Новости науки

Фиизики Дарран Милни Наталия Корольковаиз Сент-Эндрюсского университета (Шотландия) предложили метод, позволяющий делать невидимыми предметы, активируя электромагнитно индуцированную прозрачность (ЭИП) в обычных материалах при помощи двух точно настроенных лазеров. И никакого укутывания метаматериалами с отрицательным преломлением!

Работа так называемых плащей-невидимок из метаматериаловоснована на том, что они преломляют проходящий сквозь них свет таким образом, что внешний наблюдатель не может заметить скрываемый предмет. Для их создания требуются материалы с отрицательным показателем преломления света, которые и позволяют свету огибать твёрдое тело так, как будто на его месте ничего нет.

Таких материалов в природе, увы, не существует, поэтому их «мастерят» из слоёв обычных веществ, добиваясь в конечном счёте отрицательного преломления света на выходе.

Авторы работы показывают, что есть и альтернативный подход к проблеме. Вот их рассуждения. Электроны в атомах находятся на дискретных энергетических уровнях; при переходе электронов с уровня на уровень атомом поглощаются или излучаются фотоны. Воздействуя на обычное вещество двумя лазерами, излучающими на близких длинах волны, можно добиться того, что электроны в атомах будут возбуждены до состояний, когда они уже не смогут ни поглощать, ни испускать фотоны, по крайне мере для волн, по длине близких к излучению вышеупомянутой пары лазеров.

И всё. Для входящего света такая среда будет прозрачной.

Чтобы контролировать подобную маскировку, придётся управлять уровнем преломления при помощи прикладываемого магнитного поля. Преодолеть ограничения на эффективность электромагнитно индуцированной прозрачности исследователи предлагают с помощью «допирования» ЭИП-материалов атомами, в которых электроны могут находиться на пяти различных энергетических уровнях.

А управлять процессом можно посредством приложения внешнего магнитного поля. Если плотность поля распределить правильным образом, то такой материал превращается в «плащ-невидимку». Невидимость можно будет буквально включать и выключать — включая и выключая магнитное поле.

Итак, метод требует лишь покрытия маскируемых объектов материалом из допированных нужными атомами кристаллов и пары лазеров, что значительно проще создания существенно более сложных метаматериалов. Впрочем, такая невидимость будет иметь серьёзное ограничение, поскольку позволит скрыть лишь предметы, находящиеся на какой-либо поверхности, а не со всех направлений.
Источник

Фазовый метод активно используется в изучении потерь электромагнитных колебаний и волн в различных объектах. Он заключается в измерении сдвига фазы модулированного по амплитуде излучения на выходе из объекта по сравнению с фазой излучения, падающего на объект. В оптике подобный способ используется с 1933 года для измерения времени жизни возбужденных состояний частиц. В 1980 году с его помощью было определено время жизни фотона в оптическом резонаторе, составленном из зеркал. 

Применительно к измерению поглощения этот метод принято назвать PS-CRDS (phase shift cavity ring-down spectroscopy, т.е. спектроскопия по фазовому сдвигу затухающего излучения, проходящего через резонатор) или CAPS (cavity attenuated phase shift – фазовый сдвиг при затухании излучения в резонаторе). В оптических исследованиях метод может использоваться на простых установках, но при этом он демонстрирует высокую чувствительность измерений порядка 10^-11 см^-1. Основное применение CAPS находит в газоанализе, в том числе при изучении атмосферы и в медицинских исследованиях, как правило, в ситуациях, когда требуется распознать газ в небольшой концентрации. Группа ученых из ФИАН им. Лебедева разработала новый метод, благодаря которому можно улучшить свойства газоанализатора. 

«Рингдаун-спектроскопия основывается на измерении времени затухания излучения, – рассказывает один из разработчиков нового метода газоанализа, ведущий научный сотрудник ФИАНа, к.ф.-м.н. Сергей Цхай. – Мы также обратились к его измерению, но регистрировали при этом не изменения интенсивности света, а модулировали его с определенной частотой и регистрировали сдвиг фазы модуляции света после прохождения резонатора. Таким образом мы ушли от измерения амплитуды, с которой в большей степени связано появление шумов». 

В своей работе физики использовали полупроводниковые диодные лазеры, наиболее перспективные в высокочувствительной спектроскопии, поскольку частотная перестройка в них осуществляется с помощью инжекционного тока. Такое управление позволяет обойтись без внешнего модулятора и облегчает контроль параметров лазерного излучения. 

Однако при использовании метода CAPS с диодным лазером возникает существенная проблема. Амплитудная модуляция интенсивности сопровождается частотной модуляцией, которая ограничивает чувствительность измерений и снижает разрешение регистрации спектра. Но исследователи нашли выход. 

«Диодный лазер управляется током. Мы можем задать ток определенной формы, меняющийся периодически по амплитуде, и модулировать излучение лазера на частоте, относительно низкой по сравнению с оптической. С одной стороны, это упрощает подавление шумов, а с другой – у диодного лазера при изменении тока меняется и амплитуда, и длина волны излучения», - говорит С.Цхай. Несмотря на это, физикам удалось выделить именно спектр поглощения. По изменениям фазы модуляции они определили, как меняется частота излучения лазера, и установили оптический спектр. 

Это было достигнуто с применением специальной формы импульса инжекционного тока с переменной глубиной модуляции. Такой прием не только сохраняет чувствительность фазового метода к поглощению на фиксированной длине волны, но и одновременно позволяет регистрировать спектр с высоким разрешением. Последнее весьма важно при работе с многокомпонентными следами, когда необходимо отнести поглощение к конкретному веществу с характеристическим спектром. 

Наиболее распространенный сегодня метод измерения поглощения по затуханию света в резонаторе (рингдаун) – это ICOS (integral cavity output spectroscopy). Запись спектра в ICOS происходит при непрерывном сканировании длины волны. В методах измерений по фазовому сдвигу PS-CRDS и в «чистом» CRDS запись спектра происходит «по точкам», то есть на каждой длине волны измеряется сдвиг фазы в PS-CRDS или время затухания в CRDS, хотя, реально в эксперименте все автоматизируется и запись спектра также производится непрерывно. В разработанной в ФИАНе модернизации метода PS-CRDS запись спектра может осуществляться так же как в ICOS – за одно сканирование длины волны. Кроме того, это сканирование можно осуществлять быстрее, чем в ICOS за счет специальной формы импульса тока с переменной модуляцией. «Для проведения сравнения записи одного и того же спектра нам не надо ничего менять в установке, только изменить форму импульса тока, которая задается с компьютера, и обработку сигнала. Анализ чувствительности измерений показал, что в нашей схеме чувствительность в 50-70 раз выше, чем в измерениях ICOS, на одной и той же аппаратуре», - поделился Сергей Цхай. 

В отличие от других высокочувствительных лазерных методов в этой сфере разработанный в ФИАНе способ позволяет использовать достаточно стандартную электронную и оптическую аппаратуру, перенеся центр тяжести на аппаратурно-программные процедуры. Пока процесс математической обработки данных довольно сложный, но исследователи уверены, что в ближайшее время удастся его упростить и в дальнейшем увеличить точность и чувствительность диодной спектроскопии. В частности, планируется оптимизация работы прибора для измерения содержания изотопов углерода ¹²C и ¹³C в углекислом газе. Такие газоанализаторы используются в геохимии – для регистрации испарения глубинных газов, а также в медицине, где по соотношению концентраций стабильных изотопов углерода в организме человека можно выявить ряд заболеваний желудочно-кишечного тракта.

На снимке – следы выхода вулканических газов; на рисунках – cравнение спектров, полученных при записи модифицированным методом CAPS и ICOS. 

Источник

Самый привлекательный для исследования человеком лунный кратер может оказаться соблазнительно изобилующим водяным льдом, хотя исследователи не исключают, что он может быть и пустым.

Учёные изучали кратер Шеклтон, который находится почти у самого южного полюса Луны. Этот кратер, названный так в честь отважного исследователя Антарктики Эрнеста Шеклтона, составляет более 19 километров в диаметре и 3 километра в глубину – примерно такая же глубина у земных океанов.

Аппарат НАСА «Лунный орбитальный зонд» (Lunar Reconnaissance Orbiter) тщательно осветил внутреннюю поверхность кратера лазерными инфракрасными лучами, измеряя таким образом отражательную способность исследуемого объекта. Она оказалась больше, чем у других кратеров, лежащих рядом, намекая на то, что где-то внутри должен таиться лёд.

Но не спешите себя обнадёживать – стенки кратера почему-то имеют подозрительно высокую отражательную способность, по сравнению с его дном, хотя вообще-то должно было быть наоборот.

«Лёд должен стремиться оставаться на затемнённом дне кратера, вместо того чтобы находиться на открытых для воздействия солнечного излучения стенках, откуда замёрзшей воде, теоретически, следовало бы испариться», – делится сомнениями ведущий автор исследования Мария Зубер (Maria Zuber), геофизик из Массачусетского технологического института.

Впрочем, на этот счёт у учёных оказалась в запасе оригинальная гипотеза: возможно, стенки кратера блестят за счёт того, что их поверхность сгладилась во время «лунотрясений» - со стенок осыпались остатки старого, тёмного грунта, обнажая нижние слои с повышенной отражательной способностью.

В общем, вопрос, есть ли в кратере лёд или нет, пока остаётся открытым.

Исследование опубликовано в выпуске журнале Nature за 21 июня.

Источник

Впервые физикам удалось сохранить состояние квантового бита в кристалле искусственного алмаза при комнатной температуре и дольше, чем на одну секунду. Результат получен объединёнными усилиями исследователей из Гарвардского университета (Кембридж), Института квантовой оптики имени Макса Планка (Гархинг) и Калифорнийского технологического института (Пасадена).

До недавних пор все попытки записать данные в квантовом состоянии требовали соблюдения жёстких условий – например, близкой к абсолютному нулю температуры. В противном случае из-за тепловых колебаний проявления квантовых свойств в системе исчезали вместе с информацией. Длительность хранения при этом измерялась миллисекундами, которых едва хватало для того, чтобы зафиксировать результат эксперимента.

Основной проблемой была необходимость учитывать два противоположных условия: максимальную изоляцию квантовой памяти от внешней среды и одновременно её доступность для операций чтения/записи. Недавно международной группе физиков удалось найти способ устранения этих противоречий.

В качестве средства кодирования кубита был выбран магнитный момент, генерируемый ядерным спином изотопа углерода C13. Однако управление им осуществлялось не напрямую, а опосредованно через связанный с ним атом азота. Такие рабочие пары сформировали узлы решётки кристалла искусственного алмаза, который и стал прообразом первого квантового носителя информации. Для записи использовались зелёный лазер и генератор микроволн, а для чтения было достаточно только лазера. 

Структура искусственного алмаза: центр N-V управляет состоянием кубита

Разработка пригодных для повседневного применения квантовых методов хранения данных остаётся одной из приоритетных задач современной науки. В силу своей природы информационная ёмкость кубита выше, чем привычного бита двоичной логики, однако наибольший интерес здесь представляет даже не плотность хранения данных, а их защищённость.

В основе криптографической защиты информации лежат математические доказательства вычислительной сложности несанкционированного доступа. В квантовых системах роль стража тайны играют законы физики. Если информация записана в квантовом состоянии, то невозможно её корректно считать, не зная исходных параметров записи (например, направления поляризации света). Любая попытка узнать состояние квантовой системы изменяет его, а клонирование вслепую принципиально невозможно. По этим причинам популярные атаки методом перебора в отношении квантовых систем бесполезны.

В теории квантовые системы хранения данных могут обеспечить максимально защищённые от подделок и мошенничества средства аутентификации (паспорта, удостоверения) и безопасных платежей (кредитные карты) — словом, всё, что составляет основу приватности в её современной трактовке. 

Руководитель группы Дэвид Хангер считает, что согласно теоретическим предсказаниям дальнейшая оптимизация предложенного метода позволит увеличить время хранения данных на порядки.

Источник

Учёные наблюдали 30 галактик с высокоактивными чёрными дырами и обнаружили, что большинство из них питается ежедневными небольшими порциями, вместо того чтобы давиться, пытаясь проглотить всё за раз.

Чёрные дыры, самые плотные объекты во Вселенной, часто лежат в центрах галактик и пожирают газ, пыль и звёзды, которые имеют неосторожность подойти к ним слишком близко. Наиболее активные центральные чёрные дыры называются квазарами, если вещество, падающее на них, вызывает характерное яркое свечение, заметное из любого уголка Вселенной. До сих пор астрономы считали, что большая часть квазаров была создана единичными событиями, такими как, например, слияния с другими галактиками.

Команда учёных во главе с Кевином Шавински (Kevin Schawinski), астрономом из Йельского университета, изучила ИК-излучение из 30 галактик с высокоактивными галактическими ядрами, используя для этого телескопы НАСА «Хаббл» и «Спитцер».

Исследование показало, что 26 из этих галактик не демонстрировали никаких следов столкновений с другими галактиками.

Но даже зоркий глаз «Хаббла» не смог разглядеть, что же творится в центрах этих галактик.

«Я думаю, наполнение их центральных чёрных дыр может происходить разными путями: тут играет роль и случайное перемешивание газа, и взрывы сверхновых, и поглощение малых тел, а также потоки газа и пыли, доставляющие вещество к ядру», – говорит Шавински.

Учёные надеются, что следующая крупная обсерватория НАСА «Джеймс Вебб», которая будет запущена в 2018 г., поможет уточнить механику внутренних процессов в таких галактиках.

Источник

На недавно завершившейсяконференциив китайском Хэфэе коллаборация BaBarобнародовала свежие данные по распадам B-мезонов, свидетельствующие об отклонении от Стандартной модели.

Упомянутые распады, приводящие к образованию самого тяжёлого заряженного лептона (тау-лептонаτ), давно рассматриваются как чувствительные индикаторы «новой физики». Фиксируя параметры этих процессов, учёные надеются собрать сведения сразу о нескольких эффектах за пределами Стандартной модели, к которым относится, скажем, появление заряженного бозона Хиггса.

Стоит напомнить, что хиггсовский бозон вводится в теорию как квант одноимённого поля, которое, в свою очередь, понадобилось для объяснения спонтанного нарушения электрослабой симметрии. Эта симметрия, как считается, соблюдалась в ранней Вселенной, где частицы были безмассовыми, но на каком-то этапе эволюции её нарушение привело к тому, что частицы приобрели привычные нам массы, измеряемые в экспериментах.

К сожалению, накопленные физиками опытные данные не позволяют сделать определённый вывод о том, как именно работает механизм нарушения симметрии. В Стандартной модели традиционно рассматривается минимальный (простой) его вариант, но ничто не мешает чуть усложнить его, чем уже воспользовались теоретики. Создан, к примеру, целый класс так называемых двухдублетных хиггсовских моделей (2HDM), после нарушения электрослабой симметрии создающих не один, а пять физических хиггсовских бозонов, в число которых входит пара заряженных. Известны и многодублетные модели с ещё бóльшим количеством физических бозонов.

Для тестирования этих расширений Стандартной модели учёные и используют распады B-мезонов. В нашем случае рассматривались два таких распада: В→ D⁽*⁾ τ^–ν

Источник

Марсианские ветра могут быть ответственными за возникновение песчаных лавин в дюнах Красной планеты, в 100 раз больших тех, что происходят на Земле, говорят исследователи.

Следы схода песчаных масс видны в море песка возле северного полюса. Убедительно свидетельствуют об этом глубокие клиновидные полости шириной в несколько метров, прорезающие некоторые дюны, с вееровидными отложениями у их основания. Предположительно, песок, когда-то заполнявший эти полости, спустился вниз и сформировал отложения.

Новые полости появляются каждые несколько лет, подсказывая, что оползни регулярно повторяются.

«Это означает, что Марс геологически ещё очень активная планета», – говорит ведущий автор исследования Бриони Хорган (Briony Horgan), планетолог из Университета штата Аризона в Темпе.

Раньше некоторые специалисты считали, что марсианские оползни происходят весной, когда тает лёд из углекислого газа, и находящийся на нём песок и горные породы сползают вниз по крутым склонам дюн. Но теперь учёные убедились, что массивные песочные лавины вызывает именно ветер.

Хорган и его коллега Джеймс Белл (James Bell) опубликовали своё исследование в журнале Geophysical Research Letters.

Источник

Как известно, устройства для хранения данных используют либо магнитные, либо электронные ячейки памяти. Использование отдельных молекул в качестве ячеек памяти изменило бы всю картину в хранении данных, поскольку молекулярная память в тысячу раз уменьшает размер, сообщает «PC-News.info».

То, что преподносится как главный шаг на пути к молекулярной памяти, учёным из «Кильского университета» (Kiel University — Германия) удалось воплотить в реальность, используя электроны для переключения магнетизма отдельных молекул. Это лишний раз подтверждает, что возможность использования молекул для хранения информации вполне реальна.

За последние несколько десятилетий учёные использовали сканирующий туннельный микроскоп, чтобы заснять изображения молекул на поверхностях. Методы контроля за характеристиками молекул до сих пор находятся на начальных стадиях — именно эти методы, команда во главе с профессором Ричардом Берндтом из «Института экспериментальной и прикладной физики» (Institute of Experimental and Applied Physics) при «Кильском университете» пытается осуществить. Конечной целью проекта является создание молекулярной машины.

Данное исследование проводится доктором Зируванчерилом Гопакумаром (Thiruvancheril Gopakumar), в котором используется сканирующий туннельный микроскоп для чередования молекул между двумя магнитными состояниями. Сами же молекулы были разработаны в «Институте неорганической химии» (Institute of Inorganic Chemistry) при «Кильском университете».

Группа учёных работала над конкретными молекулами, которые находятся среди плотно упакованных слоёв. Следующий этап в данном проекте — синтезирование молекул таким способом, при котором магнитное переключение могло бы осуществляться при более высоких температурах посредством источника света, а не электронов.

Научное исследование финансируется «Немецким научно-исследовательским обществом» (German Research Foundation).

Источник

Могут ли зеркальные Вселенные, или параллельные миры, быть ответственными за существование тёмной материи? Хотя это звучит, скорее, как научная фантастика, новая работа группы теоретических физиков из Университета Аквила (University of l’Aquila) выдвигает гипотезу о существовании зеркальных частиц, как возможных кандидатов на роль тёмной материи.

Аномалии, которые наблюдаются в поведении обычных элементарных частиц, напоминающие их периодическое исчезновение и появление, могут указывать на существование «гипотетического параллельного мира, состоящего из зеркальных частиц», говорится в пресс-релизе на сайте Springer. “Возможно, каждый нейтрон способен перетекать в своего невидимого двойника и возвращаться обратно, колебаясь таким образом между двумя мирами».

Авторы работы Зураб Бережиани (Zurab Berezhiani) и Фабрицио Нести (Fabrizio Nesti) установили, что снижение частоты сверхмедленных свободных нейтронов, по-видимому, зависит от направления и силы приложенного магнитного поля.

Такой тип поля может быть создан зеркальными частицами, плавающими по галактике в форме тёмной материи, согласно учёным. Гипотетически Земля могла бы захватывать зеркальную материю посредством очень слабых взаимодействий между обычными частицами и частицами из параллельных миров.

Исследователи считают, что их работа поможет понять распределение тёмной материи во Вселенной, в Солнечной системе и даже на Земле (!), что будет представлять ценность для физики Солнца и геофизики.

Исследование опубликовано в журнале European Physical Journal.
Источник

Ученым удалось включить и выключить магнетизм нового материала с использованием квантовой механики.

Инновационный материал станет испытательным ложем для будущих квантовых устройств.

Международная группа ученых из Лаборатории квантового магнетизма (Швейцария) и лондонского центра нанотехнологий (Великобритания) установила, что прозрачная соль не страдает от обычных осложнений других реальных магнитов, и использовали тот факт, что ее квантовые спины — подобные крошечным атомным магнитам — взаимодействуют как большие стержневые магниты.

Результаты исследования опубликованы в издании Science.
 
«Понимание и управление магнитными свойствами более традиционных материалов, таких как железо, долгое время были ключевыми для многих привычных технологий, от электрических моторов до жестких дисков в компьютерах», сказал профессор Габриель Аэппли. „В то время как это могло бы показаться эзотерическим, существуют глубокие связи между нашими достижениями и новыми типами компьютеров, которые также основаны на способности настройки квантовой механики для решения сложных проблем, таких как распознавание шаблонов в изображениях“.

Источник

Учёные исследовали остатки объектов, бомбардировавших поверхность Луны почти 4 миллиарда лет назад, и выяснили, что хондритовые астероиды были частыми гостями в системе Луна-Земля во время последних стадий эпохи формирования лунных кратеров.

Земная поверхность не богата на материалы, полученные в результате столкновений с другими планетами Солнечной системы. Также немного в ней и остатков комет – они сталкиваются с Землёй на огромных скоростях и почти не оставляют доступных исследованию образцов. А вот следы пребывания астероидов на нашей планете встретить можно, хотя и не только на ней – те же астероиды в своё время бомбардировали и лунную поверхность. Так как практически невозможно добраться до горных пород, образованных многие миллионы лет назад на Земле, исследователи решили поискать фрагменты астероидов на Луне.

Группа учёных из Института геофизики и планетарной физики Калифорнийского университета, Лос Анджелес, исследовала образцы пород, полученных миссией «Аполлон-16», которые сложились приблизительно между 3,8 и 3,4 миллиардами лет назад. Это время относится к концу эпохи формирования больших ударных кратеров лунной поверхности.

В образцах было обнаружено присутствие магниевых хондр – округлых вкраплений до миллиметра в диаметре – от древних хондритных метеоритов, бомбардировавших поверхность Луны. Содержание частиц древнейших метеоритов оказалось намного больше, чем содержание частиц более поздних (моложе 3,4 миллиардов лет) объектов столкновений, что позволило сделать вывод о том, что в древности астероиды намного чаще бомбардировали систему Луна-Земля, значительно повлияв на форму поверхностей обоих планет.

Исследование опубликовано в выпуске журнала Science за 15 июня. 

Источник

Образование дефектов в различных порошковых материалах сопровождается электрическими сигналами

Специалисты из Университета Ратджерса (США) выяснили, что образование «дефектов» в различных порошковых материалах сопровождается электрическими сигналами. Методологию исследования авторы позаимствовали у коллег, регистрировавших аналогичные сигналы, которые сопутствуют образованию трещин в кристаллах и стёклах. Эффекты такого типа обнаруживались не только в лабораториях: в последние десятилетия, к примеру, стали появляться сообщения об атмосферных электрических разрядах, предшествующих мощным землетрясениям.

В первой серии экспериментов учёные использовали медленно вращавшийся цилиндрический барабан, заполненный порошкообразной смесью ацетаминофена и целлюлозы. В процессе вращения небольшие объёмы порошка, которые оказывались сверху, регулярно смещались вниз, создавая нечто вроде лавины. «Честно говоря, мы не рассчитывали на обнаружение какого бы то ни было сигнала, — признаётся один из авторов работы Трой Шинбро (Troy Shinbrot). — Однако нам удалось отметить скачки напряжения амплитудой свыше сотни вольт».

Что удивительно, сигналы напряжения могли появляться задолго — за несколько секунд — до «схода лавины». Схожие результаты были получены в опытах с другими порошковыми материалами (мукой, штукатурной смесью).

Во второй, ещё более простой серии опытов порошок засыпался в акриловый контейнер, который затем медленно наклоняли. Это приводило к появлению дефектов, подобных трещинам, и также вызывало всплески напряжения.

Физические причины возникновения необычных электрических сигналов пока не установлены.

Полная версия отчёта экспериментаторов опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Подготовлено по материалам Phys.Org.

 

Исследователи, используя инструмент Large Area Telescope («Широкоугольный телескоп», LAT) космической гамма-обсерватории «Ферми», разработали новый метод обнаружения особого типа останков звёзд, известного как пульсары, и обнаружила при помощи этого метода странный пульсар неизвестного до сегодняшнего дня класса.

Пульсар – это один из типов нейтронных звёзд, вращающихся со скоростью более ста оборотов в секунду. Когда интенсивное вращение сочетается с излучением энергии, вызванным мощными магнитными полями, генерируется «маячковый» импульс. Когда мы на Земле видим такие «маячки», мы называем их пульсарами.

Группа учёных, возглавляемая Мэттью Керром (Matthew Kerr) из Института астрофизики частиц и космологии Кавли и Фернандо Камило (Fernando Camilo) из Колумбийского университета, США, сочетая «широкоугольный подход» LAT и данные, полученные с австралийского телескопа «Паркс», открыла несколько интересных новых пульсаров, включая один с совершенно уникальными характеристиками.

Необычный пульсар, официально названный PSR J0101–6422, находится от Земли на расстоянии примерно в 1750 световых лет, и неординарная кривая его свечения представляет из себя два гамма-пика, между которыми заключён интенсивный максимум в радиодиапазоне.

Команда не смогла объяснить такой вид спектра в рамках стандартных моделей геометрии эмиссии для пульсаров, и учёные предположили, что PSR J0101–6422 является новым гибридным классом пульсаров, отличающимся характерным радиоизлучением, исходящим из противоположных полюсов нейтронной звезды.

Результаты исследования Керра опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.

Источник

Схема эксперимента. Иллюстрация авторов работы.

Международная группа физиков предложила новый метод безопасной передачи данных, который, по их словам, эффективнее квантового и основан на принципах классической физики. Статья ученых пока не принята к публикации, однако ее препринтдоступен на сайте arXiv.org. Также результаты работы исследователи доложат на съезде, организованном Институтом инженеров электротехники и электроники (IEEE).

Квантовая криптография - раздел квантовой механики, изучающей передачу информации по квантовым каналам связи. В основе этой науки лежат необычные (с точки зрения классической физики) свойства квантовомеханических объектов - такие как запутанность, суперпозиция и другие. С точки зрения теории квантовые алгоритмы передачи информации невозможно взломать, поскольку этому препятствуют сами законы физики.

В 2011 году физикам удалось показать, что практическая реализация квантовых алгоритмов уязвима для атак. В рамках новой работы ученые предложили защитить информацию с помощью законов термодинамики. В их схеме передача информации происходит по проводу, подключенному к двум парам резисторов со специально подобранными характеристиками.

С одного конца Алиса (по традиции участников мысленных экспериментов по передаче информации называют Алиса и Боб) посылает сообщение из одного бита, подсоединив свои резисторы в определенном порядке, соответствующем значениям 0 и 1. Чтобы получить сообщение, Боб подсоединяет к проводам свои резисторы в случайном порядке, после чего измеряет уровень джонсоновского шума (равновесный шум, обусловленный тепловым движением носителей заряда в проводнике).

Зная, какой резистор он подключил к проводу, Боб может вычислить, какой резистор подключила Алиса. В свою очередь, если Ева (так по традиции называют злоумышленника) захочет подслушать переговоры Алисы и Боба, то по уровню джонсоновского шума она никогда не сможет определить системы резисторов - это противоречит второму началу термодинамики.

Источник

Новая галактика получила звание самой далёкой из ныне известных, согласно учёным телескопа «Субару» и телескопа имени Кека.

Галактика, называемая SXDF-NB1006-2, лежит на колоссальном расстоянии в 12,91 миллиарда световых лет от Земли. Так как её свету пришлось пройти до нас такое огромное расстояние, мы видим её такой, какой она была меньше, чем через миллиард лет после Большого взрыва, создавшего Вселенную. Поэтому SXDF-NB1006-2, вероятно, была среди самых первых образовавшихся галактик.

Астрономы надеются, что, изучая SXDF-NB1006-2 и другие сверхдалёкие объекты, они смогут наконец понять, что же происходило на заре формирования мира.

Считается, что Большой взрыв создал Вселенную приблизительно 13,7 миллиарда лет назад. Сначала объекты, или даже атомы, не могли объединяться, так как Вселенная была невообразимо горячей и плотной. По ходу того, как подрастающая Вселенная расширялась, она остывала, и в конце концов кварки начали объединяться, формируя протоны, которые, соединяясь с электронами, образовали нейтральные атомы водорода примерно через 380000 лет после Большого взрыва.

Со временем этот газ остывал, и через 200-500 миллионов лет после рождения Вселенной облака нейтрального водорода уплотнились, и начали образовываться первые звёзды и первые галактики.

Галактика SXDF-NB1006-2 существовала приблизительно 800 миллионов лет после Большого взрыва, поэтому она позволяет ближе, чем когда бы то ни было, рассмотреть эти важные годы формирования нашего мира.

SXDF-NB1006-2 бьёт рекорд, поставленный предыдущей самой далёкой галактикой GN-108036, которая тоже была обнаружена телескопом «Субару» и находится лишь чуть ближе к нам.

Исследования будут опубликованы в выпуске The Astrophysical Journal за 20 июня.

Источник

Физики из США выполнили серию опытов, в которых наблюдалось образование «тяжёлых фермионов» в нескольких соединениях церия.

«Тяжёлыми» здесь названы не фундаментальные частицы, а квазичастицы, низкоэнергетические фермионные возбуждения с большой эффективной массой. Они, как было установлено ранее, развиваются в ходе охлаждения твёрдых тел, в состав которых входят элементы с f-орбиталями. Причиной их образования становится взаимодействие спинов f-электронов и коллективизированных электронов (частиц, легко двигающихся в кристаллической решётке в виде электронного газа).

Процесс появления фермионных возбуждений и механизм увеличения их массы были изучены довольно плохо. Намереваясь восполнить этот пробел, авторы провели эксперименты на криогенном сканирующем туннельном микроскопе, используя кристаллы CeCoIn

Источник

Маленькие, каменистые планеты могут формироваться вокруг таких звёзд, близ которых их появление ранее считалось невероятным, и это подсказывает, что далёкие планеты земного типа могли начать формироваться раньше и образовываться чаще, чем считалось до сегодняшнего дня, обнаруживает новое исследование.

Астрономы ранее заметили, что гигантские газовые экзопланеты чаще находятся вокруг звёзд с высокими концентрациями так называемых «металлов» – элементов, тяжелее водорода и гелия. Но меньшие по размеру, каменистые планеты не демонстрируют такой приверженности к богатым металлами звёздам, говорится в исследовании.

Команда учёных во главе с Ларсом Бучхавом (Lars Buchhave), из Копенгагского университета, Дания, проанализировала данные по спектрам звёзд нашей галактики Млечного пути, полученные космическим телескопом НАСА «Кеплер», и установила, что небольшие, каменистые планеты могут вращаться вокруг звёзд с куда более широким разнообразием элементного состава, чем гигантские планеты юпитерианского типа.

На самом деле, маленькие планеты земного типа могут формироваться вокруг звёзд, содержащих в четыре раза меньше металлов, чем наше Солнце, говорят астрономы. Результаты наводят на предположение, что землеподобные планеты могут быть гораздо шире распространены в нашей галактике Млечного пути, чем думали раньше, и это, безусловно, предоставляет огромное количество новых мест для возможного зарождения жизни.

Источнк

Расщепление ядер атомов различных элементов используется в настоящее время достаточно широко. На реакции расщепления работают все ядерные электростанции, на этой реакции основан принцип действия всего ядерного оружия. В случае управляемой или цепной реакции, атом, разделившись на части, больше не может соединиться назад и вернуться в свое исходное состояние. Но, используя принципы и законы квантовой механики ученым удалось расщепить атом на две половинки и соединить их снова, не нарушив целостности самого атома.

Ученые из Боннского университета использовали принцип квантовой неопределенности, который позволяет объектам существовать сразу в нескольких состояниях. В эксперименте, с помощью некоторых физических уловок, ученые заставили единственный атом существовать сразу в двух местах, расстояние между которыми составляло чуть больше одной сотой миллиметра, что в атомном масштабе является просто огромным расстоянием.

Такие квантовые эффекты могут проявляться только при чрезвычайно низких температурах. Атом цезия с помощью света лазера был охлажден до температуры в одну десятую одной миллионной доли градуса выше абсолютного нуля. Охлажденный атом затем удерживался в оптической ловушке луча света другого лазера.

Известно, что ядро атома моет вращаться в одном из двух направлений, в зависимости от направления вращения свет лазера толкает ядро вправо или влево. "Но у атома, в определенном квантовом состоянии может быть "раздвоение личности", одна его половина вращается в одну сторону, другая - в обратную. Но, при этом, атом все еще является целым объектом" - рассказывает ученый-физик Андреас Штеффен. Таким образом, ядро атома, части которого вращаются в противоположных направлениях, может быть расколото лучом лазера на две части и эти части атома могут быть разнесены на значительное расстояние, что и удалось реализовать ученым в ходе своего эксперимента.

Ученые утверждают, что используя подобный метод, можно создавать так называемые "квантовые мосты", являющиеся проводниками квантовой информации. Атом вещества разделяется на половинки, которые разводятся в стороны, пока не войдут в соприкосновение со смежными атомами. Образуется нечто вроде полотна дороги, пролет, соединяющий два столба моста, по которому может быть передана информация. Это возможно благодаря тому, что разделенный таким образом атом продолжает оставаться единым целым на квантовом уровне из-за того, что части атома запутаны на квантовом уровне.

Ученые Боннского университета собираются использовать такую технологию для моделирования и создания сложных квантовых систем. "Атом для нас является чем-то вроде хорошо смазанной шестеренки" - рассказывает доктор Андреа Альберти (Dr Andrea Alberti), руководитель группы ученых. - "Используя множество таких шестеренок можно создавать квантовое счетно-решающее устройство с характеристиками, намного превосходящими характеристики самых совершенных компьютеров. Надо только уметь правильно расположить и соединить эти шестеренки".

Источник

Новые сведения, полученные из обсерватории «Чандра», бросают вызов распространённому представлению о росте чёрных дыр в центрах галактик. 

Астрономы долгое время считали, что масса сверхмассивной чёрной дыры растёт пропорционально массе окружающего её «пузыря» из звёзд, или балджа, но новое исследование показало, что существуют галактики, в которых рост чёрных дыр значительно ускорен и связан, скорее, с массой галактического гало – гигантской оболочки из тёмной материи, в которую помещается вся галактика.

Объекты исследования, галактики NGC 4342 и NGC 4291, содержат чёрные дыры, масса которых превышает рассчитанную, исходя из массы их балджей, в 10-35 раз. Кроме того, масса гало этих галактик тоже значительно больше, чем обычно.

Эти факты навели учёных на мысль, что эти две сверхмассивные чёрные дыры и их эволюция связаны с тёмной материей их гало, а потому соотношение масс чёрных дыр с массами балджей галактик нарушено. А это значит, что чёрные дыры выросли намного быстрее, чем в обычных галактиках.

Для объяснения механизма ускорения роста учёные предложили гипотезу, согласно которой чёрные дыры в ранний период развития галактики поглощают из окружающего их газового диска огромное количество материи и достигают критической массы, после чего гамма-всплески на чёрной дыре – выбросы струй излучения высокой энергии – не дают системе охладиться до температуры, подходящей для нормального формирования звёзд.

Значение этого открытия для астрономической науки состоит в том, что оно обнаруживает связь между двумя самыми таинственными феноменами астрофизики – чёрными дырами и тёмной материей.

Результаты исследования были представлены 11 июня на 220-м собрании Американского астрономического общества в Анкоридж, Аляска.
Источник

Астрономы раскрыли детали, связанные с самым маленьким из ныне известных спутников Юпитера, диаметром чуть больше полутора километров.

Спутник, известный как S/2010 J 2, был открыт в сентябре 2010 г. вместе с принадлежащим к той же группе крохотным спутником, называемым S/2010 J 1. S/2010 J 2 в диаметре составляет около двух километров, в то время как S/2010 J 1 – около трёх километров, говорят исследователи. Их открытие доводит число зарегистрированных спутников Юпитера до 67.

Учёные продолжали наблюдения за своими находками со времени их обнаружения и новое исследование представляет ключевые сведения об этих спутниках и их орбитах.

Например, теперь известно, что S/2010 J 1 вращается вокруг Юпитера на среднем расстоянии 23,45 млн км., и его период обращения вокруг крупнейшей планеты Солнечной системы равен 2,02 г. S/2010 J 2 совершает оборот вокруг Юпитера за 1,69 г., а его среднее расстояние до газового гиганта составляет 21,01 млн км.

Согласно описанию НАСА Юпитер окружён целым облаком спутников, причём около 50 из них имеют собственные имена, а ещё 14 небольших объектов пока известны лишь под временными названиями.

Новое исследование, в котором будут подробно представлены результаты наблюдений за S/2010 J 1 и S/2010 J 2 появятся этим летом в The Astronomical Journal.

Источник