Новости науки

Физик: телепортация не остановит гонку между хакерами и шифровальщиками

МОСКВА, 22 июл — РИА Новости. Российский физик Александр Львовский рассказал РИА "Новости" о том, почему даже квантовое шифрование и телепортация не остановят гонку между взломщиками и защитниками информации, о перспективах создания квантового компьютера и о том, как "новая физика" может повлиять на квантовые технологии.
Александр Львовский – один из крупнейших отечественных физиков, занимающихся разработкой технологий квантового шифрования, телепортации и квантовых вычислений. Сегодня Львовский работает в университете Калгари (Канада) и в Российском квантовом центре, где под его руководством была создана и введена в эксплуатацию первая "городская" линия связи между двумя отделениями "Газпромбанка" в Москве.
— Александр, сегодня в СМИ часто говорят о создании универсальных квантовых компьютеров. Как вы считаете, когда это произойдет и произойдет ли вообще, и какие технологии – сверхпроводниковые или полупроводниковые – станут его основой?
— Ответ простой – простым людям, обывателям и обычным пользователям, квантовый компьютер не нужен. Квантовый компьютер – прибор, который нужен для решения каких-то определенных задач, а обычные компьютеры мы используем для хранения, обработки и передачи информации. Квантовый компьютер не поможет в решении этой задачи, это исключительно научный прибор, который поможет нам расшифровывать коды, находить новые материалы и решать другие трудоемкие научные задачи неповседневного характера.
Что касается сроков его создания, здесь существуют разные оценки. Обещают, что его создадут "уже скоро". К примеру, в университете Калифорнии в Санта-Барбаре есть группа физиков, работающая над сверхпроводящими кубитами, и, как я слышал, они уже в ближайшее время собираются сделать полноценное устройство на базе нескольких десятков кубитов.

В этой гонке технологий, скорее всего, победят сверхпроводящие кубиты – здесь я соглашусь с моим коллегой Алексеем Устиновым, который непосредственно всем этим занимается. На втором месте, по моему мнению, не полупроводники, а ионы – кубиты на базе ловушек для ионов тоже работают очень хорошо, и долгое время они держались на первом месте.
— Вы и ваши коллеги из Квантового центра работали над созданием первой в России линии межбанковской квантовой связи в сотрудничестве с "Газпромбанком", и разработали систему, которая позволяет усиливать и восставливать квантовый сигнал. Обсуждалась ли возможность объединить эти две технологии?
— Безусловно, мы об этом говорим и всегда об этом подчеркиваем, однако пока такие вещи относятся к разряду фундаментальных исследований. Это пока еще не технология – все-таки, для того, чтобы это состоялось, необходимо время и ресурсы. Мы легко получаем финансирование на прикладные проекты, которые уже завтра дадут деньги, а на фундаментальные исследования, которые дадут отдачу только послезавтра, их получить гораздо сложнее. Поэтому никаких договоренностей на этот счет с "Газпромбанком" пока нет – такие исследования, на мой взгляд, должно финансировать государство, а не коммерческие компании.

— Ваша научная группа разработала другой интересный вариант применения квантовых технологий — так называемую "квантовую линейку", позволяющую замерять расстояния со сверхвысокой точностью. Вы упоминали в своем исследовании, что ее можно использовать для улучшения точности LIGO и других детекторов гравитационных волн. Существуют ли какие-либо планы на этот счет?
— Да, подобные устройства действительно могут помочь нам улучшить точность работы LIGO, однако мы пока этого не обсуждали. На LIGO в ближайшей перспективе в рамках проекта Advanced LIGO будет использоваться сжатый свет, что заметно повысит точность наблюдений за тем, как гравитационные волны искажают структуру пространства-времени. Нужно подождать, чего удастся добиться "сжатому свету", и потом уже говорить об использовании открытого нами феномена.
— В последнюю половину года физики все чаще говорят о возможности открытия "новой физики" на Большом адронном коллайдере. Насколько повлияет и повлияет ли ее обнаружение на изучение квантового мира и то, как развиваются прикладные квантовые технологии?
— Физика сейчас находится в таком состоянии, что мы неплохо понимаем, в масштабах тех длин, времен и других параметров, доступных нам в повседневной жизни, как все работает на квантовом уровне и макромире – образно говоря, мы спустились на много этажей вниз и поднялись на много этажей вверх. Новые открытия, в моем понимании, нас ожидают либо в космосе, или на ускорителях – они будут проявлять на очень больших энергиях и на очень малых расстояниях.

Единственное, что может быть интересно нам и что может быть открыто в ближайшее время – ответ на вопрос, насколько универсальная квантовая механика и насколько "далеко" она проявляет себя и среди макроскопических объектов, есть ли некий предел, где действие квантовой физики заканчивается и начинается действие классических законов.
— Относительно недавно в научной прессе стали появляться статьи, посвященные "взлому" квантовых систем шифрования, опирающиеся на недочеты в конструкции приборов, принимающих и отправляющих сигнал, позволяющие "обмануть" приемник квантового сигнала, расшифровать и даже подменить его. Насколько такие вещи вредят репутации систем квантового шифрования, о которых часто говорят, как об абсолютно защищенных от взлома?
— Этот вопрос сейчас волнует многих из нас. На самом деле, когда мы говорим об абсолютной защите информации, мы имеем в виду, что она абсолютно защищена в рамках определенной модели. Иными словами, это утверждение справедливо только при условии, что все приборы, участвующие в шифровке и передаче информации, подчиняются этой модели и ведут себя в соответствии с ее законами.

Модель, естественно, не точна, и опять же естественно, что эти неточности можно эксплуатировать. Можно сказать, что все время происходит некая битва между шифровальщиками и дешифровальщиками, и эта битва будет продолжаться – квантовая криптография и телепортация ее не остановят, а просто повысят уровень этой битвы.

Источник

Метеорный поток Персеиды в 2016 г. будет феноменально зрелищным!

Метеорный поток Персеиды загорится на небе в августе этого года, когда Земля будет проходить через длинный шлейф обломков, оставленных кометой Свифта-Тутля – и в этом году этот метеорный поток подарит астрономам-любителям незабываемое зрелище!

Согласно эксперту по метеорам из НАСА Биллу Куку Персеиды, вероятно, являются самым популярным метеорным потоком в этом году. Они будут особенно интенсивными в этом году, настолько интенсивными, что частота появления на небе метеоров этого потока в этом году будет в два раза выше, по сравнению с обычной для него частотой.

«В этом году вместо обычных для Персеид 80 метеоров в час следует ожидать свыше 150 и даже, не исключаю, 200 метеоров в час», - сказал Кук. Это феноменальное увеличение мощности потока Персеиды стало первым событием такого рода, считая с 2009 г. Оно связано с гравитационным влиянием Юпитера, «уплотнившим» поток осколков кометы.

Земля будет проходить сквозь шлейф обломков, оставленных кометой Свифта-Туттля с 17 июля по 24 августа, при этом максимум потока – период, когда Земля проходит сквозь область пространства с самой высокой плотностью распределения обломков – придется на 12 августа.

Метеоры будут наблюдаться исходящими со стороны созвездия Персея, которое появится над горизонтом около 10 часов вечера. Однако большая часть метеоров появится на небе после полуночи. Они могут наблюдаться по всему небу, однако при этом будет казаться, что они исходят из созвездия Персея.

Полная Луна взойдет на небе 18 августа и существенно ухудшит условия наблюдения Персеид, поэтому лучшим временем для наблюдения этого метеорного потока станет начало августа.

Ясного неба и удачных наблюдений!

Источник

Планеты, тесно расположенные внутри внесолнечной планетной системы, известной как Кеплер-80, демонстрируют редкую орбитальную конфигурацию.

Эта необычная система позволяет глубже понять системы такого типа, известные как STIP-системы (Systems with Tightly-spaced Inner Planets), то есть системы с тесно упакованными внутренними планетами.

В этой системе, расположенной на расстоянии 1100 световых лет от Земли, находятся пять небольших планет, обращающихся вокруг звезды на предельно малых дистанциях от неё. В новом исследовании ученые во главе с Мэрайей МакДональд, студенткой Технологического института штата Флорида, США, определили природу этой экзопланетной системы, используя данные измерений, проведенных при помощи телескопа «Кеплер» НАСА.

Ещё в 2012 г. ученые миссии «Кеплер» выяснили, что все эти пять планет находятся внутри зоны площадью менее 1/150 от площади орбиты Земли вокруг Солнца, при этом «годы» на планетах составляют соответственно одни, трое, четверо, семь и девять суток.

Анализ, проведенный МакДональд и ее коллегами, выявил, что массы четырех внешних планет системы составляют примерно 4-6 масс Земли, хотя они так же, как и наша планета, имеют каменистый состав. Все четыре планеты имеют близкие массы, хотя две внешних планеты примерно в два раза более массивные, по сравнению с другими двумя планетами из этой четверки. Как отмечают авторы статьи, это может быть связано с наличием диффузных атмосфер из водорода/гелия.

Кроме того, исследование выявило наличие у системы Кеплер-80 редкого свойства, состоящего в том, что четыре внешние планеты этой системы находятся в орбитальных резонансах друг с другом, возвращаясь к одной и той же конфигурации каждые 27 суток. Объяснение этого факта кроется в механизме формирования системы, включающем миграцию планет из более отдаленных областей планетной системы, считают авторы работы.

Исследование вышло в журнале Astronomical Journal.

Источник

Астероид, сформировавший лунное Море Дождей, мог быть размером с протопланету

Примерно 3,8 миллиарда лет назад астероид размером более 250 километров врезался в Луну и сформировал Море Дождей – «правый глаз» на знаменитом «Лице на Луне». Эти новые оценки размеров астероида указывают на то, что он был примерно в два раза больше в диаметре и в 10 раз массивнее, чем предполагалось ранее.

Эти новые находки, полученные группой исследователей во главе с Питером Шульцем, профессором наук о Земле, окружающей среде и планетах Браунского университета, США, объясняют ряд необычных геологических форм на поверхности Луны. Так, ученые долгое время не могли понять, почему близ северо-западных границ Моря Дождей наблюдается большое число желобов, подобных желобам, образующимся при разлете осколков падающего на поверхность небесного тела. Дело в том, что такие желоба имеются и близ юго-восточных границ кратера, но там их наличие не вызывает вопросов, так как предполагаемый астероид, согласно расчетам, приближался с северо-западной стороны будущего ударного кратера и осколки, образовавшиеся в результате его столкновения с Луной, закономерно продолжили двигаться по инерции на юго-восток от Моря Дождей. Но откуда появились желоба на северо-западных границах кратера?

Для ответа на этот вопрос в новом исследовании Шульц и его команда провели лабораторный эксперимент с использованием специальной пушки НАСА под названием Vertical Gun Range, установленной в Исследовательском центре Эймса, которая способна выпускать снаряды со скоростью до 25000 километров в час. Этот эксперимент показал, что снаряды, приближающиеся на высокой скорости под малыми (острыми) углами к поверхности, имеют склонность распадаться на части при первом касании поверхности, то есть до достижения большей частью массивного объекта основной зоны столкновения. Такой сценарий объясняет появление желобов, наблюдаемых у северо-западного края Моря Дождей, а кроме того, расчеты, проведенные в соответствии с именно такой моделью столкновения, дают оценку размера астероида примерно в 250 километров, указывается в работе.

Источник

Анализ атмосфер планет размером с Землю показал, что эти планеты каменистые

2 мая ученые из Массачусетского технологического института, США, Льежского университета, Бельгия, и других научных организаций открыли планетную систему, находящуюся на расстоянии всего лишь 40 световых лет от Земли, в состав которой входят три потенциально обитаемых планеты размером с Землю. Основываясь на сведениях о размерах этих планет и температурах на их поверхностях, исследователи определили, что эти планеты могут подходить для существования жизни.

Сегодня в новой научной работе эта же самая исследовательская группа сообщает, что две крайние внутренние планеты этой системы представляют собой каменистые планеты, а не газовые планеты, подобные Юпитеру. Эти находки свидетельствуют в пользу того, что эти планеты могут оказаться обитаемыми. Исследователи также определили, что атмосферы обеих планет являются, по всей вероятности, не обширными и диффузными, как атмосфера Юпитера, а компактными, похожими на атмосферы Земли, Венеры или Марса.

Эти данные были получены группой исследователей под руководством Джулиена де Вита с кафедры наук о Земле, атмосфере и планетах Массачусетского технологического института в результате наблюдений редкого события – двойного транзита планет системы перед диском звезды. Используя космический телескоп «Хаббл», ученые получили объединенные трансмиссионные спектры этих планет, называемых TRAPPIST-1b и c. В этих спектрах в узком диапазоне длин волн, в котором производились наблюдения, отсутствовали существенные изменения, следовательно, у этих планет отсутствуют рыхлые газовые атмосферы, подобные атмосфере Юпитера, сделали вывод исследователи.

Источник

Ученые выяснили, как у Млечного Пути появилась так называемая перемычка — выпуклость в центре галактики, из которой «растут» рукава. Подсказку астрофизикам дали две галактики с похожей структурой — NGC 4569 и NGC 3227. В обеих галактиках перемычка занимает половину их диаметра.

Перемычка Млечного Пути, предполагают исследователи, некогда была такой же масштабной. Этот галактический компонент в Млечном Пути исчез за сотни миллионов лет, и сейчас рукава исходят практически из центра.
Ученые восстановили процесс развития и исчезновения перемычки Млечного Пути при помощи компьютерного моделирования. Они симулировали потерю галактикой стабильности. На компьютерной модели возникло асимметричное образование в форме широкополой шляпы. «Шляпа» была наклонена на 45 градусов. Именно так выглядят перемычки у галактик NGC 4569 и NGC 3227.
Галактика Млечный Путь, где находится Земля и вся Солнечная система, весит 700 млрд масс Солнца. Около 88 % веса приходится на темную материю. В центре Млечного Пути лежит супермассивная черная дыра Стрелец A*. Спутник нашей галактики — карликовая галактика SagDEG. Через 4 млрд лет Млечный Путь сольется в единое целое с Туманностью Андромеды.

Источник

Астрономы окончательно доказали, что темная энергия существует

МОСКВА, 20 июл – РИА Новости. Наблюдения за миллионами далеких галактик помогли астрономам доказать, что темная энергия, загадочная субстанция, заставляющая Вселенную расширяться с ускорением, действительно существует, и что удаление галактик друг от друга нельзя объяснить иным способом, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.

Помимо видимой материи, из которой состоят все звезды, планеты и галактики, во Вселенной существует еще два "невидимых" типа материи – темная материя, удерживающая звезды и газ внутри галактик на месте, и темная энергия, заставляющая их удаляться друг от друга со все растущей скоростью. На долю темной материи приходится примерно 25% массы Вселенной, темной энергии – около 70% и меньше 5% — на долю видимой материи.

Как рассказывают Цзухуэй Фань (Zuhui Fan) из Пекинского университета (Китай) и его коллеги, сегодня большинство космологов и астрономов уверены в том, что и та и другая форма "темных" субстанций существует, несмотря на то, что мы почти ничего не знаем о свойствах темной материи, и совсем ничего – о темной энергии.

Тем не менее, не все ученые согласны с тем, что для объяснения мироздания нам нужны эти пока не подтвержденные формы материи. К примеру, в 2007 году появился интересный подвид теорий альтернативной гравитаци f(R), который объясняет отдаление галактик друг от друга тем, что ткань пространства-времени может по-разному реагировать на слабую и сильную силу гравитации.

Ученых интересовало то, как масса крупных галактик и скоплений галактик искривляет лучи света, проходящие через них или через их окрестности. Подобный эффект, который физики называют гравитационным линзированием, позволяет достаточно точно определить массы далеких от нас галактик и оценить то, с какой скоростью они удаляются или сближаются с Млечным Путем.

В общей сложности ученые вычислили массы 5,5 миллиона галактик и скоплений галактик, а также скорости их расхождения. Эти расчеты показали почти со 100% степенью уверенности, что в их "разбегании" была виновата темная материя, а не те силы, которые описываются почти всеми f(R)-теориями гравитации. 

Строящиеся и будущие обсерватории нового поколения, такие как наземный телескоп LSST в чили, и орбитальные телескопы WFIRST и "Эвклид", которые будут запущены в 30 годах текущего столетия, по словам космологов, поставят окончательную точку в данном споре, если астрофизикам не удастся найти более прямых свидетельств существования или отсутствия темной энергии.

Источник

В центре Млечного пути действительно находится образование в форме буквы X

Два астронома – при помощи интернет-сервиса «Твиттер» - обнаружили самое убедительное на сегодняшний день свидетельство существования гигантской структуры из звезд в форме буквы X, лежащей внутри центрального балджа галактики Млечный путь.

Предыдущие компьютерные модели, наблюдения других галактик и наблюдения нашей собственной галактики давали указания на то, что структура в форме буквы X существует. Однако никто прежде не наблюдал это образование напрямую – поэтому некоторые астрономы оспаривали представленные в недавних исследованиях непрямые доказательства существования этой структуры, объясняя их действием ряда других факторов.

Существуют две основные версии происхождения центрального утолщения диска Млечного пути, или балджа: он мог сформироваться в результате столкновения Млечного пути с другими галактиками или в результате роста центральной перемычки нашей галактики, без участия внешних факторов. В новом исследовании Дастин Ланг из Торонтского университета, Канада, и Мелисса Несс из Института астрономии Общества им. Макса Планка в Гейдельберге, Германия, проанализировав архивные данные, собранные при помощи миссии НАСА Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), завершившейся в 2011 г., получили выводы, свидетельствующие в пользу второй из этих версий, из которой также следует, что форма балджа должна напоминать коробочку или арахис в скорлупе, в центре которого расположено образование из звезд в форме буквы X.

Изначально Ланг проводил исследование для составления карты галактик, расположенных за пределами Млечного пути. Чтобы получить помощь в анализе карт, которые он составил на основе снимков из архива телескопа WISE, он создал интерактивный веб-сайт и опубликовал в Твиттере снимок всего неба.

«Несс увидела мой твит и тут же распознала на снимке X-образную структуру, - сказал Ланг. – Мы договорились встретиться и обсудить эти находки на предстоящей конференции, в которой мы оба принимали участие. Результатом этой встречи и дальнейшего сотрудничества стала эта работа. Это яркий пример эффективности крупных обзоров неба и «открытой» науки!»

Исследование вышло в журнале Astronomical Journal.

Источник

Физики нашли элементарную частицу,

МОСКВА, 19 июл – РИА Новости. Ученые из MIT выяснили, что нейтрино могут находиться в состоянии квантовой суперпозиции, находясь одновременно в двух разных точках и состояниях на расстоянии в 735 километров, что является рекордным примером действия законов квантовой физики в макромире, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.

"Самое удивительное – многие из нас считали, что законы квантовой механики работают только на микроуровне. Оказывается, что мы не можем избавиться от их пут даже в тех случаях, когда мы описываем процессы, происходящие на больших расстояниях, изучая частицы, меняющие состояния при движении на сотни миль. Это потрясающее чувство", — заявил Дэвид Кайзер (David Kaiser) из Массачусетского технологического института (США).

Частица-оборотень

Нейтрино представляют собой мельчайшие элементарные частицы, которые "общаются" с окружающей материей только посредством гравитации и так называемых слабых взаимодействий, проявляющихся лишь на расстояниях, существенно меньше размеров ядра атома. В середине прошлого века ученые открыли три вида таких частиц — тау, мюонные и электронные нейтрино и тройку их "злых близнецов"-антинейтрино.

Наблюдения за Солнцем в 1960 годах и эксперименты нобелевских лауреатов Артура Макдональда и Такааки Каджиты раскрыли две важные вещи – то, что нейтрино разных видов умеют периодически превращаться друг в друга – этот процесс ученые называют "осцилляциями", и то, что они обладают ненулевой массой. С тех пор ученые наблюдают за этим процессом, пытаясь вычислить массу нейтрино по тому, как "охотно" разные типы этих частиц превращаются в два других их вида.

Кайзер и его коллеги выяснили, что осцилляции нейтрино нельзя описать, не используя законов квантовой механики, наблюдая за тем, что происходит с этими неуловимыми частицами при путешествии от их источника, излучателя NuMI, к детекторам MINOS в Лаборатории Ферми через половину территории США.

Во время этого "путешествия" часть нейтрино меняет свой тип, превращаясь, к примеру, из мюонного в электронное нейтрино. Так как MINOS вырабатывает исключительно мюонные нейтрино, с небольшой примесью электронной разновидности этих частиц, ученые могут следить за осцилляциями, замеряя доли электронных нейтрино на том и другом "конце".

Двойное существование

Изучая результаты подобных замеров, Кайзер и его коллеги натолкнулись на необычные и, как казалось на первый взгляд, необъяснимые расхождения в числе частиц, которые невозможно было описать при помощи классических физических теорий. Это натолкнуло их на мысль, что нейтрино могут находиться не в одном из двух состояний, а одновременно и в том и в другом, в виде квантовой суперпозиции.

Они проверили эту идею, используя неравенства Легетта-Гарга – особый набор уравнений и принципов, позволяющий определить, подчиняется ли тот или иной феномен законам классической физики, или же его можно объяснить только при помощи квантовой механики и  нелокального характера взаимодействий и поведения частиц. По своей сути, он является аналогом знаменитых неравенств Белла, доказывающих сюрреалистичность квантовой механики. Главным отличием неравенств Легетта-Гарга является то, что они работают на макро-, а не микроуровне.

 Анализируя поведение нейтрино с разными энергиями, ученые из MIT пришли к выводу, что эти частицы действительно вели себя так, если бы они находились в суперпозиции двух состояний – состояния "электронного нейтрино" и "мюонного нейтрино", каждое из которых мы можем случайным образом увидеть, замеряя свойства частиц. Это хорошо объясняет те странности в осцилляциях частиц, которые были зафиксированы детекторами MINOS.

"Людям не нравится квантовая механика по той причине, что, с одной стороны, она очень точно описывает процессы в микромире, но с другой, к ней "в нагрузку" идет весь этот багаж контринтуитивных и просто странных концепций. Поэтому мне нравятся такие эксперименты – нейтрино вели себя так же, как семья людей в дороге, двигаясь через те же города и места, что и мы. И даже в привычном нам мире мы все равно не можем отказаться от квантовой механики – нам реально удалось увидеть то, что квантовые эффекты работают на макромасштабах", — заключает Кайзер.

Источник

Астрономы открывают и подтверждают более чем 100 экзопланет за один раз

Международная команда астрономов открыла и подтвердила большую группу новых планет. Исследователи смогли произвести это экстраординарное открытие экзопланет, объединив данные, полученные в рамках миссии К2 космического телескопа «Кеплер», с данными, полученными при помощи наземных телескопов, включающих Обсерваторию им. Кека, Гавайи, телескопы-близнецы «Джемини», Чили, телескоп Automated Planet Finder из Обсерваторий Калифорнийского университета, США, и Большой бинокулярный телескоп, управление которым осуществляет Аризонский университет. Команда смогла подтвердить более чем 100 планет, включая первую в истории наблюдений космоса планетную систему, состоящую из четырех планет, похожих на Землю.

Ирония состоит в том, что этот планетный Клондайк открылся перед исследователями уже после того, как система наведения космического телескопа «Кеплер» вышла из строя. Дело в том, что в 2013 г. после выхода из строя гироскопов-маховиков телескопа руководство миссии приняло решение о смене научных целей «Кеплера». Если раньше телескоп наблюдал лишь небольшой участок неба, в котором в основном находились звезды, подобные Солнцу, то в рамках новой миссии был расширен круг научных целей «Кеплера», в который теперь вошло большое число более тусклых звезд, называемых красными карликами, которые намного шире распространены в нашей галактике Млечный путь, чем звезды, подобные Солнцу.

Одной из наиболее интересных планетных систем, обнаруженных учеными в новом исследовании, стала система из четырех, возможно, каменистых планет, имеющих размеры от 20 до 50 процентов размера Земли и обращающихся вокруг звезды, размером примерно вполовину меньше Солнца и значительно менее яркой, чем наше светило. Орбитальные периоды этих планет составляют от 5,5 до 24 суток, и для двух из этих планет уровень освещенности их поверхности светом родительской звезды примерно такой же, как уровень освещенности поверхности Земли Солнцем.

Исследование вышло в журнале Astrophysical Journal Supplement Series; главный автор работы Ян Кроссфилд из Лаборатории Луны и планет Аризонского университета.

Источник

Топография Венеры оказывает влияние на характер движения облаков

Используя архивные данные наблюдений, проведенных в свое время при помощи космического аппарата Европейского космического агентства Venus Express, ученые впервые смогли показать, что на циркуляцию газов в атмосфере Венеры оказывает прямое влияние форма поверхности, находящейся под слоем облаков. Вместо того, чтобы препятствовать наблюдениям поверхности, венерианские облака, таким образом, напротив, могут помочь составить карту форм рельефа поверхности планеты.

В новой работе группа исследователей, возглавляемая Жаном-Лупом Берто из лаборатории LATMOS (Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales), Франция, анализируя архивные данные, собранные при помощи ныне выведенного из эксплуатации зонда Venus Express, обнаружила, что в воздухе над одной из областей поверхности Венеры содержится больше водяных паров, чем над другими участками поверхности планеты. Эта «влажная» область расположена почти точно над горной цепью с пиками, достигающими в высоту 4500 метров, называемой Земля Афродиты. Это явление, по-видимому, связано с подъемом атмосферного воздуха, богатого водой, из нижних слоев атмосферы планеты над горами Земли Афродиты, в связи с чем исследователи окрестили это явление «фонтаном Афродиты». Так почему вся эта вода сосредоточилась в одном месте?

В ходе исследования ученым удалось выяснить, что неожиданное появление больших количеств воды в этой части атмосферы Венеры связано с феноменом, известным как гравитационные волны, однако не имеющим почти ничего общего с одноименным явлением, предсказываемым в рамках Общей теории относительности Эйнштейна. Гравитационные волны, о которых здесь идет речь, представляют собой волны плотности, которые формируются в атмосферном воздухе, когда воздушные массы наталкиваются на препятствие в виде, например, высоких гор. Согласно предложенной авторами работы версии эти гравитационные волны на Венере распространяются сверху вниз, увеличивая свою амплитуду, и на большой высоте они стихают, уменьшая при этом скорость ветра в верхних слоях атмосферы. Замедлившиеся воздушные массы после прохождения участка поверхности над Землей Афродиты вновь разгоняются и создают за собой разрежение, в которое устремляется богатый водой воздух из нижних слоев атмосферы над Землей Афродиты, создавая мощную атмосферную циркуляцию.

Исследование вышло в журнале Journal of Geophysical Research: Planets.

Источник

Физики ЦЕРН находят все больше намеков на существование гравитона

МОСКВА, 18 июл – РИА Новости. Ученые из коллаборации CMS представили новые данные в пользу существования "новой физики" за пределами Стандартной модели – им удалось найти следы существования сверхтяжелого бозона массой в 650 ГэВ в данных распада Z-бозонов, говорится в статье, опубликованной на сайте ЦЕРН.
В декабре 2015 года в социальных сетях и в микроблогах начали распространяться слухи о том, что БАК удалось обнаружить следы "новой физики" в виде сверхтяжелого бозона, чей распад порождает пары фотонов с общей энергией в 750 гигаэлектронвольт. Для сравнения, масса бозона Хиггса составляет 126 ГэВ, а топ-кварк, самая тяжелая элементарная частица, весит 173 ГэВ, что в четыре раза меньше, чем масса частицы, породившей фотоны.
Об открытии "новой физики" ученые ЦЕРН могли заявить еще в марте, во время ежегодной конференции по последним результатам работы БАК. Однако они решили не делать этого, как рассказывают источники в научной среде, из-за того, что уровень достоверности открытия – важнейший для физики частиц параметр – чуть-чуть не дотягивал до уровня в 5 сигма. Впоследствии среди ученых начали ползти слухи, что новая сессия работы коллайдера не только не подтвердила существование этой частицы, но и наоборот, указала на ее отсутствие.

Новые данные, опубликованные коллаборацией CMS на этих выходных, показывают, что "новая физика" может скрываться где-то рядом, но не точно на отметке в 750 ГэВ. Ученым ЦЕРН удалось найти более убедительные намеки на существование менее тяжелой частицы, обладающей массой в 650 ГэВ, наблюдая за распадами пар Z-бозонов, переносчиков слабых взаимодействий, на пары кварков и антикварков и лептонов и антилептонов (к примеру, электронов и позитронов).
Как пишут физики, вероятность существования этой частицы крайне высока – степень достоверности ее открытия составляет 3,4-3,9 сигма, что эквивалентно вероятности ошибки в 0,009%-0,07%. Даже с учетом всех возможных побочных явлений она все равно остается низкой и не превышает 0,37%.


Как считают физики, данная частица может быть гравитоном – гипотетическим переносчиком гравитационных взаимодействий, чье существование было предсказано в середине 1930 годов советскими учеными Дмитрием Блохинцевым и Федором Гальпериным. Эта частица, как показало первое в истории обнаружение гравитационных волн на детекторе LIGO в сентябре прошлого года, должна обладать нулевой массой и спином, равным "двойке" (это означает, что частица выглядит одинаково, если "повернуть" ее на 180 градусов).
Кроме частицы с массой в 650 ГэВ, участники CMS нашли намеки на существование более тяжелого бозона массой в 1 ТэВ, вероятность существования которого заметно ниже – около 2 сигма. Пока не стоит говорить, что эти частицы действительно существуют – следует дождаться объявления результатов коллаборации ATLAS и других научных групп ЦЕРН, результаты наблюдений которых могут заметно снизить достоверность открытия.

Источник

Черная дыра вызывает «покачивание» материи в своих окрестностях

Европейская орбитальная космическая рентгеновская обсерватория XMM-Newton подтвердила существование «гравитационного вихря» вокруг черной дыры. Это открытие, дополненное результатами наблюдений при помощи космического телескопа НАСА Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR), разрешает загадку, стоявшую перед астрономами на протяжении более чем 30 лет, и позволит описывать поведение материи в непосредственной близости от черной дыры. Кроме того, эта работа может открыть возможность дальнейших проверок универсальности Общей теории относительности (ОТО) Альберта Эйнштейна.

В 1980-е гг. было обнаружено, что рентгеновские лучи, идущие со стороны черных дыр звездных масс, расположенных в нашей галактике, демонстрируют эффект «мерцания». Это явление получило название Квазипериодических осцилляций (Quasi Periodic Oscillation, QPO). В 1990-е гг. астрономы предположили связь между QPO и гравитационным эффектом, предсказываемым в рамках ОТО Эйнштейна и состоящим в том, что вокруг вращающегося объекта создается своего рода «гравитационный вихрь», вызывающий прецессию оси орбит объектов, движущихся вокруг массивного вращающегося объекта. Но как доказать эту связь?

В новом исследовании команда ученых во главе с Адамом Инграмом из Амстердамского университета, Нидерланды, предложила оригинальный метод доказательства существования такой зависимости. Суть метода кратко состоит в следующем. Известно, что рентгеновское излучение в окрестностях черной дыры рассеивается различными атомами, в том числе атомами железа, что находит отражение в спектрах излучения, идущего со стороны черной дыры, в которых появляются четкие эмиссионные спектральные линии, соответствующие атомам различных элементов Периодической таблицы. Кроме того, известно, что для материи вращающегося аккреционного диска вокруг черной дыры наблюдается эффект Допплера, состоящий в том, что эмиссионные линии атомов диска, удаляющихся от наблюдателя, смещаются в длинноволновую часть спектра, а приближающихся к наблюдателю – в коротковолновую. Суть предложенного командой Инграма метода состоит в том, что прецессия оси внутренней части аккреционного диска черной дыры вызывает преимущественное освещение рентгеновскими лучами попеременно то одной, то другой стороны аккреционного диска, в которых материя соответственно приближается к нам или удаляется от нас. Поэтому в случае наличия доказываемой связи должно наблюдаться смещение спектральных линий железа попеременно то в одну, то в другую сторону, указывают ученые. Наблюдения, проведенные при помощи рентгеновских обсерваторий НАСА и ЕКА позволили авторам статьи подтвердить свою гипотезу и, таким образом, доказать связь между QPO и гравитационным эффектом, предсказываемым в рамках ОТО Эйнштейна.

Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Источник

Когда новый марсоход НАСА приземлится на Красной планете в феврале 2021 года, мы впервые услышим, как он касается поверхности Марса.
«Там не просто будет микрофон, там будет несколько микрофонов», — говорит Кеннет Фарли, ученый миссии. «Набор камер позволит нам видеть и слышать, как ровер войдет в атмосферу Марса, опустится и приземлится на поверхность планеты. Также аппарат будет делать селфи».

Миссия аппарата — искать признаки жизни на Красной планете в течение двух лет. Ученые уверены, что Марс является или когда-то был обитаемой планетой.
Сейчас Красная планета холодная, сухая и заражена радиацией, что не способствует жизни, какой мы ее знаем. Но за год на Марсе, который равен 687 земным дням, марсоход «Кьюриосити» собрал доказательства наличия всех условий, необходимых для микробной жизни в горной породе на Красной планете. Когда планета остыла 3,5 млрд лет назад, жизнь исчезла.
Новый ровер будет стараться найти жизнь и любые другие секреты, которые скрывают марсианские скалы и почва. Аппарат еще не получил имени, так как НАСА желает отдать эту честь широкой общественности.

Источник

В 250 миллионах световых лет от нас находится тихий и неприметный район Вселенной, где скрывается огромная галактика-монстр. Ученые предполагают, что странная галактика состоит из «запчастей» — меньших по размеру галактик.
Галактику UGC 1382 изначально считали старой, маленькой и совершенно обычной. Вместо этого ученые, используя данные телескопов НАСА и других обсерваторий, обнаружили галактику, которая оказалась в 10 раз больше чем считалось ранее. Самое интересное, что внутренняя часть UGC 138 моложе, чем внешние ее края.
«Эта редкая галактика-Франкенштейн сформировалась и смогла выжить, так как лежит в тихом маленьком районе Вселенной, где ее никто не беспокоит, — говорит соавтор исследования Марк Сейберт из Института Карнеги (США). — UGC 1382 такая хрупкая, что от легкого толчка соседа может развалиться на части».
Как выяснилось, галактика UGC 1382 достигает в ширину 718 тысяч световых лет, что в 7 раз шире Млечного пути. Это одна из трех известных крупнейших изолированных галактик. Галактика — вращающийся диск низкоплотного газа, и звезды здесь формируются не очень быстро.
Но крупнейшим сюрпризом ученых было распределение возрастов звезд по галактике. В большинстве галактик центр формируется первым и содержит самые древние звезды. Галактика растет, а в ее внешних регионах появляются самые молодые звезды. Все не так с галактикой UGC 1382. Суммировав наблюдения с разных телескопов, астрономы восстановили историческую летопись образования звезд в этой галактике — и результат был странный.
«Центр UGC 1382 более юн, чем спиральный диск вокруг нее, — говорит Сейберт. — Галактика — старая по края и молодая внутри. Это как найти дерево, внутренние кольца которого моложе внешних».
Две части галактики эволюционировали отдельно друг от друга, а потом соединились. Первой, вероятнее всего, сформировалась группа небольших галактик с преобладанием газа и темной материи. Позже рядом образовалась линзовидная галактика, вращающийся диск без спиральных рукавов. По меньшей мере 3 млрд лет назад самые маленькие галактики упали на орбиту линзовидной галактики, осев, в конечном итоге, на широкий диск, который мы наблюдаем сегодня.

Источник

«Теплые юпитеры» оказались не такими «одинокими», как ожидалось

Проанализировав данные наблюдений, собранные при помощи космического телескопа «Кеплер» в течение четырех лет, астрономы из Торонтского университета, Канада, составили подробное описание класса планет, известного как «теплые юпитеры», в котором отмечается, что многие из этих планет имеют планетных компаньонов.

Согласно этим результатам существует два различных типа теплых юпитеров. К первому типу следует относить планеты, которые имеют компаньонов и, следовательно, формировались в том месте, где они находятся в настоящее время. Второй класс теплых юпитеров представлен «одинокими» планетами, которые, по всей видимости, формировались в других местах, а затем мигрировали на свои текущие позиции.

Согласно главному автору новой работы Челси Хуан из Обсерватории им. Дэвида Данлэпа Торонтского университета: «Наши находки свидетельствуют о том, что большая часть теплых юпитеров не могла мигрировать на свои текущие позиции издалека, поэтому следует более серьезно рассматривать версию об их формировании in situ».

Теплые юпитеры представляют собой крупные газовые экзопланеты. Они сравнимы по размерам с газовыми гигантами Солнечной системы, однако вращаются вокруг родительских звезд на существенно меньших расстояниях, таких как расстояние до Меркурия, Земли или Венеры. Орбитальный период для таких планет составляет от 10 до 200 суток.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.

Источник

Крупнейшая новая карта галактик прольет свет на «темную энергию»

Международная команда астрономов создала самую крупную в истории науки трехмерную карту далеких галактик в попытке понять одну из самых таинственных сил во Вселенной.

Ученые, включая команду, возглавляемую доктором Флорианом Бётлером из Института космологии и гравитации Портсмутского университета, Великобритания, провели свыше десяти лет, собирая измерения 1,2 миллиона галактик в рамках III наблюдательной кампании Слоуновского цифрового обзора неба (Sloan Digital Sky Survey III, SDSS-III).

Эти новые измерения были проведены при помощи программы Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) обзора неба SDSS-III.

Сформированная в результате непрерывной «борьбы» между темной материей и темной энергией, эта карта галактик позволяет астрономам измерить скорость расширения Вселенной и таким образом определить количества материи и темной энергии, составляющей современную Вселенную.

Инструмент BOSS измеряет скорость расширения Вселенной через определение размеров барионных акустических осцилляций (baryonic acoustic oscillations, BAO) в трехмерном распределении галактик.

Оригинальный размер BAO определяется волнами давления, которые двигались сквозь Вселенную вплоть до того момента, когда ей стало примерно 400000 лет (сейчас нашей Вселенной примерно 13,8 миллиарда лет), после чего эти волны оказались «вморожены» в структуру распределения материи во Вселенной.

Серия научных работ, описывающих это исследование, вышла на сервере предварительных научных публикаций arxiv.org.

Источник

Внешний край обитаемой зоны звезды может плохо подходить для жизни

Земля расположена в центре обитаемой зоны Солнца, однако на планетах, находящихся на внешнем крае обитаемой зоны звезды, могут поддерживаться более суровые условия, включающие продолжительные эпохи оледенения, чередующиеся с короткими вспышками потепления, указывают ученые в новой работе.

В новом исследовании, проведенном группой исследователей во главе с Якоб Хакк-Мизра из некоммерческого Космического научного института Blue Marble, расположенного в Сиэттле, США, были изучены особенности углеродно-силикатного цикла на планетах, расположенных на краю обитаемой зоны звезды. Обычно покрытая льдом планета «оттаивает», если на её поверхности имеются вулканы, выбрасывающие диоксид углерода, парниковый газ, в атмосферу. В результате действия этого процесса ледники тают, и планета становится пригодной для существования жизни. Однако в недавнем исследовании, проведенном научным коллективом во главе с астрофизиком Кристеном Менуа из Торонтского университета, Канада, и опубликованном в 2015 г. в журнале Earth and Planetary Science Letters, сообщается, что для планет, богатых диоксидом углерода и расположенных на внешнем краю обитаемой зоны звезды, могут иметь место повторные ледниковые периоды, вызванные истощением запасов диоксида углерода в атмосфере из-за поглощения его эродированными горными породами - которые затем опять сменяются потеплениями, когда запасы диоксида углерода в атмосфере вновь пополнятся за счет вулканических газов.

Модель, построенная группой Хакк-Мизры в новом исследовании, показывает, что в планетных системах карликовых звезд спектральных классов К и М, излучающих сравнительно много энергии в ИК-диапазоне, цикл обледенений не будет иметь места даже при нахождении планеты на краю обитаемой зоны, так как водяной лед поглощает значительную долю излучения в этой области спектра. Напротив, звезды спектрального класса F, которые существенно горячее нашего Солнца, излучают большую часть энергии в видимом диапазоне, в котором у водяного льда наблюдается высокая отражательная способность. Поэтому планеты, расположенные на краю обитаемых зон таких звезд вряд ли можно считать обитаемыми, делают вывод авторы статьи.

Исследование вскоре будет опубликовано в журнале Astrophysical Journal, а в настоящее время препринт работы доступен на arxiv.org.

Источник

Ученые из МФТИ и США в 10 раз ускорили создание лекарств от рака

МОСКВА, 14 июл – РИА Новости. Биологи и математики из МФТИ и США научили компьютер в 10 раз быстрее предсказывать то, как будут взаимодействовать белки внутри клеток, что поможет созданию лекарств от рака и врожденных болезней, говорится в статье, опубликованной в журнале PNAS.

"Новый подход позволяет моделировать взаимодействия белков на уровне генома. Это приведет к лучшему пониманию того, как функционируют наши клетки и позволит разрабатывать лекарства от болезней, вызванных "ошибочными" белковыми взаимодействиями", — заявил Дмитрий Козаков из Московского Физтеха в Долгопрудном и университета Стоуни-Брук в Нью-Йорке (США).

Даже самые простые белки состоят из нескольких сотен и тысяч аминокислот, зачастую закрученных в сложную трехмерную структуру. По этой причине определение того, как один белок будет взаимодействовать с другим внутри организма, является крайне сложной вычислительной задачей, с решением которой с трудом справляются даже суперкомпьютеры.

Козаков и его коллеги смогли заметно упростить эти вычисления и ускорить их как минимум в 10 раз, используя методы квантовой физики, позволившие им "разбить" молекулы белков на своеобразные "кубики", взаимодействие которых друг с другом и соседями можно было просчитать отдельно друг от друга при помощи систем параллельных вычислений.

По словам исследователей, новый метод расчетов может работать до 100 раз быстрее тех систем симуляции "докинга" белков, которые существуют сегодня, при этом оставаясь столь же точным. По словам ученых, такая программа "считается” 15 минут на персональном компьютере и является серьезной альтернативой экспериментальным методикам определения белковых взаимодействий.

Как передает пресс-служба МФТИ, новый алгоритм скоро станет частью популярной автоматической системы расчета белок-белкового взаимодействия ClusPro, созданной учеными Физтеха.   На последнем соревновании среди специалистов по определению структуры белков CAPRI сервер ClusPro был признан лучшей автоматической системой для расчета белок-белкового взаимодействия.

"В обычной клетке осуществляются тысячи различных белковых взаимодействий. Объяснение этих взаимодействий помогает описывать важные процессы: работу организма в целом и методов лечения некоторых заболеваний, к примеру, рака” — заключает Дмитрий Козаков.

Источник