Новости науки

14 июня 2013 года в городе Магуреле возле Бухареста началось строительство научно-исследовательского центра Extreme Light Infrastructure — Nuclear Physics (ELI-NP), который должен вступить в строй в 2017 году. Это один из трёх центров европейского инфраструктурного мегапроекта ELI (Extreme Light Infrastructure), в рамках которого будут построены лазерные установки на максимально достижимом уровне мощности.

Другие части проекта ELI-Beamlines и ELI-Attosecond построят, соответственно, в Чехии и Венгрии.

Главным научным инструментом в румынском центре ELI-NP станет лазерная установка из двух лазеров типа Apollon по 10 петаватт каждый, на титан-сапфировых кристаллах. За счёт использования метода усиления чирпованных импульсов (CPA, Chirped pulse amplifi cation) установка должна показать интенсивность лазерного импульса до 10²⁴ Вт/см² и электрическое поле до 10¹⁵ В/м. Лазерный пучок фокусируется в пятно диаметром в несколько длин волны. Сверхвысокая пиковая мощность достигается за счёт концентрации относительно небольшой энергии (несколько килоджоулей) в сверхкоротких временных интервалах (около 15 фемтосекунд).

Работа в сверхкоротких временных интервалах открывает принципиально новые возможности для науки. Например, рентгеновские пучки высокой яркости на таких временных интервалах позволят получать четырёхмерные изображения с субатомным разрешением, т.е. фиксировать динамические изменения микроскопической структуры вещества с пикометровым разрешением в пространстве и аттосекундным разрешением во времени (source).



Румынскую установку будут использовать в экспериментах по ядерной физике, поскольку она способна работать как источник жёстких фотонов и заряженных частиц высоких энергий с недостижимыми ранее характеристиками. В рамках инфраструктуры ELI будут организованы эксперименты в новых областях науки — релятивистской оптике и релятивистской микроэлектронике. Лазеры помогут исследовать фундаментальные эффекты нелинейной квантовой электродинамики и общей теории относительности. 

Подробнее об экспериментах в области ядерной физики на установке ELI-NP см. брошюру, подготовленную рабочей группой ELI-NP, а также презентацию А.М.Сергеева, начиная со стр. 38.

Стоимость научно-исследовательского центра ELI-NP составляет 356,2 млн евро, из которых 83% финансирует Евросоюз, а 17% — Румыния. В целом, проект ELI объединяет более 40 научных коллективов из 13-ти стран Евросоюза и России.

Источник

Китайские космонавты, в том числе и вторая женщина-космонавт Китая, вернулись на Землю после 15-дневного космического полета.

26 июня весь Китайский народ и другие зарубежные страны смотрели прямые телерепортажи о приземлении спускаемого аппарата /СА/ космического корабля «Шэньчжоу-10». После вхождения в атмосферу Земли раскрылся парашют, чтобы затормозить падение СА и смягчить столкновение с землей. Приземление СА произошло в 4:07 по московскому времени. Китайские космонавты чувствуют себя хорошо.

Миссия «Шэньчжоу-10» началась с запуска с космодрома Цзюцюань в 13:38:02.666 мск, в 13:47:34.231 мск корабль успешно отделился от второй ступени ракеты-носителя и вышел на заданную орбиту с параметрами 200x329.8 км, через 3 минуты произошло раскрытие солнечных батарей /СБ/ корабля. Курс к орбитальному модулю «Тяньгун-1».

На вторые сутки после запуска, 13 июня в 09:11 мск произошло касание, а в 09:18 мск произошла жесткая сцепка корабля и орбитального модуля «Тяньгун-1», стыковка проходила в автоматическом режиме. В 12:17 мск экипаж корабля перешел в модуль.

На борту модуля космонавты провели профилактические работы, осуществили замену внутренних отделочных материалов. 20 июня вторая женщина космонавт Китая Ван Япин провела урок физики из космоса для учащихся Китая, её помощником был Не Хайшэн, Чжан Сяогуан был фотографом. Космонавты показали 5 физических экспериментов, урок длился ровно 40 минут.

23 июня в 06:07 мск "Шэньчжоу-10" был успешно пристыкован к модулю "Тяньгун-1" в режиме ручного управления. В 09:09 мск космонавты снова перешли в модуль, где продолжали проводить эксперименты.

25 июня в 01:07 мск, пролетая над столицей Чили – г. Сантьяго люк между модулем и кораблем был закрыт, космонавты заняли свои места в СА. В 03:05 мск произошло разделение. Корабль облетел орбитальный модуль и осуществил сближение с ним с обратной стороны.

26 июня в 04:07 мск Не Хайшэн, Чжан Сяогуан и Ван Япин успешно вернулись на Землю.
Источник

Вчера, 25 июня 2013 г. в 21:28 мск с первого и крупнейшего космодрома «Байконур» стартует РН «Союз-2.1Б» с космическим аппаратом российского производства, предназначенным для дистанционного зондирования земли /ДЗЗ/ «Ресурс-П».

Спутник изготовлен российским ракетно-космическим предприятием «ЦСКБ-Прогресс» и предназначен для получения снимков с высоким разрешением и передачи данных на наземный комплекс по радиоканалу.

Спутник будет выводиться по северной траектории на солнечно-синхронную орбиту. Полет ракеты можно будет наблюдать в нескольких городах Российской Федерации. В некоторых городах Солнце только лишь зайдет под горизонт, и будут видны еще яркие сумерки, поэтому не стоит рассчитывать на яркое шоу, но пронаблюдать полет ракеты стоит. Рекомендуем Вам вооружиться биноклями! Есть вероятность того, что после пролета ракеты, по ее траектории может появиться редкое атмосферное явление - Серебристые облака.

Пролет ракеты можно будет в таких городах, как: Челябинск, на высоте 75°, Екатеринбурге – 70°, Тюмени и Кургане – 40°, в Самаре, Омске, Нижнем Новгороде и Караганде на высоте 10°, а в Москве и области максимальная высота составит 4°.

Чуть менее, чем через 1,5 ч., в 22.54 мск с космодрома Куру стартует российская ракета "Союз-СТБ" со спутниками O3b, предназначенные для обеспечения доступа в интернет. Запуск должен был состояться еще 24 июня, но из-за неблагоприятных метеоусловий в районе стартового комплекса космодрома пуск был перенесен на 24 часа. Но пронаблюдать пролет этой ракеты нам не удастся.

Источник

О новой «теории всего» в эксклюзивном интервью «Газете.Ru» рассказал Дэвид Дойч, известный британский физик-теоретик, автор бестселлера «Структура реальности».

--В ходе сегодняшнего телемоста вы расскажете о вашей новой теории – «теории конструктора». В чем она заключается?

— Одной из самых неожиданных результатов нашей теории стали новые основы для теории информации. Есть старая проблема, как определить термин «информация» в рамках физики — или как чистую абстракцию, или как теорию вычислений, разработанную еще Аланом Тьюрингом. Теория конструктора являет собой тот глубокий уровень физики, который более фундаментален, чем существующие физические концепции (физика частиц, волновая физика и законы движения, которые предсказывают эволюцию объектов от исходного состояния). Ключевым и новым фактом является то, что законы теории конструктора — это не законы, описывающие начальное состояние, законы движения и конечное состояние. Это теория того, какие преобразования возможны или невозможны. А законы движения — это лишь косвенные отдаленные последствия того, что возможно или невозможно.

Эти законы не о том, как сделать что-то, а о том, может ли это что-то произойти, и они аналогичны теории вычислений.

Теория конструктора состоит из языка, которым можно выразить другие научные теории (она не может быть верной или неверной — она может быть лишь удобной или неудобной), и этот язык тоже представляет собой законы. Но эти законы не о физических объектах — это законы о других законах. А другие законы должны подчиняться принципам теории конструктора.

— Можно ли сказать, что физика и философия – это два разных способа смотреть на одно и то же?

— Да, эти науки перекрывают друг друга, частично совпадают. У нас никогда не было бы политической философии, если бы у нас не было политики. Существование политики, которую я считаю частью истории, социологии и чего бы то ни было, дает нам факты, которые политическая философия пытается объяснить. Вы не можете достигнуть истину философии на основе только исторических фактов. Существует брешь, которую нельзя заделать. Но проблема в том, что политическая философия возникает только из физических фактов. И то же самое происходит с философией и математикой. Есть те, кто говорят, что математика — это всего лишь изучение способов описания вещей, их преобразования на листе бумаги, или же математика — это лишь наука о мозгах математиков. На самом деле математика — это наука об абстрактных объектах, о существовании которых мы знаем по их воздействию на физические объекты. Как математические объекты могут воздействовать на физические? А вот так – благодаря тому, что есть абстрактные конструкторы. Абстрактные конструкторы — это то, что может воздействовать на физические объекты, причем они не зависят от того, каким способом происходит воздействие. И первым делом надо расценивать математические объекты (а также такие вещи, как моральные принципы) как реальные.

— Какие вызовы сейчас стоят перед современной физикой и наукой в целом?

— Возможно, я говорю предубежденно, но одним из самых главных вызовов, для которых мы и создаем нашу «теорию конструктора», является объединение новых законов, таких как второй закон термодинамики в принципах эволюции с законами микромира, с законами движения в физике.

Это одна из вещей, которые предстоит сделать. Я считаю неправильным, что сегодняшняя наука требует, чтобы все научные теории были проверяемыми. Представьте себе: что значит (для теории) быть проверяемой? Если что-то ложно, некий эксперимент может доказать, что это ложно. Однако настоящие физические законы, если бы они были несправедливыми, никогда бы не выполнялись. Настоящий закон не является ошибочным, потому для доминирующей концепции неважно, проверяемый он или нет. И только в «теории конструктора» мы можем сказать, являются ли все нереализованные возможности частью теории. Мы говорим «нет» — и это имеет значение в теории конструктора, даже если не имеет смысла в доминирующей концепции. По этой причине невозможно сформулировать принципы проверяемости в физике на сегодняшний момент. А в теории конструктора будет возможно сформулировать эти принципы и принципы вычислений.

На данный момент вычислительная техника воспринимается как нефундаментальная наука высокого уровня, и как только мы поймем то, что фундаментальными являются квантовые вычисления, станет необходимо объединять науки макро- и микромира, физику, абстрактные вещи и так далее.

Еще одна проблема в физике, я думаю, это квантовая гравитация: она пытается объединить квантовую механику и теорию относительности. Над этим бьются уже 50 лет, и мы далеко не продвинулись. Я думаю, проблема может быть решена, но нужен новый прорыв. К сожалению, теория конструктора не может решить эту задачу, но в принципе она и не должна решать всё.

— Как вы относитесь к идее искусственного интеллекта?

— Проблема создания искусственного интеллекта мне кажется очень интересной. Но нынешние подходы к пониманию искусственного интеллекта неправильные, мне кажется: они используют неправильную философию. Существующие компьютерные науки принимают некоторую эмпирическую модель накопления знаний, и искусственный интеллект должен стать рукотворной системой растущего знания. Представим, что мы хотим создать программу, которая способна родить статью на тему нового открытия в физике и будет опубликована в научном журнале.

Если я буду определять задачу, как это делаю для текстового процессора, я должен буду объяснить, что хочу получить в этой статье, а это неправильно. Мы хотим, чтобы компьютерная программа могла написать физическую статью без подсказки. А если вам приходится ей подсказывать, то это не искусственный интеллект. А существующие идеи предполагают, что, стоит искусственному интеллекту ввести данные, как он родит Общую теорию относительности или что-то в этом роде. Это то, чему нас учил Карл Поппер: научные теории говорят о том, что реально существует и почему наблюдения таковы, но не предсказывают новых наблюдений.

Сначала должна прийти теория, а из теории вы получите результат. Это кажется сейчас парадоксальным, но пока это вопрос без ответа. Такой тип компьютерных программ отличается от всех других, и нам необходим какой-то прорыв в философии, который мог бы сказать нам, как это сделать. Лично я думаю, что программа искусственного интеллекта, когда она наконец будет написана, не окажется очень сложной. Это будет очень простая программа, содержащая знание, которого мы пока не имеем.

— Насколько важным является изучение мозга?

— Я считаю, что это важная вещь, но изучение мозга не имеет фундаментального значения. Это важно с медицинской точки зрения, для человеческого здоровья, однако я не думаю, что изучение мозга может объяснить нам, как мозг работает. Возможно, когда-нибудь появится программа, которая сможет копировать процесс мышления, но эта симуляция не будет искусственным интеллектом. А вот понять, как он работает, — это совсем другая задача (опять-таки я думаю, что устроено это не так уж сложно).

Телемост с участием Дэвида Дойча состоится 24 июня в 20.00 в центре Digital October в рамках проекта Knowledge Stream. Участие в обсуждении лекции примут выпускники МФТИ — директор Российского квантового центра Алексей Акимов, доцент кафедры теоретической физики МФТИ Леонид Федичкин, доцент кафедры информатики и физики Политехнического университета Виргинии Алексей Онуфриев.

Источник

Благодаря анализу снимков, сделанных с космического аппарата Cassini, группе планетарных наук Университета Basque Country впервые удалось объяснить поведение таких штормов.

Один сатурнианский год равен 30-ти земным годам - возникают гигантские штормы, известные как Великие Белые пятна, которые влияют на атмосферу окольцованной планеты в глобальном масштабе. Первое наблюдение было сделано в 1876 году, а наблюдавшееся Великое Белое Пятно в 2010 году было шестым по счету. Этой возможностью воспользовалась станция Cassini, которой удалось получить изображения высокого разрешения этого величественного атмосферного образования. Буря началась как небольшое блестящее белое облако в средних широтах северного полушария планеты и быстро росла, оставаясь активной в течение более 7 месяцев. За это время была сгенерирована смесь белых облаков, которая сформировала расширяющуюся облачную массу и турбулентное кольцо, общей площадью в тысячи миллионов квадратных километров. Спустя 2 года группа планетарных наук представила первое исследование бури, опубликованное на обложке журнала Nature 7 июля 2011 года. Теперь, с этого нового исследования, сокровенные тайны этого явления были выявлены, при детальном исследовании "Головы" и "Центра" Великого Белого Пятна.

Команда астрономов проанализировала снимки, сделанные станцией Cassini для измерения ветра в «голове» бури, центре ее активности. В этой области шторм взаимодействует с циркулирующей атмосферой, формируя интенсивные продолжительные ветра со скоростью 500 километров в час. "Мы не ожидали обнаружить столь сильную циркуляцию в области развития шторма, которая является признаком особо жесткого взаимодействия между штормом и атмосферой планеты", прокомментировал Enrique García. Они также смогли определить, что эти тучи располагаются на 40 км выше собственных облаков планеты.

Исследование показало механизм, который производит этот феномен. Команда ученых разработала математические модели, способные воспроизвести шторм на компьютере, обеспечивая физическое объяснение поведения этого гигантского шторма и его большую продолжительность. Расчеты показали, что центр бури расположен достаточно глубоко, свыше 300 км ниже видимой границы облаков. Буря переносит огромное количество переносит влажный газ в высокие слои планеты, образуя видимые облака и высвобождая огромное количество энергии. Эта "инъекция" энергии бурно взаимодействует с доминирующим ветром Сатурна, создавая ураганные ветра со скоростью 500 км/ч. Исследование также показало, что, несмотря на огромную активность бури, она не была в состоянии существенно изменить господствующие ветры, которые дуют постоянно в том же направлении, но они не взаимодействуют с ними так жестко.

Помимо любопытства познания физических процессов, лежащих в основе формирования этих гигантских бурь на Сатурне, изучение этих явлений позволит нам расширить наши знания для моделях, используемых в исследовании метеорологии и поведения атмосферы Земли, в совершенно иных окружающих средах и тех, которые невозможно смоделировать в лабораторных условиях. "Бури на Сатурне, в некотором смысле, являются тестовым багажом физических механизмов, лежащих в целом поколении подобных метеорологических явлений на Земле", прокомментировал Agustín Sánchez Lavega, директор группы планетарных наук в UPV/EHU.

Статья, описывающая открытие была опубликована в журнале Nature Geosciences.
Источник

Шестиметровый фрагмент, метеорита, который находится в озере Чебаркуль, можно поднять, утверждает чешский учёный Гюнтер Клетечка.

Для этого профессор пражского университета предлагает осуществить заморозку столба ила, окружающего метеорит , и потом поднять обломок. При этом задумка чехов может обойтись в солидную сумму – до одного миллиона долларов. Существует и более дешёвый способ подъёма, говорит чешский учёный. Он обойдётся порядка 10 тысяч рублей. Для этого нужно будет окружить метеорит бетонным колодцем и вычерпать воду с илом, а потом поднять его. Прямой подъём метеорита, покрытого илом, может грозить экологическими осложнениями для жизнедеятельности озера Чебаркуль.

Мэрия Челябинска ещё весной обратилась к различным фондам в России и за рубежом, с просьбой оказать помощь в финансировании проекта подъёма метеорита. Оказать финансовую помощь уже обещала областная власть региона.

Напомним, что падения метеорита «Челябинск» произошло 15 февраля 2013 года, остатки метеорита – типичного каменного хондрита, упали в озеро Чебаркуль, вблизи города Челябинск. В Челябинске в результате ударной волны, вызванной падением небесного тела, были повреждено множество зданий и сооружений, боле тысячи человек получили ранения от осколков вылетевших стёкол.
Источник

Сталкиваясь два луча света в большинстве случаев (в воде, воздухе, вакууме) проходят не взаимодействуя. Однако, в определенных кристаллических материалах, высокоэнергетичные фотоны, испускаемые достаточно мощными лазерами, вступают во взаимодействие между собой, приобретая особый набор свойств. Позволяя манипулировать фотонами, такие нелинейные оптические эффекты представляют интерес для ряда практических приложений в областях классической и квантовой физики.

В Северо-Западном Университете (Эванстон, штат Иллинойс), ученые нашли новый, более практичный, чем известные прежде, способ реализации нелинейных оптических эффектов на однофотонном уровне. Результаты их работы будут полезны для совершенствования квантовых вычислений, а также для ряда междисциплинарных направлений, таких как детектирование гравитационных волн и биологическая микроскопия.

Новый метод базируется на квантовом эффекте Зенона Элейского, названном в честь автора «парадокса стрелы». Две тысячи лет назад он сформулировал противоречащее здравому смыслу утверждение-апорию, что если стрела в полете в каждый фиксированный момент времени находится в определенной точке, то она не движется вовсе. Применяя этот принцип к системе нелинейных оптических резонаторов, ученые обнаружили, что одиночные фотоны могут активно взаимодействовать друг с другом, даже не совмещаясь полностью в реальном пространстве.

Статья «Photonic Nonlinearities via Quantum Zeno Blockade,» содержащая результаты исследования, вышла 28 мая в журнале Physical Review Letters.

Авторы предложили направлять волны в диск субмиллиметрового диаметра, сделанный из кристаллического материала с нелинейными свойствами. Индивидуальный фотон может распространяться по периферии диска приобретая такую интенсивность, что сопутствующий нелинейный эффект будет препятствовать проникновению в резонатор других фотонов. Такой тип взаимодействия позволяет реализовать квантовые затворы — базовый элемент крупномасштабных квантовых сетей.

В противоположность прочим методам, требующим громоздкого и сложного оборудования, а зачастую и охлаждения почти до абсолютного нуля, субмиллиметровый диск отлично функционирует в комнатных условиях.

Источник

Явление, которое специалисты называют «суперлуной» или «суперлуние» - время максимального приближения Луны к Земле наблюдалось в минувшие выходные. В это время видимая с Земли часть Луны была видна больше обычного примерно на 14 процентов, а её яркость возрастала на треть, за счёт тридцатипроцентного увеличения отражательной способности.

Необычное астрономическое явление могли наблюдать жители всех континентов, наиболее ярко близость Луны была видна при наблюдении за небесным телом в телескоп.

Приближение Луны к Земле происходит каждые полтора года, благодаря тому, что орбита Луны имеет форму эллипса. Следующее максимальное приближение естественного спутника Земли состоится 10 августа 2014 года.

В цифрах данное явление выглядело следующим образом: Луна находилась от Земли в 356 991 километрах и эта цифра ближе обычного расстояния орбиты на 27 000 километров.

Луна является единственным естественным спутником Земли, поэтому «суперлуние» в культурах многих народов рассматривалось, как знак грядущих катаклизмов, либо знаменательных событий. Кроме того, «суперлуние» рассматривалось, как одно из объяснений странного поведения или нарушений психики.
Источник

Два члена экипажа Международной космической станции, россиянин Фёдор Юрчихин и россиянин Александр Мисуркин выйдут сегодня в открытый космос для выполнения предусмотренной Роскосмосом программы экспериментов.

Во время мероприятия, которое займёт время с 17.40 до 23.40 по Москве, Мисуркин и Юрчихин должны будут заменить одну из панелей, регулирующих расход жидкости модуля «заря» а также осуществят демонтаж аппаратуры «Фотон-Гамма», которая стояла на поверхности станции с 2007 года в рамках проведения эксперимента «Молния-Гамма».

Кроме того, в числе задач российских космонавтов – установка мягких поручней на служебный модуль «Звезда». Эти поручни должны помогать переходу команды во время работ на поверхности станции. Также в шестичасовой программе работ - тестирование аппаратуры «Курс», которая служит для регулирования стыковки и сближения аппаратов со станцией. На модуле «Заря» Мисуркин и Юрчихин проведут работы по установке специальных держателей, которые предназначены для закрепления системы энергосбережения модуля.

При наличии времени, космонавтами будет снята с поверхности МКС и панель, которая была установлена в рамках проведения эксперимента «Выносливость», направленного на исследование свойств воздействия космоса на износостойкость материалов.

Источник

Помните, как в фильме "Железный человек-2" герой Роберта Дауни младшего создаёт в своём доме ускоритель частиц, который помещается в одной комнате? Я, как, наверное, любой учёный или научный журналист, тогда посмеялась над нелепыми попытками учёного-гения. Но, оказывается, фантастика не так уж далека от реальности! Технологии не стоят на месте и, вполне возможно, уже через пару десятков лет любой достаточно увлечённый своим делом физик и вправду сможет создать новый химический элемент прямо у себя в лаборатории. И, пожалуй, ему даже не понадобится такая большая комната как у Тони Старка!

Нынешнее достижение команды исследователей из Техасского университета сложно переоценить. Им удалось создать компактный ускоритель заряженных частиц, выполняющий многие функции своих более крупных аналогов. Фактически, учёные смогли сохранить характеристики обычного ускорителя, уменьшив его размеры в десять тысяч раз.

Ускорители заряженных частиц — устройства крайне дорогостоящие и очень большие. К примеру, основное кольцо циклического ускорителя Большого адронного коллайдера имеет длину окружности аж в 27 километров, а протяжённость американского Тэватрона составляла 6,3 километра. Строительство таких огромных установок занимает много времени и далеко не все страны могут это себе позволить.

Исследователи из Техасского университета (University of Texas) смогли решить эту проблему, пообещав учёным всего мира, что уже через пару десятилетий им не нужно будет вставать в лист ожидания, чтобы провести эксперимент на огромном ускорителе частиц.

"Нам удалось разогнать около полумиллиарда электронов до энергии в два гигаэлектронвольта на отрезке длиной всего в пару сантиметров. До сих пор таких результатов удавалось достичь лишь на огромных ускорителях, протяжённость которых превышает длину двух футбольных стадионов. Мы создали самый компактный в мире ускоритель заряженных частиц, сократив габариты примерно до 0,0001% от привычных установок", — рассказывает физик Майк Даунер (Mike Downer) из Колледжа естественных наук (College of Natural Sciences) при Техасском университете.

Даунер и его коллеги считают, что уже в обозримом будущем каждая крупная научная лаборатория сможет позволить себе поставить на рабочий стол лазерно-плазменный ускоритель, способных разогнать частицы до энергии в несколько гигаэлектронвольтов.

Согласно предположениям учёных, ускорить частицы до 10 ГэВ на участке длиной в несколько сантиметров можно будет уже через пару-тройку лет, а через десять лет появятся ускорители, способные на том же участке разогнать частицы до энергии в 20 ГэВ. Также разработчики считают, что путём проведения некоторых модификаций уже существующего настольного ускорителя удастся создать такой же компактный рентгеновский лазер на свободных электронах — самый яркий источник рентгеновского излучения, известный современной науке. Создание такого устройства поможет значительно сократить очередь к Европейскому лазеру на свободных электронах, который начнёт работать в 2016 году.

Настольным лазером смогут пользоваться не только физики, но и химики, и биологи, которые будут изучать живую и неживую материю на молекулярном уровне с точностью до нескольких атомов и разрешением по времени в пару фемтосекунд (10^-15 секунды). Такой широкий спектр возможностей, который откроется уже через пару лет перед учёными, ускорит в разы все естественнонаучные исследования.

"Рентгеновские лучи будут производиться за одну фемтосекунду, а это достаточный период времени для возникновения молекулярных вибраций и протекания высокоскоростных химических реакций. Таким образом мы сможем разглядеть, к примеру, атомную структуру белковой молекулы живой ткани", — рассказывает Даунер.

Для того чтобы заставить электроны производить такие рентгеновские лучи, Даунер и его коллеги применили метод кильватерного ускорения при помощи лазера. Эта методика подразумевает направление мощного лазерного луча на облако газа.

"На первый взгляд технология очень проста. Нужно всего лишь создать облако газа определённой плотности и конфигурации. Когда пучок лазера попадает внутрь облака, то лучи ионизируют газ и создают плазму, меняя структуру атомов. В ходе ионизации высвобождаются электроны и создаются поля пространственного заряда. Заряженные частицы вылетают из облака плазмы и попадают в ловушку этих полей, которые двигаются со скоростью, близкой к световой. Таким образом достигается ускорение", — говорит Даунер.

Учёный приводит сравнение: "Представьте, что вы бросаете в озеро моторную лодку с включёнными двигателями. Лодка (лазер), передвигаясь по озеру с большой скоростью, создаёт кильватерный след. Некоторые капли воды (заряженные частицы), попадают на создаваемые волны и ускоряются вместе с ними. На другом конце озера они достигают очень высоких скоростей. Это и есть наши 2 ГэВ".

К слову, технология лазерно-плазменного ускорения не так уж и нова. Она была изобретена ещё в конце 1970-х годов физиками Тосики Тадзимой (Toshiki Tajima) и Джоном Доусоном (John Dawson). Активные эксперименты с этим методом начались уже в 1990-х годах, но учёные были ограничены в возможностях из-за низкой мощности используемых лазеров. На протяжении многих лет не удавалось преодолеть порог энергии в 1 ГэВ.

Команда Даунера решила использовать один из мощнейших лазеров в мире — Техасский петаваттный — чтобы наконец преодолеть этот барьер. Использование именно этой установки позволило учёным взять намного менее плотный газ для эксперимента, чем обычно.

"Если облако газа неплотное, то луч лазера проходит сквозь него намного быстрее. Но если использовать лазер недостаточно мощный, то создаётся недостаточно "брызг", и электроны не ускоряются. С петаваттным лазером такой проблемы не возникает: он запускает луч в плазму малой плотности и создает большой всплеск", — поясняет Даунер.

Физики уже продемонстрировали способности компактного ускорителя и описали его возможности в статье журнала Nature Communications. Они считают, что достижение более высоких энергий на таких же коротких отрезках — это лишь вопрос времени. Порог в 10 ГэВ, который можно будет преодолеть уже через несколько лет, очень важен, поскольку именно такое устройство необходимо для исследований в области молекулярной биологии и химии.

"Мы не думаем, что для этого потребуется какое-то фундаментальное открытие, нужно просто продолжать двигаться в том же направлении. Петаваттные лазеры уже имеются в продаже, так что, я считаю, что до появления на рынке настольных 10 гигаэлектронвольтных ускорителей осталось совсем немного. Это будет началом новой главы в истории науки", — сообщили физики в пресс-релизе.

Источник

В начале следующего 2014 года рядом с нашей планетой Земля пролетит открытая в сентябре 2012 года долгопериодическая околосолнечная комета C/2012 S1 (ISON).

Как считает сотрудник Астрономического института им. Штернберга МГУ Лев Гиндилис, на Землю может попасть некоторые количество пыли с этой кометы, что позволит исследовать природу, строение и происхождение комет более подробно. 

После взрыва метеорита над Челябинском 15 февраля 2013 года, Гиндилис и его коллеги по Астрономическому институту начали заниматься сбором метеоритной пыли. По их мнению, частицы данного космического тела еще два года будут выпадать на поверхность планеты — для частиц микронного размера и для частиц десяти микрон — в течение трех месяцев.

Напомним, что околосолнечная комета C/2012 S1 была открыта двумя астрономами – Артёмом Новичонком из России и Виталием Невским из Белоруссии 21 сентября 2012 года на обсерватории около Кисловодска, которая входит в сеть ISON.

Эта комета пройдет на расстоянии 18 000 000 км (или 0,12 а.е.) от Солнца в ноябре текущего года. И ее блеск может достичь блеска Луны, и поэтому, она может стать самой яркой кометой первого десятилетия XXI века. А в декабре текущего года, комета пролетит на на минимальном расстоянии от нашей планеты — примерно 0,4 радиуса земной орбиты.
Источник

Основываясь на данных метеорологического спутника нового поколения NPP, ученые NASA составили карту растительности на земной поверхности.

Как сообщает сайт NASA, карта "Растительной Земли" была создана ровно за один год, с апреля 2012 по апрель 2013 гг. Один из пяти из инструментов, находящихся на борту аппарата NPP - VIIRS / Visible Infrared Imaging Radiometer Suite/ может оценивать, как и растительность покрова участков суши нашей планеты, так и фиксировать все ее изменения.

VIIRS передает изображения для поддержания съемки высокого разрешения. Примером может являться изображения ураганов в двух видах: в инфракрасном и видимом диапазонах, а так же обнаружения дыма, пожаров и других атмосферных аэрозолей.

Данные, получаемые со спутника NPP, помогают ученым и метеорологам прогнозировать за погодными условиями, а так же наблюдать за крупными растительными массивами (например дубравы и боры), следить за опустыниванием земель.

Данный спутник был запущен конце октября 2011 года с мыса Канаверал на ракетоносителе Дельта-2. Стоимость спутника около 1,5 млрд долларов, вес – 2 тонны. Спутник находится на высоте 824 километра.
Источник

О столетии модели атома Нильса Бора, параллелях с бозоном Хиггса и скандалах с поддельными диссертациями в Великобритании в интервью «Газете.Ru» рассказал известный британский химик-теоретик Дэвид Клэри, автор обзорной статьи, опубликованной в журнале Science в ночь на пятницу.

В июле 1913 года приват-доцент Копенгагенского университета Нильс Хенрик Давид Бор опубликовал статью «О строении атомов и молекул». В своей работе Бор смог разрешить противоречия резерфордовской модели, постулировав, что атом может находиться в стационарном состоянии, не излучая энергии, а при переходе из одного состояния в другое излучается энергия, равная разнице между энергиями этих состояний. Эта статья Бора стала в один ряд с самыми известными работами, повлиявшими на развитие науки в XX веке. К юбилею публикации известный британский химик-теоретик Дэвид Клэри, до недавнего времени работавший главным научным советником Министерства иностранных дел Великобритании, опубликовал в журнале Science обзорную статью, посвященную роли боровской модели в физике. Накануне выхода этой публикации ученый ответил на вопросы «Газеты.Ru».

— В этом году мир отмечает столетие боровской модели. Чем она стала для физики того времени?

— Эта работа впервые смогла совместить модель Эрнеста Резерфорда, предположившего, что атом состоит из положительно заряженного ядра и электронов вокруг него, с представлениями Макса Планка о квантовании энергии. Бор подарил миру модель, которая впервые в терминах фундаментальных констант смогла объяснить спектр атома водорода. Не все восприняли эту работу как новую теорию строения атома. Однако она отлично работала для описания положительного иона гелия He+, описывала неизвестные ранее участки спектра водорода.

Все это позволило в итоге заручиться всеобщим одобрением и получить Нобелевскую премию по физике спустя всего девять лет после опубликования этой великой работы.

— Было ли это научной смелостью и есть ли для нее место в наше время?

— Да, и такое случается очень редко. Я бы провел параллель между атомом Бора и бозоном Хиггса, существование которого было предсказано еще в 60-е годы, но на то, чтобы открыть его, ушло пятьдесят лет.

— Какие достижения XX века стали возможны благодаря теории Бора?

— Все, что связано с пониманием переходов между энергетическими уровнями атомов, основанным на его идее, — от лазеров до полупроводников. Кроме этого важным стало понимание того, что все атомы и молекулы имеют спектр, который может быть, во-первых, рассчитан и, во-вторых, служить их уникальной характеристикой.

— Чем является для науки модель Бора сегодня, 100 лет спустя?

— Модели Бора пришло на смену уравнение Шредингера, которое было опубликовано в 1926 году. Оно чрезвычайно точно предсказывает свойства всех атомов и молекул (а не только водорода, как было в случае теории Бора).

— Вы являетесь сотрудником журнала Science? Кто может написать для журнала подобную обзорную статью?

— Нет, я не работаю постоянно в этом журнале и не получаю денег от него. Я вхожу в корпус редакторов-рецензентов. А статью в Science может написать любой ученый из любой страны, в том числе и обзорную.

— Почему вы ушли с поста советника по науке МИД Великобритании и чем занимаетесь сейчас?

— Я был назначен главным научным советником министерства по иностранным делам и делам содружества в 2009 году на ограниченный период — три года, в феврале я покинул этот пост. Все это время и сейчас я продолжаю быть президентом колледжа Магдалины (Оксфордский университет) и являюсь профессором химии Оксфордского университета.

— Каким научным направлениям сегодня уделяет внимание британское правительство?

— Для правительства Великобритании приоритетными являются поддержка науки о жизни, космические науки, передовые материалы, новые технологии и другие области.

— Какие тренды в российской науке вы отметили с вашего прошлого интервью «Газете.Ru»?

— С тех пор прошло четыре года. Должен отметить, что с 2009 года в России значительно увеличилось финансирование науки и инновационных отраслей. Но о том, насколько это изменило ситуацию, я судить не могу, так как не являюсь вовлеченным в российскую науку.

— Россию сотрясают скандалы с ЕГЭ и фальшивыми диссертациями. Как с этим дела обстоят в Британии?

— В Великобритании довольно строгая система проведения экзаменов, которая отлично отлажена, и случаи жульничества встречаются чрезвычайно редко. Что касается поддельных диссертаций, то у нас это встречается реже, чем где бы то ни было. Эти случаи очень редки для Великобритании.

— Нобелевский лауреат Андрей Гейм вызвался помочь нашему Министерству образования с реформами. Что может заставить наших ученых, работающих за рубежом, возвращаться?

— Для этого важно побуждать сообщество интересных ученых заниматься новыми исследованиями. Например, здесь, в Великобритании, для этого созданы все условия.

— Многие открытия XX века были сделаны благодаря «холодной войне». Что может стать новым локомотивом для науки?

— Развитием современной науки движет компьютер. Это касается и исследований генома, и разработки новых лекарств, и нейроисследований, и физики элементарных частиц.

Источник

К такому выводу пришли исследователи Красной планеты из Оксфордского университета во главе с профессором Бернардом Вудом. По мнению группы специалистов, порядка 4-х миллиардов лет назад марсианская атмосфера содержала кислород. При этом кислорода в марсианской атмосфере было примерно столько же, сколько в атмосфере Земли в период её зарождения.

Вывод учёных базируется на результатах анализа проб грунта, взятых из кратера Гусева. В марсианских пробах гораздо больше кислорода, чем в образцах метеоритов, изученных специалистами. Предполагается, что древние породы (а пробы с кратера Гусева насчитывают 3 млрд. лет), имеют возможность сохранять в себе частички кислорода, полученные из атмосферы. Кроме этого, учёные обнаружили в пробах оксиды металлов и серы, что даёт представление о том, как выглядел Марс миллиарды лет назад. Так содержание оксида серы в марсианских пробах базальтовых пород из кратера Гусева идентично тем, что содержатся в базальтовых породах Земли.

Учитывая, что период формирования марсианских пород насчитывает 4 млрд. лет, Марс обладал кислородной атмосферой ещё в то время, когда на Земле она не была сформирована – утверждают специалисты.
Источник

Физики из Университета штата Техас в Остине создали настольный ускоритель частиц, который может разгонять частицы до таких энергий и скоростей, которые ранее были достижимы только с применением ускорителей длиною в сотни метров и стоившими сотни миллионов долларов.

«Мы ускорили около полумиллиарда электронов до энергий в 2 ГэВ и произвели это на расстоянии около 1 дюйма, — сказал Майк Даунер, профессор физики в Колледже естественных наук. — До сих пор это можно было осуществить только на установках размером в два футбольных поля».

Результаты работы ученых были опубликованы на этой неделе в «Nature Communications». Это новая важная веха, приближающая день, когда лазерные плазменные ускорители мощностью несколько гигаэлектронвольт станут стандартным оборудованием в научно-исследовательских лабораториях всего мира.
Даунер заявил, что ожидает создания ускорителей в10 ГэВ длиной несколько дюймов в течение ближайших нескольких лет, а ускорители в 20 ГэВ, такого же размера, могут быть разработаны в течение десятилетия.

Даунер сказал, что электроны, получаемые на созданных малогабаритных ускорителях в 2 ГэВ, могут быть преобразованы в «жесткие» рентгеновские лучи также эффективно, как и те, что получаются от крупномасштабных ускоряющих установках. Он считает, что при дальнейшем усовершенствовании, они могли бы создать в будущем рентгеновский лазер на свободных электронах, самый «яркий» рентгеновский источник в настоящее время для науки.

Настольный рентгеновский лазер создаст новые возможности для исследователей в области химии и биологии, которые могли бы использовать «яркие» рентгеновские лучи для изучения молекулярной основы материи и жизни на атомарном уровне и в фемтосекундном временном разрешении, без необходимости приезда в крупный национальный центр.

Даунер отметил, что теперь, когда им и его командой продемонстрирована работоспособность ускорителя мощностью в 2 ГэВ, это уже вопрос времени, при исполнении муниципального контракта будут построены ускорители в 10 ГэВ, а это порог который является существенным для рентгеновского анализа в области биологии и химии.

Для генерации быстрых электронов, способных производить такое мощное рентгеновское излучение, Доунер и его коллеги использовали метод ускорения, известный как лазерно-плазменное ускорение. Этот метод включает в себя «стрельбу» короткими, но интенсивными лазерными импульсами в облако газа.
Лазерный импульс приходит сквозь газ и ионизирует его, создавая плазму, и отделяя электроны от ионов фона, и создавая огромные внутренние поля с пространственным зарядом. Далее, заряженные частицы, вылетая из плазмы, попадают в эти внутренние поля, и ускоряются в них почти до скоростей света.

Источник

Все началось с открытия радиационных поясов Ван Аллена в верхних слоях атмосферы Земли в 1958 году. Ученые полагают, что эти пояса состоят из двух пончикообразных колец, сформированных заряженными частицами, причем внешнее кольцо состоит из высокоэнергетических электронов и положительных ионов, а внутреннее — только из высокоэнергетических электронов. Однако в феврале текущего года в издании Science исследователи опубликовали удивительные данные об открытии третьего радиационного кольца. Это узкое кольцо окружало Землю между внутренним и внешним кольцами в сентябре 2012 года, а затем полностью исчезло. Как появился и почему рассеялся этот временный радиационный пояс? В новом исследовании ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе объяснили развитие третьего пояса и его распад в течение намного большего периода, нежели четыре недели. Результаты опубликованы в издании Geophysical Research Letters. Проводя количественную обработку рассеивания релятивистских электронов электромагнитными волнами в плотной плазмосфере, исследователи сумели подсчитать «отчетливо медленны распад внедренного потока релятивистских электронов» и показали, почему этот необычный третий радиационный пояс наблюдается только при энергиях свыше 2 мегаэлектронвольт (МэВ). Понимание процессов, которые управляют формированием и окончательным распадом подобных релятивистских электронов, является основной целью миссии НАСА Van Allen Probe Mission и имеет важное практическое применение, поскольку огромное количество радиации, которое генерирует пояс Ван Аллена, может представлять серьезную опасность для спутников и космических кораблей, а также астронавтов, производящих действия вне космического корабля.

Источник

Как недавно выяснили астрономы, скорость вращения планеты Венера находится в постоянном росте. К таким выводам пришли специалисты московского Института космических исследований и астрономы из Японии, проводящие совместные исследования планеты.

По данным, полученным с аппарата "Венера-Экспресс", за последние шесть лет на Венере произошёл рост средней скорости ветров примерно на треть — с 300 км/час до 400 км/час.

Это чрезвычайно высокий рост для планеты, где скорость ветра и так запредельная, говорят учёные. Ведь именно Венера давно считается планетой, атмосферу которой можно назвать постоянным аномальным ураганом — все венерианские облака вращаются с востока в сторону запада за 96 часов, а один оборот вокру своей оси занимает у планеты 243 дня.

По словам японского специалиста господина Коуямы, за период равный венерианскому году, скорость ветра на этой планете выросла на 70 км/час. Среди уникальных свойств Венеры — так называемый «электрический дракон», так как молнии на этой планете бьют в дав раза чаще,чем на нашей планете. Удивителен и венерианский озоновый слой, который примерно в сто раз тоньше озонового слоя Земли.

Источник

Многие годы графен был чем-то вроде философского камня для средневековых алхимиков. Его удивительные свойства описывались задолго до открытия этого материала. Открытие, кстати принадлежит учёным русского происхождения, Андрею Гейму и Константину Новосёлову. Сегодня, когда во всём мире ставятся эксперименты с графеном, никто уже и не сомневается в том, что он — основа электроники будущего, даже несмотря на то, что у него есть весомые недостатки.

Тончайший пласт, состоящий из бесчисленного количества гескагональных "сот", в углах которых расположены атомы углерода, является фактически двухмерным: толщина листа графена равна всего одному атому. Физики из университета Манчестера (University of Manchester) проводили эксперименты с этим удивительным материалом, намеренно нарушая структуру его кристаллической решётки.

Как выяснилось, они смогли включить и выключить магнитное поле графена, и тем самым сделали большой шаг в сторону развития спинтроники — раздела квантовой электроники, изучающего спиновый перенос тока в твёрдых телах.

В каждом современном электронном устройстве содержатся своеобразные микроскопические магниты. Каждый такой магнит позволяет биту информации, принимающему значение либо "0", либо "1", сохраняться в двух векторах намагниченности: "южном" или "северном".

Спинтроника — не просто очередная теория квантовой физики, а настоящий шанс ускорить работу компьютеров и других электронных устройств во множество раз, а также повысить их эффективность. Изучение свойств графена и создание из него транзисторов может стать огромным шагом в сторону такого будущего.

В ходе эксперимента исследователи во главе с русским физиком Ириной Григорьевой пытались нарушить структуру графена путём удаления отдельных атомов углерода из углов идеальных шестигранников. В результате в решётке графена образовывались "пробелы", которые немедленно заполняли облака из электронов, и таким образом "включалось" магнитное поле материала. Более того, учёные заметили, что эти облака легко создавать и вновь рассеивать, контролируя переключение между двумя состояниями магнитного поля.

Отметим, что результаты этой работы можно назвать прорывом, поскольку учёным удалось управлять самими магнитными свойствами, включая и выключая их, а не просто менять направление вектора намагниченности. О своих экспериментах и их результатах исследователи сообщили в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

"Наше открытие поможет в дальнейшей разработке графеновых транзисторов, принцип работы которых как раз основан на включении и выключении магнитных свойств материала. Информацию можно будет передавать и считывать как привычным путём сообщения электрического заряда, так и принципиально новым, подразумевающим использование так называемого потока спинов. Такие транзисторы физики долгое время считали Святым Граалем спинтроники", — пояснила Григорьева в пресс-релизе университета Манчестера.

Соавтор исследования Антонио Кастро Нето (Antonio Castro Neto) из Центра изучения графена в Сингапуре добавил, что работа Григорьевой поможет создать совершенно новый тип магнитного устройства, толщиной всего в один атом углерода. "Такие устройства можно будет вживить в электронные схемы, чтобы осуществлять контроль над магнитными свойствами и электрическими зарядами. Они станут местом соединения магнитной памяти и электронных схем", — говорит учёный.

Физики гадают, сколько ещё удивительных свойств преподнесёт им графен, но одно известно уже точно: у этого материала есть огромный потенциал стать незаменимым для электронных устройств уже в очень скором времени.

Источник

Эта загадка ставила астрономов в тупик уже не одно десятилетие: как чёрные дыры порождают так много высокоэнергетических рентгеновских лучей?

Астрофизики из университета Джона Хопкинса НАСА и Рочестерского технологического института провели исследование, которое устраняет существующие противоречия между теорией и наблюдениями, демонстрируя, что газ, приближающийся по спиральной траектории к чёрной дыре, неизбежно вызывает появление потоков рентгеновских лучей.

Учёные давно знают, что по мере того как газ приближается к чёрной дыре, формируя структуру, известную как аккреционный диск, он нагревается до температуры примерно в 2000 раз превышающей температуру Солнца и излучает «мягкие» рентгеновские лучи низкой энергии. Однако данные наблюдений показали также, что в спектре чёрных дыр присутствует «жёсткое» излучение непонятной природы.

В своей новой работе астрономы, опираясь на данные, полученные в результате компьютерного моделирования, смогли показать, что жёсткое рентгеновское излучение для чёрных дыр не только возможно, но и неизбежно. Притекающие к чёрной дыре потоки газа значительно усиливают магнитные поля, пронизывающие окрестности чёрной дыры, что и приводит к смещению излучения в более высокоэнергетическую часть спектра, сообщают исследователи.

Эта статья увидела свет в последнем выпуске журнала The Astrophysical Journal.

Источник