Новости науки

У самого крохотного спутника Нептуна теперь есть имя – Гиппокамп

Тусклый и очень холодный небольшой спутник Нептуна теперь больше не будет именоваться «Нептуном XIV».

Астрономы дали официальное имя – Гиппокамп – последнему открытому спутнику ледяного гиганта, который также ранее был известен под обозначением S/2004 N1. Также в рамках нового исследования они уточнили оценку размера спутника и выявили некоторые интересные детали относительно его прошлого.

Эта команда, возглавляемая Марком Шоуолтером (Mark Showalter) из института поисков внеземного разума SETI, впервые объявила об обнаружении объекта S/2004 N1 в 2013 г. Ученые смогли открыть этот тусклый объект, наложив друг на друга по специальному алгоритму снимки окрестностей Нептуна, сделанные при помощи космического телескопа Hubble («Хаббл») в период между 2004 и 2009 гг. Тогда команда указала, что этот спутник находится на расстоянии 105250 километров от родительской планеты и совершает один оборот вокруг нее примерно за 23 часа. Кроме того, исследователи отметили, что этот спутник является самым крохотным спутником Нептуна – его размер составляет всего лишь 19 километров.

Однако в новом исследовании команда Шоуолтера скорректировала свою раннюю оценку размера этого спутника, используя новейшие данные, собранные при помощи «Хаббла» в 2016 г. Согласно новой оценке, размер спутника составляет примерно 34 километра. Кроме того, в своей работе ученые предположили, что этот спутник мог сформироваться в результате выброса материала с поверхности другого спутника Нептуна Протея при попадании в него кометы, сформировавшей гигантский кратер Фарос. Общий объем Гиппокампа составляет всего лишь 2 процента от объема материала, предположительно выброшенного в космос в результате этого столкновения, поэтому слипание такого количества материала с формированием небольшого спутника представляется вполне вероятным, указали авторы.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Источник

Ленинградский «ПИК» стал ключевым проектом в России

Ленинградский реактор «ПИК» в ближайшие 20 лет останется одним из самых мощных источников нейтронов в мире
Владимир Путина на Федеральном собрании 20 февраля заявил, что ленинградский реактор «ПИК»позволяет проводить уникальные исследования в области физики, биологии, химии, а поможет разрабатывать новые лекарства и средства диагностики.
Реактор ПИК — исследовательский ядерный реактор на территории ФГБУ «Петербургский институт ядерной физики им. Б. П. Константинова» в Гатчине.
Также глава государства отметил, что вскоре необходимо ускорить создание продвинутой научной инфраструктуры.
Ленобласть в 2018 году заняла 36-место в Рейтинге инновационных городов страны. Основными факторами роста стали интенсивность затрат на технологические инновации, доля наукоемких отраслей в валовом региональном продукте, привлечение инвестиций из федеральных и региональных источников на развитие науки. 

Источник

Астрономы сфотографировали самый быстрый объект во Вселенной

Объединение мощностей самых крупных радиотелескопов Земли помогло астрофизикам "увидеть" очень тонкий и горячий пучок материи, выброшенный слившимися нейтронными звездами. Он движется почти со скоростью света, пишут ученые в статье, опубликованной в журнале Science.
"Мы начали следить за остатками нейтронных звезд примерно через семь месяцев после их слияния, используя глобальную сеть, объединявшую 32 радиотелескопа. Эти наблюдения показывают, что источник радиоволн крайне мал, что говорит о наличии крайне быстрого и узкого выброса материи", — пишут Джанкарло Гирланда (Giancarlo Ghirlanda) из Национального института ядерной физики Италии в Милане и его коллеги.
Обсерватория LIGO, открывшая гравитационные волны в сентябре 2015 года, совершила свое следующее эпохальное открытие в августе 2017 года, обнаружив колебания пространства-времени, порожденные слиянием двух нейтронных звезд — "выгоревших" останков обычных светил, исчерпавших все запасы водорода и гелия.
Их детектирование впервые позволило ученым локализовать источник гравитационных волн — галактику NGC 4993 в созвездии Гидры, и подтвердить, что подобные события сопровождаются мощной вспышкой рентгеновского и гамма-излучения.
Природа этого события сразу стала предметом споров среди теоретиков. Дело в том, что большая часть ученых считала, что подобные катаклизмы должны приводить к формированию миниатюрных гамма-вспышек, так называемых "килоновых".
Они, как предполагали теоретики до открытия GW170817, должны возникать в результате того, что часть материи слившихся нейтронных звезд будет "закручиваться" в тонкие пучки, разгоняться до скорости света и выбрасываться в противоположные стороны в последние мгновения их жизни.
Первые данные, собранные телескопами "Ферми" и "Интеграл" во время наблюдений за килоновой, заставили астрономов сомневаться в этом. Яркость этого космического катаклизма в гамма-лучах и рентгене оказалась примерно в 10 тысяч раз меньше, чем предсказывала теория. Вдобавок, сами следы этой вспышки в разных диапазонах излучения появились не в том порядке, в котором их ожидали увидеть ученые.
По этой причине астрономы продолжили наблюдения за NGC 4993 в надежде понять, были ли вызваны эти аномалии тем, что выбросы бывших нейтронных звезд были направлены в сторону от Земли, или они были порождены чем-то совершенно иным.
Год назад астрономы, работавшие с тремя крупными американскими радиотелескопами, предложили первое объяснение этой аномалии. Наблюдая за GW170817, они обнаружили намеки на то, что этот пучок материи, так называемый джет, не смог пробиться через газопылевой "кокон", окружающий останки нейтронных звезд. Его столкновение "взболтало" газ, разогнало его до примерно 30-50% скорости света и заставило его светиться.
Гирланда и его коллеги выяснили, что эта теория не соответствует действительности, наблюдая за GW170817 при помощи более мощного и точного инструмента — интерферометрической сети, объединявшей три десятка мощнейших наземных радио-обсерваторий США, Европы и Китая.
Это позволило ученым создать виртуальный телескоп, сопоставимый по размерам с Землей, и получить детальные снимки окрестностей GW170817 с рекордно высоким разрешением, достаточным для того, чтобы отличить излучение джета от свечения "кокона".
Первые снимки выбросов GW170817, как отмечает Гирланда, однозначно говорят в пользу того, что джету удалось пробиться через стену газа и пыли и выйти в открытый космос, двигаясь, как показывают расчеты астрофизиков, всего на 10-12% медленнее скорости света.
Странности в свечении килоновой, по его словам, были связаны с тем, что джет увлек с собой часть "кокона", прорываясь через него. Его газопылевая "свита" движется заметно медленнее, чем основная часть выброса, и постоянно сбрасывает скорость, что объясняет "неправильный" порядок появления разных компонентов вспышки.
Подобные события, по словам исследователей, происходят достаточно редко, лишь в одном из десяти слияний нейтронных звезд. Как надеются ученые, обновленная версия LIGO сможет поймать несколько других "килоновых", что поможет им проверить эту гипотезу. 

Источник

Астроном-любитель открыла необычный белый карлик, окруженный пылевым диском

Астроном-любитель Мелина Тевено (Melina Thévenot), добровольно принимающая участие в проекте Backyard Worlds: Planet 9, обнаружила уникальный белый карлик возрастом примерно 3 миллиарда лет, который оказался самым древним белым карликом, окруженным пылевым диском – представляющим собой возможные остатки планетной системы.

Являясь волонтером проекта Backyard Worlds: Planet 9, Мелина Тевено проводила много времени в поисках коричневых карликов, особенно часто используя данные релиза Gaia Data release 2. Совместно с другими волонтерами проекта Мелина открыла не одну сотню коричневых карликов.

Однажды, просматривая каталог миссии Gaia («Гея») в поисках коричневых карликов-кандидатов, Мелина заметила, что в каталоге недостает информации по цвету ряда перспективных источников. Тогда она решила воспользоваться данными релиза Allwise для обнаружения в нем источников с избыточным ИК-излучением и высокими значениями параллакса из каталога миссии Gaia. В списке, полученном в результате применения такого фильтра, астроном-любитель обнаружила ложные источники, коричневые карлики спектрального класса Т (метановые коричневые карлики; расстояния до них находились в диапазоне от 5 до 10 парсеков) и один необычный источник, не относящийся к этому списку. Расстояние до необычного источника составляло 44,5 парсека – и Мелина поняла, что этот объект не может являться коричневым карликом, поскольку спутник Gaia не смог бы обнаружить тусклый объект класса коричневых карликов на таком большом расстоянии.

Обнаруженный источник под названием LSPM J0207+3331, демонстрирующий избыток излучения в ИК-диапазоне, при последующих наблюдениях, проведенных при помощи телескопа им. Кека, расположенного на Гавайях, был идентифицирован как белый карлик, окруженный пылевым диском. Диск вокруг этих догорающих звездных остатков имеет необычную структуру: он состоит из более холодного внешнего кольца с температурой 480 Кельвинов и внутреннего кольца, имеющего температуру от 550 до 1400 Кельвинов. Возраст белого карлика составляет 3 миллиарда лет, цветовая температура – порядка 6120 Кельвинов, а масса – около 0,69 масс Солнца. Вероятно, внешнее кольцо пылевого диска сформировалось, когда небольшой астероид подвергся разрыву приливными силами, действующими со стороны звезды, относительно недавно в истории этой системы. Астрономы отмечают, что впервые наблюдают подобную систему.

Статья, посвященная этому открытию, опубликована в журнале Astrophysical Journal letters и доступна онлайн на arxiv.org; главный автор публикации Джон Х. Дебес (John H. Debes).

Источник

Первый в России «Атомный диктант» состоялся в Электростали

На базе Московского областного политехнического колледжа (МОПК НИЯУ МИФИ) в подмосковной Электростали состоялся первый в России «Атомный диктант», давший старт общественному социально-просветительскому проекту «Ядерные знания — Сила!», говорится в сообщении пресс-службы Машиностроительного завода.
Проект реализуется под эгидой Ядерного общества России и уже получил одобрение и поддержку Национального исследовательского ядерного университета МИФИ, Российского профсоюза работников атомной энергетики и промышленности (РПРАЭП), АО «ТВЭЛ» и Машиностроительного, управления образования городского округа Электросталь, ветеранских и молодежных организаций.
За парты Московского областного политехнического колледжа сели старшеклассники школ Электростали и студенты МОПКа, чтобы проверить свои знания в области атомной энергетики и промышленности, истории их развития, биографических фактов великих отечественных физиков-ядерщиков и руководителей атомного проекта, особенностей процессов, связанных с получением энергии атома.
В числе желающих написать «Атомный диктант» оказались и взрослые люди различных профессий, как имеющих отношение к атомной отрасли, так и нет.
Начальник управления образования администрации Электростали Елена Митькина отметила, что проведение в городе «Атомного диктанта» должно стать новой регулярной традицией.
«Без атомной энергетики нет будущего у цивилизации. У нашей системы образования очень тесные связи с Топливной компанией и Машиностроительным заводом, и мы планируем дальнейшую реализацию совместных профориентационных проектов», — уточнила Митькина.
В свою очередь директор по производству ПАО «МСЗ» Игорь Дарьин отметил, что Машиностроительный завод — одно из старейших предприятий города, которое не только славится своими богатыми производственными традициями, но и уделяет огромное внимание просветительской работе с юным поколением.
«Возможно, для кого-то сегодняшний «Атомный диктант» станет первым шагом в будущую профессию», — подчеркнул Дарьин.
Исполнительный вице-президент Ядерного общества России (ЯОР) Сергей Кушнарев, принявший участие в проекте в качестве сопредседателя оргкомитета, добавил, что проведение «Атомного диктанта» полностью отвечает просветительским задачам в сфере атомной энергетики, возложенным на ЯОР, вследствие чего проект был безоговорочно поддержан организацией.
«Любые знания — это сила. А ядерные знания — это особая сила! Поэтому я очень рад, что новый просветительский проект, реализуемый в интересном, необычном формате, стартовал сегодня в Электростали», — сказал Кушнарев.
Как сообщил инициатор проекта, председатель оргкомитета конкурса, сотрудник службы ядерной и радиационной безопасности ПАО «МСЗ», член правления Ядерного общества России, получивший приглашение в полуфинал конкурса «Лидеры России», Александр Дунилин, конкурс «Атомный диктант» планируется интегрировать с другими профориентационными проектами в городах присутствия предприятий атомной отрасли и НИЯУ МИФИ.
С целью расширения географии проекта было получено одобрение и поддержка АО «ТВЭЛ», отраслевого движения ветеранов и Российского профсоюза работников атомной энергетики и промышленности. Имеется заинтересованность в развитии проекта и на площадке его запуска в Электростали, что продолжит совместную работу Ядерного общества России, ПАО «МСЗ» и управления образования города.
«Сегодня нами был активирован первый в стране «Атомный диктант». И это только начало той масштабной просветительской работы, которая есть в наших планах. Повышение уровня знаний молодежи о различных аспектах использования атомной энергии непременно будет продолжено», — сказал Дунилин.
Итоги «Атомного диктанта» будут опубликованы 4 марта на сайте Ядерного общества России, а уже 5 марта состоится торжественная церемония награждения победителей конкурса, которая пройдет в центре информации ПАО «МСЗ». 

Источник

Астрономы обнаружили «звездную реку» в окрестностях Солнечной системы

Исследователи из Венского университета, Австрия, обнаружили «звездную реку», звездный поток, простирающийся вдоль большей части южного неба. Этот поток находится относительно близко к нам и содержит по крайней мере 4000 звезд, которые двигались в космосе совместно с момента их формирования, которое произошло около одного миллиарда лет назад. Благодаря близости к Земле этот поток позволяет изучить процессы приливного разрыва звездных скоплений, измерить гравитационное поле Млечного пути, а также получить новые сведения о популяциях внесолнечных планет одного возраста для будущих миссий по поискам экзопланет. В своей работе авторы использовали научные данные, собранные при помощи спутника Европейского космического агентства Gaia («Гея»).

В нашей галактике Млечный путь ученые открыли большое количество скоплений звезд различных возрастов и размеров. На все эти скопления действует гравитация Млечного пути, и с течением времени она неизбежно разорвет эти скопления на части.

«Некоторые скопления галактик оказываются уничтожены под действием гравитации Галактики сразу после завершения их формирования, другие, более массивные, способны просуществовать как единое целое в течение нескольких сотен миллионов лет», - пояснил Стефан Мейнгаст (Stefan Meingast), главный автор нового исследования.

Благодаря прецизионным измерениям, проведенным при помощи спутника Gaia, команда Мейнгаста смогла составить карту движения звезд в трехмерном пространстве. Проанализировав эту карту, исследователи неожиданно обнаружили большую группу звезд, имеющих примерно одинаковый возраст и движущихся в одном направлении. Из-за ограничений по чувствительности инструментов миссии Gaia ученые смогли наблюдать лишь 200 источников, однако экстраполяция позволила предположить, что поток содержит не менее 4000 звезд. Авторы также определили, что возраст этого звездного потока составляет примерно один миллиард лет. Это означает, что данное древнее скопление звезд уже успело совершить четыре полных оборота вокруг центра Галактики, значительно вытянувшись за это время в длину, пояснили авторы.

Исследование вышло в журнале Astronomy & Astrophysics.

Источник

«Не поддаются стандартному описанию» — профессор объяснил световые «взрывы» в атмосфере Земли 

Профессор перечислил различные варианты, в результате которых могло возникнуть подобное явление. Однако версию о проявлении «внеземных цивилизаций» он отверг.
Доктор физико-математических наук, профессор, директор Научно-исследовательского института ядерной физики им. Д. В. Скобельцына МГУ им. М. В. Ломоносова (НИИЯФ МГУ) Михаил Панасюк прокомментировал «Звезде» природу мощных взрывов в атмосфере, которые удалось засечь установленному на российском спутнике «Ломоносов» телескопу. Речь идет о резких и очень мощных световых вспышках на высоте в несколько десятков километров.
По его словам, зафиксированные явления не поддаются стандартному описанию в рамках физических моделей.
«Мы видим вспышки огромной мощности в ультрафиолетовом диапазоне на большой высоте, которые никаким образом не могут быть связаны с грозовыми явлениями в нижней части атмосферы. То есть надо искать другое объяснение появление этих эффектов», — сообщил Панасюк.
Он предположил, что источником таких вспышек могут быть явления, которые связаны с так называемыми «высыпаниями различных частиц из радиационных поясов Земли».
«Какие-от эффекты в ионосфере Земли. Например, во время геофизических явлений, типа магнитных бурь — когда на магнитное поле Земли набегают потоки солнечного ветра. Вполне возможно, что каким-то образом такие явления в верхней атмосфере могут быть связаны с изменениями внешних условий. Может быть, это связано с геофизической природой», — добавил он.
По словам Панасюка, в настоящее время проводится тщательное исследование данных явлений с целью поиска механизма их образования.
«Процесс идет. Это не связано с проявлениями внеземных цивилизаций, источником явлений являются природные процессы, хотя антропогенные воздействия тоже могут иметь место, то есть человек может как-то воздействовать на верхние слои атмосферы», — сообщил он.
При этом, по мнению Панасюка, если рассматривать явление в рамках земной атмосферы, то является достаточно мелким. Однако же в виде локальных проявлений оно является, наоборот, довольно крупным.
«Размер таких областей может достигать нескольких десятков километров, это крупное атмосферное образование, но не носящее глобального характера. Это довольно редкие явления», — заключил он.
Ранее сообщалось, что космический аппарат «Ломоносов» был запущен в 2016 году. 

Источник

Что на самом деле представляет собой черная дыра?

Что представляет собой черная дыра? В новой научной статье философ из Университета Людвига-Максимилиана в Мюнхене, Германия, Эрик Курьель (Erik Curiel) показывает, что физики используют разные определения этого понятия, в зависимости от научной области, в которой они работают.

Обычно черной дырой называют астрономический объект, который необратимо поглощает всю материю и излучение, попадающее в сферу его влияния. С точки зрения физики черная дыра определяется наличием сингулярности, то есть области пространства за «горизонтом событий», внутри которой плотность массы-энергии становится бесконечной, и обычные законы физики перестают выполняться. Однако, как показано в новой статье Курьеля, точное и общепринятое определение этого «сингулярного» состояния до сих пор никем не сформулировано. Сам Курьель так описывает поставленную проблему: «Свойства черных дыр изучаются в рамках различных подразделов физики – в оптической физике, в квантовой физике и, конечно же, в астрофизике. Однако в каждой из этих научных дисциплин существует свой взгляд на свойства черных дыр, основанный на определенном наборе теоретических концепций».

При проведении этого анализа Курьель поговорил со многими известными учеными, чтобы услышать непосредственно от них определение понятия черной дыры.

Для астрофизика Ави Лёба (Avi Loeb) «черная дыра является «тюрьмой без выхода» - если попасть внутрь, оттуда невозможно выбраться». С другой стороны, физик-теоретик Доменико Джулини (Domenico Giulini) считает, что «концептуально рассмотрение черных дыр как космических объектов, которые могут двигаться и испытывать на себе действие других объектов, сталкивается со значительными трудностями».

Сам Курьель считает, что большое разнообразие определений черной дыры является положительным моментом, поскольку позволяет физикам охватить одновременно большое число аспектов этого явления. Однако, для того чтобы использовать это разнообразие определений с максимальной эффективностью, необходимо как можно точнее выявить различия между ними.

Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.

Источник

Ученые нашли недостающую материю Вселенной

Астрономы полагают, что они приблизились к раскрытию давней загадки, связанной с устройством нашей Вселенной, которая состоит в том, что во Вселенной недостает примерно одной трети массы материи.

Эта «недостающая материя» представляет собой отнюдь не темную материю (совсем другая загадка Вселенной) – нет, она является нормальной материей, которую исследователи попросту не могут обнаружить. Однако в новой научной работе был предложен метод, позволяющий «напасть на след» этой неуловимой материи.

В этом исследовании, возглавляемом Оршойей Ковакс (Orsolya Kovács), студентом докторантуры Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра, США, была протестирована одна популярная гипотеза, согласно которой скрытая масса Вселенной сосредоточена в длинных и тонких нитях теплого газа, наполняющих собой межгалактическое пространство. Обычно эти нити довольно сложно обнаружить, поскольку телескопы, работающие в оптическом диапазоне, не могут зарегистрировать наличие этих структур.

Поэтому для обнаружения этих нитей команда Ковакс использовала новый метод, основанный на анализе результатов наблюдений в рентгеновском диапазоне, проведенных при помощи космической обсерватории НАСА Chandra («Чандра»). Исследователи наблюдали при помощи «Чандры» квазар под названием H1821+643, испускающий мощные потоки рентгеновского излучения, которые подвергаются определенным изменениям при прохождении сквозь филаменты теплого газа.

Использование данного метода позволило исследователям обнаружить 17 различных филаментов. Затем в рамках данной работы был проведен расчет массы этих газовых нитей. Результаты показали, что в исследуемом уголке Вселенной вся недостающая масса скрывается внутри филаментов.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.

Источник

Волны в плазме нагревают электроны солнечного ветра в магнитосфере Земли

Космос является теплым – или, по крайней мере, более теплым, чем считали ученые. В разных местах по всей Вселенной, включая нашу собственную Солнечную систему, астрономы обнаруживают почти свободные от материи пустоты в межзвездном и межгалактическом пространстве, которые имеют более высокую температуру, чем ожидалось в соответствии с современной теорией.

Что же нагревает эту пустоту?

В новом исследовании дан ответ на этот вопрос: волны в плазме, которые врезаются в электроны.

Эти почти пустые места в нашей Солнечной системе все же содержат в себе некоторое количество материи и энергии. Их наполняет солнечный ветер, который состоит из тонких потоков заряженных частиц, таких как электроны, движущихся со сверхвысокими скоростями в сторону от Солнца. Кроме того, эти пустоты содержат свободную плазму, форму материи, которая широко распространена во Вселенной и часто существует в хаотичном, «турбулентном» состоянии.

Ученые наблюдали, как эти электроны солнечного ветра поглощают энергию электромагнитных волн, проходящих сквозь турбулентную плазму в переходном слое магнитосферы Земли. Когда эта энергия поглощается, она переходит в тепло. Переходной называется область магнитосферы Земли, в которой электромагнитные поля нашей планеты напрямую сталкиваются с солнечным ветром.

Этот эффект исследователи ранее наблюдали в менее сложных условиях на Земле, однако никогда прежде - в хаотичных, турбулентных условиях на орбите нашей планеты. Ученые обнаружили этот эффект, изучая данные, собранные при помощи миссии Magnetospheric Multiscale Mission. Этот проект включает четыре роботизированных космических аппарата, которые обращаются вокруг Земли и измеряют параметры взаимодействия электромагнитного поля нашей планеты с Солнцем. Анализируя данные, полученные в этих экстремальных условиях, исследователи смогли выделить процесс перехода энергии электромагнитных волн, проходящих через плазму, в тепло на электронах. Для того, чтобы эффект проявлялся, электроны и волны должны двигаться с близкими скоростями, «подобно серферу, ловящему волну», как выразился один из авторов исследования Грэг Хоус (Greg Howes) из Университета Айова, США.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications; главный автор Ч.Х.К. Чен (C. H. K. Chen).

Источник

На Марсе появился «крот», благодаря посадочному аппарату НАСА InSight

Марсианский посадочный аппарат НАСА InSight успешно развернул свой последний научный инструмент, тепловой зонд, известный под неофициальным названием «крот» (mole), который предназначен для заглубления в марсианский реголит.

Этот инструмент вскоре начнет сверление пород с постепенным погружением под поверхность Марса и будет посылать изредка импульсы тепловой энергии, чтобы измерить изменения температуры в недрах Красной планеты. Данные, которые будут получены этим зондом, помогут ученым понять тепловые свойства марсианских горных пород.

И этот инструмент является лишь одним из нескольких элементов программы миссии по исследованию недр нашего «планетного соседа». Посадочный аппарат также оснащен прецизионной радиосистемой, которую ученые будут использовать для измерения смещений ядра планеты при ее вращении вокруг собственной оси.

Аппарат InSight уже развернул свой сверхчувствительный сейсмометр, на расстоянии примерно в один метр от теплового зонда. Этот инструмент будет отслеживать сейсмические волны в недрах планеты, включая волны, которые производит сам тепловой зонд в процессе заглубления.

В конечном счете ученые планируют заглубление теплового зонда в марсианский реголит примерно на 5 метров. Если эта глубина будет достигнута, зонд сможет исследовать не только те горные породы, которые днем нагреваются Солнцем, а ночью охлаждаются, но также более низко лежащие слои пород, воздействие на которые со стороны Солнца минимально, но которые испытывают сильное тепловое воздействие со стороны горячих недр планеты.

При проведении испытаний на Земле ученые подтвердили работоспособность «крота» при заглублении с небольшими камнями в качестве препятствий. Однако есть вероятность, что на пути «крота» при заглублении попадется крупный валун, который будет невозможно обойти, пояснили ученые. Если ни один крупный камень не блокирует таким образом зонд, то его заглубление до достижения конечной отметки будет произведено в течение двух месяцев, добавили они.

Источник

Выходец из России выяснил, как ускорить аналоговый квантовый компьютер

Российские и финские физики придумали остроумную методику, которая позволит многократно ускорить работу аналоговых квантовых компьютеров, не понижая при этом точность и качество вычислений. Их идеи были представлены в журнале Science Advances.
"Представьте себе, что мы пытаемся взобраться по лестнице, держа в руке стакан воды. Если слишком сильно торопиться, вода начнет расплёскиваться. Нам нужно было найти какой-то трюк, чтобы и идти быстро, и избегать подобных проблем", — рассказывает Сергей Данилин из университета Аалто (Финляндия).
Квантовые компьютеры представляют собой особые вычислительные устройства, чья мощность растет экспоненциальным образом благодаря использованию законов квантовой механики в их работе. Все подобные устройства состоят из кубитов — ячеек памяти и одновременно примитивных вычислительных модулей, способных хранить в себе одновременно и ноль, и единицу.
Сегодня существует два основных подхода к разработке подобных устройств — классический и адиабатический. Сторонники первого из них пытаются создать универсальный квантовый компьютер, кубиты в котором подчинялись бы тем правилам, по которым работают обычные цифровые устройства. Работа с подобным вычислительным устройством в идеале не будет сильно отличаться от того, как инженеры и программисты управляют обычными компьютерами.
Ему противостоят так называемые адиабатические квантовые компьютеры, в которых используется не «цифровой», а аналоговый подход к управлению поведением кубитов. По сути, в таком устройстве их взаимодействием «дирижируют» не ученые или приборы, а силы природы.
Дело в том, что многие процессы в физике частиц «запрограммированы» природой так, что они оптимизируют себя, стремясь достичь энергетического минимума. Соответственно, если научиться управлять этими процессами, можно заставить набор атомов или каких-то других объектов провести эти вычисления за нас.
Подобные вычислительные системы гораздо проще создавать, однако у них есть один большой недостаток. Они работают относительно медленно и их крайне сложно приспосабливать для решения нетипичных для них задач и увеличивать их размеры и мощность.
В последние годы физики, как рассказывал РИА Новости профессор Джейкоб Биамонте из «Сколтеха», пытаются решить первую проблему, используя различные квантовые феномены для ускорения физических процессов внутри подобных вычислительных систем, не разрушая при этом их состояние.
Данилин и его коллеги выяснили, как можно ускорить работу аналоговых машин, использующих так называемые трансмоны — сверхпроводящие ячеек памяти, информация в которых хранится в виде уровней энергии искусственного атома. Ее можно считать или записать в подобный кубит, «обстреляв» его пучками микроволн.
Выходец из России и его финские коллеги обнаружили, что этот процесс можно ускорить, не внося искажения в набор данных, если одновременно облучать кубит не одним, а двумя источниками микроволновых фотонов. В таком случае ячейка памяти будет перескакивать не через одну, а через две ступеньки на этой квантовой «лестнице», двигаясь к энергетическому минимуму.
Для этого ученым пришлось особым образом поменять работу систем, поддерживающих состояние кубитов, и управляющие сигналы, при помощи которых адиабатический компьютер манипулирует ячейками памяти. Обстреливая их «тройками» подобных импульсов, физики смогли в разы ускорить работу трансмонов.
Как надеются исследователи, их идеи не только помогут ускорить настройку и работу аналоговых квантовых вычислительных систем, но и позволят физикам всесторонне изучить и проверить третий закон термодинамики и раскрыть пока неизвестные нам законы квантового мира. 

Источник

Ученые объяснили происхождение светлых пятен на поверхности Цереры

Недавняя миссия НАСА к карликовой планете Церере обнаружила яркие, светлые пятна слои на ее поверхности. В новом исследовании, проведенном учеными из Техасского университета в Остине, США, совместно с коллегами из Лаборатории реактивного движения НАСА, были подробно изучены факторы, влияющие на вулканическую активность, в результате которой сформировались эти хорошо различимые пятна и которые могут играть важную роль в перемешивании ингредиентов для возможного зарождения жизни на других планетах.

Вулканы на Церере представляют собой криовулканы. Вулканы такого типа формируются на поверхностях планетных тел с ледяными оболочками, под которыми находится соленая вода, называемая криомагмой. Криомагма находит себе путь к поверхности и изливается через отверстия и трещины в коре. Ученые считают, что криовулканы на поверхности спутника Юпитера Европы могут помогать перемешивать компоненты, необходимые для формирования сложных органических молекул, которые способны стать основой для зарождения жизни.

«Криовулканизм играет большую роль в тех системах, в которых мы осуществляем поиск жизни, - сказал главный автор нового исследования Марк Хесс (Marc Hesse) из Школы геонаук им. Джексона Техасского университета в Остине. – Поэтому мы пытаемся понять эти ледяные оболочки и их поведение».

Церера сформировалась много миллиардов лет назад из камня и льда, поэтому ученые не ожидали встретить на ней геологическую активность. Однако обнаружение орбитальным аппаратом НАСА Dawn светлых пятен на поверхности Цереры, вероятно, указывает на недавние извержения криовулканов. Расплавление и перемешивание криомагмы принципиально возможно при местном разогреве поверхности карликовой планеты в результате столкновений с астероидами, однако найденное зондом Dawn светлое пятно располагается внутри ударного кратера Оккатор, сформированного более 20 миллионов лет назад. Следы извержения криомагмы указывают на ее более позднее происхождение – согласно полученным учеными НАСА данным, ее возраст составляет не более 400000 лет. Но как могла эта магма не затвердеть под тонкой ледяной корой в течение почти 20 миллионов лет?

Для ответа на этот вопрос команда Хесса рассмотрела ряд факторов, способных замедлить остывание жидкой криомагмы, включая выделение скрытого тепла и снижение теплопроводности коры при ее нагреве. В результате при моделировании с учетом этих факторов исследователи не смогли достичь продолжительности остывания жидкой криомагмы до замерзания более 10 миллионов лет, однако уже эта цифра значительно приближает описание процессов, протекающих при остывании криомагмы, к результатам измерений, проведенных при помощи аппарата Dawn.

Исследование опубликовано в журнале Geophysical Research Letters.

Источник

Физики усовершенствовали оптические волноводы

Физики изучили эффекты, возникающие в оптических волноводах при изменении расстояния между кремниевым волноводом и диэлектрической наночастицей. Оказалось, что при определенном положении наночастицы относительно волновода в ней возникают не известные ранее физические эффекты. Ученые исследовали и описали их. Открытие физиков может найти применение в производстве фотонных устройств. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Photonics.
В основе современной электроники лежат микросхемы, работающие на движении электронов. За последние полвека в электронике наблюдается тренд на уменьшение размеров микросхем и увеличение их энергоэффективности. Однако, по мнению экспертов, в ближайшие годы развитие электроники, основанной на «классических принципах», достигнет своего пика и упрется в ограничения физических законов. Разрешить предстоящее противоречие сможет интегральная нанофотоника. Основная цель этой области науки заключается в замене традиционных компонентов электроники на фотонные.
«В нашей работе мы исследовали оптическую связь диэлектрической наночастицы с ключевым элементом интегральной нанофотоники — кремниевым волноводом, — комментирует ведущий автор исследования, аспирант кафедры квантовой электроники и младший научный сотрудник Центра квантовых технологий МГУ Кирилл Охлопков. — С помощью совмещения двух экспериментальных методик (микроскопии генерации третьей оптической гармоники и конфокальной микроскопии) было показано, что при изменении расстояния между наночастицей и волноводом оптическая связь этих наноструктур влияет на условия возбуждения магнитного дипольного резонанса в наночастице, что приводит к заметной модуляции сигнала третьей оптической гармоники от наночастицы. Экспериментально детектируемое изменение сигнала третьей гармоники при этом достигало заметной величины — 4,5 раза. Также методами численного моделирования было продемонстрировано, что наночастица, в свою очередь, тоже влияет на излучение, распространяющееся по такому волноводу».
Таким образом, ученые выявили как влияние волновода на время жизни магнитного дипольного резонанса наночастицы, так и влияние близости наночастицы на распространяющееся по волноводу излучение.
«В наши дальнейшие планы входит экспериментальное исследование влияния резонансной наночастицы на волноводные моды, распространяющиеся по кремниевому волноводу, а также изучение вопросов распространения таких мод в волноводах, которые сами представляют собой последовательность резонансных кремниевых наночастиц, — заключает Кирилл Охлопков. — Мы надеемся, что наше исследование послужит важным шагом на пути к интеграции диэлектрических Ми-резонансных наночастиц в фотонные устройства». 

Источник

Разработка стратегии посадки на Марс аппаратов большой массыРазработка стратегии посадки на Марс аппаратов большой массы

Самым тяжелым аппаратом, совершившим успешную посадку на Марсе на данный момент является ровер Curiosity, имеющий массу около одной тонны. Отправка более амбициозных роботизированных миссий к поверхности Красной планеты - а также в конечном счете пилотируемых миссий - будет предполагать большую массу полезной нагрузки, находящуюся в диапазоне от 5 до 20 тонн. Чтобы произвести посадку таких тяжелых аппаратов, необходимо предварительно тщательно разработать посадочную стратегию. Именно это стало целью нового исследования.

Обычно, когда космический аппарат входит в марсианскую атмосферу на сверхзвуковой скорости, составляющей более 30 махов, он быстро замедляется, раскрывает парашют для еще более эффективного торможения, а затем использует ракетные двигатели или наполненные воздухом демпферные подушки для завершения посадки.

«К сожалению, парашютные системы плохо масштабируются вверх по размеру с увеличением массы посадочного аппарата. Новая идея состоит в отказе от использования парашюта в пользу более мощных ракетных двигателей для торможения», - сказал один из авторов работы Зак Путнам (Zach Putnam), ассистент-профессор кафедры авиакосмического инжиниринга Иллинойского университета в Урбане-Шампейне, США.

Проблема с использованием тормозных ракетных двигателей состоит в необходимости доставки на Марс дополнительной массы, которая не относится к полезной нагрузке.

Предложение Путнама и его коллег состоит в смещении центра тяжести аппарата при посадке. Сначала посадка производится вертикально, что обеспечивает на первом этапе максимальное торможение, а затем при снижении скорости до определенной величины изменение центра тяжести аппарата меняет угол вектора его скорости, и дальнейшая посадка протекает под углом к поверхности, значительно отличающимся от прямого угла. Это позволяет максимизировать эффективность торможения в наиболее низких, плотных слоях атмосферы планеты и снизить количество топлива, необходимого для ракетных двигателей при больших массах посадочных аппаратов, показывает Путнам в своей работе.

Исследование опубликовано в журнале Journal of Spacecraft and Rockets; главный автор Кристофер Дж. Лоренц (Christopher G. Lorenz).

Источник

Физики впервые получили фракталы из лазера

Спустя два десятилетия после выдвинутой гипотезы учёные смогли произвести фрактальный свет из лазера.
Фрактальные узоры распространены в природе. Это геометрические узоры панциря черепахи, структура раковины улитки, листья суккулентных растений, снежинки. В течение последних двух десятилетий учёные предсказывали, что фрактальный свет может быть создан с помощью лазера. Теперь команда специалистов из Южной Африки и Шотландии получила лазерный фрактальный свет, предсказав дополнительно, что фрактальная модель должна существовать и в трёхмерном, а не только в двумерном измерении.
Свет внутри лазеров циклически перемещается вперёд и назад, отражаясь в зеркалах резонатора. Это выглядит как рекурсивный цикл, повторяющий одно просто действие снова и снова. Отображение означает, что каждый раз, когда свет возвращается к плоскости изображения, он представляет собой уменьшенную версию самого себя, что и отвечает принципу фрактала. Фракталы широко применяются в компьютерной графике, радиотехнике и даже медицине. Команда учёных ожидает, что фрактальные формы лазерного света должны открыть новые приложения и технологии, основанные на необычных состояниях структурированного света.

Источник

Илон Маск: Двигатель Raptor развил мощность, требуемую для запуска «Звездолета»

При пробном включении новейший двигатель компании SpaceX достиг уровня мощности, необходимого для запуска новейшей ракеты, создаваемой фирмой, сообщил исполнительный директор компании Илон Маск в Твиттере.

«Двигатель Raptor достиг уровня мощности, необходимого для запуска комплекса Starship & Super Heavy, указал он в своем твите 7 февраля, спустя 4 дня после того, как опубликовал фотографию, на которой запечатлены первые испытания двигателя, готового к совершению полета.

Двигатель Raptor сконструирован для установки на космическом корабле, известном в настоящее время как Starship («Звездолет»), который является частью сборки с ракетой под названием Super Heavy («Сверхтяжелая», бывшая BFR). Первые огневые испытания двигателя Raptor были проведены в сентябре 2016 г., когда компания еще планировала отправку беспилотной миссии к Марсу на 2018 г.

Три двигателя Raptor, подобных подвергнутому испытаниям экземпляру, будут установлены на аппарат Starship Hopper, строительство которого в настоящее время идет на территории штата Техас, США, и который компания SpaceX будет использовать для проведения испытаний ракетных технологий в реальных условиях.

Согласно Илону Маску, конструкция ракеты Super Heavy требует 170 тонн тяги. Двигатель развил на испытаниях 7 февраля 172 тонны тяги, при этом давление в камере составило 257 бар. В испытаниях было использовано не охлажденное рабочее тело, следовательно, показатели двигателя должны возрасти на 10-20 процентов при использовании мощного охлаждения до криогенных температур, отметил Маск. Вчера, 11-го февраля Маск обновил информацию об испытаниях, указав, что в новом тесте давление в камере двигателя достигло 268,9 бар, таким образом превысив максимальное давление, развиваемое предыдущим рекордсменом – российским двигателем РД-180.

В конечном счете фирма SpaceX планирует осуществить сборку 31 двигателя Raptor, которые будут установлены на ракетах Super Heavy; еще семью «Рапторами» будет оснащен сам космический корабль Starship. Эти двигатели работают на смеси из жидкого метана и жидкого кислорода, а их мощность превосходит мощность двигателей марки Merlin, используемых в настоящее время в ракетах Falcon 9 и Falcon Heavy, почти в два раза.

Источник

Российские физики научили осцилляторную нейросеть распознавать образы Об этом сообщает Рамблер. Далее: https://news.rambler.ru/other/41705147/?utm_con

Физики из Петрозаводского государственного университета предложили новый тип осцилляторной нейронной сети и научили ее распознавать простейшие образы. Предположительно, такие сети с регулируемым синхронным состоянием отдельных нейронов имеют динамику, подобную нейронам в живом мозге. Исследование, выполненное при поддержке Российского научного фонда (РНФ), опубликовано в журнале Electronics.
Осцилляторная нейронная сеть — это сложное сплетение взаимодействующих между собой элементов (осцилляторов), которые способны принимать и передавать колебания определенной частоты. Получая сигналы различных частот от предшественников, искусственный нейрон-осциллятор может согласовывать свой ритм с этими колебаниями. В результате в сети часть элементов синхронизирована между собой (периодически и одновременно активируется), а часть нет. Таким образом, формируется пространственно-временная картина распределения синхронизации. Считается, что подобные процессы ответственны за обработку и передачу информации, происходящие в мозгу человека, и поэтому представляют особый интерес для изучения.
Перед учеными кафедры электроники и электроэнергетики ПетрГУ была поставлена актуальная цель по распознаванию образов на основе сетей из связанных осцилляторов, реализуемых на структурах из двуокиси ванадия. Физики разработали методику регистрации синхронизации, обладающую высокой чувствительностью и избирательностью. Применяя ее на практике, возможно создать сеть, способную распознавать образы подобно тому, как это делают биологические нейронные системы.
В этой работе в качестве входных образов использовали таблицы размерности 3×3, передаваемые в сеть за счет изменения питающих токов, которые, в свою очередь, меняли частоты колебаний осцилляторов. В результате динамика связанной сети реагировала на каждый полученный образ. Идея заключалась в том, что, подобрав ключевые параметры сети, можно обучить систему синхронизироваться только для определенного входного образа, а значит — распознавать его.
В качестве регистрируемого сигнала выбрали состояние синхронизации выходного нейрона-осциллятора относительно ритма основного нейрона-осциллятора. Авторы показали, что синхронизация может наблюдаться не только на основных частотах, но и на их кратных долях (субгармониках). Увеличение числа синхронных состояний за счет субгармоник называется эффектом синхронизации высокого порядка. Имея одновременно несколько состояний синхронизации, нейрон становится мультиуровневым. Так, осцилляторная сеть из малого количества нейронов может выполнять сложные операции, к примеру, по распознаванию речи, изображений и видео, а также способна к решению задач прогнозирования, оптимизации и управления.
Используя это свойство, исследователям удалось настроить сеть так, что разные входные образы вызывали различную синхронизацию осцилляторной сети. Оказалось, что сеть способна распознавать одновременно до 14-ти фигур (размерности 3×3) из 102 возможных вариантов, имея при этом на выходе всего один осциллятор.
"В перспективе на основе этих сетей могут быть созданы компактные нейросетевые чипы с наноразмерными осцилляторами. Особенность разрабатываемой нами нейросетевой технологии заключается в принципиально новой системе обработки информации. Она основана на эффекте синхронизации высокого порядка импульсных сигналов, позволяющем реализовывать мультиуровневые нейроны с высокой степенью функциональности. Преимуществом подобных осцилляторных нейронных сетей является перспектива их создания с использованием самых различных физических осцилляторов, в том числе магнитной и электрической природы. При этом обученная сеть уже не нуждается в компьютерных вычислениях, и работает самостоятельно, как отдельный нейронный организм", — рассказывает руководитель гранта, доцент Петрозаводского государственного университета Андрей Величко. 

Источник

Российский спутник засек неизвестные науке физические явления

© Фото : Корпорацией "ВНИИЭМ"

Спутник "Ломоносов"

Источник