Новости науки

Фото: Евгений Переверзев / «Коммерсантъ»

Источник

Частная авиакосмическая компания, основанная предпринимателем Джеффом Безосом, совершила революцию в сфере космических полетов, успешно запустив и затем посадив обратно на землю ракету многоразового использования собственного производства.

Безос объявил об этом достижении своей компании Blue Origin, написав сообщение в Твиттере сразу после запуска и возвращения ракеты на землю.

Беспилотная ракета New Shepard стартовала с площадки, расположенной в штате Техас, США, а затем снизила высоту и безопасно опустилась на землю.

Успешный запуск и посадка ракеты выводят компанию Blue Origin на первое место в гонке с её соперником, компанией Элона Маска SpaceX – которая также предпринимала попытку запустить на высоту и затем посадить на землю многоразовую ракету, однако эта попытка тогда закончилась неудачей.

«Наш уникальный стабилизатор в форме кольца смещает центр давления к кормовой части, позволяя контролировать вход в плотные слои атмосферы и посадку… гидравлически активируемые стабилизаторы позволили ракете лавировать в потоках поперечных ветров, дующих со скоростью порядка 180 километров в час, чтобы наконец достигнуть точки в атмосфере планеты на высоте 1500 метров над заранее определенным местом для посадки; затем мощный двигатель BE-3 был зажжен повторно, чтобы замедлить ракету в то время, пока происходило разворачивание её посадочных устройств, после чего ракета прошла последние 30 метров со скоростью 7 километров в час и коснулась земли на специально подготовленной посадочной площадке».

Видеозапись этого эпохального для космической индустрии события, выпущенная самой компанией Blue Origin, представлена ниже.

Источник

Российские физики Михаил Фейгельман и Лев Иоффе объяснили необычный эффект в ряде перспективных сверхпроводящих материалов. Используя ранее разработанную ими теорию, ученые связали плотность носителей сверхпроводящего тока с квантовыми свойствами вещества. Исследование ученых было опубликованов журнале Physical Review B: Condensed Matter And Materials Physics.

В своей работе ученые проанализировали поведение сверхпроводящих материалов с псевдощелью. Термин «щель» в квантовой теории сверхпроводимости обозначает характерный зазор на диаграмме с распределением электронов по энергиям. Выделяют сверхпроводники с обычной щелью и особые сверхпроводники, которые даже в своем нормальном состоянии демонстрируют нечто, похожее на щель, — ее называют псевдощелью. Сверхпроводники с обычной щелью хорошо описываются существующей теорией, объясняющей сверхпроводимость, а вот теорию для описания поведения проводников с псевдощелью Михаил Фейгельман и Лев Иоффе с коллегами разработали ранее.

В своей новой статье ученые при помощи своей теории рассчитали для сверхпроводников с псевдощелью зависимость плотности сверхпроводящего тока от ширины псевдощели. Изучение строения сверхпроводников с псевдощелью на микроскопическом уровне показало, что такие материалы отличаются сильной неупорядоченностью. Это значит, что их атомы не выстроены в идеальную кристаллическую решетку или структура этой решетки сильно нарушена. Примерами таких сверхпроводников с псевдощелью авторы нового исследования называют нитрид титана в виде тонкой пленки (в которой кристаллическая решетка окажется нарушена во многих местах) и оксид индия (который может быть аморфным, как стекло).

Вывод электрических параметров сверхпроводников с псевдощелью из квантовых свойств вещества важен как с фундаментальной точки зрения (ученые стали лучше понимать сверхпроводники в целом), так и с прикладной. Исследователи отмечают, что на основе оксида индия, типичного сверхпроводника с псевдощелью, уже удалось создать сверхпроводящее квантовое устройство, способное служить прототипом составной части квантового компьютера.

Источник

Марс покрыт тонкой атмосферой из диоксида углерода – слишком тонкой, чтобы помешать большим количествам воды на поверхности планеты испариться или сублимировать в космос. Однако многие исследователи предполагают, что эта планета раньше имела атмосферу, толщиной во много раз превышающей толщину земной атмосферы. В течение многих десятилетий перед учеными стоял вопрос: куда делся весь углерод?

Теперь команда исследователей из Калифорнийского технологического университета во главе с Реню Хью предлагает возможное разрешение этой загадки. Согласно предположению ученых, 3,8 миллиарда лет назад Марс имел лишь умеренно плотную атмосферу. Кроме того, ученые выявили фотохимический процесс распада оксидов углерода под действием ультрафиолетовой компоненты солнечного излучения с образованием элементного углерода и кислорода. Этот механизм может помочь объяснить наблюдаемое соотношение изотопов углерода C-12 и С-13 в марсианской атмосфере, до сих пор не нашедшее научного объяснения. Этот фотохимический процесс мог способствовать эволюции ранней, умеренно плотной марсианской атмосферы в наблюдаемую сегодня тонкую атмосферу, при этом изотопный состав газов атмосферы Марса, подвергшихся воздействию этого процесса, находится в соответствии с наблюдениями соотношений изотопов углерода в атмосфере Красной планеты.

«Благодаря этому новому фотохимическому механизму, мы теперь сложили ясную картину эволюции марсианской атмосферы», – сказал Реню Хью.

Исследование вышло в журнале Nature Communications.

Источник

Изображение: Lucas Taylor / CERN

Физики-теоретики из США и Японии предложили новое объяснение проблемы электрослабой иерархии в физике элементарных частиц. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters, а кратко о них в своей колонке в онлайн-издании Physics рассказал физик Майкл Дайн из Калифорнийского университета в Санта-Крузе.

В своей работе физики предложили модель, в которой, наряду с полем Хиггса из Стандартной модели (современной парадигмы физики частиц), присутствует новое поле, аналогичное аксионному. Связанная с последним полем гипотетическая частица позволяет решить сильную CP-проблему в квантовой хромодинамике — отсутствие в эксперименте нарушения инвариантности уравнений теории при одновременных зеркальном отражении и замене частиц на античастицы, когда теоретически такое нарушение возможно.

Масса бозона Хиггса в модели ученых зависит от величины аксионоподобного поля. Сразу после Большого взрыва его значение было велико, однако Вселенная постепенно эволюционировала в мир с наблюдаемыми сегодня параметрами. Модель ученых совместима с инфляционной теорией (согласно которой Вселенная после Большого взрыва находилась в стадии экспоненциального расширения), а эволюция нового поля останавливается, когда массы электрослабых бозонов принимают современные значения (после этого аксионоподобное поле начинает осциллировать).

Поведение аксионоподобного поля

Изображение: APS / Alan Stonebraker and P. W. Graham 

Проблема иерархии масс связана с большим разрывом между экспериментально наблюдаемыми массами элементарных частиц и масштабами энергий ранней Вселенной. В частности, масса самой тяжелой частицы Стандартной модели равна примерно 173,1 гигаэлектронвольта, тогда как планковская масса (являющаяся верхним пределом для масс частиц и характерным масштабом для теории струн) равна 2,43x10

18 гигаэлектронвольт. В своей работе авторы попытались объяснить не всю наблюдаемую иерархию масс, а только электрослабую. В этом случае энергетический масштаб примерно равен 246 гигаэлектронвольт (этому значению отвечает вакуумное ожидание хиггсовского поля).

В настоящее время существуют три объяснения такого разрыва. Первое связано с существованием других (еще не открытых экспериментально) частиц. На их роль претендуют, в частности, суперсимметричные частицы и темная материя. Второе объяснение не предполагает введение новых частиц и сводится к так называемому антропному принципу: Вселенная такая, какая есть (с заданным набором описывающих ее природу параметров), так как иначе не существовало бы человека, задающего такие (в частности, об иерархии масс) вопросы. Третье объяснение сводится к существованию мультивселенной.

Источник

Ничто на этом свете не вечно – это высказывание относится и к Фобосу, одному из двух небольших спутников, обращающихся вокруг Марса. Этот каменистый объект приближается по спирали к Красной планете, готовясь к неизбежному столкновению с ней. Однако, как сообщается в новом исследовании, обломки Фобоса ждет «вторая жизнь» в составе вещества кольца вокруг Марса.

Астрономы уже давно знают, что Фобос, постепенно сближающийся с Марсом, ожидает неминуемая гибель. Однако в новом исследовании планетологи из Калифорнийского университета, США, Бенджамин Блэк и Тушар Миттал решили выяснить судьбу Фобоса более подробно.

Согласно расчетам прочности Фобоса, проведенным Блэком и Митталом, гравитационное воздействие Марса в конечном счете разорвет спутник Красной планеты на части в самых «слабых» местах. Это событие должно произойти через 20-40 миллионов лет, когда Фобос приблизится к поверхности планеты на расстояние 5500 километров.

В дальнейшем эти фрагменты Фобоса сформируют кольцо, плотность вещества в котором будет примерно эквивалентна плотности некоторых из колец Сатурна. Это кольцо вокруг Марса просуществует в течение не менее чем 1 миллиона лет и не более 100 миллионов лет, предсказывают исследователи.

Оставшаяся часть Фобоса, скорее всего, останется нетронутой, до тех пор пока не врежется в поверхность Марса. Однако это столкновение произойдет не под прямым углом; вместо этого остатки спутника скользнут по поверхности планеты примерно так же, как галька, брошенная в озеро под острым углом, скользит по поверхности воды.

Разумеется, ни Блэк, ни Миттал не смогут проверить свои предсказания через 40 миллионов лет. Однако любая из трех снаряжаемых в настоящее время миссий НАСА – PADME, PANDORA или MERLIN – сможет предоставить ценные данные, которые позволят ученым существенно уточнить эти прогнозы.

Исследование опубликовано в журнале Nature Geoscience.

Источник

Солнечная система может оказаться намного более «волосистой», чем мы думали. В новом исследовании Гари Презо из Лаборатории реактивного движения НАСА, США, предполагает существование тонких «нитей» из темной материи, или «волос» вокруг нашей планеты.

Темная материя представляет собой невидимую, таинственную субстанцию, на которую приходится 27 процентов всей материи и энергии Вселенной. Обычная материя, из которой состоит все, что мы наблюдаем вокруг себя, составляет лишь 5 процентов Вселенной. Остальное приходится на темную энергию, странный феномен, ассоциируемый с ускорением расширения Вселенной.

Ни темная материя, ни темная энергия до сих пор не были обнаружены напрямую, хотя ученые ставили множество экспериментов, как наземных, так и космических, с целью открыть тайны темной материи.

Основываясь на многочисленных наблюдениях гравитационных эффектов темной материи, ученые поняли, что темная материя существует, и даже измерили её количество во Вселенной с погрешностью менее одного процента. Согласно наиболее популярной теории темная материя является «холодной», в том смысле, что её частицы двигаются лишь с небольшими скоростями, и «темной», в том смысле, что её частицы не излучают свет и не взаимодействуют с ним.

Согласно расчетам ученых темная материя в галактиках при смешении с обычной материей формирует «потоки», подобные темным полоскам, наблюдающимся при смешении жидкого шоколада и ванильного мороженого. В своем новом исследовании Презо показал при помощи компьютерного моделирования, что внутри такого потока темной материи расположена и наша Солнечная система, причем в окрестностях Земли темная материя под действием гравитации нашей планеты образует любопытные структуры, напоминающие «волосы». «Корень» такого «волоса» начинается на расстоянии примерно 1 миллион километров от Земли, а «кончик волоса» лежит на расстоянии примерно 2 миллиона километров от нашей планеты.

Исследование «корня волоса» из темной материи могло бы помочь наконец обнаружить частицы этой неуловимой субстанции и изучить их свойства, считает Презо.

Исследование вышло в журнале Astrophysical Journal.

Источник

МОСКВА, 23 ноя – РИА Новости. Инженеры из университета Вандербильта создали по заказу НАСА прототип необычного телескопа, главной целью которого является "просвечивание" недр астероидов и поиск там золота и прочих полезных ископаемых при помощи галактического гамма-излучения, говорится в статье, опубликованной в журнале SPIE Newsroom.

"Миссии к Марсу, Луне, Меркурию и Весте оснащены спектрометрами низкого разрешения, которые требуют месяцев наблюдений и больших расходов для составления карты минералов на поверхности изучаемого небесного тела. Наша система, если мы ее создадим, позволит измерять доли веществ в недрах этих тел с очень высокой точностью и за очень небольшие деньги", — заявил Кейван Стассун (Keivan Stassun) из университета Вандербильта в Нэшвилле (США).Стассун и его коллеги разрабатывают, по инициативе и на деньги НАСА, необычный гамма-телескоп, который будет вглядываться в подповерхностные слои пород на астероидах и в других малых небесных телах, используя космические лучи, попадающие к нам из межзвездной среды.

Как объясняют ученые, все безвоздушные тела Солнечной системы практически беспрерывно бомбардируются "галактическими" заряженными частицами, разогнанными до околосветовых скоростей. Когда они сталкиваются с атомами на поверхности астероидов и лун, они порождают поток других частиц, которые проникают в толщу пород и, в свою очередь, врезаются в атомы золота и прочих элементов в их недрах, порождая поток гамма-квантов.

Если этот поток "поймать" и проанализировать его спектр, то тогда можно достаточно точно узнать химический состав астероида или планеты и оценить его "рентабельность" с точки зрения горнодобычи.

Проблема заключается в том, что современные гамма-телескопы на базе светочувствительных матриц сверхчистого германия требуют мощнейших и очень дорогих систем охлаждения, которые почти не возможно отправить в космос, а также "неподъемных" источников питания из-за очень высоких энергоаппетитов. Поэтому до сих пор частные космические инициативы, в том числе Deep Space Industries или Planetary Resources, не предпринимали попыток создать такой зонд.

Эту проблему решили инженеры НАСА и университета Вандербильта. Они открыли материал – кристаллы из соединения стронция, йода и редкоземельного металла европия – почти не уступающий германию в чувствительности к гамма-лучам, исходящим от астероидов, но при этом не нуждающийся в особенном охлаждении и усиленном снабжении энергии.

По словам ученых, телескопы и детекторы на базе подобных кристаллов можно будет устанавливать даже на лендеры и "астероидоходы", что облегчит и ускорит задачу поиска небесных тел, пригодных для добычи золота и других полезных ископаемых, а также поможет планетологам лучше понимать, как зародилась Солнечная система.

Источник

В новом исследовании, представленном в этом году на Генеральной ассамблее Международного астрономического союза, делаются предположения о природе пространства с использованием загадочных представлений квантовой физики. В нем говорится, что природа пространственно-временного континуума на квантовом уровне должна обусловливать своего рода «фундаментальный предел разрешения» средств наблюдения космоса, создающий естественное препятствие увеличению разрешения будущих телескопов при наблюдениях самых далеких галактик Вселенной.

Идея состоит в следующем. Согласно квантовой механике, в самом малом масштабе, известном как планковский масштаб и составляющем порядка 10^-35 метра, пространство описывается как «пенистое». Как предсказывает квантовая физика, на таких малых масштабах Вселенная «бурлит» так называемыми «виртуальными частицами», которые возникают и тут же аннигилируют – поведение, весьма характерное для объектов микромира в экспериментах по физике элементарных частиц. Однако, пусть на короткий миг, каждая из таких частиц обладает энергией, а следовательно, согласно знаменитому эйнштейновскому уравнению E = mc^2 – обладает массой.

Любая масса, неважно, насколько малая, должна искажать пространство-время. Так Эйнштейн описывает гравитацию. Поэтому фотон света, излученного любым космическим объектом, при движении сквозь пространство-время будет испытывать возмущения.

Разумеется, этот эффект очень слабый, но в случае фотонов, идущих от самых далеких галактик Вселенной, он может достигнуть существенной величины, принципиально ограничивая разрешение наших телескопов. Согласно предположениям, развиваемым сторонниками этой идеи, подобный тонкий эффект может ограничить разрешение телескопов нового поколения, например преемника «Хаббла», космического телескопа «Джеймс Уэбб».

Возможно, после запуска этих новых телескопов мы наконец сможем понять, доступна ли для наших наблюдений вся Вселенная целиком, или же часть какая-то её часть так и останется навсегда скрыта от нас.

Источник

Сутки на Плутоне составляют 6,4 земных суток. Эти снимки были сделаны при помощи инструмента Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) и камеры Ralph/Multispectral Visible Imaging Camera, по мере того как расстояние между зондом «Новые горизонты» и Плутоном сокращалось с 8 миллионов километров (7 июля) до примерно 645000 километров (13 июля). Снимки, сделанные с максимального расстояния, расположены в направлении на «3 часа» по часовой позиции, и на этих снимках уже начинает вырисовываться верхняя часть области планеты в форме сердца, получившей неформальное прозвище области Томбо, которая находится на другой стороне планеты, оказавшейся целиком в поле наблюдения зонда при максимальном сближении его с Плутоном, состоявшемся 14 июля.

Эти снимки, а также другие снимки, подобные этим, открывают множество новых деталей относительно Плутона, включая различия между полушарием «встречи» и так называемой «обратной стороной» Плутона, наблюдаемой на снимках лишь в низком разрешении. «Ямки» на нижней части диска Плутона являются артефактами, возникшими при комбинировании отдельных снимков, из которых состоят эти изображения.

Харон – как и Плутон – обращается вокруг своей оси с периодом 6,4 земных суток. Эти снимки были сделаны при помощи инструментов Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) и Ralph/Multispectral Visible Imaging Camera с 7 по 13 июля, когда зонд приближался к Харону, находясь от него на расстоянии 10,2 миллиона километров. Снимки, сделанные с максимального расстояния находятся в направлении на «9 часов» по часовой позиции, и на них можно рассмотреть лишь несколько примечательных форм рельефа, таких как покрытые кратерами нагорья, каньоны и холмистые равнины, получившие неофициальное название равнин Вулкана. Сторона Харона, которую зонд «Новые горизонты» рассмотрел во всех подробностях во время максимального сближения с ним, состоявшегося 14 июля 2015 г., лежит в направлении на «12 часов» на изображении.

Источник

МОСКВА, 21 ноя – РИА Новости. Шведские физики и биологи научились вставлять элементы электронных схем и аналоговых сигнальных цепей внутрь растений и превращать их в полноценные вычислительные устройства, говорится в статье, опубликованной в журнале Science Advances.

"Теперь мы можем начать говорить растениях-киборгах – теперь мы можем размещать различные датчики и устройства внутри растений и использовать энергию, которая производится при помощи хлорофилла, для выращивания новых зеленых антенн или других материалов. Все будет происходить само по себе, и мы будем использовать "продвинутые" внутренние компоненты растений для наших собственных нужд", — заявил Магнус Берггрен (Magnus Berggren) из университета Линчёпинга (Швеция).

Берггрен и его коллеги примерно 25 лет назад начали заниматься печатаемой электроникой – технологией, позволяющей наносить дорожки и микросхемы на бумагу, картон и другие материалы. Во время разработки подобных устройств им пришла в голову мысль – нельзя ли использовать эти органические материалы в качестве основы для электронных приборов.

Следующие два десятилетия ученые потратили на изучение того, как работают клетки и ткани растений, а также на приспособление уже существующих технологий и материалов для работы внутри представителей флоры. Три года назад их разработки привлекли внимание инвесторов, и у Берггрена и его команды появилась первая возможность воплотить свои задумки на практике.

Ключевым шагом вперед в создании "зеленых компьютеров" стало открытие полимера PEDOT-S, которым авторы статьи научились пропитывать сосуды в древесине таким образом, что они одновременно продолжали транспортировать нутриенты и воду по растению, и при этом начинали проводить ток.

© Laboratory of Organic Electronics

Так ученые превратили лист в природный аналог ЖК-экрана

Используя подобные растительные "провода" и ионы в этих каналах, ученые создали своеобразные живые транзисторы, и собрали из них простейшие логические устройства. Листья растения, используя другую версию полимера PEDOT, команда Берггрена превратила в своеобразные биологические "пиксели" благодаря способности этого вещества менять цвет при различном напряжении тока.

Сейчас все эти компоненты работают отдельно друг от друга, однако в ближайшем будущем авторы статьи попытаются объединить их, создав первый полноценный растительный компьютер, который сможет решать простейшие задачи, используя энергию и составляющие "кирпичики" самих растений.

Источник

Способ более точного измерения расстояний до тысяч так называемых «планетарных туманностей», рассеянных по нашей галактике, был предложен командой из трех гонконгских астрономов: доктора Дэвида Фрю, профессора Квентина Паркера и доктора Ивана Божицика, все ученые из Гонгконского университета, Китайская народная республика.

Доктор Фрю, главный автор этой работы, сказал: «В течение многих десятилетий измерение расстояний до планетарных туманностей нашей галактики оставалось серьезной, практически трудноразрешимой проблемой из-за невероятно разнообразной природы как самих этих туманностей, так и их центральных звезд. Однако расчет этих расстояний имеет большое значение, если мы хотим понять истинную природу и физические свойства этих объектов».

Напомним, что планетарные туманности не имеют ничего общего с планетами. Они представляют собой «умирающие» звезды, которые теряют свои газовые оболочки, отходящие в космос и подсвеченные светом остатков звезды, находящихся в центре планетарной туманности.

Решение, предлагаемое астрономами в новой работе, одновременно простое и изящное. Этот метод требует из входных данных лишь оценку снижения яркости в направлении к объекту (обусловленного газом и пылью межзвездного пространства, находящимися перед объектом), наблюдаемый размер объекта на ночном небе (получаемый в результате проведения последних обзоров неба высокого разрешения) и измерения яркости объекта (полученные при помощи современных средств получения изображений).

Получаемое в результате обработки этих данных так называемое «отношение поверхность-яркость» было надежно откалибровано при помощи более чем 300 планетарных туманностей, расстояния до которых были точно измерены при помощи независимых и надежных методов. Как объяснил профессор Паркер, «этот базовый метод не является новым, однако нашу работу выделяет то, что мы использовали при расчетах самые современные и надежные измерения каждой из трех используемых в методе исходных величин».

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

Источник

Физики из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее предположили, что темная материя может приводить к изменению фундаментальных констант, в частности, скорости света в вакууме. Результаты своих исследований авторы опубликовали в Physical Review Letters, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте phys.org.

В своей работе авторы рассмотрели модель, в которой темная материя состоит из легких чрезвычайно слабо взаимодействующих с фотонами, электронами и легкими кварками частиц (в частности, аксионами). Ученые предположили, что такие частицы темной материи в ранней Вселенной сформировали осциллирующее поле, которое сохранилось до сих пор.

Физики рассчитали взаимодействие этого поля с частицами Стандартной модели (современной теории физики элементарных частиц). В качестве экспериментальных фактов они использовали данные по количеству образовавшегося во время первичного нуклеосинтеза (периода образования во Вселенной после Большого взрыва ядер не тяжелее лития) гелия и по космическому микроволновому фону.

Расчеты ученых на 15 порядков превышают современные ограничения на взаимодействия темной материи и частиц Стандартной модели. Вычисления физиков демонстрируют возможность изменения фундаментальных констант, вызванного взаимодействием темной материи и частиц стандартной модели.

Определенные в физике фундаментальные постоянные (в частности, скорость света в вакууме, гравитационная постоянная и элементарный заряд) фиксируют условия существования наблюдаемой Вселенной. Их изменение может привести к невозможности существования планет и галактик, а также жизни.

В концепции мультивселенной, предполагающей существование других миров с иным набором физических констант, наблюдаемые во Вселенной условия могут не иметь места. В настоящее время ученые не знают ответа на вопрос о том, почему физические константы имеют наблюдаемые значения.

Источник