Новости науки

Снятое на камеру астрофотографом Рафаэлем Дефавари из Сан-Бернарду-ду-Кампу, Бразилия, эта видеозапись демонстрирует Луну, проходящую прямо перед Юпитером во время события, называемого покрытием Юпитера Луной, произошедшего 25 декабря 2012 г.

Видео воспроизводится с пятикратной скоростью.

Хотя кажется, что Юпитер находится «рядом с Луной» в рождественскую ночь для наблюдателя, находящегося на Земле, но на самом деле эти два космических объекта разделены расстоянием примерно в 625 миллионов километров. Луна закрывала собой вид на гигантскую планету один час и 10 минут.

Юпитер – это пятая планета от Солнца и крупнейшая планета Солнечной системы. Он представляет собой газового гиганта с массой, составляющей всего одну тысячную долю массы Солнца, но вместе с тем в 2,5 раза превышающую массу всех остальных планет Солнечной системы вместе взятых.

Этот сезон будет довольно щедрым на лунные покрытия: последнее такое событие наблюдалось 28 ноября, а следующее будет 22 января 2013 г.
Источник

Исследователи заявляют, что новый тип компьютера мог бы конкурировать с квантовыми компьютерами, которые являются более мощными, чем классические.
Квантовые компьютеры работают на основе квантовой механики. Работа этой машины строится на свойствах атомов и энергетических уровнях вселенной. В квантовой физике, вещи могут существовать в двух местах или вращаться в противоположных направлениях одновременно.

В основе работы новых машин, которые похожи на квантовые, важную роль играют частицы «бозона». Классические компьютеры работают на бинарной, двоичной системе вычисления. Квантовые компьютеры для хранения информации используют квантовые биты или кубиты, которые в одно и тоже время могут быть в режиме «on» и «off», в состоянии суперпозиции. Это позволяет машинам выполнять два вычисления одновременно.

Таким образом, квантовые устройства могут решать определенные проблемы намного быстрее, чем классические, так как они могут проанализировать каждую возможную комбинацию незамедлительно. Однако разработка квантовых устройств, которые считаются более мощными по сравнению с классическими, представляется довольно сложной задачей.

Две независимых команды ученых построили новый вид устройства, который также работает на основе квантовой физике, в основе работы которого основную роль играют частицы бозона. Хотя теоретически эти компьютеры обладают меньшей мощностью, чем квантовые, они выигрывают у классических. Разработка такого компьютера технологически проще, чем квантового. По существу новый вид компьютера является разновидностью его квантовых собратьев.

Информация хранится не в кубитах, а частицах, названных бозонами, в данном случае фотонах. Каждая команда построила свой собственный компьютер, полагаясь на теоретические знания, описанные программистом Массачусетского технологического института Скоттом Аэронсоном.

Несмотря на то, что разработка нового вида компьютера находится пока на стадии развития, все же полагается что он сможет решать задачи, которые неподвластны классическим. Если раньше, нельзя было точно сказать, какими способностями практически обладает квантовый компьютер и на что он способен, то с изобретением компьютеров работающих на фотонах, это становится более реальным

Источник

У гравитации есть скорость, заявляют китайские учёные.

Этот тип излучения хотя и является самым слабым из всех типов электромагнитного излучения, также как и остальные подвержен свойствам других типов излучения.

Согласно данным исследователей, скорость распространения гравитации составляет примерно 0,93-1,05 скорости света,

Впрочем, по словам китайских ученых, само понятие скорость гравитации достаточно условно, так как эта скорость очень высока, она близка к скорости света, а последняя, как известно, является предельным показателем скорости движения вещества.

В научном сообществе споры о самом понятии "скорость гравитации" идут уже не один год, однако исследования в данной сфере проводятся очень медленно, так как здесь нелегко определиться с методами и принципом измерения.

Тем не менее, специалисты из Академии наук Китая говорят, что они использовали так называемую ньютоновскую приливную формулу, которая включает в себя такой фактор, как распространение гравитации, чтобы вычислить скорость этого распространения.

"Приливы", по словам ученых, это незначительные изменения в поверхности нашей планеты, происходящие под воздействием силы притяжения Луны и Солнца.

На основании этих данных, китайские исследователи при помощи гравитационных сенсоров установили, что гравитационные всплески от Солнца и Луны доходят до поверхности Земли в разное время.

Очевидно, это происходит из-за того, что Солнце находится почти в 300 раз дальше от Земли, чем Луна.

Ученые говорят, что впервые о скорости гравитации в научном мире заговорили, когда вплотную занялись изучением океанских приливов и отливов.

В то же время исследователи признают, что на Земле находятся собственные источники гравитации, которые могут внести некоторые искажения в результаты.

Тем не менее, даже на основании самых грубых подсчетов различия в скорости гравитации между Луной и Солнцем были очевидны.

Для фиксации гравитационных результатов исследователи применяли геолого-сейсмологические станции в высокогорных районах Тибета и Сянцзина. Эти регионы достаточно удалены от океанов с их мощной гравитацией.

Отметим, что в 2011 году геологи выяснили, что ядро Земли замерзает и кристаллизуется, из-за этого появляются гравитационные аномалии.

Источник

Источник

Астрономы-любители могут рассчитывать в 2013 г. на редкое небесное представление: недавно открытая комета должна пройти очень близко к Солнцу.

Первичное обнаружение этой кометы, обозначенной как комета ISON, приписывается двум астрономам-любителям из России.

Последующие наблюдения, а также поиск архивных изображений этой области подтвердили открытие, о котором было официально объявлено 24 сентября, спустя три дня после того, как Артём Новичонок и Виталий Невский обнаружили космический объект, движущийся далеко за пределами орбиты Юпитера.

Центр малых планет Международного астрономического союза прогнозирует, что комета ISON будет видна астрономам-любителям с Земли в бинокли или телескопы с начала ноября 2013 г. по начало января 2014 г.

Путешествие кометы, скорее всего, начнётся из облака Оорта, скопления ледяных осколков, которые вращаются вокруг Солнца на большом расстоянии от Солнечной системы. Ожидается, что комета ISON пройдёт в 1,1 миллиона километров от Солнца 28 ноября.

Источник

Целая армада космических аппаратов НАСА исследует нашу Солнечную систему в поисках воды, которая необходима для сборки сложных макромолекул, являющихся основой жизни. Однако наш ближайший сосед Марс давным-давно высох, а за пределами его орбиты начинается так называемая «снежная линия», за пределами которой вода не может существовать на поверхности планеты в жидкой форме. Так где же может скрываться жизнь за пределами нашей планеты?

По крайней мере шесть спутников, лежащих за пределами орбиты Марса, имеют под своими поверхностями океаны, способные стать местами потенциального обитания жизненных форм: Европа, Ганимед, Каллисто, Титан, Энцелад и Тритон. При этом обнаружение жизни, скажем, на Европе было бы несоизмеримо важней для космологической науки, чем аналогичные находки, сделанные на Марсе, поскольку это бы неминуемо привело учёных к выводу о «Генезисе II» – самопроизвольном, независимом зарождении жизни за пределами нашей планеты, - в то время как марсианские находки, учитывая наличие общего прошлого у Земли и Марса, свидетельствовали бы лишь об одном древнем источнике жизни.

Источник

Измерение характеристик неуловимых частиц, почти лишенных массы, помогло физикам продвинуться на пути решения загадки. Почему в нашей Вселенной материя не аннигилирует с антиматерией и не исчезает.

Физики из Университета Висконсин-Мэдисона измерили параметры антинейтрино, частиц, которые удалось поймать в подземелье вблизи ядерного реактора в Китае. Их работа получила название «прорыв года».

Античастицы – практически близнецы частиц, из которых состоят атомы и материя, только с отрицательным знаком того или иного их свойства. Встречаясь, частицы и античастицы вместе существовать не могут – они аннигилируют, высвобождая всю свою энергию. Так, когда электрон встречается со своим антиподом позитроном, они немедленно самоуничтожаются. В фантастических романах иногда бывает, что людей немыслимая сила закидывает в Антимир, населенный анти-людьми, состоящими из античастиц, и они вынуждены спасаться от аннигиляции…

Однако в реальности антиматерия во Вселенной крайне редка, хотя теоретические исследования не могут этого объяснить. Согласно теории Большого взрыва, при образовании Вселенной возникла как материя, так и антиматерия в равных количествах, но затем почему-то равновесие нарушилось в пользу материи.

Физики рассчитывали, что нейтрино тоже имеют свой анти-аналог – антинейтрино, который поможет им разгадать загадку. Карстен Хигер, профессор физики, и его команда создали специальные детекторы для обнаружения антинейтрино, и установили их вблизи китайского реактора атомной электростанции. По мнению исследователей, реактор – один из самых надежных источников антинейтрино. При обработке результатов выяснилось, что антинейтрино действительно были обнаружены, при этом удалось выяснить их свойства – оказалось, что они довольно сильно отличаются от нейтрино. В частности, у них совершенно разный «аромат» - некое квантовое число, характеризующее способность частицы вступать в определенного вида взаимодействия.

Источник

Физик Питер Хиггс, который первым заявил о возможности существования неизвестной ранее элементарной частицы, стал кавалером Ордена Почета Великобритании. Об этом говорится в обнародованном перечне выдающихся британцев, которым Королева Елизавета II присвоила государственные награды. Этот список традиционно публикуется в конце года.

В 1964 году Хиггс предсказал обнаружение частицы, определяющей наличие массы у материи. Позже за этой частицей закрепилось название "бозон Хиггса" или "частица Бога". В июле этого года ученые Европейского центра ядерных исследований (CERN) объявили об открытии частицы, имеющей характеристики бозона Хиггса. "Сначала я и предположить не мог, что открытие будет сделано при моей жизни, так как мы не имели ни малейшего представления, каким именно образом эта частица может влиять на массу, — признался 83-летний британский исследователь в связи с открытием ученых CERN. — Я ждал этого очень долго".

Как заявил представитель Эдинбургского университета, почетным профессором которого является Хиггс, присуждение исследователю ордена — это "более чем заслуженная награда и доказательство того, какое огромное влияние работа Хиггса оказала на следующее поколение физиков".

Согласно стандартной модели, бозон Хиггса возникает под влиянием поля Хиггса, которое придает материи массу. Это поле невозможно уловить приборами, и единственным доказательством его существования должно стать открытие этого бозона. Как считают физики, после Большого взрыва, положившего начало Вселенной 13,7 миллиарда лет назад, сила, порождающая бозон Хиггса, дала начало образованию галактик, звезд и планет из изначального хаоса.

По мнению ученых, обнаружение этой частицы может стать крупнейшим открытием в области знаний о законах Вселенной за последние десятилетия. Поиск бозона Хиггса был одной из главных целей строительства Большого адронного коллайдера — гигантского ускорителя элементарных частиц, на котором работают ученые из CERN. Коллайдер расположен под землей на границе Швейцарии и Франции, его строительство обошлось в 10 миллиардов долларов.

Если бы бозон Хиггса не удалось обнаружить, это доказало бы ограниченность стандартной модели строения вещества. В результате возникла бы необходимость поиска альтернативной теории происхождения массы в соответствии с так называемой новой физикой.

Британский Орден Почета — награда за выдающиеся достижения в области литературы, музыки, науки, политики, промышленности и религии, передает ИТАР-ТАСС. Одним из его обладателей, в частности, является британский физик-теоретик Стивен Хокинг, известный своими работами в области космологии и квантовой гравитации.

Источник

Японские учёные успешно вырастили кристаллы гелия в условиях микрогравитации, используя звуковые волны и сверхтекучую жидкость, что предоставило им возможность изучить динамику формирования таких кристаллов со скоростью, намного превышающей ту, что могла быть достигнута в наземной лаборатории, а также дало возможность глубже понять физические процессы, лежащие в основе роста кристаллов.

Кристаллы широко используются в современной технике, при этом большую ценность представляют кристаллы, не имеющие дефектов. Чтобы лучше понять динамику роста кристаллов, группа японских исследователей из Токийского технологического университета провела эксперимент на небольшом реактивном самолёте, предоставленном Японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA).

Эксперимент прошёл удачно, учёные получили довольно крупный кристалл и отметили в своей работе, что «кристаллы 4Не, выращенные в условиях микрогравитации, теперь стали реальностью».


Источник

Хотя астрономы в настоящее время уже обнаружили немало далёких планет, которые по одному или нескольким параметрам – например, по температурам на их поверхностях – напоминают нашу планету, однако учёные до сих пор не нашли ни одного мира, который можно было бы смело назвать «настоящим близнецом» Земли. Но это должно измениться в 2013 г., говорит Абель Мендез, возглавляющий Лабораторию обитаемости планет Универитета Пуэрто-Рико, Аресибо.

Астрономы обнаружили первую экзопланету, вращающуюся вокруг солнцеподобной ззвезды, в 1995 г. С тех пор они смогли рассмотреть более 800 планет за пределами нашей Солнечной системы, и намного больше планет-кандидатов ещё ожидают в настоящее время подтверждения дополнительными наблюдениями.

Первые обнаруженные экзопланеты были горячими Юпитерами, так как их было легче обнаружить из-за огромных размеров. Однако по мере совершенствования техник поиска астрономы стали находить всё менее массивные планеты, в том числе и каменистые планеты, похожие на Землю. Поэтому эксперты считают, что то время, когда будет обнаружен подлинный «близнец» нашей планеты уже не за горами, и в 2013 г. охотников за планетами ожидают исторические открытия.

Источник

Красноватый дождевик и макрофаги, окрашенные квантовыми точками. Фото Holger Casselmann, Sturzenbaum et al., Nature Nanotechnology, 2012

Британские ученые научились производить квантовые точки теллурида кадмия при помощи дождевых червей Lumbricus rubellus. Работа опубликована в журнале Nature Nanotechnology.

Квантовыми точками называют частицы полупроводников, в которых электроны, из-за микроскопического размера тела, обладают необычными свойствами. Квантовые точки способны флюоресцировать, а длина волны испускаемого ими света зависит от размера частиц. Применение квантовых точек в биологических экспериментах часто ограничено тем, что получающиеся частицы нерастворимы в воде.

Для создания водорастворимых квантовых точек авторы решили использовать обыкновенных дождевых червей. Они обратили внимание на то, что у этих животных существует развитая система нейтрализации ионов тяжелых металлов. Такие ионы транспортируются в специальную ткань, которая выполняет у червей функцию печени.

В ходе эксперимента авторы выращивали красноватых дождевиков Lumbricus rubellus в течение 11 дней на почве, в которую были искусственно добавлены хлорид кадмия CdCl₂ и теллурит натрия Na₂TeO₃.

В теле животных ионы металлов восстанавливались и комбинировались в квантовые точки. Ученые выделяли полученные частицы из ткани червей и использовали их для окраски клеточных культур. Полученные квантовые точки легко окрашивали раковые клетки, а после небольшой обработки полиэтиленгликолем их "проглатывали" и макрофаги.

Квантовые точки используются не только для окраски клеток, но также и как источники излучения или поглощающие пигменты в фотоэлементах. Недавно ученые предложили использовать их для для созданияисточников одиночных фотонов, необходимых для осуществления квантовой защищенной связи.

Источник

Результат компьютерного моделирования процессов, происходящих внутри Большого адронного коллайдера при столкновении пучков протонов. Фото СERN

На международной конференции физиков, состоявшейся в Киото в ноябре, ученые из Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) преподнесли очередной сюрприз своим коллегам физикам-теоретикам. Они сообщили, что один из детекторов Большого адронного коллайдера (LHC) зафиксировал редчайшее явление в природе – распад так называемого очаровательного мезона на две частицы – мюон и антимюон. Такое, по расчетам физиков, может происходить не более трех раз из миллиарда случаев распада «очаровательного» мезона. Параметры этого события практически совпадают с предсказаниями общепринятой физической теории – Стандартной модели, но резко расходятся с постулатами теории суперсимметрии.

Стандартная модель – выдающееся достижение мировой науки истекшего столетия, которая описывает природную сущность трех фундаментальных сил – электромагнетизма, слабого и сильного ядерного взаимодействия. За исключением четвертой силы – гравитации. К концу ХХ века все предсказания Стандартной модели подтвердились экспериментально, причем с очень высокой точностью. (Кроме бозона Хиггса, но и эта «частица Бога», как ее называют, кажется, была обнаружена в экспериментах на LHC летом нынешнего года.)

На стыке двух тысячелетий ученые обнаружили такое «сверхъявление» как ускоренное расширение Вселенной (инфляцию Вселенной), суть которого оказалась далеко за пределами теоретического постулата Стандартной модели. Более того, безупречно ложащиеся в эту модель атомы, оказывается, составляют лишь 6% массы Вселенной, а все остальное – «темная материя» (22%) и «темная энергия» (74%). Сущность и параметры последних двух феноменов пока никак не поддаются расшифровке.

Вот тут-то на первый план выдвинулись различные новые модели теории суперсимметрии, возникшей еще в конце 1980-х годов и ставшей затем как бы фундаментом «новой физики».

К суперсимметрии в начальной стадии проявляли интерес многие крупные физики-теоретики, в частности нобелевские лауреаты Лев Ландау и Андрей Сахаров, Абдус Салам и Стивен Вайнберг.

Теория суперсимметрии предполагает, что у всех известных элементарных частиц существуют симметричные суперпартнеры (речь не идет об античастицах), которые зародились одновременно с обычными частицами в момент Большого взрыва (около 14 млрд. лет назад). Затем по ряду причин эти суперсимметричные частицы стали намного тяжелее обычных и распались, а их остатки как раз образовали «темное вещество», объяснение существования которого отсутствует в Стандартной модели.

Экспериментаторы, работающие на LHC, в своей критике в адрес сторонников теории суперсимметрии исходят главным образом, из предположения, что если у обычных частиц действительно существовали бы параметры – суперчастицы, то распадов мезона было бы многократно больше, чем это наблюдалось в детекторе на коллайдере. Не удалось также пока обнаружить никаких признаков существования и самих суперчастиц, на что сторонники «новой физики», безусловно, возлагали определенные надежды.

Команда экспериментаторов из ЦЕРНа впервые представила свой доклад по проблемам распада «очаровательного» мезона на Международной конференции, посвященной изучению взаимодействия лептон-фотонов, состоявшейся в Мумбаи (Индия) в августе 2011 года. Участвовавший в работе этой конференции научный обозреватель Би-Би-Си, доктор П.Гхош, ядерщик по образованию, выступил с обзором, в котором пришел к выводу, что теория суперсимметрии находится в тупиковой ситуации. При этом Гхош ссылался на предварительные выводы и наблюдения экспериментаторов из ЦЕРНа. Одновременно Гхош приводил и высказывания американских ученых, работавших тогда на ускорителе Теватрон: распад мезонов, дескать, должен происходить под воздействием суперсимметричных частиц. В экспериментах ЦЕРНа это не подтвердилось.

По мнению опытного аналитика Гхоша, предварительные сообщения о распадах B-мезона были сделаны европейскими учеными как раз накануне международной конференции сторонников «новой физики», состоявшейся в конце августа прошлого года в окрестностях Лос-Анджелеса. Один из организаторов этого форума профессор Джосеф Ликкен из ядерной лаборатории Ферми заявил в связи с этим, что суперсимметрия сама по себе прекрасная идея, которая объясняет сущность «темной материи», бозона Хиггса, а также ряд аспектов современной космологии, хотя мы ни в коем случае не претендуем на абсолютную истину. «Возможно, в этой концепции имеются некоторые базисные пробелы, и мы должны двигаться вперед в поисках новых подходов», – подчеркнул он.

И вот теперь, спустя полтора года, на Киотском симпозиуме европейские ученые из ЦЕРНа вновь в очень жестких выражениях «ополчились» на сторонников теории суперсимметрии. Так, профессор Крис Паркес заявил, что «суперсимметрия как теория, возможно, еще окончательно не умерла, но результаты последних исследований показывают, что она тяжело больна». Профессор Вал Гибсон из Кембриджского университета подчеркнул, что «почти двухгодичные эксперименты на коллайдере наших коллег – сторонников суперсимметрии – практически, положили на обе лопатки». В общем, если даже «новая физика» существует, то она прячется глубоко в пространстве Стандартной модели.

Однако весьма любопытно, что один из сторонников теории суперсимметрии профессор Лондонского университета Джон Эллис отметил, что изложенные на Киотском форуме результаты экспериментов в ЦЕРН по распаду «очаровательного» мезона вполне соответствуют теоретическим постулатам суперсимметрии. Более того, некоторые модели теории заранее предсказали вероятность такого варианта. «Так что я никак не лишусь спокойного сна и буду продолжать свои поиски в рамках этой теории», – подчеркнул Эллис.

Некоторые российские специалисты по квантовой механике, к которым я обратился за комментарием по этой оживленной научной дискуссии, ответили в том смысле, что это вполне приемлемая и весьма полезная научная полемика. Она должна подтолкнуть сторонников обоих направлений – Стандартной модели и теории суперсимметрии – к новым размышлениям и поискам более фундаментальных подходов к данной проблеме. К тому же при полном доверии к докладам экспериментаторов ЦЕРНа, нужно отметить и то обстоятельство, что как обнаружение частицы, похожей на бозон Хиггса, так и результаты распада «очаровательного» мезона на две частицы, никто окончательно не объявил открытием. «Пока результаты эксперимента не достигли требуемого для такого утверждения уровня Sigma 5», – отметили эксперты.

В заключение мне хочется привести (думаю, здесь это будет весьма уместно) высказывания профессора Абдуса Салама (1979 год), одного из создателей Стандартной модели: «Меня всегда изумляет и поражает до глубины души то, что нам удается обнаруживать на каждом последующем этапе наших исследований. А завершить я хочу свою нобелевскую лекцию пророческими высказываниями Дж.Оппенгеймера, сделанными более четверти века тому назад, которые полностью подтвердились, хотя он сам не дожил до этих дней. На фоне крупных открытий последних десятилетий в физике элементарных частиц его предсказание вселяет нам надежду на будущее: «Физика изменится гораздо больше... Если она сегодня кажется радикальной и непривычной, то в будущем, на наш взгляд, она станет еще более странной и менее привычной, представляя пытливому человеческому уму неограниченные возможности проявить себя».

Источник

В рамках проекта, в котором принимали активное участие физики из Университета Висконсин-Мэдисон, было проведено точное измерение неуловимых, практически безмассовых частиц антиматерии и получено важное указание на то, почему во Вселенной доминирует материя, а не находящаяся с ней в тесной связи антиматерия.

Частицы, называемые антинейтрино, были обнаружены командой подземного эксперимента Daya Bay, расположенного неподалёку от ядерного реактора в Китае, в 55 километрах от Гонконга. За измерения параметров антинейтрино, проведённые в 2012 г., коллаборация Daya Bay была названа вторым по величине научным проектом года по версии журнала Science.

Античастицы представляют собой практически идентичные копии субатомных частиц (электронов, протонов и нейтронов), которые составляют нашу Вселенную. Когда электрон встречается, например, с антиэлектроном, частицы аннигилируют и происходит высокоэнергетический всплеск. Однако в современной Вселенной такие всплески довольно редки, из чего следует, что материя в ней доминирует над антиматерией.

Источник

В середине года в сообществе физиков, интересующихся изысканиями в области чёрных дыр (ЧД), возникло некоторое замешательство. На сайте arXiv появилась работа, которая в прямом смысле грозит созданием парадокса не слабее всех этих ваших шрёдингеровских котов и демонов Максвелла. В общем, поддерживаемое многими учёными убеждение в том, что информация при попадании в чёрную дыру не исчезает, чревато серьёзнейшей дилеммой. 

Представим, что две частицы — назовём их Алисой и Бобом — пролетают около обычной ЧД. Алиса, будучи пойманной гравитацией ЧД, пересекла горизонт событий последней. И тут неожиданно выясняется, что между Алисой и Бобом существовала квантовая запутанность. Под нею, несколько упрощая, понимается взаимосвязь параметров двух разных частиц (Алисы и Боба) на теоретически неограниченно большом расстоянии, причём такая взаимосвязь, при которой их параметры связаны в каждое конкретное мгновение. Соответственно, информация о состоянии Алисы из-за горизонта событий ЧД будет доступна Бобу, а по параметрам Боба её сможет понять и сторонний наблюдатель. И вот тут начинается самое главное: если, как предпочитает думать большинство физиков, информация в ЧД не теряется (после попадания туда с материей из окружающего чёрную дыру мира) и её можно восстановить по испускаемому дырой излучению Хокинга, то налицо противоречие между квантовой запутанностью Алисы и Боба и квантовой запутанностью ЧД и её непосредственного окружения. Боб, получается, одинаково сильно квантово сцеплен сразу и с Алисой, и с «третьим лицом», которое физики называют Кэрри. Однако квантовая механика запрещает одинаково сильную квантовую запутанность между более чем двумя частицами: квантовая запутанность «моногамна», или Боб не может находиться в одинаково сильно сцепленном состоянии сразу и с Алисой, и с Кэрри.

Что же всё таки происходит с несчастным, угодившим в чёрную дыру? Гибнет ли он сразу или через какое-то время? (Иллюстрация NASA / JPL-Caltech.)

И это ещё не всё. Что случится, если Боб будет не просто частицей, а сторонним наблюдателем и сравнит информацию, получаемую им из излучения Хокинга (от Кэрри) и от квантово сцепленной с ним Алисы? «Это будет катастрофой, — комментирует физик Рафаэль Буссо (Raphael Bousso) из Калифорнийского университета в Беркли (США). — Потому что Боб, внешний наблюдатель, видит ту же информацию в хокинговском излучении, и если они смогут поговорить о ней [с Алисой, квантово сцепленной с Бобом], там будет квантовое ксерокопирование, строго запрещённое в квантовой механике».

Вслед за упомянутой публикацией группы учёных под руководством Ахмеда Альмейри (Ahmed Almheiri) из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (США) появилась целая волна комментариев (вот лишь некоторые из них), содержание которых весьма предсказуемо: группа Альмейри (она же AMPS) что-то там перемудрила. Несмотря на единодушный критический порыв, оппонентам вскоре пришлось признать, что в рамках известных физических законов предложенный парадокс явно существует. Если же его нет, то какие-то из этих законов неверны.

Традиционно, согласно ОТО, считается, что если кто-то или что-то падает в большую ЧД, то действует сценарий «Ничего страшного» (No Drama): у горизонта событий гравитация слаба, и Алису, будь она человеком, не разорвёт на части. Хотя при падении вглубь ЧД в конце концов она дойдёт до сингулярности, и её начнёт вытягивать гравитация, постепенно «спагеттизируя».

Если же предложенный г-ном Альмейри и его коллегами вариант верен, на входе в ЧД (точно у горизонта событий) должен быть файервол, препятствующий попаданию квантово сцепленной с Бобом Алисы дальше в глубь ЧД. Что это странное словосочетание означает физически, пока не вполне ясно. Предположительно, это может быть состояние сингулярности, вопреки нашему представлению о ЧД, расположившейся прямо у горизонта событий и немедленно уничтожающей любой подающий за горизонт объект, включая Алису вместе со всей её квантовой запутанностью.

Очевидно, перед нами своего рода новый ЭПР-парадокс: если «огненная стена» на входе в ЧД есть, то или общая теория относительности, или наше понимание квантовой механики хромает. Выходов из парадокса не так много. Можно предположить, что попадающая в ЧД информация на самом деле уничтожается. И действительно, непонятно, как по хокинговской радиации, вылетающей из ЧД только что поглотившей например БСЭ, можно восстановить информацию, содержавшуюся в энциклопедии. Но тогда придётся попрощаться с принципом унитарности — краеугольным камнем современной физики. Иными словами, с принципом, согласно которому сумма вероятностей событий, могущих произойти с квантовой системой, всегда равна единице. Читатель, мы полагаем, догадывается, что нарушение такого принципа делает всю квантовую механику очень шаткой вещью, и вариант этот физикам не нравится.

Вопреки сценарию No Drama (слева вверху), на деле из-за файервола Алиса может погибнуть почти сразу, в силу «рокового треугольника» между ней, Бобом и Кэрри. (Иллюстрации Joseph Polchinski.)

Впрочем, некоторые физики всё-таки задумались над такой возможностью. Хотя мы и не знаем, что будет с квантовой механикой без принципа унитарности, «это не значит, что ничего подобного не может быть сделано, — полагает известный физик Джон Филипп Прескилл из Калифорнийского технологического института (США). — Посмотрите в зеркало и спросите себя: поставлю ли я свою жизнь за унитарность?»

Перспектива, конечно, пугающая. Есть и альтернативы: пересмотр принципа эквивалентности сил гравитации и инерции. Согласно нему, если инертная и гравитационная массы равны, то невозможно отличить, какая сила действует на данное тело — гравитационная или сила инерции. Именно этот принцип делает возможным вышеупомянутый сценарий «Ничего страшного»; он-то и вступает в противоречие с принципом унитарности в сценарии с «огненной стеной». Согласно выводам семинара, проведённого в Стэнфордском университете, либо унитарность, либо принцип эквивалентности, либо саму концепцию одинакового действия физических законов вне ЧД и внутри её придётся пересмотреть — но какой именно из этих трёх принципов положить под топор, пока никто из полусотни участвовавших в дискуссии физиков не знает:

http://www.youtube.com/embed/fnHEZxbK3lU?feature=player_detailpage


Подготовлено по материалам Simons Foundation.

Источник

Этот роскошный снимок туманности Краба, или М1, сделанный астрофотографом Ником Хоуэсом, демонстрирует знаменитую туманность в свете, отличном от обычного света, включающего все длины волн видимого спектра, в котором мы видим большинство снимков, сделанных космическим телескопом «Хаббл» НАСА. Узкополосные фильтры созданы для отбора конкретных длин волн света, и так как туманность Краба, скорее, излучает собственный свет, вместо того чтобы отражать свет, идущий от другого источника, то она стала идеальным кандидатом для съёмки в узкой, ограниченной части спектра.

Эта туманность представляет собой остатки взорвавшейся звезды, излучавшей свет, который достиг Земли в 1054 г. Она находится на расстоянии в 6500 световых лет от нас в созвездии Тельца. В центре расширяющегося газового облака лежит то, что осталось от ядра первоначальной звезды, сверхплотная нейтронная звезда, которая вращается со скоростью в 30 оборотов в минуту.

Источник

Несмотря на то что она состоит по большей части изо льда и камня, спутник Сатурна Диона, тем не менее, предстаёт в цвете на этом комбинированном изображении, составленном из необработанных снимков, сделанных космическим аппаратом НАСА Cassini 23 декабря.

Составляющая в диаметре примерно 1120 километров, Диона от полюса до полюса покрыта кратерами и пересекающимися светлыми полосами – ледяными склонами, высокий угол наклона которых не позволяет им удерживать оседающие на их поверхность частицы тёмного материала, дрейфующего к поверхности спутника от Е кольца Сатурна.

Это комбинированное изображение было составлено из снимков, сделанных с использованием красного, зелёного и синего светофильтров в видимой области спектра космическим аппаратом НАСА Cassini с расстояния в 249238 километров.

На снимке представлена область средних широт северного полушария Дионы. Кратер со светлыми краями, расположенный в центре, окружён местностью, предстающей на снимке в более тёплых тонах, которая называется Креуса. Северный полюс Дионы находится в левом верхнем углу.

Источник

Фотонное моделирование — часть быстро продвигающейся научной гонки, цель которой — понимание и использование потенциала топологических изоляторов.

Ученые из Техасского университета в Остине разработали модель, которая впервые подражает ключевым свойствам электронных топологических изоляторов.

Модель, описанная в издании Nature Materials, поможет использовать возможности топологических изоляторов, которые являются состоянием вещества, открытым лишь в прошлом десятилетии. Эти изоляторы способны привести к значительным прорывам в области квантовых компьютеров и спинтроники.
 

 «Открытие этих материалов, которые внутри изолируют, а снаружи способны проводить ток, стало настоящим сюрпризом для специалистов», сказал профессор физики Геннадий Швец. „До этого мы классифицировали твердые материалы по трем категориям, основываясь на их способности проводить электрический ток: изоляторы, проводники и полупроводники. Топологические изоляторы находятся где-то между перечисленными категориями“.
 
„Обычно, когда фотоны сталкиваются с препятствиями, они отражаются“, заметил Швец. „Мы в основном проектируем интерфейсы так, чтобы они блокировали фотоны в одном состоянии спина. Таким образом, в одном направлении фотоны находятся в одном спиновом состоянии, а в другом направлении — в другом состоянии спина. В этой конфигурации они не могут отражаться без смены спина, которая недопустима в проекте фотонного кристалла. Фотоны обтекают дефекты и могут направляться произвольными путями, определенными интерфейсом“

Источник

Один из мощнейших суперкомпьютеров в мире, расположенный высоко в Андах в северной части Чили, в настоящее время полностью установлен и протестирован. Это ознаменовало наступление нового этапа на пути к завершению проекта Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), самого сложного наземного телескопа за всю историю человечества. Коррелятор ALMA специального назначения располагает более чем 134 миллионами процессоров и производит до 17 квадриллионов (17 х 10^15) операций в секунду – скорость, сравнимая со скоростью самых быстрых на сегодняшний день компьютеров общего назначения.

Коррелятор является важным компонентом проекта ALMA, астрономического телескопа, представляющего собой массив из 66 тарелок-антенн. 134 миллиона процессоров коррелятора будут непрерывно объединять и сравнивать между собой слабые космические сигналы, полученные при помощи антенн массива ALMA, расположенных с промежутками вплоть до 16 километров друг от друга.

Телескоп ALMA представляет собой международный проект, в котором принимают участие космические агентства Европы, Северной Америки, Западной Азии и Республики Чили.

Источник

Тау Кита недавно получила известность в связи с тем, что на орбитах вокруг этой звезды была обнаружена система из пяти планет. Хотя эти экзопланеты ещё не подтверждены, но ценность нового открытия состоит, в первую очередь, в том, что одна из планет – обозначенная как Тау Кита е – может находиться внутри так называемой «обитаемой зоны» звезды.

Обитаемой зоной называется область вокруг звезды, в пределах которой на лежащих в ней планетах возможно существование жидкой воды, вещества, необходимого для эволюции жизни в тех формах, в каких она нам известна.

Если существование этой планеты будет подтверждено – сначала должны быть проведены дополнительные исследования другими обсерваториями для подтверждения данных об орбите и размерах объекта, – то планета массой в 4,3 земных массы станет самой маленькой планетой, открытой в пределах обитаемой зоны далёкой звезды.

Некоторые американские компании, такие как Tau Zero Foundation, Icarus Interstellar и 100 Year Star Ship Project, уже начали подогревать публичный интерес к Тау Кита е, упоминая возможность отправления к ней в будущем межзвёздных роботизированных экспедиций.

Источник