Новости науки

Физики нашли внутри протонов самую плотную форму материи во Вселенной

Протоны оказались самой плотной формой материи во Вселенной – давление внутри них, как показывают замеры американских ученых, примерно в 10 раз выше, чем в центре нейтронных звезд. Их выводы были опубликованы в журнале Nature.

"Мы нашли область экстремально высокого давления в центре протона, которая стремится вырваться наружу, и чуть более слабую и протяженную область, которая стремится обвалиться в сторону центра частицы,  в ее периферийной части", — рассказывает Фолькер Буркерт (Volker Burkert) из Национальной ускорительной лаборатории имени Джефферсона в Ньюпорте (США).

По современным представлениям, все элементарные частицы состоят из небольших объектов, которые физики называют кварками и глюонами. Протоны, нейтроны и прочие "тяжелые" частицы, называемые барионами, содержат в себе три кварка. Их меньшие собратья, так называемые мезоны, содержат в себе два элемента – "обычный" кварк и антикварк, базовую составляющую антиматерии.

Кварки связаны между собой мощнейшими силами природы, так называемыми сильными ядерными взаимодействиями. Поэтому в чистом виде они не существуют, и для их "освобождения" необходимы гигантские температуры и энергии, которые существовали только в момент Большого взрыва. По этой причине свойства кварков и глюонов ученые изучают, создавая подобные условия на БАК и других мощных коллайдерах.

Этот феномен, который физики называют "конфайнментом" кварков, сегодня остается главным препятствием для изучения структуры элементарных частиц и поисков ответов на множество "главных вопросов" физики – к примеру, как родилась Вселенная и почему в ней нет антиматерии. Более того, остается непонятным и то, как работают сами сильные ядерные взаимодействия.

Долгое время, как отмечает Буркерт, ученые считали, что внутрь частиц нельзя заглянуть, не разрушая их, так как скрепляющие их взаимодействия в сотни и миллионы раз сильнее, чем гравитация или электромагнетизм, две других фундаментальных силы.

Американские физики нашли способ обойти эту проблему, используя две относительно новые теории, сформулированные Хайнцом Пагельсом и Ричардом Фейнманом в 1960 годах. Первая из них описывает то, как гравитоны, пока еще открытые переносчики гравитации, взаимодействуют с протонами и "уносят" с собой информацию об их структуре. Вторая, в свою очередь, объясняет то, как кварки внутри элементарных частиц влияют на то, в какую сторону те отталкивают пучки электронов, сталкивающиеся с ними.

Как обнаружили Буркерт и его коллеги, обе эти теории были связаны друг с другом, что позволило им составить первую "карту" недр протона, обстреливая сосуд с жидким водородом пучком электронов высокой энергии.

Когда электрон сталкивается с протоном, он передает часть своей кинетической энергии одному из кварков, используя виртуальный фотон, не существующий в реальности. Этот кварк, в свою очередь, выбрасывает в окружающую среду уже настоящую  частицу света, чьи свойства будут зависеть от внутренней структуры протона.

Замеряя эти свойства фотонов и то, в какие стороны разлетелись протон и электрон, ученые смогли выяснить, как распределены источники сильных взаимодействий по протону и измерить давление, которое они порождают. Оно составляет фантастические 10 в 35 степени паскаль, что на порядок выше, чем давление в центре самых плотных объектов Вселенной – нейтронных звезд.

В ближайшее время Буркерт и его коллеги планируют "обстрелять" протоны электронами более высоких энергий, что позволит им повысить точность замеров и узнать некоторые другие их свойства, в том числе измерить точные размеры частицы и понять, почему данные по их радиусу, полученные разными способами, существенно расходятся.

Источник

Обнаружена самая быстрорастущая черная дыра из известных на сегодня науке

Астрономы из Австралийского национального университета обнаружили самую быстрорастущую черную дыру, известную во Вселенной, которая представляет собой «монстра», поглощающего примерно по одной солнечной массе каждые двое суток.

Исследователи заглянули в прошлое на более чем 12 миллиардов лет назад, в то время, когда масса этой сверхмассивной черной дыры составляла примерно 20 миллиардов масс Солнца, при этом скорость роста гигантской черной дыры составляла примерно один процент в течение одного миллиона лет.

«Эта черная дыра растет настолько стремительно, что она светит в тысячи раз ярче, даже по сравнению с целой галактикой. Это свечение обусловлено разогревом, возникающим в результате трения внутри мощных потоков газов, падающих на черную дыру», - сказал доктор Кристиан Вольф (Christian Wolf) из Австралийского национального университета, главный автор нового исследования.

Астрономы обнаружили этот источник при помощи телескопа SkyMapper обсерватории Сайдинг-Спринг Австралийского национального университета в ближнем ИК диапазоне, поскольку в результате расширения пространства длина волны света, идущего к Земле через всю Вселенную, увеличивается.

Согласно доктору Вольфу черные дыры, представляющие собой такие яркие источники, могут быть использованы для измерения космических расстояний, а также изучения формирования элементов в ранних галактиках Вселенной.

Исследование появилось на сервере предварительных научных публикаций arxiv.org.

Источник

Астрономы наблюдают пульсар, лежащий в 6500 световых лет от Земли

Повторно проанализировав данные, полученные в 1997 г. при пролете космического аппарата НАСА Galileo («Галилео») мимо спутника Юпитера Европы, ученые во главе с Маргарет Кивелсон (Margaret Kivelson) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, США, нашли признаки, указывающие на то, что зонд пролетал непосредственно сквозь водяную струю. Эти находки свидетельствуют в пользу гипотезы о том, что под поверхностью Европы существует глобальный океан, в котором, как считают эксперты, может даже существовать жизнь.

Уже давно исследователи предполагают, что под поверхностью Европы скрывается океан соленой воды, размер которого примерно в два раза превышает размер Мирового океана нашей планеты.

Учитывая предполагаемое изобилие жидкой, теплой воды, НАСА рассматривает Европу как одно из наиболее перспективных мест для существования внеземной жизни в Солнечной системе.

В последние несколько лет космический телескоп НАСА Hubble («Хаббл») обнаруживал признаки наличия водяных струй на поверхности Европы, однако эти наблюдения проводились со слишком большого расстояния, чтобы можно было убедительно утверждать наличие или отсутствие этих струй.

Однако аппарат Galileo подходил к Европе намного ближе – однажды он пролетел на высоте всего лишь 150 километров над поверхностью спутника Юпитера. Согласно исследователям, именно в тот раз спутник вошел в водяную струю, бьющую из подповерхносного океана Европы. В пользу этой версии свидетельствуют показания бортовых инструментов зонда, повторно проанализированные командой Кивелсон. Дополнительным подтверждением этой гипотезы является также то, что наблюдательные свидетельства, полученные для этих струй «Хабблом», указывают на ту же самую область поверхности Европы, отмечают авторы.

Работа опубликована в журнале Nature Astronomy.

Источник

XFEL и

Успешное строительство рентгеновского лазера на свободных электронах — XFEL — вызвало интерес во всем мире. Мало кто знает, что у этого проекта российские корни. XFEL сможет фотографировать структуры размером меньше нанометра и тем самым решать множество практических задач для биологии, химии, медицины, материаловедения. Изобретатель этой установки — Евгений Салдин, ныне сотрудник центра DESY (Германия) — рассказал РИА Новости о принципах ее работы и открывающихся научных перспективах.

Рентгеновское излучение используют для исследования структуры молекул уже почти сто лет. Тому способствует малая длина волны этой части электромагнитного спектра — порядка одного ангстрема (одна десятая нанометра). Фотоны просто рассеиваются на кристаллической решетке и создают на детекторе дифракционную картину, по которой с помощью программного обеспечения восстанавливают трехмерную структуру молекулы. Еще в середине XX века рентген помог понять, как устроена ДНК.

Раньше ученые использовали рентгеновские трубки, теперь к их услугам источники рентгеновского излучения большой яркости, которое образуется в кольцевых ускорителях электронов — синхротронах. Поэтому и излучение называют синхротронным.

Сгусток электронов в кольце разгоняется до околосветовых скоростей, испуская фотоны с разной длиной волны — вплоть до рентгеновского диапазона. Его отводят в каналы, где облучают образцы, а детекторы излучения фиксируют данные об атомном строении молекул. За сеанс можно проводить десятки различных опытов.

Если на пути электронного сгустка, который крутится в кольце, установить ряд сильных магнитов — ондуляторов, превращающих траекторию в синусоиду,  —то качество сопутствующего излучения можно многократно повысить.

Мощный линейный ускоритель вместо синхротрона позволяет сформировать сгусток электронов очень высокой плотности и отличного качества. В длинном ондуляторе его излучение воздействует на электроны, усиливается и поступает очень короткими импульсами, превращаясь, по сути, в лазер огромной интенсивности. Теоретически всю его энергию можно сосредоточить в пятне диаметром порядка длины волны — одна десятая нанометра. Это и есть XFEL. А явление самоусиливающейся спонтанной эмиссии, лежащее в его основе, открыли в 1980-м советские физики из Новосибирска Анатолий Кондратенко, Ярослав Дербенев и Евгений Салдин.

Евгений Салдин (второй слева) с коллегами на церемонии вручения премии Общества друзей Гельмгольц-центра, 2012 год, Берлин

Фантастическая идея, опередившая время

Евгений Салдин окончил физико-математическую школу при Новосибирском государственном университете, а затем и физфак. Поступил стажером в ускорительную лабораторию Института ядерной физики в Академгородке.

"Было огромное желание заниматься наукой, но осуществилось оно только в 1977 году, когда я начал работать вместе Ярославом Сергеевичем Дербеневым и Анатолием Михайловичем Кондратенко, которых считаю своими учителями", — рассказывает РИА новости Евгений Салдин.

В том году в Стэнфорде заработал первый лазер на свободных электронах (free electron laser, или FEL) с длиной волны в три микрона — и новосибирские ученые подключились к этому направлению. Но если большинство физиков по всему миру работали в оптическом диапазоне, стараясь максимально усилить яркость пучка, то Салдин с коллегами задумали создать FEL в миллионы раз более мощный и сосредоточились на рентгеновском диапазоне.

"В то время наша работа выглядела как научная фантастика. Рецензент из журнала Nuclear Instrument and Method Journal так и написал в отзыве на статью, что это все "science fiction". И добавил: "Но кто знает, что будет через двадцать лет". Поэтому публикация состоялась", — продолжает ученый.

Публикации в зарубежных журналах принесли Салдину мировую известность. Он собрал вокруг себя группу молодых энтузиастов и следующие десять лет разрабатывал тему, которая в 1999 году завершилась монографией The Physics of Free Electron Laser.

Последующее развитие физики показало правоту новосибирцев. Квантовые лазеры быстро вытеснили FEL в оптическом диапазоне. Напротив, лазеры на свободных электронах в рентгеновском диапазоне (XFEL) с большим коэффициентом усиления приобрели популярность во всем мире, несмотря на большие размеры и стоимость. За последние два года XFEL ввели в строй в Германии, Южной Корее, Швейцарии.

Россия спасает репутацию Ангелы Меркель

В 1990-х в Исследовательском центре физики высоких энергий DESY под Гамбургом планировали строить линейный электрон-позитронный ускоритель длиной в 30 километров с энергией в половину тераэлектронвольта — TESLA. Однако работы свернули в связи с закрытием национальной программы по физике высоких энергий. Все исследования в этом направлении перевели в ЦЕРН.

Аналогичную конверсию национальных программ по физике высоких энергий предприняли другие страны ЕС. Располагая полномочиями и средствами, собранными со стран-участниц, в ЦЕРН решили, что в ближайшее двадцатилетие сосредоточатся на Большом адронном коллайдере и строить линейный электрон-позитронный ускоритель не будут.

Чтобы сохранить научные школы и сотрудников, DESY переориентировали на рентгеновский лазер, для которого требовался линейный ускоритель, а не кольцевой, и можно было задействовать наработки TESLA. Изобретателя XFEL Евгения Салдина пригласили в 1994 году для создания прототипа, и уже в начале 2000-го рентгеновский лазер TTF1 на длине волны 80 нанометров успешно заработал, сразу показав уникальные возможности исследования атомов и молекул.

Эта установка буквально спасла центр DESY от закрытия и помогла преодолеть сложный период смены научной специализации. Хотя не все шло гладко. Поверив в успех TTF1, правительство Германии задумало построить самый мощный в мире рентгеновский лазер совместно с другими странами ЕС. Бюджет проекта составил один миллиард евро. Германия сразу внесла 500 миллионов евро. А вот с софинансированием возникли сложности. 

Согласно закону, стройку можно начинать, только если на счетах проекта есть 75% бюджета. Канцлер Германии Ангела Меркель оказалась в тупиковой ситуации: создать первый в мире XFEL было делом чести, но проект застопорился. Ситуацию спасла Россия, внесшая в 2009 году 250 миллионов евро. После этого проект стартовал.

Сверхзадача по расшифровке белков

Задержка с финансированием стоила Европе приоритета. Первыми XFEL запустили США (установка LCLS в Стэнфорде) — и в 2012 году расшифровали с его помощью структуру белка, вызывающего африканскую сонную болезнь. Однако Евгений Салдин не считает это крупным научным прорывом. По его мнению, структуры белков расшифровывают на источниках специализированного синхротронного излучения (ИССИ) примерно по две тысячи в год. Всего на данный момент определено около ста тысяч структур из более чем двухсот миллионов. 
Другое дело — расшифровка всех биологически активных белковых структур. Сделать это на обычных ИССИ невозможно. Чтобы исследовать биомолекулу, нужно ее превратить в кристалл. Но лишь малая часть белков поддается этой процедуре. Проблема и в том, что кристалл должен быть достаточно крупным. Размеры уменьшили благодаря ИССИ последнего поколения, что несколько расширило круг изучаемых белков, но предел уже был достигнут.

"При рассеянии фотонов на образце идет их поглощение, которое разрушает молекулу задолго до того, как нужную информацию унесет рассеянное излучение. Тогда был предложен новый метод — diffraction before distruction (дифракция до разрушения). Применить его можно только на XFEL", — поясняет Евгений Салдин.

В Стэнфорде, например, удалось уменьшить размер кристаллов до десяти микрон и умещать в них до десятка тысяч молекул белка.

"Это расширяет круг белков, структуру которых можно расшифровать, но незначительно", — подчеркивает ученый.

Кардинальное решение проблемы — в том, чтобы определять структуру белка по одной молекуле, не кристаллизуя ее. Для этого нужен более совершенный лазер. Импульс рентгеновского излучения нужен столь короткий — порядка пяти фемтосекунд, — чтобы электроны не успели покинуть молекулу изучаемого вещества. Тогда на детектор поступит неискаженная картина молекулярной структуры. При этом каждый импульс должен содержать достаточно фотонов, а значит, пиковую мощность лазера следует увеличить до тераватта.

"Это сверхзадача для рентгеновского диапазона, которую мы решаем на европейском XFEL. В будущем мы увеличим число фотонов в коротком импульсе в сто раз по сравнению с LCLS. Сейчас же отрабатывается впрыск молекулы в детектор и совершенствуется программное обеспечение, которое, как и в томографии, имеет решающее значение", — говорит Салдин.

Новая методика, отрабатываемая в DESY, позволит в считаные часы расшифровывать структуру любого белка. Это будет способствовать очень быстрому прогрессу в биологии и медицине, сравнимому с расшифровкой генома человека.

 

© Фото : XFEL

Схема рентгеновского лазера на свободных электронах XFEL

Зачем России ИССИ-4

В мире действуют порядка 60 ИССИ разных поколений. Два из них — в России: в Курчатовском институте в Москве и ИЯФ СО РАН в Новосибирске. По мнению Евгения Салдина, для такой большой территории имеет смысл создавать минимум три установки третьего поколения, представляющие собой синхротроны с множественными каналами вывода рентгеновского излучения. Строительство таких источников в мире хорошо отработано. А недавно их яркость значительно улучшили за счет магнитов особой конфигурации. Именно эти модернизированные источники в последнее время называют ИССИ-4.

На строительство уходит три-четыре года, при этом, в отличие от линейных ускорителей, подземные тоннели не требуются. До 80 процентов бюджета идет на создание и оборудование пути прохождения пучка электронов. Вряд ли получится обойтись только российскими материалами и оборудованием, что-то придется заказывать за рубежом. В то же время сверхпроводящие магниты для ондулятора отлично делают в Новосибирске. Кроме того, в процессе строительства и эксплуатации ИССИ вокруг него появится множество коммерческих фирм, где можно будет размещать заказы на детали и услуги.

По словам ученого, строительство ИССИ — мировой тренд, способный удовлетворить огромный запрос со стороны биологов, медиков, химиков, материаловедов. После этого, имея опыт и кадры, можно перейти к XFEL (который, строго говоря, неправильно называть ИССИ, поскольку источником излучения служит не синхротрон, а линейный ускоритель). Это автоматически потянет за собой бурное развитие различных отраслей науки и индустрии.

Например, в DESY вокруг XFEL действует центр по расшифровке структур биомолекул, создают центр по инфекционным болезням на базе ИССИ PETRA и EXFEL, фемто- и наноцентры, центры по трансферу технологий.

"Как показывает практика, никакого военного применения таких установок нет и не предвидится. Единственный проект, который реализуется, — лазер на свободных электронах в оптическом диапазоне с зеркалами. Причем на специально подобранной длине волны, поскольку водяной пар сильно поглощает по всем другим диапазонам. Обычные квантовые лазеры с этой задачей не справляются. Работы идут в Jefferson Lab, расположенной недалеко от военно-морской базы США. Возможно, в следующей декаде FEL будет готов для установки на авианосец", — отмечает исследователь.

Награды достоин

По мнению научного сообщества, изобретение вполне достойно высшей научной награды — Нобелевской премии по физике, поскольку оно знаменует собой освоение человечеством рентгеновского диапазона.

Недаром в 2015 году Нобелевский комитет организовал симпозиум, посвященный XFEL. С докладами на нем выступили три претендента на премию: американский физик Джон Мейди (John Madey), создатель лазера на свободных электронах (скончался в прошлом году), Евгений Салдин, изобретатель рентгеновского лазера XFEL, и Клаудио Пеллегрини (Claudio Pellegrini), инициатор строительства первой в мире установки этого типа (LCLS в Стэнфорде).

"Прорваться в рентгеновский диапазон не удавалось с помощью квантовых лазеров в течение примерно сорока лет, хотя суммарно деньги на это были потрачены огромные. Максимум, чего удалось достичь, — длины волны десять нанометров. А XFEL дал одну десятую нанометра за десять лет. Это достижение можно сравнить с географическим открытием, которое происходит только раз в истории человечества. Конечно, размеры установки пока большие, но освоение радиодиапазона тоже начиналось с ламповых приемников, а теперь там все миниатюрное благодаря полупроводникам", — заключает Евгений Салдин.

Источник

Для МКС разрабатывают лазер против космического мусора

Международная космическая станция (МКС) может получить лазер для "отстрела" космического мусора.

О разработке такой установки международной группой ученых рассказал, выступая на заседании Совета РАН по космосу, председатель экспертной группы Совета по космическим угрозам, член-корреспондент РАН Борис Шустов.

В настоящее время для защиты МКС от космического мусора проводятся маневры уклонения, производимые с помощью двигателей самой станции или пристыкованных к ней грузовых кораблей. Такие операции осуществляются несколько раз в год.

"На праздновании 60-летия первого спутника в Институте космических исследований прошло заседание рабочей группы, на котором ученые из Италии, Франции, Японии и России договорились, что будет образована международная кооперация. Все они будут думать над применением орбитальных лазеров, размещенных на МКС, чтобы избежать столкновении с малыми, в несколько сантиметров, но самыми многочисленными и поэтому самыми опасными обломками космического мусора", — рассказал Шустов.

Президент РАН Александр Сергеев отметил, что вопрос использования лазеров для очистки околоземной орбиты от космического мусора обсуждается уже давно.

"В последнее время очень популярной является обсуждение использования действующих из космоса лазеров по отклонению элементов мусора на орбиты их сведения в атмосферу. Сейчас в Японии и Европе серьезно обсуждаются проекты создания таких установок. Параметры лазеров, которые сейчас есть, как по средней мощности, так и по пиковой мощности, являются достаточными для решения задачи по изменению орбиты небольших элементов космического мусора размером по 10 сантиметров и меньше", — сказал президент РАН.

Российский стержень

Разработка российских ученых позволит уменьшить габариты и технологическую сложность орбитального лазера, рассказал в свою очередь заведующий отделом Института прикладной физики РАН, кандидат физико-математических наук Олег Палашов, который осуществляет непосредственное сотрудничество с зарубежными коллегами по проекту лазера для МКС.

По его словам, изначально идея такой установки принадлежала специалистам из Японии, которые представили свой проект еще в 2015 году. Они предложили использовать три готовых и разрабатываемых в настоящее время решения: МКС в качестве платформы для размещения установки, лазер для мощных ускорителей следующего поколения Xcan и телескоп для изучения воздействия на атмосферу космических лучей JEM-EUSO с зеркалом диаметром 2,5 метра.

В первоначальном проекте лазер должен был концентрировать энергию с 10 тысяч оптиковолоконных каналов. "Мы предложили коллегам уменьшить число каналов с 10 тысяч до 100 путем использования вместо оптоволокна так называемых тонких стержней, которые разрабатываются в нашем Институте", — отметил в ходе выступления на Совете Палашов.

"Сам по себе проект этот новый. Рассматривается только возможность создания такого лазера и потенциал его размещения на космическом аппарате, а интерфейс, как управлять такого рода излучением, — это уже следующий вопрос", — добавил он.

По словам Палашова, для работы проектируемого лазера на полную мощность потребуется столько же электроэнергии, сколько вырабатывает вся МКС. Понимая, что нельзя обесточить станцию, специалисты прорабатывают проект, который будет потреблять лишь 5% доступной энергии. Это ограничит возможность длительности выстрела 10 секундами и 200 секунд будет уходить на перезарядку. Дальность стрельбы составит до 10 километров. При этом вес аппаратуры составит около 500 килограммов, а объемы — 1-2 кубических метра.

Планируется, что в результате воздействия лазера на космический мусор, тот будет испаряться, превращаясь в облако металлических частиц, но их размер не будет представлять угрозу обшивке МКС и аппаратуре космических аппаратов.

Источник

Ученые рассказали, что мешает созданию паруса для полета к Альфе Центавра

Участники проекта Breakthrough Starshot подготовили список проблем, которые им придется решить для того, чтобы создать солнечный парус подходящих размеров для полета к Альфе Центавра за 20 лет. Их выводы были опубликованы в журнале Nature Materials.

"Первые результаты нашего анализа оказались неожиданно оптимистичными – уже существующие сегодня материалы, в комбинации с новыми методиками производства и измерения их свойств, в принципе позволяют создать прототип паруса, подходящего для разгона межзвездного корабля", — пишут Гарри Этуотер (Harry Atwater) и его коллеги из Калифорнийского технологического института в Пасадене (США).

В апреле 2016 года покойный британский космолог Стивен Хокинг и российский миллиардер Юрий Мильнер рассказали о своей очередной "космической" инициативе в рамках серии проектов Breakthrough Initiatives — Breakthrough Starshot. В его рамках бизнесмен выделил 100 миллионов долларов на создание космического корабля на базе идеи, изложенной калифорнийскими физиками под руководством Филипа Лубина (Philip Lubin) два года назад.

Ее суть заключается в том, чтобы отправлять к далеким планетам не классические космические корабли, а чрезвычайно легкие и плоские структуры из светоотражающего материала, которые будут разгоняться до околосветовых скоростей при помощи мощного орбитального лазера.

Подобный межзвездный "парусник", по расчетам американских физиков, сможет достигнуть Альфы Центавра за 20 лет, и будет совершать перелеты между Марсом и Землей всего за трое суток без полезной нагрузки, и за месяц при нагрузке в 10 тонн.

Главной проблемой и в том и в другом случае будет торможение зонда – пока у придумавшей его команды нет идей, как сделать остановку лазерного "парусника" безопасной. Аналогичные проблемы возникнут, как позже предположили другие физики, при его разгоне – парус будет или сожжен лазером, или же он разрушится при столкновении с частицами пыли.

Этуотер и его коллеги по институту, непосредственно участвующие в Breakthrough Starshot, впервые детально изучили то, как будет вести себя подобный парус при взаимодействии с лазером и межзвездной средой, и сформулировали набор минимальных требований по его изготовлению.

Как выяснили ученые, несмотря на почти "невозможный" набор характеристик – площадь в 10 квадратных метров, массу в грамм и отражательную способность в 99,999999% — главной проблемой при изготовлении паруса будет не подбор материала, а ряд других вещей. Оказалось, что на Земле уже существует ряд материалов, в том числе пленки из дисульфида молибдена, аморфного кремния и ряда других полупроводников, которые имеют подобные свойства.

Если эта пленка будет достаточно тонкой, то, парадоксальным образом, столкновения с атомами гелия и водорода, присутствующими в межзвездной среде, почти не будут сказываться на жизни паруса. Большая часть атомов будет проходить сквозь него, не причиняя вреда, а столкновения с частицами пыли, как показывают расчеты физиков, повредят не более 10% от общей площади паруса.

Проблема же, в свою очередь, заключается в том, что сегодня не существует технологий, которые позволяли бы выращивать очень однородные и тонкие пленки из этих веществ нужных размеров. Ученым придется найти способ склеивать относительно небольшие фрагменты этих пленок, диаметром в 10-20 сантметров, причем проводить эту операцию нужно фактически с атомарной точностью.

С другой стороны, Этуотер и его коллеги уверены, что подобные методики "склеивания" кусочков паруса можно достаточно быстро разработать, опираясь на те технологии, которые сегодня используются в IT-индустрии для спаивания отдельных элементов микросхем. Их создание позволит Breakthrough Starshot решить одну из главных проблем и приступить к созданию лазерной установки, способной разогнать этот парус до нужной скорости.

Источник

Новый магнитный процесс в турбулентной области космического пространства

Несмотря на то, что окрестности Земли находятся очень близко к нам, мы до сих пор не знаем многого о протекающих в них процессах. В новом исследовании ученые миссии НАСА Magnetospheric Multiscale spacecraft (MMS) во главе с Т.Д. Фаном (T. D. Phan) открыли новый тип магнитных явлений в ближних окрестностях Земли.

Магнитное пересоединение представляет собой один из важнейших процессов, протекающих в пространстве – наполненном заряженными частицами, известными как плазма – вокруг Земли. В этом фундаментальном процессе происходит рассеяние магнитной энергии и разгон заряженных частиц, что приводит к изменениям космической погоды, которую ученые хотят научиться прогнозировать, подобно погоде на поверхности Земли. Пересоединение происходит тогда, когда пересекающиеся магнитные линии «ломаются», в результате чего в стороны выбрасываются потоки заряженных частиц. В новом исследовании пересоединение магнитных линий было обнаружено там, где оно никогда прежде не наблюдалось – в турбулентной плазме.

Магнитное пересоединение неоднократно наблюдалось в магнитосфере – магнитной оболочке Земли – однако обычно в «спокойных» условиях. Новое же событие было зарегистрировано в области, называемой магнитослоем, которая находится на внешней границе магнитосферы и характеризуется высокой турбулизацией потоков солнечного ветра. Ранее ученые не знали, происходит ли в этой области пересоединение магнитных линий, поскольку плазма в ней имеет в высшей степени хаотичный характер. Согласно находкам, сделанным при помощи миссии MMS, пересоединение магнитных линий в этой области происходит, однако в очень небольшом масштабе, по причине чего это событие ускользало от внимания предыдущих зондов, обладающих более низким порогом чувствительности.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Источник

Может ли Мультивселенная быть пригодной для жизни?

Мультивселенная – в составе которой наша Вселенная является лишь одним из «кирпичиков» - может быть отнюдь не так сурова и негостеприимна для жизни, как считалось ранее.

Вопросы о том, могут ли другие Вселенные существовать в рамках единой Мультивселенной – а также о том, может ли в этих иных Вселенных существовать жизнь – вызывают бурные дискуссии в современном научном сообществе.

Сегодня в новом исследовании, проведенном международной командой ученых, показано, что жизнь может быть распространена во всех Вселенных Мультивселенной, если последняя существует.

Ключом к такому решению этого сложного вопроса для исследователей стала темная энергия, таинственная «сила», которая ускоряет расширение Вселенной.

Ученые говорят, что согласно современным теориям происхождения Вселенной в ней должно находиться гораздо больше темной энергии, чем показывают наблюдения. Ранее считалось, что добавление больших количеств темной энергии вызывает такое стремительное расширение пространства, что материя расходится в разные стороны еще до того, как из нее успевают сформироваться звезды, планеты и жизнь на поверхностях планет.

Гипотеза Мультивселенной, предложенная в 1980-е гг., может объяснить, почему в нашей Вселенной наблюдается лишь относительно небольшое количество темной энергии, благодаря чему в ней имеет возможность развиваться жизнь, в то время как в других Вселенных темной энергии существенно больше и возможности существования в них жизни нет.

При помощи моделирования космоса на суперкомпьютерах исследователи в новой работе выяснили, что добавление больших количеств темной энергии, в десятки раз превышающих количество темной энергии, присутствующей в нашей Вселенной, оказывает лишь незначительное влияние на формирование звезд и планет. Следствием из этого факта является то, что жизнь может существовать не только в нашей Вселенной, но и в других Вселенных, которые входят в состав гипотетической Мультивселенной, считают авторы.

Две работы по материалам этого исследования опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Источник

Физики из США создали "шапку-невидимку" для подводных лодок

Американские физики и инженеры разработали метаматериал, который делает любой подводный объект "прозрачным" для звуковых волн и невидимым для сонаров. Они представили свою разработку на ежегодной встрече Американского акустического общества в Вашингтоне.

"Подобные материалы, когда мы начинаем говорить о них, часто кажутся исключительно абстрактной идеей, которую нельзя воплотить на практике. С другой стороны, математика показывает, что все подобные свойства вполне реальны. Сейчас мы создаем эти материалы и пытаемся понять, какие возможности они могут нам предоставить", — отметила Аманда Хэнфорд (Amanda Hanford) из университета штата Пенсильвания в Филадельфии (США). 

В последние годы ученые активно изучают свойства так называемых метаматериалов – искусственных структур из множества отдельных кусочков или наночастиц, способных необычным образом взаимодействовать со светом. Метаматериалы, как сегодня считают физики, станут основой сверхбыстрых световых компьютеров будущего и других футуристичных гаджетов.

Строго говоря, метаматериалы не являются изобретением человека – похожие на них кристаллы и структуры встречаются на крыльях многих бабочек "металлической" окраски, на панцирях многих других насекомых, крыльях птиц и даже в знаменитых синих складках на мордах павианов-мандрилов.

Опыты последних десяти лет показывают, что метаматериалы можно настроить таким образом, что они начнут взаимодействовать не только со светом и его ближайшими "кузенами" – тепловым, рентгеновским или ультрафиолетовым излучением, но и даже с магнитными полями, а также порождать любопытные квантовые эффекты, которые физики называют "кристаллами времени".

Как отмечает Хэнфорд, ученые уже создали десятки подобных конструкций, которые идеально отражают или пропускают через себя звуковые волны, однако все они работают только на открытом воздухе. Акустические "шапки-невидимки", работающие в воде, создать гораздо сложнее, так как вода намного плотнее и она не сжимается, в отличие от воздуха.

Американским инженерам удалось решить эту задачу, пойдя несколько иным путем – их метаматериал не пропускает через себя звуковые волны, а отражает их таким образом, что наблюдателю кажется, что он смотрит на плоское дно моря, реки или океана.

По своей структуре он похож на пирамиду высотой в метр, покрытую множеством стальных пластинок с множеством отверстий, которые поглощают и преобразуют акустические колебания. Как полагают ученые, размеры этой конструкции и ее структуру можно будет легко поменять в будущем, что позволит защищать объекты на дне морей от высокочастотных вибраций и скрывать подводные лодки и батискафы от эхолокаторов.

Источник

НАСА полно решимости отправить на Марс мини-вертолет

Американское космическое агентство заявило в пятницу о своих планах впервые в мире отправить к Марсу в 2020 г. вертолет - миниатюрный беспилотный аппарат, который призван значительно углубить наше понимание Красной планеты.

Известный под незатейливым названием The Mars Helicopter, этот аппарат весит менее 1,8 килограмма, а его фюзеляж имеет размер примерно со средний грейпфрут.

Этот вертолет будет базироваться на днище нового марсианского ровера Mars 2020, колесного вездехода, основными целями которого являются определение потенциальной пригодности для жизни марсианских условий, проведение поисков следов внеземной жизни, а также оценка доступности природных ресурсов и угроз для будущих исследователей Красной планеты.

Планируется, что миссия Mars 2020 будет отправлена к Красной планете в 2020 г., а прибудет на место в феврале 2021 г.

Для того чтобы летать в разреженной марсианской атмосфере вертолет должен быть очень легким и мощным. Инженеры НАСА предлагают оснастить вертолет парой соосных винтов, скорость вращения которых будет составлять почти 3000 оборотов в минуту – что примерно в 10 раз выше скорости вращения винтов вертолетов, летающих в атмосфере нашей планеты.

Этот вертолет будет оснащен солнечными панелями, при помощи которых он сможет подзаряжать свои литий-ионные аккумуляторы.

Управление вертолетом будет осуществляться операторами с Земли. Планируется проводить испытательные полеты этого аппарата в течение 30 суток, причем каждый последующий из пяти запланированных на этот период полетов будет продолжаться дольше предыдущего. Таким образом планируется достичь к последнему по счету испытательному полету перемещения вертолета без подзарядки на расстояние примерно 100 метров.

Согласно НАСА этот вертолет станет необременительным дополнением к вездеходной миссии Mars 2020 – если испытания вертолета пройдут удачно, то НАСА приобретет ценный инструмент для разведки местности и координирования марсохода, а в случае неудачных испытаний потеря вертолета никак не скажется на научной производительности основной миссии.

Источник

Технократия, космос, война: каким фантасты описывали наше время

Писатели-фантасты ХХ века нередко помещали своих героев в следующее столетие, подробно рассказывая о технологиях и обществе будущего. Почти все были уверены, что человечество через 100-150 лет уже покорит ближайшее межпланетное пространство. Вышло немного иначе. Каким предстает наше время в самых известных научно-фантастических произведениях — в материале РИА Новости.

В ракете вокруг Солнца

Действие повести Константина Циолковского "Вне Земли", написанной до революции, разворачивается в 2017 году. Француз, англичанин, немец, американец, итальянец и русский, все очень богатые, уединяются в замке в Гималаях, чтобы построить ракету. Русский инженер Иванов предлагает принцип реактивного двигателя и предоставляет расчеты по преодолению силы тяжести. Герои тайно строят корабль в виде гигантского веретена длиной сто метров и отправляются в космос, взяв с собой запас еды и воздуха.

В ходе полета они выходят в скафандрах в открытый космос и строят оранжерею за пределами ракеты, обеспечив себя питанием и кислородом на много лет. Садятся на обратную сторону Луны и путешествуют по ее поверхности. Наш спутник оказывается обитаемым, населенным странными безкорневыми растительными организмами. Облетев несколько раз вокруг Солнца, изучив пространство между Землей и Марсом, исследователи возвращаются домой.

На Земле люди используют дрова и уголь для обогрева. Транспорт — на конной тяге, однако развиты воздухоплавание на дирижаблях и аэропланах.

Земляне способны построить города на околоземной орбите. Ими управляет единое правительство, составленное из представителей всех государств, действует "общечеловеческий" язык. "Войны были невозможны", — сообщает Циолковский.

Макет ракеты, сделанный по чертежам Константина Циолковского

Колонизация Марса

Цикл рассказов "Марсианские хроники" американского писателя Рэя Брэдбери, созданный в конце 1940-х, посвящен заселению Марса.

Овладевшие ядерной энергией люди отправляют экспедицию на Красную планету в 1999 году, но экипаж бесследно исчезает. Последующие миссии также терпят неудачу. Виной тому марсиане, обладающие телепатией, гипнозом и способностью насылать галлюцинации. Однако население планеты гибнет из-за занесенной с Земли ветрянки.

Колонизация Марса начинается с 2002 года. Земляне прибывают на ракетах десятками тысяч, активно преобразуют природу. "За шесть месяцев на голой планете был заложен десяток городков с великим числом трескучих неоновых трубок и желтых электрических лампочек", — пишет Брэдбери.

Однако на Земле в ноябре 2005 года начинается Большая война. Двадцать лет спустя от нее спасается на Марсе только одна американская семья, и колонизация возобновляется. Причину случившегося Брэдбери видит в слишком быстром научном прогрессе и людском увлечении машинами.

Проект возможной жизни на Марсе

Погибшая цивилизация Венеры

Польский писатель Станислав Лем свой первый роман "Астронавты" (1951) посвятил полету на Венеру. Коммунистическое общество землян 2003 года овладело ядерной и термоядерной энергией, управляет климатом, обводняет Сахару и обогревает полярные области.

"Окончилась тяжелая, напряженная и великая эпоха справедливого преобразования мира. Нужда, экономический хаос и войны не угрожали больше великим замыслам обитателей Земли", — объясняет Лем.

Действует телефонная связь, существуют газеты, радио и телевидение.

Люди мечтают о звездах и строят экспериментальный корабль "Космократор" с ядерным двигателем, основанным на принципах, сформулированных русским физиком Капицей. Топливом для него служит синтетическое вещество коммуний.

Экипажу "Космократора" под руководством командира Петра Арсеньева предстоит отправиться на Венеру. О том, что планета обитаема, известно из расшифровки магнитной записи, найденной в обломках космического корабля, который потерпел крушение на Подкаменной Тунгуске в 1908 году. Расшифровкой записи занимался суперкомпьютер "Электронный мозг" Ленинградского математического института.

В ходе экспедиции на Венеру выясняется, что ее обитатели далеко опередили землян в технологическом развитии. Они изобрели генератор антигравитации и магнитные пушки, с помощью которых собирались завоевать Землю. Однако ядерная война погубила их цивилизацию.

Репродукция рисунка "Парашют в атмосфере Венеры" художника Андрея Соколова

Покорение Венеры

Полет на Венеру в центре сюжета романа советских писателей Бориса и Аркадия Стругацких "Страна багровых туч", опубликованного в 1960 году. Действие происходит в 1990-е в Союзе Советских Коммунистических Республик — технократическом, справедливо устроенном обществе, достигшем высокого уровня технического развития.

Земляне посылают несколько экспедиций на Венеру, но неудачно. В очередной полет отправляется корабль "Хиус-2" на фотонных двигателях с абсолютным отражателем частиц. Цель — разведать урановые месторождения и обустроить место для космопорта.

Через два года после покорения Венеры земляне ее колонизируют.

Перенаселенная Земля

В эссе "Посещение Всемирной ярмарки в 2014 году", опубликованном в 1964 году, американский фантаст Айзек Азимов дал прогноз развития цивилизации на полвека вперед.

Одна из главных опасностей — перенаселение планеты. Шесть миллиардов человек и продолжительность жизни до 85 лет побудили создать Мировой центр контроля популяции, который пропагандирует снижение рождаемости.

Из-за перенаселенности люди осваивают пустыни и полярные области, строят подземные и подводные города. Сушу же отдали под сельское хозяйство. Перенасыщение автомобильными дорогами приводит к развитию подземного беспилотного транспорта.

Индустрия гаджетов процветает, чему способствуют дешевые аккумуляторы на радиоизотопах. В умных домах микроклимат регулируется автоматически, как и приготовление еды. Компьютеры миниатюрные, но роботы еще не получили повсеместного распространения.

Действует экспериментальный термоядерный реактор, развита солнечная энергетика, в том числе в космосе. Благодаря спутникам связь общедоступна. 
На Луне — колония, пилотируемая миссия на Марс только готовится.

Из-за автоматизации ручного труда у всех много свободного времени, которое непонятно куда девать. "Общество принудительного досуга" — так характеризует Азимов сложившееся социальное устройство. Безделие и скука приводят к тяжелым психологическим и социальным последствиям.

Источник

НАСА требуются растения, способные расти и плодоносить в космосе

Заниматься выращиванием растений в космосе отнюдь не просто.

Без действия гравитации семена растений могут разлететься в разные стороны. Вода, вместо того чтобы стекать вниз сквозь землю, собирается в капли и может затопить корни. Искусственное освещение и вентиляторы должны быть настроены соответствующим образом, чтобы имитировать Солнце и ветер.

Однако НАСА решило, что выращивание растений в космосе является критически важным для будущего поколения исследователей, которым будет необходимо прокормить себя во время путешествий к Луне или Марсу продолжительностью в несколько месяцев или лет.

Необходимые питательные вещества, такие как витамины С и К, со временем распадаются в составе пищи, приготовленной методом сушки замораживанием. При отсутствии этих витаминов астронавты становятся уязвимыми для инфекционных заболеваний, у них ухудшается свертываемость крови, повышается риск возникновения сердечных и онкологических заболеваний.

Поэтому американское космическое агентство обратилось за помощью к профессиональным ботаникам и садоводам-новичкам – студентам высших учебных заведений.

Расположенное в Майами, США, садоводческое хозяйство Fairchild Tropical Botanic Garden идентифицировало 106 видов растений, выращивание которых в космосе может дать хорошие результаты, включая хрустящую капусту и салат с широкими листьями.

Руководители проекта привлекли к участию в программе 15000 студентов-ботаников из 150 учебных заведений, которым было предложено выращивать растения в условиях, имитирующих условия на космической станции, в собственных учебных классах и лабораториях.

Этот проект продолжительностью 4 года к настоящему времени идет уже в течение примерно двух лет, а объем финансирования по нему, предоставленного НАСА, составляет 1,24 миллиона USD.

Источник

«Песня» гигантского космического облака раскрывает его трехмерную структуру

Пара астрономов смогла выяснить трехмерную структуру одного межзвездного облака удивительным способом: исследователи наблюдали, как облако «поет» при помощи магнитных вибраций.

Облако межзвездного газа в созвездии Мухи, расположенное в южном небе чуть южнее созвездия Южного Креста, является «звездной колыбелью» - оно формирует звезды, коллапсируя со временем, и интенсивность этого процесса определяется трехмерной структурой облака. Однако при наблюдениях с Земли мы видим космические объекты лишь в двух измерениях, и для получения информации о трехмерной структуре этого облака исследователям Константиносу Тассису (Konstantinos Tassis) и Арису Тритсису (Aris Tritsis) пришлось использовать оригинальный метод, состоящий в измерении магнитных вибраций облака. Наблюдаемым проявлением этих вибраций являются полосчатые структуры, окружающие облако. Облако как единое целое испытывает магнитные вибрации, или «поет», как выражаются исследователи.

Природа самой этой полосчатости еще не понята до конца в настоящее время, однако исследователи указывают в своей работе, что наличие полосчатости может быть связано с магнитными волнами, проходящими сквозь облако и отражающими по этой причине его структуру.

Команда выбрала для наблюдений именно это облако в созвездии Мухи, поскольку оно является изолированным, и его полосчатость легко наблюдать с Земли.

В дальнейшем исследователи планируют использовать полученные ими знания о форме облака в созвездии Мухи для более глубокого понимания процессов формирования звезд в этом облаке. Кроме того, команда будет пытаться искать другие облака, которые «поют» так же, как облако в созвездии Мухи.

Работа опубликована в журнале Science.

Источник

Сезонные изменения в атмосфере экзопланеты могут указывать на наличие жизни

К настоящему времени ученые открыли множество потенциально обитаемых планет, расположенных за пределами Солнечной системы, и еще больше экзопланет нам еще предстоит обнаружить.

Есть ли жизнь на этих планетах?

Поиски жизни на экзопланетах, до которых не способен долететь ни один современный космический аппарат, начнутся с поиска продуктов жизнедеятельности организмов в их атмосферах. Эти продукты будут наблюдаться в атмосферах экзопланет с использованием телескопов нового поколения, которые будут измерять состав газовых оболочек миров, расположенных на расстояниях в несколько световых лет от нас.

Однако и эти измерения могут не дать желаемого результата, поскольку однозначно установить присутствие или отсутствие жизни на планете при помощи одних лишь измерений состава атмосферы вряд ли удастся. Чтобы дополнить эти измерения в новой работе исследователи из Института астробиологии НАСА во главе со Стефани Олсон (Stephanie Olson) предлагают новый метод поисков следов жизни, в соответствии с которым измерять следует сезонные изменения состава атмосферных газов на экзопланетах. На Земле в Северном полушарии, в котором сосредоточена большая часть растительности планеты, летом в атмосфере повышается количество кислорода и снижается – углекислого газа, а зимой – наоборот. Ученые предлагают использовать это свойство атмосферы, обусловленное присутствием жизни, для повышения вероятности обнаружения жизни и снижения вероятности ложного обнаружения жизни на поверхностях далеких планет.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal Letters.

Источник

Астрономы объясняют, почему Марс в свое время прекратил расти

Команда астрофизиков из Оклахомского университета, США, объясняет, почему рост Марса приостановился в связи с нестабильностью орбит гигантских планет внешней части Солнечной системы, в новом исследовании, посвященном эволюции молодой Солнечной системы. Это исследование базируется на широко известной модели Ниццы, в которой нестабильность орбит планет объясняет многие необычные факты, наблюдаемые во внешней части Солнечной системы. В своей новой модели исследователи показывают, как рост планет мог прекратиться в связи с нестабильностью во внешней части Солнечной системы. При условии отсутствия такой нестабильности Марс мог бы превратиться в более крупную, чем Земля, и, возможно, обитаемую планету.

В своей работе команда, возглавляемая Мэттью С. Клементом (Matthew S. Clement) с кафедры физики и астрономии Колледжа искусств и наук Оклахомского университета, изучает влияние орбитальной нестабильности, предполагаемой в модели Ниццы, на процессы формирования планет земного типа. При помощи суперкомпьютеров центров Supercomputing Center for Education and Research и Blue Waters астрономы провели 800 сеансов моделирования различных сценариев формирования Солнечной системы.

Согласно полученным командой данным Марс формировался тем же самым образом, что и остальные планеты земного типа Солнечной системы, однако его формирование было приостановлено в связи с нестабильностью во внешней части Солнечной системы. Такие системы с ранней нестабильностью орбит Юпитера и Сатурна приводили в результате моделирования к системам с набором планет земного типа, близким к существующему в действительности, указывают авторы.

Работа опубликована в журнале Icarus.

Источник

«Взрывающийся пульсар» оказался медленновращающимся переходным пульсаром

Исследователи из Саутгемптонского университета, Великобритания, открыли, что уникальный «взрывающийся пульсар» - нейтронная звезда, которая «стягивает» материю со звезды-компаньона – также может являться самым медленным переходным пульсаром, известным науке. Переходные пульсары представляют собой редкий класс нейтронных звезд, которые совершают переходы от рентгеновских к радио- пульсациям и обратно на протяжении нескольких лет.

Джейми Корт (Jamie Court), студент магистратуры Саутгемптонского университета вместе с коллегами также впервые обнаружила, что «взрывающийся пульсар» (GRO J1744-28) демонстрирует нечто вроде «икоты» при поглощении материи, перетекающей на него со стороны звезды-компаньона. Этот факт может объясняться тем, что поток материи со стороны звезды-компаньона постепенно иссякает, и в этот период поглощение материи приобретает неравномерный характер, считают Корт и ее коллеги.

Кроме того, Корт и ее команда открыли, что «взрывающийся пульсар» демонстрирует и другие необычные свойства. Эта нейтронная звезда при вращении вокруг оси совершает примерно два оборота за одну секунду, в то время как другие переходные пульсары, открытые учеными до настоящего времени, вращаются вокруг собственной оси примерно в 100 раз быстрее. Это говорит о том, что «разгоняющий» нейтронную звезду поток материи по какой-то причине не может выполнять данную функцию. А это, в свою очередь, говорит о том, что познания современных астрономов относительно устройства и эволюции этих невероятно плотных звезд еще недостаточно глубоки.

Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters.

Источник

Астрономы случайно запечатлели «планету-младенца»

Международная команда исследователей под руководством Кристиана Джински (Christian Ginski) из Лейденской обсерватории, Нидерланды, по удачному стечению обстоятельств обнаружила небольшого компаньона в окрестностях молодой двойной звездыCS Хамелеона. Исследователи считают, что этот объект представляет собой планету в ее «младенческие годы», которая в настоящее время еще продолжает расти.

Эта двойная звезда CS Хамелеона и ее «особенный компаньон» расположены на расстоянии примерно 600 световых лет от Земли в южном созвездии Хамелеон. Возраст этой двойной звезды составляет всего лишь от двух до трех миллионов лет. Исследователи изначально планировали изучить эту систему в поисках пылевого диска и планет, находящихся на стадии формирования.

В ходе проведения этого исследования двойной звезды астрономы заметили небольшую точку на краю каждого из сделанных ими снимков. Исследователи обратились к архивам телескопов и обнаружили такую же, но менее яркую точку на снимках 19-летней давности, сделанных при помощи космического телескопа Hubble («Хаббл»), и на снимках 11-летней давности, сделанных при помощи Очень большого телескопа. Благодаря этим архивным снимкам астрономы смогли показать, что компаньон перемещается вместе с двойной звездой и связан с ней гравитационно.

Относительно природы этого компаньона команда Джински пока не может дать точных прогнозов, однако, вероятно, объект представляет собой небольшой коричневый карлик или гигантский супер-Юпитер. Более точно определить массу компаньона пока не представляется возможным, поскольку, как показали данные по поляризации света, идущего от этого объекта, он окружен собственным пылевым диском, затрудняющим его наблюдения. В будущем исследователи намерены изучить этот объект более подробно при помощи международного радиотелескопа ALMA, расположенного на территории Чили.

Исследование принято к публикации в журнале Astronomy & Astrophysics.

Источник

Геймеры и ученые провели самую массовую проверку квантовой физики

Физики успешно провели самую массовую проверку принципов квантовой физики, подключив к ее верификации свыше 100 тысяч геймеров, игравших в онлайн-игру и генерировавших абсолютно случайные числа, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

"Удивительно, что спор Бора и Эйнштейна, начавшийся 90 лет назад, по-прежнему сохраняет философский и человеческий элемент. Большие машины и детекторы помогли нам открыть бозон Хиггса, однако мы можем проверить локальный реализм только в том случае, если мы сами примем участие в опытах. Только так можно заставить Вселенную вести себя честно",  — заявил Морган Митчелл (Morgan Mitchell), организатор проекта Big Bell Test.

Эйнштейн, ты не прав

Открытие контринтуитивных принципов квантовой механики в 20-х годах прошлого века заставило многих физиков, в том числе и Альберта Эйнштейна, подозревать, что их необычная работа объясняется некими неизвестными нам принципами и скрытыми переменными, которые можно описать языком классической физики. Другие ученые, такие как Нильс Бор, считали, что квантовая физика просто "работает" и что нам не надо искать метафизических объяснений ее существованию.

Главным аргументом Эйнштейна и его сторонников было то, что знаменитый физик называл "призрачное действие на расстоянии" — невозможный с точки зрения теории относительности феномен того, что связанные друг с другом на квантовом уровне частицы, удаленные друг от друга на большие расстояния, будут менять свои свойства одновременно.Через 30 лет после формулировки этого парадокса британский физик Джон Белл нашел способ его экспериментально проверить, наблюдая за движением и свойствами частиц, связанных на квантовом уровне и движущихся на большом расстоянии друг от друга.  За последние 30 лет ученые провели множество экспериментов, которые стабильно показывали, что Эйнштейн был не прав, однако скептиков это не убедило.

Причиной этого является один простой философский аргумент, связанный с природой Вселенной, в которой мы живем. Последователи Эйнштейна выдвинули один очень сложный и интересный вопрос: насколько мы свободны в выборе частиц, которые мы используем для проведения наших замеров? Возможно, что их выбор очень ограничен, что создает иллюзию "запутанности" состояний частиц, которой на самом деле нет.

Как и все философские идеи, проверить и опровергнуть эту претензию "реалистов" очень сложно. Только год назад ученые выяснили, как воплотить подобный эксперимент на практике, используя свет далеких звезд, возникший в недрах светил задолго до рождения наблюдателей, для выработки случайных чисел, используемых при наблюдениях за "запутанными" частицами.

Сила толпы

Митчелл и его коллеги нашли еще один способ осуществить подобную проверку, подключив к ней "коллективный разум" нескольких десятков тысяч добровольных помощников, согласившихся сыграть в простейшую компьютерную игру. Фактически ученые "свалили" на них проблему выбора, связав каждую пару частиц со случайными участниками игры.

Подобный подход, как объясняют физики, исключал вероятность того, что свойства "запутанных" частиц могли повлиять на выбор геймеров, удаленных друг от друга на большие расстояния. Они не знали, когда и где будут проводиться замеры, и будут ли они осуществлены в принципе, так как компьютер случайно выбирал лишь несколько сгенерированных ими цифр из тысячи случайных последовательностей, поступавших каждую секунду на главный сервер игры.

Благодаря большому числу участников эксперимента ученым удалось получить примерно 90 миллионов случайных чисел за несколько десятков минут, во время которых велись измерения в 13 лабораториях в разных уголках мира. Это помогло им провести эксперимент Белла с максимально высокой точностью и показать, что и в данном случае идеи Эйнштейна не соответствуют действительности.

У скептиков, как признают Митчелл и его коллеги, остается одна лазейка — они могут заявить, что человек не обладает свободой воли и что все события во Вселенной были изначально предопределены. Подобные идеи уже излагались известными физиками, в том числе Герардом 'т Хоофтом, однако сейчас они выходят за пределы науки и являются частью метафизики, а не физики.

Источник