Новости науки

Вода на Луне распространена повсеместно и не перемещается по поверхности

Новый анализ данных, собранных при помощи двух лунных миссий, обнаруживает, что вода на Луне распространена шире, чем считалось, и не ограничена отельной областью или типом местности. Вода присутствует на поверхности и днем, и ночью, хотя это не означает, что доступ к ней может быть легко осуществлен, сообщает научная группа под руководством Джошуа Бэндфилда (Joshua Bandfield) из Института космических исследований в Боулдере, США.

Информацию о наличии воды на поверхности Луны ученые получают спектральными методами при помощи инструментов, установленных на орбитальных аппаратах, таких как индийский аппарат Chandrayaan-1 или аппарат НАСА Lunar Reconnaissance Orbiter. Однако при отражении солнечного света от поверхности Луны сигнал в спектре, указывающий на присутствие воды, лежит в инфракрасной области, в которой его определению мешает собственное тепловое инфракрасное излучение Луны. Разделение этих двух сигналов представляет собой сложную задачу, которая, однако, была успешно решена в новом исследовании, благодаря составлению подробной температурной модели поверхности Луны.

Эти полученные результаты входят в противоречие с результатами других недавних исследований, согласно которым вода концентрируется в приполярных широтах Луны, а интенсивность сигнала, указывающего на присутствие воды, изменяется на протяжении одних лунных суток (29,5 земных суток). Эти результаты могли бы хорошо объясняться гипотезой о движении частиц воды по поверхности Луны до тех пор, пока частицы не достигнут приполярных областей поверхности, где попадут в «холодную ловушку» на дне кратера.

Исследование опубликовано в журнале Nature Geoscience.

Источник

Магнитные поля, а также потоки пыли и газа вокруг сверхмассивной черной дыры

Астрономы составили новую карту высокого разрешения линий магнитного поля в газе и пыли, движущихся вокруг сверхмассивной черной дыры, расположенной в центре нашей Галактики. Научная команда, возглавляемая профессором Патом Роше (Pat Roche) из Оксфордского университета, Великобритания, создала эту карту, первую в своем роде, при помощи инфракрасной камеры CanariCam, установленной на телескопе Gran Telescopio Canarias, расположенном на острове Пальма Канарского архипелага.

Черные дыры представляют собой объекты настолько большой массы, что ничто, даже свет, не может избежать их гравитационного притяжения. В центре почти каждой галактики, по-видимому, лежит черная дыра, и наша галактика Млечный путь не является исключением. Звезды движутся вокруг этой черной дыры со скоростями до 30 миллионов километров в час, что говорит нам о том, что масса черной дыры составляет свыше одного миллиона масс Солнца.

На этой новой карте представлена область пространства вокруг черной дыры радиусом примерно один световой год. Карта демонстрирует интенсивность инфракрасного излучения и линии магнитного поля, лежащие внутри филаментов из теплых частиц пыли и горячего газа, которые наблюдаются в виде тонких линий, напоминающих мазки краски кистью на картине.

Эти филаменты, составляющие в длину несколько световых лет, подходят на этой карте близко к черной дыре (лежащей в центре карты) и могут указывать на место, где сходятся орбиты потоков газа и пыли. Одна такая хорошо различимая структура связывает несколько самых ярких звезд, лежащих в центре Галактики. Несмотря на мощные ветра, дующие со стороны этих звезд, филаменты остаются неподвижными, удерживаемые магнитным полем. Во всех остальных местах линии магнитного поля не так явно совпадают с филаментами. Часть этого материала может в конечном счете быть захвачена черной дырой.

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

Источник

Астроном-любитель запечатлевает первый свет взрывающейся массивной

Благодаря удачным снимкам, сделанным астрономом-любителем из Аргентины, ученые получили возможность наблюдать первые этапы вспышки массивной звезды.

Тестируя новую камеру, Виктор Бусо (Víctor Buso) сделал снимки далекой галактики до и после взрыва сверхновой – когда волна давления, идущая со сверхзвуковой скоростью от взрывающегося ядра звезды, врезается в газ, находящийся у поверхности звезды, и разогревает его до очень высокой температуры, в результате чего яркость свечения газа резко возрастает.

До настоящего времени никто не запечатлевал «первый свет» сверхновой в оптическом диапазоне, поскольку вспышки звезд в небе происходят случайно и длятся очень недолго. Эти новые данные позволили астрономам глубже понять физическую структуру этой звезды перед ее катастрофической гибелью и природу самого взрыва.

20 сентября 2016 г. Виктор Бузо из Аргентины тестировал новую камеру на своем 16-дюймовом телескопе, делая серию снимков с короткой экспозицией спиральной галактики NGC 613, расположенной на расстоянии примерно 80 миллионов световых лет от Земли в направлении южного созвездия Скульптор.

К счастью, Бузо сразу просмотрел сделанные снимки и заметил у конца спирального рукава тусклую светящуюся точку, которой не было на предыдущих снимках, и яркость которой стремительно возрастала.

Астроном Мелина Берстен (Melina Bersten) из Института астрофизики в Ла-Плате, Арегнтина, и ее коллеги быстро оценили ценность открытия, сделанного Бузо. Шанс наблюдать сверхновую составляет примерно один к десяти или даже ста миллионам.

Дальнейшие наблюдения этой сверхновой, получившей название SN 2016gkg, показали, что она относится к типу IIb, то есть пресдтавляет собой взрыв массивной звезды, предварительно потерявшей большую часть массы своей водородной оболочки. Согласно расчетам астрономов звезда, масса которой изначально составляла примерно 20 масс Солнца, «похудела» перед взрывом до 5 солнечных масс.

Источник

Российские ученые уверены, что человек не сможет выжить на Марсе

По мнению российских ученых, современные технологии не смогут защитить человека от воздействия радиации в случае его высадки на Марсе. Позицию экспертного сообщества озвучил Анатолий Петрукович из отдела физики космической плазмы Института космических исследований РАН. 

Он подчеркнул, что пока человечество смогло разработать только технологию доставки человека на Марс. Но невозможно обеспечить его жизнедеятельность на этой планете. Петрукович напомнил, что доставить людей на Марс, например, можно с помощью «Протона», к которому можно прицепить «вагоны». В случае запуска ракеты есть вероятность успешной доставки пусть не всех, но хотя бы нескольких людей, участвующих в экспедиции на эту планету. 

Однако практически нет никаких шансов для долетевших выжить на Марсе из-за радиации. Ученый выделил несколько типов радиации. Из них особенно опасные высокоэнергетичные космические лучи, которые при наличии даже высокой защиты «прошивают» объекты насквозь. 

Перед специалистами стоят задачи изучить все виды радиации, которые угрожают человеку при полете на Марс. Пока ученые не могут с высокой долей уверенности рассказать о степени влияния космической радиации на биологические виды. 

Опасность заключается в том, что при полете на Марс на человека могут воздействовать одновременно несколько видов радиации. Это делает невозможным даже прогнозирование состояния человека в ходе полета и в случае его высадки на планете. 

Кроме этого, полет на Марс требует колоссального финансирования, отметил Петрукович. Инвестиции в полет человека на Красную планету будут сопоставимы с инвестициями во всю мировую космонавтику, уверен ученый. 

Именно поэтому проект по финансированию и организации полета первых космонавтов на Марс должен реализовываться не одним государством, а всем международным сообществом. Только в этом случае повышаются возможности для успешной реализации этого амбициозного проекта. 

Эксперт также добавил, что сейчас российские и американские ученые разрабатывают совершенные отличные друг от друга проекты по полету и освоению Марса. 

Напомним, ранее сообщалось, что автомобиль знаменитого инженера Илона Маска Tesla Roadster, по подсчетам американских ученых, должен в 2020 году примерно на расстоянии до 7 млн километров пролететь мимо Марса. Однако российские специалисты уверены, что машина Маска вряд ли долетит до Красной планеты, так как уже в скором времени превратится в обычный космический мусор.

Источник

В NASA работают над созданием скафандра со встроенным туалетом

В американском космическом агентстве NASA специалисты работают над созданием скафандра со встроенным туалетом. Речь идет о создании системы автоматического удаления отходов человеческой жизнедеятельности во время нахождения космонавта в открытом космосе. 

Как уточняет портал Space.com, аналогичная система уже применилась в скафандрах, используемых людьми во время пилотируемых экспедиций на Луну, проводившихся в рамках космической программы «Аполлон». Новый скафандр в NASA создается в рамках программы разработки костюма для поддержания нормального функционирования человеческого организма в ходе освоения лунной поверхности. 

В частности, в агентстве допускают, что новейшие скафандры со встроенным туалетом будут использоваться американскими космонавтами во время новой высадки на Луне. Кроме этого, такие скафандры позволят астронавтам в течение шести суток нормально исполнять свою работу, если вдруг на космическом корабле произойдет разгерметизация кабины. 

Кирстин Джонсон, представляющая команду разработчиков скафандра со встроенной системой удаления продуктов человеческой жизнедеятельности, подчеркнула, что перед ее сотрудниками стоит сложнейшая задача. Необходимо настроить систему таким образом, чтобы она на протяжении шести суток бесперебойно позволяла космонавту выполнять свою работу. 

В настоящее время американские астронавты в работе используют два типа костюмов. Первый скафандр они одевают во время старта ракеты и при посадке на Землю, а второй скафандр применяется ими для выхода в открытое космическое пространство. 

В таких костюмах космонавты беспрерывно могут находиться до десяти часов. Скафандры оснащены специальной технологией максимальной впитываемости влаги. 

Впервые агентство NASA объявило о намерении выделить средства на разработку скафандра с туалетом в 2016 году. За это время специалисты предложили несколько вариантов костюмов, однако все они были отклонены, так как разработчики заявляли о необходимости присоединения дополнительного оборудования для удаления отходов к такому скафандру. В итоге было принято решение взять за основу скафандры, применяемые во время реализации программы «Аполлон». 

Напомним, ранее сообщалось, что агентство NASA может остановить работу по строительству новейшего космического телескопа WFIRST, так как в приоритете поставлена задача перед ведомством по освоению Луны. Инициатором такой программы выступает американский президент Дональд Трамп.

Источник

Астрономы раскрывают секреты самой далекой обнаруженной сверхновой

Международная команда астрономов, включающая профессора Боба Николя (Bob Nichol) из Портсмутского университета, Великобритания, подтвердила открытие самой далекой обнаруженной сверхновой – гигантского космического взрыва, который имел место 10,5 миллиардов лет назад, когда возраст нашей Вселенной составлял лишь одну четверть от ее текущего возраста.

Эта взорвавшаяся звезда, известная как DES16C2nm, была обнаружена при помощи обзора неба Dark Energy Survey (DES), международной коллаборации, целью которой является составление карты нескольких сотен миллионов галактик для выяснения природы темной энергии – таинственной силы, которая, как считается, вызывает ускоренное расширение Вселенной.

Сверхновая является взрывом массивной звезды в конце ее жизненного цикла. Объект DES16C2nm был классифицирован как сверхяркая сверхновая - самый яркий и редкий тип сверхновых, впервые открытый десять лет назад. Считается, что сверхяркие сверхновые формируются при падении материала на самый плотный объект Вселенной – стремительно вращающуюся нейтронную звезду, сформированную в результате взрыва массивной звезды.

Боб Николь рассказывает: «Мы не думали о таких сверхновых, когда начинали проведение обзора неба DES более 10 лет назад. Такие открытия демонстрируют ценность эмпирической науки – иногда, чтобы обнаружить что-то интересное, нужно просто взглянуть в небо».

Сверхновая DES16C2nm была впервые обнаружена в августе 2016 г., а расстояние до нее и феноменальная яркость этой вспышки были подтверждены в октябре того же года при помощи трех мощнейших в мире телескопов: Очень большого телескопа, расположенного в Чили, и обсерватории им. Кека, расположенной на Гавайях.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.

Источник

Изучение Земли поможет в поисках жизни на других планетах

Новое исследование эволюции атмосферы Земли с течением времени может дать ключи к обнаружению жизни на экзопланетах, согласно исследователям из Сент-Эндрюсского университета, Шотландия, и Корнеллского университета, США.

В новом исследовании подробно изучена эволюция атмосферы нашей планеты с течением времени и связь состава атмосферы с эволюцией различных форм жизни.

Эта команда, возглавляемая доктором Сарой Ругхеймер (Sarah Rugheimer), астрономом и астробиологом из Школы Земли и наук об окружающей среде Сент-Эндрюсского университета, изучила различные эпохи геологической истории нашей планеты в рамках более широкого исследования по моделированию атмосфер планет, расположенных на орбитах вокруг различных звезд, среди которых были светила размерами больше и меньше, чем Солнце. Исследователи обнаружили, что тип звезды, вокруг которой движется планета, является важным фактором развития атмосферы планеты и доступности гипотетических признаков жизни, имеющихся на ее поверхности, для обнаружения.

В исследовании был подробно изучен состав атмосферы Земли в четыре различных периода ее геологической истории: до появления микроорганизмов (3,9 миллиарда лет назад), после появления микробов и первого появления кислорода (2 миллиарда лет назад), во время второго появления кислорода (800 миллионов лет назад), а также в настоящее время. В каждый из этих периодов содержания кислорода, метана и диоксида углерода в атмосфере существенно различались.

Эти новые находки раскрывают особенности эволюции жизни в атмосферах различного состава и закладывают основы правильной интерпретации признаков жизни на экзопланетах размером с Землю.

Работа опубликована в журнале Astrophysical Journal.

Источник

Ученые создали гибридные наночастицы против рака и бактерий

Ученые Национального исследовательского технологического университета "МИСиС" вместе с коллегами из ФБУН "Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии" и Университета Квинсленда (Брисбен, Австралия) разработали гибридные наноматериалы на основе нитрида бора и серебра, показав их эффективность в терапии онкологических заболеваний, а также в качестве новых катализаторов и антибактериальных агентов. Результаты исследования опубликованы в "Beilstein Journal of Nanotechnology". 

Интерес к наноматериалам связан с тем, что при уменьшении размера частицы материала до нанометров (1 нм = 10-9 м) меняется его электронная структура, и проявляются новые физико-химические свойства вещества. Например, магнит при уменьшении размера до десяти нанометров может полностью потерять магнитные свойства.

В настоящее время ученые переходят от изучения отдельных наночастиц (фуллерены, нанотрубки) к исследованиям сочетаний различных материалов на наноуровне. Возникло понятие гибридных наноматериалов, которым присущи свойства составляющих их индивидуальных компонентов.  

Благодаря гибридизации можно  добиться сочетания  ранее несовместимых свойств,  например, получить одновременно твердый и пластичный  материал. Кроме того, ученые заметили, что зачастую комбинации наноматериалов  проявляют улучшенные  или даже новые свойства по сравнению с исходными. В настоящее время область науки, связанная с наногибридами, только начинает развиваться.

Ученые НИТУ "МИСиС" активно изучают свойства гибридных наноматериалов на основе наночастиц нитрид бора (BN). Нитрид бора был выбран в качестве основы новых гибридных наночастиц, потому что он химически инертный, биосовместимый и имеет низкую удельную плотность. 

Гибридные наноматериалы на основе нитрида бора используют в качестве перспективных ключевых компонентов современных биоматериалов, катализаторов и сенсоров нового поколения. Такие гибриды обладают выгодной комбинацией свойств: биосовместимостью, высокой прочностью и теплопроводностью, химической стабильностью и высокой электрической изоляцией. Это объясняет их эффективность в создании новых биомедицинских препаратов, упрочнении легких металлов и полимеров, производстве прозрачных супергидрофобных пленок, а также квантовых устройств. 

"Мы изучили свойства наногибридов на основе наночастиц нитрида бора и серебра (BN/Ag) и обнаружили высокий потенциал  их использования. Особенно нас интересовало применение в лечении онкологических заболеваний, а также свойственная  этим веществам каталитическая и антибактериальная активность", – рассказывает один из авторов исследования, старший научный сотрудник лаборатории "Неорганические наноматериалы" НИТУ "МИСиС" Андрей Матвеев.

По словам ученого, такие наногибриды могут быть использованы в онкологии как основа для препаратов адресной доставки лекарств к опухоли. Пропитанные лекарством наногибриды превращаются в "контейнеры", которые надо доставить внутрь раковых клеток. Для этого наногибриды химически модифицируют "пришивкой" к их поверхности фолиевой кислоты (витамин В9) через наночастицу серебра.

Поскольку в раковых клетках находится патологически увеличенное количество рецепторов фолиевой кислоты,  модифицированные фолиевой кислотой наногибриды накапливаются преимущественно в таких тканях. В итоге  их концентрация там становится в тысячу раз больше, чем в здоровых. При этом внутри опухолевой клетки кислотность выше, чем в межклеточном пространстве, и смена кислотности приводит к высвобождению лекарства из наноконтейнера.

"Таким образом, лекарство выделяется преимущественно внутри раковых клеток, что сильно снижает общую концентрацию препарата в организме – и, как следствие, предотвращает интоксикацию", – отмечает Матвеев.

По мнению авторов, наногибриды, модифицированные для адресной доставки, также актуальны для изотопной и бор-нейтрон захватной терапии онкологических заболеваний. 

Синтезированные частицы также показали высокую антибактериальную активность против тестовых бактерий Escherichia coli – кишечной палочки, которая обычно встречается в грязной воде. Потому обеззараживание воды данными наногибридами может быть актуально при чрезвычайных ситуациях или в военное время. 

Наногибриды на основе наночастиц нитрида бора могут также найти применение в качестве фотоактивных материалов в ультрафиолетовом диапазоне.

Источник

Сможет ли ионный двигатель X3 доставить людей к Марсу?

Модель X3 представляет собой мощный ионный двигатель, который однажды, возможно, будет использован для отправки людей за пределы земной орбиты. Этот двигатель несколько месяцев назад успешно прошел испытания и остается в числе возможных претендентов на роль ключевого компонента двигательной системы, которая будет разработана НАСА для будущих миссий к Марсу.

X3 является холловским двигателем – тип ионного двигателя, в котором рабочее тело (чаще всего ксенон) ускоряется под действием электрических и магнитных полей. Такие двигатели являются более безопасными и экономичными, по сравнению с двигателями, используемыми в традиционных химических ракетах. Однако они в настоящее время дают относительно слабую тягу и ускорение, поэтому инженеры работают над повышением их мощности.

Составляющий примерно 80 сантиметров в диаметре и весящий примерно 230 килограммов, двигатель X3 является трехканальным агрегатом, развивающим мощность до 200 кВт. Этот двигатель был разработан совместно Мичиганским университетом, НАСА и ВВС США.

В июле и августе 2017 г. двигатель X3 побил рекорд производительности во время проведенных испытаний. Он развил 5,4 ньютона тяги, в то время как предыдущий рекорд составлял 3,3 ньютона.

В настоящее время инженеры, работающие над проектом двигателя X3, планируют новые испытания двигателя уже на весну этого года. Эти испытания будут включать 100-часовой «марафон», и во время этой испытательной кампании двигатель X3 будет подключен к модулю электропитания производства фирмы Aerojet Rocketdyne.

Источник

Скачок в будущее: как Россия и Германия победят в квантовой гонке

Россия может выделить 100 миллионов долларов на развитие квантовых технологий и объединить усилия в разработке квантового компьютера с Германией и другими странами Европы, если этому не помешают политические проблемы. Об этом заявили участники международного форума, состоявшегося на днях в Берлине.

На конференции, организованной Российским квантовым центром и немецким Объединением имени Гельмгольца, крупнейшей научно-исследовательской структурой Германии, ученые рассказали об успехах в изучении квантового мира, а также обсудили возможность сотрудничества и совместных исследований в этой области.

Помимо ученых, на форуме выступили представители органов власти России и ФРГ, в том числе помощник президента Андрей Фурсенко, рассказавшие  о том, какие проекты подобного рода могут появиться в наших странах в ближайшее время.

На подножке квантового поезда

"Квантовые технологии, наряду с "большими данными" и машинным обучением, станут основой экономики, и человечество начнет активно использовать их, как я надеюсь, уже в ближайшем будущем. Надеюсь, что в их совместном развитии будут участвовать не только наши две страны, но и другие международные партнеры, посещавшие, в частности, квантовую конференцию в Москве", — заявил Фурсенко.

Его поддержал Томмасо Каларко (Tommaso Calarco), руководитель проекта EU Quantum Flagship, в рамках которого Европа вложит в ближайшие годы свыше миллиарда евро в развитие квантовых компьютеров, систем защиты данных и других технологий. Он пояснил РИА "Новости", что интерес к подобной кооперации неоднократно выражали и Фурсенко, и Григорий Трубников, заместитель министра образования и науки России. Европейские ученые тоже были бы заинтересованы в подобных российских проектах, если они появятся. 

"Мои российские коллеги неоднократно приглашали меня в Москву рассказать о том, как работает наш квантовый проект, и, насколько я знаю, в России в ближайшее время могут создать что-то похожее с очень серьезным бюджетом, порядка 100 миллионов долларов. Мы, ученые, были бы рады принять участие, но нужно понимать, что это стратегические технологии и тут многое зависит от отношений между нашими странами", — пояснил физик.

Огромный интерес к квантовым технологиям, по его словам, связан с одним простым соображением — интернет, основу современного цифрового мира и большей части экономики, создали фактически полностью в США, а Европа, как и Россия, и другие страны, по выражению Каларко,"опоздала на этот поезд" и никак его не контролирует.

 

© РИА Новости

Андрей Фурсенко и ведущие физики России и Германии на приеме у посла России в Берлине

Гигантские средства, которые сегодня вкладывают и правительство США, и частные американские компании в квантовые вычисления и системы защиты данных, заставили европейских чиновников задуматься о том, что ЕС может не попасть и на этот "технологический поезд", и выделить беспрецедентные ресурсы на участие в квантовой гонке.

"Мы все понимаем — не только ученые, но и чиновники Еврокомиссии и члены Европарламента, — что квантовое будущее безальтернативно. Все наши компьютеры, сотовые телефоны, лазеры, медицинские датчики и прочие устройства работают благодаря законам квантовой механики, и сейчас нас ожидает вторая квантовая революция, которая в корне поменяет то, как живет и развивается мир", — продолжает Каларко.

Победа в квантовой гонке, по его словам, потребует беспрецедентных усилий, и поэтому Европа готова сотрудничать в данном направлении не только с Россией, но и с Китаем, Японией и многими другими странами, в которых есть интерес к развитию квантовых вычислительных систем и технологий передачи данных.

Ставка на одну "квантовую лошадь"

Интерес Германии к сотрудничеству с Россией в данной области, как пояснил Алексей Кавокин, профессор Саутгемптонского университета (Великобритания), а также руководитель лабораторий в РКЦ и Санкт-Петербургском государственном университете, связан с тем, что и российские, и немецкие ученые ставят в этой гонке на одну и ту же "квантовую лошадь".

"Квантовые технологии интересны и уникальны тем, что, в отличие от всех остальных областей науки, тон здесь задает теория, а не эксперименты. Обычно люди что-то открывают и лишь потом пытаются объяснить, что это такое, однако в этом случае все происходит ровно наоборот — сначала теоретики открывают какую-то концепцию, а затем эмпирики пытаются ее найти в реальном мире. Это дает невероятную свободу и создает условия, подобные скачкам — никто точно не знает, на какую квантовую лошадь нужно ставить", — рассказывает ученый.

По словам Кавокина, Россию и Германию объединяет то, что наши ученые интересуются близкими проблемами квантовой физики и используют схожие подходы при создании квантовых вычислительных машин и других компонентов "технологий послезавтра", как выразился помощник президента России.

К примеру, большинство российских и немецких научных групп, занятых квантовыми вычислениями, сфокусировали свои усилия на кубитах, простейших вычислительных модулях и ячейках памяти квантовых компьютеров, изготовленных на базе сверхпроводников и полупроводников.

Ученые России и Германии давно обмениваются идеями и сотрудничают в данной области — многие отечественные специалисты одновременно работают и в научных центрах ФРГ, и в российских исследовательских учреждениях, что помогает распространению этих идей.

Как добавил Вольфганг Марквардт (Wolfgang Marquardt), руководитель Исследовательского центра Юлих, он надеется, что российские и немецкие физики будут сотрудничать на постоянной основе, в рамках долгосрочных и "бессрочных" соглашений, а не только по конкретным проектам, пусть даже крупным, таким как лазер XFEL или термоядерный реактор ITER.

С ним согласен Манфред Байер (Manfred Bayer), физик из Технического университета Дортмунда. Он отметил, что дортмундские ученые сотрудничают с коллегами из МГУ и Физико-технического института РАН уже полвека.

 

© Фото : RQC

Система квантовой связи, созданная в Российском квантовом центре

За это время удалось совместно создать множество интересных приборов, в том числе сверхэкономичный "квантовый" аналог полупроводниковых светодиодов, яркостью которого можно гибко управлять.

Совместные исследования квантовых вычислительных систем уже сейчас проводятся в РКЦ, Технологическом институте Карлсруэ и Институте физики твердого тела РАН в Черноголовке под руководством Алексея Устинова, профессора НИТУ "МИСиС".

"Нужно отметить, что в России сегодня действуют, насколько я знаю, как минимум четыре лаборатории, где есть или очень скоро будет все необходимое для замеров кубитов и манипуляций ими. В Германии, для сравнения, сейчас всего три таких площадки, и это, как мне кажется, один из самых весомых аргументов для кооперации и сотрудничества между нашими странами", — говорит физик. 

За последние несколько лет в Россию приехали свыше 50 молодых ученых и аспирантов из Германии, и столько же их российских коллег отправились в университет Карлсруэ и другие научные немецкие центры для обмена опытом. Подобное сотрудничество, отмечает Устинов, помогло российским физикам научиться работать с кубитами и изготовить первый полностью российский кубит в рекордно короткие сроки.

Сейчас команда Устинова проводит серию экспериментов, в рамках которых сразу несколько российских и зарубежных лабораторий пытаются создать небольшой "квантовый процессор", объединяющий несколько кубитов, и провести на нем простейшие вычисления. В этом или следующем году ученые должны "склеить" два кубита, а в ближайшие несколько лет — создать логические схемы из большего числа элементов.

Наука и геополитика

Главным препятствием для развития всех этих совместных проектов и их перерастания в нечто большее, как отметил Андрей Фурсенко, может стать геополитика — многие подобные технологии и устройства, по его словам, критически важны для обеспечения безопасности государств.

"Наши ученые сейчас находятся в тренде — результаты их исследований вызывают уважение и к ним прислушиваются в мире. Три последних квантовых форума показали, что у нас есть международные партнеры, которые воспринимают нас как равного игрока. Но не все зависит от России. К примеру, нас уже долго не принимают и не приглашают в программы по развитию инфраструктуры, нам не позволили купить компанию Opel", — отметил помощник президента.

Как отметил Фурсенко, он не исключает, что в европейских властных кругах есть "структуры, которые сомневаются в целесообразности привлечения российских научных организаций к подобным проектам", хотя научное сообщество Европы выступает за кооперацию. Шансы на начало подобного сотрудничества, по мнению помощника президента, все же есть, хотя оценить их пока достаточно сложно.

 

© Фото : RQC

Руслан Юнусов, директор Российского квантового центра

По словам Руслана Юнусова, директора РКЦ, Россия вряд ли справится с решением этой задачи, опираясь только на свои собственные ресурсы и отечественных ученых.

"Пока нельзя сказать, что 100-миллионная программа развития квантовых технологий, идею создания которой продвигает Сбербанк и Газпромбанк, близка к воплощению. Она находится на проработке в правительстве, и сейчас я больше уверен в том, что все завершится удачно, чем в прошлом году. Мы готовы участвовать в ней в качестве исполнителей, а также можем предоставить ведущих международных экспертов, которые помогли бы ее доработать", — заявил Юнусов. 

Он подчеркнул, что 100 миллионов долларов в данном случае — очень скромная сумма, которой достаточно на реализацию одиночной программы или проекта, но не для создания полноценного квантового компьютера.

"Для реализации нескромных задач нужны нескромные деньги. Чудес не бывает, нужны материальная база, люди, технологии и оборудование. Если бы квантовый компьютер можно было создать за меньшие деньги, то и в Европе бы на его разработку выделяли столько же, сколько у нас", — заключает директор РКЦ.

Источник

В поисках темной материи: Аксионам остается все меньше шансов на существование

В поисках темной материи: Аксионам остается все меньше шансов на существование

В случае если они существуют, аксионы – одни из кандидатов на роль частиц таинственной темной материи – могут взаимодействовать с нормальной материей, формирующей Вселенную, однако в значительно меньшей степени, чем считалось ранее. Новые, строгие ограничения на свойства аксионов были наложены международной командой исследователей эксперимента nEDM.

В результате анализа данных, собранных при помощи эксперимента nEDM (Electric Dipole Moment of Neutron), международная группа физиков показала, что аксионы, гипотетические частицы, которые могут формировать холодную темную материю, если они существуют, должны удовлетворять более строгим требованиям к массе и характеру взаимодействия с нормальной материей. Представленные результаты являются первыми лабораторными данными, накладывающими ограничения на возможные взаимодействия аксионов с нуклонами (то есть протонами или нейтронами) и глюонами (частицами, связывающими кварки в нуклонах).

Недавно физики-теоретики предположили, что в результате взаимодействия аксионов с нуклонами и глюонами могут наводиться возмущения, имеющие характер осцилляций дипольных моментов нуклонов, или даже целых атомов. Поэтому оказалось, что эксперименты типа nEDM могут открыть взаимодействие аксионов с нуклонами и глюонами, если таковое имеет место в действительности. Однако анализ данных, собранных при помощи этого эксперимента, дал отрицательный результат. Была показана невозможность существования аксионов с массами в интервале от 10^-24 до 10^-17 электронвольт (для сравнения, масса электрона составляет примерно полмиллиона электронвольт), рассказал один из членов научной команды эксперимента nEDM Адам Козела (Adam Kozela).

Кроме того, ученые смогли наложить более строгие ограничения на теорию взаимодействия аксионов с нуклонами, уменьшив ключевые параметры возможного взаимодействия в 40 раз. В случае потенциальных взаимодействий с глюонами новые ограничения позволили снизить соответствующие величины более чем в тысячу раз. Поэтому, если аксионы существуют, то современные теоретические модели оставляют им все меньше и меньше возможностей существования.

Работа увидела свет в журнале Physical Review X.

Источник

Ровер Opportunity обнаруживает на Марсе удивительные каменные полосы

Марсианский ровер НАСА Opportunity продолжает обнаруживать сюрпризы на поверхности Красной планеты, и недавние находки ровера включают то, что может оказаться «каменными полосами», хорошо знакомыми геологам.

Текстура грунта, наблюдаемая на недавних снимках, сделанных этим ровером, напоминает смазанную версию очень четких каменных полос, наблюдаемых на склонах некоторых гор на Земле, которые образуются в результате повторяющихся циклов замерзания и оттаивания влажного грунта. Однако также в числе возможных причин появления этих структур ученые называют ветер, движение материала вниз по склону, другие процессы или их комбинации.

Ровер Opportunity совершил посадку на поверхность Марса в январе 2004 г. На 5000-е марсианские сутки (называемые солами) со дня посадки ровер приступил к изучению канала под названием Долина настойчивости, спускающегося вниз по внутреннему склону западной части кольцевого гребня кратера Индевор.

На склонах этой долины ровер Opportunity обнаружил удивительные структуры, представляющие собой чередующиеся узкие полосы из небольших камней и мелкого материала, близкого по фракционному составу к песку, параллельные склону.

Происхождение самой долины до сих пор остается неясным для ученых. Члены научной команды миссии Opportunity анализируют различные варианты ее происхождения, включающие действие воды, ветра или льда.

На Земле каменные полосы формируются по следующему механизму, хорошо известному ученым. Почвы, представляющие собой смесь из ила и глины, песка и небольших камней, испытывают большее по величине объемное расширение в тех зонах, где больше содержание материала тонкой фракции, удерживающего больше воды. При замерзании вода расширяется, и происходит выталкивание вверх более крупных частиц – небольших камней. Эти крупные частицы затем опускаются по склону, формируя протяженные полосы, чередующиеся с полосами тонкофракционного материала грунта.

Составлено по материалам, предоставленным Лабораторией реактивного движения НАСА.

Источник

Сверхмассивные черные дыры растут быстрее, чем родительские галактики

Скорость роста крупнейших черных дыр Вселенной превосходит скорость формирования звезд в галактиках, в которых расположены эти черные дыры, согласно двум новым исследованиям, проведенным с использованием рентгеновской космической обсерватории НАСА Chandra («Чандра»).

Одна из этих исследовательских групп, возглавляемая Гуангом Яном (Guang Yang) из Университета штата Пенсильвания, США, рассчитала отношение между скоростью роста сверхмассивной черной дыры и скоростью формирования звезд в родительской галактике и нашла, что это отношение оказывается намного выше для более массивных галактик. Для галактик, общая масса звезд в которых составляет порядка 100 миллиардов солнечных масс, это отношение оказывается примерно в 10 раз выше, если сравнивать с галактиками, в которых общая масса звезд составляет порядка 10 миллиардов масс Солнца. Группой Яна был изучен набор галактик, расположенных на расстояниях от 4,3 до 12,2 миллиарда световых лет от Земли.

Другая группа ученых, возглавляемая Маром Мескуа (Mar Mezcua) из Института космических наук, Испания, независимо от группы Яна изучила 72 галактики, расположенные в центрах скоплений галактик на расстояниях примерно 3,5 миллиарда световых лет от Земли и сравнила между собой их свойства как источников соответственно рентгеновского и радио- диапазонов. Эта работа показывает, что массы черных дыр оказываются примерно в 10 раз больше, по сравнению с оценками этих масс, полученными при использовании другого метода, основанного на допущении о том, что черные дыры и галактики растут с одинаковой скоростью.

Оба исследования приняты к публикации в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Источник

SOS-эффект и компактный рентген: что изучают и создают уральские физики

История Института электрофизики Уральского отделения РАН насчитывает много выдающихся достижений своих сотрудников, которые нашли широкое применение в практике. В числе современных разработок института — уникальные высоковольтные генераторы на основе открытого здесь же SOS-эффекта. В целом, разработки уральских ученых используются в более чем 20 странах мира.

Директор института Станислав Чайковский и представители лабораторий показали корреспонденту РИА Новости инновационные приборы и рассказали, почему российская промышленность не пользуется результатами исследований.

Институт электрофизики УрО РАН был основан в Свердловске в 1986 году. "Отец" института – академик Геннадий Андреевич Месяц – до этого создал институт сильноточной электроники в Томске и развил целое научное направление – наносекундная импульсная техника. Вместе с ним из Томска в Свердловск переехали почти два десятка ученых. Сначала сотрудники института заняли помещение в центре города, на Первомайской улице. Позже, уже в 2000 году, институт переехал в собственное здание на юго-западе Екатеринбурга. Первым делом был оборудован корпус экспериментальных установок.

Сейчас в институте работают 200 человек, в том числе 90 научных сотрудников, из них девять членов академии наук, 14 докторов наук, 55 кандидатов наук.

"Наш институт – единственный по своему профилю на просторах от Волги до Оби. Небольшой по численности сотрудников, но по своим удельным характеристикам, результатам и амбициям занимает лидерские позиции", — говорит директор института Станислав Чайковский.

По его словам, научные установки ИЭФ действуют в исследовательских центрах более чем 20 стран: в Австралии, Великобритании, США, Израиле, Южной Корее, Японии.

SOS-эффект

"Мы сами создаем предназначенные для фундаментальных исследований приборы на основе обнаруженных в нашем институте эффектов и явлений. Так, в 1992 году в нашем институте был открыт SOS-эффект, когда выяснилось, что полупроводниковые структуры умеют не только хорошо "включать" ток, но и "выключать", точнее, "прерывать" его" — объясняет Чайковский.

Заведующий лабораторией импульсной техники Сергей Рукин показывает установку С-500 — твердотельный генератор электрических импульсов, развивающий мощность до 30 ГВт. Это примерно в полтора раза больше самой крупной электростанции в мире. Достигаемые экстремальные значения электрических полей и скорости их нарастания используются для исследований генерации мощного СВЧ-излучения, изучения механизмов электрического пробоя атмосферного воздуха, ярким проявлением которого является известная каждому гроза.

"Данная мощность развивается за одну наносекунду, то есть одну миллиардную долю секунды", — поясняет Сергей Рукин.

"Техника тут основана на SOS-эффекте, а именно, на эффекте наносекундного обрыва сверхплотных токов в полупроводниках. Наши системы твердотельные – отсюда большая частота импульса, большой срок службы, малые габариты. Других подобных установок нет в мире" – добавляет он.

Компактный рентген

Сотрудник лаборатории импульсных источников излучения Александр Чепусов демонстрирует переносной рентгеновский аппарат на специальном штативе.

"Это моноблок рентгеновского аппарата. Он создан на основе SOS-эффекта и разработанной в нашей лаборатории импульсной рентгеновской трубки. Его особенность — широкий круг применений, малые размеры и вес. Можно с его помощью на заводе трубу просветить, в больнице пациента обследовать, проверить багаж в аэропорту", — поясняет Чепусов.

Он уточняет, что обычные медицинские рентгеновские аппараты занимают целое помещение. В них используется принцип постоянного напряжения, а в устройстве, созданном в ИЭФ, применяется импульсное излучение, идущее короткими пачками, что снижает в разы потребляемую электрическую мощность и габариты.

По словам ученого, новый прибор позволяет получить рентгеновский снимок такого же качества, как при работе со стандартным аппаратом, но доза облучения медперсонала и пациентов будет ниже в 20-30 раз за счет прерывания импульсов.

Инновационный прибор проводит диагностику за одну минуту, а обычный аппарат – за десять минут. Кроме того, он питается от сети или от автомобильных генераторов, что позволяет применять его в полевых условиях. Ученые отмечают, что прибор может быть интересен для спасателей и врачей, с ним можно выезжать на места катастроф, проводить первичную диагностику состояния пострадавших.

По словам Чепусова, эти разработки используются в областном госпитале для ветеранов войн, в больницах Астрахани, Казани, Москвы, Санкт-Петербурга.

Высоковольтные генераторы и "убегающие электроны"

Компактные высоковольтные генераторы собственной разработки расположены в лаборатории электронных ускорителей, в которой работает академик Михаил Яландин. Именно здесь исследуется эффект "убегающих электронов".

"Наша тема — короткие высоковольтные импульсы. Иными словами, занимаемся тем, что было интересно 100 лет назад, что интересно нынче и будет интересно через 100 лет после нас. Имею в виду исследование законов природы, физических эффектов, связанных с импульсным высоковольтным воздействием на объекты и среды", — рассказывает Яландин.

В лаборатории стоят наиболее компактные, переносные, версии ускорителей. С их помощью в воздухе удалось сформировать потоки "убегающих" электронов длительностью на уровне десятка пикосекунд. Одна пикосекунда – время, за которое свет проходит расстояние в 0,3 миллиметра.

Проблемы с финансированием и производством

Михаил Яландин объясняет, что серьезной проблемой является отсутствие стадии адаптации научных достижений для производства. "В России этим никто не хочет заниматься. Для наглядности – автомобиль класса Ford Focus стоит порядка 15 тысяч долларов. Представьте, вам дали 15 тысяч долларов. Вы сможете у себя в гараже на коленках собрать Ford Focus? Никогда. Потребуется развернуть производство. А ведь эту стадию кто-то тоже должен оплатить. Короче говоря, отечественная промышленность за свой счет не желает пользоваться результатами наших исследований", — разъясняет академик.

"Чтобы быть на передовом крае науки, необходимо, чтобы научное оборудование постоянно обновлялось. За последние четыре года с момента реформы РАН средств на приобретение приборов институту не выделялось. Обеспечить академические институты современной приборной базой – вот это был бы настоящий прорыв", — говорит Станислав Чайковский.

Источник

«Хаббл» зафиксировал гигантский шторм на поверхности Нептуна

Космический телескоп «Хаббл» зафиксировал на поверхности Нептуна гигантский шторм и направил соответствующие снимки ученым. Первые такие бури на поверхности планеты обнаружил комический аппарат «Вояджер-2», который пролетал мимо Нептуна в 1989 году, отправляясь в далекое путешествие. 

Затем ученые с помощью телескопа «Хаббл» продолжили наблюдения за поверхностью Нептуна и увидели новые мощные бури на этой планете. В американском космическом агентстве NASA полагают, что телескоп сделал снимки уже угасающей бури. 

Как отметил специалист Майкл Вонг из Университета Калифорнии в Беркли, скорее всего, астрофизики зафиксировали процесс угасания бури на поверхности Нептуна, так ее разрушительная сила снижается. Также ученые пришли к выводу, что в скором времени вихрь направится к экватору планеты. До сих пор он дрейфовал по Южному полюсу Нептуна. 

Впервые «Хаббл» получил снимки такого шторма в 2015 году, в NASA отметили, что судя по снимкам с телескопа, шторм вращается в антициклонном направлении и высасывает различный материал изо льдов Нептуна и глубины его атмосферы.

Астрофизики намереваются проанализировать полученные материалы, чтобы сформировать модель поведения ветров на поверхности Нептуна, а также изучить последствия такого шторма для планеты. На снимках, присланных «Хабблом», в виде пятен виден материал, который высасывался изо льдов планеты. По предварительным данным, этот материал представляет собой сероводород, запах которого напоминает тухлые яйца. 

Пока ученые не могут сформировать теорию возникновения подобных бурь на поверхности Нептуна, также специалисты NASA не имеют возможности рассчитать хотя бы примерную скорость ветра. 

Однако астрофизики с высокой долей уверенности уже сейчас заявляют, что ветры на поверхности Нептуна самые сильные из обнаруженных в Солнечной системе и могут достигать сверхзвуковых скоростей. В ближайшей перспективе ученые попытаются не только рассчитать среднюю скорость такого ветра, но и спрогнозировать приблизительный график возникновения и завершения подобных бурь.

Источник