Новости науки

В 2018 году Китай собирается отправить на обратную сторону спутника Земли исследовательский зонд Chang’e-4, названный так в честь богини Луны в китайской мифологии. Об этом сообщают государственные СМИ Китая.

Подобная миссия станет первой в истории человечества. Исследовать дальнее полушарие Луны еще никому не удавалось. Первые снимки обратной стороны спутника были получены в 1959 году.

Источник

Ученые миссии «Новые горизонты» (New Horizons) представили цветной снимок одного из двух потенциальных ледяных вулканов Плутона, выполненный в высоком разрешении.

Источник

Физики из США, Японии и Франции сообщили о прогрессе в инерциальном управляемом термоядерном синтезе, достигнутом в расположенном в Ливерморской национальной лаборатории комплексе лазерных термоядерных реакций. Результаты исследований авторы опубликовали в Nature Physics, а кратко о них сообщается на сайте Phys.org.

При помощи новой технологии физики сумели до 7 процентов повысить коэффициент полезного действия установки (долю энергии, которая передается от лазеров мишени) по управляемому термоядерному синтезу. Это в четыре раза превышает ранее достигнутую эффективность подобных систем.

Для того чтобы добиться обозначенного результата, ученые представили технику визуализации, которая впервые позволяет рассмотреть перенос энергии быстрыми электронами в лазерной мишени до запуска в ней термоядерной реакции. Это, по словам авторов исследования, дает возможность рассчитать ключевые параметры реактора.

Инерционный управляемый термоядерный синтез предполагает использование множества лазеров для запуска реакции объединения дейтерия и трития в гелий. Установка в Национальном комплексе лазерных термоядерных реакций устроена следующим образом.

Мишень представляет собой полую пластиковую капсулу, на стенку которой нанесен водород. При облучении капсулы лазерами она расширяется и заставляет сжиматься расположенный внутри ее водород, который разогревается до плазмы. Плазма из дейтерия и трития начинает излучать в рентгеновском диапазоне и давит на капсулу.

Указанная схема позволяет системе не испариться после ее облучения лазером и обеспечивает равномерный нагрев плазмы. В своих опытах ученые в пластиковую оболочку ввели медь. Когда лазерный луч направляется на капсулу, последняя испускает быстрые электроны, которые попадают на медные индикаторы и заставляют их испускать рентгеновские лучи.

В своей работе ученые впервые смогли представить технику визуализации этого рентгеновского излучения. Оно представляет интерес, поскольку служит индикатором, позволяющим отслеживать перенос энергии электронами внутри капсулы и таким образом более аккуратно рассчитать параметры системы.

В дальнейшем планируется довести коэффициент полезного действия установки до 15 процентов. Работа открывает перспективы на пути инерционного управляемого термоядерного синтеза. Сегодня наиболее успешными проектами термоядерного реактора считаются токамак и стелларатор, в которых плазма удерживается магнитным полем.

Источник

Астрономы при помощи 45-метрового радиотелескопа Nobeyama обнаружили признаки не видимой никем прежде черной дыры, масса которой составляет порядка 100 тысяч солнечных масс, близ центра Млечного пути. Команда считает, что эта предполагаемая «черная дыра промежуточной массы» даст ключ к пониманию происхождения сверхмассивных черных дыр, лежащих в центрах галактик.

Команда исследователей во главе с Томохару Ока, профессором Университета Кэйо, Япония, обнаружила загадочное газовое облако под названием CO-0.40-0.22, расположенное на расстоянии всего лишь 200 световых лет от центра Млечного пути. Необычность облака CO-0.40-0.22 состоит в удивительно широком диапазоне распределения скоростей наполняющего его газа – облако содержит частицы, скорости движения которых изменяются в очень широком диапазоне.

При повторных наблюдениях облака CO-0.40-0.22 при помощи 45-метрового радиотелескопа Nobeyama было обнаружено, что это облако имеет эллиптическую форму и состоит из двух компонентов: компактного, но очень плотного компонента с очень широким разбросом скоростей газа, достигающим 100 километров в секунду, и плотного компонента, простирающегося примерно на 10 световых лет и имеющего узкий разброс скоростей потоков газа.

Для объяснения этого феномена команда провела сеанс компьютерного моделирования, который показал, что наблюдаемая картина распределения скоростей внутри газового облака близко соответствует картине, наблюдающейся при гравитационном притяжении облака газа источником гравитации массой примерно 100000 масс Солнца, радиус которого составляет всего лишь 0,3 светового года. С учетом этого факта, а также того, что при наблюдениях в ИК- и рентгеновском диапазонах в окрестностях облака CO-0.40-0.22 не было замечено ни одного компактного объекта, астрономы заключили, что имеют дело с черной дырой промежуточной массы.

Источник

Космический телескоп Европейского космического агентства XMM-Newton обнаружил потоки высокоскоростного газа, исходящие из центра яркой спиральной галактики, подобной нашей галактике Млечный путь, и снижающие способность этой галактики производить новые звезды.

Известно, что мощные потоки высокоэнергетического газа, исходящие из центров галактик, способны «расчищать» окружающее их пространство от газа, из которого формируются звезды. Ранее считалось, что подобные явления характерны лишь для крупных космических объектов, таких как массивные эллиптические галактики, сформировавшиеся в результате слияния двух или более галактик. Однако в новом исследовании астрономы во главе с Анной Лиа Лонгинотти из Национального института астрофизики, оптики и электроники Мексики впервые обнаружили это явление в активных галактиках более «обычного» типа, известных как сейфертовские галактики, которые, как правило, не испытывают в течение своего жизненного цикла слияний с другими галактиками.

При наблюдениях в видимом свете почти все сейфертовские галактики имеют спиральную форму, подобную форме Млечного пути. Однако, в отличие от Млечного пути, у сейфертовских галактик имеются яркие ядра, которые светятся во всех диапазонах электромагнитного спектра – что является признаком наличия в их центрах сверхмассивных черных дыр, активно поглощающих окружающую материю.

Сверхмассивная черная дыра, лежащая в центре этой конкретной сейфертовской галактики, известной как IRAS17020+4544 и расположенной на расстоянии примерно 800 миллионов световых лет от Земли, имеет массу примерно в шесть миллионов солнечных масс. При помощи космического телескопа XMM-Newton ученые нашли, что потоки газа в окрестностях этой черной дыры движутся со скоростью 23000-33000 километров в секунду, что составляет примерно 10 процентов от скорости света.

Исследование вышло в журнале Astrophysical Journal Letters.

Источник

Исследования аномального перемещения электронов перпендикулярно управляющему электрическому полю (даже в отсутствии магнитного поля), проявляющегося в таких интересных физических явлениях, как спиновый и аномальный эффекты Холла, представляют большую важность для будущих спинтронных приложений и, возможно, даже для квантовых компьютеров.

В Германском Национальном метрологическом институте инженерам удалось впервые измерить с пикосекундным разрешением скорость аномального перемещения носителей заряда в арсениде галлия (GaAs).

Оптическим фемтосекундным лазером они возбуждали в полупроводнике носители с определённым спином, которые затем ускоряли высокочастотными импульсами электрического поля. При этом носители заряда двигались со скоростью, не только параллельной электрическому полю, но и имеющей аномальную, перпендикулярную составляющую. Скорость измеряли, изучая то, как меняется со временем электромагнитное излучение опытного образца.

Полученные результаты, по мнению ученых, позволят по новому взглянуть на микроскопические причины этого явления. Они представлены в статье, вышедшей в последнем номере журнала Physical Review Letters.

Источник

Японские учёные физики из Университета Токио (институт физико-химических иссследований) показали перенос спиновых токов в антиферромагнетиках-изоляторах использую тепловой градиент. Это позволило существенно увеличить диапазон применяемых (новых) материалов в спинтронике. Открытие даёт возможность улучшить работу квантовых компьютеров и повысить эффективность передачи данных в силу высокой частоты колебаний полученных волн по сравнению с ферромагнетиками в два порядка.

Состояние частиц будет передаваться между двумя пунктами на Земле с помощью космического спутника, который будет выведен на орбиту специально для этого эксперимента.

МОСКВА, 15 янв — РИА Новости. Китайские ученые намерены летом текущего года осуществить первый в мире эксперимент по квантовой телепортации на расстояние около 1200 километров, сообщает портал Nature. Опыты будут проводить физики из Китайского университета науки и технологий совместно с коллегами из Академии наук Китая.

Передача состояния частиц между двумя пунктами на Земле будет реализована с помощью космического спутника, который планируется вывести на орбиту специально для этого эксперимента.

На первом этапе работы физики из КНР рассчитывают проверить криптографическую связь между Пекином и Веной. Второй этап исследования предусматривает проведение квантовой телепортации фотонов между станциями в Дэлинхе и в Лицзяне.

В дальнейшем ученые из Поднебесной планируют аналогичные опыты по передаче состояния частиц между Землей и Луной.

Источник

Физик-теоретик Сабина Хоссенфельдер из Стокгольма посчитала двух альтернативных претендентов на «теорию всего» (теорию струн и петлевую квантовую гравитацию) сторонами одной медали. По ее мнению, в настоящее время петлевая квантовая гравитация достигла большого прогресса. Об этом ученый рассказала на страницах онлайн-издания Quanta Magazine.

Как сообщает Хоссенфельдер, расширения петлевой квантовой гравитации в высших измерениях включают в себя, подобно теории струн, суперсимметрию. Для того, чтобы петлевая квантовая гравитация не противоречила специальной теории относительности, первая, как полагает Родольфо Гамбини из Уругвая, требует введения взаимодействий, похожих на таковые в теории струн.

Герман Верлинде из Принстонского университета полагает, что петлевая квантовая гравитация может помочь достичь прогресса в понимании идеи AdS/CFT-соответствия (anti-de Sitter / conformal field theory correspondence) между конформной теорией поля и гравитацией. В своей недавней работе, как сообщает Хоссенфельдер, физик при помощи методов петлевой квантовой гравитации описал трехмерное пространство-время (в котором две координаты пространственные и одна — временная).

В настоящее время над теорией струн работают несколько тысяч физиков-теоретиков. Над петлевой квантовой гравитацией — в сотни раз меньшее число специалистов. Большинство струнных теоретиков не воспринимают всерьез петлевую квантовую гравитацию. Теория струн основана на предположении существования на планковских масштабах гипотетических одномерных объектов — струн, возбуждения которых интерпретируются как элементарные частицы и их взаимодействия.

Эта теория является последовательным развитием квантовой теории поля, которая в настоящее время является математическим аппаратом для современной физики элементарных частиц — Стандартной модели. В отличие от теории струн, петлевая квантовая гравитация предполагает существование дискретной сетки пространства-времени, образованной квантовыми ячейками. Динамика этих ячеек определяет структуру пространства-времени.

Источник

Вновь образующиеся карликовые галактики были, вероятно, причиной разогрева Вселенной примерно 13 миллиардов лет назад, согласно новой научной работе, проведенной международной командой исследователей. Эти находки позволят ученым лучше понять ранний период эволюции Вселенной.

В течение нескольких первых сотен тысяч лет после Большого взрыва Вселенная оставалась настолько горячей и плотной, что материя была ионизирована, вместо того чтобы пребывать в нейтральной форме. Однако через 380000 лет расширение Вселенной привело к охлаждению её до такой температуры, при которой стало возможным существование вещества в нейтральной форме и формирование из него первых структур Вселенной – газовых облаков, состоящих из водорода и гелия. Затем гравитация привела к росту масс этих облаков и их последующему гравитационному коллапсу, в результате которого появились первые звезды и галактики. Затем, спустя примерно один миллиард лет после Большого взрыва произошла другая важная трансформация: Вселенная вновь разогрелась, и водород – самый распространенный элемент – повторно был ионизирован. Это событие эволюционной истории Вселенной получило название «космической реионизации». Механизмы, лежащие в основе реионизации, до сих пор являются предметом горячих научных дискуссий.

Благодаря новому исследованию, проведенному астрономами во главе с Трином Хуаном из Университета Вирджинии, США, было установлено, что галактики типа «зеленая горошина» могут отвечать за реионизацию Вселенной, так как имеют достаточно высокий уровень ионизирующей способности межгалактического вещества, оцениваемый по доле ионизирующих фотонов, покидающих пределы галактики. Объектом исследования стала галактика типа «зеленая горошина» под названием J0925+1403, расположенная на расстоянии трех миллиардов световых лет от Земли. Доля фотонов, покидающих пределы этой галактики, оказалась феноменально высокой и достигает восьми процентов, согласно результатам исследования.

Работа опубликована в журнале Nature.

Источник

МОСКВА, 14 янв – РИА Новости. Китайские и американские физики заявляют, что им удалось создать схему, позволяющую "телепортировать" квантовое состояние и центр масс и таким образом менять местами двух бактерий, говорится в статье, опубликованной в журнале Science Bulletin.

"Мы разработали простой и прямой метод того, как можно заставить одного микроба быть сразу в двух разных точках, и создали методику для телепортации квантового состояния этого микроорганизма. Я надеюсь, что наша неконвенциональная работа вдохновит других физиков серьезнее относиться к квантовой телепортации на уровне микроорганизмов и о возможностях ее применения в будущем", — заявил Тонкан Ли (Tongcang Li) из университета Пардью в городе Уэст-Лафайетт(США).

Ли и его коллега Чжан-Ци Инь (Zhang-Qi Yin) из университета Циньхуа в Пекине (Китай) придумали и реализовали на практике методику, позволяющую телепортировать бактерию и превращать ее в своеобразный аналог знаменитого кота Шредингера, используя несколько кусочков сверхпроводников, магнитных полей и микроволновых излучателей.

Подобный "телепортатор" устроен довольно просто – каждый его "вход" представляет собой пластину из  сверхпроводника, подключенный к ней осциллятор, а также сверхпроводящую мембрану из алюминия, парящую над пластиной. Осциллятор, как объясняют ученые, представляет собой генератор микроволнового излучения.

Оно необходимо для "запутывания" микроба с квантовым состоянием другой бактерии на второй мембране, а также для того, чтобы превратить один микроорганизм в микроскопического кота Шредингера, заставив его находиться сразу в двух точках на поверхности мембраны. И в том и в другом случае квантовое состояние микроба "записывается" в спин электрона внутри глицина — одной из простейших молекул аминокислот на поверхности оболочки бактерии.

Используя специальную магнитную иглу, можно или "увидеть" кота Шредингера, вызвав коллапс волновой функции и определив положение бактерии на мембране, или же телепортировать "память" микроба в виде того, где находится его центр масс, телепортировав информацию о нем из одной бактерии в другую, используя спутанные электроны в молекулах глицина на их оболочке.

В ближайшее время Инь и Ли попытаются провести аналогичные опыты с прохлорококком – бактерией, способной к фотосинтезу. Как надеются ученые, такой эксперимент поможет им понять, используют ли растения секреты квантовой механики в фотосинтезе, или нет.

Источник

Наблюдение за черными дырами станет основной миссией нового инструмента GRAVITY, установленного на Очень большом телескопе (Very Large Telescope, VLT), Чили. В ходе проведения первых наблюдений при помощи этого инструмента было достигнуто объединение звездного света, поступающего на чувствительные элементы четырех Вспомогательных телескопов. Большая команда европейских астрономов и инженеров, возглавляемая учеными из Института внеземной физики Общества Макса Планка, Германия, организации, сконструировавшей и построившей инструмент GRAVITY, была впечатлена производительностью своего детища. При проведении этих первичных испытаний был достигнут ряд значимых научных результатов. Этот инструмент стал самым мощным интерферометром, когда-либо установленным на телескопе VLT.

Инструмент GRAVITY объединяет свет, идущий от многочисленных телескопов, формируя единый виртуальный телескоп, диаметр которого достигает 200 метров, при помощи метода интерферометрии. Это позволяет астрономам рассмотреть космические объекты с более высоким уровнем подробностей, чем при использовании одного телескопа.

Начиная с лета 2015 г., международная команда астрономов и инженеров под руководством Франка Эйзенхауэра, Германия, устанавливала новый инструмент в специально приспособленных для него туннелях под Очень Большим Телескопом в Паранальской обсерватории, Чили. Описываемое здесь мероприятие стало первым этапом ввода в эксплуатацию инструмента GRAVITY. В ходе этой проверки было успешно достигнуто объединение электромагнитных волн, собранных при помощи четырех Вспомогательных телескопов обсерватории VLT.

Инструмент GRAVITY будет исследовать процессы, протекающие в окрестностях черной дыры Млечного пути, где поддерживаются экстремально мощные гравитационные поля; также этот телескоп поможет изучать процессы формирования джетов и аккреции массы – процессы, характерные как для черных дыр небольших масс, так и для сверхмассивных экземпляров.

Источник

Физики из Финляндии, России (Иван Хаймович из Института физики микроструктур Российской академии наук) и США создали автономного искусственного демона Максвелла. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters, а кратко о них сообщается на сайте Университета Аалто.

Мысленный эксперимент с демоном предложил в 1867 году шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл. Ученый таким образом хотел обратить внимание на кажущийся парадокс второго постулата термодинамики, согласно которому энтропия замкнутой системы не уменьшается.

В своем мысленном эксперименте Максвелл взял закрытый баллон с газом и разделил его на две части внутренней стенкой с небольшим люком. Открывая и закрывая его, демон Максвелла разделяет быстрые (горячие) и медленные (холодные) частицы.

Это приводит к тому, что в баллоне с газом создается разность температур, а тепло передается от более холодного газа к более горячему, что нарушает второй закон термодинамики. Парадокс был разрешен физиком Лео Силардом в 1929 году.

Созданная учеными система основана на одноэлектронном транзисторе, который образует небольшой медный остров, подключенный к двум сверхпроводящим алюминиевым выводам. Демон Максвелла контролирует движение электронов через транзистор.

Когда частица находится на острове, демон притягивает ее положительным зарядом. Если электрон покидает остров, демон отталкивает его при помощи отрицательного заряда, что приводит к понижению температуры системы.

Все манипуляции демон выполняет в автономном режиме (его поведение определяется транзистором), а изменения температуры указывают на корреляцию между ним и системой, так что все выглядит так, как будто демон Максвелла знает о состоянии системы и способен ею управлять.

Электронный демон позволяет проводить большое количество операций измерения за небольшой промежуток времени. Кроме того, низкие температуры дают возможность регистрировать чрезвычайно малые изменения температуры.

Физики впервые посредством нанотехнологий создали демона Максвелла в лабораторных условиях. Установка поможет изучать микроскопические явления в термодинамике и может найти применение в кубитах для квантовых компьютеров.

Источник

Зонд передал изображение на Землю 24 декабря. На высококачественном снимке — ледяная равнина Спутника, левая часть знаменитого «сердца» Плутона.

 

Ученые научной команды телескопа Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov (MAGIC) сообщили об открытии самого мощного пульсирующего излучения, когда-либо обнаруженного для нейтронной звезды, близ центра сверхновой, вспыхнувшей в 1054 г. и известной как пульсар Краба.

Пульсар Краба представляет собой останки звезды, которая сформировала собой туманность Краба, взорвавшись как сверхновая. Масса этих звездных останков составляет примерно 1,5 массы Солнца, а диаметр – не больше 10 километров, при этом вращение нейтронной звезды происходит со скоростью 30 оборотов в секунду, и звезда окружена мощным магнитным полем.

В 2011 г. ученые обнаружили при помощи обсерваторий MAGIC и VERITAS необычное высокоэнергетическое излучение, идущее от пульсара Краба. Сегодня согласно результатам новых наблюдений выяснилось, что это излучение ещё более высокоэнергетическое, чем предполагалось прежде – энергия фотонов этих лучей достигает нескольких ТэВ, что плохо согласуется с современными теоретическими представлениями об устройстве нейтронных звезд.

Кроме того, авторы нового исследования во главе с С. Ансольди отмечают необычно тесную синхронизацию прибывшего высокоэнергетического излучения с гамма- и радио- излучением, идущем от этого же пульсара. Согласно теоретическим представлениям тераэнергетическое излучение могло бы формироваться на границе магнитосферы или за её пределами – избежав таким образом поглощения магнитосферой нейтронной звезды – в то время как излучение в гамма- и радиодиапазонах формируется внутри этой магнитосферы. В этом случае ученые фиксировали бы заметную рассинхронизацию потоков излучения, которой не наблюдается в действительности. Таким образом, эти наблюдения поставили перед теоретиками ещё одну научную проблему, которая ждет своего решения.

Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.

Источник

Ученые отправят ещё несколько последних команд роботизированной лаборатории «Филы», «безмолвно сидящей» на поверхности кометы, несущейся сквозь космическое пространство, однако надежда установить связь становится все более призрачной, сказали ученые миссии вчера, во вторник.

Последняя, отчаянная попытка совершить маневр, состоящий в повороте крохотного посадочного аппарата «лицом к Солнцу» с целью зарядить его солнечные панели, была предпринята в воскресенье.

«К сожалению, эта попытка провалилась, – сказал менеджер проекта Стефан Уламек из Германского космического агентства. – До сих пор мы не получили ответного сигнала».

Зонд «Филы» был сброшен на поверхность кометы 67P/Чурюмова-Герасименко 12 ноября 2014 г. после 10-летнего путешествия длиной 6,5 миллиарда километров сквозь космическое пространство на борту материнского корабля «Розетта», который в настоящее время находится на орбите вокруг кометы.

Посадочный аппарат размером с небольшую стиральную машину испытал «жесткую посадку», отскочив несколько раз от неровной поверхности кометы и наконец остановившись под углом к поверхности кометы в тенистой расселине.

Зонд «Филы» отправил на Землю научные данные, собранные за период продолжительностью около 60 часов, в течение которых функционировали все 10 научных инструментов зонда, после чего перешел в «режим ожидания» 15 ноября 2014 г.

13 июня 2015 г., когда комета приблизилась к Солнцу, лэндер «проснулся», вызвав восторг у научной команды миссии, однако уже 9 июля контакт с ним вновь был прерван.

В конце января комета достигнет области Солнечной системы, где температуры будут слишком низкими для корректной работы электронных систем зонда «Филы».

Источник