Новости науки

Группа российских ученых, возглавляемая физиками из МГУ имени М.В. Ломоносова, впервые в мире сумела достоверно и напрямую измерить энергетические щели целой серии сверхпроводников, в первую очередь содержащих железо. По словам Светослава Кузьмичёва, возглавляющего это исследование, результаты позволят снять некоторые вопросы, касающиеся возникновения сверхпроводимости в железосодержащих материалах. Статья была опубликована в журнале Journal of Superconductivity and Novel Magnetism.

В этом эксперименте физиков в первую очередь интересовало измерение характеристик двух энергетических щелей (их еще называют зонами или параметрами порядка), под которыми понимается диапазон энергий (или, что то же самое, температур), при которых в материале возникает сверхпроводимость. Ученые рассчитали особенности температурного поведения двух сверхпроводящих щелей для целого спектра железосодержащих сверхпроводников и «нежелезного» диборида магния (с частичным замещением магния на алюминий), затем впервые в мире провели прямые экспериментальные измерения этих зависимостей и в результате обнаружили хорошее соответствие между своими расчетами и данными измерений. К тому же им удалось оценить, что вносит в формирующуюся в них сверхпроводимость наибольший вклад – межзонное или внутризонное спаривание. Иначе говоря, они выяснили, насколько сильной связью обладают куперовские пары, которые создаются объединением электронов из одной и той же зоны и из разных. По словам Светослава Кузьмичёва, это особенно важно для понимания механизмов «железной» сверхпроводимости.

Физик надеется, что эта работа несколько прояснит ситуацию с возникновением «железной» сверхпроводимости — до недавнего времени считалось, что железосодержащие сверхпроводники вообще не могут существовать. И хотя на сегодня в отношении критических температур эти сверхпроводники пока уступают купратам – если максимальная температура перехода в сверхпроводящее состояние, зафиксированная на пленках железа с селеном, составляет примерно 85К, то для медных сверхпроводников она доходит до 135 К, – главным достоинством «железных» сверхпроводников Кузьмичёв считает очень высокую плотность тока, которую они могут пропускать.

Источник

Десятилетия поисков в «галактике-близнеце» Млечного пути галактике Андромеда необычного для неё космического объекта наконец увенчались успехом – исследователи открыли в этой галактике вращающиеся звездные остатки, или нейтронную звезду, при помощи рентгеновского космического телескопа XMM Newton Европейского космического агентства.

Андромеда, или М31, представляет собой популярную цель для астрономических наблюдений. В темном, ясном небе она видна невооруженным глазом. Её близость к Млечному пути и схожесть с нашей собственной спиральной галактикой делают галактику Андромеда важной природной «лабораторией» для астрономов. Она интенсивно изучалась в течение многих десятилетий при помощи телескопов, работающих во всех диапазонах частот электромагнитного спектра. Однако, несмотря на такое обилие исследований, связанных с этой галактикой, внутри неё так и не было ни разу обнаружено объекта особого класса – вращающейся нейтронной звезды.

В новом исследовании астрономы во главе с Паоло Эспозито из Института астрофизики пространства и физики космоса Национального астрофизического института Италии в результате систематического анализа архивных данных наблюдений, проведенных при помощи рентгеновского космического телескопа ЕКА XMM Newton, обнаружили сигнал, соответствующий быстровращающейся нейтронной звезде. Двойные системы, включающие нейтронную звезду, подобные этой системе, нередки для Млечного пути, однако в галактике Андромеда объект такого типа обнаружен впервые.

Эта нейтронная звезда вращается с периодом 1,3 дня и, по-видимому, поглощает материю, стгиваемую ею с нормальной звезды-компаньона, которая обращается вокруг нейтронной звезды с периодом 1,3 дня.

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

Источник

© Фото: МФТИ/Nii et al./Nature Communications 2016

МОСКВА, 31 мар – РИА Новости. Физики из МФТИ и Института общей физики РАН проследили за тем, как ведут себя скирмионы, своеобразные магнитные вихри, внутри основы для будущей спиновой памяти, что поможет ученым понять, как создать ячейки памяти для квантовых компьютеров, говорится в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports.

Скирмионы представляют собой особые гипотетические частицы материи, обладающие необычными магнитными свойствами, которые делают их похожими или на своеобразного "ежа" или микроскопический вихрь. Кончики игл у такого "ежа" или края урагана заряжены положительно, а тело "животного", или эпицентр урагана – отрицательно.

Подобные структуры, как объясняет Сергей Демишев из МФТИ в Долгопрудном и его коллеги, обладают чрезвычайно высокой стабильностью, что позволяет использовать их в качестве долговечных и экономичных ячеек памяти для спиновых и квантовых компьютеров будущего, а также обычных компьютеров современности.

"Настоящих" скирмионов ученые пока не открыли и не создали, и их ближайшими аналогами являются особые структуры внутри тонких пленок из магнитных материалов или особых веществ, вроде силицида марганца, в которых подобные вихри возникают при особых условиях – к примеру, при температурах, близких к абсолютному нулю.

По этой причине физики-теоретики и их коллеги-практики сегодня активно изучают поведение таких виртуальных скирмионов, пытаясь понять, как они возникают и как можно заставить такие вихри рождаться в более удобных для их практического использования условиях.

К примеру, физики из России пытались понять, почему скирмионы рождаются не только на поверхности двумерных пленок из силицида марганца, но и в его одиночных кристаллах. На этот счет есть несколько точек зрения – часть ученых считает, что магнитные "воронки" рождаются в них отдельно друг от друга, а другие полагают, что они неотрывно связаны друг с другом и что характер их рождения связан со структурой кристалла.

Для ответа на этот вопрос Демишев и его коллеги проследили за тем, как менялось сопротивление у кристаллов MnSi при изменениях в направлении и силе магнитного поля, а также при понижении и повышении температур.

Эти опыты показали, что на самом деле существуют и скирмионы-"индвидуалисты", и скирмионы-"коллективисты" – манера их рождения и поведения зависит от температуры и свойств магнитного поля. По словам Демишева, подобное поведение роднит MnSi и другие материалы со сверхпроводниками второго рода, во внешних слоях которых при определенных обстоятельствах так же возникают магнитные ураганы и потоки сверхпроводящего тока, которые ученые называют "вихрями Абрикосова".

С практической точки зрения одиночные скирмионы можно использовать для передачи и хранения информации и реализации различных логических операций. Теперь дело за малым: физикам осталось найти материалы, аналогичные высокотемпературным сверхпроводникам, в которых миниатюрные магнитные вихри будут устойчивы при комнатных температурах.

Источник

Обычный лазерный луч может скрыть нашу Землю от наблюдений представителями иных цивилизаций, утверждается в новом исследовании.

Дэвид Киппинг, астроном из Колумбийского университета в Нью-Йорке, США, вместе со своим коллегой Алексом Тичи в своей работе исследуют возможности скрыть нашу планету от наблюдений, производимых гипотетическими недружелюбными представителями иных цивилизаций. В своей работе исследователи опираются на два допущения, согласно первому из которых «пришельцы» используют для наблюдений нашей планеты примерно тот же арсенал средств, что имеется у человечества; второе используемое в работе допущение состоит в том, что мы знаем, где находятся наблюдающие за нами из космоса инопланетяне.

В этом случае маскировка нашей планеты осуществляется довольно просто. Если предположить, что для наблюдений «пришельцы» используют метод транзитов, суть которого сводится к регистрации периодических спадов на кривой светимости звезды, вызванных прохождением перед ней планеты, то маскировка будет состоять в «ослеплении» средств наблюдения пришельцев лазерным лучом, компенсирующим недостающую мощность излучения, идущего со стороны нашей звезды в сторону наблюдателей из иной планетной системы. Согласно расчетам Киппинга и Тичи мощность требуемого в этом случае лазера относительно невелика и составляет порядка 30 мегаватт, причем зажигание лазера будет производиться лишь на время прохождения нашей планеты перед диском Солнца для инопланетных наблюдателей, местонахождение которых, как оговаривалось выше, должно быть известно. Продолжительность непрерывного излучения при этом будет составлять примерно 10 часов в год. Для сравнения, солнечные панели Международной космической станции за один год производят значительно больше энергии. Такая лазерная установка могла бы в течение года накапливать энергию Солнца, чтобы затем в требуемые 10 часов испускать маскирующее нашу планету излучение, так чтобы для наблюдателей из иной планетной системы на кривой светимости нашей звезды не было спадов, отвечающих прохождению перед её диском Земли, указывают ученые.

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

Источник

Периодические массовые вымирания видов на Земле, свидетельства о которых сохранились в ископаемых остатках по всему миру, могут быть связаны с возможной девятой планетой Солнечной системы, согласно сотруднику факультета математических наук Университета Арканзас, США.

Даниэль Уайтмир, бывший профессор астрофизики, в настоящее время преподающий математику, опубликовал свои соображения, согласно которым ещё не открытая «планета X» обусловила возникновение потоков комет, вызвавших массовые вымирания биологических видов на Земле с интервалами примерно 27 миллионов лет. Ранее Уайтмир уже излагал основы своей теории в статье, опубликованной в 1985 г. в Nature. 

Хотя ученые не переставали вести поиски планеты X уже на протяжении 100 лет, ощущение приближения момента её обнаружения появилось недавно, когда исследователи из Калифорнийского технологического института представили расчеты, обосновывающие существование этой планеты. Если расчеты этих исследователей верны, то масса планеты X составляет примерно 10 масс Земли, а находится эта планета от Солнца на расстоянии, эквивалентном примерно 1000 дистанций Солнце-Земля.

В новой работе, написанной Уайтмиром и его коллегой Джоном Матизом, утверждается, что орбита планеты X, наклоненная по отношению к плоскости эклиптики Солнечной системы, медленно поворачивается, и планета X при этом проходит сквозь пояс Койпера, в котором группируются кометы, с частотой примерно один раз в 27 миллионов лет. Это приводит к «выбиванию» комет во внутреннюю часть Солнечной системы, где они не только могут бомбардировать Землю, но и дезинтегрировать под действием солнечных лучей, снижая количество света, падающего на поверхность нашей планеты.

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

Источник

Учеными из Гарварда раскрыта тайна возникновения избытка гамма-излучения, наблюдаемого в центре Млечного Пути. В ходе исследований, результаты которых опубликованы в Physics of the Dark Universe, им удалось подтвердить сделанное ранее предположение ученых о происхождении этого явления в результате распада темной материи.

Космическим гамма-излучением называют электромагнитное излучение, образующееся в результате ядерной реакции и столкновения элементарных частиц сверхвысокой энергии. Они не могут проходить через земную атмосферу, но способны с легкостью разрушить биологические молекулы. Природа гамма-излучения исследуется при помощи орбитальных телескопов.

Данные об избытке гамма-излучения, исходящего из центра Млечного Пути, были получены ранее космической обсерваторией Fermi. По мнению некоторых астрофизиков, источниками этого явления могли бы являться быстро вращающиеся нейтронные звезды, так называемые миллисекундные пульсары.

Более правдоподобной посчитали гипотезу о том, что источником этого излучения являются столкновения и последующий распад вимпов, как называют гипотетические частицы темной материи. Ученые предполагают, что этих частиц достаточно много в непосредственной близости от ядра Галактики. Но для доказательства этой гипотезы ученым не хватало более точных сведений о распределении гамма-излучения по Галактике. Телескоп Fermi не обладал достаточной мощностью для этого.

Новое исследование, в ходе которого ученые разделили поступающее из середины Млечного Пути излучение на компоненты, помогло определить более точное местоположение источников каждого из этих компонентов. Оказалось, что источником наиболее мощного излучения является компонент, который распределяется по Галактике в соответствии с моделью аннигиляции темной материи.

Источник

Физики из МФТИ и ИКИ РАН разработали необычную методику поиска и фотографирования "двойников" Земли у далеких звезд, которая позволит в будущем заметно сократить расходы на создание коронографов - особых приборов, позволяющих отделить свечение звезды от сияния самих планет.

МОСКВА, 29 мар – РИА Новости. Российские ученые из МФТИ и Института космических исследований РАН нашли способ отделять излучение далеких звезд от свечения окружающих их планет при помощи особого коронографа, что позволит в будущем напрямую видеть "двойников" Земли, о чем они пишут в статье, опубликованной в Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems.

Сегодня в европейском каталоге экзопланет и его аналоге на сайте НАСА содержится почти две тысячи подтвержденных экзопланет, обитающих в почти 1,3 тысячи планетных системах. Вдобавок к этому ученые открыли еще несколько тысяч "горячих юпитеров", "суперземель" и потенциальных двойников нашей планеты, но пока не подтвердили их существование.

Как пишут Александр Тавров из Московского физико-технического института в Долгопрудном, число относительно небольших экзопланет, схожих по размерам с Землей, в этом каталоге относительно невелико – их обнаружение затрудняет то, что их тусклое свечение почти полностью "забивается" мощным потоком света от светила.

Эту проблему ученые пытаются решить сегодня оригинальным способом – используя особый "щит", коронограф на языке науки, который закрывает диск светила, на который направлен телескоп, от нашего взора. Это позволяет нам, в теории, увидеть те планеты, которые вращаются вокруг него, и даже сфотографировать их. Два года назад НАСА объявило о возможности создания особого зонда-"подсолнуха" StarShade, который будет играть роль такого коронографа для орбитального телескопа TESS, запуск которого намечен на 2017 год.

Российские ученые выяснили, что подобную операцию можно осуществить, не прибегая к запуску дорогостоящих и сложнейших космических "подсолнухов" и систем адаптивной оптики для наземных телескопов, придумав способ усилить свет, исходящий от планет при помощи особого "несбалансированного интерферометра".

Данный прибор, как объясняют ученые, расщепляет луч света, идущий к нам от далеких светил, на две неравномерные части, одна из которых примерно в 10 раз ярче другой. Слабый луч проходит через специальный набор линз, который корректирует и очищает свет, а затем сливается с более мощным лучом.

Благодаря этому приему слабый луч как бы "разглаживает” свет сильного, что позволяет существенно уменьшить искажения в получаемой картинке, убрать случайные световые пятна и заметно повысить контрастность изображения, высокое значение которой необходимо для поиска "двойников" Земли и еще меньших планет.

"Благодаря использованию сравнительно простой оптической схемы мы можем получать контраст изображения, необходимый для прямого наблюдения планет земного типа. Конечно, по сравнению с зарубежными разработками наша система требует более сложной системы управления, но вместе с тем она гораздо меньше зависит от показателей температурной стабильности, что существенно упрощает её эксплуатацию в космосе", — пояснил Тавров.

В дальнейшем ученые планируют создать лабораторный прототип и провести с ним ряд экспериментов. "Мы хотим увидеть далёкие миры в телескоп, но это говорит о том, что и далекие миры тоже нас могут видеть. Достаточно небольшого опережения в технике, всего на 50 или 100 лет, чтобы делать это в разы точнее, чем это сейчас доступно нам", — заключает физик.

Источник

Физики раскрыли секрет работы необычных "тухлых" сверхпроводников, способных функционировать при высоких температурах - оказалось, что в их существовании "виноваты" квантовые эффекты, меняющие поведение атомов водорода при сверхвысоких давлениях.

МОСКВА, 29 мар – РИА Новости. Необычные "жидкие" сверхпроводники на базе сероводорода, открытые российскими физиками в 2015 году, сохраняют сверхпроводящие свойства при рекордно высоких температурах благодаря квантовым эффектам, влияющим на положение атомов водорода между атомами серы, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

В августе 2015 года в журнале Nature появилась крайне необычная научная статья, опубликованная рядом российских и немецких ученых под руководством Михаила Еремеца и Александра Дроздова, работающих сегодня в Институте химии в Майнце (Германия).

Еремец, Дроздов и их коллеги изучали то, как меняются проводящие свойства различных веществ при сверхвысоких давлениях, превышающих атмосферное в сотни тысяч и миллионы раз. Экспериментируя с сероводородом, основным "виновником" специфического запаха у протухших яиц, ученые обнаружили, что он превращается  в сверхпроводник.

Последующие эксперименты и модификации методики сжатия "тухлого" сверхпроводника позволили российско-германским физикам добиться того, что данное вещество оставалось сверхпроводящим даже при очень высоких температурах – в 70 градусов Цельсия ниже нуля. Подобная отметка достижима на Земле "природными" способами – в Антарктиде временами бывают и более низкие температуры.

Ион Эрреа (Ion Errea) из университета страны Басков в Бильбао (Испания) и его коллеги нашли возможную причину того, почему эти "тухлые" сверхпроводники обладают столь удивительными свойствами, изучая то, как ведет себя сероводород и атомы серы и водорода в нем при сжатии до сверхвысоких значений, при помощи суперкомпьютера.

Как показали их расчеты, атомы водорода в сероводородных кристаллах резким образом меняют свое поведение в том случае, когда давление начинает превышать отметку в 72 гигапаскаль, что 710 тысяч раз выше давления атмосферы.

При достижении этой точки положение атомов водорода в кристалле и характер их связи с атомами серы начинают определяться квантово-механическими силами. В таких случаях атомы водорода как бы одновременно соединены с  серой прочными ковалентными связями, находясь на небольшом расстоянии от них, а также соединены с другими атомами серы слабыми водородными связями, располагаясь на большой дистанции от них.

В результате этого связи между атомами, как выражаются физики, приобретают так называемый симметричный характер – в такой конфигурации все атомы водорода внутри кристалла сероводорода располагаются точно посередине между атомами серы, а не ближе к "ковалентному" атому, как это происходит в нормальных условиях. Это, как показывают расчеты Эрреа и их сравнение с экспериментальными данными их российско-немецких коллег, скорее всего и является причиной возникновения сверхпроводящих свойств.

Как надеются ученые, их расчеты и дальнейшее изучение "тухлых" сверхпроводников поможет им и другим группам физиков понять, как можно усилить данный эффект и заставить подобные вещества сохранять сверхпроводящие свойства и при более высоких температурах, и в конечном итоге добиться их работы в нормальных условиях.

Источник

Космический аппарат НАСА «Новые горизонты» открыл на Плутоне несколько интересных мест, которые позволяют увидеть, как выглядел Плутон миллионы или миллиарды лет назад, когда – благодаря повышенному давлению в атмосфере Плутона и более теплым условиям на его поверхности – жидкости могли течь по поверхности карликовой планеты и формировать на ней скопления, аналогичные земным водоемам.

«Кроме этого, возможно, бывшего озера мы также обнаружили то, что может быть каналами, по которым в древности на поверхности Плутона текли жидкости», – сказал Алан Штерн, руководитель проекта «Новые горизонты» и главный автор новой научной работы.

Это образование, похожее на замерзшую глыбу, некогда представлявшую собой озеро жидкого азота, расположено на территории горной цепи, лежащей чуть севернее равнин Плутона, называемых неофициально равнинами Спутника. Сделанный при помощи камеры Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) зонда «Новые горизонты» во время пролета аппарата мимо Плутона 14 июля 2015 г., этот снимок демонстрирует детали размерами до 130 метров. В самой широкой части этого озера его размер достигает 30 километров.

Источник

Великое красное пятно на Юпитере приобрело свой характерный и необычный цвет благодаря тому, что бомбардирующие его поверхность космические лучи разлагают молекулы соединений аммиака и сероводорода и заставляют их "осколки" поглощать лучи всех тонов, кроме красного.
МОСКВА, 28 мар – РИА Новости. Гигантское пятно на поверхности Юпитера, чей диаметр превышает размеры Земли, окрашено в красный цвет из-за непрерывной "бомбардировки" космическими лучами и вырабатываемых ими соединениями серы, говорится в статье, опубликованной в журнале Icarus.

Большое красное пятно, как считается, впервые обнаружил итальянский астроном Джованни Кассини: его изображение нашли в рисунках ученого от 1665 года. Как выяснили ученые позднее, оно представляет собой мощнейший ураган-антициклон, чьи ветра движутся с невероятно высокой скоростью — около 430 километров в час.

Cамые яркие области Большого красного пятна, размер которого равен примерно трем диаметрам Земли, а средняя температура — 160 градусам Цельсия ниже нуля, соответствуют относительно теплому ядру урагана, которое окружают более холодные внешние вихри. Изучение тайн этого района станет одной из главных задач зонда Juno, который прибудет к Юпитеру в середине лета этого года.

Марк Леффлер (Mark Loeffler) из Центра космических полетов НАСА имени Годдарда в Гринбелте (США) и его коллеги выяснили, почему это пятно окрашено в красный, а не бежевый или светло-кремовый цвет, как все остальные внешние оболочки Юпитера, изучая спектральные свойства различных веществ, которые могут встречаться в атмосфере планеты-гиганта.

Проблема, как объясняют авторы статьи, заключается в том, что ни один из известных нам химических компонентов пятна – аммиак, вода и сульфидгидрид аммония (соединение сероводорода и NH4) – не способны светиться или быть окрашенными в красный цвет ни при каких обстоятельствах. Это заставляло ученых десятки лет искать механизмы, которые бы объясняли текущую окраску пятна.

Источник

Плутон. © NASA

Хотя АМС НАСА «Новые горизонты» пролетел мимо Плутона в 2015 году, он все еще продолжает отсылать данные на Землю — последние исследования показали насколько изменчив климат на планете. Несмотря на то, что она кажется лишь скалистым небесным телом, ученые предполагают, что когда-то на ее поверхности был жидкий азот.

Ось вращения Земли наклонена на 23,44 градуса от перпендикуляра к плоскости орбиты

Ось Плутона наклонена на 120 градусов

Как известно, Вселенная всего лишь на 5 процентов состоит из нормальной материи, остальная материя является «темной», то есть недоступной для наблюдений. Отдельную часть Вселенной составляет темная энергия.

Понимание пронизывающей всю Вселенную, но остающейся для нас загадкой темной материи является одной из важнейших целей современной астрофизики. Некоторые астрономы считают, что темная материя может иметь ещё одно общее с нормальной материей свойство, кроме способности к гравитационному взаимодействию: она может существовать в двух формах – материи и антиматерии – которые аннигилируют и испускают излучение высокой энергии при взаимодействии. Основным классом частиц темной материи считаются так называемые слабо взаимодействующие массивные частицы (weakly interacting massive particles, WIMPS). Если аннигиляция темной материи действительно имеет место в природе, это значительно сужает круг возможных источников происхождения этой таинственной субстанции.

В новом исследовании астроном из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра Дуг Финкбейнер и команда его коллег сообщают об обнаружении признаков аннигиляции темной материи. Как указывают эти исследователи, которые изучали в своей работе пространственное распределение гамма-излучения близ центра Млечного пути, характер этого излучения говорит о том, что оно вызывается именно аннигиляцией частиц темной материи, наполняющих центр нашей галактики, а не связано с крупными популяциями стремительно вращающихся нейтронных звезд, называемых пульсарами, которые также излучают в этой области электромагнитного спектра. Подтверждением этого, по словам авторов статьи, является то, что гамма-излучение, идущее от пульсаров, преимущественно расположенных в плоскости диска Млечного пути, должно быть в большей степени локализовано именно в этой плоскости, в то время как наблюдения такой картины не обнаруживают.

Исследование вышло в журнале Physics of the Dark Universe.

Источник

© NASA

Источник

Возникновение древнего марсианского океана ученые связывают с интенсивными бомбардировками планеты астероидами и кометами, которым подвергалась Красная планета около четырех миллиардов лет назад. Они же, по предположениям исследователей, занесли на поверхность Марса воду в достаточном количестве и разогрели поверхность планеты. Этими выводами поделился Тим Паркер из НАСА на конференции в Вудленде (штат Техас), начавшейся 22 марта.

Океан на Марсе не продержался и нескольких сотен миллионов лет из-за отсутствия плотной атмосферы. В итоге часть воды испарилась, а часть превратилась в лед. О существовании на Марсе водоемов в давние времена свидетельствуют характерные рельефы поверхности. Согласно предположениям Паркера газовая оболочка планеты всегда оставалась разреженной, и сейчас ее плотность меньше земной в 100 раз.

Из сообщения НАСА, сделанного в сентябре 2015 года, стало известно, что на Марсе сезонно возникают реки в виде потоков соленой воды, которые остаются жидкими при -70 градусах по Цельсию из-за наличия в их составе перхлората.

Сейчас поверхность Марса исследуется при помощи марсоходов Opportunity (США) и Curiosity (США), а на орбите находятся пять космических станций. В октябре 2016-го к ним должны примкнуть зонд Trace Gas Orbiter и демонстрационный модуль Schiaparelli, направляющиеся к Марсу на борту российско-европейской космической станции "ExoMars".

Источник

Физики из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (США) обнаружили новый механизм, который объясняет рождение капель в облаках и может влиять на построение современных климатических моделей Земли. Ученые также прояснили роль органических аэрозолей в этом процессе. Исследование авторов опубликовано в журнале Science.

Водяные капли образуются при конденсации пара на аэрозольных частицах в условиях низкого давления (на больших высотах). Конденсаты формируют капли или кристаллы льда, совокупности которых впоследствии образуют облака. Аэрозоли выступают центрами конденсации пара, а динамика процесса определяется силами поверхностного натяжения.

Физики провели эксперимент, по итогам которого создали модель, описывающую рождение капель в облаках атмосферы. Опыты ученых включали в себя условия, которые имеют место в воздушной оболочке Земли при формировании капель и облаков (аэрозольные частицы, холодный воздух и солнечный свет).

Астрономы следили за кометой P/2016 BA14, когда та пролетала мимо Земли 22 марта. Во время максимального сближения с нашей планетой комета находилась на расстоянии 3,5 миллиона километров от Земли, что делает её третьим самым близким пролетом кометы мимо Земли за всю историю космических наблюдений. Радарные снимки, полученные во время этого пролета, демонстрируют, что диаметр кометы составляет 1 километр.

Ученые использовали систему радаров Goldstone Solar System Radar, расположенную в калифорнийской пустыне Мохаве, для слежения за кометой. «Мы смогли получить очень подробные радарные снимки ядра кометы, наблюдая её на протяжении трех ночей, в течение которых она находилась максимально близко к нашей планете, – сказал Шантану Найду, научный сотрудник Лаборатории реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory, JPL) НАСА, США, обладатель ученой степени доктора философии, который работает с научной командой радара и возглавлял наблюдения пролета этой кометы мимо Земли. – Мы можем видеть на поверхности кометы детали рельефа с разрешением 8 метров на один пиксель».

«Эти радарные снимки показывают, что комета имеет неправильную форму: она похожа на кирпич с одной стороны и на грушу – с другой», – сказал Найду.

Согласно этим радарным наблюдениям комета P/2016 BA14 вращается вокруг собственной оси с периодом 35-40 часов.

Вишну Редди из Института наук о планетах, Таксон, штат Аризона, США, также наблюдал комету P/2016 BA14 при помощи обсерватории НАСА Infrared Telescope Facility (IRTF), находящейся на горной вершине Мауна Кеа, Гавайи. Полученные данные (ИК-спектры) свидетельствуют о том, что комета отражает менее 3 процентов падающего на её поверхность солнечного света. Ядра комет примерно такие же черные, как асфальт. Однако инфракрасные спектры часто помогают установить состав вещества эти хвостатых «аборигенов» Солнечной системы.

Составлено по материалам, предоставленным JPL/НАСА.

Источник

25 марта в Дубне был заложен первый камень стройки коллайдера NICA. О том, как коллайдер поможет пролить свет на процессы возникновения Вселенной и как с его помощью ученые хотят воссоздать «мини-большой взрыв» в лаборатории, рассказывает отдел науки «Газеты.Ru».

25 марта началась реализация мегапроекта NICA (Nuclotron Ion Collider Acility) — в 2013 году этот проект вошел в число шести крупных научно-исследовательских проектов класса мегасайенс с международным участием на территории России.

22 марта в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) прошла пресс-конференция, на которой было объявлено о сроках реализации.

Коллайдер NICA создается на базе ускорителя «Нуклотрон», построенного в 1993 году. Для планируемых экспериментов создаются детекторы MPD и BM@N.

Первый будет расположен в точке столкновения пучков коллайдера NICA, второй — на выведенном пучке укорителя «Нуклотрон». Эти уникальные установки сопоставимы по масштабу с детекторами Большого адронного коллайдера в Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН).

«Нуклотрон»

В пятницу, 25 марта, был заложен первый камень стройки. Первый запуск коллайдера запланирован на конец 2017 года: сначала в строй будет введен детектор BM@N. Сам коллайдер с детектором MPD заработает к концу 2019 года. Директор ОИЯИ Виктор Матвеев отметил, что в реализации проекта уже сейчас участвуют 16 научных организаций из России и 79 — из других стран мира. Договоры о сотрудничестве подписаны с такими странами, как Франция, Германия, Италия, ЮАР, Белоруссия, планируется партнерство с Китаем. Президент Российской академии наук Владимир Фортов также отметил важность международного сотрудничества в подобных проектах: «Дубна — уникальное образование. Реальный международный центр, один из первых. В нем многое сделано, но, что важно, центр остается молодым, в нем работают молодые люди, молодые установки, молодые идеи». Фортов подчеркнул важность проекта NICA, который, по словам президента РАН, «даст уникальную информацию о ранних этапах существования Вселенной».

Основная цель этого проекта — поиск новых состояний в ядерной материи. Для этого будут использованы установки, имеющие наиболее оптимальные характеристики, которые позволят достигнуть максимальных барионных плотностей.

Площадка, на которой был заложен первый камень коллайдера NICA

По современным теоретическим представлениям материя может находиться в нескольких состояниях: адронном, кварк-глюонном и так называемой смешанной фазе, состоящей из композиции первых двух состояний.

Кварк-глюонная материя и ее переход в привычный для нас мир частиц могут быть воссозданы в экспериментах на ускорителях путем столкновения тяжелых ионов.

Для этого нужны не очень высокие по современным понятиям энергии столкновения — всего лишь порядка 10 ГэВ. Это гораздо меньше, чем энергии Большого адронного коллайдера и релятивистского коллайдера тяжелых ядер (RHIC) из Брукхейвенской национальной лаборатории, расположенной близ Нью-Йорка (США). Для сравнения: на БАК сейчас проходят столкновения протонных пучков с энергией 8 ТэВ.

Ионный ускоритель

Авторы называют проект NICA «Вселенной в лаборатории». «Главная задача проекта NICA — изучение плотной барионной материи в той области энергий, где она достигает максимальной плотности, — рассказывает директор лаборатории физики высоких энергий (ЛФВЭ) ОИЯИ Владимир Кекелидзе. — Вторая задача — изучение спиновой структуры нуклонов.

Мы хотим воссоздать «мини-большой взрыв» в лаборатории. В первые миллисекунды после Большого взрыва произошло формирование нашего мира.

То, что было в самом начале, — это кварк-глюонная плазма, кирпичики мироздания, которые изучают в ЦЕРН. Как из этих кирпичиков мироздания родился тот мир, в котором мы живем, как возникли протоны и нейтроны, мы хотим воссоздать в нашей лаборатории, сталкивая атомы золота». Лауреат Нобелевской премии по физике 2004 года Дэвид Гросс, присутствовавший на церемонии начала строительства, также отметил, что впечатлен масштабом предстоящих исследований: «Будет интересно понять, как вели себя кварки в условиях ранней Вселенной», — отметил ученый.

Это не единственный в мире проект по изучению барионной материи. В США уже введен в строй ионный коллайдер RHIC. Однако он не позволяет достичь нужной барионной плотности, подобной веществу нейтронной звезды.

В Германии разрабатывается проект FAIR. FAIR — это коллайдер с фиксированной мишенью, в нем пучок частиц ударяется по мишени, при этом часть энергии тратится на движение системы, что приводит к потерям энергии. В коллайдере NICA два пучка сталкиваются между собой, что энергетически выгодно, однако сложно точно совместить пучки для достижения большой светимости — высокой интенсивности сигнала распада.

На вопрос корреспондента отдела науки о том, поможет ли проект NICA пролить свет на загадки темной энергии и темной материи, Кекелидзе ответил:

«Напрямую проект NICA не связан с этими понятиями, но поскольку мы будем проводить эксперименты с высокой барионной плотностью, возможно, мы найдем что-то проливающее свет на эти вопросы. Речь идет о темной материи, а не о темной энергии».

По словам вице-директора ОИЯИ Рихарда Ледницки, стоимость проекта NICA составляет более $500 млн. 80% бюджета оплачивает Россия. Проект NICA международный. Оборудование и программное обеспечение разрабатывают специалисты из Украины, Германии, Италии и других стран. В 2010 году был подписан договор с ЦЕРН о взаимовыгодном сотрудничестве.

В то же время многие компоненты изготавливаются в России. В ОИЯИ действует завод по изготовлению сверхпроводящих магнитов, в том числе для NICA.

Завод по изготовлению сверхпроводящих магнитов

Проект имеет множество инновационных приложений, помимо фундаментальной науки. Установки ОИЯИ позволяют исследовать влияние ионных пучков на организм живых существ. Развивается адронная терапия, направленная на лечение рака.

Источник

Некоторые виды бактерий чувствуют себя в космосе как дома, при этом, как выяснилось в ходе нового исследования, один из видов бактерий, Bacillus safensis, развивается в условиях микрогравитации на Международной космической станции интенсивнее, чем на Земле.

Это исследование проводилось в рамках проекта MECCURI, в реализации которого принимали участие добровольцы-любители и микробиологи-профессионалы. Участники проекта собрали образцы бактерий на Земле и отправили их на МКС, чтобы посмотреть, как эти микроорганизмы будут развиваться в условиях микрогравитации.

Удивительная способность бактерий выживать в космосе уже была показана ранее в экспериментах, поставленных в открытом космосе снаружи МКС, однако в рамках проекта MECCURI изучалась именно способность бактерий выживать в условиях, поддерживающихся внутри космической станции.

«Теплые, влажные, богатые кислородом условия на борту МКС разительно отличаются от вакуума космического пространства, – сказал доктор Дэвид Койл из Калифорнийского университета в Дейвисе, США, микробиолог и главный автор этого нового исследования.

Интересно отметить, что подавляющее большинство из этих 48 штаммов бактерий, отправленных на МКС, развивались на борту космической станции примерно с такой же скорстью, что и на Земле.

Однако штамм Bacillus safensis показал на космической станции скорость роста, на 60 процентов превышающую скорость роста этого вида бактерий на поверхности Земли. Бактерии этого вида оказались в космосе не впервые: они были обнаружены на борту марсианского ровера Opportunity, а также на борту его «брата-близнеца», ровера Spirit, в 2004 г.

По словам авторов работы, изучение поведения бактерий в условиях микрогравитации поможет при планировании долгосрочных пилотируемых космических миссий.

Источник

В ходе наблюдений за похожими на Солнце звездами астрофизики вынесли вердикт о том, что когда-то в будущем вполне вероятно возникновение на нашем светиле вспышки такой силы, что почти все живое на Земле будет уничтожено. Этот неутешительный вывод был сделан международной группой ученых из разных стран, возглавляемых Кристофером Кароффом из университета г. Орхусс (Дания).

Вспышки на Солнце случаются достаточно часто. При этом в солнечной атмосфере выделяется световая, тепловая и кинетическая энергия, вследствие чего может образовываться в космосе так называемый солнечный ветер. Достигнув магнитного поля нашей планеты, эти частицы, образующие явление солнечного ветра, вызывают перебои электроэнергии, полярные сияния, а также геомагнитные бури. Одна из геомагнитных бурь, спровоцированных вспышкой на Солнце, наделала немало бед осенью 1859 года. По всему миру тогда наблюдались северные сияния в нехарактерных для этого явления регионах планеты. В Северной Америке и на территории Европы геомагнитная буря привела к отказу телеграфных систем.

Все ранее зафиксированные вспышки не идут ни в какое сравнение со супервспышкой, вероятность наступления на Солнце которой недавно открыли ученые, наблюдая за звездами солнечного типа. Как показывают эти наблюдения, такие звезды вполне в состоянии произвести вспышку, способную нанести Земле сокрушительный удар, уничтожив большинство форм жизни на планете. До сих пор фортуна была благосклонна к Земле, и подобное случалось только на удаленных звездах. Но угроза вполне реальна для нас в будущем.

Исследования, в результате которых появились эти прогнозы, проводились при помощи современных телескопов: космического "Кеплер" и спектрального "LAMOST". С их помощью удалось установить, что характер явлений простых вспышек и супервспышек один и тот же, и управляются они аналогичными процессами, происходящими внутри звезд. Различие состоит только в масштабе.

На Земле изучение колец вековых деревьев подтверждает эту гипотезу. Деревья хранят информацию о воздействиях сильного космического излучения, приходящихся на временные промежутки, соответствующие приблизительно VIII и X векам. Это могло произойти в результате вспышек на Солнце, по мощности превышающих в десятки раз ту, что произошла в 1859 году.

Источник