Новости науки

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

В результате вспышки, произошедшей на Солнце 20 января, когда облако солнечного вещества – так называемый выброс коронарной массы, - направилось в сторону Земли, 21 января 2005 года нашу планету затронула магнитная буря. Когда это облако добралось до нашей планеты, кольцевые токи и радиационные пояса, окружающие Землю, разбухли от дополнительных частиц, и северное сияние продолжалось в течение шести часов. Это – типичные признаки очень сильной магнитной бури, - и в самом деле, это был один из самых сильных выбросов солнечных протонов, когда-либо зафиксированных учеными. Однако эта буря очень слабо повлияла на магнитные поля вокруг Земли.

Джанет Козира (Janet Kozyra), ученый из Университета Мичигана, посчитала, что это событие следует исследовать более тщательно.

Благодаря наблюдениям наземной сети телескопов и 20 различных спутников, Козира в составе команды ученых обнаружила, что данный выброс коронарной массы состоял из редко встречающегося плотного вещества солнечного протуберанца. Необыкновенно высокая скорость данного вещества протуберанца привела к тому, что ученые наблюдали такое большое количество солнечного вещества во время выброса. Однако, протуберанец и его необыкновенно высокая скорость привели к тому, что ученые смогли наблюдать столь большое количество солнечного вещества. Однако, случайная магнитная геометрия смягчила выброс, в результате, магнитные последствия оказались боле слабыми, чем могли бы быть. Результаты этой работы были опубликованы в августе в журнале Journal of Geophysical Research, Space Physics.

Источник

За последние годы вокруг некоторых звезд были замечены частицы пыли диаметром около миллиметра, что от 100 до 1000 раз больше, чем обычный размер частиц звездной пыли. Наблюдения за туманностью Орион с помощью телескопа Грин Бэнк (Green Bank Telescope) наблюдала за северной частью комплекса Молекулярного Облака Орион, - регионом звездообразования, протяженность которого несколько световых лет. Он содержит длинные, богатые пылью волокна, в которых находится множество плотных ядер. Некоторые из этих ядер только начинают собираться, а другие уже формируют протозвезды. 

Основываясь на прошлых наблюдениях 30-метрового радио-телескопа IRAM, ученые рассчитали, какова должна быть яркость пыльного излучения. Однако, оно оказалось еще ярче, чем они предполагали. 

По мнению исследователей, это означает, что вещество в этом регионе имеет свойства, отличные от тех, которыми характеризуется обычная звездная пыль. В частности, похоже, что размер частиц пыли – как минимум миллиметр, а, возможно, даже до сантиметра. Наличие таких массивных частиц пыли трудно объяснить. 

Ученые предполагают два возможных объяснения этому:

Может быть, сами волокна помогли пыли вырасти до таких колоссальных пропорций. Эти области, в сравнении с молекулярными облаками в общем, имеют более низкую температуру, высокую плотность и более низкую скорость, что может способствовать росту частиц. 

Или же скалистые частицы изначально выросли внутри предыдущего поколения ядер или даже протопланетных дисков, а затем вещество вновь «сбежало» в окружающее молекулярное облако. 

Источник

Исследование, опубликованное в журнале The Astrophysical Journal Letters специалистами Лондонского Университета, рассказывает, каким образом грядущие астрономические обзоры будут выяснять, что освещает космос. 

Новый метод, предложенный учеными, основан на технике, которую уже используют астрономы. Эта техника предполагает использование квазаров как сигнальных огней. Благодаря интенсивному свету квазаров их легко увидеть даже на очень больших расстояниях. Ученые считают, что, изучая, как свет квазаров взаимодействует с водородом на пути к Земле, они смогут узнать, что является основным источником «освещения» во Вселенной, даже если этими источниками и не являются сами квазары. 

Во Вселенной водород находится в двух формах: нейтральной и заряженной, которая появляется в результате бомбардировки ультрафиолетовым светом. Ученые планируют создать карту распределения нейтрального водорода. В том случае, если окажется, что он распределен равномерно, можно будет предположить, что основным источником света являются многочисленные галактики. Если же на карте будут чередоваться участки заряженного и нейтрального водорода, то есть распределение будет менее равномерным, это будет означать, что основным источником света были редкие квазары. 

Источник

Впервые астрономам удалось сделать снимки массивной галактики на самых ранних стадиях ее развития. Место «космической стройки», которое ученые окрестили “Sparky,” («Искорка») представляет собой плотное галактическое ядро, где сверкают миллионы только что родившихся звезд.

Открытие было сделано благодаря наблюдениям космических телескопов Хаббл (Hubble) и Спитцер (Spitzer), Обсерватории Кека (W.M. Keck Observatory) на Гавайских островах и космической обсерватории Хершель (Herschel). 

Ядро галактики сформировалось 11 миллиардов лет назад, всего через три миллиарда лет после Большого Взрыва, а его свет доходит до нас лишь в настоящее время. 

В крошечном галактическом ядре уже содержится почти в два раза больше звезд, чем в нашей галактике Млечный Путь, все они собраны в регионе, диаметр которого лишь 6000 световых лет. 

Благодаря архивным инфракрасным снимкам обсерваторий Спитцер и Хершель удалось увидеть, как быстро в галактическом ядре образуются звезды. «Sparky» образовывала приблизительно 300 звезд в год (для сравнения, в нашей галактике образуется около 10 звезд ежегодно). 

Наблюдения указывают на то, что галактика активно образовывала звезды в течение более чем миллиарда лет. Они считают, что вскоре это должно прекратиться, и в течение следующих 10 миллиардов лет, по их предположениям, галактики меньшего размера могли сливаться со Sparky, которая в результате расширялась и стала в конце концов гигантской, спокойной эллиптической галактикой. 

Источник

Детектор Борексино. Нейлоновая сфера диаметром 8,5 м с сцинтиллирующей жидкостью. (фото Borexino Collaboration)

Детектор Борексино. Внутренний вид сферы из нержавеющей стали диаметром 13,7 м, на которой установлены 2212 ФЭУ. Она окружает нейлоновую сферу. (фото Borexino Collaboration)

Схема детектора Борексино. (рис. Borexino Collaboration)

Слайд коллаборации Борексино, изображающий суть работы и наблюдения ядра Солнца в реальном времени. (рис. Borexino Collaboration)

Протон-протонный цикл — цепочка термоядерных реакций в звёздах: из водорода образуется дейтерий, потом нестабильный изотоп гелий-3 и в конце концов очень устойчивый изотоп гелий-4.


Международный коллектив физиков при участии россиян впервые обнаружил низкоэнергичные солнечные нейтрино и измерил полную энергию, выделяемую термоядерными реакциями в ядре Солнца.

После десятилетий поиска решена одна из главных проблем солнечной физики. Международный коллектив ученых из Европы, России и США, работающий в эксперименте Борексино (Borexino), впервые подтвердил существование низкоэнергетичных солнечных нейтрино. Наконец получено прямое доказательство протекания на Солнце протон-протонной (рр) термоядерной реакции. Стандартная солнечная модель предсказывает, что через квадратный сантиметр на Земле каждую секунду проходит 60 млрд. нейтрино от основной ядерной реакции Солнца. Измеренный экспериментаторами фактический поток составил 66 ± 7 млрд. нейтрино, что прекрасно согласуется с теорией. Благодаря этому ученые выполнили измерения энергии нашего светила в момент её генерации.

Несмотря на всю важность обнаружения рр нейтрино, следует отметить, что у этой работы есть еще несколько важных результатов. Теперь ученые получили возможность с помощью нейтрино наблюдать за процессами в ядре Солнца в реальном времени. До настоящего времени все измерения солнечной энергии основывались на излучении солнечной фотосферы, то есть обычного солнечного света, который, в частности, освещает наше небо и согревает Землю. Но энергия, уносимая солнечным светом с поверхности Солнца, была произведена в термоядерных процессах в ядре около 100 000 лет назад. Такова оценка среднего времени, необходимого энергии, чтобы просочиться из центральных областей Солнца и достичь его поверхности. Рожденные в ядре нейтрино, двигаясь с околосветовой скоростью, достигают Земли уже через 8 минут, обеспечивая почти мгновенный снимок солнечного ядра.

Энергия Солнца, измеренная по нейтрино, совпадает с измеренной по световому излучению. Это доказывает, что энерговыделение Солнца не менялось за длительный период времени порядка 100 000 лет.

Результаты и разработанные в ходе исследований методы в дальнейшем будут использованы для исследования самих нейтрино. Сейчас Борексино может измерять поток низкоэнергетических нейтрино с точностью 10%. В ближайшие 4 года ученые хотят продолжить исследования, улучшив в 10 раз точность измерений, доведя ее до 1%. Возможно, это позволит продвинуться в поисках новой физики.

Результаты опубликованы в статье в престижном научном журнале Nature.

С российской стороны в работах участвовали учёные Национального исследовательского центра «Курчатовский Институт», Петербургского института ядерной физики им. В.П. Константинова, Объединённого института ядерных исследований, НИИ ядерной физики имени Д.В. Скобельцына МГУ и университета «Московский инженерно-физический институт».

СПРАВКА

По современным представлениям энергия Солнца возникает в его очень горячем и плотном ядре в результате последовательности термоядерных реакций, которые каждую секунду преобразуют более 600 млн тонн водорода в гелий. При этом около 4 млн тонн вещества превращается в лучистую энергию и нейтрино.  

Этот многоступенчатый процесс стартует с так называемой протон-протонной (рр) реакции, когда два протона сливаются вместе, образуя дейтерий, тяжелый изотоп водорода с ядром из одного протона и одного нейтрона. Один из протонов при этом превращается в нейтрон. Этот процесс, сопровождающийся рождением нейтрино и позитрона, порождает 99% всей энергии Солнца и почти весь поток солнечных нейтрино. Вклад вторичных реакций значительно меньше.

Если позитроны быстро гибнут в ядре при взаимодействии с электронами, то нейтрино благодаря своему уникальному свойству очень слабо взаимодействовать с веществом легко проходят сквозь толщу солнечного вещества и достигают Земли. Именно поэтому регистрация на Земле соответствующего количества нейтрино должна подтвердить правильность наших представлений о реакциях, протекающих в ядре Солнца, недоступных никаким другим наблюдениям.

Однако в рр реакции рождаются нейтрино с низкой энергией, что сильно затрудняет их обнаружение. Их трудно отличить от нейтрино, рождаемых в радиоактивных распадах на Земле. Поэтому, несмотря на то, что эксперименты по исследованию солнечных нейтрино ведутся уже почти 50 лет, они ускользали от непосредственного обнаружения.

Высокоэнергичные нейтрино от вторичных реакций регистрировались, подтверждая справедливость представлений ученых о процессах в ядре Солнца, но здесь возникла другая проблема, которая получила название «дефицит солнечных нейтрино». Эксперименты, которые проводятся с 1960-х годов, регистрировали в 2-3 раза меньшее число солнечных нейтрино, чем предсказывает теория. Это на 30 лет стало одной из главных загадок солнечной физики.

Эта проблема была решена в последнее десятилетие, когда физики доказали возможность превращения одних видов нейтрино в другие, называемого осцилляциями нейтрино (всего существует три типа нейтрино: электронное, мюонное и таонное). Таким образом, решение загадки заключалось в том, что электронные нейтрино, которые рождаются Солнцем, на пути к Земле превращаются в другие типы, которые в экспериментах не искали.

Решена еще одна проблема.

Детектор Борексино установлен на глубине 1,4 км в подземной лаборатории Гран Сассо Национального института ядерной физики Италии (INFN). Его ядром является нейлоновая сфера диаметром 8,5 м, содержащая 278 тонн ультрачистой бензолоподобной жидкости, которая испускает вспышки света при столкновении нейтрино с электроном. Жидкость получена из нефти, и одной из самых больших проблем было ее избавление от содержащегося в нефти радиоактивного углерода-14, распад которого может скрыть сигнал от нейтрино. Когда углерод-14 распадается, он испускает электрон, который создает вспышку света, очень похожую на сигнал от нейтрино. Чтобы свести к минимуму эту проблему, жидкость получали из настолько древней нефти, что большая часть беспокойного изотопа углерода уже распалась. Исследователи также изобрели новый способ подсчета событий, чтобы отсеять фальшивые вспышки.

Детектор окружен 889 тоннами не дающей вспышек воды, помещенной в многослойный защитный кокон, что предохраняет сосуд от паразитного излучения. Высокую точность эксперимента обеспечивают  2212 световых детекторов (фотоэлектронных умножителей, ФЭУ), которые улавливают свет от вспышек.

Природа нейтрино, позволяющая им беспрепятственно ускользать из центра Солнца, с другой стороны, создает чрезвычайно сложные проблемы их детектирования здесь, на Земле, связанные с созданием очень больших детекторов для регистрации всего лишь нескольких событий. Регистрация рр-нейтрино - трудная задача еще и из-за их маленькой энергии, самой низкой среди солнечных нейтрино и лежащей в области высокого природного фона. В эксперименте Борексино был достигнут беспрецедентно низкий уровень фона, который дал уникальную возможность выполнить такие измерения.

Источник

Ученые объявили предварительные результаты открытия: облака водного пара были обнаружены в атмосфере коричневого карлика, который находится на расстоянии 7,3 световых лет от Земли. 

Коричневый карлик WISE J0855-0714, был обнаружен среди архивных данных космического телескопа WISE (Wide-field Infrared Survey Telescope). Он является самым холодным из известных коричневым карликом, его температура чуть ниже точки замерзания воды, а масса приблизительно в десять раз больше массы Юпитера. Этот объект является межзвездной «одиночкой», - он не вращается по орбите какой-либо звезды. Благодаря этому, его инфракрасный сигнал изолирован, его обнаружению не мешает звездный свет. 

Наблюдения с помощью 6.5-метрового телескопа Magellan Baade в Чили позволили получить 151 снимок этого объекта. Сравнив излучение коричневого карлика с атмосферными моделями, астрономы пришли к выводу, что в верхних слоях его атмосферы могут присутствовать облака воды. Исследование было опубликовано в журнале Astrophysical Journal Letters.

Такие облака имеются на Земле и Марсе, известно, что вода есть в нижних слоях газовых и ледяных гигантов. Однако до сих пор ни на одном объекте за пределами Солнечной Системы их не удавалось обнаружить.

Ученые находили водный пар в атмосферах внесолнечных планет, однако, впервые они обнаружили облака водного пара в атмосфере. Так же, как и земная, атмосфера коричневого карлика, судя по всему, частично затянута облаками, между которыми имеются разрывы. 

Для того, чтобы получить данные спектрального анализа инфракрасного излучения и окончательно подтвердить наличие водных облаков, придется дождаться запуска космического телескопа Джеймса Вебба в 2018 году.

Источник

ВВС США вынуждены были взорвать сверхзвуковое оружие через несколько секунд после запуска в понедельник, в результате возникновения технических проблем. Таким образом, пришлось прервать полетные испытания экспериментального проекта, сообщают официальные представители ВВС. 

"Меньше, чем через четыре секунды с начала фазы запуска мы прервали полет", - говорит представитель Пентагона Морин Шуманн (Maureen Schuman).

По ее словам, решение прекратить полетные испытания на Аляске было связано с технологической «аномалией», подробностей не сообщается.

Запуск "Advanced Hypersonic Weapon" (Улучшенного сверхзвукового оружия) произошел после 4 утра по местному времени, с пускового комплекса Kodiak Launch Complex на Аляске. 

Оружие является частью программы «быстрого глобального удара», целью которой является обычных видов вооружения, которые могли бы поражать цели, находящиеся в любом месте планеты, в течение часа с момента уведомления.

"В результате аномалии, тесты был прерван рядом с пусковой площадкой вскоре после запуска, для обеспечения общественной безопасности", - говорится в сообщении Пентагона. 

Пострадавших во время инцидента не было, и сейчас проводится «обширное исследование», чтобы определить, что пошло не так. 

Источник

Загадки Вселенной : специалисты в области физики из США, Китая и Германии при помощи петафлопсного компьютера рассчитали условия, воспроизводящие рождение Вселенной. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters.

Физики исследовали условия в ранней Вселенной, когда ее возраст не превышал микросекунды. Тогда, как считается, материя была нагрета до температуры около десяти триллионов градусов Цельсия и находилась в состоянии кварк-глюонной плазмы — смеси частиц, составляющих адроны (например, протоны и нейтроны).

Ниже указанных температур кварки находятся только в связанных состояниях, образующих адроны. Особенности перехода материи от одного состояния к другому и исследовались специалистами.

В своем эксперименте ученые рассчитывали свойства фазового перехода в квантовой хромодинамике  (КХД) для условий ранней Вселенной. Особенностью специальной методики физиков является учет киральной симметрии между правыми и левыми состояниями кварков, которую ранее не удавалось реализовать в вычислительных процедурах.

Кропотливые вычисления, занявшие месяца, согласуются с полученными еще в 2007 году данными о температурном фазовом переходе в решетчатой КХД. Главный вопрос, который интересовал ученых, заключается в определении типа  фазового перехода : он может быть первого (условно, основные параметры перехода меняются скачкообразно) или второго (параметры меняются гладко) рода, а также кроссовером (промежуточное положение). Результаты ученых свидетельствуют в пользу последнего типа перехода.

Классификация очень важна для объяснения наблюдаемой асимметрии между веществом и антивеществом во Вселенной (наблюдения в видимой части Вселенной показывают, что частиц много больше, чем античастиц) и самосогласованности моделей инфляционной космологии и суперсимметрии.

Источник

Ученые долгое время не могли понять, почему магнитное поле Юпитера имеет структуру, похожую на структуру магнитного поля Земли, хотя эти два небесных объекта совсем непохожи друг на друга. 

С помощью одной из самых подробных компьютерных моделей на сегодняшний день ученым под руководством Института Исследований Солнечной Системы Макса Планка удалось объяснить происхождение магнитного поля газового гиганта. 

Юпитер состоит в основном из водорода и гелия. На верхней границе облаков температура составляет -100 градусов Цельсия, однако, по мере того, как возрастает глубина, температура, давление и электропроводимость возрастают до невероятных значений.

На глубине 10 000 километров, при давлении в несколько миллионов атмосфер водород становится электропроводным, как металл, - на Земле он не бывает в таком состоянии. До сих пор неясно, существует ли скалистое ядро в центре планеты. 

Прежние компьютерные модели сильно упрощали эту сложную структуру, в результате, ни одна из них не отображала правильно силу и форму магнитного поля, как ее определяли космические зонды.

Однако, когда ученые с помощью суперкомпьютера Hydra составили единую модель, в которой были отображены все области планеты, им удалось получить «портрет» магнитного поля Юпитера, который более или менее соответствовал данным зондов. 

Новые модели указывают на то, на планете имеется два генератора электричества, более сильный и более слабый. Следовательно, формируются два магнитных поля: подобное земному в глубоком слое водорода, электропроводимость которого соответствует металлической, и более слабое, которое сгенерировано экваториальным джетом. 

Временной промежуток моделей – около 6500 лет, и в них так же наблюдаются изменения. Например, сила поля меняется и наклонение оси должно изменяться примерно на 0,02 градуса каждый год. Вскоре космический зонд Juno сможет проверить, так ли это.

Источник

Команда специалистов, состоящая из 44 физиков и химиков из США, Германии и Китая, изучила свойства сверхтекучести (то есть движения без трения) микрокапель жидкого гелия. Вращение таких объектов напомнило ученым природные «торнадо»; как считают некоторые авторы, аналогичным образом могла вести себя материя на ранних этапах эволюции Вселенной. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Science, а кратко с ними можно ознакомиться, например, на сайте Стэнфордского линейного ускорителя.

Ученые обнаружили, что сверхтекучая жидкость в микрокапле движется круговым образом. Вращение происходило с частотой до двух миллионов оборотов в секунду и приводило к деформации капли к форме толстого диска.

Специалисты заметили, что, с одной стороны, деформация капли напоминает таковую у Земли вследствие ее вращения вокруг своей оси. С другой стороны в капле со сверхтекучим веществом наблюдается появление множества вихрей. В микрокаплях вихри упакованы до ста тысяч раз плотнее, чем в каплях большего размера.

Таким образом сочетание вращения сплющенной капли как целого с равномернораспределенными в ней вихрями приводит к тому, что диск со сверхтекучей жидкостью выдерживает достаточно большие скорости вращения, при которых он не разрушается.

Специалисты работали с гелием-4 — изотопом гелия (с двумя протонами и двумя нейтронами), который при температуре ниже 271 градусов Цельсия переходит в сверхтекучее состояние. Если такое вещество поместить в открытый сосуд, то через некоторое время он начнет вытекать из него.

Источник

Исследование одного из метеоритов Almahata Sitta (метеорит ALM-A, найденный в Судане в 2008 году) командой ученых из Германии позволило выявить его вулканическое прошлое. В работе, опубликованной изданием Proceedings of the National Academy of Sciences, команда описывает, как удалось определить возраст метеорита – он образовался через несколько миллионов лет после рождения Солнечной Системы, - и представляет доказательства того, что он мог образоваться в результате вулканической активности. Этот метеорит – один из коллекции метеоритов, источником которых является 2008 TC3, - первый астероид, из столкнувшихся с Землей, насколько известно ученым. После того, как он взорвался над Нубийской пустыней, осколки разлетелись на много километров, - на сегодняшний день удалось найти более 600 метеоритов.  В этот раз ученые провели оптическую и электронную микроскопию ALM-A, они обнаружили, что метеорит содержит минералы, богатые разновидностью кремния, который, как известно ученым, может образоваться лишь во время некоторых типов взрывов или вулканической активности.  Быстрая кристаллизация, утверждают ученые, могла произойти лишь в результате взрыва (не того, который случается во время вхождения астероида в атмосферу) или в результате быстрого охлаждения, которое происходит, когда чрезвычайно горячая лава выходит из-под поверности. Маловероятно, что на астероиде могли существовать условия, которые привели бы к тому типу взрыва, в результате которого может образоваться такой кристаллизованный кремний. Следовательно, единственной правдоподобной ученым кажется гипотеза, которая предполагает существование как минимум одного вулкана на астероиде - источнике метеорита. Если это действительно так, это означает, что вулканическая активность в Солнечной Системе существует намного дольше, чем ранее думали ученые.

Источник

Учёные из Йельского университета охладили молекулы до рекордно низкой температуры. Физики использовали магнитооптический захват и лазеры. Разработанная система позволила понизить температуру монофторида стронция до 2,5 тысячных долей градуса выше абсолютного нуля (минус 273,15 градуса Цельсия или 0 градусов Кельвина).

"Теперь мы можем начать изучать химические реакции, которые происходят при температуре, близкой к абсолютному нулю, – поясняет, зачем был проведён рекордный эксперимент, профессор физики и ведущий автор исследования Дейв ДеМилль (Dave DeMille). – У нас есть шанс узнать фундаментальные химические механизмы".

Магнитооптический захват — технология, широко применяемая в атомной физике, но, как правило, на уровне одного атома. Технология использует лазеры для одновременного охлаждения частиц и удержания их на месте.

"Представьте себе, что у вас есть миска с небольшим количеством мёда, – объясняет ДеМилль. – Если вы бросите в неё несколько маленьких шариков, то они завязнут и скопятся на дне. В ходе нашего эксперимента роль мёда исполняли лазерные лучи и магнитные поля".

До сих пор колеблющиеся и вращающиеся молекулы было непросто зафиксировать таким образом. В большинстве более ранних работ сначала охлаждались атомы, а затем из них "собирались" молекулы. Специалисты Йельского университета охлаждали непосредственно молекулы.

С монофторидом стронция они экспериментировали по той причине, что энергия колебаний его меньше, чем у многих других молекул. Кроме того, физики подобрали цвет лазера так, чтобы его воздействие не вызывало вращение молекул.

ДеМилль и его коллеги сконструировали свой собственный аппарат в подвальной лаборатории. Это сложная машина со множеством проводов, компьютеров, электрических компонентов, настольных зеркал и криогенных холодильных установок. В процессе используется десять лазеров, каждый — с контролируемой длиной волны.

Молекулы монофторида стронция выстреливали из криогенной камеры и формировали группу, которая замедлялась с помощью лазера. По словам учёных, это было похоже на попытку замедлить шар для боулинга шариками для пинг-понга, причём это нужно было сделать быстро и многократно.

Замедленные молекулы попадают в магнитное поле, где перекрёстные лазерные лучи проходят через центральную область вдоль трёх взаимно перпендикулярных осей. Так монофторид стронция и попадает в ловушку.

"Квантовая механика позволяет нам провести охлаждение и применить силу, которая оставляет молекулы парить в почти идеальном вакууме", – говорит ДеМилль.

Такое экстремальное охлаждение можно считать важной вехой в истории физики: оно даст базу для новых исследований в различных областях, от квантовой химии до основных теорий физики элементарных частиц.

Источник

Разрушительные последствия мощного взрыва сверхновой можно разглядеть на этом изображении, составленном из снимков, сделанных в рентген- и инфракрасном дапазонах, обсерваториями - космическим телескопом Спитцер (Spitzer Space Telescope), обсерваторией Чандра (Chandra X-Ray Observatory) и аппаратом XMM-Newton. Пузырящееся облако – это ударная волна неправильной формы, сгенерированная взрывом, который земляне могли увидеть 3 700 лет назад. Облако останков, Puppis A, находится на расстоянии около 7 000 лет от Земли, а диаметр ударной волны – около 10 световых лет. Пастельные оттенки на этом изображении говорят о том, что инфракрасные и рентген-структуры очень близки. Частицы теплой пыли отвечают за большую часть излучения в инфракрасном диапазоне, на этом снимке они видны в красном и зеленом цветах. Вещество, нагретое ударной волной сверхновой, излучает рентген-лучи, которые здесь изображены синим цветом. Области, где инфракрасное и рентген-излучение смешиваются, видны в более ярких и светлых пастельных тонах.  Инфракрасное свечение позволило астрономам выяснить, что общее количество пыли в регионе равно приблизительно одной четвертой от массы нашего Солнца. Данные, собранные инфракрасным спектрографом Спитцер, показывают, как ударная волна разбивает хрупкие частицы пыли, которые заполняют окружающее пространство.

Источник

Компании, которые разработали руки-манипуляторы для помощи астронавтам в на Международной Космической Станции, создали новую исследовательскую платформу. Робот под названием KidsArm позволяет хирургам быстро добраться до места операции в организме. Он обладает улучшенной системой съемки и контроля, благодаря чему достигается высокая точность, и создан для исследования потенциала автоматизации определенных трудных задач в минимально инвазивной педиатрической хирургии. "Тесты показали, что мы можем работать даже с крошечными структурами, такими, как кровяные сосуды, не повреждая их", - говорит Томас Луй (Thomas Looi), директор проекта на одном из предприятий, которые занимались разработкой KidsArm. "Цель данной руки-манипулятора – помочь врачам в выполнении определенных процедур во много раз быстрее и с повышенной точностью".  Для разработки KidsArm, проект SickKids сотрудничает с компаниями MacDonald и Associates Ltd. (MDA), - канадской компанией, которая участвовала в разработке руки-манипулятора космического шаттла и построила автоматическую систему на космической станции для Канадского Космического Агентства. Эти космические роботы - Canadarm, Canadarm2 and Dextre.

Источник

Компания Uwingu 19 августа запустила проект "Beam Me to Mars" («Передай мой сигнал на Марс»), приглашая людей за плату принять участие в отправлении сообщений с Земли на Марс 28 ноября – в день 50-й годовщины запуска первой успешной миссии на Марс - Mariner 4. Конечно, никто не сможет получить эти сообщения на Марсе, но они будут заархивированы здесь, на Земле, и участники проекта получат памятные сертификаты.  Среди других целей проекта Beam Me to Mars его организаторы называют сбор средств на финансирование космической науки, исследований и образования.  Кроме того, все сообщения, которые будут приняты для отправки на Марс, будут так же переданы в Конгресс, NASA и ООН.  Что же можно передать на Красную Планету? Это может быть имя, - за такое сообщение придется заплатить $4.95. За $9.95 можно отправить не только имя, но и сообщение из максимум 100 знаков, а $19.95 дают возможность отправить сообщение из 1000 знаков. И, наконец, заплатив 99 долларов, участник получает возможность отправить имя, длинное сообщение и любой снимок на его выбор. Сообщение можно будет найти через поиск на сайте Uwingu, и эта услуга будет бесплатной.  Принять участие в проекте можно до 5 ноября этого года. 28 ноября Uwingu в партнерстве с сетью Universal Space Network, с помощью радиотелескопов отправят сообщения на Марс со скоростью 1 миллион битов в секунду. Сообщения должны достичь Красной Планеты через 15 минут после отправки, - говорят представители Uwingu.

Источник

Вечером 20 августа 2014 года, в тот момент, когда Международная Космическая Станция пролетала над Северной Америкой, членам экипажа удалось увидеть великолепные сине-зеленые огни северного сияния. Астронавт Рейд Уайзман (Reid Wiseman) смог запечатлеть этот момент на представленном здесь фотоснимке.  В этот раз причиной северного сияния стало огромное облако газа, «пришедшее» с Солнца, - так называемый выброс коронарной массы, - которое столкнулось с магнитными полями Земли 19 августа 2014 года. Это событие стало (как часто бывает) причиной геомагнитной бури, - такого явления космической погоды, когда магнитные поля, окружающие Землю, сжимаются и потом расслабляются. В результате подобных колебаний магнитного поля создается нестабильное окружение, заряженные частицы двигаются и «запускают» электрические токи.  Геомагнитная буря продолжалась в течение приблизительно 24 часов, и все это время взаимодействие солнечных частиц и магнитных полей было причиной высвобождения частиц, уже «пойманных» недалеко от поверхности. Это, в свою очередь, запустило реакции в верхнем слое атмосферы, в которых молекулы кислорода и азота высвобождали фотоны света, результатом чего и стало северное сияние.

Источник

Космический аппарат Voyager летом 1989 года дал человечеству возможность увидеть вблизи Нептун и его спутник Тритон. Эти кадры были «восстановлены» и использованы для создания глобальной цветной карты этой странной Луны. Автор карты – Пол Шенк (Paul Schenk), ученый из Института Луны и Планет в Хьюстоне.  Разрешение новой карты Тритона – 600 метров на пиксель. Цвета были усилены, для большей четкости, однако они максимально приближены к естественным цветам Тритона. «Глаза» Voyager воспринимают цвета не так, как глаз человека, и эта карта была создана с использованием оранжевого, зеленого и голубого фильтров. В новой карте выше точность расположения отдельных структур на местности, более четко видны их детали, так как автору удалось избавиться от некоторых эффектов размытости, а цвет обработан в более высоком качестве.  На создание новой карты Тритона ученого вдохновила будущая встреча миссии New Horizons с Плутоном. Плутон не похож на Тритон, однако некоторое сходство все же присутствует. Тритон немного больше Плутона, у них почти одинаковая внутренняя плотность и состав камней, на поверхности обоих объектов имеются одинаковые замерзшие летучие вещества. В состав поверхности Плутона и Тритона входит моноксид углерода, диоксид углерода, а так же азотный и метановый лед. Voyager открыл на Тритоне выбросы в атмосферу, таким образом, Тритон присоединился к компании активных объектов Солнечной Системы, вместе со спутником Юпитера Ио и спутником Сатурна – Энцеладом. В следующем году ученые смогут узнать, имеются ли признаки схожей активности на Плутоне.

Источник

Древняя звезда в гало, окружающем Млечный Путь, похоже, содержит следы вещества, которое высвободилось в результате смерти одной из первых звезд во Вселенной, масса которой, по всей вероятности, превосходила массу Солнца в 200 раз. Об этом говорят результаты нового исследования.  Первые звезды во Вселенной, известные, как звезды III поколения, образовались из водорода и гелия, которые преобладали в молодой Вселенной. В результате ядерных реакций в их сердцевине образовывались другие элементы. В конце жизни сверхновые «выбрасывали» эти элементы в окружающее их пространство, где это вещество затем служилой основой для образования следующего поколения звезд.  Продолжительность первых массивных звезд Вселенной была, по всей вероятности, невелика, поэтому, чтобы определить их состав, ученым приходится исследовать их потомство – звезды, которые образовались из вещества, выброшенного в пространство в результате взрыва. Многочисленные модели предполагали, что как минимум некоторые из первых звезд должны были достигать громадных размеров, ранее не удавалось получить доказательств, которые подтвердили бы их существование.  Вако Аоки (Wako Aoki), ученый из Национальной Астрономической Обсерватории, в составе группы ученых использовал телескоп Субару на Гавайских островах для наблюдений за низко-массивными звездами с низким содержанием того, что астрономы называют «металлами», - то есть, элементами, отличными от водорода и гелия. Команде удалось идентифицировать SDS J0018-0939, - древнюю звезду на расстоянии всего 1000 лет от Земли. Низкое количество тяжелых элементов в составе звезды позволяет предположить, что возраст звезды – около 13 миллиардов лет. Исследовав ее химический состав, ученые пришли к выводу, что она могла образоваться из вещества, отброшенного одной-единственной массивной древней звездой, а не несколькими объектами меньшего размера.

Источник