Новости науки

Марсоходу Curiosity (Кьюриосити) удалось сделать несколько удивительных новых снимков – пейзажей Красной Планеты. На этих фото можно как следует рассмотреть, где побывал ровер, а так же длинную дорогу, которая лежит перед ним.

Один из новых снимков, которые марсоход Curiosity (вес которого – 1 тонна) сделал 19 февраля, показывает нам ряды камней на переднем плане и возвышающуюся Гору Шарп (Mount Sharp), смутно различимую на расстоянии. Основание горы, высота которой 5,5 километров, является пунктом назначения Curiosity, и ученые, которые занимаются миссией на Земле, надеются, что смогут достичь его к середине этого года. 

"Снимки, сделанные с орбиты и использованные для планирования маршрута ровера к нижним склонам горы Шарп, заинтересовали ученых. Особый интерес вызвали полосы на земле, которые образуют эти ряды камней", - написали представители NASA в описании к снимку, который был опубликован в среду, 26 февраля. "Этот конкретный выход породы называется "Junda." Похожие полосы видны и в других местах вдоль запланированного маршрута. 

В феврале ровер переехал небольшую песчаную дюну в месте, которое ученые назвали "Dingo Gap." Переход через эту дюну позволил Curiosity перейти на местность с относительно гладкой и мягкой поверхностью, - передвижение по такой поверхности, по мнению ученых, позволит снизить риск дальнейшего износа колес. Так же несколько дней назад он проехал часть пути задним ходом – для того, чтобы протестировать такой способ передвижения, который, как считают ученые, позволит сберечь колеса. 

Источник

Вселенная намного сложнее, чем кажется. Раньше считалось, что спиральные галактики имеют области звездообразования, а эллиптические – нет, из-за нехватки газа. Этот миф был развенчан, и теперь, в результате нового исследования, были обнаружены галактики, которые представляют собой слияние этих двух типов. 

В основном, исследования (в том числе участие исследователей-любителей в проекте Galaxy Zoo) говорят о том, что существует две разновидности «промежуточных» галактик. В дальнейшем, исследование показывает, что происходит со звездообразованием, основываясь на состоянии газа в этой области. 

"В этой работе мы изучили один из самых важных моментов в жизни галактики: конец звездообразования. Мы часто называем этот процесс «гашением», и многие астрофизики используют похожие определения. Галактики – это место, где конденсируется космический газ, и, если он становится достаточно плотным и холодным, превращается в звезды, которые мы видим", - говорит Кевин Шавински (Kevin Schawinski), один из участников проекта Galaxy Zoo.

"Не все звезды сияют одинаково: звезды, намного более массивные, чем наше Солнце, являются очень яркими и сияют голубым светом, так как они очень горячи. Кроме того, их жизнь очень коротка. Звезды с более низкой массой живут дольше, их свет не так ярок (потому что они не такие горячие). Вот почему галактики, где формируются звезды, кажутся голубыми, а неподвижные галактики – красными: когда заканчивается процесс звездообразования, голубые звезды умирают раньше, и их не заменяют новые, поэтому остаются только долгожители: красные звезды, за которыми мы можем наблюдать в процессе пассивной эволюции галактики".

Источник

Гамбург, 28 февраля. Ученые Геттингенского университета, работающие в исследовательском центре DESY, смогли получить первый в мире рентгеновский снимок живой раковой клетки, сообщает ScienceDaily.

Команда ученых опубликовала статью в журнале Physical Review Letters, в которой описала методику сохранения раковых клеток живыми в ходе рентгеновского облучения. Если ранее для получения рентгеновского снимка отдельной биологической клетки с детализацией вплоть до молекул ученые вынуждены были вынуждены консервировать ее, тем самым убивая ее и меняя внутреннюю структуру, то теперь найден способ обойти эту проблему.

Ученые пришли к выводу, что клетки нужно выращивать на пленках нитрида кремния, которые практически не видны на рентгеновских снимках. Для этого необходимо вводить нутриенты и выводить результат метаболизма из клеток при помощи 0.5-мм каналов.

Убить или повредить клетки может и длительная экспозиция высокоэнергетических рентгеновских лучах. Чтобы решить эту проблему исследователи использовали рентгеновский луч электронно-позитронного тандемного коллайдера PETRA III, настроенного делать 0.05-секундные вспышки излучения. Снимки получились настолько качественными, что на них можно различить даже структуры нанометрового размера.

Ученые отмечают, что разработанная ими технология и полученные снимки могут произвести настоящую революцию и в корне изменить наши взгляды на строение клетки, а также на процессы, протекающие в ней.

Источник

Вопреки существующим теориям, холодный газ был обнаружен в больших количествах в некоторых эллиптических галактиках. Это говорит о том, что должно быть какое-то другое объяснение того, почему эти типы галактик не образуют новых звезд. Астрономы считают, что джеты сверхмассивных черных дыр в центрах этих галактик могут «управлять» газом, тем самым не давая образовываться новым звездам. 

Впервые ученые заметили газ, используя старые данные недавно «ушедшей на пенсию» космической Обсерватории Гершеля, которая, благодаря способности отлично видеть в инфракрасном свете, заметила ионы углерода и атомы кислорода. Это открытие противоречит предположениям о том, что эти галактики были «красными и мертвыми», - имеется в виду их внешний вид и тот факт, что они не образуют новых звезд. 

Раньше ученые думали, что галактики избавляются от холодного газа или уже использовали его весь во время произошедшей в прошлом вспышки звездообразования. Обнаружив холодный газ в большинстве исследуемых галактик, ученые использовали другие обсерватории, чтобы найти более теплый газ, с температурой до десятков миллионов градусов Цельсия. 

Данные рентген-обсерватории Чандра (Chandra X-ray Observatory) говорят о том, что в шести из восьми исследуемых галактик действительно есть горячий охлаждающийся газ.

“Это совпадает с теориями: охлаждаясь, горячий газ становится теплым и холодным газом, который мы наблюдаем в других цветовых спектрах. Однако, в этих галактиках процесс охлаждения каким-то образом был остановлен, и холодный газ перестал конденсироваться и формировать звезды”, - утверждает Европейское Космическое Агентство, и добавляет: “В то время как шесть галактик, в которых много холодного газа, имеют черные дыры средней активности в центре, две другие галактики – заметно отличаются. В двух галактиках, где не было обнаружено холодного газа, центральные черные дыры поглощают материю более активно, что было подтверждено радио-наблюдениями: они показали мощные джеты высоко энергетически заряженных частиц, которые исходят из их ядер”

Источник

В среду космическое агентство NASA подтвердило о сведения том, что вне Солнечной Системы было открыто 715 новых планет. Открытие было сделано с помощью космического телескопа Kepler (Кеплер).

Эти планеты вращаются по орбите вокруг 305 разных звезд. 

Это последнее открытие увеличило число известных экзопланет до 1700. 

О составе этих отдаленных миров известно не много, так же, как о том, какая у них поверхность, есть ли там вода, могут ли условия там быть пригодными для жизни, и на каком расстоянии от своих звезд они находятся. 

При этом четыре из этих новых планет расположены в так называемой «зоне, пригодной для жизни» и по размерам сравнимы с Землей. 

Большая часть новых планет находится в мультипланетных системах, как наша Солнечная Система, 95 процентов из них по размеру – больше Земли, но меньше Нептуна, который в четыре раза больше нашей планеты. Большинство находится очень близко к своим звездам. 

Новый метод обнаружения планет полагается на статистическую технику, которую можно применять к множеству планет одновременно.

Раньше ученые подтверждали существование каждой планеты по отдельности, исходя из того, сколько раз планета проходит перед своей звездой. Три таких транзита было достаточно для того, что бы подтвердить, что планета существует. 

Открытия, о которых было объявлено в среду, были впервые сделаны за первые два года наблюдений Kepler, с 2009 до 2011 года, новый статистический метод лишь подтвердил, что эти планеты действительно существуют. Космический телескоп Kepler наблюдает за 150 000 звезд, больше 3600 из них, по мнению ученых, могут иметь планеты в своих системах. 

На начало 2014 года было подтверждено, что 961 раз аппарат действительно фиксировал прохождение планеты планет вокруг других звезд.

Kepler работает в космосе с марта 2009 года, в прошлом году у телескопа вышли из строя два маховика, которые позволяли держать точное направление на заданную цель. 

Источник

Группа австралийских ученых применила «сжатый свет» для повышения контрастности изображений, полученных с помощью фотонной силовой микроскопии. Взятая из квантовой механики техника увеличило разрешение на 14%, сообщается в журнале Physical Review Letters, 

В фотонных силовых микроскопах крошечные гранулы и свет используются для отображения объектов, которые невозможно разглядеть в микроскопы другого типа (измеряется свет, отражающийся от объекта – и создается картинка). Но «шум» от источника света нередко приводит к размытости изображений.

Размытость эта связана с самой природой фотонов – они являются одновременно волнами и частицами, и при перемещении в пространстве не выстраиваются в четкие ряды. Когда свет попадает на объект, все фотоны находятся на разных точках своих волн. Возникающая дифракция, и изображение размывается. Поэтому ученые «сдавили» свет определенным образом, обеспечив выравнивание всех фотонов.

Сжатие света опирается на принцип неопределенности Гейзенберга, только вместо измерения скорости и местоположения фотонов в некий момент времени, ученые имеют дело с их фазой и интенсивностью.

Отношение между этими параметрами и было использовано для того, чтобы попадающие в цель фотоны находились на одной волне – и так уменьшилась дифракция и размытость.

Главная цель ученых - получить качественные изображения внутреннего устройства живых клеток, особенно отверстий в клеточных стенках, которые пропускают (или блокируют) попадающие извне вещества. Современные технологии помогают разглядеть эти поры только в мертвых клетках, но фотонные силовые микроскопы (если только повысить их разрешение) смогут работать и с живыми.

Источник

Новости. Германия, 27 февраля. Немецкие учёные, исследуя процессы, происходящие в полупроводниках, обнаружили новый вид квазичастиц, который они назвали «квантовая капля». Поведение её составляющих напоминает поведение частиц жидкостей.

Квазичастица фонон.

Неизвестные ранее квазичастицы обнаружены при исследовании квантовых процессов в кристаллах полупроводников. Физики облучали кристалл арсенида галлия лазерным лучом большой мощности и наблюдали, что при этом происходит внутри полупроводника. Учёных интересует, как ведут себя свободные электроны и «дырки» при разного рода облучениях для того, чтобы в дальнейшие можно было использовать это знание, например, в технологиях передачи информации.

В данном эксперименте немецкие  учёные зафиксировали неизвестную квазичастицу, которую при облучении сформировали свободные электроны и «дырки». Они сформировали структуру, которая напоминала каплю жидкости и проявляла некоторые свойства, характерные для жидкости. Поэтому частицу назвали «квантовая капля».

Квазичастицы сами по себе являются несуществующими частицами. Просто при определённых условиях, например, при сообщении веществу мощной энергии, электроны и «дырки» ведут себя определённым образом, участвуют в определённом процессе.  Именно эти процессы и были названы квазичастицами. Называть квантовые процессы квазичастицами предложил великий российский физик Лев Ландау. Введение этого понятия упрощает описание многих сложнейших квантовых систем и явлений. 

Ранее уже были обнаружены такие квазичастицы, как фононы, экситоны, квазиатомы. Теперь учёным предстоит более глубокое изучение «квантовых капель». Ведь знания о них могут позволить улучшить технологии передачи информации, изготовления светодиодов и другое.

Источник

Ученые из Технологического Института Калифорнии, Университета Пенн Стейт, Лаборатории Морских Исследований, Университета Аризоны и Гарвард-Смитсоновского центра Астрофизики собрались в одну команду, чтобы разработать новый способ определения присутствия воды в атмосферах экзопланет. 

Для этого ученые обратились к методу обнаружения экзопланет по радиальной скорости. Только, вместо того, чтобы использовать волны видимого диапазона, команда обратилась к инфракрасному спектру, и, используя NIRSPEC (Near Infrared Echelle Spectrograph /Ближний Инфракрасный спектрограф Эшели) обсерватории W. M. Keck на Гавайях, определила орбиту «Горячего Юпитера» tau Boötis b и в процессе работы воспользовалась спектроскопией для того, чтобы обнаружить молекулы воды в атмосфере этой планеты. 

Прошлые наблюдения за tau Boötis b с помощью телескопа VLT в Чили помогли выяснить, что в его атмосфере содержится окись углерода, а так же то, что в более высоких ее слоях температуры ниже. 

Теперь ученые пытаются применить эту эффективную новую инфракрасную методику для некоторых других не-транзитных планет, которые вращаются по орбите звезд по соседству от Солнца. Эти планеты находятся намного ближе к нам, чем самые близкие транзитные планеты, однако ученые не уделяли им внимания раньше из-за того, что напрямую исследовать их атмосферы с помощью ранее существующих техник было трудно или вообще невозможно. 

Теперь, с помощью нового поколения мощных телескопов – таких, как космический телескоп James Webb (Джеймса Вебба), запуск которого запланирован на 2018 год, - метод IR RV (инфракрасной радиальной скорости) поможет изучить более отдаленные планеты меньших размеров… и, возможно, открыть такую же планету, как та, на которой мы живем.

Источник

Один из самых мощных на Земле суперкомпьютеров поможет астрофизикам Университета Ноттингема построить сложную модель молодой Вселенной.

Доктор Джеймс Болтон (James Bolton) и доктор Фрейзер Пирс (Frazer Pearce) воспользуются помощью Curie (Кьюри), одного из двадцати самых мощных компьютеров в мире. На самом деле, Curie – это более 92 000 отдельных компьютеров, его производительность 2 петафлопса, - эквивалент 2 миллионов миллиардов операций в секунду. 

Квазары, мощные источники энергии в отдаленной Вселенной, действуют подобно прожекторам, освещая газовые облака. Подсчитав число этих облаков, ученые смогут произвести своего рода «перепись», которая поможет отделить друг от друга разные модели нашей Вселенной. 

Ученые построят модель нашей Вселенной на Curie и проведут анализ этой модели так же, как проводят анализ данных реальных наблюдений. Сделав это, они смогут получить ценные знания о свойствах темной материи и взаимодействия между газом и галактиками во Вселенной на самом раннем этапе ее развития. Раньше подобное сделать было невозможно, потому что ученые не могли создать модель, достаточно большую, чтобы в ней содержалось все разнообразие известных структур, существующих во Вселенной. Это существенным образом ограничивало использование этих моделей, когда они не согласовывались с данными наблюдений, и требовало множества исправлений получаемых результатов. 

Теперь ученые с помощью проекта PRACE надеются преодолеть эти трудности, «перекинув мостик» между моделями большого и малого масштаба.

Источник

В прошлую среду немецкие ученые заявили, что им удалось провести самые точные на данный момент измерения массы электрона.

Этим открытием смогут воспользоваться ученые, которые тестируют «Стандартную Модель» физики, - самую распространенную теорию о частицах и силах, из которых состоит Вселенная.

Электроны – это частицы с отрицательным электрическим зарядом, которые вращаются по орбите вокруг ядра атома. 

Они были открыты в 1897 году британским ученым Джозефом Джоном (Дж.Дж.)Томсоном (Joseph John ("J.J.") Thomson), который назвал их "corpuscles" (англ. – корпускула, частица, электрон), - позднее это название изменили на «электрон», - из-за связи с электрическим зарядом. 

Команда ученых из Института Ядерной Физики имени Макса Планка, которой руководил Свен Штерм (Sven Sturm) «взвешивала» электроны, используя устройство, известное как Ловушка Пеннинга, которое удерживает заряженные частицы благодаря комбинации магнитного и электрического полей. 

Им удалось измерить отдельный электрон, который был связан с ядром углерода, масса которого была уже известна. 

Масса электрона составляет 0.000548579909067 атомной массы. То есть, точность измерений выросла в 13 раз по сравнению с прежними попытками определить массу электрона. 

"Этот результат позволяет заложить основы будущих экспериментов по фундаментальной физике и проверки точности Стандартной Модели", - говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

Источник

Действительно ли Вселеннаяначалась с Большого взрыва? Профессор Christof Wetterich из Heidelberg University, разработал теоретическую модель, которая является своего рода опровержением почти 100-летней общепринятой модели космического расширения. Согласно теории Wetterich, Большой Взрыв не произошёл 13,8 млрд. лет тому назад, а бесконечно растягивался во времени в прошлое. Согласно представлению немецкого физика-теоретика, которое ставит под сомнение все азбучные истины космологии, Вселенная вовсе не расширяется, увеличивается лишь масса всех её частиц. Учёный объясняет, что вместо расширения, Вселенная сжимается вот уже на протяжении долгого времени.

Космологи обычно называют рождение Вселенной Большим взрывом. Чем ближечеловек приближается к периоду Большого взрыва, тем сильнее искривление геометрии пространства-времени. Физики называют это состояние Вселенной- космологической сингулярностью – термином, описывающем условия, физические законы которых не определены. В сценарии Большого взрыва пространственно-временное искривление становится бесконечно большим. Сразу же после Большого взрыва Вселенная стала чрезвычайно горячей и плотной, после чего непрерывно охлаждается и расширяется.

Профессор Wetterich, полагает, что, вполне возможно, все происходило совершенно по иному «сценарию». Если массы всех элементарных частиц становились более тяжёлыми на протяжении длительного времени, и гравитационная сила при этом ослабевала, то у Вселенной, возможно, было более холодное и затяжное начало. Согласно этой точки зрения, Вселенная существовала всегда. На раннем этапе её эволюции произошло формирование элементарных частиц. Физик полагает, что Большой взрыв был лишён сингулярности и бесконечно растягивался во времени в прошлое. Учёный из Institute for Theoretical Physics предполагает, что самые ранние «события», которые косвенно заметны сегодня, происходили порядка 50 трлн. лет тому назад, а не через доли секунд после Большого взрыва.

Теоретическая модель Wetterich объясняет темную энергия и раннюю «инфляционную Вселенную» основываясь на убеждении, что происходит не расширение Вселенной, а рост массы всех её частиц. По его словам, этот процесс чем-то напоминает Хиггсовские бозоны, недавно обнаруженные в Женеве. Эта элементарная частица подтвердила предположения физиков, что массы частиц действительно зависят от значений полей и поэтому изменяются. Согласно подходу Wetterich, все массы частиц пропорциональны величине, так называемого, космоподобного поля, которое увеличивается в ходе космологического развития. Wetterich подытоживает, что его модель предусматривает, что Вселенная развивалась очень медленно, пребывая изначально в чрезвычайно холодном состоянии, но при этом она не расширялась, а наоборот сжималась.

Источник

Ученые недавно обнаружили, что обычный для магнитосферы Земли феномен космической погоды может иметь намного более впечатляющие результаты для другой планеты нашей Солнечной Системы - Венеры. Гигантские взрывы, - так называемые аномалии горячего потока, на Венере могут достигать размеров, превосходящих размеры самой планеты, и происходить по несколько раз за день. 

Так как у Венеры нет магнитного поля, которое защищает ее, аномалии горячего потока происходят прямо на поверхности планеты и могут полностью поглотить ее, считают ученые. 

Глин Коллинсон (Glyn Collinson), ученый из Центра Космических Полетов Годдарда, является автором работы, которая была опубликована в издании Journal of Geophysical Research в феврале 2014 года. В основе исследования лежат наблюдения космического аппарата Европейского Космического Агентства ESA Venus Express. Результаты показывают, насколько серьезные формы могут принимать такие события на Венере и как часто они могут происходить. 

Земля защищена от постоянного потока солнечного излучения своей магнитосферой. Пустынная, негостеприимная Венера, с атмосферой настолько плотной, что космические аппараты, которые пытались высадиться там, разрушались за несколько часов, такой магнитной защиты не имеет.

Ученые любят сравнивать две планеты: что такого произошло на Земле, что сделало ее живой? На что была бы похожа Земля без своего магнитного поля? 

На Земле аномалии горячего потока не проникают внутрь магнитосферы, однако в результате высвобождается столько энергии, что солнечный ветер меняет направление и может вернуться обратно, к Солнцу. На Венере, где магнитосферы нет, все происходит по-другому. 

Единственной защитой Венеры от солнечного ветра является заряженный внешний слой ее атмосферы – ионосфера. Между ионосферой и солнечным ветром существует равенство давлений, однако этот баланс легко нарушить гигантским скачком энергии аномалии горячего потока. Аномалии горячего потока вызывают нарушения баланса планетного масштаба, возможно, «вытягивая» ионосферу вверх и затем прочь с поверхности планеты.

Источник

Галактика Андромеда окружена множеством небольших галактик. Ученые из института Нильса Бора обнаружили поток звезд в одной из галактик-спутников галактики Андромеда, - карликовой галактике Андромеда II. Движение звезд говорит нам о том, что то, за чем мы наблюдаем – результат слияния двух карликовых галактик. Слияния галактик такой низкой массы ранее не наблюдались. Галактики в молодой Вселенной рождались небольших размеров, и астрономы считают, что совсем юные галактики постепенно становились больше и массивнее, постоянно сталкиваясь с соседними галактиками и формируя новые галактики большего размера. Большие и массивные галактики, в свою очередь, постоянно притягивают «соседей» меньшего размера благодаря своей гравитации и в конце концов они сливаются и становятся еще больше. 

Однако, не все маленькие галактики становятся «пищей» больших. Некоторые из них остаются на орбите вокруг большой галактики. Самая большая галактика в ближайшем нашем космическом окружении – спиральная галактика Андромеда, которая находится на расстоянии около 2,3 миллиона световых лет от нас. 

Андромеда окружена множеством маленьких галактик, - астрономы насчитали более 20. Все они называются Андромеда: I, II, III, IV...и т.д. Ученые из Центра Темной Космологии Института Нильса Бора провели анализ измерений звезд в карликовой галактике Андромеда II и сделали неожиданное открытие.

"Звезды в карликовой галактике часто движется случайным образом, однако в случае с Андромедой II это не так. В данном случае мы увидели, что отдельный поток звезд движется особым образом, очень согласованно. Эти звезды расположены в почти замкнутом кольце и вращаются вокруг центра галактики", - объясняет астрофизик Николя С. Амориско (Nicola C. Amorisco). 

Андромеда II – очень маленькая галактика, ее размер – менее одного процента размера Млечного Пути. Вращающийся поток звезд в этой галактике полностью состоит из старых звезд и, исходя из их свойств ученые могут сделать заключение о произошедшем когда-то космическом столкновении.

"То, что мы видим – это остатки столкновения двух карликовых галактик", говорит Николя Амориско. 

Он объясняет, что слияние между такими маленькими галактиками обычно должны происходить в процессе формирования галактик, однако в настоящее время они редки и их не удается увидеть. Андромеда II – это самый низкомассивный пример сливающихся галактик на сегодняшний день.

Источник

Что конкретно его не устраивало — разговор очень длинный, поэтому сосредоточимся на самых острых моментах. Квантовая механика (КМ), как было ясно уже тогда, описывает микромир в терминах волновых функций и вероятностей. То есть, несколько упрощая, координата и скорость частицы могут быть известны до какой-то степени, и с некоей вероятностью частица (электрон, скажем) будет в одном месте, а с какой-то — в ином. Точные измерения и расчёт параметров их движения а-ля определение траекторий планет нереальны, и это, полагал Эйнштейн, не очень-то похоже на то, какой должна быть физика. Если попытаться свести его возражения в единое целое, то учёный считал, что необходимость использования принципа неопределённости и вероятностного подхода к выяснению скорости и координат частиц в КМ является не результатом реальной «плавающей» природы микромира, а итогом неполного понимания КМ-поклонниками этой самой реальной картины микромира: их представлениям о нём не хватает каких-то важных деталей, чего-то мы в микромире упорно не видим. 

Нельзя сказать, что он был единственным сторонником подобных взглядов. Раздавались голоса: в самом деле, почему мы не можем точно одновременно узнать скорость и координаты частицы? Возьмём квантовый объект, опять-таки электрон. Чтобы измерить его параметры, надо устроить ему сеанс взаимодействия с другим квантовым объектом. Такое взаимодействие квантовых по природе объектов непременно закончится изменением состояния измеряемого (отсюда и ноги у принципа неопределённости). Но что если есть иной способ измерения, без условных электронов, с помощью неких инструментов, которые позволяли бы, во-первых, определить параметры электрона, а во-вторых, «не трогать» его? 

В 1960-х появилась так называемая теорема Белла. Чтобы ответить на вопрос, существуют ли такие «чудесные» способы измерения «скрытого параметра», влияющего на любую физическую характеристику квантовой частицы, Джон Стюарт Белл предложил провести следующий эксперимент. Под внешним воздействием любой природы атом синхронно заставляют испускать две частицы (фотоны) в противоположных направлениях. Потом эти частицы «ловятся», и инструментально определяется направление их спина. Проделать это надо было очень много раз, иначе не накопить нужной статистики, и сделать это в конечном счёте удалось, попутно заложив основы квантовой криптографии, так как оба фотона в этом случае квантово запутаны. Тогда и выяснилось, что волновая функция распределения вероятностей действительно безошибочно описывает движение частиц от источника к детектору. То есть уравнения волновой квантовой механики не содержат скрытых переменных. Победа?

Не совсем. Теоретики изобретательны, и, по идее, волновые функции могут выполняться даже не будучи верными, если есть некий неявный способ взаимодействия детекторов с квантовой системой, который маскирует наличие классических связей между ними и заставляет нас видеть неклассическую физику там, где её нет. Опять же подтянулись вот такие объяснения: если допустить возможность путешествий во времени (в прошлое, со свободой действий) или то, что далёкое общее прошлое до возникновения запутанной пары заранее определяет как её поведение, так и все скрытые переменные, связанные с измерениями её параметров, то так называемая КМ всё же может быть по сути классической.

Так что эпидемия экспериментальных проверок теоремы Белла на самом разном экспериментальном материале далеко не закончилась — как и многочисленные проверки ОТО на разнообразнейших объектах.

И вот теперь исследователи во главе с Джейсоном Галличчио (Jason Gallicchio) из Чикагского университета (США) предложили использовать свет от квазаров на противоположных сторонах неба (в разных «концах» Вселенной), чтобы проверить теорему Белла при помощи, так сказать, особо большой лаборатории.

Что это даёт? Ну, смотрите сами: чёрные дыры в максимально удалённых друг от друга концах Вселенной, вызывающие свечение возле своих аккреционных дисков и выбрасывающие материю из своих окрестностей, так далеки, что информация от одной из них никакими классическими средствами не может дойти до другой за всё то время, что существует Вселенная. То есть без грубого мухлевания вроде путешествий во времени утверждать о наличии связи между такими источниками излучения не приходится. Использовав свет от далёких квазаров для настройки детекторов обычной лаборатории, можно гарантировать, что если какие-то скрытые взаимодействия между детекторами и частицами и бывают, то детекторы, сконфигурированные на основе наблюдений разных квазаров, дадут одни результаты, а сконфигурированные стандартными случайностными процедурами — другие.

Обычный тип лабораторного эксперимента по проверке теоремы Белла оперирует двумя фотонами с противоположной поляризацией. Экспериментатор не может узнать поляризационное состояние любого из них без выполнения измерения, а как только он выяснит поляризацию одного фотона, это немедленно повлияет на любые измерения состояний другого фотона, причём даже если между ними будет, например, 90 млрд световых лет. Даже если учёные рандомизируют конфигурацию обоих детекторов, чтобы гарантировать отсутствие между ними какой-либо связи, измерения обоих фотонов в разных концах Вселенной должны дать кореллирующийся результат.

Критики такого подхода объясняют нам, что всё это лишь кажется экспериментаторам. Сторонники локального реализма считают, что во вроде бы запутанном состоянии фотоны связаны посредством той самой «скрытой переменной», которая в разных районах пространства изначально неодинакова, однако за время эксперимента может быть передана посредством детекторов.

Использование двух квазаров посредством такой гипотетической «скрытой переменной» приравнивает время корреляции не к миллисекундам, как в лабораторных условиях, а к миллиардам лет. В идеале для этого нужно наблюдать пару квазаров, свет от которых шёл до Земли 12 млрд лет (и таких кандидатов много), разделённых на нашем небе 180°. Увы, для этого эксперимент надо проводить в космосе, поскольку на Земле одновременно наблюдать противоположные две точки неба таким образом не получится, но и 130°, по расчётам авторов, будет достаточно, чтобы решить все проблемы с независимостью конфигурации детекторов.

В этом случае частицы обоих далёких квазаров, по идее, никогда не взаимодействовали друг с другом со времён очень ранней Вселенной, и почти любая возможность сохранения в столь отдалённых местах пар запутанных частиц к данному моменту должна быть исчерпана. Тем самым скрытая переменная не сможет связать показания двух детекторов, поскольку в этих локациях она будет радикально разной, а временной разрыв — слишком большим.

При этом фотоны от одного квазара предлагается использовать для ориентации одного поляризационного фильтра, и так далее. Если скрытая переменная существует, тогда результаты двух фильтров будут разными — и это пойдёт вразрез с предсказаниями КМ, что укажет на её неполноту.

Ещё более выпуклым вариантом такого эксперимента может быть использование фотонов реликтового излучения с противоположных участков земного неба (идущих из мест, более отдалённых, чем любые квазары) — для такой же настройки поляризационных фильтров, хотя в этом случае некоторые проблемы может вызвать избыток шума, затрудняющего организацию эксперимента.

Схема предложенного эксперимента.

Увы, даже после его проведения проблемы с локальным реализмом полностью не исчезнут. Предположим, что результаты всех опытов по квантовому запутыванию были предопределены до Большого взрыва через локальные скрытые переменные. В этом случае каждый эксперимент даст одинаковые результаты вне зависимости от того, существует ли скрытая переменная или права квантовая механика, и мы никогда не узнаем, как же обстоят дела на самом деле. Но авторы не зря называют такой итог «супердетерминистским космическим заговором»: предположения такого рода, мягко говоря, сложно проверить, не говоря уже о тех допущениях, которые они требуют.

Тем не менее в случае реализации предложенного эксперимента вопрос о чайниках Рассела — принципиально непроверяемых и неопровергаемых теорий, которые нет смысла рассматривать в научной дискуссии, — отпадёт. Что, бесспорно, будет существенным КМ-достижением.

Источник

Галактика Андромеда окружена множеством небольших галактик. Ученые из института Нильса Бора обнаружили поток звезд в одной из галактик-спутников галактики Андромеда, - карликовой галактике Андромеда II. Движение звезд говорит нам о том, что то, за чем мы наблюдаем – результат слияния двух карликовых галактик. Слияния галактик такой низкой массы ранее не наблюдались. Галактики в молодой Вселенной рождались небольших размеров, и астрономы считают, что совсем юные галактики постепенно становились больше и массивнее, постоянно сталкиваясь с соседними галактиками и формируя новые галактики большего размера. Большие и массивные галактики, в свою очередь, постоянно притягивают «соседей» меньшего размера благодаря своей гравитации и в конце концов они сливаются и становятся еще больше. 

Однако, не все маленькие галактики становятся «пищей» больших. Некоторые из них остаются на орбите вокруг большой галактики. Самая большая галактика в ближайшем нашем космическом окружении – спиральная галактика Андромеда, которая находится на расстоянии около 2,3 миллиона световых лет от нас. 

Андромеда окружена множеством маленьких галактик, - астрономы насчитали более 20. Все они называются Андромеда: I, II, III, IV...и т.д. Ученые из Центра Темной Космологии Института Нильса Бора провели анализ измерений звезд в карликовой галактике Андромеда II и сделали неожиданное открытие.

"Звезды в карликовой галактике часто движется случайным образом, однако в случае с Андромедой II это не так. В данном случае мы увидели, что отдельный поток звезд движется особым образом, очень согласованно. Эти звезды расположены в почти замкнутом кольце и вращаются вокруг центра галактики", - объясняет астрофизик Николя С. Амориско (Nicola C. Amorisco). 

Андромеда II – очень маленькая галактика, ее размер – менее одного процента размера Млечного Пути. Вращающийся поток звезд в этой галактике полностью состоит из старых звезд и, исходя из их свойств ученые могут сделать заключение о произошедшем когда-то космическом столкновении.

"То, что мы видим – это остатки столкновения двух карликовых галактик", говорит Николя Амориско. 

Он объясняет, что слияние между такими маленькими галактиками обычно должны происходить в процессе формирования галактик, однако в настоящее время они редки и их не удается увидеть. Андромеда II – это самый низкомассивный пример сливающихся галактик на сегодняшний день.
Источник

Крупное международное совещание «Спин и симметрии – 2014», посвященное работе будущего российского ускорителя NICA, прошло с 11 по 16  февраля в Праге.

Основная тема совещания – подготовка программы по изучению спиновой структуры нуклонов и других поляризационных явлений на коллайдере NICA, строительство которого начинается в Дубне. В докладах участников были затронуты вопросы получения поляризованных пучков протонов и дейтронов на ускорителе NICA, конфигурация экспериментальной установки SPD (Spin Physics Detector) и оптимизация её подсистем, поляриметрия и ряд других тем, связанных с SPD. Кроме того, своим опытом в создании современных экспериментальных установок поделились и участники других экспериментов, в том числе и таких крупных, как ATLAS, CMS и COMPASS.   

  Поляризационными эффектами в физике частиц называют зависимость взаимодействия частиц от взаимной ориентации их спинов и импульсов. Для их исследования необходимы так называемые поляризованные пучки, состоящие из частиц, имеющих одинаковое направление спина. Это достигается пропусканием пучка частиц через сильное магнитное поле. Исследования зависящих от спинов физических величин позволяют устанавливать механизм и свойства взаимодействия, в том числе ядерных реакций, определять характеристики (квантовые числа) рождающихся в столкновениях частиц, анализировать структуру составных элементарных частиц. 

  Физика элементарных частиц по большому счету отвечает на два основных вопроса. Первый – из чего все состоит, каковы элементарные кирпичики мироустройства. Второй – как происходит взаимодействие этих кирпичиков и возникает то, что мы видим. Изучение спиновой физики – важнейший инструмент ответа на второй вопрос. В частности оно должно прояснить, как из кварков образуются адроны, к которым относятся, например, протоны и нейтроны. 

Проблема исследования структуры адронов заключается в том, что, хотя они и являются составными частицами, их невозможно разбить на части никаким, даже самым сильным столкновением. Поэтому ученым понадобилось много времени, чтобы разработать косвенные методы их изучения, в том числе спиновые.

В настоящее время исследование структуры протона – одна из самых активных задач физики высоких энергий. Это нужно не только физике элементарных частиц. Например, спин протона используется в астрономии при исследовании вселенной, а в медицине с ним связан метод магнитно-резонансной томографии. Так что исследования факторов, влияющих на спин протона, важны для многих задач.   

  Именно со спиновой структурой протона связана одна из наиболее важных нерешенных проблем физики элементарных частиц. Хорошо установленным фактом является то, что протон состоит из трех кварков. Казалось бы, что спин протона должен быть суммой спинов кварков. Но в 1988 году коллаборация EMC ЦЕРНа сообщила, что вклад спинов кварков, составляющих протон, в суммарный спин протона составляет не более трети. Вопрос, откуда берется недостающий спин, вызвал настоящий ажиотаж. Такое положение дел со спиновой структурой протона получило название «спиновый кризис» или иногда «спиновая загадка». 

  Оставшийся вклад, по-видимому, приходится на спин глюонов и орбитальные моменты кварков и глюонов. Несмотря на интенсивную работу специализированных экспериментальных установок в Европе и США, спиновый кризис не преодолён до сих пор, и вряд ли это произойдет без спиновых экспериментов следующего уровня. В качестве примера можно указать, что одной из главных целей упомянутого выше эксперимента COMPASS в ЦЕРНе было измерение вклада глюонного спина. Возможно, эту проблему решат исследования на коллайдере NICA. 

  Именно ради «спиновой физики» и разрабатывается экспериментальная установка SPD для коллайдера NICA. На ней будет производиться изучение спиновой структуры нуклонов и ядер, а также поляризационных явлений с использованием встречных пучков продольно и поперечно поляризованных протонов и дейтронов (ядер дейтерия, состоящих из связанных протона и нейтрона). Её запуск позволит на качественно новом уровне продолжить традиционные для ОИЯИ исследования. Предполагаемый пуск детектора состоится в 2017-2018 годах. 

Организаторами данного юбилейного 30-го научного мероприятия выступили Объединённый институт ядерных исследований (Дубна), Карлов университет, Чешский технический университет и Физический институт Чешской Академии наук (Прага). Это совещание уже третье из серии международных мероприятий по подготовке проекта для создания детектора SPD для изучения различных спиновых явлений на коллайдере NICA. В совещании приняли участие физики из России, Чехии, Польши, Соединённых Штатов и Швейцарии.

 Источник

Потоки водорода могут «подпитывать» газом спиральные галактики, поддерживая их звездообразование. 

Ученые с помощью телескопа GBT (Green Bank Telescope) наблюдали за разреженным потоком газа, который «впадал» в галактику NGC 6946, известную под именем «Фейерверк», - из-за большого количества сверхновых, которые находятся в ней. Благодаря этим наблюдениям они смогли выдвинуть гипотезу о том, что непрекращающееся образование новых звезд питают такие потоки. 

NGC 6946 - спиральная галактика среднего размера, расположенная на расстоянии 22 миллиона световых лет от Земли, на границе созвездий Цефея и Лебедя

В результате прошлых исследований вокруг NGC 6946 удалось обнаружить ореол из водорода, что является типичным для спиральных галактик. Такие ореолы формируются благодаря тому, что водород «выбрасывается» из галактик в результате звездообразования и взрывов сверхновых. Это взаимодействие нагревает газ в гало галактики до очень высоких температур. 

Однако, когда ученые наблюдали за галактикой с помощью телескопа GBT, они обнаружили «ленту» газа, слишком холодную для того, чтобы предположить, что она испытывает процесс нагревания, подобно газу из гало. 

В среднем в нашей галактике рождается от 1 до 5 звезд каждый год. Богатая газом галактика NGC 6946 намного более активна. Например, в прошлом веке в ней взорвалось как минимум 9 сверхновых. 

Такие «продуктивные» галактики должны были бы исчерпать запасы газа и прекратить звездообразование, вместо этого новые звезды формируются в них до сих пор, то есть что-то пополняет их запасы газа. 

Возможности телескопа Green Bank Telescope и его уникальное местоположение позволили ему уловить слабый сигнал водорода, который может испускать холодный поток. 

Существует и другая возможность: источником водорода является сближение в прошлом с другой галактикой. Однако, в это случае в холодном потоке водорода должны были бы содержаться звезды, а астрономам до сих пор не удалось заметить ни одной. Ученые собираются продолжить наблюдения за этим потоком.

Источник

Верхние слои атмосферы Марса полны атомов, ионов и молекул, которые активно покидают сферу влияния атмосферы. Космический аппарат MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN /Атмосфера Марса и эволюция летучих веществ) направляется к Красной Планете для того, чтобы узнать, почему это происходит. 

Один из механизмов предполагает движение молекул, достаточно быстрое для того, чтобы убежать из атмосферы, что происходит, когда атмосфера планеты нагревается, часто вследствие событий на Солнце. Другой сценарий - фотоионизация. В этом случае быстро движущиеся фотоны с Солнца выбивают электроны из частиц атмосферы, благодаря чему эти частицы получают положительный заряд. Получив такой заряд, они скорее будут пойманы магнитными полями или же подхвачены солнечным ветром, который сдует их. 

Между тем, вновь освобожденные электроны сталкиваются друг с другом и разбивают другие молекулы. Этот процесс известен как распад. «Виновниками» распада могут быть «родные» электроны Марса или же солнечный ветер. Каждый день ионы солнечного ветра и радиационные пояса выталкивают атмосферу, частицу за частицей, в процессе, который называется распылением. Распыление, распад, фотоионизация и «убегающие» молекулы: любой из этих процессов может быть причиной потери верхних слоев атмосферы. В свою очередь, это приводит к тому, что нижние слои атмосферы так же начинают постепенно уходить. В отсутствие защитного магнитного поля, этот феномен может привести к очень масштабным потерям атмосферы. 

Ученые считают, что Марс потерял свое магнитное поле около 3,8 миллиарда лет назад, и что за последующее исчезновение его воздуха и океанов в основном ответственно наше светило – Солнце. 

Для того, чтобы проверить эту гипотезу, MAVEN (Который должен прибыть к Марса в сентябре этого года) оборудован четырьмя датчиками, которые будут измерять каждый аспект солнечного влияния: SWEA (Solar Wind Electron Analyzer Анализатор электронов солнечного ветра), SEP (Solar Energetic Particles / Солнечные энергетические частицы), SWIA (Solar Wind Ion Analyzer Анализатор ионов солнечного ветра) и датчики крайнего ультрафиолетового излучения (EUV), которые будут завершать «круг» исследований входящих солнечных частиц в верхних слоях атмосферы: 

SWIA будет наблюдать за солнечным ветром, SWEA – сортировать солнечные электроны, подсчитывая, сколько зарядов остается в атмосфере Марса и как глубоко они проникают. Задача SEP – обнаруживать ионизирующие частицы, а датчики EUV будут реагировать на ионизирующее излучение в верхних слоях атмосферы. 

Коронарные выбросы массы, солнечные энергетически заряженные частицы и солнечный ветер, - все они сыграли свою роль в том, что Марс растерял атмосферу за последние четыре миллиарда лет. С помощью своих приборов MAVEN сможет рассказать, что конкретно происходит в каком регионе и насколько сильно это влияние. 
Источник

Ученые проследили за выбросами коронарной массы Солнца, и впервые подробно описали то, что происходит после того, как они падают обратно на поверхность Солнца. В процессе наблюдений они обнаружили, у коронарных выбросов солнечной массы имеются в космосе двойники: в туманности Краб, которая находится на расстоянии 6500 световых лет от нас и в миллион раз больше Солнца. 

Для ученых, исследующих солнечную физику, наблюдения за этими событиями дают возможность изучить поведение солнечной плазмы и магнитного поля Солнца. 

С 2010 года Обсерватория Солнечной Динамики (SDO) постоянно фотографирует поверхность Солнца. Благодаря этим высококачественным снимкам ученые могут в подробностях изучить, как меняется поверхность звезды с течением времени

7 июня 2011 года на Солнце произошел сильнейший выброс вещества. В последующие дни солнечная плазма распространилась в космическом пространстве. Однако большая часть «выброшенного» вещества быстро вернулась на поверхность звезды, тут же распавшись на части: подобный эффект можно наблюдать, если в стакан водой капнуть чернил. Это – прекрасный пример того, как смешивается свет и тяжелые жидкости. 

Менее плотные вещества обычно держатся на поверхности более плотных, не смешиваясь: например, масло и вода. Если же более плотное вещество оказывается наверху, оно быстро опускается вниз, меняясь местами с менее плотным. В основе сложного рисунка более плотной жидкости, бесконечно просачивающейся вниз сквозь скопления материи, лежит феномен, известный, как неустойчивость Релея-Тейлора. 

На снимках SDO можно увидеть, что падающая плазма, как и ожидалось, на самом деле испытывает на себе тейлоровскую нестабильность, возвращаясь на поверхность Солнца, - ведь она плотнее, чем атмосфера, через которую она проходит. 

В космосе подобный эффект был замечен ранее, только в более серьезных масштабах – в Туманности Краб, представляющей из себя останки сверхновой, которая взорвалась в 10-м веке. За тысячелетие, которое прошло с момента взрыва, более плотное вещество начало падать обратно к центру туманности, образовывая те же структуры, что видели ученые, наблюдающие за Солнцем. 

Исследование туманности Краб в 1996 году помогло обнаружить, что неустойчивость Релея-Тейлора на самом деле немного модифицирована. Сильно намагниченное окружение туманности изменяет пропорции структур. Тот же эффект заметили ученые, ведущие наблюдения за Солнцем, после выброса коронарной массы 7 июня 2011 года: даже там, где магнитное поле Солнца было слабым, оно меняло форму шлейфов плазмы, падающих обратно к Солнцу. 
Источник

Убегающие звезды могут оказывать очень сильное влияние на свое окружение. Их высоко-скоростные встречи сотрясают галактику, создавая арки, подобные той, что изображена на этом новом снимке космического телескопа Spitzer (Спитцер).

Эту арку «построила» скоростная звезда, известная под именем Каппа Кассиопеи, или HD 2905.Это массивный, горячий супергигант, который движется со скоростью 1100 километров в секунду. Однако действительно замечательным делает этот снимок окружающее звезду исходящее полосами красное свечение вещества на ее пути. Такие структуры называются «фронт ударной волны», и их часто можно видеть перед самыми быстрыми и массивными звездами галактики. 

Фронт ударной волны формируется там, где магнитные поля и звездные ветры сталкиваются с рассеянными и обычно невидимыми газом и пылью, которые заполняют пространство между звездами. По свечению фронта ударной волны астрономы могут больше узнать об окружении звезды в космосе. Фронт ударной волны медленно движущихся звезд, как наше Солнце, практически невидимый во всех световых диапазонах; однако быстрые звезды, как Каппа Кассиопеи, создают ударные волны, которые можно обнаружить с помощью инфракрасных детекторов Spitzer.

Что касается этой ударной волны, она создана на расстоянии приблизительно 4 световых лет от Каппа Кассиопеи, - примерно на том же расстоянии, на котором от нас находится Проксима Центавра, самая близкая к Солнцу звезда. 

Фронт ударной волны Каппа Кассиопеи – живого красного цвета. Бледные зеленоватые вкрапления – это молекулы углерода, - полициклические ароматические углеводороды в облаках пыли за границами снимка, которые подсвечиваются звездным светом. 

Эту инфракрасную туманность пронизывают изящные красные волокна; некоторые астрономы предполагают, что эти волокна могут быть следствием воздействия магнитного поля, которое пронизывает всю нашу галактику. Магнитные поля сами по себе невидимы, - мы можем полагаться только на случай, подобный этому, который открывает нам их структуру, когда они взаимодействуют с окружающим газом и пылью. 

Каппа Кассиопеи видна невооруженным глазом в созвездии Кассиопеи (но фронт ее ударной волны можно увидеть только в инфракрасном свете).

Источник