Новости науки

Государственная Администрация Науки, Технологии и Национальной Оборонной Промышленности (State Administration of Science, Technology and Industry for National Defence / SASTIND) Китая сообщила в в воскресенье о том, что в этом году страна собирается совершить запуск первого орбитального лунного зонда повторного использования. 

Запуск миссии должен состояться незадолго до конца года. В сообщении говорится, что аппарат отправится к Луне и вернется на Землю. Для того, чтобы совершить это, ему будет необходимо вынести высокие температуры, которые объект испытывает в момент повторного входа в атмосферу земли. 

По словам чиновников, зонд будет испытанием технологии, которая будет использоваться для миссии 

Chang"e-5. Целью этой миссии является сбор образцов с поверхности Луны. Об этом сообщило официальное новостное агентство Xinhua.

Пекин рассматривает свою космическую программу как знак повышения статуса страны в глазах мирового сообщества и рост ее технических возможностей.

SASTIND сообщает, что лунный орбитальный зонд уже был перевезен в на космодром Сичан (Xichang Satellite Launch Centre), который находится на юго-западе Китая, в провинции Сичан. 

Источник

Ускорение галактик, находящихся на разных красных смещениях z от 0 до 3. Черная линия — теоретическое предсказание на основе современной космологической картины (ΛCDM); штриховые линии — теоретические предсказания, обходящиеся совсем без темной энергии. Точки с погрешностями — ожидаемые экспериментальные результаты, которые сможет получить специализированный радиотелескоп нового поколения за десятилетие работы. Цветом выделена та область красных смещений, на которые ориентируется будущий эксперимент CHIME. Изображение из обсуждаемой статьи

Известно, что Вселенная расширяется, причем расширяется с ускорением. Однако все экспериментальные свидетельства в пользу ускорения были получены косвенными методами: для прямого наблюдения пока не хватает чувствительности телескопов. Расчеты, опубликованные в журнале Physical Review Letters, показывают, что небольшая модификация строящихся сейчас радиотелескопов позволит вскоре напрямую обнаружить ускоренное расширение Вселенной.

Ускоряющееся расширение Вселенной и трудности его наблюдения

Астрономические наблюдения показывают, что Вселенная в целом расширяется. Далекие галактики движутся в сторону от нас, причем чем дальше они находятся, тем быстрее они от нас убегают. Этот факт, равно как и закон Хаббла, связывающий расстояние до галактик со скоростью их удаления от нас, известны уже почти век. Подробнее об измерениях, на которые опираются эти выводы, читайте в статье Откуда астрономы это знают?, в публичной лекции Джона Мазера и в большом списке вопросов и ответов по космологии.

Относительно недавно было также обнаружено, что Вселенная сейчас расширяется с ускорением. Первые наблюдательные результаты в пользу этого появились в 1998 году, и после десятилетия критических проверок и независимых подтверждений этот вывод тоже стал установленным фактом в космологии. Нобелевская премия по физике за 2011 год была присуждена как раз за это открытие. В рамках современной космологической картины мира за это ускоряющееся расширение отвечает не обычное вещество и даже не загадочная темная материя, а совершенно особенная субстанция, названная темной энергией.

Астрономические наблюдения, подтверждающие ускоряющееся расширение Вселенной, разнообразны. Однако надо четко понимать, что все эти наблюдения — косвенные. Мы не видим напрямую, что темп расширения Вселенной растет со временем. Мы имеем лишь каталог объектов, находящихся на разных расстояниях от нас, измеряем их скорости и яркости, пытаемся сравнить получившееся распределение с теоретическими расчетами и понимаем, что весь набор данных не удается объяснить простым равномерным расширением. Зато предположение о темной энергии, которое подтверждают и другие космологические данные, отлично с этим описанием справляется.

Тем не менее для пущей достоверности, для железной гарантии факт ускоряющегося расширения Вселенной полезно измерить и напрямую. Это можно сделать с помощью так называемого теста Сэндиджа–Лоуба (Sandage–Loeb test). Выглядит он довольно просто. Мы следим за каким-то далеким объектом и измеряем его скорость удаления с помощьюэффекта Доплера. Если свет был испущен источником на одной длине волны, а мы его регистрируем на другой, большей, то их отношение даст нам величину красного смещения источника z, а оно позволяет найти скорость его удаления. Если такое измерение проводить раз за разом в течение нескольких лет, то рано или поздно мы заметим, что красное смещение растет — источник света ускоряется относительно нас. При таком измерении нам не требуется сравнивать разные объекты, оценивать расстояние до них или измерять их яркость. Достаточно лишь следить за красным смещением одного и того же объекта, но в течение долгого времени. Поскольку спектроскопические измерения очень точны, а сам источник никуда не девается, казалось бы, проблем с этим измерением быть не должно.

Однако чуть более внимательный взгляд вскрывает ряд трудностей. Во-первых, предполагаемое ускорение должно быть очень маленьким. В качестве самой грубой оценки можно взять скорость света деленную на возраст Вселенной (13 млрд лет), это даст примерно 2 (см/с)/год, то есть около 10⁻¹⁰ от ускорения свободного падения за Земле. Такого порядка было бы ускорение у объектов на больших красных смещениях z — при условии, что они действительно ускоряются.

Однако тут всплывает вторая трудность. Ускоренным расширение было не всегда. Ускорение началось относительно недавно по космологическим масштабам, когда возраст Вселенной составлял уже 10 млрд лет. До этого Вселенная расширялась с замедлением: гравитационное притяжение тогда еще преобладало над расталкивающим эффектом темной энергии. Поэтому если мы будем наблюдать далекие галактики с z > 2, то мы будем видеть их еще в ту далекую эпоху, когда ускорения еще не было. Так что для прямого наблюдения ускорения приходится смотреть лишь на довольно близкие объекты, только они уже ускоряются для наших сегодняшних наблюдений. А раз они близки, то и ускорение у них будет еще меньше; вычисления показывают, что оно не будет превышать 0,4 (см/с)/год (см. рисунок).

Третья трудность возникает из банального факта, что галактики взаимодействуют друг с другом. Это значит, что у них есть и обычное ускорение, вызванное гравитационным притяжением и вовсе не связанное с ускоренным расширением Вселенной. Его тоже надо принимать во внимание, чтоб не спутать его искомым космологическим эффектом. Да и сама Солнечная система, а значит, и приборы наблюдения, тоже испытывает центростремительное ускорение, направленное к центру нашей галактики. К счастью, это собственное ускорение легко контролируется с помощью периодов пульсаров.

Четвертая трудность вызвана уже внутренним движением светящегося вещества внутри источника. Свет от далекой галактики — это совокупность свечения большого числа объектов или протяженных областей. У всех них есть какие-то свои скорости движения внутри галактики, которые то складываются, то вычитаются из скорости самой галактики. Даже внутри одного горячего источника есть атомы, которые в момент излучения движутся с большими скоростями на нас или от нас. Поэтому даже если все они в своих системах отсчета излучают свет на какой-то одной длине волны, мы будем наблюдать не узкую, а слегка размытую линию излучения. Из-за этого неизбежного доплеровского размытия заметить ничтожный космологический сдвиг линии излучения будет очень трудно.

Прямое измерение ускорения в радиолинии водорода

В статье Method for Direct Measurement of Cosmic Acceleration by 21-cm Absorption Systems, опубликованной на днях в журнале Physical Review Letters, описывается метод прямого измерения ускоренного расширения Вселенной, позволяющий частично преодолеть эти трудности. Сам по себе этот метод тоже не нов, однако до сих пор не было особой уверенности, что он позволит за разумные сроки привести к надежному обнаружению ускорения. Приведенные в статье расчеты демонстрируют, что это действительно так, если только внести некоторые модификации в строящиеся сейчас радиотелескопы нового поколения.

Здесь используется по сути тот же эффект, но только не для линий излучения, а для линий поглощения, и кроме того — не для оптического диапазона, а для радиоизлучения на длине волны 21 см. Число это взято вовсе не с потолка. Знаменитая спектральная линия 21 см возникает в результате перескока электрона в атоме водорода между двумя очень близкими уровнями энергии, разделенными за счет сверхтонкого расщепления. Радионаблюдения неба на этой длине волны позволяют картографировать протяженные облака нейтрального атомарного водорода в галактиках. Если достаточно плотное облако водорода находится на пути радиоизлучения от какой-то еще более далекой галактики, мы видим линию поглощения — провал интенсивности радиосигнала на этой длине волны. Сравнивая измеренную длину волны с номинальной, мы по доплеровскому эффекту получаем скорость облака водорода.

В статье описано несколько преимуществ радионаблюдений на 21 см по сравнению с обычными оптическими. Во-первых, сама по себе эта линия исключительно узкая и ее положение известно с огромной точностью. Во-вторых, она возникает в облаке холодного водорода, поскольку горячий водород не оставался бы нейтральным газом. Это значит, что скорость движения отдельных атомов невелика и размытие линии получается намного меньше, чем для горячего источника.

В-третьих, сейчас строится целое семейство радиотелескопов, которые в ближайшие годы начнут наблюдать Вселенную как раз в радиолинии нейтрального водорода и на нужных красных смещениях. Это, например, канадский эксперимент CHIME, который должен заработать в следующем году, или, в более отдаленной перспективе, гигантский проект SKAс площадью радиоантенн в квадратный километр. Их основные задачи связаны с изучением пространственного распределения водорода во Вселенной, но, как поясняют авторы статьи, их можно адаптировать и для детектирования ускоренного расширения. Для этого потребуется еще больше повысить спектральное разрешение телескопа, а также гарантировать стабильность частоты на уровне 10⁻¹¹ за десятилетие. В принципе, это реализуемо с помощью современных стандартов частоты, однако их необходимо внедрять в проекты уже сейчас, на этапе строительства радиотелескопов.

Надо сказать, что попытки измерить ускорение с помощью этой же линии 21 см уже предпринимались. Последний результат здесь датируется 2012 годом. Радионаблюдения в течение 13 лет за десятком объектов, расположенных на красных смещениях от 0,09 до 0,69, дало следующий результат для ускорения: −5,5±2,2 (м/с)/год (заметьте — м/с, а не см/с!). Знак минус означает не ускорение, а замедление, что на первый взгляд противоречит ускоряющемуся расширению, однако из-за большой погрешности никаких окончательных выводов тут делать не следует. Чтобы почувствовать предсказываемое ускоренное расширение Вселенной, чувствительность эксперимента следует увеличить на три порядка. Авторы статьи уверяют, что это возможно. Выигрыш тут будет не только в новых, более чувствительных радиотелескопах, но и в огромном числе (порядка миллиона) конкретных объектов с нейтральным водородом, за которыми будет одновременно вестись наблюдение. Усреднение по всем им позволит резко уменьшить погрешность.

Оценки для эксперимента CHIME показывают, что за 10 лет работы можно будет зарегистрировать ускоренное расширение Вселенной на уровне статистической значимости 5 стандартных отклонений. Для проекта SKA речь уже идет о считанных годах. Стоит подчеркнуть, что это измерение не ограничивается одним лишь фактом наблюдения ускорения, а позволит еще и измерить в деталях, как оно зависит от красного смещения. Это значит, что откроется возможность напрямую проверять разные теоретические модели темной энергии, в том числе и экзотические модели гравитации. Иными словами, в арсенале космологов появится еще один мощный инструмент исследования.

Источник

По мере того, как космический аппарат New Horizons продолжает свое путешествие к внешней границе Солнечной Системы, его цель – которая находится в поясе Койпера – становится ярче и четче. Новые снимки, сделанные благодаря камере LORRI (Long Range Reconnaissance Imager), ясно показывают Плутон и самый большой из его спутников – Харон – связанными в тесном орбитальном танце. Два объекта разделяет расстояние всего чуть более 18 000 километров. 

Эти снимки, на которых показано, как Харон вращается вокруг Плутона, являются рекордсменами в смысле расстояния, с которого они сделаны: в 10 раз меньшего, чем расстояние от Плутона до Земли. 

Мы уже видели снимки Плутона и Харона, однако, на этой анимации можно увидеть кое-что еще. 

За 5 дней LORRI сделал 12 снимков системы Плутон-Харон, за это время Харон почти полностью совершил 1 оборот вокруг Плутона. Однако, по мере того, как Харон вращается по орбите, можно наблюдать отчетливые колебания позиции Плутона. Масса Харона (примерно 12 процентов от массы Плутона) оказывает сильное гравитационное влияние на Плутон, очень отчетливо оттягивая его “от центра” . Следовательно, оба объекта вращаются вокруг воображаемой точки над поверхностью Плутона. Эта точка называется центром тяжести системы Плутон-Харон. 

Это совершенно нетипичная ситуация для планет Солнечной Системы – лишь двойные системы астероидов могут иметь барицентры (центры тяжести) вне самих объектов. В результате, многие ученые пришли к выводу, что Харон нужно признать самостоятельной планетой, или же обозначить систему «Плутон-Харон» как двойную планету. 

В 2012 году была опубликована статья, в которой указывалось, что четыре других спутника Плутона на самом деле не вращаются вокруг него. Они следуют по орбите вокруг центра тяжести системы Плутон-Харон, то есть являются спутниками Плутона и Харона, а не одного Плутона! 

Однако, международная организация, которая занимается классификацией небесных объектов, должна еще раз исследовать этот факт. Скорее всего, Международному Астрономическому Союзу необходимо будет провести повторное исследование системы Плутона и Харона, особенно после того, как в следующем году будут получены снимки с близкого расстояния.

Источник

Ученые из Японии и Австрии изучили энергетические уровни Ландау свободного электрона во время его движения в магнитном поле. Энергетические уровни Ландау образуются при движении квантовой частицы в обычном магнитном поле и проявляются, в точном соответствии с решением уравнения Шредингера, в квантовании энергии частицы (формировании дискретных уровней) при заданной предварительно проекции скорости в поперечном направлении магнитного поля. Как правило, в классическом случае подобных уровней не возникает, движение же частицы подчиняется законам классической физики и осуществляется под воздействием силы Лоренца (в этом случае — ее магнитной составляющей) с циклотронной частотой. Исследователи установили, что, в зависимости от квантового числа, описывающего угловой момент обычной частицы, она может двигаться с тремя разными частотами: нулевой, циклотронной и ларморовской (которая равна половине циклотронной). Это странное с позиций классической физики поведение можно полностью объяснить квантовой механикой. Ученые подчеркивают, что их наблюдения дают возможность лучше понять квантовые особенности, которые присущи движению зараженных частиц в магнитных полях (природу уровней Ландау).

Источник

Как мы знаем, магнитные поля Земли и Солнца влияют на многие жизненные процессы. Кроме того, периодически они меняют свои магнитные полюса. Периоды смены у них разные, например, на Солнце этот процесс происходит раз в 11 лет, а вот на Земле — примерно раз в несколько миллионов лет. Такая большая разница во временных промежутках объясняется разным строением и динамикой этих космических объектов.

По словам доктора Иэна О’Нила (Dr. Ian ONeill), за 11 лет происходит изменение динамики ближайшей к нам звезды. Масса токопроводящей плазмы в процессе перехода от «минимума» Солнца к «максимуму» начинает вращаться быстрее на экваторе и медленнее у полюсов. Это влияет на солнечное магнитное поле, а оно в свою очередь — на его плазму. За счёт натяжения нестабильной плазмы и как следствие магнитных и электрических явлений меняются сами магнитные полюса.

На Земле этот процесс проходит иначе. Магнитное поле рождается во внешнем слое жидкого ядра из железа и никеля, толщина которого две тысячи километров. Сильные электрические токи, вырабатывающиеся под воздействием вращения Земли и одновременно текущих в ней температурных конвекционных потоков, проходящих через всё ядро, и создают магнитное поле. С помощью этого цикла, называемого «геодинамо», возникают магнитные поля на некоторых других планетах, помимо нашей. В редких случаях магнитные полюса могут смениться из-за уникальных ситуаций, например, смены направлений движущихся потоков жидкости, протекающей в ядре Земли.

Многие фантасты в своих произведениях пишут о том, что смена магнитных полюсов может повлечь за собой гигантскую катастрофу, способную уничтожить мир. Однако это заявление можно смело опровергнуть, так как никакого влияния на планету, её население и даже на обычный ход дня смена полюсов не окажет. Не слишком приятными последствиями можно считать при этом то, что при временном ослаблении магнитного поля Земли оно ослабнет, что позволит вредным частицам Солнца и космоса в целом проникнуть в земную атмосферу. Кэти Джордан (Cathy Jordan) из Корнелльского университета сообщает: «Конечно, при исчезновении или ослаблении магнитного поля к поверхности Земли устремится большое количество частиц вредного излучения, однако они доберутся лишь до верхнего слоя атмосферы. Поскольку атмосфера Земли плотная, она способна поглотить их и защитить поверхность».

За всё то время, что существует Земля, смена магнитных полюсов успела произойти уже несколько раз. Учёные смогли установить это по вулканическим горным породам, принадлежащим различным историческим эпохам. Охлаждённые и застывшие горные породы при выходе из-под земли под воздействием магнитного поля ориентированы в соответствии с его линиями на уровне элементов структуры. Поэтому признаку геологи определяют возраст породы.

Поскольку вулканы активно действуют на Земле всё время, подробная история магнитных полей отражена в горных породах. При этом никакие глобальные катастрофы не совпадали со сменой полюсов в хронологических рамках.

Но, тем не менее, очередное изменение магнитного поля существенно повлияет на природу и цивилизацию. Согласно предварительным данным, смена магнитных полюсов произойдёт только через несколько тысяч лет, поэтому ни мы, ни наши ближайшие потомки, этого не увидим.

Источник

Ученые Университета Куртин (Curtin University) смогли пролить свет на историю «бомбардировки» нашей Солнечной Системы, изучив уникальный вулканический метеорит, который был найден на западе Австралии. 

Семь лет назад на камеру удалось заснять падение так называемого метеорита Bunburra Rockhole Meterorite, обладающего уникальными характеристиками, которые позволяют предположить, что он является частью большого астероида, который до сих пор не был идентифицирован. 

Старший доцент Фред Джордан (Fred Jourdan) и его коллеги – профессор Фил Блэнд (Phil Bland) и доктор Гретхен Бенедикс (Gretchen Benedix) считают, что метеорит является доказательством того, что более 3,4 миллиардов лет назад произошла серия столкновений астероидов. 

Возраст метеорита ученые определили с помощью техники аргон-аргон, - известного метода для определения возраста кратеров. Полученный результат говорит о том, что метеорит «принял участие» в трех столкновениях, которые произошла примерно 3,6 – 3,4 миллиарда лет назад. 

По меркам космоса, этот метеорит довольно молодой, так как большинство метеоритов датируется возрастом 4,57 миллиардов лет. Так же интересно, что результаты показали, что метеорит пережил не одно столкновение перед тем, как упасть на Землю в 2007 году.
Источник

Ученые из Мэриленда (США) продемонстрировали возможность управления многомодовым (многочастотным) режимом работы акустического лазера. Результаты своей работы авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters.

Акустический лазер включает в себя полость-резонатор, в которой установлена специальная отражающая мембрана, способная поддержать несколько акустических колебательных режимов и играющая роль выходного устройства. Прибор способен работать в многомодовом режиме, однако исследователи установили явление так называемого «аномального охлаждения», при котором акустический лазер переходит в одномодовый режим работы.

В этом случае выделяется ведущая мода (частота) колебаний, с которой связано усиление акустических колебаний и которая подавляет усиление других частот. Ученые продемонстрировали возможность управления многомодовыми режимами, в том числе и для настройки необходимых параметров одномодового режима.

Управление конкурирующими модами специалисты осуществляли регулированием мощности оптической накачки: чем она больше, тем больше возникает частот акустических колебаний, из которых выделяется ведущая, которая и подавляет остальные.

Источник

Нильс Бор, пионер квантовой механики, использовал тайцзи, символ инь-ян, в своём гербе. С его точки зрения, поляризованные частицы дополняют друг друга подобно тому, как две противоположные силы инь и ян создают баланс во Вселенной, в даосском понимании. Бор говорил о единстве противоположностей в природе.

Многие концепции в древней китайской науке соответствуют теориям в физике, которые были сформированы лишь в прошлом веке. Вот краткий обзор нескольких таких идей.

1. Восемь триграмм и расположение частиц

Восемь триграмм описаны в классическом китайском трактате «И-цзин» («Книга перемен») †одном из важнейших и наиболее фундаментальных в китайской истории. Эти триграммы символизируют основные принципы реальности, они имеют восьмиугольную форму, что отражает их взаимодействие друг с другом.

В своей книге «Дао физики» (1975 г.) физик Фритьоф Капра писал, что эта восьмиугольная структура в некотором смысле похожа на мезон, «в котором частицы и античастицы занимают противоположные позиции».

«Как современная физика, так и древняя китайская мысль, считают перемены и трансформации ключевым аспектом природы, и рассматривает структуры и симметрии, создаваемые переменами, как вторичные», †писал он.

2. «Книга перемен» и универсальная теория

Современная физика базируется на двух доктринах: общая теория относительности и квантовая механика. Проблема в том, что они противоречат друг другу.

В 1999 г. Брайан Грин написал в своей номинированной на Пулитцеровскую премию книге «Элегантная Вселенная»: «Общая теория относительности и квантовая механика в своих нынешних формулировках не могут быть обе верными одновременно. Эти две теории, лежащие в основе огромного прогресса в физике за последние сто лет, взаимно несовместимы».

Теория относительности успешно объясняет строение Вселенной в крупных масштабах, например, в масштабах звёзд и галактик. Квантовая механика изучает Вселенную в микроскопических масштабах на уровне атомов и субатомных частиц. Учёные по-прежнему ищут так называемую универсальную теорию, которая бы могла охватить всё.

Теория струн делает попытки в этом направлении. В упрощённой трактовке эта теория рассматривает Вселенную в виде струн, а не отдельных точек. Например, электрон воспринимается не как точка, а как струна. Если струна совершает колебания в одной манере, то это выглядит как электрон, если в другой, то получается фотон или кварк. Эти гипотетические струны берут своё начало в другом измерении, где нет гравитации.

В 70-е годы прошлого века набирала популярность, хотя и не была общепризнанной, теория матрицы рассеивания, которая предшествовала теории струн.

В то время Капра писал: «И-Цзин, наверное, самая близкая аналогия теории матрицы рассеивания в восточной мысли. В обеих системах упор делается на процессе, а не на объектах. В теории матрицы рассеивания эти процессы †реакция частиц, которые дают начало всем явлениям в мире адронов [тип субатомных частиц].

В «Книге перемен» основные процессы называются переменами, и они являются ключевыми для понимания всех естественных феноменов.

3. Лао-цзы и субатомные частицы

Лао-Цзы, основатель даосизма, в VI веке писал: «Дао дало жизнь одному, одно дало жизнь двум, два дали жизнь трём, три дали жизнь мириадам вещей. Мириады вещей несут инь на своей спине и держат ян в своих объятиях».

Некоторые считают, что это философское высказывание похоже на описание различных уровней частиц: молекулы, атомы, электроны и т.д.

Электроны †субатомные частицы с отрицательным электрическим зарядом. Протоны †субатомные частицы с положительным электрическим зарядом. Эти заряды можно соотнести с полярными силами инь-ян в даосизме.

Древние греки также выдвигали теории об атомах. Современная наука открыла электроны только в 1897 г., а другие субатомные частицы были открыты ещё позднее.

Различные приоритеты

Цели древней китайской науки отличались от целей современной физики. Древние китайские учёные концентрировали внимание на духовном, они признавали как материальные вещи, так и «нематериальные».

Некоторые из выдающихся физиков современности черпали вдохновение из древней китайской науки.

Квантовая физика доказала, что наблюдатель может изменить результат эксперимента, просто наблюдая. «Мистики также часто говорят, что наблюдатель и наблюдаемый объединяются, они перестают быть отдельными объектами», †говорит Капра в одном из интервью. Даже возможно, что намерение исследователя может повлиять на результат эксперимента. Некоторые исследования показали, что человеческая мысль может влиять на физическую реальность, хотя это и не признано общепризнанной наукой. Дин Радин из Института ноэтических наук и Вильям А. Тиллер из Стэндфордского университета относятся к числу учёных, изучающих эту тему.

Исходная точка древней науки, базировавшая на духовности, и материалистичный подход современной науки приводят к разным результатам.

«Западная наука с XVII века была одержима идеей контроля, человека, доминирующего над природой… Эта одержимость привела к катастрофе»,†говорил Капра.

Источник

Трое ученых из института Perimeter Institute выдвинули новую идею о том, что могло стать катализатором Большого Взрыва. 

По их мнению, то, что мы называем Большим Взрывом, могло быть трехмерным «миражом» сжимающейся звезды в другой вселенной, которая значительно отличается от нашей. 

Традиционное мнение гласит, что Большой Взрыв начался с сингулярности – бесконечно плотного и горячего состояния пространства-времени, где не действуют стандартные законы физики. 

Проблема, по мнению авторов, состоит в том, что теория Большого Взрыва предполагает, что наша относительно понятная, стандартная и прогнозируемая Вселенная родилась из сингулярности, которая отрицает все законы физики. Это звучит неправдоподобно. 

Значит, считают они, произошло что-то другое. Возможно, наша Вселенная никогда не была сингулярной. 

Они предполагают, что известная нам Вселенная может являться трехмерной «упаковкой» горизонта событий четырехмерной черной дыры. Согласно этому сценарию, наша Вселенная появилась тогда, когда звезда в четырехмерной Вселенной превратилась в черную дыру. 

То есть, они считают, что наша Вселенная появилась и продолжает быть лишь одной структурой из останков взрыва четырехмерной звезды. 

Ученые говорят, что, хотя эта идея может показаться абсурдной, ее поддерживает современная математика, описывающая пространство и время. Они, в частности, использовали средства голографии для того, чтобы «превратить Большой Взрыв в космический мираж». Кроме того, их модель попутно могла бы разрешить давно стоящие перед учеными космологические загадки. 

Источник

В настоящее время нам известно о существовании почти 2 000 экзопланет, однако, по большей части, эти планеты – негостеприимные газовые гиганты. Благодаря миссии Kepler (Кеплер) было открыто несколько скалистых планет меньшего размера, находящихся в зоне, пригодной для жизни (то есть, не слишком далеко от своих звезд и не слишком близко к ним; на таком расстоянии, что температура на поверхности планеты допускает существование воды в жидком виде). Если планета находится на внутренней границе этой зоны, жар от звезды нагревает воду на планете, и она испаряется в атмосферу. На внешней границе обитаемой зоны температуры низкие настолько, что формируются облака из диоксида углерода, и то небольшое количество солнечной энергии, которое достигает планеты, отскакивает от этих облаков, - в результате превращается в замерзший мир.

Однако, эта концепция – упрощенная. На самом деле, в реальности на обитаемость большое влияние оказывает множество других факторов. Авторы нового исследования выяснили, что скорость, с которой вращается планета, так же имеет большое значение в плане возможности существования жизни на планете. Вращение не только контролирует продолжительность дня и ночи, оно так же может влиять на ветры, которые дуют в атмосфере и оказывают влияние на формирование облаков. 

Источник

Результаты нового исследования ученых, основанные на анализе данных, полученных космическим аппаратом SELENE (SELenological and ENgineering Explorer) и другими миссиями, говорят о том, что Луна внутри имеет довольно высокую температуру, в результате воздействия на нее гравитации Земли. 

“Я считаю, что результаты нашего исследования поднимают новые вопросы. Например, как может дно лунной мантии оставаться в более мягком состоянии в течение долгого времени? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, мы хотели бы продолжить подробные исследования внутренней структуры и механизма генерации тепла внутри Луны”, - заявляет Юджи Харада (Yuji Harada), ведущий исследователь группы ученых. 

“Появился еще один вопрос: каким образом конверсия приливной в тепловую энергию повлияла на движение Луны относительно Земли и на охлаждение Луны?” добавляет он.

Выводы о «внутренностях» луны ученые сделали, исследовав, как гравитация Земли деформирует ее внутри посредством приливных сил. Модели показывают, что приливные изменения внутри Луны, скорее всего, связаны с «мягким слоем» внутри лунной мании. Благодаря миссиям Apollo ученые узнали, что у Луны имеется ядро (внутренняя часть, которая состоит из металла) и мантия (которая состоит из породы). 

Прошлые исследования указывали на возможность того, что часть породы в самой глубокой части внутри лунной мантии может быть расплавлена. Это исследование подтверждает эту гипотезу, так как частично расплавленная порода становится более мягкой. 

По мнению ученых, тепло исходит из мягкого слоя, который находится глубоко внутри мантии. Они заявляют, что в исследованиях, которые они планируют провести в будущем, они хотели бы сфокусироваться на том, почему лишь этот слой остается мягким, и как приливная энергия влияет на остывание Луны и на ее движение относительно Земли.

Источник

Российские физики придумали, как усовершенствовать магнитно-резонансный томограф. Ведущие фирмы мира много лет бьются над задачей, чем заменить в составе прибора дорогостоящий жидкий гелий, работа с которым требует особых навыков.

Дело в том, что обследование пациента ведется в сильных магнитных полях, для создания которых требуются сверхпроводящие магниты. Как известно, эффект сверхпроводимости возникает при температуре 270 градусов Цельсия, именно такую температуру и помогает создать использование этого элемента.

Российским ученым вместо жидкого гелия удалось закачать в томограф газообразный.

«Пока задача решена на макете с магнитом диаметром 70 см. Сейчас готовим полномасштабный вариант. Чтобы его реализовать, нужна очень серьезная математика, расчеты магнитных полей, теплообмена. Думаю, что через 1-2 года можно ожидать первый результат», — сказал доктор физико-математических наук из Физического института РАН Евгений Демихов.

Внедрение этого ноу-хау позволит России занять место мирового лидера по созданию этого вида высокотехнологичной техники. 

Источник

Ученые из Японии и Австрии исследовали энергетические уровни Ландау свободного электрона при его движении в магнитном поле. Результаты своего исследования авторы опубликовали в журнале Nature Communications, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте RIKEN.

Энергетические уровни Ландау возникают при движении квантовой частицы в магнитном поле и проявляются, в соответствии с решением уравнения Шредингера, в квантовании ее энергии (появлении дискретных уровней) при заданной проекции скорости в поперечном направлении магнитного поля.

В классическом случае таких уровней не возникает, а движение частицы подчиняется законам классической физики и происходит под действием силы Лоренца (в данном случае — ее магнитной составляющей) с циклотронной частотой.

Ученые в своем эксперименте обнаружили, что в зависимости от квантового числа, описывающего угловой момент частицы, она может двигаться с тремя различными частотами: нулевой, циклотронной и ларморовской (которая равна половине циклотронной). Такое странное с позиций классической физики поведение полностью объясняется квантовой механикой.

Ученые отмечают, что их наблюдения позволяют лучше понять квантовые особенности, присущие движению зараженных частиц в магнитных полях (природу уровней Ландау), а также способствуют прогрессу в той части физики твердого тела, которая связана с квантовым эффектом Холла.

Источник

2,6-метровый телескоп VLT Survey Telescope сделал великолепный подробный широкоугольный снимок галактики Messier 33. Эта близлежащая спиральная галактика полна яркими звездными скоплениями и облаками газа и пыли, которые здесь видны особенно четко.

Messier 33, так же известная как NGC 598, расположена на расстоянии около трех миллионов световых лет, в небольшом созвездии Треугольника (Triangulum). Так же эту галактику часто называют Галактикой Треугольника. 

Это изображение составлено из множества отдельных снимков с разной выдержкой, некоторые из них были сделаны с помощью фильтра, который пропускал лишь свет светящегося водорода; в результате красные газовые облака в спиральных облаках галактики особенно заметны. 

Среди множества областей звездообразования в спиральных рукавах Messier 33, особенно выделяется гигантская туманность NGC 604. Ее диаметр почти 1500 световых лет, и она является одной из самых больших известных близлежащих туманностей. 

Галактика треугольник – третья по величине галактика Местной Группы галактик, в которую входят Млечный Путь, Андромеда и около 50 галактик меньшего размера. В очень ясную, темную ночь ее можно увидеть невооруженным глазом, и она считается самым отдаленным небесным объектом, который можно увидеть без вспомогательных оптических приборов. 

Более внимательный взгляд на этот удивительный снимок позволяет не только очень подробно изучить спиральные рукава галактики, где происходит звездообразование, но так же увидеть множество более отдаленных галактик, которые находятся за мириадами звезд и светящихся облаков NGC 598.
Источник

Группа астрономов с помощью космического телескопа Hubble Space Telescope обнаружила звездную систему, в которой после необыкновенно слабого взрыва сверхновой могла образоваться «звезда-зомби».

В результате взрыва сверхновой обычно разрушается белый карлик. В данном случае, по мнению ученых, после взрыва сверхновой часть карликовой звезды могла выжить. Изучая снимки Hubble, сделанные за несколько лет до взрыва, ученые обнаружили голубую звезду-компаньона, которая «подкармливала» энергией белого карлика. В результате этого процесса запустились ядерные реакции и произошел слабый взрыв сверхновой. Такой тип сверхновых, - Iax, встречается реже, чем более типичные сверхновые типа Ia. Астрономам удалось идентифицировать более тридцати таких мини-сверхновых, после которых могли остаться выжившие белые карлики. 

Результаты исследования опубликованы в выпуске журнала Nature от 7 августа. 

«Слабая сверхновая» SN 2012Z находится в галактике NGC 1309, на расстоянии 110 миллионов световых лет от нас. Она была открыта специалистами Lick Observatory Supernova Search в январе 2012 года. По счастливому совпадению, в течение нескольких лет до взрыва сверхновой за NGC 1309 наблюдала камера Advanced Camera for Surveys телескопа Hubble, и в результате ученые смогли сравнить снимки «до» и «после» взрыва. 

Увеличив снимки, сделанные перед взрывом, ученые увидели некий объект поблизости от сверхновой. Изучив его цвет и сравнив с компьютерными моделями различных систем-прародителей сверхновых типа Iax, ученые пришли к выводу, что они видят свет звезды, которая лишилась своей внешней оболочки из водорода.

Теперь команда планирует вновь использовать Hubble в 2015 году для наблюдений за этой областью, - чтобы свет сверхновой стал достаточно тусклым для того, чтобы можно было увидеть пока гипотетическую «звезду-зомби» и ее гелиевого компаньона, и, таким образом, получить подтверждение своей гипотезе. 

Источник

Астрономы Университета Вашингтона и Университета Аризоны обнаружили, что для определенных планет, размер которых сравним с размером Земли, сила притяжения планеты-компаньона, которая находится дальше от звезды, может генерировать достаточное количество тепла (в результате процесса, известного как приливный разогрев) – для того, чтобы предотвратить охлаждение планеты со временем, и, таким образом, продлить срок, в течение которого планета может быть пригодна для жизни.

Статья, посвященная этой работе, была опубликована в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 

Приливный разогрев - это эффект, который в Солнечной Системе ученые наблюдают на спутниках Юпитера – Ио и Европе. Ученые доказали, что то же самое может происходить и с экзопланетами – стареющими остывающими внесолнечными планетами, по размерам схожими с Землей, которые находятся на некруговых орбитах в обитаемой зоне низкомассивных звезд (тех, масса которых приблизительно в четыре раза меньше Солнечной). Когда планета приближается к звезде, сила притяжения становится сильнее, и планета вытягивается. Когда она удаляется, - гравитационное поле ослабевает, и форма планеты вновь приближается к сфере. В результате, внутренние слои планеты постоянно трутся друг о друга и генерируют тепло. 

По словам ученых, планета-компаньон, которая находится дальше от звезды, необходима для того, чтобы орбита потенциально пригодной для жизни планеты оставалась некруговой. Если орбита будет круговой, гравитационная тяга от звезды будет постоянной, то есть форма планеты не будет меняться, и приливный разогрев не произойдет. 

Источник

В прошлом августе за две недели на спутнике Юпитера – Ио – произошло три серьезных извержения вулканов, в результате которых вещество поднялось на сотни километров над поверхностью. Ученых это заставило задуматься о том, что, возможно, эти события, которые, как считалось ранее, происходят примерно раз в два года, на самом деле могут быть намного более частыми.

Ио, - самая близкая к Юпитеру луна из четырех больших «галилеевых спутников», имеет диаметр около 3700 километров. Кроме Земли, это единственное место в Солнечной Системе, на котором происходят извержения вулканов с горячей лавой, - как те, что мы наблюдаем на Земле. Благодаря низкой гравитации на Ио, в результате этих извержений образуется громадный вулканический «зонт» вещества, которое поднимается высоко в пространство. 

"Эти новые извержения относятся к относительно редкому классу извержений на Ио, - из-за их размера и удивительно высокой термальной эмиссии", - заявляет вулканолог, сотрудник Лаборатории Реактивного Движения Эшли Дейвиш (Ashley Davieshe). "Количество энергии, выделенной в результате этих извержений, позволяет предположить, что фонтаны лавы вырывались из трещин в очень большом количестве каждую секунду, формируя потоки лавы, которые быстро распространялись по поверхности Ио". 

Для всех трех извержений, в том числе самого серьезного и мощного, которое случилось 29 августа 2013 года, были характеры так называемые «огненные завесы», так как лава вырывалась из трещин, длина которых достигала нескольких километров..
Источник

Эксперты NASA успешно испытали двигатель EmDrive, над которым больше 10 лет смеялись ученые. Принцип работы этого двигателя нарушает фундаментальные законы физики, но необъяснимым образом он работает, кардинально меняя перспективы освоения космоса.

Двигатель EmDrive был изобретен британцем Рождером Шоером и не нуждается в топливе, поскольку в нем используется энергия микроволн. Первая экспериментальная модель была построена еще в 2003 году, тогда устройство дало тягу 16 миллиньютонов. Над изобретателем продолжали смеяться даже тогда, когда эксперимент в 2009 году успешно повторила группа китайских исследователей. Теперь отчет об испытаниях опубликован насайте NASA.

В статье американских исследователей, работавших под руководством доктора Гарольда Уайта из космического центра Линдона Джонсона, описаны восемь дней августа 2013 года, в течение которых была продемонстрирована жизнеспособность невероятной идеи. Как поясняет Hi-News, двигатель Шоера генерирует тягу путем колебаний микроволн вокруг вакуумного контейнера. Электричество, необходимое для создания микроволн, добывается с помощью солнечного света. Таким образом, устройство не требует использования топлива и фактически может работать вечно, до момента механической поломки.

Портал Gizmodo поясняет, что идея такого двигателя кажется бредовой, а в теории он просто не должен работать. Тем не менее испытания подтвердили жизнеспособность идеи.

"Тестовые испытания показали, что уникальная конструкция микроволнового двигателя действительно позволяет создавать силу, которую невозможно описать с классической точки зрения электромагнетического явления, и все же установка предполагает взаимодействие с квантовым вакуумом виртуальной плазмы", - говорится в представленном NASA отчете. Замеры показали наличие тяги в 30-50 миллиньютонов.

Как поясняет Gizmodo, идея этого двигателя противоречит основным принципам закона о сохранении импульса. Теоретически можно было бы допустить, что двигатель работает из-за того, что при конструировании была допущена ошибка, однако модель тестировали две независимые команды исследователей. А в недалеком будущем идею наверняка захотят проверить российские и европейские ученые.

The Guardian Liberty Voice напоминает, что NASA давно ищет возможности для прорыва в области космических путешествий. EmDrive может сделать миссии по освоению дальнего космоса значительно более реальными.

До сих пор космические разработки опирались на законы Исаака Ньютона, которые говорят о том, что даже при бесконечном использовании солнечных батарей для приведения в движение космических аппаратов потребуется топливо. Известны многочисленные попытки обойти это требование, в том числе эксперименты с антигравитацией и сверхпроводниками. Все эти эксперименты не удались и стали источником насмешек в научном мире. Принципиально новый двигатель Шоера основан на специальной теории относительности Энштейна и принципах движения импульсов света.

Издание полагает, что в EmDrive заложена концепция, которая может изменить будущее космических полетов.

Источник

Исследователи из Космического Центра Джонсона в Хьюстоне, США, обнаружили, что микроволновая система двигателей, которая может работать без топлива, на самом деле может вырабатывать небольшое количество тяги. Об этом издание Wired UK объявило 31 июля, в прошлый четверг. Если удастся развить эту технологию, результатом могли бы стать более дешевые и быстрые полеты в космос. 

Идея создания подобного двигателя принадлежит британскому исследователю Роджеру Шоеру (Roger Shawyer), который утверждал, что его двигатель "EmDrive" генерирует тягу с помощью микроволн. Для этого двигателя не требуется топливо, так как для производства микроволн можно использовать солнечную энергию. По словам Шоера, его компания, Satellite Propulsion Research Ltd., провела успешные испытания экспериментальной версии двигателя. Многие ученые отнеслись к этому скептически, так как эта система нарушает закон сохранения импульса. Однако, в 2012 году группа китайских ученых создала собственную версию системы и выяснилось, что она на самом деле вырабатывает достаточно тяги для того, чтобы потенциально питать спутник. Затем американский ученый Гвидо Фетта (Guido Fetta) создал собственное устройство - "Cannae Drive," и убедил ученых NASA провести его испытания в августе 2013 года. Специалисты NASA определили, что двигатель Cannae Drive производит от 30 до 50 микроньютонов тяги, - это менее, чем 0,1 процента от того результата, который был получен китайскими учеными. Тем не менее, это говорит о том, что технология действительно работает. 

Принцип работы двигателя, по мнению ученых NASA, состоит в своего рода «обуздании» субатомных частиц, которые постоянно возникают и исчезают. Результаты и технология кажутся им достаточно перспективными для того, чтобы проводить дальнейшие исследования. 

Источник