Новости науки

Американские физики нашли путь в четвертое измерение 

Многие из теорий и версий учёных из прошлого удаётся реализовать в современном мире и наука не стоит на месте. Ранее существовала фантастическая теория о четвёртом измерении и учёные из США заявили о революционном открытии. Над проектом работают исследователи из Европы и Америки и им удалось сделать новые открытия, основанные на квантовом эффекте Холла. Для своих исследований они понизили температуру двухмерного газа до 0 градусов и в результате электроны остановили своё движение. Далее учёные поместили частицы в специальные аппараты и с помощью лазеров заставили части двигаться. Результаты поразили практически всё научное сообщество. Дело в том, что через луч лазера начали отбрасывать двумерные тени от трёхмерных объектов и это называется эффектом Холла. Но интересно и другое открытие, которые заключается в четырёхмерных объектах, которые могут отбрасывать тени только в трёхмерном пространстве. Статья была опубликована в популярном издании «Nature», но учёным необходимо понять как открывать путь в четвёртое измерение без столь сложных процессов. Но какие будут последствия от этого? 

Источник

Физики телепортиравали логическую операцию между ионами

Физики телепортировали компьютерную схему, известную как операция квантовой логики, между двумя разделёнными ионами, демонстрируя, как квантовые компьютерные программы могут выполнять задачи в будущих квантовых сетях.
Квантовая телепортация передаёт данные из одной квантовой системы (такой как ион) в другую (второй ион), даже если обе системы полностью изолированы друг от друга. В этой реальной форме телепортации транспортируется только квантовая информация, а не материя. Телепортация квантовых данных уже была продемонстрирована ранее с ионами и множеством других квантовых систем. Но теперь специалисты из Национального института стандартов и технологий (NIST, США) впервые телепортируют полную квантовую логическую операцию между двумя ионами.
Команда NIST телепортировала логическую операцию квантового контролируемого отрицания (логический вентиль) между двумя кубитами с ионами бериллия, расположенными на расстоянии более 340 микрометров друг от друга в отдельных зонах ионной ловушки. Это расстояние исключает любое существенное прямое взаимодействие. Процесс телепортации NIST основан на запутанности, которая связывает квантовые свойства частиц, даже когда они разделены. Команда NIST обнаружила, что полная логическая операция выполнялась в 85-87% случаев. Работа NIST также впервые объединила в одном эксперименте несколько операций, которые будут необходимы для создания крупномасштабных квантовых компьютеров на основе ионов. 

Источник

Российские физики улучшили работу «конденсаторов будущего»

Ученые из "Сколтеха", МГУ и МФТИ выяснили, как можно значительно повысить емкость так называемых суперконденсаторов, соединяющих в себе преимущества обычных аккумуляторов и конденсаторов и не имеющих их недостатков. Их выводы были опубликованы в журнале Scientific Reports.
"Мы использовали углеродные структуры с большой удельной поверхностью в качестве исходного материала и заменяли часть атомов углерода на азот, который приводит к увеличению электрохимической емкости. В результате этого емкость суперконденсаторов выросла шесть раз и они начали показывать отличную стабильность в циклах зарядки-разрядки", — заявил Станислав Евлашин, старший научный сотрудник "Сколтеха".
Все современные электронные гаджеты построены не только на базе полупроводниковых транзисторов, но и бесчисленного множества конденсаторов. В самом упрощенном виде, они представляют собой устройства, способные накапливать в себе электрический заряд и избирательно проводить ток.
Сегодня они используются не только для фильтрации и улучшения "качества" электрических сигналов, но и в качестве ключевого компонента ячеек памяти компьютеров и постоянных запоминающих устройств. Так называемые ионисторы или суперконденсаторы, обладающие рекордно высокой плотностью запасания энергии и скоростью разрядки и зарядки, в будущем могут стать основой электроэнергетики.
Подобные устройства состоят из трех компонентов — двух электродов и электролита, ионы внутри которого реагируют на появление напряжения на концах суперконденсатора. Они быстро выстраиваются особым образом внутри конденсатора или вступают в различные химические реакции с его электродами. В результате этого внутри него запасается энергия, которая высвобождается при необходимости почти неограниченное число раз.
Как правило, электроды в подобных "батарейках будущего" изготовлены не из металлов, а различных пористых материалов, в том числе активированного угля. Они обладают небольшой массой, большим объемом и площадью поверхности, что позволяет сделать суперконденсаторы максимально емкими и долговечными.
В последние годы ученые пытаются повысить их емкость, используя различные экзотические материалы, такие как графен или углеродные нанотрубки и наностенки, а также меняя химический состав электродов. К примеру, часть атомов углерода в электродах можно заменить на азот или другие элементы, обладающие высоким уровнем химической активности.
Как передает пресс-служба "Сколтеха", недавно российские химики заметили, что подобную операцию можно провести, если выращивать углеродные наностенки внутри плазмы, подготовленной из смеси метана, водорода и азота. Итоги этих опытов натолкнули их на мысль, что подобный материал можно использовать для изготовления ионисторов.
Руководствуясь этой идеей, ученые подготовили некоторое количество "азотных" наностенок, изучили их свойства и собрали прототип суперконденсатора на их базе, поместив подобные пленки в раствор серной кислоты. Как оказалось, обработка плазмой повысила емкость этих устройств примерно в 4,5-6 раз по сравнению с обычными ионисторами на базе этого материала, и при этом она повысила их долговечность.
Как предполагают ученые, аналогичным образом можно повысить емкость суперконденсаторов, изготовленных из других углеродных наноматериалов, в том числе нанотрубок и графена. Это позволит создавать чрезвычайно тонкие, гибкие и емкие "батарейки будущего", которые можно будет встраивать в одежду и носимую электронику и использовать для зарядки и питания различных цифровых гаджетов. 

Источник

Ученый создает удивительные башни из мячей без капли клея: магия физики

Профессор Андрия Рогава из Тбилиси возвел в своем кабинете причудливую башню и доказал, что одной лишь силы трения и правильной балансировки достаточно, чтобы создавать устойчивые вертикальные структуры. Сам себя профессор называет «увлеченным теннисистом» и в интервью Physics World признался, что «скопил у себя в кабинете 20 использованных теннисных мячей и решил попробовать построить из них несколько пирамид».
Первая пирамида состояла из четырех уровней: треугольное основание из 10 мячей, затем 6, затем 3 и наконец один-единственный шарик на вершине. После этого ученый начал экспериментировать с конструкцией. «Когда я аккуратно удалил три угловых шарика из нижнего слоя и убрал самый верхний шарик, то получил красивую симметричную структуру из 16 шариков, с тремя треугольными и тремя шестиугольными сторонами», объясняет профессор Рогава.
Несмотря на кажущуюся нестабильность, нависающие над нижним слоем шарики оставались на своем месте и не падали на стол. Ученый пояснил, что они удерживаются потому, что верхний слой давит на них и на два смежных шарика нижнего слоя. В результате, силы компенсируют и уравновешивают друг друга. Крутящий момент также сбалансирован за счет достаточного трения между мячами (благодаря их войлочному покрытию), что обеспечивает равновесие всей конструкции.
Сам факт того, что такая необычная структура оказалась стабильна, побудил физика экспериментировать дальше. Он воссоздал изначальную пирамиду из 20 мячей и убрал все три угловых из самого нижнего слоя. В результате выяснилось, что пока на вершине оставался один-единственный мячик, можно было осторожно удалить три угловых и со второго слоя. В результате получилась еще одна странная конструкция, по форме напоминающая елку из 14 элементом. Ключ ко всему — тот самый верхний мяч, который удерживает все остальные мячи в устойчивой конфигурации. «Трение в данном случае играет ключевую роль, поскольку без него не было бы баланса крутящего момента, и все шары просто раскатились бы», поясняет профессор Рогава.
Но и это еще не все. После постройки базовой башни ее можно надстраивать вверх, каждый раз добавляя к ней больше трех шаров — но это требует определенных ухищрений. «Чтобы создать семиэтажную конструкцию из 19 шаров, мне понадобились специальные леса в виде коробок из-под теннисных мячей, и снять их стало возможно лишь по окончанию всего процесса», рассказал физик. Он уверяет, что сейчас рекорд — внушительная пирамида из 46 шаров, которые удерживаются на одном месте лишь благодаря законам физики. 

Источник

Физики из России создали рекордно мощный однокристальный инфракрасный лазер

Специалисты из МГТУ имени Баумана создали простую систему линз и зеркал, позволившую им резко повысить мощность "кристаллических" инфракрасных лазеров и достичь рекордно высокого КПД работы. Их выводы были опубликованы в журнале Optics Express.
"Источники среднего инфракрасного излучения можно применять для изучения оптических и теплофизических параметров различных тканей тела. Наш лазер будет превосходить существующие сегодня модели после небольших доработок, так он позволит нам варьировать глубину проникновения излучения в ткани", — рассказывает Владимир Лазарев из МГТУ имени Баумана.

Лазарев и его команда уже несколько лет проводят эксперименты на кристаллах из соединения кадмия, селена и серы. Они сегодня считаются одним из самых перспективных материалов для создания лазеров, работающих в средней части инфракрасного спектра.
Недавно физики из МГТУ усовершенствовали их, заставив пропускать через себя абсолютно весь свет при помощи своеобразной лазерной "гравировки" поверхности этих кристаллов. В своей новой работе они решили одну из самых больших проблем, характерную фактически для всех излучателей подобного типа.
Дело в том, что все подобные "кристаллические" лазеры отличаются относительно низкой мощностью работы, так как в процессе накачки они сильно нагреваются, что меняет характер их взаимодействия со светом. В подобных условиях они начинают быстрее переизлучать свет, что резко снижает КПД их работы и жестко ограничивает их мощность.
Как сообщает пресс-служба Российского научного фонда, Лазарев и его коллеги выяснили, как можно ликвидировать эту проблему, проследив за тем, что происходит со светом внутри подобных кристаллах при разных рабочих температурах лазера.
Для этого они проследили за тем, как быстро ионы хрома, вкрапления которых присутствовали внутри кристалла селенида кадмия, испускали вспышки света после облучения короткими импульсами другого лазера.
Эти наблюдения помогли им понять, как вырабатывается тепло внутри лазера и где оно скапливается, и создать специальную систему сферических зеркал и линз, которая защищала кристалл от перегрева. Она позволила ученым достичь пока рекордной мощности для подобных инфракрасных лазеров, состоящих из одного кристалла, превышающей прошлые показатели в 1,5 раза.
Дальнейшее совершенствование этой системы, а также другие небольшие изменения в конструкции лазера, как надеются ученые, помогут им повысить его мощность и КПД работы на еще более солидные значения. Это позволит использовать подобные излучатели для проведения операций на зубах, костях и прочих внутренних органах, а также для создания новых систем связи и различных датчиков. 

Источник

Ученые предлагают новый способ генерации кислорода для дыхания на Марсе

Исследователи нашли новый способ генерации на Марсе кислорода, которым смогут дышать будущие пионеры освоения Красной планеты.

Два ученых из Калифорнийского технологического института, США, Юньси Яо (Yunxi Yao) и Константинос Гиапис (Konstantinos Giapis), открыли эту новую реакцию получения кислорода, исследуя кометы. Известный способ формирования молекулярного кислорода на кометах состоит в том, что солнечный ветер «вбивает» в поверхность кометы молекулы воды, находящиеся в ее атмосфере, с высокой скоростью. Кинетической энергии этих молекул оказывается достаточно для выбивания атомов кислорода из кислородсодержащих соединений твердой поверхности кометы с последующим формированием из этих атомов молекулярного кислорода.

Однако в своей работе Яо и Гиапис обнаружили другую реакцию, в соответствии с которой кислород «выбивается» из молекул диоксида углерода. Бомбардируя золотую мишень (золото не способно ни поглощать, ни отдавать атомы кислорода) молекулами диоксида углерода, ученые обнаружили образование молекулярного кислорода, причем оба атома молекулы кислорода происходили из одной и той же исходной молекулы диоксида углерода.

В своей работе авторы электрически заряжали молекулу диоксида углерода и ускоряли ее в электрическом поле, прежде чем молекула достигнет мишени. Однако, указывают Яо и Гиапис, такая же реакция может протекать в результате столкновений молекул диоксида углерода с твердыми материалами на более низких скоростях. Именно это происходит на Марсе, где диоксид углерода атмосферы планеты подвергается постоянной бомбардировке зернами пыли из космоса, движущимися с относительно высокими скоростями, в результате чего образуются небольшие количества молекулярного кислорода в верхних слоях атмосферы планеты, указывают исследователи.

Работа опубликована в журнале Nature Communications.

Источник

На спутнике Нептуна Тритоне обнаружен лед редкого типа

На поверхности крупнейшего спутника Нептуна Тритона находится необычная ледяная смесь из монооксида углерода и азота, показано в новом исследовании. Изучение этой смеси поможет глубже понять условия, поддерживающиеся на относительно далеких от Солнца планетах и спутниках.

Используя обсерваторию Gemini («Джемини»), расположенную в Чили, и спектрограф высокого разрешения под названием IGRINS (Immersion Grating Infrared Spectrometer), не так давно привезенный в эту обсерваторию, астрономы обнаружили при наблюдениях Тритона в инфракрасном диапазоне уникальную спектральную картину, указывающую на присутствие смеси из монооксида углерода и азота, находящихся в форме твердого льда. Эти находки могут помочь объяснить сезонные изменения в атмосфере Тритона и перемещение материала по поверхности спутника Нептуна посредством гейзеров, сообщают авторы работы в сделанном заявлении.

Прежде, чем обнаружить уникальные спектральные «отпечатки пальцев», указывающие на присутствие смеси из твердых монооксида углерода и азота на Тритоне, исследователи воссоздали аналогичную смесь в лаборатории и определили длину волны поглощаемого ею инфракрасного света.

«Несмотря на то, что этот спектральный паттерн, который мы обнаружили, является вполне обоснованным и логичным, особенно учитывая тот факт, что подобная смесь может быть воссоздана в лаборатории, тем не менее обнаружение излучения на этой конкретной длине волны ИК-диапазона со стороны космического объекта Солнечной системы является беспрецедентным», - рассказал главный автор нового исследования Стивен Теглер (Stephen Tegler) из Лаборатории астрофизических материалов Университета Северной Аризоны, США.

Исследование будет опубликовано вскоре в журнале Astronomical Journal.

Источник

Песчаные дюны на Марсе движутся необычным образом

Песчаные дюны на поверхности Красной планеты движутся под действием ветра – однако медленно, и на их движение оказывают влияние факторы, которые не влияют на перемещение песчаных дюн на Земле.

Ученые отследили движение почти 500 индивидуальных дюн, используя данные, собранные при помощи орбитального марсианского аппарата НАСА Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Изучая движение этих песков, исследователи смогли сравнить взаимодействие между ветром и песком на Марсе с аналогичным взаимодействием на Земле.

«На Марсе энергии ветра попросту недостаточно для того, чтобы перемещать значительные количества песка по поверхности, - рассказал главный автор нового исследования Мэттью Хойнацка (Matthew Chojnacki), планетолог из Аризонского университета, США, в сделанном заявлении. – Песку на Марсе потребуется два года, чтобы пройти такое же расстояние, которое на Земле дюна пройдет за один сезон».

Хойнацка и его коллеги использовали в своем исследовании подробные снимки поверхности Красной планеты, сделанные при помощи бортовой камеры HiRISE аппарата MRO. Сравнивая между собой архивные и современные снимки исследователи смогли проследить перемещения дюн и определить скорость их движения.

Полученные результаты показали, что скорость перемещения дюн на Марсе составляет лишь небольшую долю от скорости движения дюн на Земле. Менее предсказуемым результатом стало то, что в некоторых областях поверхности – например, в области Большой Сирт, горах Геллеспонт и области под названием North polar ergs – пески движутся с повышенной скоростью. Ученые считают, что эта аномалия связана с перепадом высот поверхности и температур в этих областях, где встречаются различные типы местности. Этот фактор не оказывает влияния на скорость движения песчаных дюн на Земле, пояснили авторы.

Исследование опубликовано в журнале Geology.

Источник

Две звезды в нашей Галактике неожиданно стали вести себя загадочным образом

В нашей галактике Млечный путь находится двойная звездная система, которая ведет себя необычным образом.

Эта система, называемая AG Дракона, состоит из двух звезд: относительно холодного гиганта и более горячего белого карлика – остатков сгоревшей звезды небольшого или среднего размера. Эти объекты находятся на расстоянии 16000 световых лет от Земли. Такое большое расстояние затрудняет подробное наблюдение звезд системы, однако ученым давно известны некоторые ее особенности.

Эти две звезды, вероятно, взаимодействуют между собой, и при этом происходит перетекание материала с поверхности более крупной, холодной звезды на поверхность компактного, горячего карлика. Начиная с 1890-х гг. эта система демонстрирует вспышки активности с периодом от 9 до 15 лет – проходя через активный период продолжительностью в несколько лет, в течение которого каждый год звезды становятся ярче в определенных длинах волн. В настоящее время звезды находятся в активной фазе, и вспышки на них наблюдались в апреле 2016 г., мае 2017 г. и апреле 2018 г.

Однако текущий период активности этих звезд оказался весьма необычным, сообщают исследователи. В прошлом активная фаза этой системы включала пару «холодных» вспышек, в ходе которых температура белого карлика падала, и следующие за ними «горячие» вспышки, при которых температура звезды возрастала. Холодные вспышки всегда были ярче горячих.

Причиной холодных вспышек исследователи считают расширение белого карлика, сопровождающееся его охлаждением. Причина горячих вспышек до сих пор остается неясной.

Однако текущий цикл является необычным. Он начался всего лишь через 7 лет после последней небольшой вспышки и состоит только из ярких, горячих вспышек. 

Возможное объяснение происхождения вспышек, наблюдаемых на этой звездной паре, может состоять в том, что гравитация белого карлика захватывает материал более крупной звезды и формирует нестабильный аккреционный диск, время от времени «взрывающийся» при получении слишком больших порций материала, отмечают авторы. Причину возникновения недавних аномальных вспышек двойной звезды на данном этапе исследования ученые назвать затрудняются.

Исследование появилось на сервере предвариетльных научных публикаций arxiv.org; главный автор Дж. Л. Соколовски (J.L. Sokoloski) из Смитсоновской астрофизической обсерватории, США.

Источник

Ученые находят «магниты для метеоров» в космосе - гигантские планеты

Астрономы считают, что такие планеты, как Юпитер, защищают нас от космических объектов, которые иначе врезались бы в Землю. Теперь ученые стали на шаг ближе к пониманию аналогичного механизма в других планетных системах Галактики.

В новом исследовании группа ученых во главе со Стивеном Кейном (Stephen Kane) из Калифорнийского университета в Риверсайд, США, открыла две планеты размером с Юпитер, которые могут помочь выяснить, возможно ли существование жизни на меньших по размерам планетах в других планетных системах.

«Мы считаем, что планеты, подобные Юпитеру, стали краеугольным камнем появления и развития жизни на Земле. Без гравитационного «щита» этих газовых гигантов появление человека на нашей планете было бы невозможным, - сказал Кейн. – Теперь нам нужно понять, насколько много планетных систем других звезд имеют планеты размером с Юпитер, чтобы определить возможную обитаемость небольших, каменистых планет из этих систем».

Астрономам известно большое число планет размером с Юпитер, однако они, как правило, расположены близко к родительским звездам, в то время как в Солнечной системе гигантские планеты расположены снаружи по отношению к Земле. Для поисков таких гигантских планет можно использовать метод, основанный на наблюдениях небольших смещений родительской звезды, вызванных присутствием планеты (метод радиальных скоростей), однако орбитальный период планеты, расположенной достаточно далеко от звезды, часто составляет десятки и сотни лет. Поэтому для ускорения поиска планетных систем нужной конфигурации в своей работе команда Кейна использовала комбинацию из метода радиальных скоростей и метода прямых наблюдений. В этом случае при регистрации смещения звезды астрономы подтверждают присутствие планеты прямыми наблюдениями.

Исследование опубликовано в журнале Astronomical Journal.

Источник

Росатом создал сверхпроводники, которые помогут «увидеть» начало Вселенной

Чепецкий механический завод (ЧМЗ, Глазов, Удмуртия, входит в топливную компанию ТВЭЛ госкорпорации "Росатом") в 2018 году изготовил сверхпроводящие элементы, необходимые для создания в Германии ускорительного комплекса ионов и антипротонов FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research).
На этом ускорителе будут выполняться эксперименты по изучению структуры и свойств вещества при высоких плотностях энергии, характерных для первых мгновений существования Вселенной.
"Изготовлены и поставлены стренды для сверхпроводящего дипольного магнита, предназначенного для проведения экспериментов по сжатию барионной материи (СВМ) на ускорителе FAIR", — говорится в годовом отчете ЧМЗ за минувший год.
Стрендами называются элементы, применяемые для создания магнитов, используемых в экспериментах по ядерной физике и физике элементарных частиц. Стренды представляют собой уникальные композиционные изделия, содержащие несколько тысяч тончайших (диаметром в считанные микроны) сверхпроводящих волокон. Барионная материя — это привычная форма материи (собственно вещество), состоящая из элементарных частиц.
Строительство комплекса FAIR идет в пригороде немецкого Дармштадта. Ускорительный комплекс создается с применением современных технологий сверхпроводящих магнитов и будет включать так называемый детектор сжатия барионной материи (СВМ, сompressed baryonic matter), который создают в Институте ядерной физики имени Будкера Сибирского отделения Российской академии наук в Новосибирске. Центральной частью детектора станет сверхпроводящий магнит из сверхпроводящего кабеля на основе сплава ниобия и титана (NbTi). 

Источник

Астрономы изучают экзотическую материю в солнечной атмосфере

Ученые из Ирландии и Франции объявили на днях о крупном открытии, связанном с поведением материи в экстремальных условиях атмосферы Солнца.

В своей работе астрономы во главе с Оуэном Карли (Eoin P. Carley) из Тринити-колледжа (Дублин, Ирландия) использовали крупные радиотелескопы и ультрафиолетовые камеры, установленные на космическом аппарате НАСА, для того чтобы глубже понять экзотическое, плохо изученное «четвертое состояние материи». Известное как плазма, это состояние вещества, возможно, хранит в себе ключ к созданию экологически безопасных и эффективных ядерных реакторов на Земле.

На Земле изучать свойства плазмы весьма проблематично, поскольку в естественных условиях на нашей планете ее довольно трудно найти. Ученые воссоздают плазму в лабораториях, однако намного более богатым источником плазмы – своего рода природной лабораторией – являются звезды, в частности наше Солнце.

Температуры в солнечной атмосфере превосходят один миллион градусов, и частицы в ней движутся с околосветовыми скоростями. Эти частицы эффективно излучают в радиодиапазоне, поэтому для этого нового исследования Карли и его коллеги использовали крупный радиотелескоп, расположенный в коммуне Нансе, Центральная Франция. Объединив эти результаты с наблюдениями УФ-активности Солнца, выполненными при помощи космического аппарата Solar Dynamics Observatory НАСА, астрономы зафиксировали условия дестабилизации плазмы в солнечной атмосфере.

Стабильность плазмы определяет возможность ее использования в реакторах термоядерного синтеза, поэтому эти результаты имеют большое значение для развития физики плазмы, пояснили авторы.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Источник

После обновлений БАК физики будут искать темную материю 

После обновлений БАК (Большой адронный коллайдер) ученые-физики будут искать темную материю. Загадочная тёмная материя пока не была обнаружена ни одним земным детектором. Теперь в её поиске исследователям поможет обновленный БАК. В настоящее время исследователями разработан новый способ для поиска тёмной материи при помощи крупнейшего в мире ускорителя. Ученые-физики сейчас ведут работы над сознанием необходимой аппаратуры. 

Источник

Ветра на Юпитере «сдувают» магнитное поле планеты

Магнитное поле Юпитера претерпело изменения с 1970-х гг., и физики теперь подтвердили это.

В новой научной работе исследователи сравнили данные измерений магнитного поля, выполненных в ходе четырех предыдущих миссий к Юпитеру (Pioneer 10 («Пионер-10»), 1973 г.; Pioneer 11 («Пионер-11»), 1974 г.; Voyager 1 («Вояджер-1»), 1979 г.; Ulysses («Улисс»), 1992 г.), с результатами новейших измерений магнитного поля гигантской планеты, выполненных орбитальным аппаратом НАСА Juno («Юнона») в 2016 г.

Результаты сравнения показали, что эти данные не полностью согласуются между собой. Согласно авторам работы, это указывает на то, что магнитное поле Юпитера претерпело изменения за прошедшие несколько десятилетий.

В этом исследовании ученые во главе с Кими Мур (Kimee Moore) из Гарвардского университета, США, определили изменения только внутреннего магнитного поля Юпитера, исключая из рассмотрения магнитное поле, связанное с верхними слоями юпитерианской атмосферы. Внутренняя часть магнитного поля Юпитера, согласно моделям, почти полностью связана с внутренним динамо планеты.

Так что же вызвало эти изменения? Что происходит с внутренним динамо Юпитера?

Согласно авторам работы, изменения магнитного поля Юпитера происходят под действием ветров, дующих в атмосфере планеты. Эти ветра существуют, согласно моделям, даже на глубине в 3000 километров в атмосфере Юпитера, где вещество переходит из состояния газа в состояние жидкого металла. Большая часть этих изменений сконцентрирована в Большом голубом пятне Юпитера (не путать с Большим красным пятном), области с мощным магнитным полем, расположенной близ экватора планеты. Северная и южная части пятна смещаются на восток, а центральная треть смещается к западу, в результате чего происходят значительные изменения магнитного поля Юпитера, указывают Мур и ее команда.

Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.

Источник

Физики вычислили время постройки «рыбзавода каменного века» из Сибири

Археологи и физики из Новосибирска смогли точно датировать и доказать существование ранее неизвестной культуры древних людей, квасивших рыбу и живших на территории юга Сибири в начале неолита. О результатах раскопок и замеров рассказывает пресс-служба Института ядерной физики СО РАН.
"В двух независимых лабораториях, сначала в Германии, а потом в Новосибирске, были получены схожие результаты по анализу образцов костей животных из ям для заготовки рыбы. Они подтверждают правомерность отнесения неолитического комплекса памятника Тартас-1 к седьмому тысячелетию до нашей эры", — рассказывает Людмила Мыльникова из Института археологии и этнографии СО РАН Все органические останки, в том числе костяные орудия труда и многие другие археологические артефакты, содержат в себе два типа атомов углерода — стабильный углерод-12 и нестабильный углерод-14, постепенно превращающийся в азот-14. Еще в середине XX века физики обнаружили. что сравнение долей этих изотопов позволяет достаточно точно вычислять возраст относительно свежих окаменелостей и человеческих артефактов, имеющих органическое происхождение.

В последние годы точность радиоуглеродной датировки резко выросла благодаря тому, что физики начали использовать ускорительные масс-спектрометры для вычисления возраста артефактов, способные находить даже самые незаметные следы углерода-14 в образцах органической материи. Единственный российский ускоритель такого типа был создан в Новосибирске в 2012 году в центре коллективного пользования СО РАН «Геохронология кайнозоя».
Эта установка помогла Мыльниковой и ее коллегам датировать одну из последних находок, которую новосибирские археологи сделали на территории юга Сибири, и открыть новую культуру, существовавшую на этой территории в каменном веке.
Дело в том, что четыре года назад академик Вячеслав Молодин и его коллеги из Института археологии и этнографии СО РАН нашли уникальный комплекс, своеобразный «рыбзавод» каменного века, проводя раскопки в окрестностях деревни Старый Тартас, расположенной на западе области.
Он представлял собой набор из двух жилых помещений и нескольких ям, где древние рыболовы квасили свой улов, защищая его от разложения. Внутри этих «технологических емкостей» археологи нашли останки лисиц, зайца, росомахи и собаки, которые, по всей видимости были принесены в жертву для обеспечения лучшего качества продукта.
Вдобавок, ученые обнаружили рядом с ними разнообразные предметы из камня и кости и плоскодонную керамическую посуду. Эти артефакты заставили ученых предположить, что они имеют дело с ранее неизвестной барабинской культурой, существовавшей на юге Сибири примерно в седьмом тысячелетии до нашей эры.
С подобной гипотезой не согласились многие другие исследователи, посчитавшие, что Молодин и его команда нашли следы более поздней боборыкинской культуры, появившейся в регионе примерно на две тысячи лет позже.
Споры археологов помогли разрешить физики, работавшие с новосибирским масс-спектрометром, а также кости «жертвенных» животных из ям с рыбой. Ученые совместно извлекли из них обрывки белковых молекул, очистили их от примесей и подготовили для прохождения через ускоритель частиц.
Часть образцов была изучена на российском масс-спектрометре, а другие были чуть раньше отправлены для аналогичных замеров в немецком Центре археометрии имени Энгельхорна в Маннхайме. И те, и другие ускорители подтвердили теорию Молодина и его единомышленников — артефакты из Тартас-1 действительно относились к новой культуре.
Ее открытие, как надеются ученые, улучшит наши представления о том, как выглядела Сибирь во время каменного века и как развивались ее народы в ту далекую эпоху. 

Источник

Снимок: Астрономы-любители замечают «лопасти» у Большого красного пятна Юпитера

В последнее время астрономы-любители стали задумываться о переименовании знаменитого Большого красного пятна (БКП) Юпитера в «Большой красный вентилятор».

Здесь, на Земле, атмосферные вихри быстро рождаются и исчезают. И хотя этот знаменитый атмосферный вихрь Юпитера существует на протяжении нескольких сотен лет, в конечном счете его ожидает та же участь – и в настоящее время мы можем видеть начало исхода БКП, сопровождающееся изменениями морфологии загадочного объекта.

БКП уменьшается в размерах. Ранее эта структура даже имела вытянутую форму, и ученые НАСА называли этот период ее эволюции «Большой красной сосиской». В настоящее время БКП постепенно уменьшается в размерах с примерно постоянной скоростью. Недавно астрономы-любители стали замечать новые образования – «лопасти» и «хлопья» - которые разлетаются в разные стороны от, как представляется на первый взгляд, «раскручивающегося» БКП. Впрочем, эксперты версию о «раскручивании» БКП не подтверждают, говоря о более сложном механизме преобразования формы пятна.

Данный снимок БКП Юпитера (см. фото) был сделан астрономом-любителем Кристофером Го в пятницу, 17 мая.

В то время как астрономы-любители «сражаются» с земной атмосферой, препятствующей наблюдениям БКП, юпитерианская орбитальная миссия НАСА Juno («Юнона») продолжает следить за атмосферным вихрем из космоса. Снимки, сделанные при помощи этого аппарата, также фиксируют значительные количества красноватых «хлопьев», начиная с 2017 г.

И хотя на настоящее время неясно, что именно нам говорят «лопасти» или «хлопья» об остаточной продолжительности существования БКП, тем не менее, большинство экспертов сходится на том, что примерно через 20 лет БКП почти полностью исчезнет, превратившись в «Большие красные воспоминания».

Источник

Физики впервые показали, как выглядит электрон

Физики Базельского университета (Швейцария) впервые показали, как выглядит один электрон в искусственном атоме.
Спин электрона является перспективным кандидатом для использования его в качестве кубита квантового компьютера. Стабильность одного спина и запутывание различных спинов зависит также от геометрии электронов, которую ранее было невозможно определить экспериментально. Учёные Базельского университета разработали метод, с помощью которого они могут пространственно определять геометрию электронов в квантовых точках. Электрон удерживается в квантовой точке электрическими полями, но при этом он движется в пространстве и с различными вероятностями, соответствующими волновой функции, остаётся в определённых местах в его пределах. Учёные используют спектроскопические измерения, чтобы определить уровни энергии в квантовой точке и изучить поведение этих уровней в магнитных полях различной силы и ориентации. Основываясь на полученных данных, можно определить плотность вероятности электрона и, следовательно, его волновую функцию с точностью до субнанометровой шкалы. Проще говоря, исследователи могут использовать этот метод, чтобы впервые показать, как выглядит электрон.
Пространственная ориентация электронов также важна при запутывании нескольких спинов. Подобно связыванию двух атомов с молекулой, волновые функции двух электронов должны лежать в одной плоскости для успешного запутывания. С помощью разработанного метода можно решить множество проблем в квантовых исследованиях, а производительность спиновых кубитов может быть дополнительно оптимизирована в будущем.
Фото: University of Basel, Departement of Physics 

Источник

Новый алгоритм позволил обнаружить 18 планет размером с Землю

В новом исследовании ученые обнаружили 18 внесолнечных планет размером с Землю. Эти планеты имеют настолько небольшой размер, что они не могли быть замечены в ходе проводившихся ранее поисков. Одна из этих планет входит в число самых крохотных планет, известных ученым; еще одна вновь обнаруженная планета может иметь на поверхности условия, благоприятствующие развитию жизни. Для обнаружения этих планет ученые повторно проанализировали данные, собранные при помощи космического телескопа НАСА Kepler («Кеплер»), используя новый, более чувствительный метод обработки данных, разработанный ими собственноручно. По оценкам команды, использование этого нового метода позволит обнаружить дополнительно свыше 100 экзопланет в архивных данных, собранных при помощи обсерватории Kepler.

На настоящее время ученым известно более 4000 экзопланет, при этом 96 процентов от числа этих планет превосходят по размерам Землю, приближаясь к Нептуну или Юпитеру. Это соотношение не отражает реального распределения планет по размерам, поскольку наблюдения небольших по размерам планет затруднены. Это связано с тем, что при использовании одного из самых популярных методов поиска экзопланет – транзитного метода – прохождение небольшой планеты перед родительской звездой приводит лишь к малым по величине изменениям яркости светила, которые трудно отличить от естественных флуктуаций его яркости.

Для решения этой проблемы в новом исследовании команда ученых во главе с доктором Рене Хеллером (Rene Heller) из Института исследований Солнечной системы Общества Макса Планка, Германия, предложила новый алгоритм анализа кривых блеска звезды, который учитывает изменения степени затмения звездой планеты при движении ее вдоль радиуса звезды в ходе транзита. Диск любой звезды при наблюдениях выглядит слегка более ярким в центре и чуть более темным по краям. Когда планета только входит на диск звезды, она снижает яркость звезды в наименьшей степени, а при продвижении планеты к центру диска светила доля снижения яркости звезды увеличивается. Использование этого факта при анализе данных позволило команде Хеллера существенно повысить чувствительность существующего метода обработки данных о транзитах экзопланет, собранных при помощи миссии Kepler, и обнаруживать дополнительные планеты с размерами, близкими к размерам Земли.

Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.

Источник

Открытие большого количества льда на Марсе дает новые сведения о прошлом планеты

Недавно обнаруженные слои льда, расположенные на глубине около одного километра под поверхностью Марса в окрестностях северного полюса, представляют собой остатки древних полярных ледовых щитов и могут оказаться одним из крупнейших резервуаров воды на планете, согласно ученым из Техасского университета в Остине и Аризонского университета.

Команда ученых во главе с С. Нероцци (S. Nerozzi) из Техасского университета в Остине, США, сделала это открытие, используя измерения, проведенные при помощи радара Shallow Radar (SHARAD) марсианского орбитального аппарата НАСА под названием Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Инструмент SHARAD излучает радиоволны, которые проникают под поверхность Марса на глубину до двух километров.

Эти находки имеют большое значение, поскольку слои льда отражают древние изменения климата на Марсе, аналогично тому, как годичные кольца деревьев отражают изменения древнего климата на Земле. Изучение геометрии и состава этих слоев льда может дать ученым информацию о том, насколько климат древнего Марса благоприятствовал существованию жизни, сказали исследователи. Команда обнаружила слои изо льда и песка, содержащие подчас до 90 процентов воды.

Если полностью расплавить весь лед из этих вновь обнаруженных залежей, то можно покрыть всю поверхность Красной планеты слоем воды глубиной 1,5 метра, сообщают авторы исследования.

Работа опубликована в журнале Geophysical Research Letters.

Источник

Черные дыры помогут узнать, состоит ли темная материя из аксионов

Из чего состоит темная материя? Это один из самых важных вопросов современной астрономии. Мы знаем, что темная материя окружает нас, поскольку мы видим ее гравитационное влияние на все вокруг, начиная от звезд и заканчивая эволюцией Вселенной в целом, однако мы не знаем, что она собой представляет. Одна из возможностей состоит в том, что темная материя состоит из экзотических частиц, известных как аксионы, и в новом исследовании астрономы предприняли попытку ограничить свойства этих частиц, используя для этого черные дыры.

Ученым неизвестно, существуют ли на самом деле аксионы. Существование этих частиц было предложено для объяснения отсутствия нарушения симметрии, называемой CP-симметрией, в случае сильного ядерного взаимодействия в физике элементарных частиц, которое не укладывается в современные модели. Для того чтобы претендовать на роль частицы темной материи аксион должен иметь определенные свойства. Он не может слишком часто взаимодействовать с частицами нормальной материи и даже с другими аксионами. Кроме того, во Вселенной должно существовать огромное количество аксионов; эти частицы должны быть стабильными и долгоживущими.

Для наложения ограничения на свойства аксионов в новом исследовании ученые во главе с Винсентом Дежаком (Vincent Desjacques) использовали хорошо известное из наблюдений соотношение между массами центральной сверхмассивной черной дыры галактики и самой галактики. Предположив, что черная дыра на самом деле представляет собой ядро, состоящее из частиц темной материи аксионов, ученые смогли наложить важные верхние ограничения на массу аксионов, которые помогут при проведении будущих экспериментов и прямых поисков загадочных частиц темной материи.

Исследование появилось на сервере предварительных научных публикаций arxiv.org.

Источник