Новости науки

Звёзды, подобные нашему Солнцу, могут существовать достаточно продолжительное время (по человеческим меркам, во всяком случае!), где-то в районе 10-12 миллиардов лет. Солнце, которому в настоящее время уже более 4,6 миллиарда лет, достигло зрелости, и теперь будет продолжать беспечно превращать водород в гелий в течение какого-то времени. Но в конечном итоге даже звёзды когда-нибудь должны завершить свой жизненный цикл, и их смерть — одно из самых величественных и прекрасных событий во Вселенной.

Полупрозрачная мерцающая красная структура, представленная на снимке, представляет собой остатки белого карлика, расположенные в соседней с нами галактике Большое Магелланово Облако, расстояние до которой составляет около 150000 километров.

Остатки сверхновой под названием SNR 0519 были созданы примерно 600 лет назад (по нашему времени), когда звезда, подобная нашему Солнцу, находясь на последних этапах своего жизненного цикла, накопила достаточно материи, перетекавшей к ней от её звёздного компаньона, для инициации взрыва, в результате которого в космос были сброшены внешние газовые оболочки звезды, которые и сформировали эту удивительную космическую розу.
Источник

Исследователи из Калифорнийского Университета в Беркли обнаружили, что нанокристаллы могут проходить сквозь нанотрубки за счет электрического заряда, без плавления или сжатия, даже если эти трубки меньше в диаметре, чем нанокристаллы. В своей статье, опубликованной в журнале «Physical Review Letters», они описали эксперимент, в котором они наблюдали, как нанокристаллы железа проходят сквозь узкий канал нанотрубки без изменения своих свойств.

До этого уже было известно, что если вставить металлический нанокристалл в нанотрубку, то эти кристаллы могут перемещаться через такую трубку, если подается электрический ток. Скорость и направление движения нанокристаллов можно контролировать, изменяя величину и направления тока. Однако, проводимые до сих пор эксперименты, осуществлялись только с нанотрубками равномерной ширины. В этом новом эксперименте, проведенном исследователями, использовалась нанотрубка диаметром в 20 нм по всей длине, кроме средней части, в которой ее диаметр сжимался до 5 нм.

Предполагалось, что при приложении электрического напряжения к нанокристаллу железа, этот нанокристалл будет, пытаясь преодолеть встреченное сужение плавиться за счет тепловой энергии приложенного тока или разрушаться за счет сил проталкивающих его через отверстие по размерам меньшее, чем его диаметр.

Вместо этого, исследователи обнаружили, наблюдая процесс через электронный микроскоп, что кристалл был в состоянии двигаться через сужение, не подвергаясь каким-либо изменениям вообще. Он как бы просто переместил себя в другое место, не замечая этого сужения. Ученые также отметили, что скорость перемещения кристалла через сужение не зависит от его длины, при условии, что протекающий ток остается постоянным.

Исследователи пока не могут объяснить, как именно кристалл проходит сквозь сужение, но предполагают, что атомы на его задней стороне кристаллической решетки каким-то образом мигрируют, проникают, переносятся в его переднюю часть, и воссоздают, реконструируют кристалл в конце сужения, препятствующего его продвижению. Ученые предполагают, что открытое ими явление может привести к новым способам синтеза металлических кристаллов и добиться повышения их чистоты.

Источник

© MichaelTaylor | Shutterstock.com

Источник

В ближайшие пять лет главным открытием физики должно стать обнаружение гравитационных волн, которые сотрясают пространство и время. Существование волн было предсказано еще Альбертом Эйнштейном сто лет назад.

Гравитационные волны следуют из релятивистской теории относительности великого физика. В самое ближайшее время ученые надеются их пощупать физически с помощью новейших, сверхчувствительных детекторов Advanced LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) и Advanced Virgo, установленных в Луизиане, Вашингтоне и Италии. Детекторы имеют форму латинской буквы L, плечи которой соответственно простираются на 2 и 4 километра. В углу буквы установлен лазер, луч которого раздваивается и бегает туда-сюда по плечам, на концах которых установлены зеркала. Как утверждает Манси Касливэл, астроном из Обсерватории Карнеги в Институте науки в Пасадене, чувствительность детекторов соответствует наконец предсказанной теорией гравитации мощности волн, поэтому плечи должны слабо, но заметно сжиматься или удлиняться. Исследователь надеется, что удастся поймать от 4 до 400 волн за год, конец проекта и подведение итогов назначено на 2017 год.

Гравитационные волны должны возникать при взаимодействии крайне массивных объектов, таких, как нейтронные звезды или черные дыры, а, к примеру поглощение одной черной дырой другой, или нейтронной звезды, должно отозваться настоящим гравитационным цунами. Распространение волн происходит достаточно просто, оно похоже на волны, которые возникают, если бильярдный шар бросить, к примеру, в центр натянутого куска тонкой резины, или камень в болотную воду.

Касливэл уверена, что эксперимент даст результат, а иначе человечеству придется отбросить теорию относительности и заново придумывать объяснение для явлений Вселенной и пространства-времени, это будет научной катастрофой. Она надеется, что первое обнаружение волны даст толчок масштабной кооперации астрономов по всему миру – детектор покажет направление, в котором надо будет искать космический катаклизм.

Источник

Движение кольцеобразной молекулы пиррола по металлической поверхности не подчиняется сформированным на протяжении многих лет законам классической физики. Воспользовавшись сверхчувствительными технологиями, ученые выяснили, что законы квантовой физики оказывают влияние на окружающий мир не только на субатомном уровне, но и на молекулярном. Ученые химического факультета Кембриджского университета и Кавендишской лаборатории заявили, что в случае с пирролом, квантовые законы, касающиеся движения внутренних составных частей молекулы, коренным образом изменяют движение молекулы в целом.

Центральная часть молекулы пиррола представляет собой плоскую пентаграмму из пяти атомов (четыре атома углерода и один атом азота). Каждый из атомов также имеет дополнительный атом водорода, выходящий наружу молекулы подобно спицам в велосипедном колесе.

Группа ученых во главе с Барбарой Лехнер в ходе эксперимента ставила задачу определить количество необходимой энергии для движения пиррола по медной поверхности. Полученные результаты исследования показали существенные отклонения и неточности в сравнении с предполагаемыми расчетными значениями, что и подтолкнуло группу к открытию природы движения молекул на квантовом уровне.

Немного ранее в ходе исследования более простых молекул ученым удалось точно рассчитать значение «активационного барьера» — количество энергии, которая необходима для того, чтобы ослабить связь молекулы с поверхностью. В результате это позволило осуществлять движение в соответствии с теорией функционала плотности – метод расчета энергии, который рассматривает электроны, переплетающиеся вокруг атомов, в соответствии с теорией квантовой механики и атомные ядра, используя законы классической физики.

Предполагаемое учеными значение «активационного барьера» для пиррола оказалось в три раза меньше, чем значение, полученное в ходе экспериментов. Ученые долго думали и списали все на квантовое явление, которое известно как нулевая энергия.

В классической физике движущийся объект теряет энергию до тех пор, пока полностью не остановится. В квантовом мире полной остановки не существует и в любом объекте всегда остается некоторое количество энергии, которую порой невозможно измерить. Это и есть нулевая энергия.

Ранее ученые связывали явление нулевой энергии только с движением атомов, содержащихся в молекулах. Они считали, что количество нулевой энергии столь незначительно, что не может оказать влияние на движение массивных молекул. Но с обнаружением «квантовой природы» движения внутренних составных частей молекулы, которые коренным образом изменяют движение молекулы в целом, ученые бросили вызов законам классической физики.

Но почему эффект проявления квантовой механики на молекулярном уровне удалось экспериментально подтвердить на примере молекулы пиррола? Ученые объясняют это очень низким значением того самого «активационного барьера» для данной молекулы.

«Понимание природы молекулярного движения по поверхностям металлов очень важно, поскольку в последнее время прилагаются очень большие усилия для создания двухмерных сетей из кольцеобразных молекул, которые найдут применение в оптических, электронных и спинтронных устройствах будущего», — сказал доктор Стивен Дженкинс из Кембриджского университета. – «Баланс между энергией активации и энергетическим барьером, который заставляет молекулы придерживаться поверхности, играет решающее значение в определении того, какие сети можно создавать в различных условиях».

Источник

Исследователи из университета Пурду создали новую технологию получения микроскопических изображений, в которой были объединены преимущества двух существующих технологий, атомно-силовой микроскопии (atomic force microscope, AFM) и ядерного магнитного-резонансного сканирования (nuclear magnetic resonance imaging, NRMI). «Представьте себе, что мы имеет множество здоровых клеток» — рассказывает Кори Неу (Corey Neu), исследователь из Школы биомедицинской инженерии Уэлдона (Weldon School of Biomedical Engineering) университета Пурду, — «Только одна из этих клеток может метастазировать и начать делиться, формируя злокачественную опухоль. Теперь, используя новый инструмент, мы сможем понять то, что стало толчком к появлению одной плохой клетки». В технологии атомно-силовой микроскопии используется крошечный вибрирующий зонд, называемый консолью, который, двигаясь вдоль поверхности образца дает данные о его поверхности и материале, из которого состоит эта поверхность. Разрешающая способность таких зондов равняется менее нанометра, что позволяет с их помощью «увидеть» объекты, размеры которых лежат далеко за пределами возможностей любых оптических микроскопов. Однако, метод AFM не предоставляет никакой информации о биологических и химических процессах, происходящих внутри клеток и свойствах этих клеток. Для решения этой проблемы исследователи поместили на конец зонда AFM микроскопическую электрическую катушку. Колебания электрического тока, передаваемые катушкой, заставляют колебаться ядра атомов различных элементов внутри живой клетки. Колебания ядер атомов, по сути крошечных магнитов, индуцируют в катушке наведенные токи, которые детектируются, усиливаются и передаются для дальнейшей обработки, предоставляя информацию о внутреннем устройстве клетки и о происходящих внутри ее биологических и химических процессах. Для демонстрации возможностей новой технологии ученые изготовили опытный образец устройства совмещенного сканирования. С его помощью была проведена съемка различным объектов и различных материалов, содержащих атомы как легких, так и тяжелых элементов. Полученные спектры магнитного резонанса и пояснения к ним, демонстрирующие работоспособность технологии, были опубликованы в одном из последних выпусков журнала Applied Physics Letters.

Источник

Когда у массивной звезды истекают все запасы её звёздного горючего, она сжимается под действием собственной гравитации и формирует чёрную дыру — объект настолько плотный, что даже свет не может вырваться за пределы его гравитационного поля. Согласно новому анализу, проведённому астрофизиком из Калифорнийского технологического института (Caltech), незадолго до того, как формируется чёрная дыра, умирающая звезда может породить вспышку света, которая позволит астрономам впервые стать свидетелями рождения новой чёрной дыры.

Тони Пиро, доктор наук из Caltech в своей новой работе описывает сигнальную вспышку света, которая происходит, по мнению учёного, когда ударная волна, идущая изнутри умирающей звезды, достигает её поверхности. Исследователь сказал, что эта вспышка будет достаточно яркой для того, чтобы её можно было заметить при помощи телескопов в близлежащих галактиках.

Пиро говорит, что такие вспышки должны происходить в среднем раз-два в год, и их продолжительность составляет от трёх до десяти дней.

Это исследование появилось в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Источник

В июне 1908 г. над глухой сибирской тайгой неподалёку от реки Тунгуска произошёл таинственный взрыв, мощность которого превысила мощность ядерной бомбы, сброшенной на Хиросиму, в 1000 раз.

Согласно наиболее распространённой теории, это событие было вызвано вхождением в земную атмосферу гигантского астероида или кометы. Но так как после взрыва не осталось ни фрагментов метеорита, ни ударного кратера, то учёные до недавнего времени оставались в неведении относительно того, что могло явиться причиной так называемого Тунгусского события.

В настоящее время геолог из Государственного геологического музея им. В. И. Вернадского РАН Андрей Злобин заявил, что он собрал более 100 камней, которые выглядят как возможные метеориты, со дна реки Кужмы во время экспедиции к месту взрыва, которая состоялась в 1988 г.

Учёный опубликовал свою работу на сайте предварительных научных публикаций arXiv.org. Для подтверждения открытия в настоящее время проводится тщательная проверка образцов международным коллективом учёных. Многих исследователей смущает тот факт, что Злобин продемонстрировал свои сенсационные находки лишь спустя двадцатьпять лет после своей экспедиции.
Источник

По мере старения, планеты остывают и становятся темнее. Сатурн, однако, выглядит намного ярче, чем ожидалось для планеты его возраста — загадка, которая приводила в недоумение учёных, начиная с конца 60-х гг. Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Geoscience, открывает секрет вечной молодости Сатурна.

Исследователи из Эксетерского университета, Англия, обнаружили, что слои газа, образовавшиеся в результате физической нестабильности, имеющей место в недрах гигантской планеты, не позволили теплу покинуть Сатурн и привели к тому, что остывание планеты продолжается намного дольше, чем предполагается в моделях для стандартных процессов такого рода.

Это исследование указывает на то, что внутренняя структура, химический состав и тепловая эволюция гигантских планет Солнечной системы может оказаться куда более сложной, чем предполагалось ранее.

Конвекция с участием слоёв, подобная той, что была открыта на Сатурне, наблюдается и на Земле — в океанах, где тёплая, солёная вода лежит под слоем холодной, менее солёной воды. Более плотная, солёная вода предупреждает формирование вертикальных потоков между различными уровнями океана и таким образом снижает эффективность транспортировки тепла.

Источник

Метеорный дождь и космическое «огненное кольцо» будут доминировать на ночном небе в этом месяце.

Ежегодный метеорный поток эта-Аквариды, а также кольцевое солнечное затмение — оба этих события произойдут в начале мая, но и это ещё не всё. Созвездия, планеты и другие небесные тела будут видны в различных частях ночного неба на протяжении этого месяца, если позволит погода.

Лучшие виды на Юпитер откроются астрономам-любителям в начале месяца, а в конце мая к Юпитеру присоединятся Меркурий и яркая Венера, которые надо будет искать низко у западного горизонта.

Ожидающийся на этих выходных метеорный поток эта-Аквариды, максимум которого придётся на 5 мая, подарит астрономам-любителям около 10 метеоров в час, при этом для его наблюдения даже не потребуется телескоп.

И наконец, 10 мая произойдёт кольцевое солнечное затмение, в ходе которого Луна закрывает от нас часть Солнца таким образом, что оставшаяся часть светила напоминает яркое огненное кольцо, окружающее относительно тёмный диск.

Источник

Наблюдая небольшой участок неба в течение более чем 50 часов при помощи сверхчувствительного телескопа Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), астрономы впервые смогли идентифицировать отдельные источники излучения, которые отвечают почти за все радиоволны, идущие от далёких галактик. Они обнаружили, что примерно 63% фонового радиоизлучения идёт от галактик с активными чёрными дырами, расположенными в их центрах, а оставшиеся 37% — от галактик, которые активно формируют звёзды.

«Чувствительность и высокое разрешение VLA сделали возможным идентификацию тусклых объектов, об обнаружении которых раньше мы не могли и мечтать», — сказал Джим Кондон из Национальной радиоастрономической обсерватории, США.

В ходе предыдущих аналогичных исследований также измерялось количество радиоизлучения, идущего от объектов ранней Вселенной, однако учёные не могли приписать наблюдаемые радиоволны дискретным объектам: излучение от разных объектов сливалось в размытые пятна, указывающие на то, что представлялось астрономам единым мощным источником излучения.

Исследователи опубликовали свою работу в журнале The Astrophysical Journal.

Источник

Мощные столкновения между космическими камнями, которые дали начало Марсу, оказались неожиданно отличными от тех, что сформировали каменистое ядро Юпитера, говорят учёные.

Эти отличия имели место в связи с неоднородностью в плотности частиц пыли, льда и других частиц, формирующих собой аккреционный диск Солнца в ранней Солнечной системе.

Исследователи сказали, что на ранних стадиях формирования планет в Солнечной системе в размерах планетезималей, обращающихся вокруг нашей звезды, наблюдался градиент. Более вероятным в этих условиях являлся рост до больших размеров отдалённых от Солнца планет, в то время как планеты, расположенные вблизи центра системы были склонны иметь лишь небольшие диаметры, добавили исследователи.

Новое компьютерное моделирование продемонстрировало, что, в то время как ядро будущего Марса формировалось из твёрдых каменистых фрагментов за относительно небольшой промежуток времени, ядро Юпитера, расположенного значительно дальше от центра системы, формировалось из обледеневших планетезималей,и его формирование протекало намного дольше.

Результаты своего моделирования исследователи представят в июльском выпуске журнала Icarus.
Источник

Исследовательская команда из CERN, работающая с Antihydrogen Laser Physics Apparatus (ALPHA), сообщает о первом прямом измерении воздействия гравитационного эффекта на антиматерию, а именно — антиводорода в свободном падении. «Атомы обычной материи падают вниз, значит ли это, что атомы антиматерии падают вверх? Оказывает ли на них гравитация тот же эффект, что и на обычные атомы, или существует антигравитация?». «Эти вопросы уже давно интересуют физиков», — сказал Джоэль Фаджанс, один из соавторов опубликованной по итогам этого эксперимента статьи. «Поскольку в маловероятном случае, если антиматерия падает вверх, нам бы пришлось фундаментально пересмотреть наши взгляды на физику и работу Вселенной». До этого, все свидетельства того, что гравитация действует одинаково как на материю, так и на антиматерию, были получены непрямым способом, поэтому исследователи решили воспользоваться своим текущим экспериментом ALPHA, немного модифицировав его. В ходе эксперимента ALPHA, захваченные антипротоны объединяли с антиэлектронами (позитронами), для создания атомов антиводорода, которые сохранялись для изучения на протяжении нескольких секунд в магнитной ловушке. После этого, ловушка выключалась и атомы падали. Исследователи решили проанализировать процесс падения антиводорода из ловушки, чтобы попытаться найти отличия от поведения водорода. Поскольку аномалий в поведении антиводорода обнаружено не было, то по их расчётам, он не может быть более чем в 110 раз тяжелей водорода, хотя еще нельзя однозначно утверждать в какую сторону падает антивещество. Следующая версия эксперимента ALPHA позволит еще больше уточнить результаты.

Источник

Группа ученых из химического отдела Кембриджского университета и Кавендишской лаборатории обнаружила то, что движение кольцеобразной молекулы пиррола (pyrrole) по металлической поверхности происходит с нарушением вековых законов классической физики, которые определяют все, что происходит в окружающем нас мире. Используя уникальные высокочувствительные измерительные методы, ученые обнаружили удивительный факт, заключающийся в том, что законы квантовой механики, проявляющиеся обычно на уровне субатомных частиц, могут фактически действовать и на более высоком молекулярном уровне. Центральная часть молекулы пиррола представляет собой «плоскую пентаграмму» из пяти атомов, четырех атомов углерода и одного атома азота. Каждый из этих атомов имеет связь с атомом водорода, которые торчат наружу молекулы как спицы велосипедного колеса. Проведя серию экспериментов, ученые получили на руки доказательства того, что в случае с пирролом, квантовые законы, затрагивающие внутренности составных частей молекулы, оказывают характерное влияние на движение молекулы в целом, делая его своего рода «квантовым движением», проявлением законов квантовой физики на более высоком уровне. Эти эксперименты, проведенные группой, возглавляемой Барбарой Лекнер (Barbara Lechner), заключались в точном измерении количества энергии, которую требуется приложить к молекуле пиррола для того, чтобы она смогла начать двигаться по медной поверхности. Полученные результаты измерений продемонстрировали серьезные отклонения и несоответствия с расчетными величинами, что стало дорогой к открытию квантовой природы движения молекул. В предыдущих работах ученые смогли точно установить значение так называемого «барьера активации движения», количества энергии, требующегося для ослабления связей частей молекулы с поверхностью, что позволяет молекуле двигаться вдоль этой поверхности. Точное значение было получено методом расчетов, в которых принимают участие электроны, являющиеся связующим звеном между атомным уровнем и более низким уровнем квантовой механики. Но все полученные учеными значения были рассчитаны лишь только с точки зрения классической физики, совершенно не учитывая никаких квантовых составляющих. Полученные экспериментальным путем значения барьера активации более чем в три раза больше значений, полученных с помощью теоретических расчетов, что крайне озадачило ученых. В поисках ответа на этот вопрос ученые обратились к рассмотрению квантового явления, известного под названием «энергия нулевых колебаний». В классической физике движущийся объект, теряющий постоянно энергию, когда-нибудь дойдет до точки полной остановки.

Источник

Физики из ЦЕРНа и американской Национальной лаборатории Беркли готовятся провести эксперимент, который, возможно, позволит впервые проверить, существует ли антигравитация Антиматерия устроена так же, как обычная, но состоит из античастиц: роль электронов в ее атомах играют положительно заряженные позитроны, роль протонов — отрицательные антипротоны, а нейтронов – антинейтроны. Авторы статьи, опубликованной в журнале Nature Communications, участники проекта ALPHA в ЦЕРНе, с помощью особой магнитной ловушки получают и удерживают атомы антиводорода. - Физики из ЦЕРНа разыграют в лотерею бозоны Хиггса «После первых экспериментов мы поняли, что полученная информация об аннигиляции антиводорода может быть использована для оценки возможных границ его гравитационной массы», — говорится в комментарии для РИА Новости, подготовленном соавторами исследования из лаборатории Беркли — Джоэлом Фадженсом, Андреем Жмогиновым и Джонатаном Вуртле. - Уравнения Александра Полякова опишут все на свете Большинство ученых считают, что гравитация действует на антивещество так же, как на обычное, то есть «не видит разницы» между ними. Но ряд теоретиков считает, что антивещество должно отталкиваться от вещества, а атомы антиматерии должны падать вверх в гравитационном поле Земли. «Лабораторное измерение гравитационного взаимодействия вещества с антивеществом до сих пор не было осуществлено. Если «антигравитация» все же будет обнаружена, это окажет огромное влияние на развитие теоретической физики», — говорится в комментарии. - Большой адронный коллайдер остановлен Ученые получили ограничения на отношение инерциальной и гравитационной массы атомов антиводорода. «В будущем, когда лазерное охлаждение антиводорода будет реализовано, точность нашего метода может заметно улучшиться. Это позволит ответить на вопрос о взаимодействии вещества с антивеществом и сделать выбор в пользу гравитации или антигравитации», — говорят физики. ЦЕРН — Европейская организация по ядерным исследованиям, крупнейшая в мире лаборатория физики высоких энергий.

Источник

Приближающаяся к нам комета, которая вполне может оказаться «кометой столетия», вероятно, создаст при своём прохождении метеорный дождь нестандартного типа, говорят учёные.

Когда комета ISON пройдёт мимо Земли в этом году, возможно, что пыль, сброшенная с хвоста кометы, создаст необычный метеорный дождь, когда наша планета будет проходить через шлейф из крохотных частиц, которые раньше были частью хвоста кометы.

«Вместо того чтобы сгореть в атмосфере за одну яркую вспышку, они [частицы] медленно опустятся на поверхность Земли», — сказал специалист по метеоритам Пол Вигерт из Университета Западного Онтарио.

Сгустки пыли будут двигаться со скоростью в 201678 км/ч, но когда они войдут в земную атмосферу, их скорость упадёт практически до нуля, согласно компьютерным моделям Вигерта.

Поэтому наблюдатели, находящиеся на Земле, по всей видимости, не смогут разглядеть метеоры, когда они будут падать в атмосферу в январе 2014 г., добавил Вигерт.

Комета ISON в настоящее время направляется к Солнцу, и её ближайшее прохождение мимо нашей звезды ожидается 28 ноября.

Источник

Космический аппарат НАСА Cassini предоставил учёным первые снимки, сделанные с близкого расстояния в видимом свете, гигантского урагана, бушующего вокруг северного полюса Сатурна.

На снимке высокого разрешения учёные наблюдали глаз бури, составляющий примерно 2000 километров в поперечнике, что в 20 раз больше, чем средний глаз бури на Земле. Тонкие, яркие облака, находящиеся у внешнего края зоны урагана, движутся со скоростью 150 м/с. Этот ураган образует собой таинственную фигуру, известную как гексагон.

«Нам дважды повезло, что мы увидели этот вихрь, потому что он очень сильно похож на земные ураганы, — сказал Эндрю Ингерсол, член команды Cassini, находясь в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене. — Но здесь, на Сатурне, он развёртывается в значительно более крупных масштабах и каким-то образом обходится почти без водяных паров, концентрации которых в атмосфере Сатурна достаточно скромные».

Учёные собираются продолжать изучать этот ураган, что позволит им провести параллели между ним и аналогичными ураганами на Земле, в формировании которых значительное участие принимают океаны нашей планеты.

Источник

Группе ученых из университета Линчепинга под руководством профессора Вэйминь Чена в сотрудничестве с немецкими и американскими исследователями удалось инициализировать и прочитать ядерные спины, имеющие отношение к кубитам для квантовых компьютеров при комнатной температуре.

 

Квантовый компьютер может стать реальностью

 

Квантовый компьютер управляется законами квантовой физики. Его создание обещает выполнять сложные расчеты или обрабатывать большие объемы данных со скоростью, которая намного превосходит самые быстрые современные суперкомпьютеры.

Традиционный компьютер обрабатывает и передает всю информацию в виде битов, которые могут иметь значение 0 или 1. Но в мире квантовой физики, в этом наноатомном уровне доминируют другие правила. Так, в квантовом компьютере главная единица — кубит, который может иметь любое значение между 1 и 0. Спин, находящийся основе кубитов, использует тот факт, что электроны и атомные ядра вращаются вокруг своих собственных осей. Они могут вращаться как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки (эквивалентно 1 и 0), а также в обоих направлениях одновременно (смесь 1 и 0). Что совершенно немыслимо в традиционном, «классическом» мире компьютеров.

Кроме того, преимущество использования ядерных спинов в качестве кубитов в том, что ядро хорошо защищено и почти непроницаемо для нежелательных электромагнитных помех. Это становится условием для сохранения конфиденциальной информации в кубите нетронутой.

Первой проблемой в построении квантового компьютера стало назначение каждому кубиту четко определенного значения — 1 или 0. Запуск на основе спин-кубитов также требует, чтобы все атомные ядра вращались в том же направлении, либо «вверх» или «вниз» (по часовой стрелке или против часовой стрелки). Наиболее распространенным методом для поляризации ядерных спинов является динамическая поляризация ядер. Но метод требует применения очень низких температур.

Динамическая поляризация ядер через проводимость электронов до сегодняшего дня не была продемонстрирована при комнатной температуре, что имеет решающее значение для развития квантовых компьютеров. Основная проблема в том, что ориентацию спинов электронов можно легко потерять при комнатной температуре, так как она чувствительна к перебоям. Исследователи университета Линчепинга Юттапум Путтисонг, Ксинджун Ван, Ирина Буянова и Вэйминь Чен вместе со своими немецкими и американскими коллегами теперь обнаружили способ обойти эту проблему.

Еще в 2009 году Чэн и его исследовательская группа представили спиновый фильтр, который работает при комнатной температуре. Этот фильтр пропускает электроны, которые имеют нужное направление спина.

С помощью спинового фильтра теперь удалось получить поток свободных электронов с заданным спином в материале GaNAs (арсенид галлия-азота). Спиновая поляризация в этом материале настолько сильна, что она создает сильную поляризацию ядерных спинов атомов при комнатной температуре.

Исследователи также показали, что поляризации ядерных спинов происходит очень быстро — менее наносекунды (одной миллиардной доли секунды). Предлагаемый способ также дает возможность контролировать поляризацию спина в ядре электричеством. То есть информацию, в спине можно инициировать и читать.

Источник

Источник

Некоторые учёные рассматривают возможность того, что скорость света в вакууме может меняться.

Скорость света в вакууме является постоянной величиной, говорится в учебниках. Но некоторые учёные рассматривают возможность того, что этот предел скорости может меняться, вследствие особенностей природы вакуума космического пространства.

Скорость света — очень важная величина, и её непостоянство может означать некорректность большого количества разнообразных оценок, касающихся, например, расчётов силы электромагнитного поля, прочности молекулярных связей и плотности самой ядерной материи.

В двух работах, опубликованных в марте в журнале European Physics Journal D, исследователи пытаются вывести значение скорости света из квантовых свойств самого пространства. Механизмы, предлагаемые в каждой из этих работ, различны, но общая идея состоит в том, что скорость света может меняться в зависимости от характера предполагаемого взаимодействия элементарных частиц с излучением. В обеих работах пространство рассматривается не как абсолютная пустота, а как бесчисленное множество виртуальных частиц, которые возникают из небытия и исчезают за крохотные доли секунды.

Источник