Новости науки

Антиматерия является одновременно и волной, и частицей, подтверждают физики

Частицы антиматерии имеют волновые свойства. Теперь это подтверждено даже на уровне одной отдельной частицы антиматерии.

Физикам уже давно известно, что почти все частицы материи обладают волновыми свойствами – это называется корпускулярно-волновым дуализмом. В классическом эксперименте по обнаружению корпускулярно-волнового дуализма электронов, поставленном в 1927 г., поток электронов пропускали через две щели (см. фото). В случае, если бы электроны вели себя только как частицы, на экране, расположенном позади щелей, наблюдались бы две узкие полоски. Однако на самом деле на экране наблюдалась сложная картина чередующихся полос с градиентом яркости, соответствующая дифракционной картине. Этот эксперимент в свое время показал, что электроны имеют одновременно и свойства частицы, и свойства волны.

В 1976 г. ученые усложнили классический эксперимент с двумя щелями и показали с его помощью, что даже одиночные электроны имеют волновые свойства.

В новом исследовании команда физиков из Германии и Швейцарии нашла способ генерировать низкоэнергетический пучок позитронов – аналогов электронов, отличающихся от них лишь знаком заряда – пригодный для проведения первого эксперимента по обнаружению волновых свойств частиц антиматерии при помощи эксперимента с двумя щелями. Когда физики пропустили поток позитронов через более сложную систему щелей, они получили на детекторе картину распределения интенсивности, соответствующую волнам, а не индивидуальным частицам.

Источник

Ученые тестируют рекордный 10-петаваттный лазер, способный испарять материю

В 2014-ом году издание ExtremeTech в попытке описать разрушительный потенциал лазера мощностью в 1 Петаватт использовало сравнение со «Звездой смерти» из вселенной Звездных Войн. И это не случайно — такая установка генерирует энергию, равную примерно одной сотой всего излучения Солнца, которое достигает Земли. А теперь румынские физики экспериментируют с лазером вдесятеро большей мощности. Проект «Extreme Light Infrastructure» получил 850 000 евро финансирования от Еврокомиссии и включает в себя строительство четырех новых лазерных установок для разных научных проектов. В Венгрии ученые ставят эксперименты с аттосекундными (1х10-18 секунд) импульсами. В Чехии занялись изучением вторичных короткоимпульсных источников и частиц. Место постройки и цели для четвертого лазера еще выбирают, а третья установка расположилась в Румынской лаборатории.
Мощность нового лазера, 10 Петаватт, делает его самым мощным в истории человечества. Теоретически, если использовать его как оружие, то им вполне можно делать небольшие дырки в планетах. На практике же у ученых нет ни таких целей, ни подходящих источников энергии. Лазер создан для использования в сугубо научных целях и его луч не выходит за пределы лаборатории.
Одной из задач для нового лазера станет отработка протонного метода лечения онкологических заболеваний. Другой — моделирование эффектов вблизи черной дыры. Еще в планах ученых числятся десятки экспериментов в области изучения тяжелых металлов. И не исключено, что лазер поможет открыть способы обезвреживания радиоактивных отходов. 

Источник

Создан фотодиод, генерирующий электричество от ночного охлаждения

Ученые разработали экспериментальное устройство, которое производит электроэнергию от охлаждающего оттока энергии.
Недостаток солнечных панелей заключается в невозможности выработки электричества ночью. Ученые знали, что те же принципы оптоэлектронной физики можно использовать для оттока энергии из устройства, направленного к космосу, но не было эффективной технологии улавливания этой энергии.
Недавно международная группа впервые продемонстрировала, что таким образом можно производить измеримое количество электричества в фотодиоде. Созданное инфракрасное полупроводниковое устройство обращено к небу и использует разницу температур между Землей и космосом для генерации электрического тока. В отличие от фотоэлементов, использующих поступающую энергию, в основе работы новой системы лежит отрицательный эффект при охлаждении поверхности.
Направив устройство в космос, где температура близка к абсолютному нулю, группа добилась достаточно большой разности температур для выработки электричества.
С учетом атмосферных эффектов, расчетная теоретическая мощность существующего прототипа может достигать 4 Вт/м2. Однако во время испытаний диод с отрицательным освещением генерировал всего 64 нВт/м2. Это малое количество энергии, но оно является важным подтверждением концепции, которую ученые смогут улучшить.
Схема экспериментального инфракрасного фотодиода, который генерирует электричество непосредственно из холодного пространства.
Хотя даже расчетный показатель в десятки раз уступает производительности солнечных панелей, но подобные устройства могут работать ночью, обеспечивая круглосуточный поток электроэнергии.
Напомним, что недавно в CERN завершились испытания новой сверхпроводящей линии, выдерживающей ток в 20 раз большей силы, чем медный кабель аналогичного размера.

Источник

Таинственные «субнептуны», вероятно, являются планетами, богатыми водой

Богатые водой планеты, каждая из которых располагает в тысячи раз большими запасами этого ресурса, если сравнивать с Землей, могут быть более широко распространены в нашей галактике Млечный путь, чем каменистые, землеподобные планеты, сообщается в новом исследовании.

На протяжении последних 20 лет астрономы подтвердили существование тысяч экзопланет, то есть планет, расположенных на орбитах вокруг других звезд. Многие экзопланеты непохожи на планеты нашей Солнечной системы. Например, так называемые «суперземли» имеют диаметр вплоть до двух диаметров Земли, а «субнептуны» по размерам превосходят нашу планету в 2-4 раза. (Диаметр Нептуна составляет примерно 4 диаметра Земли).

Строение и формирование субнептунов до сих пор продолжают оставаться загадками для астрономов. Согласно предыдущим исследованиям, субнептуны представляют собой либо каменистые ядра, окруженные газовыми оболочками из водорода и гелия, либо водными планетами, содержащими большие количества жидкой и замерзшей воды вдобавок к каменистым породам и газам.

Чтобы изучить состав субнептунов, группа исследователей во главе с Ли Цзэном, планетологом из Гарвардского университета в Кембридже, штат Массачусетс, США, провела серию сеансов моделирования их развития и рост планета, задаваясь различным составом материалов. В результате проведенных расчетов ученые выяснили, что субнепутны, вероятнее всего, представляют собой водные планеты, а не газовые карлики. От 25 до 50 процентов массы субнептуна составляет жидкая или замерзшая вода, выяснили Цзэн и его команда.

Согласно авторам исследования, на орбитах вокруг солнцеподобных звезд можно обнаружить экзопланеты четырех различных классов:

- каменистые планеты размером до двух диаметров Земли;

- водные планеты размером от двух до четырех диаметров Земли, которые более чем на 25 процентов состоят из жидкой или замерзшей воды;

- планеты «переходного» класса размерами от 4 до 10 диаметров нашей планеты, который богаты льдом и обладают значительными газовыми оболочками;

- газовые гиганты диаметром свыше 10 диаметров Земли, которые состоят в основном из водорода и гелия.

Исследование опубликовано онлайн 29 апреля в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Источник

Антиматерия является одновременно и волной, и частицей, подтверждают физики

Частицы антиматерии имеют волновые свойства. Теперь это подтверждено даже на уровне одной отдельной частицы антиматерии.

Физикам уже давно известно, что почти все частицы материи обладают волновыми свойствами – это называется корпускулярно-волновым дуализмом. В классическом эксперименте по обнаружению корпускулярно-волнового дуализма электронов, поставленном в 1927 г., поток электронов пропускали через две щели (см. фото). В случае, если бы электроны вели себя только как частицы, на экране, расположенном позади щелей, наблюдались бы две узкие полоски. Однако на самом деле на экране наблюдалась сложная картина чередующихся полос с градиентом яркости, соответствующая дифракционной картине. Этот эксперимент в свое время показал, что электроны имеют одновременно и свойства частицы, и свойства волны.

В 1976 г. ученые усложнили классический эксперимент с двумя щелями и показали с его помощью, что даже одиночные электроны имеют волновые свойства.

В новом исследовании команда физиков из Германии и Швейцарии нашла способ генерировать низкоэнергетический пучок позитронов – аналогов электронов, отличающихся от них лишь знаком заряда – пригодный для проведения первого эксперимента по обнаружению волновых свойств частиц антиматерии при помощи эксперимента с двумя щелями. Когда физики пропустили поток позитронов через более сложную систему щелей, они получили на детекторе картину распределения интенсивности, соответствующую волнам, а не индивидуальным частицам.

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Источник

Вращающиеся «коллапсары» являются основным источником золота во Вселенной

Основная часть золота, урана и других тяжелых элементов во Вселенной формируется стремительно вращающимися коллапсирующими звездами, показано в новом исследовании.

Три наиболее легких элемента во Вселенной – водород, гелий и литий – сформировались в ранние моменты существования нашего мира, в течение всего лишь примерно одной минуты после Большого взрыва. Элементы Периодической таблицы вплоть до железа в основном формировались позднее, в ядрах звезд.

Однако путь формирования более тяжелых элементов, таких как золото и платина, многие годы оставался загадкой для астрономов. Предыдущие исследования показали, что для формирования тяжелых атомных ядер необходим процесс поглощения более легким ядром нейтронов, известный как r-процесс.

«Мне представляется просто удивительным тот факт, что даже в этом году – когда мы празднуем 150-летие Периодической таблицы – мы все еще знаем очень мало о формировании наиболее тяжелых ее элементов», - сказал главный автор нового исследования Дэниел Сигел (Daniel Siegel), физик-теоретик из Института теоретической физики Периметр в Уотерлу, Канада. Эти элементы включают «золото, платину, а также редкоземельные металлы, которые можно встретить в наших мобильных электронных устройствах», сказал он.

В 2017 г. ученые при помощи гравитационных волн обнаружили событие столкновения двух нейтронных звезд. Сигел и его команда на основании предыдущих исследований, в которых было показано, что столкновение нейтронных звезд создает условия для активного протекания r-процесса, смоделировали это столкновение и выяснили, что r-процесс преимущественно протекает в аккреционном диске, формирующемся вокруг образующейся черной дыры. Построенная модель позволила команде понять, что аналогичные процессы формирования тяжелых элементов характерны также для совершенно других с астрофизической точки зрения систем, называемых «коллапсарами» – стремительно вращающихся массивных звезд, которые взрываются с образованием черной дыры, окруженной массивным аккреционным диском.

Коллапсары реже встречаются во Вселенной, чем столкновения между нейтронными звездами, однако они производят большие количества тяжелых элементов в результате более интенсивного протекания r-процесса, выяснили исследователи. Проведенные командой расчеты показали, что на долю коллапсаров приходится не менее 80 процентов от количества тяжелых элементов в нашей Галактике, в то время как на долю столкновений между нейтронными звездами приходятся оставшиеся 20 процентов.

Исследование опубликовано вчера, 8 мая, в журнале Nature.

Источник

НАСА разрабатывает «мягких роботов» для исследования других планет

Думаете, все роботы должны иметь острые углы или жесткие металлические детали? Возможно, после прочтения этой статьи вы измените свое мнение по этому вопросу.

Два стажера из НАСА входят в состав научной группы, работающей над созданием «мягких роботов», которые могут быть использованы для исследования объектов, находящихся за пределами земной орбиты. К числу таких объектов можно отнести Луну – следующую важную цель для исследования астронавтами НАСА.

Преимущество мягких роботов состоит в их гибкости, а также в том, что они в некотором смысле лучше адаптируются к новым условиям. Мягкие роботы движутся подобно живым организмам, что расширяет возможности их перемещения – так, например, они могут без труда сжаться до относительно небольших размеров.

Стажеры Чак Салливан (Chuck Sullivan) и Джек Фицпатрик (Jack Fitzpatrick) работают в Исследовательском центре Лэнгли НАСА в г. Хэмптон, штат Вирджиния, США, над созданием актуаторов для мягких роботов. (Актуаторами называют компоненты, управляющие движущимися частями робота.)

«Приведение в движение мягкого робота основано на изменении свойств материала, из которого он выполнен, - сказал Фицпатрик в сделанном заявлении. – Плоский кусок резины, например, может принять форму пальца».

Разработка конструкции этих роботов находится на раннем этапе и еще далека от опробования в условиях космоса, однако стажеры уже сейчас пытаются понять, как можно будет использовать эти актуаторы в реальных космических миссиях. Салливан и Фицпатрик создают актуаторы путем 3-D печати литейной формы, которую затем заполняют силиконом или другой упругой субстанцией. Внутри готовых актуаторов находятся специальные полости, накачивание которых воздухом позволяет в значительных пределах изменять объем и форму детали – подобно тому, как сокращаются и расслабляются мышцы человеческого тела, пояснили стажеры.

В этом месяце исследователи и специалисты по робототехнике посетят Исследовательский центр Лэнли, чтобы оценить работу научной группы, включающей Салливана и Фицпатрика, в то время как сами студенты планируют продолжить работу над своим проектом в течение лета.

Источник

Космические телескопы помогут получить более четкие снимки черных дыр

Астрономы лишь недавно смогли получить первые в мире фотографии черной дыры, и теперь перед исследователями стоит задача получения более четких снимков, что поможет протестировать Общую теорию относительности Эйнштейна. Ученые из Университета Неймегена, Нидерланды, совместно с коллегами из Европейского космического агентства и других научных учреждений предлагают концепцию получения более четких снимков черной дыры, основанную на использовании специальных космических радиотелескопов.

Идея состоит в размещении двух или трех спутников на круговой орбите вокруг Земли для наблюдений черных дыр. Эта концепция получила название Event Horizon Imager (EHI). В своем исследовании ученые опубликовали изображения черных дыр, полученные в результате моделирования, которые показывают, как будут выглядеть снимки высокого разрешения, сделанные при помощи системы телескопов EHI.

«Использование спутников вместо наземных телескопов, таких как радиотелескоп Event Horizon Telescope (EHT), имеет ряд преимуществ, - сказал главный автор нового исследования Фрик Рулофс (Freek Roelofs) из Университета Неймегена. – В космосе можно проводить наблюдения на более высоких частотах, на которых наблюдения с Земли затруднены по причине фильтрации этих частот атмосферой. Кроме того, в космосе можно значительно увеличить расстояние между телескопами. Это позволяет сделать большой шаг вперед. Мы сможем сделать снимки с разрешением, превышающим разрешение телескопа EHT более чем в 5 раз».

В исследовании также рассмотрен возможный способ передачи данных для анализа. Данные, полученные при помощи наземного телескопа EHT, в настоящее время доставляются в аналитические центры при помощи самолетов на жестких дисках. Разумеется, такой способ доставки невозможен при использовании космических телескопов, поэтому данные могут быть переданы на Землю при помощи лазерной системы передачи данных, при этом первичная обработка данных будет производиться уже на борту этих спутников, указывают авторы.

Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.

Источник

Валуны на астероидах Рюгу и Бенну указывают на сходы пылевых лавин

Исследователи изучают движение валунов на поверхностях околоземных объектов Рюгу и Бенну, чтобы получить более полную картину их строения и эволюции.

Астероид Рюгу является основной научной целью миссии «Хаябуса-2» - этот 900-метровый космический камень изучается при помощи японской миссии, в рамках которой были сделаны снимки этого астероида с близкого расстояния, а также cпущен на поверхность европейский посадочный аппарат. Миссия «Хаябуса-2» достигла астероида Рюгу в конце июня 2018 г.

Как Рюгу, так и научная цель миссии НАСА OSIRIS-REx, 500-метровый астероид Бенну, имеют форму алмаза: четко выделяющиеся полюса и утолщение в области экватора.

Теперь, когда доступны снимки этих объектов с близкого расстояния, ученые имеют возможность подробно изучить структуру их поверхности. Поэтому в новой научной работе исследователи во главе с Бином Ченом (Bin Cheng) смогли смоделировать движение мельчайших частиц реголита (астероидной пыли) по поверхности космического камня, а затем сравнить результаты моделирования с наблюдениями, выполненными при помощи этих двух космических аппаратов. Моделирование, учитывающее, помимо прочего, YORP-эффект (изменение скорости вращения астероида под действием солнечного света), показало, что частицы реголита со временем двигаются к экватору астероида, накапливаясь в экваториальной области и формируя утолщение. Тем временем, более крупные валуны обнажаются близ полюсов и остаются частично засыпанными реголитом на средних широтах, в то время как в экваториальной области их практически не видно под слоем реголита. Результаты этого моделирования показали хорошее соответствие с результатами наблюдений, проведенных при помощи миссий «Хаябуса-2» и OSIRIS-REx, отмечают авторы.

Исследование было представлено на Конференции по защите планет 2019 г., проводимой Международной академией астронавтики в период с 29 апреля по 3 мая.

Источник

Спутник Gaia наблюдал звезды – но помог обнаружить три астероида

Космический аппарат Gaia («Гея») вышел за границы своих обычных исследований: в то время как основное предназначение этой миссии Европейского космического агентства (ЕКА) состоит в измерении координат и скоростей звезд, недавно она помогла открыть три астероида, прежде неизвестных астрономам.

Астероиды представляют собой космические камни, оставшиеся со времен ранней Солнечной системы. Изучение астероидов позволяет исследователям понять, что представляла собой наша планетная система миллиарды лет назад, до того как из материала, окружающего Солнце, сформировались планеты. Спутник Gaia обнаружил эти три астероида в декабре 2018 г., а затем эти находки были подтверждены при помощи наземного телескопа обсерватории Верхнего Прованса, Франция.

Эти три астероида движутся по необычным траекториям, сообщили представители ЕКА в сделанном заявлении. Хотя Солнце и планеты движутся в трехмерном пространстве, однако орбиты всех планет Солнечной системы расположены в одной плоскости (плоскости эклиптики) – как если бы все планеты двигались по тарелке размером с Солнечную систему. Большинство астероидов движутся в этой же плоскости, однако орбиты трех вновь обнаруженных астероидов наклонены по отношению к ней на угол в 15 градусов. Популяции астероидов с такими сильно наклоненными орбитами мало изучены, поскольку большинство обзоров неба производят поиски космических камней в плоскости эклиптики, где находится большая их часть. Миссия Gaia, наблюдающая все небо целиком, позволяет обнаруживать астероиды с наклоненными орбитами и изучать их свойства, добавили представители ЕКА.

Источник

Гитлер был в шаге от создания ядерного оружия. Ему помешала случайность

Летом 2013 года у ученых Мэрилендского университета оказался куб урана с ребром длиной пять сантиметров и весом 2,2 килограмма. Предмет сопровождался запиской: «Взято из реактора, который пытался построить Гитлер. Подарок от Ниннингера». Исследователи подтвердили, что куб действительно был частью экспериментального ядерного реактора, над которыми работали немецкие ученые, включая Гейзенберга. «Лента.ру» рассказывает об этом и других «ядерных артефактах», символизирующих собой начало атомной эпохи.

Реактор Гитлера

Ядерный век начался с испытания ядерного оружия «Тринити», которое было проведено 16 июля 1945 года в штате Нью-Мексико в рамках Манхэттенского проекта. Разработка ядерного оружия велась США с конца 1943 года под руководством Роберта Оппенгеймера в ответ на опасения, что нацистская Германия первая получит оружие массового поражения нового типа. Немецкие ученые во времена Второй Мировой войны действительно работали над созданием тестового ядерного реактора, который должен был стать первым в мире. Однако попытка нацистов приручить ядерную энергию оказалась неудачной, хотя и стала своеобразным катализатором будущих исследований деления ядра.Одним из физиков, работавших над немецкой ядерной программой, был теоретик Вернер Гейзенберг, создатель квантовой механики и лауреат Нобелевской премии по физике. В отличие от американских ученых, занятых Манхэттенским проектом под единым руководством Оппенгеймера и генерала Лесли Гровса, немецкие атомщики были разделены на три отдельные группы, каждая проводила собственные эксперименты. Командам были присвоены кодовые названия в соответствии с городом, где они находились: Берлин (B), Готтоу (G) и Лейпциг (L). Хотя они начали свою работу за два года до американцев, продвижение к поставленной цели в виде устойчивого ядерного реактора было очень медленным.
The University of MarylandСказывалась конкуренция за ограниченные ресурсы, ожесточенное соперничество среди ученых и неэффективный менеджмент. Зимой 1944 года, когда союзные войска начали вторжение в Германию, Гейзенберг и остальные отчаянно и безуспешно пытались добиться критичности реактора — условия, при котором в активной зоне поддерживается постоянная плотность нейронов. Немцы подозревали, что Германия проиграет войну, но надеялись сохранить репутацию своего научного сообщества, добившись самоподдерживающейся цепной ядерной реакции. При этом они не знали о значительных успехах Манхэттенского проекта, сделанных к тому времени.Научная группа во главе с Гейзенбергом переехала на юг страны, где обосновалась в пещере под замком в городе Хайгерлох. Здесь был проведен последний, восьмой эксперимент B-VIII. Нобелевский лауреат описывал установку в своей книге «Ядерная физика» 1953 года. Она состояла из 664 кубиков урана, которые были подвешены на авиационных кабелях. Они погружались в колодец с тяжелой водой со стенками из графита. Несмотря на то, что создание установки было большим шагом вперед, ядерщикам не удалось добиться критичности.

Тот самый куб

Куб, попавший в Мэрилендский университет, был одним из тех, что использовался в эксперименте B-VIII. На это указывают пустоты на гранях, оставшиеся от пузырьков во время литья, что характерно для методов первичной обработки радиоактивного металла. Два ребра имеют тщательно обработанные вручную выемки для подвешивания на кабеле. Результаты гамма-спектроскопии показали, что изотопный состав куба идентичен изотопному составу природного урана, не обедненного и не обогащенного. Они также подтвердили, что куб не достигал критичности и не содержал таких продуктов деления как цезий-137.Исследователи также проследили путь куба из Германии в США. В 1944 году, когда союзные войска начали продвигаться вглубь оккупированной нацистами территории, Лесли Гровс инициировал миссию «Алсос» по сбору информации о состоянии немецких научных разработок, начиная с микроскопов и заканчивая аэронавтикой. Но больше всего его интересовала немецкая урановая программа. Одним из участников и руководителем научной группы был доктор Сэмюэл Гаудсмит, будущий основатель научного журнала Physical Review Letters. В конце апреля 1945 года «Алсос» прибыла в Хайгерлох. Немецкие физики вместе с Гейзенбергом были арестованы и допрошены.

Американцы узнали, что при приближении союзных войск к югу Германии, немцы быстро разобрали экспериментальный реактор, кубы захоронили в ближайшем поле, тяжелую воду разлили по бочкам, а некоторые документы спрятали в уборной. 659 урановых кубов были выкопаны и отправлены вместе с тяжелой водой в Париж, а затем и в США. Это было сделано в том числе и для того, чтобы Советский союз не получил достаточного количества ядерного вещества для разработки собственной программы.Хотя считается, что немецкие ученые не могли создать работающий ядерный реактор из-за недостаточного количества урана, исследователи наткнулись на недавно рассекреченные документы, где говорилось, что в распоряжении Германии было гораздо больше кубов. При этом, если бы немцы поместили в реактор на 50 процентов больше урана, то они достигли бы критичности. От успешного завершения нацисткой ядерной программы мир уберегло то, что Германия разделяла свои ресурсы, а не объединяла их. Каким-то чудом нацисты не догадались добавить больше урана, хотя Гейзенберг предполагал, что в ином случае его группу ждал бы успех.Несмотря на усилия США, кубы попали на черный рынок и оказались в Советском Союзе. Некоторые из тех, что были перевезены в США, очутились в руках частных лиц, в том числе Роберта Нинингера. Это человек был временным управляющим имуществом в районе Мюррей Хилл в Манхэттене, куда был отправлен уран из Европы

.Демонические сферы

Однако не только урановые кубы стали одним из символов начала атомного века. Другим ядерным артефактом, получившим печальную известность, стали плутониевые сферы или «заряды-демоны».

Манхэттенский проект окончился созданием ядерных бомб, две из которых были сброшены на Хиросиму и Нагасаки в 1945 году. Когда Япония объявила о своей капитуляции, ученые-ядерщики в Лос-Аламосской лаборатории поняли, что сфера очищенного плутония и галлия весом 6,2 килограмм, которая должна была стать сердцем третьей атомной бомбы, не будет использована в военных действиях. Его оставили для дальнейших исследований и экспериментов по достижению критического состояния.
Последствия облучения от заряда-демона, Los Alamos National Laboratory

Первый несчастный случай произошел менее чем через неделю после того, как Япония сдалась. 21 августа 1945 года Гарри Даглян проводил эксперимент, в ходе которого в непосредственной близости от плутониевой сферы ставились блоки из карбида вольфрама, играющие роль отражателей нейтронов. Даглян случайно коснулся блоком ядра, в результате чего началась цепная ядерная реакция, и ученый получил смертоносную дозу излучения. Он умер через 25 дней.Второй инцидент случился 21 мая 1946 года, когда Луи Злотин проводил похожий опыт, который был прозван «дерганием дракона за хвост» из-за своей чрезвычайной опасности. Плутониевое ядро помещалось между бериллиевыми полусферами, служившими изоляторами, после чего верхняя полусфера опускалась на ядро, оставляя зазор. Однако полусфера случайно выскользнула из рук физика и полностью накрыло ядро. Злотин быстро убрал полусферу, чем спас других ученых в лаборатории. Сам он также получил смертельную дозу от излучения и умер через девять дней.

Ценой своей жизни оба ученых показали эффективность плутониевой сферы в качестве оружия, а их эксперименты стали основой для создания более мощных атомных бомб. 

Источник

Новый космический огнетушитель засасывает пламя в вакуумную камеру

Пожар на космическом аппарате представляет собой большую проблему: серьезное возгорание на станции «Мир», произошедшее в 1990-е гг., едва не привело к эвакуации экипажа. Сложности отчасти связаны с тем, что эффективность обычных огнетушителей в условиях микрогравитации снижена, поскольку пламя ведет себя в космосе весьма необычным образом.

Теперь исследователи из Технологического университета Тоёхаси, Япония, предлагают возможное решение: новый огнетушитель, специально предназначенный для космоса. Он носит название Vacuum Extinguish Method, или сокращенно VEM.

Обычный огнетушитель выпускает струю диоксида углерода, который не поддерживает горение. У таких огнетушителей есть по крайней мере два недостатка, указывают исследователи в своей работе. Во-первых, использование диоксида углерода в ограниченном пространстве приводит к повышению концентрации этого токсичного газа в воздухе. Это означает, что астронавты должны быстро надеть кислородные маски, перед тем как использовать огнетушитель. При пожаре, когда счет идет на секунды, это может стать проблемой.

Вторая проблема состоит в том, что после того, как пожар потушен, продукты горения, включая твердые частицы, плавают по всему помещению и должны быть удалены из воздуха системами воздухоочистки.

Вместо этого огнетушитель VEM засасывает пламя в отдельную вакуумную камеру вместе с продуктами горения. Исследователи говорят, что эта конструкция хорошо подойдет для космических аппаратов и субмарин, где повышение концентрации токсичных продуктов горения в воздухе происходит особенно резко.

Эта инновационная технология еще не была принята к использованию в космосе, объяснил руководитель исследовательской группы Юдзи Накамура (Yuji Nakamura) из Технологического университета Тоёхаси, поскольку космические агентства еще не успели протестировать все достоинства предлагаемой технологии.

Исследование представлено в журнале Fire Technology.

Источник

Физики впервые провели эксперимент, в котором использовали антиматерию

Ученые впервые провели физический эксперимент с позитроном — античастицей электрона, одной из фундаментальных частиц.
Мало того, что они получили действительно интересные результаты, но это достижение могло бы стать первым шагом к потенциально революционным открытиям.
Эксперимент был проведен исследователями из Швейцарии и Италии, чтобы заложить основу для новой линии сверхчувствительных экспериментов, которые могут помочь разгадать загадку, касающуюся обнаружения антиматерии Вселенной.
После 200 часов позитронного излучения, физики проанализировали волнистую структуру, чтобы показать, что отдельные позитроны действуют как волны, когда никто не смотрит на них, как на обычную материю.
Прямо сейчас это подтверждение концепции, а не окончательное доказательство, которое можно использовать для сравнения вещества и антивещества. Но это захватывающий шаг к новой главе в исследовании антиматерии.
Следующим шагом является сбор дополнительных данных, которые могут помочь объяснить, почему существует что-то, а не ничего. Надеюсь, это открытие не так уж и далеко — нам не терпится выяснить, почему мы здесь.
Исследование было опубликовано в издании Science. 

Источник

Темная материя существует: Наблюдения не подтверждают альтернативные гипотезы

Темная материя является одной из величайших загадок современной астрофизики и космологии. Предположительно, на ее долю приходится 90 процентов материи Вселенной, однако до сих пор присутствие темной материи было зафиксировано лишь непрямыми способами, поэтому в одном из недавних исследований существование этой субстанции было поставлено под сомнение. Однако новая научная работа, проведенная международным институтом SISSA, позволяет разрешить эти сомнения, опровергая универсальность эмпирических соотношений, которые, согласно предыдущим исследованиям, свидетельствовали в пользу альтернативных гипотез.

В астрономическом масштабе движение объектов происходит почти исключительно под действием гравитации, однако наблюдаемые скорости некоторых небесных тел, например звезд в составе галактик, отличаются от расчетных в большую сторону, если исходить при расчете из массы только лишь видимой материи. Для объяснения этого феномена была предложена гипотеза невидимой, «темной» материи, облака которой окружают собой галактики и оказывают влияние на скорость звезд, входящих в их состав.

«Три года назад коллеги из Университета Кейс Вестерн Резерв привели в своем исследовании доводы, бросающие тень сомнения на существование темной материи, - объясняет Киара ди Паоло (Chiara Di Paolo), студент докторантуры института SISSA. – Анализируя кривые вращения 153 «классических» спиральных галактик, они получили эмпирическое соотношение между общим гравитационным ускорением звезд (наблюдаемым) и компонентом, который бы мы наблюдали в присутствии только лишь нормальной материи в классической ньютоновской теории».

Для проверки этого соотношения ди Паоло и его коллеги провели анализ кривых вращения галактик других типов, отличных от «классических» спиральных галактик – 72 галактик с низкой поверхностной яркостью и 34 карликовых дисковых галактик. Исследователи получили более представительные результаты, предложив иное соотношение, которое помимо общего гравитационного ускорения и его «нормальной» компоненты также включает радиус галактики и параметры ее морфологии.

Согласно авторам работы, это новое соотношение, полученное ими для выборки из 104 галактик, демонстрирует неточность ранее полученного эмпирического соотношения и позволяет разрешить сомнения относительно присутствия темной материи в галактиках, указывая однозначно на ее существование.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.

Источник

Частная ракета Японии впервые выходит в космос

Японский аэрокосмический стартап, финансируемый бывшим интернет предпринимателем, успешно запустил небольшую ракету в космос в субботу, сделав ее первой коммерчески разработанной японской ракетой, вышедшей в космос.

Interstellar Technology Inc. сообщила, что беспилотная ракета MOMO-3 превысила высоту 100 километров до ее падения в Тихий океан. Ракета была запущена с полигона компании в городе Тайки на северном главном острове Хоккайдо в Японии и пролетела около 10 минут.

«Мы доказали, что наша ракета, разработанная с большим количеством коммерчески доступных деталей, способна достичь космоса», - заявил генеральный директор Interstellar Technologies Такахиро Инагава на пресс-конференции на Хоккайдо.

Ракета длиной около 10 метров и диаметром 50 сантиметров весит около 1 тонны. Она способна нести полезные грузы весом до 20 килограммов, но в настоящее время не имеет возможности отправить их на орбиту.

Компания, основанная в 2013 году предпринимателем Такафуми Хори, бывшим президентом Livedoor Co., стремится разрабатывать недорогие коммерческие ракеты для доставки спутников в космос. Хори выразил большие надежды на свой новый бизнес.

«Я надеюсь, что многие производители спутниковой техники придут, чтобы присоединиться к нам», - сказал он.

Запуск является частью растущей международной тенденции в космическом бизнесе, где Япония отстала от глобальной конкуренции, во главе с американскими стартапами, такими как SpaceX Элона Маска.

Субботний успех пришел после двух неудач в 2017 и 2018 годах.

Источник

Красноярские ученые создали пену для очистки космоса

Международный коллектив ученых при участии исследователя из Красноярского научного центра СО РАН рассказали об уникальной разработке, представляющей собой сверхпроводящую пену, которую можно использовать для сбора космического мусора, а также для более легкой и бережной стыковки космических аппаратов. Об этом сообщили в Красноярском научном центре Сибирского отделения РАН.
Одно из важных свойств материала заключается в том, что он, в отличие от обычных сверхпроводников, является более легким, так как на 90% состоит из пор. Также его плюс — в прочности.
— Сверхпроводящую пену легко изготовить. При желании и с правильными материалами под рукой ее получится сделать и дома в обычной духовке. К тому же такую пену можно использовать в космосе, особенно в спутниках. Пена чрезвычайно легкая — в десять раз легче, чем обычный сверхпроводящий материал. Для космических аппаратов это особо важно, — пояснил старший научный сотрудник Института физики им. Л. В. Киренского кандидат физико-математических наук Денис Гохфельд.
Ученые отметили, что до массового использования разработки следует уточнить принцип ее работы. Например, понять, как в сверхпроводящих пенах действует магнитное поле. 

Источник

Исследователи находят воду в пробах астероида Итокава

Два космохимика из Университета штата Аризона сделали первые в мире измерения воды, содержащейся в образцах с поверхности астероида. Образцы были получены с астероида Итокава и были собраны японским космическим зондом Хаябуса (Hayabusa).

Итокава - это астероид в форме арахиса, длиной около 550 метров и шириной от 210 до 300 метров. Он делает полный оборот вокруг Солнца каждые 18 месяцев на среднем расстоянии в 1,3 а. е.

Выводы команды предполагают, что в результате воздействия в начале истории Земли от подобных астероидов, планета могла получить до половины океанической воды.

«Мы обнаружили, что образцы, которые мы исследовали, были более богаты водой по сравнению со средним значением объектов внутренней солнечной системы», - говорит Цилианг Джин. Он является доктором в Школе исследования Земли и космоса и ведущим автором статьи, опубликованной 1 мая в журнале Science Advances, в которой сообщается о результатах. Его соавтор - Майтрай Боз, ассистент профессора в этой же Школе.

«Для меня было честью, что японское космическое агентство JAXA захотело поделиться пятью частицами Итокавы для американских следователей», - говорит Бозе. «Это также очень важно для нашей школы».

Идея команды по поиску воды в пробах Итокавы стала неожиданностью для проекта Хаябуса.

«Пока мы не предложили этого, никто не думал искать воду в астероиде», - говорит Бозе. «Я рад сообщить, что наша догадка оправдалась».

В двух из пяти частиц команда определила минеральный пироксен. Бозе и Джин подозревали, что частицы Итокавы также могут иметь следы воды, но они хотели точно знать, сколько. Итокава имеет сложную историю, включающую нагревание, многочисленные столкновения и фрагментацию. Это должно было повысить температуру и отогнать воду.

Для изучения образцов, каждый примерно в половину толщины человеческого волоса, команда использовала ионный масс-спектрометр ASU (NanoSIMS), который может измерять даже крошечные минеральные зерна с большой чувствительностью.

Измерения NanoSIMS показали, что образцы были неожиданно богаты водой. Ученые предположили, что даже номинально сухие астероиды, такие как Итокава, могут фактически содержать больше воды, чем предполагали ученые ранее.

Источник

Физики видят невозможное: свет, взаимодействует со светом

В случае, если вы этого не знали, фотоны — это крошечные кусочки света. На самом деле, они наименьшие возможные частицы света.
Когда вы включаете лампу, гигантское количество фотонов появляются из лампочки и попадают в ваши глаза, где они поглощаются сетчаткой и превращаются в электрический сигнал, чтобы вы могли видеть, что вы делаете.
Итак, вы можете себе представить, сколько фотонов окружают
вас одновременно. Не только от света в вашей комнате, но и от Солнца через окно
проникают фотоны. Даже ваше собственное тело генерирует фотоны, но в инфракрасных диапазонах, поэтому вам нужны очки ночного видения, чтобы их увидеть.
И, конечно же, все радиоволны, ультрафиолетовые лучи, и все остальные лучи постоянно бомбардируют вас и всех остальных бесконечным потоком
фотонов.
Фотоны везде.
Эти маленькие частицы света не должны взаимодействовать друг
с другом, по существу не имея «осознания» того, что другие вообще существуют.
Законы физики таковы, что один фотон просто проходит мимо другого с нулевым
взаимодействием.
Так думали физики, по крайней мере. Но в новом эксперименте, проведенном с помощью самого мощного в мире разрушителя атомов, исследователи получили представление о невозможном: фотоны сталкиваются друг с другом.
Изучая эти супер-редкие взаимодействия, физики надеются раскрыть некоторые фундаментальные свойства света и, возможно, даже открыть новую физику высоких энергий, такую как великие объединенные теории и (возможно) суперсимметрию.
Сообщение Физики видят невозможное: свет, взаимодействует со светом появились сначала на RW Space. 

Источник

Плутону нужно вернуть статус планеты, считают эксперты

Неофициальное экспертное обсуждение планетного статуса Плутона, состоявшееся позавчера, 29 апреля, завершилось голосованием, результаты которого демонстрируют, что большинство присутствующих экспертов согласны на возвращение объекту статуса планеты.

Рано утром по восточному времени, на следующий день после обсуждения этой темы на собрании Философского общества Вашингтона, США, Алан Штерн – руководитель проекта New Horizons («Новые горизонты»), миссии, в ходе которой был совершен пролет мимо системы Плутона – сообщил в Твиттере, что его позиция выиграла по итогам голосования. В этом голосовании могли принимать участие все желающие, зашедшие на веб-сайт Философского общества Вашингтона – даже те, кто не является его членами. Результаты показали, что 130 человек проголосовали за возвращение Плутону статуса планеты, в то время как «против» было всего лишь 30 голосов. Во время этого обсуждения Штерн придерживался геофизического определения понятия «планета». Вкратце, суть этого определения состоит в том, что планетой называют небесное тело, достаточно массивное для того, чтобы иметь почти круглую форму, однако недостаточно массивное для протекания в его недрах термоядерных реакций (как это происходит в недрах звезд).

Однако, начиная с 2006 г. Международный астрономический союз, представленный на этом обсуждении бывшим его президентом Роном Экерсом, использовал другое определение статуса планеты, не позволяющее назвать полноценной планетой Плутон. Согласно этому определению, планета должна обращаться вокруг Солнца, иметь почти круглую форму, а также «расчищать пространство в окрестностях своей орбиты». Исторически именно эта часть определения вызывала наибольшее количество вопросов у сторонников планетного статуса Плутона, поскольку на орбитах даже более крупных планет обнаруживается значительное количество астероидов.

Споры относительно планетного статуса Плутона разгорелись с новой силой после того, как космический аппарат НАСА New Horizons совершил пролет мимо карликовой планеты в 2015 г. Аппарат обнаружил огромное количество сюрпризов: высокие горы; возможно, подповерхностный океан и тонкую «экзосферу», или очень тонкую атмосферу. Учитывая сложную геологию Плутона, Штерн и другие члены этого астрономического сообщества теперь настаивают на возвращении Плутону статуса полноценной планеты.

Истончик

Российские физики создали соленоид для магнитного холодильника

Ученые НИЦ «Курчатовский институт» создали эффективный соленоид для магнитного холодильника — высокоэкологичного устройства магнитного охлаждения. В качестве материала для соленоида специалисты использовали провод на основе высокотемпературного сверхпроводника. Исследователи полагают, что такой холодильник придет на смену традиционным устройствам, использующим в качестве хладагента опасные газы. Исследование опубликовано на портале препринтов arXiv.org.
Большинство современных холодильников являются компрессионными, и в качестве хладагента используют фреон или аммиак. Таким холодильникам присущ ряд недостатков. Во-первых, эти газы при попадании в атмосферу разрушают озоновый слой, и чтобы этого не произошло, изделие необходимо особым образом утилизировать. Во-вторых, компрессионные холодильники потребляют много электроэнергии, а их охлаждающая система довольно громоздка и шумна.
«Сегодня ученые ищут безопасные технологии, одной из которых является магнитное охлаждение. В таких устройствах роль хладагента выполняет вещество, которое охлаждается после выключения магнитного поля (магнетокалорической эффект)», — комментирует автор исследования, начальник лаборатории физики низких температур и сверхвысоких магнитных полей НИЦ «Курчатовский институт», доктор физико-математических наук Евгений Красноперов.
В рамках проекта, поддержанного Министерством науки и высшего образования России, ученые НИЦ «Курчатовский институт» предложили использовать в магнитном холодильнике соленоид на основе разработанных ими проводов из высокотемпературного сверхпроводника. Исследователи успешно испытали свое изделие. В ходе экспериментов выяснилось, что значение критического тока в сверхпроводнике составляет 100 ампер при температуре жидкого азота. Значение тока значительно возрастает при дальнейшем понижении температуры. Такие характеристики делают высокотемпературный сверхпроводник идеальным материалом для создания компактных электромагнитов для различных прикладных задач.
По словам исследователей, в перспективе их разработка позволит создавать высокоэффективные и безопасные для окружающей среды магнитные холодильники большой мощности.
Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс. Новостей и читайте нас чаще.
Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru. 

Источник