Новости науки

Несмотря на то, что сегодня мы можем довольно глубоко заглянуть в космическое пространство, наша родная галактика оставляет массу вопросов. Один из них – ее масса. До настоящего времени у ученых не было возможности более-менее точно определить, сколько же весит Млечный Путь. Однако изменить это может последнее достижение исследователей с кафедры астрономии Колумбийского университета: они разработали новый способ, который позволит более точно определить физические характеристики Млечного Пути.

Млечный Путь состоит примерно из 100 миллиардов звезд, образующих огромный звездный диск диаметром в 100-200 тысяч световых лет. Таким образом, когда мы смотрим в небо, то устремляем свой взгляд в этот диск, состоящий из звезд. Частью данной структуры является Солнце. 

Для определения точной массы Млечного Пути, международная команда ученых во главе с Андреасом Куппером, исследователем из Колумбийского университета, использовала звезды, которые лежат за пределами этого диска и вращаются вокруг Млечного Пути, образуя звездные потоки. В новом исследовании, опубликованном в Астрофизическом журнале, команда показывает, что такие потоки, образованные в результате распада шаровых звездных скоплений, могут помочь в определении не только массы нашей галактики, но также и точного местоположения Солнца в Млечном пути.

«Шаровые скопления объединяют тысячи, а порой и миллионы звезд. Они сформировались на ранних этапах истории Вселенной», - объясняет Куппер. «Такие скопления вращаются вокруг Млечного Пути и медленно распадаются в течение миллиардов лет, оставляя позади себя след». 

В рамках исследования ученые использовали данные Слоуновского цифрового обзора неба. В ходе него на протяжении десяти лет сканировалось Северное полушарие неба. Это позволило ученым создать всеобъемлющий каталог звезд. Поток, на котором они протестировали свою новую технику, был образован из шарового скопления Palomar 5 и обнаружен в 2001 году высоко над Галактическим диском. Эдуард Балбинот, соавтор исследования из Университета Суррея в Англии, пересматривая данные Слоуновского обзора выявил колебания плотности вдоль звездного потока Palomar 5.

Именно эти колебания позволили исследователям сделать точные измерения. С помощью суперкомпьютера Йети из Колумбийского университета, они создали несколько миллионов моделей звездного потока. Используя их, а также данные Слоуновского обзора, ученые смогли определить параметры Млечного Пути. Так масса Млечного Пути в радиусе 60 позволили исследователям исключить модели, которые были либо слишком тяжелыми, либо слишком легкими.000 световых лет в 210 миллионов раз превосходит массу Солнца. Погрешность не превышает 20 процентов. Колебания плотности позволили исследователям исключить модели, которые были либо слишком тяжелыми, либо слишком легкими.

Источник

Под камнями, усеивающими калифорнийскую пустыню Мохаве, развиваются колонии цианобактерий, крохотных организмов, которые, как предполагается, первыми на Земле стали превращать солнечный свет в химическую энергию при помощи процесса, известного как фотосинтез. Изучая способы адаптации этих крохотных созданий к условиям раскаленной, сухой пустыни биологи надеются понять, каким образом на Марсе могла развиваться микробная жизнь.

В недавнем исследовании, опубликованном в прошлом году в журнале International Journal of Astrobiology, ученые рассмотрели возможность выживания микроорганизмов, находящихся на поверхности Земли под различными камнями, защищающими их от Солнца. В этом исследовании было установлено, что доминирующий вид бактерий под названием Chroococcidiopsis способен выживать под различными типами горных пород, начиная от кварца и заканчивая тальком.

Chroococcidiopsis представляет собой один из наиболее примитивных видов цианобактерий, способный выживать в самых разнообразных, в том числе и экстремальных условиях на поверхности Земли. В прошлом даже предполагалось, что этот тип микроорганизмов мог трансформировать марсианский грунт в более пригодную для возделывания почву, что сыграло бы важную роль при долгосрочной колонизации человеком Красной планеты.

Основной причиной такой живучести этого вида бактерий является то, что они способны реагировать на свет различной длины волны, проходящий близ краев камней разных типов. Вместо того, чтобы использовать для фотосинтеза свет определенной длины волны, эти микроорганизмы способны приспосабливать для своих нужд свет разных длин волн, в зависимости от того, какое излучение для них более доступно в тот или иной период времени.

Однажды в прошлом Марс потерял в космос защитную атмосферу и воду. С тех пор единственными организмами, которые принципиально способны выжить в деградирующей экосистеме Красной планеты, остаются стойкие цианобактерии или еще какие-либо устойчивые к экстремальным условиям окружающей среды микроорганизмы.

Источник

По словам главного директора центра Руслана Юнусова, проведение форума третий раз подряд в России свидетельствует о том, что "российская школа в квантовых исследованиях и технологиях находится на передовых позициях и пользуется уважением в мире. Поэтому у России сегодня есть все шансы войти в число стран-лидеров в квантовых технологиях, самой многообещающей области технологического развития".

Как ожидает РКЦ, в этом году в Москву приедут более сотни ученых из 12 стран мира. В числе гостей и участников конференции будут одни из самых цитируемых исследователей в мире из лидирующих американских, испанских и сингапурских научных организаций, а также ведущие российские физики.

Помимо последних научных результатов на конференции будут обсуждать темы внедрения и коммерциализации квантовых технологий, вопросы развития и поддержки высокотехнологичных компаний в России.

К участию в панельной дискуссии по этой проблеме приглашены ученые, предприниматели, представители государства. В их числе –  глава Минобрнауки Дмитрий Ливанов, руководитель «Роснано» Анатолий Чубайс, гендиректор Росатома Сергей Кириенко, вице-президент Российской венчурной компании Евгений Кузнецов, руководители российских подразделений  «Майкрософт», «Яндекса», Google, IBM, Intel, Acronis и многих других.

В рамках конференции также состоятся публичная лекция о последних достижениях квантовой физики и выставка, на которой будут представлены российские устройства и технологии, основанные на использовании квантовых эффектов.

Источник

Физики из Японии создали миниатюрные весы, которые обладают достаточной чувствительностью для того, чтобы измерять массу отдельных молекул и живых клеток, и при этом работающие при комнатных условиях и внутри питательной среды в пробирке.

МОСКВА, 2 июн – РИА Новости. Японские ученые создали необычный прибор, который позволяет захватывать и очень точно измерять массу частиц массой в доли нанограмма, что позволяет использовать его в качестве полноценных молекулярных  и клеточных весов, работающих в нормальных комнатных условиях, говорится в статье, опубликованной в Applied Physics Letters.

"Наш метод измерений можно использовать для создания еще более миниатюрных двойных нано-весов. Они смогут измерять массу невообразимо малых частиц и молекул, которые невозможно "пощупать" при помощи всех других способов измерения массы даже в вакууме или иной специально обустроенной среде", — заявил Хироси Ябуно (Hiroshi Yabuno) из университета Тцукубы (Япония).

Сердцем нановесов Ябуно и его коллег является особый прибор, похожий по своей форме и манере работы на камертон – специальный инструмент, напоминающий двузубую вилку, который музыканты используют для настройки инструментов и коррекции высоты голоса у хора.

В отличие от "лучшего друга  настройщика пианино", весы японских физиков изготовлены не из металла, а из небольших кусочков кремния и изоляционного материала. По своим размерам хубцы этого нанокамертона очень малы – их длина не превышает 500 микрометров, а толщина – 100 микрометров.

Как и музыкальный камертон, наноизобретение Ябуно и его коллег вырабатывает колебания, частота которых будет меняться, если в окрестностях одного из "зубцов" нановесов появится частица даже очень небольшой массы. За этими изменениями следят два специальных лазера, которые определяют частоту колебаний по тому, как сдвигается спектр луча, отраженного от половинок нановесов.

Объединив два таких нанокамертона, авторы статьи смогли достичь такой высокой точности измерений, что им удалось измерить массу микроскопических гранул из полистирола диаметром всего в 0,15 нанометра. Подобными размерами и массой, по их словам, обладают живые клетки, что позволяет использовать изобретение Ябуно и его коллег для биологических экспериментов.

Если смотреть на нашу Солнечную систему «сверху», то она напоминает мишень, в центре которой находится Солнце, а вокруг него концентрически расположились орбиты планет. Все планеты, включая Землю, движутся по почти круговым траекториям, оставаясь при движении примерно на одном и том же расстоянии от нашей звезды.

В течение нескольких десятилетий астрономов мучил вопрос, являются ли круговые орбиты планет Солнечной системы редким явлением для Вселенной. Теперь в новом исследовании показано, что орбиты такой «правильной» формы являются нормой для Вселенной, по крайней мере для систем с планетами размерами примерно с Землю.

В своей новой работе исследователи из Массачусетского технологического университета, США, и Орхусского университета, Дания, во главе с Винсентом Ван Эйленом сообщают, что 74 экзопланеты, находящиеся на расстояниях в сотни световых лет от нас, обращаются вокруг своих звезд по почти круговым орбитам, близким по форме к орбитам планет Солнечной системы.

Эти 74 экзопланеты, которые обращаются вокруг 28 звезд, имеют размеры, близкие к размеру Земли, и их круговые траектории резко контрастируют с траекториями массивных экзопланет, некоторые из которых подходят очень близко к своим звездам, перед тем как быть выброшенными на вытянутые орбиты с высоким эксцентриситетом.

Эти находки имеют большое значение для поисков обитаемых экзопланет, так как круговая орбита повышает шансы планеты на обитаемость, в то время как вытянутая орбита предполагает нестабильный климат на поверхности планеты и, как следствие, ухудшение условий для возможного развития на ней жизни.

Исследование было опубликовано в журнале The Astrophysical Journal.

Источник

Есть ли жизнь за пределами Земли? Ответ на этот извечный вопрос может таить пока невидимый для нас спутник. Исследователи из Университета Макмастера смоделировали планетную систему, лежащую далеко за пределами нашей Солнечной системы, и обнаружили, что массивные спутники могут быть идеальным местом для существования жизни.

Используя данные о нашей Солнечной системе и результаты наблюдений огромных планет, которые лежат далеко за пределами диапазона видимого излучения любого телескопа, астрофизики Рене Хеллер и Ральф Пудритз пришли к выводу о том, что некоторые из спутников этих планет могут быть обитаемыми.

Результаты исследования ученых изложены в двух статьях в журналах Astronomy and Astrophysics и Astrophysical Journal. Ученые предполагают, что некоторые спутники экзопланет —планет, лежащих за пределами нашей Солнечной системы — имеют подходящие размеры, положение, а также достаточное количество воды для того, чтобы поддерживать жизнь. 

«Все время мы искали жизнь на других планетах, в то время как она может существовать на спутниках», - говорит Рене Хеллер, научный сотрудник из Университета Макмастер. Над исследованием ученый работал совместно с Ральфом Пудритзом, профессором физики и астрономии также из Университета Макмастер. 

В настоящее время науке известно о существовании множества экзопланет. Исследователям удалось обнаружить их с появлением новых методов исследования космического пространства. Так, когда планета проходит перед своей звездой, свет последней становится менее ярким. Наблюдая за изменениями яркости далеких звезд, на сегодняшний день ученые сумели открыть около 4000 экзопланет. 

Многие планеты за пределами Солнечной системы по своей массе превосходят Юпитер и расположены на таком же расстоянии от своей звезды, как Земля от Солнца. Однако эти далекие супер-юпитеры являются гигантскими газовыми шарами, которые не способны поддерживать жизнь из-за отсутствия твердой поверхности. Но их спутники могут иметь условия, необходимые для существования жидкой воды, а значит — быть пригодными для жизни. 

В то время как в центре большинства последних исследований находились экзопланеты, исследователи из Университета Макмастер поставили перед собой задачу изучить спутники тех гигантских планет, соизмеримых с Юпитером, которые, по их мнению, мигрировали в «зону обитаемости» своих удаленных звезд.

Взяв за основу Юпитер и его спутники на ранних этапах их развития, Хеллер и Пудритз создали модели лун супер-юпитеров. Эти луны могут быть вдвое тяжелее Марса. 

На сегодняшний день вокруг экзопланет не было обнаружено ни одного спутника – так называемой экзолуны. «Однако они, конечно же, существуют», - говорит Хеллер. Со стремительным ростом технологических возможностей, открытие первых экзолун, по мнению ученого, не заставит долго себя ждать. 

Если такие гигантские спутники вокруг гигантских планет существуют, их можно будет обнаружить в ближайшем будущем с помощью действующего космического телескопа Kepler агентства НАСА, ожидающего запуск космического телескопа PLATO Европейского космического агентства или же планируемого к постройке Европейского чрезвычайно большого телескопа (European Extremely Large Telescope).

Источник

Источник

Астрофизики разработали новый метод оценки рэлеевского рассеяния фотонов реликтового излучения, который позволит исследователям лучше понять процессы формирования нашей Вселенной.

Космолог-теоретик Эльхам Алипур, выпускник Университета Британской Колумбии (UBC), Канада, и его канадские коллеги изучили влияние рэлеевского рассеяния — процесса, который заставляет небо казаться голубым, когда фотоны солнечного света рассеиваются на молекулах атмосферных газов — на состав фотонов микроволнового фонового излучения Вселенной (CMB), или, по-другому, «реликтового излучения».

CMB представляет собой самый древний свет во Вселенной, который сформировался, когда электроны объединялись с протонами, формируя первые атомы. Эти первичные атомы стали также первыми атомами Вселенной, на которых произошло рэлеевское рассеяние света.

«Обнаружение рэлеевского сигнала представляет собой проблему, поскольку диапазон частот, в котором рэлеевское рассеяние проявляется особенно наглядно, загрязнен «шумами»; сигнал рассеивается на своем пути к Земле на космических препятствиях, таких как галактическая пыль», — сказал Алипур.

Используя различные высокочастотные каналы для наблюдений CMB и комбинируя полученную информацию, исследователи смогли более эффективно выделить рэлеевский сигнал. Такой расчет влияния рэлеевского рассеяния на состав реликтового излучения может помочь нам лучше понять процессы формирования Вселенной, которые имели место 13,6 миллиарда лет назад.

«Небо в микроволновом диапазоне представляет собой своего рода «слепок» с ранней Вселенной; это словно отдельный кадр из кинофильма про Вселенную, и мы показали в своей новой работе, что рэлеевский сигнал дает нам возможность взглянуть на другой, менее яркий кадр из этой же киноленты, сделанный немного в другое время », — объяснил соавтор исследования Крис Сигурдсон из UBC.

Работа вышла в журнале Physical Review D.

Источник

Используя всё более мощные лазеры, исследователи из Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса (LLNL), США, создали рекордное число электрон-позитронных пар, открывая таким образом новые возможности изучения экстремальных астрофизических явлений, таких как черные дыры и гамма-всплески.

Поставив эксперименты с использованием трех систем лазеров: системы Titan, расположенной в LLNL; системы Omega-EP, находящейся в Лаборатории лазерной энергетики и системы Orion, расположенной в исследовательской организации Atomic Weapons Establishment (AWE), Соединенное Королевство — физик из LLNL Хью Чэнь и её коллеги создали около одного триллиона позитронов (частиц антиматерии). В предыдущих экспериментах, проводимых на лазере Titan в 2008 г., команда Чэнь смогла создать лишь несколько миллиардов позитронов.

Позитроны, или «антиэлектроны» представляют собой частицы, имеющие такую же массу, что и электроны, однако отличающиеся от последних знаком заряда. Образование высокоэнергетических электрон-позитронных пар характерно для экстремальных астрофизических условий, которые наблюдаются, например, при стремительном коллапсе звезды и образовании черной дыры. Эти пары в конечном счете излучают свою энергию в форме экстремально мощных гамма-всплесков. Гамма-всплески (GRB) являются самыми яркими электромагнитными событиями во Вселенной, и они могут длиться от нескольких миллисекунд до нескольких минут. Механизм, лежащий в основе этих событий, до сих пор остается загадкой для ученых.

В ходе проведенных экспериментов исследователи установили, что количество произведенных электрон-позитронных пар быстро растет с увеличением мощности лазера, а это означает, что «доступные в ближайшем будущем лазеры с энергиями порядка 10 кДж позволят увеличить выход частиц антиматерии до ста раз».

В будущем команда Чэнь планирует использовать мощности Национального комплекса зажигания LNLL для проведения экспериментов по созданию антиматерии при помощи лазеров для изучения физики слияний релятивистских пар в гамма-всплесках путем создания все более высокоэнергетических электрон-позитронных пар.

Исследование было опубликовано в журнале Physical Review Letters.

Источник

 КАЗАНЬ, 29 мая — РИА Новости. Госкорпорация "Ростех" и Российский квантовый центр (РКЦ) заключили меморандум о сотрудничестве; стороны намерены совместно разрабатывать наукоемкую продукцию на базе квантовых технологий и фотоники, сообщила в пятницу пресс-служба Ростеха.

"Госкорпорация "Ростех" и Российский квантовый центр (РКЦ) заключили в рамках проходящей в Республике Татарстан конференции "ИТ на службе оборонно-промышленного комплекса" меморандум о сотрудничестве. Согласно документу, стороны намерены совместно разрабатывать наукоемкую продукцию на базе квантовых технологий и фотоники, проводить экспертизу проектов в этой сфере, организовывать семинары и конференции", — сообщает пресс-служба.

Кроме того, "Ростех" и РКЦ будут "вместе участвовать в государственных и корпоративных программах и конкурсах на разработку квантовых и фотонных устройств и технологий".

"Меморандум с РКЦ позволит нам объединить научный потенциал и производственные мощности для совместного участия в госпрограммах и конкурсах на разработку новой продукции. Все это может произвести революцию в целом ряде отраслей, связанных с применением радиоэлектроники", — заявил начальник департамента коммуникации и информации Ростеха Василий Бровко.

Достигнутые договоренности будут реализовываться специально созданными рабочими группами.

"Наш центр занимается фундаментальной и прикладной наукой, а также проработкой абсолютно новых технологических идей, а Ростех работает в этой сфере для совершенствования своих вполне определенных изделий и технологий. От объединения наших усилий выиграют все — и индустрия, и наука, и потребители. Наше партнерство с Ростехом означает, что мы получаем прямой путь к внедрению наших разработок в производство, значительно сокращаем сроки между замыслом и воплощением", — сказал генеральный директор РКЦ Руслан Юнусов.

Он подчеркнул, что "квантовые технологии открывают огромные перспективы не только в сфере оборонно-промышленного комплекса, но в обычной жизни".

"В Российском квантовом центре с 2014 года запущены 12 проектов, которые находятся в разной степени технологической готовности. В частности, идет работа над созданием технологии безопасной передачи данных, разрабатываются сверхчувствительные датчики, сенсоры, супермощные компьютеры. В мае 2015 года в РКЦ и партнерских организациях был создан первый в России кубит, являющийся необходимым элементом для работы квантового компьютера", — отмечает пресс-служба "Ростеха".

В рамках "Ростеха" основным центром компетенций по развитию радиофотоники является "Концерн Радиоэлектронные технологии" (КРЭТ), а в области квантовых — холдинг "Швабе". Сегодня КРЭТ совместно с Фондом перспективных исследований работает над проектом создания "активной фазированной решетки на основе радиофотоники" (РОФАР). На базе предприятий КРЭТ создана специальная лаборатория. Результаты исследований будут заложены в основу новых радаров и средств РЭБ.

Российский квантовый центр — международная научно-исследовательская организация, занимающаяся исследованиями в области квантовой физики. Центр является крупнейшим резидентом инновационного центра "Сколково". В органы управления РКЦ входят лучшие ученые-физики со всего мира, в том числе Нобелевские лауреаты, а также предприниматели, специализирующиеся на инвестициях в перспективные наукоемкие проекты. В организации работают 10 научных групп.

"Ростех"— российская госкорпорация, созданная в 2007 году для содействия разработке, производству и экспорту высокотехнологичной промышленной продукции гражданского и военного назначения.

Источник

Математические физики из Калифорнии и Японии предложили новый взгляд на описание квантовой запутанности. Согласно работе ученых, квантовая запутанность «создает» дополнительные измерения для гравитационной теории. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Токийского университета.

Физики и математики давно ищут «Теорию всего», которая бы объединяла общую теорию относительности (ОТО) и квантовую механику. Первая теория описывает гравитационное взаимодействие и применима для тяжелых объектов (звезд, черных дыр и галактик) на больших (космических) масштабах расстояний, в то время как квантовая механика объясняет явления от субатомных до молекулярных масштабов.

Обе теории вступают в противоречие друг с другом на планковских масштабах (планковская длина равна примерно 1,62х10-35 метрам, что в 2х1020 раз меньше «диаметра» протона), поскольку на них в ОТО необходим учет квантовых поправок. Так, в черной дыре квантовые эффекты приводят к ее испарению. Квантовая версия ОТО, получаемая наивным квантованием классических полей, оказывается неперенормируемой, то есть ее наблюдаемые величины не удается сделать конечными.

Одним из составляющих гипотетической Теории всего является голографический принцип. Он утверждает (на примере работы ученых), что гравитация в трехмерном объеме может быть описана квантовой теорией на двумерной поверхности, ограничивающей этот объем. Однако понимание того, каким образом информация о взаимодействии, имеющем место в пространстве большей размерности, может быть получена из пространства меньшей размерности, до сих пор остается неизвестной.

В своем исследовании ученые обнаружили, что квантовая запутанность может быть ключом к решению этого вопроса. Физики при помощи квантовой теории, используя данные о квантовой запутанности в двух измерениях, вычислили плотность вакуумной энергии, которая в трехмерном пространстве проявляет себя в гравитационном взаимодействии. Как отмечают ученые, это аналогично тому, как при рентгеновском обследовании о состоянии (трехмерных) органов в теле становится известно по их (двумерным) снимкам.

Работа ученых позволила интерпретировать квантовую запутанность как условие, налагаемое на плотность энергии. Эти условия должны удовлетворяться в любой согласованной (не противоречащей ОТО и квантовой механике) квантовой теории гравитации. Как отмечают ученые, ранее в других работах отмечалась важность квантовой запутанности при описании пространства-времени, однако только в новой работе была выяснена ее точная роль.

«Было известно, что квантовая запутанность связана с глубокими вопросами объединения ОТО и квантовой механики, такими, как информационный парадокс черных дыр и файерволом. Наша статья при помощи явных вычислений проливает новый свет на взаимосвязь между квантовой запутанностью и микроскопической структурой пространства-времени (квантовой гравитацией — прим. «Ленты.ру»). Связь между квантовой гравитацией и информационными науками становится все более важной для обеих областей исследований. Совместно с учеными, работающими в информационных науках, я продолжу эти исследования», — рассказал о значении работы ее соавтор, доктор Хироси Огури.

Квантовой запутанностью называется явление, при котором квантовые состояния частиц (например, спин или поляризация), разнесенных на расстояние друг от друга, не могут быть описаны взаимонезависимо. Процедура измерения состояния одной частицы приводит к изменению состояния другой. Альберт Эйнштейн назвал это «жутким дальнодействием».

Источник

Как в НАСА собрались искать жизнь на спутнике Юпитера

Благодаря телескопу Hubble в 2012 году на покрытом ледяной корой спутнике Юпитера удалось зафиксировать водяные гейзеры. Если это действительно они, исследования значительно облегчаются — не возникнет необходимости в бурении поверхности.

Ожидается, что Europa Clipper будет вращаться вокруг Юпитера в течение трех лет. За это время станция 45 раз приблизится к Европе на расстояние от 25 до 2,7 тысячи километров. Общий бюджет миссии оценивается в 2 миллиарда долларов. Станцию предполагают отправить в космос при помощи ракеты-носителя Atlas V или разрабатываемой «марсианской» ракеты Space Launch System (SLS). В последнем случае Europa Clipper почти в 2,5 раза быстрее (за 2,7 года) достигнет Европы, однако стоимость запуска возрастет в пять раз — до миллиарда долларов.

Всего на Europa Clipper установят девять инструментов, отобранных НАСА из предложенных научными организациями и университетами 33 проектов.

Научные инструменты включают в себя камеры и спектрометры, позволяющие получать в высоком разрешении изображения поверхности Европы и определять ее строение и состав. В частности, имеется радар, который определит толщину ледяной оболочки спутника, а также поищет подледные озера в нем — такие водоемы встречаются в Антарктиде.

Также на борту Europa Clipper будут магнитометры: они исследуют магнитное поле спутника, а также определят соленость и глубину его океана. Предполагается и инструмент для анализа теплового излучения Европы. Это поможет обнаружить воду в разреженной атмосфере спутника.

Инструмент Plasma Instrument for Magnetic Sounding (PIMS), разрабатываемый под руководством Джозефа Вестлайка в Лаборатории прикладной физики университета Джонса Хопкинса в Мэриленде, вместе с магнитометром определит толщину ледяной коры поверхности Европы, глубину океана и его соленость.

Interior Characterization of Europa using Magnetometry (ICEMAG), разрабатываемый под руководством Кэрола Раймонда в Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене (Калифорния), измерит магнитное поле у поверхности Европы и посредством электромагнитного зондирования спутника также выяснит толщину и соленость подледного океана Европы.

Mapping Imaging Spectrometer for Europa (MISE), разрабатываемый под руководством Дианы Блейни там же, призван исследовать химический состав спутника, в частности содержание солей, минералов, органических веществ и воды у поверхности и в недрах Европы. Это один из инструментов, способный указать на наличие жизни.

Инструмент Europa Imaging System (EIS), разрабатываемый под руководством Элизабет Тартл в Лаборатории прикладной физики, произведет сканирование большей части поверхности спутника с точностью до 50 метров, а для некоторых участков точность повысится в сто раз.

Radar for Europa Assessment and Sounding: Ocean to Near-surface (REASON), разрабатываемый под руководством Дональда Бланкеншипа в Техасском универститете в Остине, выполнит радарное сканирование поверхности спутника для определения внутренней структуры его ледяной корки (наличие в ней полостей и иных образований) и течений в подледном океане.

Europa Thermal Emission Imaging System (E-THEMIS), разрабатываемый под руководством Филипа Кристенсена в Университете штата Аризона в Темпе, проведет высокоточное исследование теплового излучения Европы и поможет в определении участков с гейзерами на поверхности спутника.

Прибор MAss SPectrometer for Planetary EXploration/Europa (MASPEX), разрабатываемый под руководством Джека Уэйта в Юго-западной исследовательском институте в Сан-Антонио (Техас), исследует состав водяных выбросов из глубин Европы в ее крайне разреженную атмосферу и таким образом поможет изучению приповерхностного океана.

Ultraviolet Spectrograph/Europa (UVS), разрабатываемый под руководством Курта Ризерфорда из того же института, зафиксирует водяные выбросы на поверхности Европы. В основном именно этот инструмент займется исследованиями атмосферы спутника Юпитера.

SUrface Dust Mass Analyzer (SUDA), разрабатываемый под руководством Саши Кемпфа из Колорадского университета в Боулдере, измерит физические характеристики малых твердых частиц, выбрасываемых из недр Европы.

Отдельно агентство отметило инструмент SPace Environmental and Composition Investigation near the Europan Surface (SPECIES), разрабатываемый под руководством Мехди Бенна в Центре космических полетов Годдарда НАСА в Мэриленде. Этот прибор сочетает возможности масс-спектрографа и газового хроматографа. Ожидается, что он найдет применение если не в предстоящей, то в будущих миссиях. Также исследователи не исключают того, что в миссии могут быть задействованы миниатюрные спутники CubeSat.

Ученые полагают, что организмы, возможно, обитающие на спутнике Юпитера, могут быть похожими на земных экстремофилов. Так, если на Европе океан слишком соленый, то жить в нем могут существа, напоминающие галофилов. Если животные обитают около гидротермальных источников, то они могут походить на земных глубоководных черных курильщиков. Не исключено, что жизнь, в случае ее обнаружения на Европе, не будет иметь земных аналогов.

Источник

Согласно классической физике, Вселенная стремится к равновесию, однако этот принцип неприменим к квантовым системам, которые «обречены» непрерывно принимать различные конфигурации, ни на мгновение не оставаясь в покое. В теоретическом исследовании, проведенном учеными из института СИССА, Италия, и Оксфордского университета, Соединенное Королевство, проиллюстрирована эта принципиальная разница и установлено, что для корректного описания одномерных квантовых систем следует определять эти системы лишь в дискретных точках пространства.

Квантовая система никогда не находится в состоянии покоя. Изолированная система (например, облако холодных атомов, удерживаемых в оптической решетке) будет бесконечно осциллировать между различными конфигурациями, «не успокаиваясь» ни на секунду. На практике такие типы систем не способны рассеивать энергию ни в одной из её форм. Это прямо противоположно тому, что утверждается в классической физике, в которой стремление достичь состояния равновесия является фундаментальной движущей силой естественных процессов, что нашло отражение в т.н. втором законе термодинамики, вводящем понятие энтропии.

Это глубокое различие двух научных подходов стало предметом нового исследования, проведенного группой ученых-теоретиков во главе с Джузеппе Муссардо, профессором университета СИССА. В этом теоретическом анализе исследователи продемонстрировали необычность одномерных квантовых систем, а также объяснили их нелокальную природу. Здесь же ученые показали, что для расчетов эволюции квантовых систем и их статистических характеристик, следует рассматривать такие системы не как объекты, определяемые в каждой точке пространства (а потому непрерывные), но как объекты, определенные лишь в отдельных, дискретных точках пространства.

Исследование было опубликовано в журнале Physical Review A.

Источник

Источник

Международная команда астрономов, включающая исследователей из Кембриджского университета, США, обнаружили молодую планетную систему, которая может помочь понять, как наша Солнечная система формировалась и эволюционировала миллиарды лет тому назад.

Используя инструмент Gemini Planet Imager (GPI) телескопа Джемини Юг, расположенного в Чили, исследователи идентифицировали яркое кольцо из пыли в форме диска, окружающего звезду HD 115600, чуть более массивную, чем Солнце, и расположенную на расстоянии в 360 световых лет от нас в созвездии Центавра. Этот диск лежит на расстоянии от 37 до 55 астрономических единиц (5,5 – 8,2 миллиарда километров) от родительской звезды, то есть примерно на таком же удалении от неё, на каком находится Пояс Койпера от Солнца. Яркость этого диска, которая обусловлена отраженным звездным светом, также согласуется с составами пыли, включающей силикаты и лед, которая присутствует в Поясе Койпера.

Звезда, которую наблюдали ученые в новом исследовании, является членом OB-ассоциации Скорпиона — Центавра, области космического пространства, условия в которой близки к условиям, в которых протекало формирование нашего Солнца. Центр наблюдаемого астрономами диска смещен относительно центра звезды, что является веским аргументом в пользу присутствия в этом диске одной или нескольких невидимых пока астрономам планет.

«Мы словно смотрим на внешнюю часть Солнечной системы в то время, когда она ещё только-только сформировалась», — сказал руководитель исследования Тэйн Кьюри, астроном и сотрудник обсерватории «Субару», расположенной на Гавайях, США.

Исследование опубликовано в журнале The Astrophysical Journal Letters.

На изображении: слева - наблюдаемый астрономами протопланетный диск вокруг звезды HD 115600; справа - модель протопланетного диска звезды HD 115600, полученная в результате расчетов.

Источник

Международная команда исследователей впервые предсказала возникновение атмосферных свечений, видимых невооруженным глазом, на планете, отличной от Земли.

У верхней атмосферы Марса в действительности может оказаться гораздо больше общего с верхней атмосферой Земли, чем считалось ранее. В новой работе исследователи показали, что верхняя атмосфера Марса светится голубым светом, причем интенсивность свечения зависит от солнечной активности. Этот результат был получен путем численного моделирования с последующим лабораторным экспериментом под названием Planeterrella, используемым для моделирования атмосферных свечений.

«Исследование показало, что самый интенсивный цвет в марсианских атмосферных свечениях — глубоко синий. Зеленый и красный цвета также присутствуют в них, как и в земных полярных сияниях. Астронавт, находящийся на поверхности Красной планеты, вскинув голову и взглянув в марсианское небо вскоре после солнечного извержения, сможет увидеть там невооруженным глазом это удивительное атмосферное явление», — говорит Кирилл Саймон Ведлунд, исследователь из Университета Аалто, Финляндия, и один из соавторов новой научной работы.

Говоря об экспериментальной части исследования, Саймон Ведлунд рассказывает, что в ходе эксперимента Planeterrella в лабораторных условиях была воссоздана марсианская атмосфера, состоящая в основном из углекислого газа, после чего в этой атмосфере были произведены электрические разряды при близких к вакууму давлениях, имитирующих низкие давления, поддерживающиеся в верхней атмосфере Красной планеты. Эти разряды привели к возникновению голубого свечения, формы которого повторяли формы удерживающих плазму магнитных полей, объяснил Саймон Ведлунд.

Публикация исследования появилась в журнале Planetary and Space Science.

Источник

Подробно явление магнитострикции (изменения объема и размеров объекта в зависимости от намагниченности) описал 175 лет назад физик Джеймс Джоуль. Традиционные магниты даже были названы джоулевы магниты. С тех пор они прочно вошли в нашу жизнь. Разумеется, лишний вес магниты сбросить не помогут, да и от курения не избавят, зато техника без них никуда. Ну и холодильник нужно чем-то украшать.

Источник

Физики из Лейденского университета в Нидерландах создали сверхпроводящий вентиль с рекордной разницей критических температур - чуть меньше одного кельвина. Подобная технология позволяет переключать сопротивление в сверхпроводящих схемах. На этой основе можно, например, создавать запоминающие устройства или чипы для выполнения логических операций. Конструкции, основанные на сверхпроводниках будут обладать гораздо большей энергоэффективностью, чем традиционные полупроводниковые транзисторы, так как в них практически нет потерь на сопротивление. Описание новой работы опубликовано в Physical Review X.

В то время как косметические бренды на Земле выпускают все новые крема с «антигравитационным» эффектом, обещающие подарить нам красоту и молодость кожи, невесомость в космическом пространстве может вызвать преждевременное старение эпидермиса. Об этом свидетельствуют результаты нового исследования, проведенного на мышах. 

Слой дермы трех мышей, проживших на Международной космической станции 91 день (самый длительный период, который грызуны когда-либо проводили в космосе), истончился на 15 процентов. Как утверждают авторы нового исследования, им впервые удалось исследовать воздействие невесомости на кожу животных. 

Предыдущее исследование, проведенное на астронавтах, также показало истончение кожи в условиях микрогравитации. Кроме того, по его результатам, после шести месяцев пребывания на орбите снижается эластичность кожи и ее способность к регенерации. В настоящее время в орбитальной лаборатории проводится еще одно исследование кожи на астронавтах, получившее название Skin-B. Его результаты в будущем смогут быть применены в ходе планирования длительных космических миссий.

Известно, что в космической среде кожа астронавтов становится сухой и более подверженной к небольшим порезам. Среди последствий воздействия микрогравитации ученые также отмечают потерю костной и мышечной массы, снижение зрения и артериальную ригидность. Не смотря на то, что многие из этих недугов могут быть устранены с течением времени после возвращения астронавта на Землю, ученые всерьез озабочены последствиями длительных космических миссий.

В рамках эксперимента с мышами группа исследователей во главе с Бетти Нусгенс, профессором биологии в университете Льежа в Бельгии, взяла образцы кожи мышей и обнаружила, что толщина дермы уменьшилась на 15 процентов. По словам профессора Нусгенс, истончение кожи в космическом пространстве у мышей происходило быстрее, нежели на Земле. 

Нугенс также объяснила, что кожа молодых мышей (как и людей) теряет старый коллаген, который затем заменяется новым. Таким образом, пока объемы синтеза нового коллагена совпадают с объемами его разрушения в дерме или превосходят их, кожа остается здоровой. «Как показал эксперимент, на орбите разрушение коллагена в дерме происходит быстрее, чем на Земле», - говорит Нусгенс. Почему старение кожи в условиях микрогравитации происходит быстрее – ученым пока не известно. 

«Мы знаем, что клетки, производящие коллаген в коже — они называются фибробластами —реагируют на механическое напряжение. Таким же образом они могут реагировать и на снижение гравитации в космическом пространстве», объясняет Нусгенс. «Чтобы выяснить это, в декабре мы собираемся отправить на МКС одни фибробласты».

Источник