Новости науки

Работающий в Намибии гамма-телескоп HESS обнаружил неподалеку от центра Галактики газопылевой комплекс, испускающий гамма-излучение очень высокой энергии. Однако само по себе космическое облако не может быть источником гамма-лучей.

Астрономы предлагают гипотезы, объясняющие странное явление. Гамма-излучением называют самые высокочастотные электромагнитные колебания с энергией квантов более миллиона электронвольт. Сквозь атмосферу космические гамма-кванты пройти не могут, поскольку взаимодействуют с атомами воздуха. Но всё же наиболее энергичные гамма-кванты - с энергией порядка 1012 эВ - можно наблюдать с поверхности Земли косвенным образом. Врезаясь в ядро атома в атмосфере, такой гамма-квант порождает целый каскад заряженных частиц и квантов. Многие частицы летят со скоростью, превышающей скорость света в воздухе. Это приводит к испусканию так называемого черенковского тормозного излучения, которое тоже направлено в основном вдоль траектории исходного гамма-кванта. Это излучение собирает четырьмя своими 12-метровыми зеркалами телескоп HESS, который полтора года назад был введен в строй в Намибии. Вспышки черенковского излучения длятся миллиардные доли секунды, но по ним можно определить энергию и направление движения исходного гамма-кванта.

Проследив таким образом направление на один из источников высокоэнергичного космического гамма-излучения, астрономы обнаружили в соответствующем районе неба лишь сложную систему облаков межзвездного газа, расположенную примерно в 7-8 килопарсеках от Земли, неподалеку от центра Галактики. Масса сосредоточенного там газа составляет около 50 миллионов масс Солнца. Но несмотря на впечатляющий масштаб, в газовом облаке нет источников энергии, которые могли бы порождать подобное жесткое излучение. Объяснить это явление можно, если предположить, что излучение является наведенным, то есть возникает под воздействием космических лучей, приходящих из какого-то внешнего источника. Космические лучи, то есть приходящие из космоса заряженные частицы высоких энергий, открыл в 1912 году австрийский физик Виктор Гесс, в честь которого назван новый телескоп. При вторжении в земную атмосферу они ведут себя во многом подобно высокоэнергичным гамма-квантам: порождают лавины частиц и квантов, получившие название широких атмосферных ливней (ШАЛ), и тоже могут регистрироваться телескопом HESS. Однако подобные явления могут происходить не только в земной атмосфере, но и в далеком межзвездном облаке. Под воздействием достаточно мощного потока высокоэнергичных космических лучей облако может стать источником вторичных космических лучей и гамма-излучения. Межзвездные магнитные поля искривляют траектории вторичных космических лучей, и выявить их становится невозможно, а вот гамма-кванты, двигаясь по прямой, вполне могут достичь Земли. По-видимому, именно с таким явлением в этот раз впервые столкнулись астрономы. Источником первичных космических лучей, подсвечивающих газовые облака, мог стать остаток взрыва сверхновой звезды где-то неподалеку или сверхмассивная черная дыра в центре Галактики, которая ускоряет частицы при интенсивной аккреции вещества. Причем надо отметить, что источник подсветки вполне мог уже отключиться - а испущенные им частицы лишь спустя десятки или даже сотни лет добрались до облака и подсвечивают его.

До сих пор любые проявления космических лучей регистрировались только на Земле и в ее ближайших окрестностях. При этом определить их источники, как правило, не удавалось из-за сложной траектории заряженных частиц. Если же гипотеза подсветки межзвездных облаков космическими лучами подтвердится, то астрономы получат важную новую возможность оценивать фон космических лучей в дальних областях космоса.

Источник

Учёные представили миру "двоюродного брата" чудо-материала графена — германен. Этот тончайший пласт из одного слоя упорядоченных атомов германияспособен проявлять впечатляющие электрические и оптические свойства и может быть интегрирован во многие продукты электронной промышленности в будущем.

Создание германена физики теоретически предсказали в 2009 году, но до сих пор никому не удавалось его получить, не используя при этом дорогостоящие технологии и материалы. Вместо него на первый план вышли другие двумерные материалы, такие как графен или силицен.

Так же как и другие двумерные материалы, германен получают путём осаждения отдельных атомов на подложку при высоких температурах в сверхвысоком вакууме. Однако материал, из которого изготавливается подложка, может быть слишком дорогостоящим, чтобы запустить двумерные материалы в широкое производство.

Так, изначально независимая команда физиков из Китая создала германен на дорогостоящей платиновой подложке. Но позднее европейские учёные по счастливой случайности открыли, что золото, стоимость которого значительно ниже, также подойдёт для изготовления германена.

"Когда мы создавали силицен, то использовали серебряную подложку, и у нас всё получалось. Однако для изготовления германена серебро не подошло, и тогда я решил попробовать золото. К счастью, эксперимент завершился удачно, и мы были очень рады узнать, что в производстве столь ценного материала можно использовать более дешёвый материал, чем у наших коллег из Китая", — рассказывает ведущий автор исследования профессор Ги Лё Лей (Guy Le Lay) из университета Экс-Марсель в пресс-релизе.

После осаждения атомов германия на золотую подложку, исследователи смогли подтвердить, что полученный материал действительно является германеном. Для этого они провели спектроскопические измерения и расчёты по теориифункционала плотности, которые позволили изучить электронную структуру материала.

Позднее учёные исследовали полученный материал при помощи сканирующего туннельного микроскопа. Снимки, сделанные прибором, чётко демонстрируют характерную ячеистую структуру двумерного материала, сообщается в статьеиздания New Journal of Physics.

Исследователи полагают, что в дальнейшем слои германена можно будет выращивать на тончайших золотых подложках, что дополнительно удешевит процесс производства и позволит создавать партии материала в больших масштабах.

Уникальные свойства германена позволят создавать двумерные топологические изоляторы при комнатной температуре, открывая тем самым возможностииспользования материала в индустрии квантовых вычислений.

Источник

Квазары являются самыми яркими объектами во Вселенной, демонстрируя загадочное разнообразие в своем внешнем облике, что озадачивало астрономов более чем два десятилетия.

Чтобы решить эту задачу, ученые проанализировали наиболее крупные примеры наблюдений за квазарами – данные о более чем 20 000 квазарах, собранные в проекте Слоановский цифровой небесный обзор (Sloan Digital Sky Survey).

Ученые обнаружили, что тайна разнообразия может быть разгадана путем оценки двух простых особенностей квазаров: то, как быстро материя поглощается квазарами, и направление, откуда квазары видимы.

Первый фактор – это соотношение Эддингтона, светимость квазара в сравнении с его массой. Соотношение предсказывает то, как быстро материя падает в квазар. Этот фактор долгое время считали играющим главную роль в том, почему квазары зачастую выглядят по-разному.

Ещё одним фактором является направление, откуда астрономы наблюдают квазары, что в свою очередь влияет на то, как много ближайших к черной дыре облаков газа они могут наблюдать. Этот быстро движущийся газ генерирует излучение в широком диапазоне длин волн, оказывая сильное влияние на внешний облик квазара. Находки могут говорить о том, что такие облака располагаются в виде сплюснутого диска, объясняя, почему направления, с которых они видимы, могут так много значить.

Эти сведения позволят усовершенствовать будущие измерения масс черных дыр, что улучшит понимание процесса роста сверхмассивных черных дыр и их роли в формировании галактик.

Источник

При помощи комического телескопа Хаббл ученые обнаружили звезду-компаньона редкого вида сверхновой. Исследование подтверждает давнюю теорию о том, что сверхновая SN 1993J являлась частью двойной системы, где взаимодействие двух звезд привело к космическому взрыву.

SN 1993J принадлежит к типу сверхновых IIb, характеризующихся содержанием гораздо меньшего количества водорода, чем в типичных сверхновых. Астрономы полагают, что звезда-компаньон захватила большую часть водорода, окружавшего взрывающуюся главную звезду, и продолжила гореть в качестве сверхгорячей гелиевой звезды.

SN 1993J расположена в галактике Messier 81 на расстоянии 11 миллионов световых лет от Земли в созвездии Большой Медведицы. Ученые искали звезду-компаньона в течение 21 года. Предыдущие наблюдения подсказывали, что звезда-компаньон излучала большое количество ультрафиолетового (УФ) излучения, но область сверхновой была настолько густо заселена, что ученые не могли быть уверены, что проводят измерения правильной звезды.

Скомбинировав данные излучения оптического диапазона и УФ-излучения, полученного с телескопа Хаббл, был составлен спектр, который соответствовал предсказываемому свечению звезды-компаньона, также известному как эмиссия континуума.

Источник

На новом изображении, полученном при помощи телескопа VLT Survey Telescope, расположенного на севере Чили, показано обширное шаровое звездное скопление Messier 54. Оно похоже на многие другие скопления, но отличается тем, что не принадлежит Млечному Пути, а является частью галактики-спутника Карликовой эллиптической галактики в Стрельце (Sagittarius Dwarf Galaxy). Такое родство позволило астрономам проверить, характерен ли низкий уровень лития для звезд вне Млечного Пути. Заинтересованность ученых связана с наличием так называемой литиевой проблемы (the lithium problem), которая является одной из загадок современной астрономии.

Большая часть лития, представленного сейчас во Вселенной, появилось во время Большого взрыва, вместе с водородом и гелием, но в значительно меньших количествах. Астрономы довольно точно могут вычислить, сколько лития они ожидают найти в ранней Вселенной, а отсюда получить количество лития, которое мы должны наблюдать в старых звездах. Но это количество не совпадает с тем, что мы наблюдаем – лития в звездах в три раза меньше ожидаемого.

До сегодняшнего дня возможным представлялось лишь измерение лития в звездах Млечного Пути. Однако команда астрономов при использовании телескопа VLT Survey Telescope измерила уровень лития в скоплении Messier 54. Они обнаружили, что значения близки к значениям для Млечного Пути. Таким образом, то, что позволило избавиться от лития, характерно не только для Млечного Пути.

Это означает, что вычисления количества лития, появившегося в результате Большого взрыва, неверны, либо то, что литий каким-то образом был разрушен в ранних звездах до формирования Млечного Пути. Третий вариант заключается в том, что какие-то процессы в звездах постепенно снижают уровень лития в течение жизни.

Источник

Ученые полагают, что они обнаружили способ объяснить, почему существует не так много галактик, вращающихся вокруг Млечного Пути, как это ожидалось. Компьютерное моделирование формирования нашей галактики показывает, что должно быть гораздо больше небольших галактик вокруг Млечного Пути, наблюдаемых в телескопы.

Это бросило тень сомнения на общепринятую теорию холодной темной материи, невидимой и таинственной субстанции, которая, как предсказывают ученые, должна способствовать более массовому формированию галактик, нежели мы наблюдаем.

В настоящее время космологи и специалисты в области физики частиц полагают, что обнаружили возможное решение этой проблемы.

В статье, опубликованной в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, ученые предполагают, что частицы темной материи, ощущая силу гравитации, могли в то же время взаимодействовать с фотонами и нейтрино в молодой Вселенной, вызывая рассеяние темной материи.

Ученые полагают, что сгустки темной материи, которые возникли в ранней Вселенной, захватывали межгалактический газ, необходимый для формирования звезд и галактик. Рассеяние частиц темной материи стирает структуры, способные захватывать газ, предотвращая формирование большего числа галактик рядом с Млечным Путем и понижая число галактик, которое должно существовать.

Существует несколько теорий на этот счет, и ученые говорят, что их нынешняя находка является альтернативной теорией, что может привести к новому способу исследования взаимодействий между другими частицами и холодной темной материей.

Слева на изображении показано, как невзаимодействующая холодная темная материя приводит к образованию большого числа маленьких галактик. Справа моделирование демонстрирует ситуацию, когда взаимодействие темной материи с другими частицами понижает количество небольших галактик, которые мы ожидаем увидеть рядом с Млечным Путем.

Источник

Радиогалактикой называется галактика, которая излучает большое количество волн радиодиапазона. Впервые они были обнаружены в 1950-х годах, но мы смогли решить задачу распределения радиоизлучения в рамках радиогалактик только в 1960-х годах, когда была разработана методика под названием апертурный синтез. Затем стало ясно, что многие радиогалактики обладают двойной структурой, связанной с галактическим ядром.

Теперь нам известно, что эти двойные источники радиосигнала питаются от галактических сверхмассивных черных дыр. Когда сверхмассивная черная дыра поглощает находящийся поблизости газ, пыль и звезды, её называются активным ядром галактики (AGN). Эти активные черные дыры вызывают высокоскоростные потоки материи, словно струи. Эти струи движутся по направлению от галактического ядра с огромной скоростью и могут сталкиваться с межгалактической средой. Это формирует яркие лепестки вещества, которые мы можем видеть на изображении.

Мы можем наблюдать это и в нашей галактике. Это одно из свидетельств того, что Млечный Путь содержит сверхмассивную черную дыру (хотя существуют более прямые доказательства). В нашей галактике мы можем наблюдать эти лепестки из-за активности в прошлом, но сейчас область вокруг черной дыры Млечного Пути достаточно спокойна. Возможно, эта сверхмассивная черная дыра проходит через периоды активности и затухания. Подобную картину мы можем также наблюдать и для других галактик.

Источник

Астрономы обнаружили то, что, как они полагают, является второй протопланетой для HD100546, молодой звезды, находящейся в созвездии Мухи, которая может обладать планетой в стадии формирования.

Находка, по крайней мере, в три раза больше Юпитера и находится на отдалении, приблизительно, равном расстоянию от Сатурна до нашего Солнца, что означает, что планета не будет обитаемой, согласно современным представлениям. Планета была замечена при помощи наблюдений за выбросами монооксида углерода (угарного газа), источники которых отличны по своей скорости и положению так, как у планет, вращающихся вокруг звезды.

Сам по себе выброс может исходить из диска газа, окружающего планету, или, возможно, из-за периодических взаимодействий объекта с газом и пылью, которые обволакивают молодую звезду, находящуюся лишь в 335 световых годах от Земли.

«Эта система находится очень близко к Земле относительно других дисковых систем. Мы способны изучать её на том уровне, которого бы не добились с более удаленными звездами. Это первая система, где мы смогли осуществить такой вид анализа. Когда мы поймем, что происходит, то разрабатываемые нами приборы могут быть применены для огромного числа более удаленных и трудноразличимых систем», – заявил Шон Бриттен (Sean Brittain), один из авторов исследования.

Источник

Новая комбинация материалов может эффективно проводить электричество и свет по крошечным проводам. Это открытие — шаг на пути к созданию компьютерных микросхем, способных передавать цифровую информацию со скоростью света.

В журнале «Оптика» материаловеды из Университета Рочестера и Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе описывают схему базовой модели цепи, состоящей из серебряной нанопроволоки и однослойной чешуйчатой пластины дисульфида молибдена (MoS2).

Используя лазер для возбуждения электромагнитных волн, называемых плазмонами, на поверхности проволоки, исследователи обнаружили, что пластина MoS2 на дальнем конце провода производит эмиссию яркого света. Двигаясь в обратную сторону, электроны были собраны проводом и преобразованы обратно в плазмоны, которые испускают свет той же длины волны.

«Мы обнаружили, что происходит наноразмерное взаимодействие света и вещества между плазмонами и атомарно тонким материалом, который можно использовать для нанофотонных интегральных схем», — сказал Ник Вэмивэкас, доцент кафедры квантовой оптики и квантовой физики в Университете Рочестера и старший автор статьи.

Обычно около трети оставшейся энергии теряется для каждых нескольких микрон (миллионная часть метра) во время путешествия плазмонов вдоль провода, как объяснил Кеннет Гудфеллоу, аспирант Института оптики Рочестера и ведущий автор статьи.

«Было бы удивительно, если бы достаточно энергии оставалось после движения туда и обратно», — сказал Гудфеллоу.

Фотонные устройства могут быть намного быстрее чем электронные, но они массивнее, потому что устройства, которые фокусируют свет не могут быть миниатюрными как электронные схемы. Новые результаты открывают перспективу для управления передачей света и поддержания интенсивности сигнала. С момента открытия графена — один слой углерода, который может быть извлечен из графита с помощью клейкой ленты, ученые начали активно исследовать мир двумерных материалов. Эти материалы имеют уникальные свойства, не замечаемые в их натуральном виде.

Как и графен дисульфид молибдена состоит из слоев, которые слабо связаны друг с другом, так что они могут быть легко отделены. В объемном MoS2 электроны и фотоны взаимодействуют как в традиционных полупроводниках, таких как кремний и арсенид галлия. При сведении MoS2 к более тонким слоям, передача энергии между электронами и фотонами становится более эффективна.

Ключ к желательным фотонным свойствам дисульфида молибдена находится в структуре энергии его запрещенной зоны. По мере уменьшения количества слоев материала он переходит от косвенной к прямой запрещенной зоне, что позволяет электронам легко перемещаться между энергетическими уровнями, выпуская фотоны. Графен является неэффективным в световом излучении, поскольку не имеет запрещенной зоны.

Сочетание электроники и фотоники в интегральных схемах может существенно улучшить производительность и эффективность мобильных технологий. Исследователи говорят, что следующим шагом будет демонстрация примитивных схем со светодиодами.

Источник

Представьте себе жизнь на экзопланете с двумя солнцами. С этим «вторым солнцем» на небе наступление ночи могло быть редкостью, возможно, случавшейся только сезонно. Новое исследование предлагает идею, что такая ситуация может оказаться гораздо более распространенной, нежели мы считали.

Космический телескоп Кеплер (Kepler) подтвердил существование около 1000 экзопланет, также как и тысяч звезд, рассматриваемых как «объекты интереса Кеплера», звезд, обладающих планетами.

До сих пор не было ответа на вопрос: сколько звезд являются двойными? Двойные звезды были известны долгое время, не являясь чем-то особенным. Полагают, что примерно, половина звезд на небе состоит из двух вращающихся звезд.

Команда астрономов из Университета Южного Коннектикута (Southern Connecticut State University), которой руководит Эллиотт Хорьх (Elliott Horch), показала, что звезды с экзопланетами в равной степени вероятности могут иметь двойника: что означает, что от 40% до 50% звезд на самом деле являются двойными. «Это очень интересный и захватывающий факт, что системы экзопланет с их звездными компаньонами оказываются гораздо более распространённым явлением, нежели полагалось ещё несколько лет назад», – сказал Эллиотт Хорьх.

В их работе использовались наблюдения очень высокого пространственного разрешения, которые были проведены при помощи телескопа WIYN, находящегося на Китт-пик в Южной Аризоне, а также северный телескоп Джемини (Gemini North telescope), размещенный на Мауна-Кеа на Гавайях.

Команда ученых использовала метод спекл-интероферометрии, заключавшийся в получении цифровых изображений небольших участков неба вокруг интересующей звезды от 15 до 25 раз в секунду. Затем изображения собирались при помощи программ со сложными алгоритмами, получая итоговое изображение с лучшим разрешением, чем у космического телескопа Хаббл. При использовании такого метода, команда ученых может зафиксировать звезды-компаньоны, которые до 125 раз более тусклые, чем цель, но находящиеся лишь в 0,05 арксекундах.

Источник

Ученые в Германии и Франции занимались изучением памяти и возможности управления, используя излучение. Результаты исследований они опубликовали в журнале Physical Review Letters. В качестве физической реализации тепловой памяти ученые решили использовать несколько небольших тонких параллельных пластин, которые будут располагаться между двумя другими телами, температуры которых будут фиксированными. Тела в такой системе стремятся к достижению термодинамического равновесия. Оно будет наступать в случаях нужных температур пластин. Это и будет означать сохранение информации.

Одна пластина, по мнению ученых, должна быть сделана из стекла, а другая – из диоксида ванадия. При достижении температуры 68 градусов Цельсия будет происходить фазовый переход. В результате такого перехода будет увеличиваться в сто тысяч раз электропроводность. Связано это будет с тем, что будет происходить смена моноклинной сингонии на тетрагональную.

Тепловая память, конечно, не заменит электронную, однако, сможет сделать так, что управлять температурными режимами в компьютерных чипах станет проще, так как появится возможность регулировать процесс распределения тепла на уровне наночастиц.

Источник

Физики из национальной ускорительной лаборатории имени Энрико Ферми (Fermilab) объявили о том, что Holometer — устройство, которое поможет узнать, существуем ли мы все в гигантской голограмме — начало собирать данные.

Эксперимент должен подтвердить или опровергнуть гипотезу о том, состоит ли наша Вселенная на самом деле из крошечных "битов" по аналогии с тем, как газетные фотографии состоят из множества точек (смотря на них фактически издалека, мы этого совсем не замечаем).

Эти основные единицы пространства и времени могут быть невероятно крошечными, в сто миллиардов раз меньше молекулы белка. И, как известно о квантовом поведении материи и энергии, эти пространственно-временные биты будут вести себя и как волны, и как частицы.
"Согласно теории, пространство состоит из неких волн, которые постоянно немного колеблются и никогда не остаются в состоянии покоя, – говорит придумавший этот эксперимент Крейг Хоган (Craig Hogan) из Чикагского университета, директор Центра астрофизики частиц при Fermilab. — Мы собираемся выяснить, является ли пространственно-временной континуум такой же квантовой системой, как и материя, которая имеет свой уровень дискретизации, называемый планковской длиной".

Как же это сделать? Квантовая теория предполагает: невозможно знать точное местоположение и точную скорость субатомных частиц. Если пространство состоит из двумерных пикселей с ограниченной информацией о точном местоположении объектов, то оно также будет подпадать под эту же теорию неопределенности.

Точно так же, как материя продолжает колебаться, даже будучи охлажденной до абсолютного нуля, такое оцифрованное пространство должно обладать вибрациями даже в низшем энергетическом состоянии. То есть пространство принимает свойства пикселей, а значит, и принцип неопределенности.

Эксперимент Holometer предназначен для регистрации этого загадочного колебания. Удивительно простое устройство расположено в лаборатории неподалёку от Чикаго и состоит из двух мощных лазерных излучателей, направляющих пучки света сквозь специальные фильтры длиной в 40 метров.

Исследование поведения пучков света, в частности флуктуации в их яркости, должно помочь физикам выяснить, является ли мир вокруг 2D-голограммой. Если это произойдет, физики коренным образом изменят представление о мире, так как окажется, что всё во Вселенной хранится в виде неизмеримо малых двумерных частиц. Это также укажет на то, что объём хранимой информации ограничен и не является бесконечным.

Если пространство и время являются плоскими и не существуют по законам квантового поведения, то фильтры останутся совершенно неподвижными.

Для тех, кто сумел понять все прежние рассуждения, учёные оставили кое-что "на сладкое". Они утверждают: если Вселенная является голограммой, то информация в ней не может быть полностью уничтожена. В таком случае на границе Вселенной может сформироваться 2D-отпечаток всего, содержащегося внутри, подобно тому, как голограммы сохраняют трёхмерное изображение в двумерном формате.

Хоган предупреждает, что идея Вселенной-голограммы легко вводит в заблуждение, так как показывает, что наша жизнь — своего рода иллюзия, проекция подобная телевизионному экрану. Если же Holometer найдёт основную единицу пространства, это ни в коем разе не будет означать, что нашего трёхмерного мира не существует. Однако это в корне изменит наше понимание мира.

И, кажется, так оно и будет. Во время выступления на Международной конференции по физике элементарных частиц и космологии (International Conference on Particle Physics and Cosmology) Хоган рассказал, что показали первоначальные результаты. Так, учёные выяснили, что Holometer способен измерять квантовые флуктуации в пространстве и времени, если они существуют.

Исследовательская группа ожидает, что устройство сможет собрать достаточно данных, чтобы найти ответ на этот вопрос в течение года. Если ответ окажется утвердительным, то это станет новым объяснением того, почему расширение нашей Вселенной ускоряется (традиционно его связывают с малопонятным феноменомтёмной энергии. Правда, скорее всего, такой результат опровергнет большинство известной нам информации об устройстве мира.

Сейчас команда устройства Holometer состоит из 21 сотрудника, среди которых студенты и учёные Fermilab, Массачуссетского технологического института, Чикагского университета и университета Мичигана.

Источник

Это может показаться волшебством, но астрономы разработали схему, которая поможет обнаруживать и измерять частицы в десять раз меньше, чем толщина человеческого волоса, даже на расстоянии многих световых лет. Они могут это делать путем наблюдения голубого оттенка в свечении дальних объектов, присутствующего из-за того, каким образом маленькие частицы размером не более одного микрона (одна тысячная миллиметра) рассеивают свет.

В недавнем исследовании, проведенном Адрианом Брауном из института SETI, этот процесс был описан в общих чертах. Браун сообщил, что этот эффект связан с привычным явлением, известным как Рэлеевское рассеяние. Это то, что наблюдал каждый, что делает небо голубым.

Путем анализа данных спектроскопии при помощи орбитального аппарата Кассини, многофункциональной межпланетной станции, предназначенной для исследования Марса (MRO), и наземных телескопов Браун смог зафиксировать это голубое излучения во многих близлежащих объектах, включая кольца Сатурна, его спутники Диона и Эпиметей, Марс, Луну и хвост кометы 17P/Holmes.

Такой эффект окрашивания в голубой цвет требует формирования множества частиц почти идентичного размера. Простое установление факта присутствия этого процесса может дать исследователям ключи к разгадке истории внеземных тел и условий на них.

Браун заявил, что такая методика, в принципе, может помочь в поиске очень маленьких частиц в атмосферах или на поверхностях экзопланет, находящихся на расстоянии десятков или тысяч световых лет.
Источник

Когда физикам нужны частицы для ускорителей, они приходят на наш сайт и оставляют объявления в комментариях, предлагая работу вакантным частицам. Иногда им нужны частицы с позитивным настроем, иногда более нейтральные. Затем физики приглашают частицу на свидание, и если все идет хорошо, предлагают поучаствовать в процессе ускорения. Так и был сделан бозон Хиггса.

Если бы. В отличие от своих коллег из области биологии (которые могут заказать себе грызунов, кольчатых червей или пиявок в Интернете), физикам нужно самостоятельно создавать себе подопытных. Не так-то просто набрать нужное количество частиц для высокоскоростного столкновения на Большом адронном коллайдере.

Прежде чем мы засунем их в ускоритель частиц, давайте разберемся, зачем нам это делать. Что такое ускорители, и почему мы не можем ускорить что-нибудь более существенное, чем частицы?

Самый известный ускоритель частиц — это Большой адронный коллайдер, 27-километровый круговой монстр, зарытый под землю. Расположенный в Швейцарии, БАК работает под Европейской организацией ядерных исследований, она же ЦЕРН (акроним имеет смысл, если знать его французскую расшифровку). БАК стал весьма популярным в 2012 году, когда столкновения частиц пролили свет на следы бозона Хиггса, ради которого этот ускоритель, собственно, и строился. Открытие бозона Хиггса позволило физикам более уверенно говорить о поле Хиггса, а также о том, как материя во Вселенной приобретает массу.

Но если БАК — это суперзвезда в мире ускорителей, есть много и других менее известных студий, записывающих свои пластинки. В целом в мире насчитывается около 30 000 ускорителей, и, возможно, именно им стоит сказать спасибо за самые практичные изобретения. И это не просто слова. Ученые, которые хотели изучать сверхабсорбирующие полимеры, используемые в одноразовых подгузниках, столкнулись с проблемами при изучении их во влажном состоянии, поэтому — та-дам — обратились к рентгеновской микроскопии (которая использует ускорение частиц). Будучи в состоянии идентифицировать и изучить структуру молекулярных цепей, ученые смогли правильно составить нужную формулу, благодаря чему современные подгузники остаются сухими и говорят спасибо ускорителям частиц.

Кроме того, ускорители отлично применяются в медицинской среде, в частности — в исследовании способов лечения рака. Линейные ускорители (когда частицы сталкиваются с мишенью, пролетая по прямой линии), направляют электроны в металлическую цель, в результате чего получатся высокоточные и высокоэнергетические рентгеновские лучи, которые могут лечить опухоли. Ну и, конечно, без ускорителей в теоретической физике элементарных частиц никуда — любой теории нужна практика. Теперь, когда мы немного знаем о том, для чего используются ускорители, давайте поговорим о том, чем их кормить.

Как мы говорили выше, ученые ЦЕРН производят частицы сами для себя. Это можно сравнить с тем, что бухгалтер собирает сам себе калькулятор. Но для физики частиц это не проблема. Все, что нужно ученым, — это начать с водорода, выбить электроны с помощью дуоплазматрона и остаться наедине с протонами. Звучит просто, но на деле сложнее. Во всяком случае, не так просто для тех, кто не получает открытки на день рождения от Стивена Хокинга.

Водород — это газ, который поступает в первую ступень ускорителя частиц — дуоплазматрон. Дуоплазматрон — это весьма простое устройство. У атомов водорода есть один электрон и один протон. В дуоплазматроне атом водорода избавляют от электрона при помощи электрического поля. Остается плазма из протонов, электронов и молекулярных ионов, которые проходят через несколько фильтрующих сетей, в результате чего остаются одни протоны.

На БАК используют не только протоны для рутинных задач. Физики ЦЕРН также сталкивают ионы свинца для изучения кварк-глюонной плазмы, которая отдаленно напоминает нам о том, какой была Вселенная давным-давно. Сталкивая вместе ионы тяжелых металлов (работает и с золотом), ученые могут создать кварк-глюонную плазму на мгновение.

Вы уже достаточно просвещены, чтобы понимать, что ионы свинца не появляются волшебным образом в ускорителе частиц. Вот как это происходит: физик ЦЕРН начинает собирать ионы свинца с твердого свинца-208, особого изотопа элемента. Твердый свинец нагревается до пара — до 800 градусов по Цельсию. Затем его бьют электрическим током, который ионизирует образец для создания плазмы. Новосозданные ионы (атомы с электрическим зарядом, которые приобрели или потеряли электроны) сбиваются в линейном ускорителе, который придает им ускорения, что приводит к еще большей потере электронов. Затем они еще больше сбиваются и ускоряются — и ионы свинца готовы пройти путь протонов и разбиться в недрах Большого адронного коллайдера.

Источник

После десятилетий поисков физики наконец подтвердили существование низкоэнергетических нейтрино - элементарных частиц, которые практически не взаимодействуют с видимой материей. Это является прямым доказательством теории о том, что ядра Солнца и других звезд производят большое количество таких нейтрино.

Источник

Группа астрофизиков обнаружила формирование радиоактивного кобальта во время взрыва сверхновой, что говорит в пользу соответствующей теории взрыва сверхновых. Подробности открытия можно узнать в журнале Nature. Главный автор статьи, Евгений Чуразов (Институт Космических Исследований Российской Академии Наук) и его соавторы подготовили доклад на основе анализа данных, собранных с помощью орбитального гамма-телескопа INTEGRAL, который они использовали для обнаружения радиоактивного изотопа кобальт – 56 (56Co).

Изотоп 56Co имеет период полураспада, равный всего 77 дням, и не существует в нормальных условиях. Однако, во время гигантского термоядерного взрыва сверхновой этот радиоактивный изотоп производится в больших количествах. Его наличие было зарегистрировано во время взрыва сверхновой SN2014J, расположенной на расстоянии 11 миллионов световых лет от Земли. 

До сих пор астрофизикам не удавалось наблюдать подобного спектра. Причина- в том, что на таком расстоянии взрывы наблюдаются достаточно редко. Например, сверхновая типа Ia в последний раз взорвалась в Млечном Пути в 1606 году. 

Данные, собранные телескопом INTEGRAL, так же дали возможность ученым оценить, сколько радиоактивного кобальта выделилось во время взрыва – примерно 60% от массы Солнца. 

Источник

Исследователи из Института Нильса Бора создали устойчивый поток фотонов, испускаемых в одном определенном направлении.

Для создания эффективных квантовых схем, ученым было необходимо создать поток единичных фотонов и контролировать их направление. Исследователи группы Quantum Photonics смогли осуществить такой научный прорыв. Профессор Peter Lodahl: «Вы должны излучать фотоны с фермионной системой, и мы сделали это, создав чрезвычайно сильное взаимодействие между светом и веществом».

Датские ученые разработали своего рода однофотонную пушку, интегрированную на оптическом чипе. Он состоит из чрезвычайно малого фотонного кристалла, 10 мкм в ширину и 160 нанометров толщиной. Embedded в центре чипа является источником света, так называемая квантовая точка. Она встраивается в фотонно-кристаллическую структуру, который получается путем травления отверстий в полупроводниковом материале. Из-за них, фотоны не излучаются во всех направлениях, а идут только вдоль канала, где нет отверстий. Один из изобретателей Søren Stobbe: « Лазерное излучение возбуждает электроны, которые переходят с одной орбиты на другую и испускают один фотон одновременно. Обычно, свет рассеивается во всех направлениях, но мы разработали фотонный чип, так что все фотоны направляются только через один канал».

По словам авторов научной новости, «мы можем контролировать фотоны и отправлять их в нужном направлении, с вероятностью успеха 98,4 процентов. Это полный контроль над взаимодействием материи и света имеет удивительный потенциал. Такая однофотонная пушка уже давно востребована в исследованиях и открывает новые возможности для фундаментальных экспериментов и новых технологий».

Источник