Новости науки

Нейтринная обсерватория IceCube расположена на глубине полутора километров подо льдами самого южного континента — Антарктиды. Этот самый крупный в мире детектор частиц фиксирует следы элементарных частиц нейтрино, пришедших из космоса.

Сотрудники проекта объявили о 28 случаях попадания в детектор нейтрино очень высокой энергии.

"Это первый за историю наблюдений случай, когда учёным удалось доказать существование нейтрино высоких энергий, поступающих в Солнечную систему извне. Энергия этих частиц в миллион раз выше, чем энергия нейтрино, следы которых были замечены в 1987 году в связи со взрывом сверхновой в Большом Магеллановом Облаке. Приятно, наконец, найти то, что мы так долго искали. Теперь мы стоим на пороге новых астрофизических открытий", — говорит главный исследователь IceCube Фрэнсис Хальцен (Francis Halzen) из университета Висконсина-Мэдисона.

Нейтрино — частицы хоть и вездесущие, но практически неуловимые. Через каждый квадратный сантиметр Земли ежесекундно проходят миллиарды таких частиц, но они ценны для другого рода исследований, поскольку исходят они от Солнца или земной атмосферы.

Космические нейтрино поймать не так-то просто. Эти частицы обладают очень малой, почти нулевой, массой и крайне редко взаимодействуют с материей. Поэтому засечь их могут только очень чувствительные детекторы.

Частицы нейтрино космического происхождения имеют столь большое значение для астрофизиков, поскольку они несут информацию о событиях в самых отдалённых уголках Вселенной.

Теоретики уже много раз говорили о том, что нейтрино, приходящие к нам с границ Галактики или даже из области, лежащей за её пределами, являются следами крупных событий космического масштаба, в ходе которых выделяется огромное количество энергии. Эти частицы помогут в изучении таких объектов, как пульсары, чёрные дыры, сверхновые, активные ядра галактик и многого другого.

Проект IceCube преследует, в первую очередь, две главных научных цели: измерение скорости потока нейтрино высокой энергии и идентификация источников частиц.

В анализе, приведённом в статье журнала Science, исследователи пишут, что открытие космических нейтрино в обсерватории IceCube, приравнивается к более чем 4 сигма, что вполне соответствует ожиданиям физиков.

"Из предыдущих наших исследований мы сделали выводы и улучшили методики анализа, а также расширили базу анализируемых данных, чтобы продвинуться вперёд в нашем поиске неуловимых астрономических сигналов. В данный момент мы пытаемся определить источник нейтрино и работаем над оптимизацией технологии наблюдения", — рассказывает представитель проекта Ольга Ботнер (Olga Botner) из университета Уппсалы.

Важно понимать, что 28 событий — не означает, что 28 нейтрино единовременно попали в детектор. Эти следы были обнаружены в базе данных по наблюдениям за период с мая 2010 по май 2013 года. Событие, которое породило поток частиц, достигает уровня энергии в 50 тераэлектронвольт (что в десятки раз больше, чем энергии, создаваемые в Большом адронном коллайдере).

Физикам удалось исключить возможность того, что обнаруженные нейтрино пришли от Солнца или из атмосферы Земли. Эти события нельзя объяснить потоками обычных атмосферных нейтрино или даже потоками мюонов, вызванными столкновениями космических лучей в атмосфере, — уж больно высок уровень энергии.

"Именно высокая чувствительность нашего детектора позволила сделать это открытие. На протяжении многих лет мы постоянно наблюдали атмосферные нейтрино и, наконец, увидели космические. Мы так долго этого ждали!" — рассказывает Хальцен в пресс-релизе университета Висконсина-Мэдисона.

Детектор IceCube помимо своей чувствительности и внушительных размеров также обладает довольно сложной конструкцией. Он состоит их 5160 цифровых оптических модулей, фотоумножителей, которые прикреплены к прочным длинным нитям. Каждая такая нить состоит из 60 фотоумножителей, а всего нитей в детекторе 86.

Нейтрино "ловят" по микроскопическим вспышкам голубого света, называемым в науке черенковским излучением. Эти вспышки появляются в ходе взаимодействия нейтрино со льдом.

IceCube, что дословно можно перевести как "ледяной куб", действительно имеет форму куба со стороной 1 километр. На сегодняшний день это самый крупный нейтринный детектор в мире.

Источник

Какой бы ни была электроника будущего — гибкой, прозрачной или такой компактной и лёгкой, чтоможет быть использована в макияже − миниатюрное запоминающее устройство пригодится для любой разработки. В теории каждый компьютерный бит может быть представлен одним атомом. Но, для того чтобы достичь этого, необходимо подчинить себе поведение атомов, что сделать довольно-таки сложно.

Группа исследователей из Технологического института Карлсруэ (KIT), Института физики микроструктур общества Макса Планка (Max Planck Institute of Microstructure Physics) и Лейпцигского университета (Universität Leipzig) работает над проектом по созданию самого маленького запоминающего устройства с магнитной записью. Миниатюрный накопитель позволит не только создавать сверхкомпактные компьютеры, но и поможет в разработке квантовых вычислительных машин.

Главной задачей, которую физики поставили перед собой, был поиск методов "подчинения" атомов: частицы необходимо было заставить вести себя должным образом − прекратить вращаться вокруг своей оси с огромной скоростью, по крайней мере, на определённый период времени. Авторам предыдущих исследований в этой области удавалось это сделать, лишь "слепив" несколько миллионов атомов вместе.

В своём эксперименте немецкие физики поместили единичный атом гольмия на платиновую поверхность. Затем они опустили температуру в системе практически до абсолютного нуля и измерили магнитную ориентацию атома с помощью сканирующего туннельного микроскопа. Как пишут авторы исследования в пресс-релизе Технологического института Карлсруэ, частица прикрепилась к платиновой пластине и обладала стабильным спином в течение целых 10 минут.

Стабилизации магнитного момента удалось достичь путём подавления влияния окружающей среды на атом. Как правило, атомы и электроны на металлической поверхности вступают в квантовомеханическое взаимодействие, что приводит к дестабилизации системы в считанные микросекунды. Но сочетание гольмия, платины и низких температур позволило нарушить взаимодействия квантовых систем, поскольку два этих металла остались "невидимыми" друг для друга.

Следующим шагом будет определение того, как можно отрегулировать спин и записать извлекаемую информацию в систему. Скорее всего, делать это будут с помощью внешних магнитных полей. К тому же, физикам ещё предстоит придумать, как повторить все те же действия при более высоких температурах.

Подробности эксперимента учёные изложили в статье, опубликованной в журнале Nature.

Источник

Впервые международная команда астрономов, в которую входили эксперты из Университета Лестера (University of Leicester) использовала данные, полученные от спутников и обсерваторий, чтобы объяснить ярчайшую из зарегистрированных вспышку гамма-излучения (GRB).

Необыкновенно яркая GRB была отмечена 27 апреля 2013 года спутником Swift (Свифт), и новое исследование, опубликованное в Science, доказало, что она является результатом сверхмощного звездного взрыва. В результате этого взрыва образовалась струя вещества со скоростью движения, близкой к скорости света. Этот джет сформировался в момент коллапса массивной звезды и образования черной дыры в ее центре. Ударная волна разметала останки звезды, образовав светящуюся оболочку осколков, которую можно наблюдать, как очень яркую сверхновую. 

Это событие произошло в галактике, которая находится в первой четверти видимой Вселенной. Это - не маленькое расстояние, однако эта GRB произошла значительно ближе, чем типичные гамма-вспышки, впервые давая ученым возможность удостовериться в том. Что один и тот же объект может одновременно быть источником мощной GRB и сверхновой. GRB и сверхновые – самые яркие объекты во Вселенной. 

Профессор Пол О’Брайен (Paul O"Brien), факультет физики и астрономии Лестерского Университета, объясняет: "Обычно мы можем обнаружить GRB на больших расстояниях, и они кажутся довольно слабыми. В этом случае вспышка случилась намного ближе, поэтому она очень яркая. Одновременно с GRB произошло рождение мощной сверхновой, - такого раньше не наблюдалось, и теперь мы пытаемся найти объяснение этому". 

GRB – достаточно редкий феномен, однако их изучение в экстремальных условиях дает ученым возможность проверять законы физики. 

Профессор Джулианн Осборн (Julian Osborne), руководитель миссии Swift, говорит: "Быстрая реакция Swift дала нам возможность открыть много новых неожиданных аспектов GRB, эта новая очень яркая вспышка подтверждает базовую теорию и говорит о том, что мы находимся на правильном пути к решению загадки этих необыкновенных взрывов".

Источник

За последние несколько дней комета Исон (ISON) потеряла несколько фрагментов ядра. Об этом говорят две структуры, похожие на крылья, в газовом окружении кометы, которые были сфотографированы учеными из Института Макса Планка (Max Planck Institute) и Обсерватории Wendelstein Мюнхенского Университета; эти структуры видны на изображениях, сделанных в конце прошлой недели. Возможно, причиной увеличения яркости кометы, отмеченного наблюдателями на прошлой неделе, была именно эта потеря отдельных осколков.

На своем пути к Солнцу комета Исон разочаровала многих астрономов-любителей. Яркость кометы, которая 28 ноября будет проходить недалеко от поверхности Солнца (около миллиона километров), не оправдывала надежд наблюдателей. В конце прошлой недели свечение кометы Исон резко усилилось, сразу несколько наблюдателей отметили значительное увеличение яркости. 

Возможное объяснение причины этой вспышки можно найти на снимках кометы, которые были сделаны и исследованы учеными из Обсерватории Wendelstein и Института Макса Планка. 14 и 16 ноября они направили свои телескопы на комету. 

Анализ изображений выявил две заметные структуры, похожие на крылья, в атмосфере кометы, которые идут от ядра. 14 ноября эти «крылья» были сравнительно слабо заметны, а на снимках, сделанных спустя два дня, они определенно намного сильнее и больше. "Такие структуры обычно появляются после того, как отдельные фрагменты отделяются от ядра кометы", говорит Германн Бернхардт (Hermann Böhnhardt), институт Макса Планка.

Так же, как ядро кометы, его фрагменты тоже выбрасывают газ и пыль в космос. В месте, где встречаются эти выбросы и небольшие осколки - выбросы ядра,- создается нечто, подобное пограничному слою, который своей формой напоминает крылья. Еще не доказано, что именно это послужило причиной увеличения яркости кометы в последние дни, но более ранние наблюдения за другими кометами говорят о том, что это очень вероятно.

Эти «крылья» невозможно увидеть невооруженным глазом, требуются специальные методы, благодаря которым их можно разглядеть на обработанных снимках. Ученые сканируют газовое окружение кометы на компьютере, чтобы заметить изменения яркости. "Наши компьютерные расчеты показывают, что от кометы отделился всего один фрагмент, или несколько, но очень небольших размеров", - говорит Бенхардт. 

Пока все еще неясно, как комета будет вести себя в ближайшие недели, по мере приближения к Солнцу и в момент прохождения рядом с ним. "Однако, опыт подсказывает, что комета, которая уже теряла фрагменты, обычно делает это снова", - добавил исследователь комет.

Источник

Работа мощнейших вычислительных машин будущего — квантовых компьютеров − зависит от множества факторов. Один из них — это количество одновременно функционирующих квантовых систем. Учёные по всему миру работают над созданием так называемых квантовых кластеров, и самый крупный из них на сегодняшний день удалось создать аспиранту-физику из Австралийского национального университета Сейдзи Армстронгу (Seiji Armstrong).

Вместе с командой учёных из Токио Армстронг побил мировой рекорд: "Чем больше квантовых систем в кластере, тем мощнее будет компьютер. Ранее исследователям удавалось сосредоточить не более 14 таких систем, мы же подняли эту цифру до 10 тысяч", — рассказывает Армстронг.

Каждая из этих квантовых систем кодирует информацию в квантовые биты — кубиты. Они похожи на обычные единицы бинарного кода, но являются гораздо более функциональными, поскольку один и тот же бит может быть "единицей" и "нулём" одновременно.

"Представьте себе, что держите в руках монетку. У неё две стороны — орёл и решка. Когда вы подбрасываете её, в воздухе монетка несёт информацию об обеих сторонах сразу, но, когда она упадёт на вашу руку, и вы на неё посмотрите, то получите информацию лишь об одной стороне. Приблизительно по такому же принципу функционируют и кубиты — вы не знаете, в каком состоянии они находятся до тех пор, пока не измерите их", — поясняет Армстронг в пресс-релизе.

В действительности всё немного сложнее. Способность частицы быть сразу в двух или нескольких состояниях одновременно называется квантовой суперпозицией.

Организация большого числа кубитов в кластере позволяет достичь огромной вычислительной мощности компьютера. По словам Армстронга, потенциальных применений его достижению может быть масса. Исследователи говорят, что квантовые кластеры можно использовать для строительства сетей квантовой связи с очень быстрыми, но в то же время очень безопасными и мощными линиями электропередачи.

"На обычном компьютере на 1000 бит вы сможете решать ряд простейших задать. Квантовый компьютер на 1000 кубит справится с такими вычислениями, которые обычным компьютерам, даже самым мощным, просто не под силу", — рассказывает Армстронг.

Талантливый аспирант начал работу над своим проектом, когда прибыл в Токийский университет, получив стипендию от премьер-министра страны. Исследовательской группой руководит эксперт в области квантовой оптики Акира Фурусава (Akira Furusawa).

Результаты исследования физики изложили в статье, опубликованной в журнале Nature Photonics.

Источник

Добрый день всем, мы продолжаем наш несколько затянувшийся разговор об истории развития квантовой механики. Уже шестая часть, прошлые вы можете найти в Списке Статей. А сегодня речь пойдет о столкновении двух величайших теорий XX века: Теории относительности и Квантовой механики! Действительно два величайших столпа. А результатом этого столкновения стало теоретическое предсказание антиматерии. По истине захватывающая дух теория, которая положила начало современной физике элементарных частиц. Ну что ж, устраивайтесь поудобнее и готовьте попкорн – мы начинаем!

 
А ты выучил физику?

Как бы странно это ни звучало, но первые попытки объединить квантовую механику и теорию относительности были ещё до создания квантовой механики как таковой. Те, кто читал мою Четвертую Статью, могут помнить об этом. Дело в том, что Шредингер изначально, при выводе своего уравнения, записал его с учётом теории относительности, но попытки не увенчались успехом. У него возникло две огромных проблемы, решить которые не представлялось возможным. Он на два месяца забросил свои идеи, а после просто записал всё в приближении классической механики, так и появилось знаменитое уравнение Шредингера. А самое забавное в этой истории то, что Шредингер изначально записал абсолютно верное уравнение. А те две проблемы, с которыми он столкнулся – это следствия двух фундаментальных физических реальностей: существование антиматерии и спина у элементарных частиц.

 
Эрвин Шредингер

А основная проблема лежит в чём? В квантовой теории энергия есть по своей сути скорость изменения волновой функции. И в классической механике есть замечательная формула, выражающая энергию через импульс. Таким образом, немного подумав, можно записать уравнение Шредингера. В теории относительности же дело обстоит несколько сложнее. Там нет такой простой формулы, которая бы выражала энергию через импульс. В ней получается квадратное уравнение, из которого так просто энергию получить не удается. Многие могут возразить: «Ну, так почему бы это уравнение не решить?». Ах если бы, ах если бы, то жизнь была как в песне бы. Шредингер и решил его сначала, подставил и получил какой-то бред.

Ситуация получалась парадоксальная: с одной стороны теория относительности верна, проверена много раз и формула, записанная изначально Шредингером тоже должна быть правильная. С другой же – в классической физике квантовые формулы работают и дают прекрасные результаты, согласующиеся с опытом. Получается какой-то бред. Но физики на то и физики, чтобы из всякого бреда извлекать истину. И истину эту нашёл уже неоднократно упоминаемый нами Поль Дирак в 1928 году.

 
Поль Дирак

Решение проблемы было весьма оригинально. Чтобы понять, представьте такой простой пример: пусть мы решаем квадратное уравнение. Многие школьники скажут вам: «Мы не всегда можем его решить, если дискриминант меньше нуля – то корней не будет.» И он будет прав. Но более продвинутый школьник или студент скажет такую фразу: «Да, иногда не будет (!)действительных(!) корней.» Вот тут то и заключается вся соль. Мы не всегда можем решить наше уравнение, если мы ищем обычные действительные числа. Но если мы считаем, что наше число комплексное, то решения будут всегда! А что такое комплексное число? По сути своей это есть просто число, состоящее из двух обычных, с особенным правилом умножения между ними. Примерно то же самое сделал Дирак и у него вышло, что волновая функция в релятивистской квантовой механике состоит из четырех обычных функций, с достаточно специфично определённым перемножением.

Некоторых может это возмутить, что значит он получил четыре функции вместо одной, у нас то одна не особо понятная, а тут целых четыре! Но подождите, сейчас всё прояснится. А чтобы вас поменьше удивлять, сначала расскажу физический смысл первых двух.

Первая волновая функция описывала электрон, со спином направленным вверх, а вторая – со спином направленным вниз. О спине я рассказывал в самом конце предыдущей, Пятой Статьи. Уравнения для спина в теории Дирака по своей форме полностью напоминали таковые в теории Паули, но тут спин получался абсолютно естественным образом. Стало понятно, что спин – это объективная физическая реальность, он непременно должен существовать, чтобы электрон вел себя так, как следует. Применение результатов Дирака к атому водорода стало блестящим доказательством его теории, эксперименты прекрасно согласовались с теоретическими вычислениями. Стало понятно, почему ведут себя так атомы со многими элементами, ранее для этого необходимо было постулировать так называемый запрет Паули. Наконец стало понятно, как устроен атом и почему так, а не иначе.

Уравнение Дирака

За всё то, что я перечислил, можно восхищаться той теорией, которую построил Дирак. Но это далеко не все её следствия. Из четырех волновых функций Дирака непосредственно между собой только первая со второй и третья с четвертой. Уравнения для второй пары волновых функций очень похожи на первые два, было видно, что они означают два возможных спина. Проблема заключалась в том, что спины эти соответствовали электрону с отрицательным значением энергии. Вот тут то и начинается особая магия, называемая физикой.

Третье и четвертое уравнения описывали абсолютно такой же электрон, как и первый, только значение его энергии было меньше нуля. Казалось бы, в чём проблема, просто можно сказать, что электронов с отрицательной энергией не существует и забыть. Но не всё так просто. Уравнения Дирака допускали возможность обычного электрона «свалиться» на уровень с отрицательной энергией, а еще предсказывали возможность «отрицательного» электрона превратиться в обычный. Тут то и крылась проблема, невозможно было просто так отбросить лишние решения, нужно было найти какое-то правило запрета. Но Дирак дядька умный =) Он пошёл другим путем: он предположил, что такие «отрицательные» электроны на самом деле существуют, более того – они повсюду. Они занимают абсолютно все уровни с отрицательной энергией и образуют фон, на котором мы наблюдаем обычные электроны. Обычные электроны не падают вниз, потому что все «нижние» уровни энергии уже заняты. Однако, если мы сообщим очень много энергии такому «отрицательному» электрону – то он может подняться наверх, а в окружающем фоне образуется дырка. Эту дырку мы будем наблюдать как частицу, по характеристикам аналогичную электрону, но имеющую положительный заряд.

Море Дирака

Забавное объяснение, не правда ли? =) Я думаю, вы уже поняли, что речь идет о позитроне – античастице электрона. А что будет, если столкнутся обычный электрон и такая дырка? Электрон просто заткнет её, а разность энергий выделится в виде жестких гамма-квантов. И электрон, и позитрон превратятся в чистую энергию. Материя превращается в энергию и наоборот! Но как-то слишком фантастично звучит. И, как следует для таких головокружительных идей, в неё многие не поверили, ведь никто и никогда не видел частиц похожих на электрон, но имеющих положительный заряд. Однако, это «невиденье» продлилось недолго, всего 4 года спустя (а не 50 лет, как с бозоном Хиггса=) ), американский экспериментатор Карл Андерсон зарегистрировал в камере Вильсона такую частицу и назвали её позитроном. За это, собственно говоря, он и получил нобелевскую премию в 1936 году, через три года после Дирака и Шредингера. (Однако, стоит заметить, на счету Андерсона стоит не только позитрон, но также мюон, которые они ошибочно приняли за мезон, частицу Юкавы, но об этом поговорим как-нибудь в другой раз.) Так, после открытия позитрона теория Дирака получила свое полное подтверждение и признание.

Однако, не всё так просто. Дело в том, что обычным электронам свалится вниз мешает так называемый запрет Паули. Этот запрет говорит о том, что два одинаковых электрона не могут находиться на одном уровне энергии и иметь одинаковый спин. Говоря более техническим языком – два электрона не могут иметь одну и ту же волновую функцию с точностью до спина. Все волновые функции электронов с отрицательной энергией уже заняты, потому обычные электроны не падают вниз.

Вольфганг Паули и Нильс Бор наблюдают за забавной механической игрушкой – китайским волчком

Проблема заключается в том, что запрет Паули справедлив для фермионов, имеющих полуцелый спин, к которым относится и электрон. А для частиц, имеющих целый спин (0,1,2...) ситуация повторяется с точностью до наоборот: одинаковые волновые функции может иметь очень много частиц. Такие частицы называются бозонами. Например, фотон – это бозон и электромагнитная волна по сути своей есть волновая функция одинаковая для множества фотонов. Но фотон не заряжен, а потому в уравнениях не возникает частиц с отрицательной энергией. Однако не все бозоны нейтральны, так, например, упоминаемая нами уже частица Юкавы – заряженный пион – это бозон со спином 0. И для заряженных бозонов в уравнениях получаются точно такие же частицы с отрицательной энергией. Тогда говорить о полностью заполненном море с отрицательными энергиями уже нельзя, ничего не запрещает тому же заряженному пиону свалится вниз!

Уравнение Клейна-Гордона-Фока в наиболее общей её записи

В этом, кстати, и крылась ещё одна проблема, которая заставила отказаться Шредингера от своего релятивистского уравнения. Дело в том, что у него получались плотности массы и заряда с отрицательным знаком, а это по сути своей есть плотности с отрицательной энергией. То уравнение после получило название Клейна-Фока (не того Клейна, чью бутылку вы знаете =), просто однофамильцы), также называемом Клейна-Гордона-Фока. Все эти три автора независимо получили и опубликовали это уравнение, а Шредингер его не публиковал, потому что считал его чушью. Уравнение Клейна-Гордона-Фока описывает поведение частиц со спином 0, таких, например, как пион. Досадное существование областей с отрицательной плотностью считалось сначала ограниченностью применения этого уравнения, однако после результатов Дирака стало понятно, где нужно искать истину. И немного поигравшись с ним, действительно получается, что решение этого уравнения представляет собой совокупность частиц с отрицательной и положительной энергиями. В защиту Шредингера бы хотелось сказать две вещи: когда он писал уравнение Клейна-Фока, квантовой механике не существовало как таковой и он был не совсем уверен в верности даже своих классических уравнений, что уж говорить о каком-то странном уравнении, которое дает отрицательные значения, да и тем более с опытом не согласуется. И еще одной строчкой в защиту Шредингера стоит сказать то, что в скалярном уравнении Клейна-Фока разделение на частицы происходит довольно сложным образом и совсем не очевидно, если не знать, что надо искать.

Ричард Фейнман

Так как же быть с бозонами с отрицательной энергией? А тут нас ждёт ещё один бешеный поворот! Физическое толкование этой загадки дал ещё один великий, неоднократно упоминаемый мной физик Ричард Фейнман. Он предположил, что частица с отрицательной энергией – это частица, которая движется назад во времени. Это предположение весьма смелое и кому-то может показаться полным бредом. Однако тем, кто знает теорию относительности в <<правильной>>, лоренц-ковариантной форме, такое предположение вполне ясно. Дело в том, что в теории относительности время и обычные координаты практически равнозначны. Энергия в ней есть просто проекция импульса частицы на временную ось. А отрицательное значение проекции импульса означает просто движение против направления оси. И это весьма смелое предположение находит свое косвенное подтверждение при теоретическом описании – если частица движется назад во времени, то вести себя она должна так, как будто все её заряды поменялись на противоположные. Это объяснение по своим следствиям полностью аналогично объяснению Дирака, но более того его можно применять и к бозонам.

Если вам кажется это объяснение несколько метафизичным и научно-популярным, могу вас разочаровать. Достаточное количество физиков сегодня придерживается такой точки зрения, об этом пишут во многих учебниках, это можно услышать от многих прославленных лекторов. Однако, осторожности ради, в современной физике антиматерию всё-таки, как правило, рассматривают как один из видов возбуждения поля, без конкретной привязки к направлению движения во времени. Также стоит заметить, что такое представление становится абсолютно естественным в квантовой теории поля.

Ну как после таких слов не вспомнить фильм Роберта Земекиса? =

А что же следует, из того, что электрон может двигаться назад во времени? А всё просто, быть может, электрон на свете всего один и существует, просто он постоянно питляет туда-обратно во времени. Представить это можно так: в железном ящике закреплен лист бумаги. Мы стреляем из пистолета и пуля, многократно отражаясь от стенок ящика проделает в листе много дыр. Входные отверстия будут аналогичны электронам, а выходные – позитронам. Это объясняет, почему все электроны одинаковы. Красиво, правда? И мы от бесконечного моря электронов Дирака приходим к одному – единственному электрону. Но такая теория не находит своего подтверждения, ведь если электрон один, то входных и выходных отверстий должно быть одинаково, т.е. количество электронов равно количеству позитронов. Однако, как показывают исследования, материи во вселенной гораздо больше, чем антиматерии. Да к тому же можно придумать такие примеры, когда электрон будет явно не один. Что ж, быть может развитие космологии и ранней вселенной позволят нам сказать, куда же делись все выходные отверстия. На самом деле теория о единственном электроне – это больше шутка, вошедшая в научный фольклор, вполне понятно, что он не один, тем более, что в физике волновое поле может описывать несколько электронов, а то что электронное поле одно-единственное, это и так ясно. Так или иначе, зачастую говорят об антиматерии как об особом виде возбуждения поля, не приписывая никаких путешествий во времени. Но когда вам будет казаться, что физика скучная штука – вспомните об этом примере =)

На этой воодушевляющей ноте и хотелось бы закончить сегодняшний разговор. Читайте книги, совершенствуйтесь, развивайтесь. Подписывайтесь на Задачник Ботана и Планету «Физика», чтобы не пропустить новые статьи, а ещё там много интересных штуковин для разминки затекшего мозга. Читайте мои предыдущие статьи в Списке Статей. Всего доброго, до новых встреч!

Источник

Черные дыры – массивные космические объекты, сила притяжения которых настолько велика, что даже свет не может избежать их – бывают разных размеров: от тех, масса которых равна звездной (эти черные дыры формируются, когда умирает звезда) до сверхмассивных черных дыр, масса которых может превосходить массу нашего Солнца в миллиард раз. В течение миллиардов лет небольшие черные дыры могут медленно вырастать в сверхмассивные, постeпенно набирая массу благодаря своему окружению или/сливаясь с другими черными дырами. Однако этот медленный процесс не может объяснить, как сверхмассивные черные дыры могли появиться в молодой Вселенной, в течение менее чем миллиарда лет после Большого Взрыва. 

Новое открытие, сделанное учеными из Технологического Института Калифорнии, поможет опробовать модель, которая решает эту проблему. 

Рост определенных моделей сверхмассивных черных дыр требует присутствия «начальных» черных дыр, которые появились в результате смерти самых ранних звезд. Эти начальные черные дыры набирают массу и растут в размерах, вбирая в себя вещество, которое находится вокруг них – этот процесс называется аккрецией, или приращением, - или сливаясь с другими черными дырами. «Однако вскоре после зарождения Вселенной сверхмассивные черные дыры, согласно существующим теориям, просто не могли существовать: времени, для того, чтобы набрать достаточно массы, было явно недостаточно», - говорит Кристиан Рейссвиг (Christian Reisswig), профессор физики Калифорнийского Технологического Института, который руководил исследвоанием. «Рост черных дыр до размера сверхмассивных в молодой Вселенной можно объяснить только достаточно большой массой начального объекта». 

Чтобы исследовать происхождение молодых сверхмассивных черных дыр, Рейссвиг в сотрудничестве с профессором кафедры теоретической астрофизики Кристианом Оттом (Christian Ott) и другими коллегами, создали теорию, одним из главных условий которой была сверхмассивная звезда. Жизненный цикл этих гиганстких звезд относительно короток, несколько миллионов лет. Все это время они находятся в стабильном состоянии при помощи собственного фотонного излучения. В очень массивной звезде излучение фотонов толкает газ от звезды, противодействуя силе гравитации, которая притягивает его обратно. Когда эти две силы равны, этот баланс называют гидростатическим равновесием.

В процессе своего существования сверхмассивная звезда медленно остывает, теряя энергию благодаря излучению фотонов. По мере охлаждения звезда становится более компактной, и плотность ее центральной части медленно растет. Этот процесс продолжается в течение одного-двух миллионов лет, пока звезда не станет достаточно компактной, чтобы потерять гравитационную стабильность, что, в свою очередь, приводит к коллапсу.

Предыдущие исследования предсказывали, что во время коллапса сверхмассивных звезд, они формируют сферические фигуры, которые, возможно, сплющиваются из-за быстрого вращения. Эта форма называется осесимметричной конфигурацией. Учитывая тот факт, что очень быстро вращающиеся вокруг собственной оси звезды склонны к небольшим возмущающим влияниям, Рейссвиг и его коллеги предположили, что эти из-за этих влияний звезды могут во время коллапса сформировать не-осесимметричные фигуры. Эти изначально небольшие возмущающие влияния будут быстро расти, и, в конце концов, газ внутри умирающей звезды «слипнется» в отдельные фрагменты с высокой плотностью. 

Эти фрагменты будут вращаться по орбите вокруг центра звезды и наращивать свою плотность, вбирая в себя вещество в процессе коллапса; так же будет расти их температура. А затем, говорит Рейссвиг, «произойдет кое-что интересное». 

При достаточно высоких температурах энергии будет достаточно для того, чтобы электроны и их антиподы, или позитроны, соединились в одно целое – то, что мы называем электронно-позитронными парами. Создание электронно-позитронных пар становится причиной снижения давления, ее больше усиливая коллапс; в результате, два фрагмента, вращающиеся по орбите, станут настолько плотными, что каждый из них сформирует черную дыру. Затем эти две черные дыры могут кружиться по спирали вокруг друг друга, сливаясь в одну большую черную дыру. «Это новое открытие. Никто до сих пор не предполагал, что благодаря одной умирающей звезде может появиться две черных дыры, которые затем сольются», - говорит Рейссвиг. 
Источник

Первый спутник, сконструированный и собранный учениками средней школы, отправится в космос одновременно с так называемым «ФоунСатом» («PhoneSat») в ночь со вторника на среду. 

Ракета Минотавр 1 (Minotaur 1) со спутником TJ3Sat, построенным школьниками, и еще 28 крошечными спутниками, отправится с полигона Wallops Flight Facility в 00:30 UTC (04:30 утра мск) 20 ноября. 

Этот запуск носит официальное название ORS-3. Главная рабочая нагрузка – это STPSat-3 – спутник Воздушных Сил США, однако вместе с ним Минотавр 1 отправит в космос ее 28 небольших спутников. 

В конструкции наноспутников используются технологии стандартных смартфонов с быстрыми процессорами, сенсорами, GPS-приемниками и камерами с высоким качеством изображений. В результате получается достаточно мощный космический аппарат, при этом относительно недорогой и очень компактных размеров. 

Согласно официальному заявлению компании Orbital Sciences, поддерживающей проект, размер спутника, созданного старшеклассниками, всего лишь 10х10х12 сантиметров, а вес – около 890 граммов. 

Пока TJ3Sat будет вращаться по орбите вокруг Земли, школьники и радиолюбители на Земле смогут обмениваться данными со спутником. Маленький аппарат оснащен синтезатором голоса, который может переводить текст в голосовое сообщение и передавать эти звуки на Землю. Данные этого проекта будут находиться в свободном доступе. 

Эта миссия – вторая в этом году миссия NASA по запуску ФоунСатов. В апреле этого года на ракете Антарес (Antares) в космос отправились три спутника-смартфона; их назвали Александр, Грэхем и Белл. Эти спутники работали в течение недели; они знаменовали собой первую ступень программы ФоунСат. 

Планируется, что вторая миссия будет вращаться на более высокой орбите; ожидаемое время работы – около двух лет. Разработчики считают, что фоунсаты смогут наблюдать за космической погодой и измерять магнитное поле Земли; так же рассчитывают с их помощью собрать данные о воздействии излучения на спутники и, возможно, найти решение этой проблемы. 

Разработчики подчеркивают, что они не планируют заказывать компаниям, специализирующимся на производстве телефонов, специальные модели для космических миссий. 

Одним из спутников, которые отправятся в космос сегодня ночью, будет небольшой cubesat (кьюбсат), который назвали Firefly (Светлячок), основной целью работы которого будет изучение молнии. В компании с ним полетит Vermont Lunar CubeSat (Вермонский Лунный Кьюбсат), - прототип спутника на базе смартфона, который позже планируется запустить на Луну. 

Источник

Теперь у ученых появилось серьезное доказательство того, что на Марсе есть гранит, и новая теория о том, как гранит – камень вулканического происхождения, часто встречающийся на Земле – мог сформироваться на Красной Планете. Эти открытия позволяют предположить, что Марс по своему геологическому составу – гораздо более сложная планета, чем считалось ранее. 

Большое количество минерала полевой шпат, который часто встречается в составе гранита, было найдено в кратере древнего марсианского вулкана. При этом минералы, типичные для базальта, богатые железом и магнием, там присутствуют в очень незначительном количестве. Формирование гранита на марсе можно объяснить расположением полевого шпата. Гранит, или его излившийся аналог, риолит, часто обнаруживается на Земле в областях с высокой тектонической активностью, таких, как субдукционные зоны. Это нехарактерно для Марса, однако команда исследователей пришла к выводу, что продолжающаяся магматическая активность на Марсе тоже могла служить причиной их образования.

"У нас есть неопровержимые доказательство того, что на Марсе существует гранит", - говорит Джеймс Рей (James Wray), руководитель исследования, ассистент кафедры в Школе Земли и Атмосферных Наук в Технологическом Институте Джорджии.

В течение многих лет Марс считался геологически простой планетой, по большей части состоящей из одного вида горной породы, в отличие от разнообразного геологического состава Земли. Камни, покрывающие поверхность Марса – вулканические образования темного цвета, - базальт, - этот тип камней так же можно обнаружить, к примеру, на Гавайях. Ранее в этом году марсоход Curiosity удивил ученых, обнаружив почвы, в составе которых обнаружилось нечто, близкое к граниту, - светлый камень, типично вулканического происхождения. 



Новое исследование подтверждает результаты находки. Для наблюдения за большим вулканом на Марсе, который был активен в течение миллионов лет, использовались техники удаленного обнаружения при помощи инфракрасной спектроскопии. В этом вулкане совсем нет пыли, что делает его идеальным объектом для исследования. Большая часть вулканов на Марсе покрыта пылью, однако этот был очищен благодаря быстро движущейся песчаной дюне, которая смела всю пыль. Внутри ученые обнаружили залежи полевого шпата, что было для них настоящим сюрпризом.

"Учитывая вид используемой нами инфракрасной спектроскопии, невозможно было бы обнаружить полевой шпат, если бы его залежи не были настолько богатыми. Еще там содержалось очень небольшое количество базальта", - говорит Рей. 

Расположение шпата и практически полное отсутствие темных минералов в древнем вулкане позволяет объяснить, каким образом гранит мог сформироваться на Марсе. Пока магма медленно остывает под поверхностным слоем почвы, расплавленные вещества низкой плотности отделяются от плотных кристаллов в процессе, который называется фракционирование. Этот цикл повторяется снова и снова в течение тысячелетий, пока не сформируется гранит. Согласно компьютерным симуляциям, которыми руководил коллега Рея, профессор Джозеф Дьюфек (Josef Dufek) , этот процесс может происходить в вулкане, который активен в течение долгого периода времени. 
Источник

Серия экспериментов, целью которых было изучение влияние различных доз облучения на лабораторных мышей, помогла обнаружить лекарство, которое, возможно, поможет решить проблему долговременных полетов в космос, - точнее, ту ее часть, которая говорит об опасности для космонавтов развития раковых опухолей вследствие долговременного космического облучения. 

Изначально ученых заинтересовал один интересный момент: животные, которые многократно подвергались облучению, были более подвержены раковым заболеваниям, чем их сородичи, которые получали разовую дозу радиации, - при этом общая доза полученного облучения была одинаковой. Следует отметить, что каждая группа мышей была разделена на две подгруппы – животные в одной из них были генетически «запрограммированы» на большую подверженность заболеванию раком легких, а в другой – раком толстого кишечника. Уровень заболевания в каждой подгруппе был одинаковым, различие было «групповым» - в зависимости от того, было облучение разовым или многократным.

Дальнейшие эксперименты с животными показали, что мыши, которые получали с пищей препарат, созданный на основе растения из семейства лишайников, были в два раза меньше подвержены развитию опухолей, чем животные, которые не получали никаких лекарств. Современный противовоспалительный препарат принадлежит к классу лекарств, которые называют синтетическими тритерпеноидами, которые не только останавливают воспалительный процесс, но и обладают свойствами антиоксидантов. 

Синтетические тритерпеноиды уже проходят клинические тесты, и показывают эффективность в лечении почечных заболеваний, диабета, возрастной макулярной дегенерации, легочных заболеваний, болезней Альцгеймера, Паркинсона и различных видов рака. 

Это открытие может иметь большое значение как для космонавтов, которых будут отправлять в долговременные космические миссии, так и для людей, которые получают облучение в терапевтических дозах для лечения.

Источник

Ученые из Берна разработали метод, который упрощает поиск планет, подобных Земле. Он предполагает ограничение рамок благодаря использованию теоретических моделей для определения условий жизни, подобных Земным, и, следовательно, собственно жизни на определенных планетах, которые находятся за пределами солнечной системы. 

"Вопрос, обитаемы или нет так называемые экзопланеты, очень непростой, потому что мы не знаем всех условий, которым должна удовлетворять планета для того, чтобы быть пригодной для жизни", - заявляет Янн Эйлиберт (Yann Alibert) из Центра Космоса и Обитаемости (CSH) Университета Берна. 

Вот почему ученый из Берна воспользовался в своем исследовании альтернативным подходом. Основываясь на массе и радиусе планеты, Янн Эйлиберт смог выделить критерии, исключающие возможность существования жизни в той форме, которая нам известна. Для этого необходимы такие данные, как, во-первых, масса (ее можно узнать, например, при помощи спектрографа HARPS, который находится в Чили). С 2017 года телескоп "CHEOPS", который разрабатывается и создается под руководством ESA и CSH, будет использоваться для точного определения радиуса определенных планет, - еще одно обязательное условие. Благодаря методу Янна Элиберта, имея данные, полученные HARPS и CHEOPS, можно будет вычислить, является ли планета пригодной для жизни. "Эта теоретическая модель поможет астрономам в поиске планет, подобных Земле, сконцентрировать внимание на действительно перспективных кандидатах", - говорит Эйлиберт.

Два условия, необходимые для существования жизни на планете, основа всех существующих моделей: вода в жидкой форме и так называемый углеродный цикл. Углеродный цикл – это геологический процесс, который регулирует уровень содержания двуокиси углерода в атмосфере планеты и, следовательно, ее поверхности: в океане CO2 в растворенной форме вступает в химическую реакцию и затем переносится в мантию Земли. Из-за высокой температуры земной мантии двуокись углерода высвобождается в атмосферу во время вулканических извержений. 

Если радиус планеты с «подходящей» массой очень велик, то ее плотность будет очень низкой. Следовательно, на этой планете не будет либо углеродного цикла, либо воды в жидкой форме. Причина этого – в том, что низкая плотность - индикатор большого количества газа и/или воды. Если планета по большей части состоит из газа, то атмосферное давление на планете будет таким высоким, что вода не сможет существовать в жидкой форме. 

Если планета покрыта большим количеством воды, то давление на дне океана возрастет настолько, что вода перейдет в форму "лед VII", которая не существует на Земле. Плотность "льда VII" настолько велика, что он оседает на дне океана, формируя там барьер между породой на дне океана и водой над ним, и тем самым препятствуя углеродному циклу. 

"Наше исследование показывает, что планета, которая состоит из газа или воды, не подходит для жизни", - объясняет Янн Эйлиберт. 

Самый большой радиус, при котором допускается существование воды и углеродного цикла, зависит от массы планеты: планета с такой же массой, как Земля, может иметь радиус, превосходящий земной максимум в 1,7 раз, включая газ и гидросферу. "Супер-Земля", в 12 раз более массивная, чем наша планета, может иметь радиус в 2,2 раза больше земного. Однако, согласно данным Эйлиберта, в основном до сих пор были обнаружены экзопланеты большего размера. В ближайшем будущем благодаря высокой чувствительности CHEOPS, можно будет обнаружить не такие большие, и, следовательно, более перспективные в этом плане планеты. 

Источник

В поисках "новой физики" - теорий, которые дополнили бы или опровергли Стандартную модель физики элементарных частиц - ученые провели изучение формы электрона и вновь не нашли доказательств правдивости теории суперсимметрии, сообщает Physics World.

Исследовательская группа физиков во главе с Дейвом ДеМилле из Йельского университета, Джоном Дойлом и Джеральдом Габриельзе из Гарварда определила форму электрона. Вывод, описанный учеными в статье, опубликованной на сайте библиотеки Корнелльского университетаследующий: электрон является сферическим, его диаметр составляет 0,00000000000000000000000000001 сантиметра.

Согласно Стандартной модели, электрон должен быть симметричным и обладать нулевым дипольным моментом. Как объясняет квантовая механика, любая частица, в том числе и электрон, должна рождать целое облако виртуальных частиц, которые бы постоянно появлялись и вновь исчезали. Если Стандартная модель верна, то это облако будет состоять из обычных частиц. Однако если действует теория суперсимметрии, то облако из еще не известных науке частиц окружит электрон и спровоцирует изменения в его дипольном моменте и тем самым сделает его асимметричным.

В рамках своего исследования ДеМилле, Дойл и Габриельзе проводили эксперимент в разы более точный, чем предыдущие, но и он не выявил наличие у электрона хотя бы минимального дипольного момента, отмечают "Вести". Год назад международная команда ученых в Европейском центре ядерных исследований (CERN) также не смоглаподтвердить теорию суперсимметрии.

Однако физики не отчаиваются. В конце концов существует вероятность, что для определения дипольного момента электрона требуются более чувствительные приборы и более высокие энергии.

Помочь определить дипольный момент может Большой адронный коллайдер, одной из основных задач которого является поиск суперсимметричных частиц. БАК построен на 100-метровой глубине на границе Франции и Швейцарии. Он представляет собой 27-километровый кольцевой туннель, в котором установлен ускоритель заряженных частиц в виде гигантской трубы. В ходе исследований в БАК в разные стороны запускают пучки протонов, которые разгоняются до огромных скоростей, близких к световым, после чего часть из них сталкиваются друг с другом, в результате чего, по задумке, должны рождаться новые элементарные частицы.

Источник

Квантовая теория гласит: невозможно измерить свойства частицы, не затронув при этом её квантового состояния. Этот постулат лежит в основе знаменитого принципа неопределённости Гейзенберга, который невозможно преодолеть на практике. Но новейшие исследования физиков показывают, что его можно в определённой степени… обойти.

Одни учёные разработали новую методику обнаружения одиночных фотонов видимого света без изменения информации, которую они несут. Другая команда исследователей адаптировали эту технологию под фотоны микроволнового излучения, тем самым продвинувшись ещё на шаг к созданию квантового Интернета будущего.

Обычный метод детектирования фотонов (квантов электромагнитного излучения) подразумевает использование датчиков, которые поглощают энергию и разрушают сами частицы. В последние годы исследователи разработали новые способы, которые позволяют извлечь только часть информации, которую несёт фотон, влияя таким образом на её квантовое состояние, но не разрушая его полностью. Ряд этих методик назвали слабыми измерениями.

Но для "квантового Интернета", где информация должна зашифровываться и передаваться без каких-либо изменений, даже этого мало. Дело в том, что квантовые сети кодируют информацию в кубиты, то есть квантовые биты, которые способны принимать значения "0" и "1" одновременно, поскольку могут быть сразу в нескольких квантовых состояниях в одно и то же время. Любое воздействие со стороны (даже измерение состояния) заставит кубит принять какое-то одно значение, и вся ценность квантовых вычислителей сойдёт на нет.

"Новая методика позволяет наблюдать за следом фотона, то есть следить за "конвертом", содержащим информацию, не вскрывая его при этом", — поясняет соавтор нового исследования Штефан Риттер (Stephan Ritter) из Института квантовой оптики общества Макса Планка в Германии.

В рамках своего эксперимента Риттер и его коллеги создали оптический резонатор, состоящий из двух зеркал, обращённых друг к другу и удалённых всего на полмиллиметра друг от друга. Эти зеркала способны поймать между своими поверхностями фотоны со специфической "резонансной" энергией.

В этот резонатор физики загнали атом, находящийся в суперпозиции двух состояний, одно из которых резонировало с устройством. Атом в резонансном состоянии не пускал внутрь устройства фотоны, обладающие той же "резонансной" энергией.

Когда учёные отправили фотон в резонатор, двойное состояние атома спровоцировало сразу два единовременных события. В одном случае фотон не смог пройти внутрь устройства и отскочил от одного из зеркал. В другом он вошёл внутрь резонатора, проскакал между поверхностями двух зеркал и вылетел в том же направлении, что и вошёл.

Как объясняет Риттер в пресс-релизе, общее квантовое состояние фотона не было затронуто, в отличие от состояния атома: фаза между раздвоенным и нераздвоенным состояниями была смещена на 180 градусов. Считывая это смещение, физики и выявили прохождение фотона.

Подобный опыт проводился командой французских учёных во главе с Сержем Арошем (Serge Haroche), который стал лауреатом Нобелевской премии за своё достижение. Но его эксперимент, который проходил в 1990 году, был направлен на детектирование фотонов микроволнового излучения, которые не подходят для квантовых коммуникаций.

Коллеги Риттера, не принимавшие участия в исследовании, говорят, что данный механизм может лечь в основу инструмента, необходимого для создания квантового повторителя, ключевого компонента "квантового Интернета" будущего.

Впрочем, шаги на пути к такому устройства, сделаны не все. Прежде всего, Риттеру или другим физикам ещё предстоит "поместить" в состояние суперпозиции сам фотон, чего в данном эксперименте продемонстрировано не было.

Статья с результатами исследования вышла в журнале Science.

Источник

Физики единодушно соглашаются с тем, что их современные теории хоть и работают идеально при проведении любого эксперимента, но всё же являются неполными. Теоретики и экспериментаторы неустанно работают над поисками так называемой Новой физики — теорий, которые дополнили быСтандартную модель элементарных частиц.

На эту роль идеально подходит теория суперсимметрии, предсказывающая наличие у каждой известной нам частицы некой пары, которую до сих пор не удалось обнаружить. К сожалению, большинство попыток доказать эту модель не увенчались успехом, и нынешний эксперимент — не исключение.

Исследовательская группа физиков во главе с Дэвидом ДеМилле (David DeMille) из Йельского университета, Джоном Дойлом (John Doyle) и Джеральдом Габриельзе (Gerald Gabrielse) из Гарварда измерила форму электрона.

Полученные результаты были выведены из вычисления электрического дипольного момента частицы. Всё зависит от наличия или отсутствия этой характеристики: если электрон имеет сферообразную форму, то дипольный момент у него отсутствует, но если он хоть минимально вытянут, то чувствительные приборы покажут наличие дипольного момента. Фактически таким образом физики определяют, симметричен ли электрон относительно любой своей оси.

Но учёных интересовала не только (и не столько) форма электронного облака. Согласно квантовой механике, любая частица, в том числе и электрон, должна рождать целое облако виртуальных частиц, которые бы постоянно появлялись и вновь исчезали. Если верна Стандартная модель, то это облако будет состоять из обычных частиц, но если работает теория суперсимметрии, то облако из ещё неизвестных науке частиц окружит электрон и вызовет изменения в его дипольном моменте, сделав его асимметричным.

Согласно Стандартной модели, электрон должен быть симметричным, "круглым" и обладать нулевым дипольным моментом. Теория суперсимметрии, конечно же, предсказывает наличие дипольного момента. Нетрудно догадаться, что учёные надеялись на доказательство правоты сторонников теории суперсимметрии. Поиски этих доказательств проводились постоянно на протяжении последних 50 лет.

В рамках своего исследования ДеМилле, Дойл и Габриельзе проводили эксперимент в 10 раз более точный, чем предыдущие, но и он не породил никаких намёков на наличие у электрона хотя бы минимального дипольного момента. Вывод, описанный учёными в статье на сайте препринтов arXiv.org, следующий: электрон является сферическим, его диаметр составляет 0,00000000000000000000000000001 сантиметра, а теория суперсимметрии вновь терпит крах.

Отсутствие показателей вряд ли можно списать на недостаточную чувствительность приборов или погрешности. Учёные раскрутили электрон до высокой скорости и взглянули на его поведение. Если бы он больше напоминал шарик для игры в бильярд, то вращался бы он равномерно. Если же он имеет продолговатую форму яйца и обладает ненулевым дипольным моментом, то он бы постоянно колебался при вращении.

Эксперимент проводился на электронах в тяжёлых молекулах моноксида тория, которые бы показали довольно очевидные колебания, обладай частицы дипольным моментом. Колебания измерялись при помощи микроволновой спектроскопии, очень чувствительной к такого рода явлениям. А, чтобы исключить влияние фоновых событий, таких как действие магнитного поля, учёные попытались их полностью исключить.

Получив отрицательные результаты, учёные не отчаиваются. В конце концов, существует вероятность, что для определения дипольного момента электрона требуются более чувствительные приборы и более высокие энергии. Тут может помочь Большой адронный коллайдер, одной из основных задач которого является поиск суперсимметричных частиц.

Физики говорят, что вероятность того, что что-то изменится на уровне энергии в несколько тераэлектронвольт, очень мала, но всё же с нетерпением ждут нового запуска мощнейшего в мире ускорителя в 2014 году.

Источник

Долгое время нам было известно, что Солнце может быть источником электромагнитных излучений на той же частоте, на которой работают радиостанции на земле. "Если бы мы могли понять, как образуются эти радиоизлучения, их можно было бы использовать для зондирования внешних слоев солнца и межзвездного пространства, не отправляя туда космические корабли, а просто наблюдая за естественными радиосигналами", - заявляет Дэниел Грэхем (Daniel Graham), австралийский ученый, который сейчас работает в Шведском Институте Космической Физики в Уппсала. Результаты его исследований опубликованы в журнале Physical Review Letters.

STEREO (Solar TErrestrial RElations Observatory/Обсерватория Солнечно-Земных Отношений), миссия NASA, запущенная в 2006 году, состоит из двух космических аппаратов, которые вращаются вокруг Солнца, один перед Землей, а другой – за ней. Приборы на этих аппаратах намного совершеннее, чем на более ранних спутниках, запущенных для наблюдения за волнами. 

Пучки электронов, которые выбрасывает Солнце, - это начало многоступенчатого процесса генерирования радиоволн. Пучки электронов переходят в солнечный ветер и генерируют волны электростатические ленгмюровские волны, которые не могут путешествовать далеко. Эти волны позже могут генерировать естественные радиоволны, которые уже можно увидеть с Земли. 

"Это может дать нам информацию о внешних слоях Солнца и солнечных ветрах, но только в том случае, если мы поймем, как пошагово образуются эти радиосигналы", - говорит Дэниел Грэхем.

Дэниел Грэхем использовал результаты наблюдений STEREO, где ленгмюровские волны естественным образом превращались в радиоволны. Эти данные могут помочь нам понять, как информация передается из внешних слоев Солнца электронным пучкам, и дальше – ленгмюровским волнам, которые превращаются в радиоволны и случайным образом достигают Земли. Это нужно делать в космосе, потому что только радиосигналы (в отличие от ленгмюровских волн) могут достигать поверхности Земли.

Источник

В ноябрьском выпуске Icarus исследователи из Лос-Аджелесского Университета оценили изменчивость галогенов и необычный процесс, который может влиять на нее. Группа, руководил которой Сунити Карунатиллаке (Suniti Karunatillake), исследовала потенциал существующего галогенного цикла на Марсе, который бы изменил существующую модель распространения галогенов в основном благодаря процессам, связанным с водой. 

Карунатиллаке и его коллеги нашли свидетельство того, что бромиды преимущественно превращаются в химические активные газы, и пропорция содержания S/Cl в насыпных грунтах является более непостоянной, чем считалось раньше. Улетучивающиеся галогены требуют того, чтобы имеющиеся модели осадочных процессов и оксидантов на Марсе были пересмотрены. Потенциальный эффект на окислители, например, на перхлораты, может, в свою очередь, оказывать влияние на жизнь, существование которой было косвенно подтверждено недавно наблюдениями посадочного модуля Phoenix Lander (Феникс) и марсохода Curiosity (Кьюриосити/Любопытство).

Получив это свидетельство, ученые так же предположили, что улетучившиеся галогены могли изменить распределение галогенов под поверхностным слоем почвы, отзеркаливая процессы, которые, как известно, происходят в Солончаковой Пустыне и Соленых Озерах в Андах. 

Во-вторых, содержание серы и хлора может значительно варьироваться в грунте, несмотря на общие источники – такие, как изменение жидкостей и вулканических газов – и почти одинаковые пропорции S/Cl , найденные в поверхности марсианской почвы. Эти возможности, которые раньше редко рассматривались, мотивируют ученое сообщество пересмотреть атмосферные циклы на Марсе так же, как изменчивости минералов типа перхлоратов, состав которых, как считается, благоприятен для развития микробных форм жизни на Земле. 

Источник

Большое Красное пятно Юпитера – одна из больших загадок Солнечной Системы. Основываясь на том, что ученые знают о гидродинамике, этот мощный ураган – достаточно большой, чтобы «обернуть» им Землю два или даже три раза – должен был исчезнуть несколько веков назад.  Педрам Хассанзадех (Pedram Hassanzadeh) из Гарвардского Университета и Филип Маркус (Philip Marcus), профессор гидродинамики Университета Калифорнии, считают, что могут объяснить, почему это не произошло. Их работа, которую Хассанзадех собирается представить на ежегодной встрече Подразделения Американского Физического Сообщества в Питсбурге 25 ноября, так же позволяет объяснить постоянные океанские вихри, и космические вихри, которые влияют на формацию звезд и планет. "Основываясь на имеющихся теориях, Большое Красное Пятно должно было исчезнуть через несколько десятков лет после образования. Сотни лет прошли, а оно все еще на месте", - говорит Хассанзадех.  Многие процессы оказывают разрушительное влияние на атмосферные образования, подобные Красному Пятну. Турбуленция и волны в Красном Пятне и вокруг него «высасывают» энергию его ветров. Так же ураган теряет энергию, излучая тепло. Наконец, Красное Пятно находится между двумя сильными разнонаправленными джетами, которые могут замедлить его вращение. Некоторые исследователи считают, что Красное Пятно подпитывается, «всасывая» в себя вихри меньшего размера, сливаясь с ними.  В попытках разрешить тайну «живучести» Красного Пятна, Хассанзадех и Маркус построили модель, отличающуюся от существующих трехмерностью и очень высоким разрешением. Многие модели ураганов фокусируются на закручивающихся горизонтальных ветрах, где сконцентрирована большая часть энергии. Так же в ураганах есть и вертикальные потоки, но энергии в них гораздо меньше.  "В прошлом ученые либо игнорировали вертикальный поток, потому что считали его незначительным, или пользовались более простыми уравнениями, потому что это довольно трудно смоделировать", - говорит Хассанзадех.  Однако, именно вертикальное движение, похоже, является разгадкой тайны необыкновенной устойчивости Красного Пятна. Пока ураган теряет энергию, вертикальный поток переносит горячие газы сверху и холодные газы из нижней части урагана к его центру, восстанавливая часть потерянной энергии.  Согласно этой модели, должен существовать радиальный поток, который «высасывает» ветры из высокоскоростных потоков джетов к центру вихря, тем самым закачивая в него энергию и поддерживая его существование. Хассанзадех считает, что тот же самый вертикальный поток мог бы объяснить многие океанские вихри, такие, как те, которые, формируясь возле Гибралтарского пролива, могут годами затем существовать в Атлантическом океане. Их вертикальный поток играет роль в экосистеме океана, поднимая на поверхность питательные вещества.  Так же вихри могут стимулировать формацию звезд и планет, в течение миллионов лет сталкивая межзвездную пыль и камни между собой. Хассанзадех и Маркус подчеркивают, что их модель не является исчерпывающим объяснением столь долгого жизненного цикла Красного Пятна. Они считают, что постоянное поглощение меньших вихрей так же питает его энергией, необходимой для столь долгой жизни, и уже начали создавать новую компьютерную модель для проверки этого тезиса.

Источник