследований команда подтвердила результаты своих первичных наблюдений галактики NGC 1052-DF2, или DF2, для краткости, которые показывают, что в галактике почти полностью отсутствует темная материя. Используя инструмент Keck Cosmic Web Imager (KCWI) обсерватории им. Кека, расположенной на Гавайях, исследователи провели более точные измерения и подтвердили, что шаровые скопления звезд в этой галактике действительно движутся со скоростями, которые могут быть объяснены присутствием только лишь нормальной материи. Если бы в галактике DF2 присутствовала темная материя, эти скопления звезд двигались бы со значительно более высокой скоростью.

«Инструмент KCWI является уникальным из-за сочетания широкого угла обзора и высокого спектрального разрешения. Этот инструмент позволяет не только увидеть галактику целиком, но его высокое разрешение позволяет точно измерить массу галактики», - сказал Шейни Даниэли (Shany Danieli), студент магистратуры Йельского университета и главный автор первой работы, посвященной галактике DF2.

Во второй из представленных командой научных работ, возглавляемой самим ван Доккумом, при помощи инструмента Low Resolution Imaging Spectrometer (LRIS) была обнаружена еще одна галактика, лишенная темной материи, под названием NGC 1052-DF4, или сокращенно DF4.

«Открытие второй галактики, лишенной темной материи, стало еще более вдохновляющим, чем открытие первой галактики. Это означает, что шансы обнаружения таких галактик выше, чем считалось ранее. Поскольку мы не смогли раскрыть причины формирования таких галактик, мы надеемся, что это воодушевит других исследователей на проведение новых теоретических изысканий по этому вопросу».

Так же, как и DF2, галактика DF4 принадлежит к относительно новому для астрономов классу сверхдиффузных галактик (ultra-diffuse galaxies, UDGs). Эти галактики имеют примерно такой же размер, что и Млечный путь, однако содержат в сотни раз меньше звезд.

Первое из представленных исследований уже опубликовано в журнале Astrophysical Journal Letters; второе – появится в готовящемся к публикации выпуске этого журнала от 20 марта.

Источник

Астрономы подробно наблюдают близлежащую карликовую галактику с активным ядром

Международная команда астрономов провела оптические и спектроскопические наблюдения карликовой галактики NGC 4395, содержащей активное ядро (active galactic nucleus, AGN). Эти наблюдения позволили исследователям подробно рассмотреть это AGN и помогут глубже понять природу этого объекта.

AGN представляют собой компактные области в центрах галактик, которые имеют более высокую светимость, по сравнению с окружающим их светом галактики. Их высокоэнергетическое излучение связано или с присутствием черной дыры, или со звездообразовательной активностью в центре галактики.

AGN в местных карликовых галактиках дают прекрасную возможность изучать относительно небольшие сверхмассивные черные дыры (СМЧД). Проводя подробный анализ кинематики и морфологии ионизированного газа в таких карликовых галактиках, астрономы могут получить ценную информацию об эволюции таких небольших СМЧД.

Расположенная на расстоянии примерно 14,3 миллиона световых лет, галактика NGC 4395, представляет собой пример близлежащей карликовой галактики с AGN. Она является перспективной целью для изучения природы AGN карликовых галактик, поскольку близость этой галактики позволяет хорошо рассмотреть при помощи телескопов ее ядро.

Поэтому в новом исследовании группа астрономов под руководством Карины Брум (Carine Brum) из Федерального университета в Санта-Марии, Бразилия, провела оптические и ИК спектроскопические наблюдения внутренней области галактики NGC 4395. Для этой цели астрономы использовали спектрографы Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS) и Gemini Near-infrared Integral Field Spectrograph (NIFS), расположенные в обсерватории Gemini North(«Джемини север»), Гавайи.

Эта наблюдательная кампания позволила исследователям оценить свойства ионизированного и молекулярного газа в галактике NGC 4395. В частности, исследователи наблюдали вытянутое облако, расположенное на расстоянии примерно в 78 световых годах от ядра.

Газ в этом облаке демонстрирует голубое смещение, соответствующее скорости примерно в 30 километров в секунду относительно окружающего материала. Согласно исследователям, это означает, что газ течет в сторону ядра с массовой скоростью порядка 0,00032 массы Солнца в год. Однако происхождение этого материала осталось неизвестным. Возможно, он представляет собой остатки газа галактики, которая вошла в состав галактики NGC 4395 в результате слияния, или газовое облако с низкой металличностью, считают авторы работы

Кроме того, команда Брум определила, что болометрическая светимость AGN галактики NGC 4395 составляет примерно 99 дуодециллионов эрг в секунду, а масса центральной СМЧД – порядка 250000 масс Солнца.

Исследование появилось на сервере предварительных научных исследований arxiv.org.

Источник

Ученые подтверждают, что компоненты двойных звезд отражают свет друг от друга

Ученые из Университета Нового Южного Уэльса, Австралия, показали, что каждая компонента двойной звездной системы — системы из двух гравитационно связанных звезд, движущихся по орбитам вокруг общего центра масс — не только излучает свет, но и отражает падающий на нее свет, излучаемый другой звездной компоненты системы. Авторы работы считают, что эти результаты дают новый инструмент для обнаружения двойных звездных систем.
Отражение света звездами имеет большое значение в тесной двойной системе, где две звезды обращаются по орбитам одна относительно другой. Такие двойные системы имеют весьма широкое распространение — считается, что большая часть звезд во Вселенной имеет звезд-компаньонов.
В этой новой работе ученые исследовали яркую звезду Спика (альфа Девы), которая на самом деле представляет собой две горячих звезды, обращающихся одна относительно другой с периодом всего лишь 4 суток. Исследователи обнаружили, что свет этой звезды поляризован, причем характер этой поляризации изменяется при движении звезд по их орбитам.
Профессор Джереми Бейли (Jeremy Bailey) из Школы физики Университета Нового Южного Уэльса сказал, что обычно свет, испускаемый звездой, является неполяризованным, то есть колеблется более чем в одной плоскости. Однако, когда свет одной из звезд отражается от соседнего с ней светила, он становится поляризованным, и колебания светового вектора начинают происходить только в одной плоскости.
«Наши модели показали, что звезды довольно плохо отражают свет. Например, Солнце отражает менее 0,1 процента падающего на него света».
«Однако для более горячих звезд, таких как компоненты системы Спика, имеющих температуры от 20000 до 25000 градусов Цельсия, количество отраженного света возрастает до нескольких процентов. Это позволяет обнаруживать такие двойные системы, которые трудно обнаружить другими методами, например, системы, при наблюдениях которых линия наблюдения оказывается лежащей в плоскости орбитального движения обеих звезд».
Согласно профессору Бейли, наблюдения света, отраженного звездами, стали возможными, благодаря тому, что этот свет в высокой степени поляризован, и степень этой поляризации поддается измерениям при помощи чувствительных астрономических поляриметров, которые разработали он и его коллеги из Университета Нового Южного Уэльса.
Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.

Источник

Инструмент Gravity говорит новое слово в получении изображений экзопланет

Инструмент Gravity телескопа Very Large Telescope Interferometer (VLTI) Европейской южной обсерватории был использован для проведения первых в мире прямых наблюдений экзопланеты при помощи метода оптической интерферометрии. Применение этого метода позволило охарактеризовать сложную атмосферу экзопланеты, в которой облака из железистой и силикатной пыли закручиваются в гигантском вихре планетного масштаба. Этот метод предоставляет уникальные возможности для наблюдений множества экзопланет, известных ученым.

Эти результаты были представлены на прошлой неделе коллаборацией Gravity, которая описала в своей работе наблюдения экзопланеты HR8799e при помощи оптической интерферометрии. Эта экзопланета была открыта в 2010 г. на орбите вокруг молодой звезды главной последовательности под названием HR8799, которая лежит на расстоянии примерно 129 световых лет от Земли в направлении созвездия Пегаса.

Эти результаты, раскрывающие новые характеристики планеты HR8799e, требуют инструмента с очень высокими разрешением и чувствительностью. Инструмент Gravity способен использовать четыре отдельных телескопа обсерватории VLT совместно в качестве одного гигантского телескопа, называемого интерферометром. Этот «супертелескоп» носите название VLTI и способен собирать свет планеты и родительской звезды, обладая при этом достаточной разрешающей способностью, чтобы разделять их между собой.

Экзопланета HR8799e представляет собой молодой «горячий юпитер» с температурой у поверхности порядка 1000 градусов Цельсия. Использование оптической интерферометрии при наблюдениях этой планеты позволило получить в 10 раз более подробные спектры, по сравнению с другими современными методами. Эти спектры показали любопытные аномалии химического состава атмосферы гигантской планеты.

«Наш анализ показал, что атмосфера планеты HR8799e содержит намного больше монооксида углерода, чем метана – что идет вразрез с равновесным химическим составом атмосферы планеты, - объяснил руководитель исследовательской группы Сильвестр Лакур (Sylvestre Lacour) из Парижской обсерватории Национального центра научных исследований Франции. – Наилучшим возможным объяснением этих удивительных результатов нам представляется версия о мощных вертикальных ветрах в атмосфере, не дающих монооксиду углерода возможности прореагировать с водородом с образованием метана».

Команда также обнаружила, что атмосфера планеты содержит облака железистой и силикатной пыли. Вместе с избытком монооксида углерода это означает, что в атмосфере планеты HR8799e постоянно бушует гигантская буря планетного масштаба, пояснили авторы.

Исследование опубликовано в журнале Astronomy and Astrophysics.

Источник

Новосибирские ученые создают цифровую модель для суперколлайдера

Институт ядерной физики имени Будкера Сибирского отделения Российской академии наук ведет разработку электрон-позитронного коллайдера Супер С-тау фабрика. Об этом сообщает пресс-служба института. Воплощение проекта может изменить представление о науке и открыть Новую физику, считают ученые. Этому будет способствовать применение устройства для изучения с-кварков, тау-лептонов и других процессов в соответствующей области энергий на недостижимом для других машин уровне точности.
«Для меня особенно интересны редкие распады тау-лептонов, которые либо запрещены, либо сильно подавлены в существующей теории элементарных частиц — Стандартной модели, — рассказал руководитель СЯФ ОФН РАН, академик, доктор физико-математических наук Валерий Рубаков. — Не исключено, что именно обнаружение этих редких распадов позволит продвинуться за пределы Стандартной модели, открыть, как говорят, Новую физику».
В частности, Супер С-тау фабрика будет осуществлять набор данных в диапазоне энергий от 2 до 6 ГэВ с беспрецедентной светимостью, которая на два порядка выше, чем воспринимает любая другая техника в мире.
В настоящее время ученые заняты разработкой детектора сверхмощного электрон-позитронного коллайдера. Результаты этой работы планируется обсудить в октябре 2019 года. 

Источник

Пепел и «алмазы». Сергей Таскаев подсмотрел в космосе прорывные технологии

Международное издательство Springer подготовило к печати англоязычный вариант книги «Челябинский суперболид», подготовленной учеными ЧелГУ. По мнению одного из редакторов англоязычного издания, декана физического факультета ЧелГУ профессора Сергея Таскаева, книгу с нетерпением ждут за рубежом, и она заинтересует не только научную общественность.
Корреспондент chel.aif.ru Руслан Сафин: Сергей Валерьевич, чем история о нашем метеорите заинтересовала европейское издательство?

Сергей Таскаев: Во-первых, само событие (падение такого болида, да еще в густонаселенном районе) экстраординарно. Правда, после него было отмечено еще несколько, сравнимых по масштабу явлений. Например, недавно в Эвенкии и над Беринговым проливом в прошлом году. Но настолько детального и разностороннего описания, как у нас, ни эти падения, ни те, которые были ранее, не получили. Здесь и многочисленные фотографии, видеозаписи и свидетельства очевидцев. И огромная коллекция метеоритов, в том числе самый большой фрагмент со дна озера Чебаркуль. И многочисленные исследования метеоритного вещества, а также изучение вопросов астероидно-кометной опасности. Все эти аспекты нашли отражение в книге, и этот материал вызывает очень большой интерес. Поэтому издательство проявило инициативу и взялось за выпуск нашей книги. Я надеюсь, что уже скоро она поступит в продажу. Это будет важный момент для Челябинского госуниверситета и, не побоюсь этого слова, для мировой науки.
Ждут астрофизики и космологи
— Вы чувствуете, что книга будет востребована за рубежом?
— Да, по крайней мере, со стороны тех зарубежных коллег, с которыми я общаюсь (а их достаточно много), спрос велик. Я показывал им русскоязычный оригинал, он им очень нравился, но им нужен был перевод, чтобы предметно познакомиться с содержанием. Так что книгу ждут, особенно в сообществе ученых, которые занимаются изучением внеземного вещества, астрофизиков, космологов и т.д. Но и обычным читателям она должна понравиться, потому что написана вполне доступным научно-популярным языком и не перегружена формулами.
— Содержательно книга будет чем-то отличаться от оригинала?
— Нет, это будет практически дословный перевод. Была идея переработать ее, потому что на данный момент уже есть достаточно большое количество нового материала. Например, найдены очень необычные структуры в метеоритной пыли. Когда болид проходил сквозь плотные слои атмосферы, возникли такие условия, которые невозможно воспроизвести в лаборатории, — огромные температуры и давление. В результате в газопылевом хвосте, оставленном болидом, появились частички, очень похожие на кристаллы. Мы начали их изучать, и оказалось, что они состоят из чистого углерода. Первая мысль: о, это алмазы! Но их структура оказалась не характерной для природных алмазов. Подобные алмазы есть, но они очень редкие и встречаются на месте падения, например, Аризонского метеорита. Мы даже специально туда съездили, чтобы сравнить, но оказалось, что это совершенно разные объекты. Изучением этих кристаллов мы занимались практически пять лет и выяснили, что это совершенно новая форма существования углерода, не встречавшаяся ранее. А наши коллеги из Южной Кореи провели расчеты и доказали возможность существования таких структур. Сейчас мы заняты публикацией результатов исследования в журнале группы «Nature». Как только появится научная статья, можно приступать к новому изданию книги.

По рецептам матушки-природы
— Пять лет изучали пыль! Почему так долго?
— Наука вообще не терпит суеты. А в случае с кристаллами газопылевого хвоста Челябинского метеорита в особенности. Но от того радостней осознавать, что те результаты, которые мы получили, имеют революционное значение. Это признают абсолютно все. Нам крупно повезло, что болид упал именно у нас.
— Почему, собственно, вас так заинтересовал метеорит? Ведь область ваших научных интересов не связана с космосом.
— Ну, опосредовано связана. Сфера научных интересов меня и моих учеников синтез материалов, и сейчас наша группа занимается созданием материалов, которые в природе синтезируются только в космосе и встречаются, в том числе, в Челябинском метеорите. Но в космосе торопиться некуда, и процесс синтеза может длиться миллиарды лет. А мы пытаемся уложиться в недели и месяцы. Для чего мы это делаем? Чтобы получить материалы, которые будут стоить копейки, но по своим свойствам превосходить сверхдорогие сплавы. Это так называемые природоподобные технологии, которым сейчас уделяется очень большое внимание. Конкретно мы совместно с зарубежными коллегами пытаемся получить железоникелевый сплав в так называемой фазе тетратенита. Мы берем обычный метастабильный сплав, где атомы расположены в узлах кристаллической решетки произвольным образом, и перемалываем его под давлением 6 гигапаскаль, разрушая кристаллическую решетку (такое давление достигается, например, если взять 4 танка Т-90 и поставить их на металлический стержень с диаметром 1 см). Затем нагреваем его до определенной температуры, и атомы сами собой начинают занимать выгодное им устойчивое положение. Получается новый класс материалов, чьи магнитные свойства лучше, чем у любого из существующих постоянных магнитов. А цена при этом на порядки ниже. Если все получится, то это будет настоящая революция, потому что постоянные магниты очень широко применяются в современной технике.

Охота за головами
— Когда вы успеваете всем этим заниматься?
— Стараюсь тщательно планировать свой день, чтобы с одной стороны решать свою главную задачу — учить студентов и аспирантов, а с другой — заниматься наукой. Иногда приходится использовать вечера и выходные дни. Но меня это совершенно не тяготит. Наука способна увлекать так, что ей готов отдавать все свое свободное время.
— У вас не возникало мысли, что у вас было бы гораздо больше времени на науку, не будь вы деканом? Зачем вам эта административная работа?
— Я очень люблю свой факультет, где вырос, где работают мои учителя. Когда мои коллеги посчитали, что для факультета будет полезно, если я его возглавлю, то мне пришлось принять это непростое решение. У нас есть серьезные достижения. Это, например, вовлечение студентов и магистрантов в научные исследования. Кроме того, демократический принцип решения любых, даже очень сложных вопросов. Я чувствую поддержку коллектива. Она выражается, в частности, в том, что это уже мой третий деканский срок подряд.
— Сейчас модно делиться секретами мотивации и продуктивности. У вас он есть? Как все успевать?
— Сейчас, когда мир вступает в шестой технологический уклад, за людьми, создающими знание, ведется настоящая охота. На Западе, где развита культура мобильности, человеку ничего не стоит сняться с места и переехать в другой город ради интересной работы. Поэтому там университеты создают для ценных специалистов индивидуальные, максимально комфортные условия. У нас в стране это тоже появляется. Федеральные и национальные исследовательские университеты активно переманивают ценные кадры, потому что понимают: они дадут вузу необходимые показатели и, соответственно, принесут деньги, за которые можно получить еще больше крутых специалистов. Это типичная бизнес-модель, приложенная на бюджетную образовательную организацию. Поэтому каждый университет должен стремиться создать для своих сотрудников наилучшие условия. Иначе все разбегутся, и у «разбитого корыта» останется одно руководство.
Основой творчества является свобода. А наука — это творчество, так как она направлена на создание нового знания. Неудивительно, что традиционно местом сосредоточения научного знания являются университеты. О свободном университетском духе написано немало. Именно он объединяет людей с порой очень нестандартным взглядом на вещи. Свобода немыслима без атмосферы душевного комфорта и доброжелательности. А они, в свою очередь, без справедливости. Для меня — это важнейшие условия успешного развития и науки, и университета.
Досье
Сергей ТАСКАЕВ родился 03 марта 1977 г. в г. Челябинске в семье преподавателей вузов.
Окончил 11 лицей г. Челябинска, затем физический факультет ЧелГУ. Был заместителем проректора по научной работе ЧелГУ. В 2003 году защитил кандидатскую диссертацию, в 2012 году — докторскую. Область научных интересов — физика конденсированного состояния, физика магнитных явлений, физика металлов и сплавов. Автор 96 научных статей, 3 патентов и 4 учебно-методических работ. Женат, воспитывает трёх сыновей. 

Источник

Качество воздуха можно будет оценить смартфоном

Эстонские специалисты из Тартуского университета разрабатывают специальный датчик для мобильных телефонов, который может автоматически отслеживать качество воздуха и предупреждать владельца о наличии в нем токсичных веществ, передает ТАСС.
Новая технология, над которой ученые работают уже пять лет, была представлена на выставке в Барселоне. Эта идея сразу вызвала интерес у производителей смартфонов.
«Все спрашивали, готова ли продукция, можно ли уже ее использовать? Но в своих исследованиях мы на половине пути. Конечно, мы далеко продвинулись от начала первых испытаний, но полностью датчик еще не разработан», — рассказал старший научный сотрудник Института физики Таллинского университета Райво Яанисо.
Устройство будет доступно через два года, рассчитывают изобретатели. Но, возможно, понадобится больше времени.
«Сегодняшний прототип позволяет нам выйти на улицу и делать там измерения. Раньше мы могли делать замеры только в условиях лаборатории. Но для того, чтобы разместить нашу разработку внутри телефона, ей нужно быть более компактной и чувствительной к большему спектру газов. Основная идея датчика в том, чтобы он работал, как человеческий нос, и распознавал различные вещества в окружающей среде», — отметил сотрудник Института физики Таллинского университета Артем Берхольц.
Ранее ученые из Германии пришли к выводу, что загрязнение воздуха может негативно сказаться на здоровье и привести к летальному исходу. Специалисты установили, что, например, в 2015 году 790 тысяч человек в Европе скончались по причине плохого состояния окружающей среды. Порядка 40-80% случаев смерти пришлись на сердечно-сосудистые заболевания. Ежегодно из-за плохого состояния окружающей среду умирают более 8 млн человек. 

Источник

К 2028 году в Новосибирске построят коллайдер для очарованных кварков

Однако перед постройкой коллайдера ученые должны завершить разработку цифровой модели его детектора частиц, рассказал заместитель директора Института ядерной физики имени Будкера Сибирского отделения РАН Иван Логашенко,
Как отметил ученый, цифровая модель детектора будет готова к концу текущего года. В настоящее время существуют почти полноценные прототипы модели, в связи с чем процесс ее создания близится к концу.
Такая цифровая модель позволит определить параметры всех элементов будущего коллайдера, также подобрать нужные материалы и определить ход строительства системы в целом, сообщил Логашенко.
Создание «Супер С-тау фабрики класса мегасайенс» — одна из главных задач в рамках программы развития Новосибирского научного центра «Академгородок 2.0».
По словам Логашенко, коллайдер для очарованных кварков будет применяться для осуществления проектов, которые связаны с так называемой новой физикой. Российские ученые будут следить за процессами образования с-кварков и тау-лептонов, а также изучать другие элементарные частицы, отметил замдиректора Института ядерной физики имени Будкера. Об этом сообщает Рамблер. Далее: https://news.rambler.ru/scitech/41948433/?utm_content=rnews&utm_medium=read_more&utm_source=copylink

Источник

Физики захватили неуловимое состояние материи с помощью лазера

Международной команде специалистов удалось запечатлеть неуловимое состояние материи, которое оставалось стабильным даже при комнатной температуре.
Эксперимент включал расслоение неорганических соединений и их «разрушение», что означало формирование новой структуры, которая препятствует естественному достижению материей состояния кристаллизации. Специальная лазерная технология помогла команде приостановить разрушение материи и зафиксировать её в крайне упорядоченном состоянии — суперкристалле. Специалисты говорят, что скрытые состояния материи идентифицируются путём вывода материи из её «комфортного» основного состояния.
Исследователи использовали чередующиеся слои из одноатомного титаната свинца и титаната стронция, сложенные в трёхмерную структуру. Эти слои были выращены на подложке из оксида диспрозия и скандия. В итоге получилась совершенно неорганизованная система с несколькими состояниями, распределёнными по всему материалу. Затем с помощью фемтосекундного лазера, который переводит электроны в возбуждённое состояние, учёные зафиксировали состояние материи. Они обнаружили, что структура не возвращается к своему неупорядоченному состоянию, как можно было бы ожидать. Вещество находилось в промежуточном сверхкристаллическом состоянии в течение некоторого времени при комнатной температуре. Хотя подобные динамические преобразования уже давно использовались для упорядочения материалов, стратегия стабилизации устойчивого состояния материи до сих пор была недостижима. Полученный суперкристалл имел элементарные ячейки с объёмом, который в миллион раз превышает единичные элементы титаната свинца и стронция. При этом структура оставалась упорядоченной и стабильной. По словам учёных, данный эксперимент очень важен для создания искусственных наноматериалов, которые невозможно производить в естественных условиях. 

Источник

Физик из России раскрыл секрет работы почти «комнатных» сверхпроводников

Известный российский физик-теоретик Виктор Лахно нашел объяснение тому, почему некоторые недавно открытые высокотемпературные сверхпроводники сохраняют свои свойства при почти "комнатных" температурах. Его выкладки были опубликованы в журнале Physica C: Superconductivity and its applications.
Как объясняет ученый, за последние годы его коллеги-экспериментаторы открыли или создали несколько видов сверхпроводников, способных работать при очень высоких температурах. Сейчас она достигает всего минус 70 градусов Цельсия при нормальном давлении, и минус 13 градусов — при очень сильном сжатии материала. Это дает надежду на создание первых реальных "комнатных" сверхпроводящих материалов.
Их появление потребовало нового объяснения того, как таким структурам удается проводить ток без видимых потерь — сам факт того, что они существуют, никак не укладывается в рамки первой теории сверхпроводимости, сформулированной еще в конце 1950 годов.
Необычные свойства новых сверхпроводников, как пишет Лахно, могут объясняться тем, что они представляют собой изнутри не трехмерный, а своеобразный двумерный или даже одномерный материал. Он состоит из особых квазичастиц-поляронов, возникающих внутри него в результате движения электронов, и при этом он ведет себя как так называемый "конденсат Бозе-Эйнштейна".
Данная форма материи представляет собой необычную по своим свойствам жидкость, которая ведет себя как один гигантский атом, "размазанный" на огромную площадь, при определенных свойствах обладающий сверхпроводящими свойствами.
Проблема, по словам физика, заключалась в том, что ученые не считали, что конденсат Бозе-Эйнштейна может возникать в одномерных или двумерных системах, так как это запрещает теория и расчеты академика Гинзбурга.
Два года назад Лахно показал, что подобные двумерные и одномерные конденсаты могут существовать внутри особых структур, страйпах и кластерах, существующих внутри многих высокотемпературных сверхпроводников.
Новая версия этой теории, как отмечает физик, способна объяснить существование не только относительно "холодных" высокотемпературных сверхпроводников на базе соединений меди, но и недавно открытых соединений актиния и водорода, сохраняющих такие свойства при почти комнатных температурах.
Эта теория, в частности, объясняет то, почему высокая масса пар этих квазичастиц, так называемых биполяронов, не мешает возникновению сверхпроводимости при высоких температурах и раскрывает некоторые особенности в поведении нескольких реальных материалов такого типа.
"Я сделал акцент на том, что электрон — это волна. Если это волна, значит нет никакого преимущественного места в кристалле, в котором бы он локализовался. Он везде существует с равной вероятностью. На основе новой теории можно строить новую теорию сверхпроводимости. Она объединяет все лучшие черты современных концепций", — рассказывает ученый, чьи слова передает пресс-служба Института математических проблем биологии РАН.
Ее выкладки, как отмечает физик, не расходятся с теми результатами замеров свойств высокотемпературных сверхпроводников, которые проводили его коллеги-экспериментаторы в последние годы, что не характерно для остальных теорий сверхпроводимости. Это позволяет использовать идеи Лахно для поиска новых материалов такого типа, действительно способных работать при комнатных температурах. Об этом сообщает Рамблер. Далее: https://news.rambler.ru/tech/41937529/?utm_content=rnews&utm_medium=read_more&utm_source=copylink

Источник

Астрономы открывают экстремально древние звезды в балдже Млечного пути

Астрономы вгляделись в пыльный балдж Млечного пути и обнаружили в нем самые древние во Вселенной звезды, известные науке.

В этом новом исследовании ученые проанализировали скопление древних, тусклых звезд под названием HP1, расположенное на расстоянии примерно 21500 световых лет от Земли в глубине центрального балджа нашей Галактики. Используя наблюдения, проведенные при помощи телескопа Gemini South («Джемини Юг»), расположенного в Чили, и данные из архива наблюдений космического телескопа Hubble («Хаббл»), исследователи рассчитали, что возраст этих звезд составляет примерно 12,8 миллиарда лет – что делает их одними из самых древних звезд, когда-либо обнаруженных как в нашей галактике Млечный путь, так и во Вселенной в целом.

Балдж Млечного пути – сфероидная область диаметром 10000 световых лет, богатая пылью и звездами, которая выдается из спирального диска Галактики – предположительно, содержит самые древние звезды Млечного пути.

Это открытие стало возможным, благодаря использованию наблюдений в сверхвысоком разрешении, проведенных при помощи обсерватории Gemini South, оснащенной системой адаптивной оптики, позволяющей компенсировать мешающее проведению наблюдений влияние земной атмосферы. Анализ результатов этих наблюдений совместно со снимками из архива «Хаббла» позволил рассчитать расстояния даже до самых тусклых, окутанных облаками пыли звезд скопления HP1. Эти расстояния позволили команде рассчитать яркость каждой звезды. Интенсивность и цвет света каждой из этих звезд, в свою очередь, позволили определить класс звезды – является ли она карликом или гигантом, или звездой, богатой элементами тяжелее водорода и гелия.

Содержание этих «тяжелых» элементов – «металлов», в астрономических терминах – является величиной, тесно связанной с возрастом светила. Исследователи считают, что первые звезды во Вселенной формировались из чистого водорода, а с каждым последующим поколением звезды все более и более обогащались тяжелыми элементами, синтезированными в недрах звезд предыдущих поколений. Поэтому, когда исследователи проанализироали элементный состав звезд скопления HP1 и обнаружили, что содержание в них металлов минимально, они смогли определить примерный возраст звезд скопления, который, согласно их оценкам, составил 12,8 миллиарда лет – то есть, эти звезды сформировались всего лишь через 1 миллиард лет после Большого взрыва.

Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society; главный автор Леандро Кербер (Leandro Kerber) из Университета Сан-Паоло, Бразилия.

Источник

Ученые открыли новые частицы на Большом адронном коллайдере

Ученые обнаружили на Большом адронном коллайдере три «экзотические» частицы, сообщила пресс-служба Института ядерной физики им. Г. И. Будкера.
В сообщении говорится, что каждая частица состоит из пяти кварков, то есть фундаментальных частиц, из которых, в частности, состоят протоны и нейтроны.
«За прошедшее время была значительно улучшена точность эксперимента и повышен в девять раз объем анализируемой статистики, что позволило в 2019 году объявить об обнаружении уже трех пентакварков», — отметили в пресс-службе.
По словам замдиректора ИЯФ СО РАН, участника коллаборации LHCb Александра Бондаря, повторный эксперимент подтвердил результаты предыдущего, когда было открыто две таких частицы.
Изучение таких частиц способствует расширению представлений о законах природы и, возможно, об устройстве и эволюции звезд, заключил Бондарь.
Ранее российские ученые совместно с коллегами из США и Швейцарии заставили квантовый компьютер вернуться на долю секунды назад, тем самым они «нарушили» второй закон термодинамики.
В феврале сообщалось, что ученые, в том числе и российские физики, открыли новую частицу на Большом адронном коллайдере. 

Источник

Искусственный интеллект помог обнаружить две новые экзопланеты

Астрономы из Техасского университета в Остине, США, в сотрудничестве с компанией Google использовали искусственный интеллект для обнаружения двух новых планет в архиве наблюдений космического телескопа Kepler («Кеплер»). Этот многообещающий метод позволяет обнаруживать много дополнительных планет, которые не удается обнаружить при помощи традиционных методов.

Наблюдения, указывающие на присутствие планет, открытых в этот раз, проводились несколько лет назад в рамках расширенной миссии под названием К2 космического телескопа Kepler.

Для обнаружения этих экзопланет команда, возглавляемая студентом Техасского университета в Остине Энн Даттило (Anne Dattilo), создала алгоритм, позволяющий «просеивать» данные, собранные при помощи «Кеплера», для выделения сигналов, которые не были зафиксированы при помощи других методов, используемых при поисках экзопланет. Уже на протяжении достаточно долгого времени астрономы используют искусственный интеллект для обнаружения планет в архивах наблюдений телескопа Kepler. Эта новая работа отличается от предыдущих, в первую очередь, тем, что алгоритм автоматического поиска планет был адаптирован к условиям миссии К2, стартовавшей после того, как у телескопа Kepler вышли из строя гироскопы-маховики, контролирующие положение аппарата в пространстве. В ходе этой миссии положение телескопа в пространстве постоянно менялось, поэтому в новом алгоритме исследователям пришлось произвести программную компенсацию этого мешающего влияния.

Обе планеты, обнаруженные при помощи алгоритма Даттило и ее команды, являются типичными для миссии K2. Они находятся близко к родительским звездам и имеют малые орбитальные периоды. Одна из планет носит название K2-293b и обращается вокруг звезды, расположенной на расстоянии около 1300 световых лет от нас в направлении созвездия Водолей. Вторая планета движется по орбите вокруг звезды, находящейся на расстоянии 1230 световых лет от нас в направлении того же созвездия.

Исследование принято к публикации в журнале Astronomical Journal.

Источник

Открыты новые подробности о путешествии Юпитера по ранней Солнечной системе

Известно, что газовые гиганты в системах других звезд часто бывают расположены поблизости от родительского светила. Согласно популярной современной теории, эти газовые гиганты формировались вдали от родительской звезды, а затем мигрировали внутрь системы. Теперь исследователи из Лундского университета, Швеция, вместе с коллегами из других институтов применили современные компьютерные модели для получения более глубокого представления о путешествии Юпитера через нашу Солнечную систему примерно 4,5 миллиарда лет назад. Формирование Юпитера, а также других планет завершилось в Солнечной системе лишь незадолго до этого времени. Планеты постепенно формировались из космической пыли, которая обращалась вокруг нашего Солнца в форме диска. Юпитер по размерам был не больше нашей планеты.

Эти результаты показывают, что Юпитер сформировался в 4 раза дальше от Солнца, чем он находится от него сейчас. «Мы впервые смогли подтвердить, что Юпитер сформировался вдали от Солнца, а затем мигрировал до достижения своей текущей орбиты. Это доказательство мы обнаружили, изучая популяцию троянских астероидов этой гигантской планеты», - объяснила Симона Пирани (Simona Pirani), студент докторантуры Лундского университета и главный автор нового исследования.

Эти троянские астероиды состоят из двух групп космических камней, которые движутся по одной орбите с Юпитером, причем первая группа астероидов, примерно вполовину большая, по сравнению со второй группой, движется перед астероидом, а вторая, малочисленная группа движется позади Юпитера. Эта асимметрия стала ключом к разгадке пути миграции Юпитера по Солнечной системе, объяснили авторы работы. Согласно расчетам команды, лишь при движении гигантской планеты от периферии к центру Солнечной системы с далекого расстояния (примерно равного четырем радиусам текущей орбиты Юпитера) могло происходить накопление троянских астероидов в значитель большем количестве перед планетой, чем позади нее. Модели, построенные командой Пирани, показали, что это путешествие продолжалось в течение примерно 700000 лет, в период от 2 до 3 миллионов лет после того, как это небесное тело начало свой жизненный цикл как ледяной астероид вдали от Солнца. Причина миграции планеты внутрь связана с гравитационными силами, действующими со стороны окружающих ее газов в Солнечной системе, пояснили астрономы.

Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.

Источник

В Самаре открыли тайну возникновения планет.

Сотрудники Самарского национального исследовательского университета имени академика С. П. Королева при участии коллег из Международного университета Флориды, Гавайского университета и Национальной лаборатории имени Лоуренса (Беркли) опубликовали работу, в которой предложен механизм формирования первичных «строительных блоков» многих небесных тел. Вместе с тем описан эксперимент, подтверждающий эту гипотезу и его результаты. Публикация размещена в рецензируемом журнале ChemPhysChem за март 2019 года.
Вещество, попавшее в фокус внимания ученых, называется трифенилин — ароматический углеводород с формулой C18H12, состоящий из четырех бензольных колец. Он обладает свойством образовывать слоистые структуры, которые в дальнейшем легко превращаются в сажу или углеродную пыль. Такие частицы в условиях открытого космоса со временем притягиваются друг к другу и образуют простейшие астероиды — углистые хондриты. Они, в свою очередь, могут стать частями планетезималей, «зародышей» будущих планет.
"По сути, мы нашли один из стартовых механизмов реакций, запускающих процесс образования наночастиц, сажи и углеродной пыли как в камерах сгорания двигателей, так и в молекулярных облаках галактик", — говорит руководитель лаборатории «Физика и химия горения» Самарского университета, профессор Международного университета Флориды Александр Мебель.
Первоначально работы по исследованиям трифенилина и других полиароматических углеводородов проводились в рамках масштабной научной программы «Разработки физически обоснованных моделей горения», на которую в 2017 году правительство Российской Федерации выделило 90 миллионов рублей. Целью мероприятия являлось изучение механизмов образования вредных веществ в камерах сгорания при различных условиях и моделирование протекающих при этом процессов. 

Источник

В нашей Галактике обнаружены две гигантские рентгеновские «дымовые трубы»

В центре нашей галактики Млечный путь происходит огромное количество высокоэнергетических процессов. Гигантская черная дыра – массой около 4 миллионов масс Солнца – выбрасывает потоки энергии, которую она вырабатывает в результате поглощения материала межзвездного пространства, который, в свою очередь, образуется при взрывах расположенных неподалеку звезд.

В новой научной работе команда астрономов открыла две «дымовые трубы» - два канала, через которые происходит переток материи и энергии из центра Млечного пути, расположенного на расстоянии около 28000 световых лет от Земли, к периферии.

Чтобы глубже понять механизм переноса энергии от одних частей галактик к другим, команда астрономов во главе с Габриэлем Понти (Gabriele Ponti) из Института внеземной физики Общества Макса Планка, Германия, направила спутник Европейского космического агентства XMM-Newton, работающий в рентгеновском диапазоне, на центр Млечного пути. Поскольку рентгеновские лучи испускаются в результате протекания высокоэнергетических процессов, с их помощью возможно составить карту высокоэнергетических потоков в Галактике.

На снимках, сделанных в 2012 г. и в 2016-2018 гг., исследователи обнаружили два джета рентгеновского излучения – «дымовые трубы» центра Млечного пути – направленные в противоположные стороны от центра Галактики. Каждый джет берет начало на расстоянии примерно 160 световых лет от центральной сверхмассивной черной дыры и простирается на расстояние свыше 500 световых лет.

Эти рентгеновские структуры связаны с парой более крупномасштабных потоков гамма-излучения Млечного пути, называемых «пузырями Ферми», простирающихся на расстояние свыше 25000 световых лет в каждую сторону от центральной области Галактики. Ученым точно неизвестно, являются ли пузыри Ферми остатками выбросов энергии со стороны центральной сверхмассивной черной дыры или же они сформировались в результате действия потоков излучения многочисленных новорожденных звезд, однако в любом из этих случаев рентгеновские «дымовые трубы» могут служить проводниками высокоэнергетических частиц к этим пузырям, считают авторы работы.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Источник

Физики: Две версии реальности могут существовать одновременно

Эксперты решили провести эксперимент, в рамках которого предположили, что люди, наблюдающие за одним фотоном, могут сделать разные выводы о его состоянии. По словам ученых, разные реальности могут оказаться истинными, если наблюдатели описывают разные состояния одного предмета.
Добровольцы наблюдали за частицей света, которая вращалась по вертикальной или горизонтальной оси. После измерения данный элемент принимал фиксированную поляризацию. Наблюдения разных людей могли расходиться, но с точки зрения квантовой физики ни одно из них не считалось неправильным.
Полученные данные позволили специалистам предположить, что две версии одной реальности действительно существуют. 

Источник

«Пульсар-снаряд» был вытолкнут со стороны сверхновой с гигантской скоростью

В результате взрыва сверхновой было выброшено с огромной скоростью сверхплотное, стремительно вращающееся звездное ядро, которое движется в пространстве со скоростью почти 4 миллиона километров в час, оставляя за собой искрящийся «хвост» длиной 13 световых лет.

Исследователи следили за этим звездным ядром, называемым пульсаром, при помощи космической гамма-обсерватории НАСА Fermi («Ферми») и астрономической радиообсерватории Very Large Array (VLA) Национального научного фонда США. Этот пульсар находится на расстоянии примерно 6500 световых лет от Земли и был впервые открыт в 2017 г. Скорость движения этого пульсара в пространстве примерно в 5 раз превышает среднюю скорость движения пульсаров в космосе, указывают исследователи.

Этот пульсар, известный как J0002+6126, вероятно, был выброшен из родительской системы в результате взрыва сверхновой, указывают исследователи. Длинный «хвост» этого объекта, наблюдаемый в радиодиапазоне, представляет собой ударную волну, образующуюся при ударе этого «пушечного ядра» о газ и пыль межзвездного пространства, указывают авторы работы.

Сверхновая, в результате которой был выброшен этот пульсар, вероятно, произошла примерно 10000 лет назад; объект удалился на расстояние порядка 53 световых года от эпицентра взрыва. По истечении примерно 5000 лет этот пульсар прошел сквозь оболочку из газа и осколков, которая была дополнительно заторможена материалом межзвездного пространства.

Исследователи не до конца понимают механизм разгона пульсара в результате взрыва сверхновой; одно из возможных объяснений состоит в том, что при коллапсе звезды сформировался плотный сгусток материи, который существовал достаточно продолжительное время, чтобы ядро звезды могло начать ускоренно двигаться в его сторону, пояснили авторы работы.

Исследование было представлено на собрании Американского астрономического общества, проходившем в Калифорнии.

Источник

Ученые узнали, как образуется материал для астероидов и планет

Ученые Самарского национального исследовательского университета имени академика С. П. Королева и их коллеги из США предложили и подтвердили с помощью расчетов механизмы образования первичного строительного материала для астероидов и планет. Оказалось, что в их основе лежит одно из соединений углеводорода, сообщила во вторник пресс-служба Министерства науки и высшего образования РФ.
"Коллектив ученых Самарского университета, Международного университета Флориды, Гавайского университета и Национальной лаборатории имени Лоуренса (Беркли) предложил и подтвердил механизмы образования первичного строительного блока для части метеоритов и планет — молекулы трифенилина (соединения углеводорода — прим. ТАСС). Исследование помогает объяснить, как во Вселенной появляется строительный материал для планет", — говорится в сообщении.
Коллектив ученых предположил, что полициклический ароматический углеводород трифенилин является ключевым элементом, вокруг которого формируются более крупные графеноподобные структуры. Его молекулы постепенно "слипаются" в слоеные наночастицы. Последние, сталкиваясь друг с другом, соединяются в частицы сажи и углеродной пыли. Благодаря силе притяжения пыль собирается в простейшие астероиды, а затем в другие, более крупные небесные тела, в том числе планеты.
Эту гипотезу подтвердили квантовомеханические расчеты, проведенные коллективом ученых Самарского университета. Они показали, что процесс формирования трифенилина может протекать не только при высоких температурах в пламени, но и в условиях сверхнизких температур в межзвездном пространстве.
"По сути, мы нашли один из стартовых механизмов реакций, запускающих процесс образования наночастиц, сажи и углеродной пыли как в камерах сгорания двигателей, так и в молекулярных облаках галактик", — сказал руководитель лаборатории "Физика и химия горения" Самарского университета, профессор Международного университета Флориды Александр Мебель, слова которого приводятся в сообщении.
Полученные в ходе исследования данные, как отмечают ученые, будут востребованы как инженерами-разработчиками для создания экологичных камер сгорания авиационных и автомобильных двигателей, работающих на углеводородных топливах, так и учеными, которые исследуют процессы формирования различных галактических макроструктур из атомно-молекулярных скоплений. 

Источник