Новости науки

Долгое время стоящая перед учеными загадка, связанная с природой дисковых галактик, наконец-то была разрешена командой астрономов, возглавляемой Иваном Минчевым из Потсдамского астрофизического института, Германия, при помощи современных теоретических моделей. В этом новом исследовании показано, что группы звезд одного возраста всегда ярко вспыхивают в результате мощных столкновений между галактиками. Собранные воедино, эти ярко горящие области располагаются в космическом пространстве подобно лепесткам цветущей розы и составляют то, что астрономы называют «толстым» диском галактики.

«Мы впервые смогли показать, что толстые диски галактик состоят не только из старых звезд, но также включают молодые звезды, находящиеся на больших расстояниях от центра галактики, — объясняет Минчев. — Яркое свечение, наблюдаемое в группах звезд одного возраста, обусловлено в основном бомбардировками главной галактики небольшими галактиками-спутниками. Эти космологические «ДТП» постоянно происходят в молодом галактическом диске и заставляют его раздуваться и ярко светиться».

Для того чтобы прийти к полученным результатам команда Минчева произвела несколько сеансов численного моделирования на мощных суперкомпьютерах и изучила структуру смоделированных галактик. Ученые сгруппировали звезды по своего рода «возрастным группам», и проследили, как расположена в космическом пространстве каждая из выделенных групп звезд. Исследователи обнаружили, что звезды каждой из «возрастных групп» образуют собой диск с ярко горящими краями, напоминающий внешне раструб трубы. Яркое свечение краев такого диска неизбежно вызывается столкновениями главной галактики с меньшими по размерам галактиками-спутниками — неотъемлемой частью процесса формирования галактик, как считают ученые. Так как самые старые звезды формировались во внутренней области галактики, то для них эти вспышки наблюдаются ближе к центру, в то время как для более молодых звезд вспышки наблюдаются на периферии галактики. Взятые вместе вспышки от всех звезд галактики формируют толстый диск (ограничен на фото двумя прямыми белыми линиями).

«Наше новое понимание формирования тонкого и толстого галактических дисков, а также взаимодействия между ними, продвигает нас на один шаг ближе к разрешению одной из наиболее фундаментальных проблем астрофизики», — заключает Иван Минчев.
Источник

Ученым из коллаборации Project 8, в которую входят 27 физиков из шести учреждений США и Германии, впервые удалось наблюдатьциклотронное излучение от единичного электрона и измерить его энергию. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Science News.

Установка, в которой коллаборация  Project 8 впервые наблюдала электромагнитные волны от единичного электрона, расположена в Вашингтонском университете в Сиэттле. Она представляет собой небольшую ячейку (размером примерно с чашку эспрессо), заполненную находящимся под низким давлением охлажденным радиоактивным газом криптон-83 и окруженную сверхпроводящим магнитом с индукцией в один тесла. Аналогичное по порядку магнитное поле имеют отклоняющие дипольные магниты Большого адронного коллайдера.

В результате радиоактивного бета-распада изотопа криптон-83 испускается электрон, который во внешнем магнитном поле начинает вращаться по круговой орбите. Как предсказал еще в 1904 году Оливер Хевисайд, это может привести к циклотронному излучению, которое на частоте около 25 гигагерц и определяли чувствительные микроволновые датчики установки. Величина энергии этого излучения, которое удалось определить ученым, равняется 30 электронвольтам.

Кроме электрона, в результате бета-распада образуется другой лептон — нейтрино. Исследованиям свойств этой частицы и посвящена основная деятельность коллаборации Project 8. В Стандартной модели физики элементарных частиц масса нейтрино равна нулю, однако данные экспериментов указывают, что лептон все же имеет небольшую массу.

В этом случае значение энергии образующихся в результате бета-распада электронов должно быть меньше, чем если бы нейтрино были безмассовыми, что позволяет ученым получить ограничения на массу этой чрезвычайно легкой частицы. В настоящее время верхнее ограничение на массу нейтрино равно 0,01-0,05 электронвольтам. Последнее значение в десять миллионов раз меньше массы электрона. Природа такого разрыва между массами лептонов составляет одну из основных загадок физики элементарных частиц.

Источник

Галактики часто располагаются во Вселенной в составе скоплений, куда входит значительное число «красных и мертвых» (red and dead) галактик, в которых формирование звезд прекратилось в далеком прошлом. В настоящее время международная команда астрономов, возглавляемая Эндрой Строу из Лейденской обсерватории и Дэвидом Собрал из Лиссабонского университета, обе научных организации Нидерланды, открыли, что такие «спящие» галактики иногда могут «просыпаться». Если скопления галактик объединяются между собой, то гигантская ударная волна может инициировать рождение нового поколения звезд — «пробудить» галактики.

Скопления галактик подобны крупным городам, в них тысячи галактик могут находиться в довольно тесном соседстве, в отличие от окружающего их космического пространства, относительно редко населенного галактиками. На протяжении миллиардов лет такие скопления выстраивали структуру Вселенной — объединяясь с соседними скоплениями галактик, аналогично тому, как растущие мегаполисы поглощают небольшие близлежащие города. Когда это происходит — то есть при столкновениях скоплений галактик — выделяется огромное количество энергии. Образовавшаяся в результате столкновения ударная волна несется сквозь скопление галактик, подобно цунами, однако до настоящего времени учеными не было обнаружено каких-либо доказательств того, что этот процесс оказывает влияние на структуру самих галактик.

Строу и Собрал наблюдали образовавшееся в результате объединения скопление галактик CIZA J2242.8+5301, получившее неформальное прозвище «Сосиска» (Sausage) и расположенное на расстоянии в 2,3 миллиарда лет от нас в созвездии Ящерицы северного полушария неба. Исследователи использовали для наблюдений скопления галактик телескопы «Исаак Ньютон», «Уильям Гершель», расположенные на острове Пальма, Испания, а также телескопы «Субару», CFHT и телескоп им. Кека, расположенные на Гавайях, США. Ученым удалось обнаружить, что в «мертвых» галактиках, подвергшихся действию ударной волны, начинают стремительно формироваться звезды. Однако эти молодые, массивные звезды живут лишь несколько миллионов лет, после чего галактика вновь «стихает» — теперь уже навечно, если не произойдет нового столкновения скоплений галактик, объясняют исследователи.

На изображении (см. фото), полученном в радиодиапазоне при помощи радиотелескопа Giant Metrewave Radio Telescope, представлена ударная волна, сформировавшаяся в скоплении галактик «Сосиска», в виде яркой дуги, протянувшейся от левого нижнего в правый верхний угол снимка.

Источник

Физики из США и Сингапура создали самые точные на сегодняшний день атомные часы в мире. Результаты своих исследований ученые опубликовали в журнале Nature Communications, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Livescience.

Новые часы могут ошибиться на одну секунду за 15 миллиардов лет. Для сравнения, возраст Вселенной равен 13,8 миллиарда лет. Созданное устройство способно работать при комнатных температурах и не нуждается в криогенном охлаждении, в отличие от его предыдущих версий.

По сравнению с предыдущим рекордсменом точность новых часов повысилась в три раза. Их работа основывается на квантовых переходах атомов стронция между различными энергетическими уровнями.

В новых часах ученые сократили число факторов, которые могли бы привести к ошибке измерений. Во-первых, физики защитили устройство от действия внешнего электромагнитного излучения, окружив его специальной радиационной защитой. Во-вторых, при помощи платиновых термометров они провели дополнительный учет влияния тепловых флуктуаций на показания часов.

С помощью нового устройства оказывается возможным проверить замедление времени — эффект, предсказанный общей теорией относительности (ОТО), будет заметен уже при разнице в положении часов относительно поверхности Земли в два сантиметра (вдали от массивного тела время идет быстрее). Как отмечают ученые, это позволяет использовать новые часы для уточнения гравитационной карты Земли.

Источник

На сегодняшний день науке известно около двух десятков звезд и даже целое звездное скопление, стремительно убегающих от своих галактик. Теперь же астрономам удалось обнаружить 11 убегающих галактик, которые покинули свое пристанище и блуждают в пустоте межгалактического пространства.

«В будущем этих галактик ждет одиночество и неопределенность. Они были изгнаны из скопления галактик, в котором привыкли существовать», - говорит Игорь Чилингарян, ученый из Московского Государственного Университета, а также сотрудник Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики. Чилингарян является ведущим автором исследования, опубликованного в журнале Science.

Убегающими называются те космические объекты, которые движутся со скоростью, превышающей вторую космическую. В этом случае объект преодолевает гравитационное притяжение. Скорость убегающей звезды превышает 500 км/с. Убегающие галактики двигаются быстрее: скорость их движения может достигать 3000 км/с.

Изначально Игорь Чилингарян и его коллега Иван Золотухин ставили перед собой цель открыть новых представителей класса компактных эллиптических галактик. Эти крошечные скопления звезд больше чем звездные кластеры, но меньше, чем классические галактики. Их размер достигает лишь несколько сотен световых лет. Для сравнения диаметр Млечного Пути составляет 100 000 световых лет. Масса компактных эллиптических галактик в 1000 раз меньше, нежели таких галактик, как наш Млечный Путь.

До недавнего времени науке было известно лишь около 30-ти компактных эллиптических галактик, все они находятся в галактических скоплениях. 

Для поиска новых компактных галактик Чилингарян и Золотухин использовали данные, полученные в ходе Слоуновского цифрового небесного обзора и с помощью спутника GALEX. Данные были отсортированы из государственного архива. Проведенное исследование позволило ученым выявить почти 200 неизвестных ранее компактных эллиптических галактик. 11 из них оказались полностью изолированными. Они были найдены вдалеке от крупных галактик и галактических скоплений. 

«Первые компактные эллиптические галактики были обнаружены в звездных скоплениях, потому что именно там ученые и искали их. Мы расширили рамки поиска, и это принесло неожиданные результаты», - говорит Золотухин.

Ранее ученые предполагали, что малые галактики произошли от крупных в результате взаимодействия с еще большими по размерам галактиками. Именно поэтому открытие изолированных компактных галактик оказалось неожиданным для ученых. До недавнего времени считалось, что компактные галактики могут быть найдены лишь вблизи больших галактик.

Однако это стал не единственный сюрприз для ученых. Обнаруженные изолированные компактные галактики двигаются на порядок быстрее, нежели их собратья в кластерах.

Откуда же берутся звезды, движущиеся со сверхсветовой скоростью? Они образуются тогда, когда бинарная звездная система приближается к черной дыре в центре нашей Галактики. В этом случае одна звезда оказывается захваченной дырой, а другая вырывается наружу, двигаясь с большой скоростью.

Подобно этому образуются и убегающие компактные галактики. Звездные скопления отрываются от своих галактик в результате взаимодействия с более крупными галактиками. Путешествуя на больших скоростях, они попадают в межгалактическое пространство.

Источник

Регистрация «землетрясений» на Венере на первый взгляд представляется почти невыполнимой задачей. Посудите сами: на поверхности планеты развиваются высокие давления и поддерживаются высокие температуры — порядка 450 градусов Цельсия, что выше температуры плавления свинца. Такое сочетание условий способно разрушить любой из обычных инструментов, используемых для измерения сейсмической активности. Однако условия, которые поддерживаются в атмосфере Венеры, куда более благоприятные, и исследователи надеются развернуть сеть воздушных шаров или орбитальных спутников, которые смогут обнаружить сейсмическую активность на Венере, используя для этого звук.

Низкочастотные, или инфразвуковые волны на Земле генерируются разными источниками, в числе которых вулканы, землетрясения, бури в океане и падения метеоритов. В прошлом году команда экспертов, собравшаяся на конференции, проводимой в Институте космических исследований им. Кека, США, предложила использовать инфразвук для изучения геологической активности Венеры.

На высоте примерно 50-60 километров над поверхностью Венеры температура и давление примерно такие же, как и на Земле, при этом атмосфера здесь более плотная. Эта плотная атмосфера может трансформировать любые сейсмические волны в инфразвуковые волны, которые могут быть зарегистрированы при помощи инструментов, «плавающих» над поверхностью планеты, говорит Джим Каттс, исследователь из Лаборатории реактивного движения НАСА и участник упомянутой выше конференции. Инфразвуковые волны могут быть обнаружены или как флуктуации давления, или же по свечению неба, вызываемому этими волнами в верхних слоях атмосферы Венеры. Для регистрации инфразвука по первому из этих методов учеными предлагается запуск нескольких воздушных шаров в атмосферу Венеры, а по второму методу могут работать орбитальные космические аппараты, причем в дальнейшем планируется сравнить эффективность этих двух методов и остановить выбор на том из них, для которого отношение сигнал/шум будет выше.

Источник

В настоящее время, когда число открытых и подтвержденных экзопланет составляет уже более одной тысячи, астрономы пытаются исследовать атмосферы этих далеких небесных тел, с тем чтобы определить их пригодность для поддержания биологической жизни.

Тем не менее, наблюдения настолько удаленных от нас космических объектов до сих пор представляют собой серьезную проблему. Поэтому астрономы оттачивают свои техники наблюдения экзопланет на хорошо поддающихся наблюдениям объектах Солнечной системы – например, на спутнике Сатурна Титане. Предлагаемый в новом исследовании метод позволяет глубже понять, как будет выглядеть сигнал, идущий от «туманной» далекой планеты, похожей на Титан.

Одной из проблем, возникающих при идентификации сигналов, идущих от атмосфер других планет, является схожесть сигналов, испускаемых густыми облаками похожего на смог тумана, с сигналами, испускаемыми облаками газов. В то же самое время астрономы вынуждены бороться с посторонними сигналами, не относящимися к изучаемой планете и называемые астрономами «шумом».

В новом исследовании группа астрономов во главе с Тайлером Робинсоном из Исследовательского центра Эймса НАСА изучала поведение «туманов» Титана при прохождении этого спутника Сатурна перед Солнцем, наблюдаемого космическим аппаратом НАСА Cassini. Это исследование призвано помочь астрономам при изучении «туманных» экзопланет, в верхних частях атмосферах которых присутствуют густые облака, затрудняющие изучение более интересных для ученых нижних слоев этих атмосфер при наблюдениях покрытий такими планетами далеких звезд.

В ходе исследования ученые обнаружили, что атмосферная «дымка» Титана интенсивнее поглощает синий свет, чем красный. Это стало для ученых неожиданностью, так как изначально предполагалось, что густые облака тумана, присутствующие в атмосфере Титана, будут блокировать свет одинаково во всех частях спектра. Проделанное исследование позволило ученым заключить, что атмосферы тех далеких планет с густыми облаками тумана в атмосфере, которые демонстрируют достаточно ровные спектры поглощения, имеют состав, значительно отличающийся от состава атмосферы Титана.

«Мы предоставили в нашей работе почти свободный от «шума» набор данных, которые помогут исследователям экзопланет корректнее интерпретировать результаты их наблюдений», — говорит Робинсон.

Исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Источник

Как возникает молния в грозовом облаке? На этот вопрос ответить не так уж и просто, потому что измерение электрического поля внутри крупного, заряженного до опасных напряжений облака — отнюдь не простая задача. Однако ученые — в той или иной степени, благодаря стечению обстоятельств — нашли любопытную «лазейку»: оказалось, что космические лучи дают удобный способ измерения электрических полей внутри грозовых облаков. Измерения проводились при помощи радиотелескопа LOFAR, находящегося в Нидерландах.

«Раньше мы отбрасывали измерения, сделанные телескопом LOFAR в грозу. Нет, мы не выбрасывали эти данные в буквальном смысле, но мы их не анализировали. Там было слишком много помех», — сказал астроном Пим Шелларт, получивший в этом году ученую степень доктора философии в Университете Неймегена, Нидерланды. Сферой научных интересов Шелларта являются космические лучи — высокоэнергетические частицы, идущие к Земле от взорвавшихся звезд и других космических источников и непрерывно бомбардирующие поверхность нашей планеты.

В верхних слоях атмосферы эти частицы врезаются в молекулы атмосферы и создают потоки элементарных частиц. Энергия этих потоков может быть определена косвенным методом по излучению в радиодиапазоне, возникающему при отклонении этих частиц магнитным полем нашей планеты. Такие измерения проводились обсерваторией LOFAR института ASTRON в Двингело, Нидерланды, на регулярной основе, однако в грозу такие измерения, как правило, не проводились.

Однако в новом исследовании ученые из университета Гронингена и специалист по молнии из Центра математики и информатики, обе научных организации Нидерланды, показали, что измерения излучения в радиодиапазоне, идущего от врезающихся в атмосферу нашей планеты частиц космических лучей, дают ценную информацию о напряженности электрических полей, возникающих во время грозы в грозовых облаках. Согласно заявлению исследователей, этот новый метод позволяет определять напряженность электрического поля даже на конкретной высоте в конкретном грозовом облаке. Измерения, проведенные исследователями при помощи предложенного ими метода, показали, что напряженность электрического поля в грозовом облаке может достигать 50 кВ на метр, а значит, между точками, расположенными на расстоянии в несколько километров друг от друга напряжение будет исчисляться сотнями миллионов вольт.

Источник

Астрономы обнаружили «близнеца» Солнечной системы, сообщает «РИА Новости». Ученые проследили за динамикой внутри юной планетной системы HR 8799, которая находится в созвездии Пегаса, и даже сделали фото планет, входящих в ее состав.

Источник

Когда звезда достигает стадии белого карлика, почти все звездное вещество концентрируется внутри пространства, равного одной сотой части исходного размера звезды. Это означает, что гравитационное притяжение звезды и сопутствующие ему приливы, усиливаются (сила притяжения на поверхности белого карлика в десять тысяч раз больше, чем на Солнце). Когда блуждающая планета проходит слишком близко от белого карлика, она может быть разорвана на части его сильными приливными силами. Затем остатки планеты нагреваются и накаляются докрасна в рентгеновских лучах на поверхности звезды.

Источник

Сатурнианские штормы, распространяющиеся по всей территории планеты, разражались шесть раз с тех пор, как были впервые открыты в 1876 году. Они похожи на земные грозы, за исключением того, что каждый из этих штормов размером примерно с нашу планету. Последний шторм начался в 2010 году и был зафиксирован аппаратом «Кассини». За полгода шторм опоясал планету целиком.

Источник

Сотрудникам Центра уже удалось достичь определенных успехов. По последним данным, 3D-принтер Центра произвел несколько фрагментов полусферических конструкций из аналогичного инопланетному песку материала.

Источник

22 апреля, в Международный день Земли, НАСА и Национальный научный Фонд США отпразднуют двадцатилетие международного сотрудничества и совместной работы по вовлечению студентов, преподавателей и ученых из 114 странах в исследование земной среды и климата.

В 1995 году в День Земли была запущена программа GLOBE (Глобальное изучение и наблюдение с целью улучшения окружающей среды). В рамках нее школьники, студенты, учителя и ученые из разных уголков земного шара обмениваются научными данными о состоянии окружающей среды.

«Мы гордимся тем, что НАСА является одним из спонсоров программы GLOBE с момента ее создания. Мы рады быть частью проекта, который расширяет познания общественности о планете Земля», - говорит администратор НАСА Чарльз Болден. «Проект GLOBE предоставляет студентам и общественности всего мира уникальную возможность внести свой значительный вклад в изучение окружающей среды и климата. Он не только вовлекает студентов в изучение окружающей среды той местности, в которой они проживают, но также дает им возможность сыграть активную роль в расширении глобальных данных о нашей планете».

В честь 20-летия программы GLOBE и Всемирного дня Земли в школах по всему миру пройдет ряд специальных научных мероприятий. Школьники смогут почувствовать себя ученными и самостоятельно провести ряд исследований. Поможет в этом специально разработанное к этому событию мобильное приложение. 

«Мы очень рады наблюдать за тем, как проект GLOBE пробуждает любопытство, интерес и любовь к науке», - говорит Франция Кордова, директор Национального научного фонда в Арлингтоне, Вирджиния.

«База данных GLOBE содержит результаты более 100 миллионов измерений различных показателей, полученных студентами по всему миру», - отмечает Тони Мерфи, руководитель программы GLOBE. «Эти данные используются учеными в их исследованиях». В основном база содержит данные о влажности почвы и температуре воздуха в различное время и в различных точках земного шара. 

В ближайшее время в рамках программы GLOBE будут запущены приложения для наблюдения за облаками, растительным покровом, а также цветом воды.

В это же время агентство НАСА проводит наблюдения за нашей родной планетой из космоса. Агентство делится уникальными результатами своих исследований, сотрудничая с организациями по всему миру. Эти данные позволяют нам лучше понять то, как меняется наша планета с течением времени.

Источник

В 2004 г. астрономы, изучая карту излучения, оставшегося после Большого взрыва (реликтовое излучение, или CMB) открыли Холодное пятно, более крупную, чем ожидалось, холодную область неба. Физика теории Большого взрыва предсказывает существование теплых и холодных пятен в ранней Вселенной, однако существование настолько обширного и настолько холодного пятна стало для ученых неожиданностью.

В настоящее время команда астрономов, возглавляемая доктором Истваном Сзапуди из Института астрономии Гавайского университета в Маноа, нашла объяснение существованию Холодного пятна, которое, как сказал Сзапуди, представляет собой «самую крупную индивидуальную структуру Вселенной, когда-либо наблюдаемую человеком».

Если бы Холодное пятно образовалось в результате самого Большого взрыва, то оно могло бы быть редким примером нестандартной физики, которую официальная космология (в основном, теория Большого взрыва и сопутствующая ей физика) объяснить не в силах. Если же появление пятна связано с существованием крупной структуры, лежащей между нами и CMB, то это должно указывать на крайне редкую крупномасштабную структуру распределения массы во Вселенной.

Используя данные, полученные при помощи телескопа Pan-STARRS1 (PS1), расположенного на Гавайях, и космического телескопа НАСА Wide Field Survey Explorer (WISE), исследовательская группа Сзапуди открыла обширную сверхпустоту, область космического пространства диаметром 1,8 миллиарда световых лет, в которой плотность размещения галактик намного меньше, чем в остальной известной Вселенной. Эта сверхпустота находится от нас на расстоянии в 3 миллиарда световых лет.

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

Источник

Физикам из Германии удалось использовать свет для управления свойствами молекулы. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Advanced Science, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Констанцского университета.

Физики создали световой переключатель из одной молекулы. Она связывает два золотых нанопровода и способна менять свои проводящие свойства при воздействии на нее светом. По словам ученых, они впервые смогли ввести одиночную молекулу в электрическую цепь и управлять ее проводимостью.

Добиться изменения проводимости ученым удалось благодаря тому, что при облучении светом исходная молекула переводится в одну из своих изомерных форм.

Размеры молекулы не превышают трех нанометров, что особенно актуально, учитывая тенденцию к миниатюризации чипов. Работы над молекулой велись в течение последних трех лет. Однако, как отмечают авторы исследования, пока они научились только включать проводящие свойства молекулы, но не выключать их.

С аналогичной задачей десять лет назад справились нидерландские ученые, которые смогли выключать проводящие свойства молекулы, но не включать их. Немецкие физики надеются, что им удастся соединить результаты двух научных групп и научиться не только включать, но и выключать проводимость молекул.

Как отмечают исследователи, данное открытие может найти применение в реальных устройствах, поскольку все компоненты их установки достаточно легкодоступны.

Источник

Метод, который разработали ученые под руководством профессора МГУ Ольги Виноградовой, поможет эффективно диагностировать онкологические и инфекционные заболевания и поспособствует развитию синтетической химии.

Многие проблемы, связанные с перемешиванием жидкости в микроканалах, можно решить, правильно «организовав» неоднородное скольжение на стенках этих каналов. К такому выводу пришла объединенная группа российских и немецких исследователей, которую возглавила профессор физического факультета Московского государственного университета Ольга Виноградова. Разработанная группой теория была опубликована в последнем номере журнала Physical Review E, импакт-фактор которого составляет 2,3.

Эта работа относится к сфере микрофлюидики — многообещающей и быстро развивающейся междисциплинарной области исследований, изучающей течение жидкости в микроканалах. Микрофлюидика особенно востребована в химии и биомедицинских исследованиях, где возникает необходимость провести химический синтез малых доз вещества или выполнить разделение частиц биоматериала.

«Микрофлюидика лежит в основе так называемых лабораторий на чипе — миниатюрных приборов, позволяющих осуществлять многостадийные химические процессы, включающие химические реакции, перемешивание, концентрирование и сепарацию на одном чипе размером с маленькую монетку, — рассказала Ольга Виноградова. — Такие системы перспективны не только в качестве микрореакторов в синтетической химии, но и в качестве портативных аналитических устройств, например, для диагностики онкологических и инфекционных заболеваний».

Одной из проблем, с которой сталкиваются исследователи при работе с микроканалами, является затрудненное перемешивание жидкостей. Дело в том, что течение в таких каналах является ламинарным, то есть слоистым. При ламинарном течении отсутствует конвекция, поэтому жидкости смешиваются очень медленно, лишь за счет диффузии.

Физикам удалось найти простое решение проблемы, основанное на использовании супергидрофобных поверхностей. Такие поверхности изготавливаются из гидрофобного (водоотталкивающего) материала и при этом являются микрошероховатыми. В результате в углублениях текстуры супергидрофобной поверхности удерживаются микропузырьки воздуха. Наличие такой «воздушной подушки» делает супергидрофобную поверхность очень скользкой.

В данной работе ученые предложили использовать супергидрофобную текстуру в виде параллельных бороздок, повернутых под некоторым углом к оси канала, причем на верхней стенке бороздки были повернуты вправо, а на нижней — влево. Такие бороздки придали стенкам канала анизотропные свойства: вдоль них жидкость течет быстрее, чем поперек. Кроме того, оказалось, что помимо основного потока вдоль оси канала возникает вторичное сдвиговое течение жидкости в поперечном направлении. В результате вблизи стенок жидкость начинает немного закручиваться, подобно тому, как пуля закручивается, двигаясь по нарезному стволу винтовки. Исследуя образовавшийся вихрь, ученые обнаружили очень интересный эффект:

«Если жидкость движется очень медленно, то в канале образуется единый, очень вытянутый поперечный вихрь, — рассказала Татьяна Низкая, соавтор статьи из ИФХЭ РАН. — Однако уже при повышении скорости течения жидкость начинает «заносить» на поворотах».

«На этот вихрь накладывается множество мелких, ограниченных соседними бороздками, то есть в потоке создается искусственная турбулентность, — уточнил Евгений Асмолов, соавтор статьи из ИФХЭ РАН и ЦАГИ. — Такие течения могут оказаться полезными для перемешивания жидкостей или для разделения частиц разного размера».

Вместе с соавторами из Университета Майнца (Германия) было проведено компьютерное моделирование предсказанного эффекта методом диссипативной динамики частиц. Ученые проанализировали траектории движения модельных частиц жидкости в микроканале и изучили зависимость формы и числа вихрей от скорости потока. По результатам моделирования авторы сделали вывод, что существует критическое значение скорости, при котором один большой вихрь разбивается на множество мелких, что в итоге приводит к новому эффективному механизму перемешивания жидкости.

«Уже существуют системы для эффективного перемешивания в микроканалах, основанные на использовании специального «узора» поверхности канала. Например, чтобы закрутить жидкость, специальные препятствия на дне канала располагают «в елочку». При этом вихрь возникает за счет боковых стенок, — резюмировала Татьяна Низкая. — Наш метод намного проще: достаточно лишь взять две супергидрофобные плоскости с полосками газа и повернуть их под углом друг к другу. Кроме того, разбиение вихря на много мелких позволяет осуществлять перемешивание одновременно по всей ширине канала».

Источник

Марсоход Curiosity продолжает исследовать Красную планету, преодолевая все новые километры. С момента совершения посадки на поверхность Марса в 2012 году и до 16 апреля этого года ровер прошел дистанцию в 10 километров. 

На 957-ой день своего пребывания на Марсе ровер прошел 63,5 м, преодолев тем самым рубеж в 10 километров. Исследователям миссии удалось снять показания с одометра. Однако значение в 10 километров является приблизительным из-за пробуксовки колес.

В данный момент марсоход Curiosity исследует местность «Pahrump Hills». Следующим объектом его внимания станет область «Logan Pass». Чтобы достичь ее роверу потребуется преодолеть еще около 200 метров в направлении юго-запада. 

Область «Pahrump Hills» является подножием горы Шарп и собственно главной целью всей экспедиции. По данным исследователей NASA, ранее на этом месте было озеро и дельта реки, сформированная водными потоками. Вода несли песок. Он попадал в стоячую озерную воду и оседал в ней. Подтверждением этому служат тонкослоистые породы, то и дело попадающие в поле зрения марсохода.

«Главное преимущество Curiosity – это его мобильность. Ровер может исследовать самые труднодоступные места», – говорит Джон Грант из Национального музея авиации и космонавтики в Вашингтоне.

Источник

Международная группа физиков предложила новое объяснение тому, что при высоких температурах сероводород превращается в сверхпроводник тока. Таким образом ученые подтвердили эксперименты своих коллег. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters.

В начале декабря 2014 года немецкие ученые сообщили о наблюдении сверхпроводящего состояния сероводорода при температуре 190 кельвинов (минус 83 градусов Цельсия) и давлении 150 гигапаскалей. Новая работа их коллег предложила теоретическое объяснение этого явления.

Ученые показали, что при давлениях выше 200 гигапаскалей сероводород претерпевает два типа изменений. Одно из них не объясняет наблюдаемое явление, в отличие от другого, приводящего к образованию соединения из трех атомов водорода и атома серы.

Физики изучили взаимодействия между электронами и фононами (квазичастицами, в терминах которых удобно описывать звуковые колебания). Оказалось, что высокие давления приводят к возникновению ангармонических колебаний атомов водорода — большим смещениям от положений равновесия. Несмотря на то что высокие давления ограничивают движение атомов, легкость частиц позволяет совершать такие перемещения. Это приводит к перестройке связей в веществе.

Как отмечают ученые, ранее физики не учитывали ангармонизм при рассмотрении высокотемпературной сверхпроводимости, что приводило к неправильным теоретическим выводам.

В 1935 году физики Юджин Вигнер и Белл Хантингтон впервые теоретически обосновали существование высокотемпературной сверхпроводимости водорода. Из их работы следовало, что при давлении 25 гигапаскалей уже при комнатной температуре водород должен находиться в металлическом состоянии и проводить электрический ток без сопротивления.

Считается, что газовые гиганты Юпитер и Сатурн между своими ядром и атмосферой содержат толстый слой металлического водорода. До сих пор экспериментально такой водород в чистом виде не получен, однако работа ученых показывает, что его соединения могут проявлять сверхпроводящие свойства.

Источник

В новом исследовании предполагается, что хондры — небольшие сплавленные «бусины», которые являются основной минеральной фазой самых примитивных метеоритов, играют ключевую роль в процессах формирования планет. Компьютерные модели, разработанные учеными из Американского музея естественной истории, Лундского университета, Швеция, а также других научных учреждений, демонстрируют, что планетезимали размером примерно с астероид — «строительные блоки» планет — могут расти до размеров, наблюдаемых учеными в настоящее время, вбирая в себя встречающиеся на их пути хондры размерами примерно с песчинку каждая.

На ранних стадиях формирования планет частицы пыли из газопылевого диска, окружающего молодую звезду, сталкиваются и слипаются в единое целое, формируя базовые агрегаты частиц, или «пыльные зайчики», которые затем соединяются в небольшие округлые камни, наподобие гальки, а впоследствии и в довольно крупные «валуны». Однако компьютерное моделирование околозвездного диска показывает, что при достижении «валуном» размера примерно в человеческий рост сопротивление окружающего «валун» газа приводит к снижению скорости его движения и падения на звезду примерно через 100 орбитальных витков. Кроме того, быстродвижущиеся «валуны» при столкновениях разбиваются на осколки, вместо того чтобы объединяться в единое космическое тело.

В 2007 г. авторы настоящего исследования предложили механизм, названный ими механизмом потоковой неустойчивости (streaming instability), который предлагает альтернативу описанному выше сценарию. Потоковая неустойчивость возникает тогда, когда на одной из орбит оказывается больше «валунов», чем на соседних орбитах. «Валуны», движущиеся по такой орбите в составе крупной группы, действием своей гравитации расчищают от газа щель в аккреционном диске, причем настолько широкую, что в этой полосе оказываются и «валуны», движущиеся по соседним орбитам. Таким образом, сопротивление газа движению более малочисленных групп «валунов» снижается, и в соответствии с ним снижается и скорость деградации орбит таких групп космических камней, что означает уменьшение скорости их сближения друг с другом и с более крупными группами «валунов». Медленно сближающиеся «валуны» в конечном счете слипаются и образуют планетезимали.

В новом исследовании ученые при помощи суперкомпьютера смоделировали процессы формирования планетезималей и показали, что роль «валунов» в этом процессе, вероятно, играли не крупные астероиды, а отдельные составляющие их хондры. Размеры этих хондр, как считают исследователи, достаточны для того, чтобы замедление их окружающим планетезималь газом вело к падению хондры на родительскую звезду, то есть, в случае Солнечной системы, на Солнце.

Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.

Источник