Новости науки

Наноспутник Pegaso, ставший первым спутником Эквадора, столкнулся с остатками российской ракеты, запущенной в космос 30 лет назад, сообщил директор Эквадорского космического агентства Ронни Надер. Имело место скользящее столкновение, спутник удержался на своей орбите, и в настоящее время специалисты пытаются оценить нанесённый столкновением ущерб, однако на это им потребуется более суток, сказал Надер.

Космический аппарат Pegaso весом в 1,2 кг, длиной в 75 см и высотой в 10 см является уникальной разработкой эквадорских учёных, которые смогли построить его, по словам Надера, без привлечения иностранных коллег. Столкновение с обломками российской ракеты произошло над островом Мадагаскар на высоте около 1500 км.

Pegaso был выведен на орбиту высотой в 650 км при помощи китайской ракеты в апреле. На этом спутнике установлена камера, постоянно подключенная к Интернету, что соответствует одной из целей миссии: с участием этого спутника реализуются образовательные программы для эквадорских школьников.

Строительство спутника Pegaso обошлось правительству Эквадора и одной частной фирме-партнёру примерно в 80000 USD, а его запуск, страховка, испытания и перевозка — ещё в 700 000 USD.

Проблема космического мусора в последнее время остро встала перед международной общественностью. В настоящее время на околоземных орбитах находятся около 20000 управляемых космических аппаратов, на которые, по оценкам экспертов, приходится около 500000 фрагментов космического мусора, движущихся в околоземном пространстве.

Источник

Что интересного узнали ученые о магнитных полях нашего Солнца?

Магнитное поле - это разновидность электромагнитного поля, создаваемая движущимися электрическими зарядами или токами и оказывающая силовое воздействие на движущиеся электрические заряды или токи. Именно в солнечных пятнах сосредоточены наиболее сильные магнитные поля, достигающие 4000 градусов Цельсия.

Новым исследованием, посвященным солнечным магнитным полям, занималась команда ученых из Университетов Лидса и Чикаго. 

С 18 века ученые знали о магнитных полях Солнца и о том, что наше центральное светило имеет 11-летний цикл, однако до сих пор невозможно четко объяснить, как этот цикл работает и почему он длится именно 11 лет. Даже современные ученые пока не в силах понять детали этого феномена.

По словам астрономов, в наш информационный и технологический век стало просто необходимым понимать магнитную активность нашего Солнца, ведь мощные солнечные вспышки, которые непредвиденно возникают на Солнце, могут доставить немало хлопот искусственным орбитальным спутникам, МКС, а также радио и электронному оборудованию на Земле. Именно поэтому, понимание космическое погоды и ее механизма стало действительно важным.

Процесс солнечного динамо был ранее слишком недооценен, по словам современных астрономов. Это физический процесс , ответственный за генерацию магнитных полей на Солнце, разновидность магнитного гидродинамического динамо. Переоценка этого процесса и исследования в этой отрасли помогут ученым узнать сокровенные тайны магнитных солнечных полей и заблаговременно знать о надвигающихся вспышках на Солнце.

Источник

Две молодые, голодные галактики, столкнувшиеся 11 миллиардов лет назад, стремительно формируют массивную галактику, которая по размерам может превзойти нашу галактику Млечный путь почти в 10 раз, согласно исследователям из Калифорнийского университета в Ирвайне, опубликовавшим свою новую научную работу в журнале Nature в среду.

Запечатлеть формирование такого типа крупного, но недолговечного космического объекта удаётся довольно нечасто — это сродни открытию недостающего звена между динозаврами и первыми птицами, сказали учёные, которые использовали в своём исследовании космический телескоп Herschel и средства для наблюдения других, наземных обсерваторий. Эта новая галактика, получившая кодовое название HXMM01, является «самым ярким и богатым газом столкновением галактик из всех событий такого рода, наблюдаемых в субмиллиметровом диапазоне».

HXMM01 постепенно тускнеет — так же стремительно, как и зажигалась — став заложником собственного слишком бурного формирования. Когда две родительские галактики пришли в соприкосновение, они поглотили гигантские количества водорода, опустошив уголок Вселенной, в котором они находятся, от газа, из которого происходит образование звёзд.

Источник

В прошлом году в Шри-Ланке приземлился крупный метеорит, осколки которого были стремительно разобраны многочисленными исследовательскими группами, в одной из которых состоял доктор Ричард Хувер из Центра космических полетов Маршалла НАСА. Учёный провёл тщательное исследование внеземных образцов и обнаружил неожиданное присутствие в них волокон диатомовых водорослей и цианобактерий — что может свидетельствовать в пользу гипотезы о внеземном происхождении жизни.

Ричард Хувер в своей работе исследовал тип древних метеоритов, называемых углистыми хондритами. Исследования, проведённые учёным с использованием сканирующих микроскопов и методов рентгеновской спектроскопии позволили подтвердить, что в углистых хондритах Оргей и Мерчисон, упавших в 19-м веке во Франции, как и в метеорите, упавшем недавно в Шри-Ланке, имеются следы жизни — окаменелые останки диатомовых водорослей и цианобактерий, или, по-другому, сине-зелёных водорослей.

Предупреждая возможные критические предположения о загрязнении образцов бактериями нашей планеты, Хувер указывает на то, что, во-первых, в исследуемых образцах присутствует всего 8 аминокислот, в то время как для клеток земных организмов характерно присутствие 20 аминокислот, а во-вторых, говорит Хувер, измерение количества содержащегося в исследуемых образцах азота — который является обязательным атрибутом присутствия земных бактерий — показало лишь его следы, что должно указывать на отсутствие загрязнений земного происхождения.

Доказывая биологическое происхождение найденных им аминокислот — которые в принципе могут быть синтезированы и в небиологических процессах — Хувер указал на хиральность молекул, найденных им в исследуемых образцах — свойство, которое характерно лишь для молекул аминокислот, созданных живыми организмами.

Источник

Группа независимых специалистов изучила устройство, якобы позволяющее генерировать огромное количество энергии с использованием холодного термоядерного синтеза. Научно-исследовательская работа, которая еще не прошла рецензирование, вероятнее всего подтверждает, как реальность самого холодного термоядерного синтеза (предполагаемая возможность осуществления ядерной реакции синтеза в химических системах без значительного нагрева рабочего вещества), так и огромный его потенциал. Прототип, который проходит испытания, демонстрирует примерно в 10 000 раз большую плотность энергии и 1000 раза большую плотность мощности по сравнению бензином, который в настоящее время является лучшим топливом в распоряжении человечества.

Тестируемое устройство, которое называется Energy Catalyzer (E-Cat для краткости), было создан ученым по имени Андреа Росси. Росси на протяжении последних двух лет неоднократно заявлял, что ему, наконец, удалось покорить холодный термояд, но к большому огорчению научного сообщества он никому не предоставлял возможности самостоятельно проанализировать устройство - до настоящего момента. Сообщается, что независимые наблюдатели и ученые имели полную свободу действий во время тестирования E-Cat. Но следует подчеркнуть, что они до сих пор не знают точно, что происходит внутри герметичного стального цилиндра реактора. Тем не менее, семь специалистов из влиятельных европейских университетов сделали весьма однозначные выводы касательно данного проекта: система действительно работает.



А что касается происходящего внутри реактора на холодном термоядерном синтезе, Андреа Росси и его коллега Серхио Фокарди ранее заявили, что их устройство работает, инфундируя водород в никель и преобразовывая никель в медь, что приводит к выделению большого количества тепла. Росси не предоставил своим коллегам и представителям СМИ более подробной информации - кажется, он является крайне скрытным человеком – но мы можем использовать результаты исследований НАСА в этой области, чтобы пролить свет на то, что происходит внутри установки этого ученого. По сути, ионы водорода (одиночные протоны) всасываются в решетку никеля (на рисунке выше); электроны никеля вынуждены перемещаться к водороду для получения нейтронов; ядро никеля поглощают эти нейтроны; нейтроны лишаются электронов и таким образом становятся протонами; атомный номер никеля увеличивается с 28 до 29, и он становится медью.

Этот процесс, как и "обычное" слияние атомов водорода с образованием гелия, производит большое количество тепла. Главное отличие заключается в том, что в ходе процесса холодного синтеза (также известного как низкоэнергетические ядерные реакции (LENR, Low-Energy Nuclear Reactions)) возникают очень медленные нейтроны, которые не создают ионизирующего излучения или радиоактивных отходов. В ходе обычного термоядерного синтеза, с другой стороны, возникают быстрые нейтроны, которые уничтожают все на своем пути. Короче говоря, синтез типа LENR можно с большой долей уверенности назвать достаточно безопасным. Именно поэтому инженеры НАСА уже мечтают в ближайшем будущем создать компактные реакторы холодного термоядерного синтеза, которые можно будет разместить в каждом доме, автомобиле и самолете. Никель и водород, кстати, гораздо более дешевые и экологически чистые виды топлива, чем бензин.

Насколько мы можем судить, основным барьером для холодного синтеза – как и в случае обычного синтеза – является тот факт, что необходимо заставить систему производить больше энергии, чем требуется для начала самой реакции. В испытаниях НАСА, на инициирование реакций между никелем и водородом уходит намного больше энергии, чем получается в результате ее прохождения. Возможно, Росси нашел секретный "ингредиент", который значительно снижает количество энергии, необходимое для начала реакции. Но никто пока не знает, что это такое. В работе независимых ученых этот компонент упоминается под называнием "неизвестные добавки". Там также сказано, что E-Cat, вероятно, обладает плотностью мощности 4.4 × 10 в 5-й степени Вт / кг, а плотность энергии составляет 5.1 × 10 в 7-й степени Вт * ч / кг. Если эта технологии реальна, и E-Cat действительно имеет в 10000 раз более высокую плотность энергии и в 1000 раза превышает по плотность мощности традиционный бензин, то наш мир изменится и очень быстро. 

Источник

Ученые из Университета Райса разработали способ расположения наночастиц металлов в форме дисков в геометрические узоры, который позволяет создавать оптические процессоры, преобразующие входящий сигнал света в выходящий свет другого цвета. Это крупное достижение группы, состоящей из физиков-теоретиков и инженеров прикладной физики из лаборатории Райса, занимающейся нанофотоникой (LANP), описывается в последнем номере «Трудов Национальной академии наук».

Для создания своего устройства команда ученых использовала метод, известный как «четырех волновое смешивание», или «ЧВ — смешивание». В этом методе входящий свет может непосредственно управляться другим светом. «ЧВ — смешивание» широко изучалось и до этого, но впервые с помощью структур из нанодисков, появилась возможность производить материалы, которые могут работать с широким спектром входных и выходных цветовых сигналов.

«Универсальность является одним из преимуществ этого процесса, — сказала соавтор исследования Наоми Халас (Naomi Halas), директор LANP, профессор электротехники и вычислительной техники, профессор биомедицинской инженерии, химии, физики и астрономии. — То есть мы можем не только отправить два луча различного цвета и получить на выходе луч третьего цвета, но мы можем точно настроить весь механизм преобразования, так чтобы «ЧВ – смешивание» осуществлялось в широком спектре цветов».

Обработка информации внутри современных компьютеров, смартфонов и планшетов осуществляется с помощью электрических сигналов. Если для этого использовать свет вместо электричества, то можно получить более быстрые и потребляющие меньшую энергию компьютеры, значительно увеличить технологии виртуализации  серверов Microsoft Windows Server Standard, который купить можно без особых проблем. Но как считают ученые, создание оптических компьютеров осложняется квантовыми правилами, которым подчиняется свет.

«В большинстве случаев, один луч света не будет взаимодействовать с другим, — сказал соавтор нового исследования, физик-теоретик LANP Питер Нордландер (Peter Nordlander). — Например, если вы возьмете два фонарика, и будете светить ими на стену, так чтобы их лучи пересекались, то ничего не произойдет. Свет, который исходит от первого фонарик, никак не влияет на свет от второго фонарика».

«Но ситуация в корне меняется, если свет движется в нелинейной среде», — пояснил ученый. — Электромагнитные свойства нелинейной среды позволят свету одного луча взаимодействовать с другим. Таким образом, если вы будете светить двумя фонариками в нелинейной среде, то интенсивность луча одного фонарик будет зависеть от интенсивности второго луча».

С помощью наноструктур из металлических дисков ученые создали своего рода нелинейную среду. Эти структуры были изготовлены с использованием электронно-лучевой литографии, позволившей им вытравить «шайбы» из золота, которые были размещены на прозрачной поверхности для оптического тестирования. Диаметр каждого диска составлял приблизительно одну тысячную толщины человеческого волоса. Каждый из дисков был предназначен для «сбора» энергии света определенной частоты. Создавая структуры из десятков таких близкорасположенных дисков, исследователи могли увеличивать нелинейные свойства системы, путем создания интенсивных электрических полей между дисками.

«Наша система использует конкретный плазмонный эффект, называемый «резонансом Фано», для повышения эффективности относительно слабого нелинейного эффекта, лежащего в основе «ЧВ – смешивания», — сказал Нордландер. — В результате это приводит к увеличению интенсивности излучения третьего цвета, производимого устройством».

Аспирант и соавтор Ю-Ронг Жен (Yu-Rong Zhen) вычислил точное размещение 12 дисков, необходимое для получения двух когерентных резонансов Фано, а аспирант и соавтор Ю Жанг (Yu Zhang) создал устройство, которое осуществляет «ЧВ – смешивание» и использует впервые созданный материал.

«Устройство, которое создал Жанг для «ЧВ-смешивания», является наиболее эффективным из всех, которые до этого были изготовлены для такой цели. Но значение этих исследований выходит за рамки конструкторского успеха создателей, — сказала Халас, которая недавно была назначена членом Национальной академии наук за ее новаторские исследования в нанофотонике. — Методы, используемые для создания этого устройства, могут быть применены для производства широкого спектра нелинейных сред, с заданными оптическими свойствами».

Источник

Западными СМИ была распространена информация о том, что альфа-магнитный спектрометр НАСА, возможно, обнаружил темную материю. Такая информация опирается лишь на ряд предположений и догадок, некоторые из которых имеют зыбкое основание. Так что же было замечено в эксперименте?

Источник

Изучая недавно обнаруженного звезду-близнеца нашего Солнца, астрономы могут узнать многое о будущей эволюции нашей звезды.

Команда астрономов, возглавляемая Хосе Диасом до Насименто из Департамента теоретической и экспериментальной физики Федерального университета Рио Гранде, Северная Бразилия, обнаружила самый далёкий из известных учёным на сегодняшний день солнечных близнецов, расположенных в галактике Млечный путь — звезду CoRoT (Convection, Rotation and planetary Transits) Sol 1, которая по химическому составу и массе очень близка к Солнцу. Спектры звезды, снятые при помощи инструмента High Dispersion Spectrograph (HDS), установленного на космическом телескопе Subaru, продемонстрировали, что возраст CoRoT Sol 1 составляет примерно 6,7 миллиарда лет, а данные, собранные космическим аппаратом CoRoT, показали, что период обращения звезды составляет 29 +/- 5 дней.

В отличие от типичных близнецов Солнца, которые, как правило, довольно яркие, звезда CoRoT Sol 1, находящаяся в созвездии Единорога, представляет собой крайне тусклый объект.

Так как Солнце — ближайшая к Земле звезда, то она усиленно изучалась исследователями со всевозможных сторон. Но несмотря на многочисленные исследования, мы пока не знаем точно, насколько наша звезда типична. Если не брать в расчёт самые молодые звёзды, истинное вращение звёзд, подобных Солнцу, изучено слабо, и научные исследования, связанные с солнечными близнецами, находящимися в зрелых фазах своих жизненных циклов, можно пересчитать по пальцам.
Источник

Несмотря на то, что человечество уже давно исследует Солнечную систему, многое о её планетах до сих пор остаётся для нас неизвестным. Почему у Венеры такая толстая атмосфера? Почему атмосфера Марса, напротив, такая тонкая? И почему атмосфера Земли настолько отличается от атмосфер всех других планет земной группы?

Новый спутник японского космического агентства JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) постарается разобраться в том, что на самом деле происходит. Космический аппарат называется SPRINT-A (Spectroscopic Planet Observatory for Recognition of Interaction of Atmosphere).

JAXA запланировало произвести запуск 22 августа с площадки Космического центра Утиноура, хотя окно для запуска будет открыто вплоть до 30 сентября. Высота ожидаемой орбиты спутника будет составлять от 950 до 1150 километров над поверхностью нашей планеты.

Кроме исследований, связанных с таинственными судьбами атмосфер планет земной группы, новая миссия также обратит своё внимание и на внешнюю Солнечную систему. SPRINT-A будет наблюдать кольцо материи, окружающее Юпитер, появление которого связано с вулканической деятельностью одного из спутников Юпитера Ио.

Источник

Стада мохнатых мамонтов однажды сотрясали Землю своими мощными ногами, заставляя древних людей разбегаться от них в разные стороны. Но затем нечто куда более огромное сотрясло саму Землю, и начиная с этого момента пошёл обратный отсчёт времени жизни мамонтов на нашей планете.

Что-то — комета, врезавшаяся в атмосферу нашей планеты, или метеорит, достигший поверхности планеты — зажгло воздух, расплавило камни и изменило ход земной истории. И хотя точный виновник этого Армагеддона пока не установлен, но эти события стали «последним вздохом ледникового периода», сказал профессор антропологии и геологии из Университета Цинциннати Кеннет Танкерслей.

Танкерслей изучал слои горной породы, датирующиеся ранним дриасом — геологическим периодом, имевшим место 13000 лет назад. Танкерслей обнаружил в таких слоях в 17 местах, разбросанных по четырём континентам нашей планеты, углеродные сферулы такого типа, который соответствует условиям, возникающим при столкновении крупного космического тела с Землёй. Появление таких сферул не могло быть связано с горением угля или разрядами молнии, сказал учёный.

Научную работу под названием "Evidence for Deposition of 10 Million Tonnes of Impact Spherules Across Four Continents 12,800 Years Ago," Танкерслей и его коллеги опубликовали в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Источник

В одном из осколков космического камня, взбудоражившего недавно весь мир мощным взрывом над территорией Южного Урала, российские учёные обнаружили нанокристаллы минерала оливина. Это исследование было проведено физиками из научно-образовательного центра «Физика твердотельных наноструктур» Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского (ННГУ), и его результаты были представлены в научном издании университета «Вестник Нижегородского университета».

Нижегородские учёные заполучили осколки метеорита, который осветил небо над Челябинском 15 февраля этого года, при помощи одного из преподавателей ЮУрГУ Алексея Горшкова, который организовал экспедицию с группой студентов и школьников к озеру Чебаркуль, над которым в своё время взорвался космический гость.

Физики исследовали фрагмент метеорита при помощи электронного микроскопа, проводили рентгеноструктурный анализ, дробили и сверлили образец, и в результате обнаружили в метеорите сферические наноструктуры — по сути, кристаллы. Эти структуры, считают исследователи, могли образоваться в космосе в условиях сверхвысоких температур и давлений.

В настоящее время нанокристаллы активно создаются физиками всего мира в лабораториях. Эти вещества могут обладать целым рядом исключительно полезных свойств, и возможно, научные данные, полученные при исследовании челябинского метеорита, помогут физикам, работающим над созданием высокотехнологичных наноматериалов, совершить технологический прорыв, сказали исследователи.

Предыдущее исследование осколков Челябинского метеорита проводилось в Новосибирске, и тогда учёные смогли показать, что этот объект относится к редкому типу «хондритов LL5», доля которых среди каменных метеоритов не превышает 2%.

Источник

Исследователи, работающие в антарктической обсерватории, впервые в истории зафиксировали нейтрино, пришедшие на Землю из дальних уголков космоса: международной обсерваторией IceCube было зарегистрировано 28 нейтрино со сверхвысокими энергиями.

Нейтринная обсерватория IceCube, расположенная близ северного полюса нашей планеты под толстым слоем льда, впервые в истории зарегистрировала нейтрино, рождение которых не связано с источниками, являющимися наиболее распространёнными для частиц такого рода, а именно с Солнцем и верхними слоями земной атмосферы. Вместо этого, как выяснили учёные, эти частицы чрезвычайно малого диаметра прошли огромные расстояния по просторам Вселенной и несут в себе информацию о породивших их высокоэнергетических событиях, имевших место в далёких галактиках, например о гамма-вспышках или чёрных дырах.

Учёные способны отличать внесолнечные нейтрино по их чрезвычайно высоким значениям энергии, которые в случае упомянутых 28 частиц составляли не менее 30 тераэлектронвольт (30*10^15 эВ).

Исследователи пока затрудняются указать точное местоположение событий, породивших высокоэнергетические нейтрино, поскольку для этого требуется большое количество данных, которыми учёные пока что не располагают.

Обсерватория IceCube строилась более пяти лет, и её основное предназначение заключается именно в поиске высокоэнергетических, внесолнечных нейтрино. Обнаружение этих экзотических частиц сопряжено с немалыми трудностями, поэтому для регистрации таких нейтрино требуются мощные подземные обсерватории, оснащённые по последнему слову техники.

Источник

Расплавленный внутренний слой Земли, именуемый мантией, безусловно, влияет на облик нашей планеты: тектонические плиты, из которых сложены материки и океанское дно, «плавают» по верхнему слою мантии, провоцируя то землетрясения, то извержения вулканов. Считалось, что в этом движении участвует только верхний слой мантии, ближайший к коре, тогда как нижний практически не влияет на сейсмические процессы. Однако теперь появился повод пересмотреть эти взгляды. Группа учёных из России и США нашла условия, при которых один из основных минералов нижнего слоя мантии, ферропериклаз, меняет важные характеристики: магнитные свойства, электро- и теплопроводность. Полученные результаты, опубликованные в недавнем номере Proceedings of National Academy of Sciences, бросают вызов известным теориям строения Земли и позволяют глубже заглянуть в процессы, происходящие внутри нашей планеты.

Ферропериклаз – второй по распространённости в нижнем слое мантии минерал, состоящий из атомов кислорода, магния и железа. Поэтому не удивительно, что свойства ферропериклаза играют не последнюю роль в определении облика нашей планеты. Ионы железа, одного из компонентов минерала, имеют чётное число электронов. Модель строения атома говорит нам, что все его электроны располагаются в «ячейках», каждая из которых может содержать в себе не более двух названных элементарных частиц. Если число ячеек превышает число пар электронов, появляются такие частицы, которые не имеют партнёра, при этом электроны находятся в максимально возможном числе ячеек. Как раз такое неспаренное расположение некоторых электронов характерно для атомов железа в их основном состоянии.

Каждый электрон имеет такую характеристику, как спин. К сожалению, это понятие, как и многие другие из мира квантовой физики, не может быть точно передано языком механики, однако, очень упрощая, можно считать, что спин – это момент вращения электрона, выражаемый либо числом -1/2, либо +1/2.

Одно из правил распределения электронов в атоме гласит, что неспаренные частицы должны иметь максимальный спин, то есть чем больше будет электронов «+1/2», тем лучше: в таком случае атом в целом будет иметь наибольший спин и наименьшую энергию. Частицы в одной и той же ячейке не могут иметь одинаковый спин.

Железо в обсуждаемом минерале находится в состоянии, которое чаще всего можно наблюдать при температурах, близких к комнатной, а также давлениях, близких к атмосферному, и имеет 4 неспаренных электрона. Обычно именно в таких условиях и изучали свойства ферропериклаза. Учёные из Института кристаллографии РАН, Троицкого подразделения Института ядерных исследований РАН, Института физики имени Л.В. Киренского СО РАН и американских организаций во главе с заведующим отделом Института кристаллографии РАН доктором физико-математических наук, профессором Игорем Любутиным учли, что давление и температура на поверхности Земли заметно отличаются от тех, что в мантии. Для исследования свойств минерала они использовали алмазную ячейку высокого давления – прибор, в который между двух алмазных наковален помещается изучаемый образец.

«В нашей работе выполнены уникальные и, возможно, первые в мире измерения магнитных свойств при высоких давлениях и низких температурах.

Существовавшие до того ячейки с алмазными наковальнями не позволяли проводить такие измерения, поскольку их стальной корпус при охлаждении деформировался. Российские участники работы – Александр Григорьевич Гаврилюк и Игорь Савельевич Любутин из московского Института кристаллографии – специально разработали и изготовили ячейки из немагнитного материала, которые не деформируются при охлаждении, что и позволило провести уникальный эксперимент», – комментирует Сергей Овчинников, заведующий кафедрой теоретической физики в Институте инженерной физики и радиоэлектроники СФУ, разрабатывавший теоретическую модель для исследования.

Чтобы объяснить суть этих всколыхнувших науку экспериментов, вернёмся к трансформациям, происходящим в исследуемом минерале. Кристалл твёрдого железа при повышенном давлении уменьшается в объёме, и в какой-то момент неспаренные электроны для «экономии места» начинают переходить в ячейки, где уже есть одна аналогичная частица, меняя при этом свой спин на противоположный по знаку (от +1/2 к -1/2). Такой переход называется переходом от высокоспинового к низкоспиновому состоянию, поскольку абсолютная сумма значений спинов при этом уменьшается.

Теоретически переход от высокоспинового состояния к низкоспиновому возможен при любых значениях физических параметров, однако существуют такие значения температуры и давления, при которых на упомянутое изменение состояния атома практически не тратится энергия. Этот набор значений физических характеристик называется квантовой критической точкой, если переход происходит при температуре абсолютного нуля. В экспериментах, о которых идёт речь, было установлено, что в критической точке для ферропериклаза давление составляет 55 гигапаскалей. При этом 90 гигапаскалей (среднее давление в глубоком слое мантии) и 2800 кельвин (температура в том же слое мантии) – значения, при которых железо «сжимается» достаточно легко, без особых затрат энергии.

Получается, что в недрах Земли на определённой глубине непрерывно и обратимо идёт изменение свойств весьма распространённого там вещества, которое влечёт за собой и изменение магнитных свойств минерала (при переходе в низкоспиновое состояние магнитные свойства железа ослабевают), и изменение его теплопроводности, электропроводности и, конечно же, плотности. Всё это, с одной стороны, ставит перед исследователями множество новых вопросов, а с другой, даёт возможность пересмотреть имеющиеся данные о земной мантии и о строении нашей планеты в целом, найти обоснования ряду фактов, чьи причины ещё не были установлены.

 Источник

Недавно СМИ была опубликована информация о том, что альфа-магнитный спектрометр НАСА, возможно, обнаружил темную материю. Такие утверждения могут быть реальными фактами, если бы не слово “может”, которое прозвучало в заявлении. Такая информация опирается лишь на ряд предположений и догадок, некоторые из которых имеют слабое и неустойчивое основание. Так что же было замечено в эксперименте и каковы возможные объяснения этому?

В наши дни, антиматерия может быть создана везде во Вселенной, в местах с достаточно высокой температурой или при столкновениях высокоэнергетических частиц. Сверхновые звезды, пульсары, нейтронные звезды, разрастающиеся диски черных дыр, квазары и даже планетарные грозы, как известно, являются истокамиантиматерии.

Легковые автомобили, грузовики, планеты и другие материалы, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, состоят из субатомных частиц – электронов, протонов и нейтронов. Однако, догадки о другом виде материи, известном как антиматерия были впервые опубликованы Полем Дираком в 1931 году. Последователем этой теории стал Карл Андерсон, который исследовал в 1932 году в космических лучах антиэлектроны или позитроны.

Нам известно, что каждая из субатомных частиц имеет противоположные ей античастицы, которые имеют такую же массу, как и соответствующие субатомные частицы только с противоположным зарядом. Когда частица и ее античастица сталкиваются, они превращаются в гамма-лучи, часто в сочетании с более светлой парой частица-античастица. Однако антиматерия, существующая отдельно, выглядит и ведет себя идентично привычной для нас материи (пока, во всяком случае. Исходя из экспериментальных данных, существует возможность того, что могут существовать некоторые незначительные различия, но такое предположение является пока временным).

Основным источником космических позитронов является взаимодействие космических лучей высоких энергий, сталкивающихся с межзвездным газом и пылью. Они называются вторичными позитронами, так как они создаются в результате столкновений первичных космических лучей. Те, которые были обнаружены, как правило, появляются в пределах нескольких тысяч световых лет от нашей Солнечной системы, а позитроны более отдаленного происхождения теряют энергию и, в конце концов, исчезают, прежде чем достичь Земли.
Такой источник электронно-позитронных пар становиться меньше для позитронов с энергией объемом больше нескольких гигаэлектронвольт(ГэВ).
Баланс выражается в том, что соотношение, известное как относительное количество позитронов (число обнаруженных позитронов, деленное на общее число электронов и позитронов, обнаруженных в той же энергии) постоянно сокращается при увеличении энергии позитронов более чем на один ГэВ.

Экспериментальные исследования относительного количества позитронов в верхних слоях атмосферы и в космосе были проведены, начиная с 1960 года. По данным исследований снижение относительного количества позитронов по мере роста энергии замедляется, начиная с нескольких ГэВ, а затем, при достижении энергии до 100 ГэВ, это количество резко удваивается. В этот момент относительное количество позитронов составляет более десяти процентов, что является достаточно большим для антиматерии. Из этого следует, что в нашей галактике существует еще один источник позитронов высокой энергии.

Альфа-магнитный спектрометр оценил в общей сложности 25 миллиардов взаимодействий космических лучей за последние 18 месяцев, из которых почти семь миллионов вовлеченных электронов и позитронов имели энергию от 0,5 до 350 ГэВ. Исследования показали, что позитроны возникают одинаково со всех сторон. Несмотря на большое число анализируемых данных, при энергии больше, чем 250 ГэВ существует еще множество частиц, которые следует исследовать для получения достоверных результатов.
Не смотря на то, что новые данные являются точнее, на данном этапе результат исследования в основном ограничивается подтверждением увеличения относительного количества позитронов на основании предыдущих исследований. Можно только утверждать, что увеличение относительного количества позитронов может замедляться при применении энергии свыше 200 ГэВ.

Источник

Это - бабочка, летящая над поверхностью, которая, по замыслу художника, должна иллюстрировать слой графена на подложке из нитрида бора.

Это - бабочка, летящая над поверхностью, которая, по замыслу художника, должна иллюстрировать слой графена на подложке из нитрида бора.

Это - бабочка, летящая над поверхностью, которая, по замыслу художника, должна иллюстрировать слой графена на подложке из нитрида бора.

А это - бабочка Хофштадтера - фрактал, описывающий спектр решений уравнения Харпера.

А это - бабочка Хофштадтера - фрактал, описывающий спектр решений уравнения Харпера.

А это - бабочка Хофштадтера - фрактал, описывающий спектр решений уравнения Харпера.

Американский физик Дуглас Хофштадтер еще в 1976 году предсказал существование особых фракталов, внешне напоминающих бабочек. Такой фрактал – графическое представление колебаний потенциальной энергии электронов на двумерных атомных решетках (например, на листе графена). Фрактальные структуры нередко иллюстрируют протекание различных процессов в «классических» разделах физики (например, механике жидкостей и газов), но в квантовом мире довольно редки. Поэтому бабочка Хофштадтера давно дразнила умы ученых – но экспериментально наблюдать это явление удалось только сейчас.

Посчастливилось сразу трем независимым группам исследователей, работы двух из которых были опубликованы в одном номере Nature, а третьей – в Science на той же неделе.

Электроны, являющиеся носителями тока в графене, формируют специфические структуры – фермионы Дирака, имитирующие поведение безмассовых релятивистских частиц (нейтрино). Изучение настоящих нейтрино обычно требует огромных затрат и сложного оборудования. Возможность смоделировать эти частицы – одна из примечательных особенностей графена.

Ученые из университета Манчестера, в числе которых нобелевские лауреаты Андрей Гейм и Константин Новоселов, нашли способ создания нескольких «клонов» одного фермиона Дирака.  Они поместили графен над пластиной нитрида бора так, что электроны графена могли  «чувствовать» отдельные атомы бора и азота . Двигаясь по этой «стиральной доске» из атомов, электроны способны сформировать несколько новых копий оригинального фермиона Дирака. Под влиянием сильного магнитного поля число рожденных «клонов» заметно увеличивается, и дубли выстраиваются в сложный узор - бабочку Хофштадтера.

Аналогичные результаты получили исследователи из Колумбийского университета,изучавшие квантовый эффект Холла на примере того же «бутерброда» из графена и нитрида бора, помещенного в сильное магнитное поле, и ученые из MIT, работа которых также посвящена фермионам Дирака в гетероструктурах Ван дер Ваальса – такой гетероструктурой и является пара наложенных друг на друга атомарно тонких кристаллов.

Источник

В Большом адронном коллайдере были воссозданы самые крохотные в мире капли находящейся в первозданном состоянии материи, которое в последний раз существовало спустя лишь несколько моментов после Большого взрыва, почти 13,82 миллиарда лет назад. Эти удивительные результаты были получены при выстреливании «пулями» из протонов в ионы свинца, что привело к возникновению «брызг крови», представляющих собой материю в экзотическом состоянии.

Проанализировав огромное количество данных по столкновениям протонов с ионами свинца, исследователи из Университета Вандербильта, Теннесси, США, учёные установили появление в ходе эксперимента крохотных капель кварк-глюонной плазмы, диаметр которых составлял не больше, чем три-пять диаметров протона, или примерно 1/100000 диаметра атома водорода.

Ранее учёные считали, что первозданная кварк-глюонная плазма ведёт себя как газ, однако в начале 2000-гг. физики установили, что её структура предполагает коллективное поведение частиц, что делает её больше похожей на жидкость. И теперь новое открытие плазменных «брызг» учёными станет ещё одним доказательством в пользу этой гипотезы.

Источник

На этой неделе астрономам-любителям представится удобная возможность подробно рассмотреть интересные формы рельефа на Луне.

Когда вы смотрите на Луну в бинокль или небольшой телескоп, то первое, что вам сразу бросается в глаза — это то, что на поверхности естественного спутника нашей планеты выделяются два отличных друг от друга типа ландшафтов: обширные тёмные плоские равнины и яркие гористые возвышенности. И те и те испещрены большим количеством гигантских кратеров различных размеров.

Древние астрономы считали, что обширные лунные равнины являются наполненными водой морями, и с тех пор эти участки лунной поверхности так и продолжают называться «морями».

В отличие от Земли, на которой горы возникают в результате тектонического движения плит или вулканической активности, на Луне горы возникают только в результате высокоэнергетических космических столкновений.

На схеме представлены некоторые из гор, наблюдаемых в текущей фазе Луны, на этой неделе. Несколько известных кратеров, таких как Аристотель, Платон, Архимед и Коперник помогут вам быстрее сориентироваться. Интересными для наблюдения представляются Таврские горы (Montes Taurus), расположенные на востоке, Кавказские горы (Montes Caucasus) , расположенные на севере, и Апеннины (Montes Apenninus), расположенные на юге.
Источник

Ученые смогли создать самые маленькие капли жидкости. Их размер составляет всего 3-5 протонов. Их создание стало возможным при помощи Большого адронного коллайдера. Удивительно , что капли жидкости появились при столкновении на скорости света ядер свинца и протонов.

Как заявила Джулия Велковская, по этому открытию можно понять, что является источником коллективного поведения. По ее словам, в независимости от вещества мы должны достигать настолько сильного столкновения, после которого образовывалось бы 50 субатомных частиц, при помощи которых возможно наблюдать коллективное поведение.

Скорее всего, небольшие частички являются кварк-глюонной плазмой. Эта жидкость считается одной из самых горячих среди всех известных человеку жидкостей. Ранее подобную смесь удавалось получить в БАК и прочих ускорителях.

Впервые кварк-глюонную плазму удалось получить после столкновения ядер золота, а через время при помощи свинцовых ядер. Перед столкновением ядер свинца с протоном ученые думали, что эти удары не будут нести достаточной энергии для того, чтобы образовалась плазма.

Как поясняет Велковская, результаты получились неожиданными, ведь ученые сравнивали столкновение протона и ядра свинца со столкновением пули и яблока, а столкновение двух ядер свинца, как удар двух яблок друг об друга. Во втором случае должно выделяться гораздо больше энергии.

Кварк-глюонная плазма еще довольно плохо изучена учеными, поэтому нельзя на 100% говорить, что то, что наблюдали ученые – капли жидкости. При помощи последующих исследований ученые смогут понять, отличается ли эта версия от прочих опытов.

Источник

На поверхности Луны появилась новая воронка, благодаря камню, который врезался в неё в марте и привёл к появлению крупнейшего взрыва из тех, которые учёным удалось наблюдать на Луне, начиная с момента начала слежения за ней.

Падение этого метеорита произошло 17 марта, при этом космический объект двигался с ошеломляющей скоростью, составлявшей 90000 км/ч, и оставил после себя новый кратер диаметром в 20 метров. Это столкновение привело к появлению яркой вспышки света, которая могла бы быть видна невооружённым глазом с поверхности Луны, говорят эксперты НАСА.

«17 марта 2013 г. объект размером с небольшой валун врезался в поверхность Луны в области Моря Дождей, — сказал Бил Кук из Лаборатории метеоритного окружения НАСА в своём заявлении. — Он взорвался, осветив Луну вспышкой, подобную которой мы до этого никогда прежде не встречали».

Учёные не видели само столкновение в реальном времени — яркая вспышка попалась исследователям на глаза после того, как на неё обратил внимание один из аналитиков НАСА при просмотре видеозаписи.

Источник

СТЭНФОРД, 19 мая. Группа физиков из Китая и США создала особый материал, из которого можно изготавливать совершенно прозрачные металлические электроды различной длины и толщины, подходящие для применения в качестве основы при производстве прозрачной и гибкой электроники. Сведения опубликованы в статье журнала Nature Nanotechnology, передает портал Globalscience.ru.

Данная разработка принадлежит ученым из Стэнфордского университета в США. Полученный ими прозрачный материал обладает невероятной гибкостью и способен проводить ток не хуже "цельных" металлических проводов.

Эксперименты проводилисьс наночастицами из оксида индия-олова (ITO). Данное соединение представляет собой прозрачный полупроводник. Это позволяет использовать изобретение внутри LCD-дисплеев, а также сенсорных экранов мобильных телефонов.

Физикам удалось избавиться от основного недостатка таких электродов — потери свойств, которая обычно возникает даже при незначительных сгибаниях и растягиваниях. Уйти от этого позволила уникальная методика так называемого "плетения" проводов. Создание электрода начинается с изготовления микросетки, состоящей из множества тончайших полимерных нитей, затем осуществляется напыление на нее наночастиц ITO. После этого полимер вымывается из "сетки" с помощью растворителя. На месте же полимера остается гибкая и абсолютно прозрачная "губка" из оксида индия-олова.

Такая сетка способна пропускать свет, как простое стекло, и при этом проводить ток не хуже самых обычных электродов.

Подобные "губки", как отмечают исследователи, выдерживают любые механические воздействия: сгибание, растягивание. Потерь в электропроводности при этом не происходит. Это позволяет использовать этот материал при изготовлении полностью прозрачной и сверхгибкой электроники.

Ведутся работы по использованию в качестве исходного материала не только ITO, но и гораздо менее дешевых алюминия и меди.

Источник