Новости науки

Ученые обнаружили белого карлика, который «сбежал» после взрыва сверхновой

Образование сверхновых типа la происходит в двойных звездных системах – это либо два белых карлика, «выгоревшие» небольшие звезды, не имеющие своего источника энергии, либо это белый карлик и красный гигант. В ходе первого «сценария» происходит взрыв сверхновой в результате их слияния, а во втором случае, когда на поверхности белого карлика накапливается материя красного гиганта.

Повышенный интерес к этому типу сверхновых астрономы проявляют из-за их редкости. От других они отличаются тем, что в результате такого взрыва одна из звезд исчезает совсем, на месте которой еще на протяжении нескольких тысяч лет до того, как она полностью перестанет «тлеть», будет светиться раскаленное сияющее облако из горячей плазмы и огромного количества тяжелых элементов, образовавшихся в ходе взрыва.

Группа ученых из Института астрономии Академии наук Чехии вместе со Стефаном Веннесом (Stefan Vennes) вели наблюдения за движущейся необычайно быстро звездой LP 40-365, когда обнаружили следы подобной сверхновой. Скорость движения LP 40-365 составляла приблизительно 500 км/с, чего, по сути, достаточно, чтобы вырваться за пределы Галактики, преодолев ее силу притяжения.

С первого взгляда могло показаться, что звезда LP 40-365 – это небольшое, ничем не отличающееся от других, белое светило, но под наблюдением астрономов она оставалась в течение последних двух лет из-за своего, ни с чем несравнимого в Галактике, спектра. В результате, ученым удалось изучить ее странное поведение и необычное устройство. На поверхности звезды вовсе отсутствовал нейтральный водород и гелий, а низкие температуры наряду с остальными ее свойствами свидетельствовали, что это не совсем «нормальный» белый карлик.

Коллеги астрономы рассчитали его массу, которая оказалась раз в 5 меньше массы Солнца, и вычислили расстояние до звезды, составившее примерно 970 световых лет. Таким образом, ученые хотели «восстановить» траекторию ее полета, что бы могло объяснить столь высокую скорость ее движения. Как оказалось, полет LP 40-365 проходил далеко от крупных шаровых скоплений звезд и центра Галактики, откуда она могла «катапультироваться» черными дырами или же какими-то иными массивными объектами. Отсюда следует вывод, что LP 40-365 «пережил» последствия взрыва сверхновой, участником которого сам же и являлся.

По мнению астрономов, приблизительно 50 миллионов лет тому назад, этот белый карлик «обитал» в двойной системе на противоположной стороне Галактики, расположившейся от настоящего положения звезды в нескольких тысячах световых лет. В прошлом его масса была больше приблизительно раза в полтора, и «воруя» материю своего «соседа», он постепенно копил ее на своей поверхности, увеличиваясь до критических размеров, в результате чего произошел взрыв его верхних слоев, а раскаленное ядро «отлетело» с необычайно высокой скоростью в космос.

О «судьбе» спутника белого карлика, ученым пока что еще не удалось ничего выяснить, но они с уверенностью могут сказать, что LP 40-365 – это прямое подтверждение тому, что при взрыве сверхновых первого типа не всегда происходит «смерть» белого карлика, в чем раньше никто не сомневался. Это говорит о том, что ученым придется заново оценить значение сверхновых первого типа в современной космологии.

Источник

В системе близлежащей звезды может находиться неоткрытая землеподобная планета

Астрофизики из Техасского университета в Арлингтоне, США, предсказали, что в системе звезды, расположенной на расстоянии всего лишь 16 световых лет от нас, может скрываться планета размером примерно с Землю.

Команда исследовала систему звезды Глизе 832 в поисках дополнительных экзопланет, располагающихся между двумя известными в настоящее время планетами системы. Их расчеты показали, что дополнительная землеподобная планета с динамически стабильной конфигурацией может присутствовать в системе на расстоянии от 0,25 до 2 астрономических единиц (1 а.е. = расстоянию от Земли до Солнца) от родительской звезды.

«Согласно нашим расчетам эта гипотетическая внесолнечная планета, вероятно, имеет массу между 1 и 15 массами Земли», - сказал главный автор нового исследования Суман Сатьял (Suman Satyal), преподаватель физики Техасского университета в Арлингтоне.

Звезда Глизе 832 представляет собой красный карлик массой и радиусом примерно вполовину меньшими, по сравнению с соответствующими параметрами нашего Солнца. Вокруг звезды по орбитам движутся две планеты: гигантская планета типа Юпитера, называемая Глизе 832b, и суперземля Глизе 832c. Газовый гигант имеет массу в 0,64 массы Юпитера и обращается вокруг звезды по орбите радиусом 3,53 а.е., в то время как вторая планета представляет собой каменистый мир массой примерно 5 масс Земли, обращающийся очень близко к звезде – на расстоянии всего лишь 0,16 а.е. от светила.

Исследование вышло в журнале Astrophysical Journal.

Источник

Открыто новое состояние вещества

Американские и немецкие физики открыли потенциально новое состояние находящейся в сильном магнитном поле нестандартной сверхпроводящей материи. Соответствующее исследование опубликовано в журнале Nature, кратко о нем сообщает Лос-Аламосская национальная лаборатория (США).

В сверхпроводнике с тяжелыми фермионами CeRhIn₅, помещенном в сильное магнитное поле (с индукцией 50 тесла), наблюдалось нематическое состояние, в котором электроны расположены так, что снижают симметрию исходного кристалла. Нестандартная сверхпроводимость возникала вблизи границы раздела магнитоупорядоченной и магнитонеупорядоченной фаз.

Специалисты полагают, что нестандартное поведение, наблюдаемое в сверхпроводниках с тяжелыми фермионами, связано с возникновением у последних нематического состояния, характерного для жидких кристаллов.

Источник импульсного магнитного поля, при помощи которого физики наблюдали новое состояние материи, находился в США, для него специалисты из Германии подготовили фокусируемый ионный пучок.

Сверхпроводники с тяжелыми фермионами представляют собой соединения редкоземельных металлов и актинидов с нестабильной 4f- или 5f-оболочкой. Из-за последнего обстоятельства в такого рода системах реализуется аномальное спаривание электронов, что в конечном итоге снижает, по сравнению с классическими сверхпроводниками, симметрийные свойства материала.

Сверхпроводимость широко используется, в частности, в магнитно-резонансной томографии и ускорителях элементарных частиц, а также радиочастотных и микроволновых фильтрах.

Источник

Физики из России узнали, как часто нейтроны "сбегают" из атомов

МОСКВА, 17 авг – РИА Новости. Физики из России и Франции выяснили, как часто происходят распады ядер легких элементов, при которых один из их нейтронов совершает "побег", сведения о чем помогут космологам раскрыть тайны химической эволюции Вселенной, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review C.

"Эти данные позволяют определить вероятность образования легких элементов, количество протонов в атомных ядрах которых варьируется от 10 до 70. Эта характеристика распада имеет большое значение при изучении процесса синтеза тяжелых элементов в недрах звезд в астрофизике", — рассказал Юрий Пенионжкевич из Объединенного института ядерных исследований РАН в Дубне, чьи слова приводит пресс-служба Российского научного фонда.

Все ядра элементов тяжелее водорода состоят из двух типов элементарных частиц – протонов, заряженных положительно, и нейтронов, не имеющих заряда. То, как много протонов и нейтронов содержит атом, определяет то, насколько стабильным он является. При избытке и того, и другого типа частиц ядро старается избавиться от "лишних" протонов или нейтронов, превращая один из нейтронов в протон или наоборот, трансмутируя протон в нейтрон.

В некоторых редких случаях, когда в атоме содержится гораздо больше нейтронов, чем протонов, подобные распады приводят к выделению свободных нейтронов или пар нейтронов и электронов. Пока ученые не знают, как часто происходят подобные события и не знают, какие именно процессы заставляют нестабильное ядро вести себя таким образом, что мешает точному определению того, какие элементы формируются в звездах и как подобные нейтроны влияют на поведение топлива в ядерных реакторах.

Ситуация осложняется тем, что существует целый набор элементов с определенным количеством протонов и нейтронов, так называемым "магическим числом", которые обладают заметно более высокой стабильностью, чем предсказывает теория, и не распадаются подобным образом. Как полагают сегодня ученые, понимание принципов нейтронного распада ядер позволит нам вычислять подобные "магические числа" теоретически, а не искать их вслепую.

Как отмечает Пенионжкевич, ответ на этот вопрос найти крайне сложно, так как нейтроны, в отличие от других продуктов распада нестабильных элементов, гораздо сложнее увидеть и "поймать" из-за отсутствия у них положительного или отрицательного заряда.

Российские ученые решили эту проблему, создав детектор TETRA, способный "видеть" подобные нейтроны, замедляя их и заставляя их взаимодействовать с атомами гелия-3. Эти взаимодействия порождают потоки заряженных частиц, обладающих уникальными чертами, благодаря которым физики могут отличать следы "сбежавших" нейтронов от частиц, попавших в детектор случайно.

© Фото : ОИЯИ, пресс-служба РНФ

Детектор TETRA, созданный физиками из ОИЯИ РАН в Дубне

Этот детектор Пенионжкевич и его коллеги подключили к ускорительной установке ALTO в городе Орсэ во Франции, способной вырабатывать пучки ионов трех изотопов галлия – галлия-82, галлия-83 и галлия-84. Все эти три версии этого металла могут распадаться по двум сценариям – путем "обычного" бета-распада, в ходе которого нейтрон превращается в протон и остается внутри атома, и путем нейтронного распада, когда еще один нейтрон покидает ядро вместе с электроном, возникшим в ходе подобного превращения.

Ученых интересовало то, как часто происходят распады по этим двум сценариям, и то, как соотношение числа нейтронов и протонов, а также расстояние до "магического числа", влияют на вероятность "побега" нейтрона из атома галлия при его превращении в германий.

Как показали эти наблюдения, вероятность подобного распада зависит от особых коллективных колебаний нейтронов и протонов в ядре атома, так называемого малого резонанса Гамова-Теллера, в существовании которого многие ученые сомневались. К примеру, в пользу этого говорит то, что вероятность нейтронного распада более тяжелого галлия-84 была меньше, а не выше, чем у галлия-83, что нельзя объяснить иным путем.

Открытие его следов, как считает Пенионжкевич, поможет ученым не только понять, как возникла Земля и другие планеты и звезды Вселенной, но и поможет открыть новые "магические числа", в том числе характерные для сверхтяжелых элементов в пока не открытом "острове стабильности".

Источник

Сверхмассивные черные дыры «поедают космических медуз»

Международная команда астрономов, возглавляемая итальянцами, при помощи инструмента MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer), установленного на телескопе Very Large Telescope (VLT) Европейской южной обсерватории, изучила процессы «обдирания» галактик, в результате которого галактики теряют свой газ внутри скоплений галактик. Исследователи сфокусировали свое внимание на экстремальных примерах «галактик-медуз», расположенных в близлежащих скоплениях галактик. Эти галактики получили свое название из-за длинных «щупалец» материала, протянувшихся на десятки тысяч световых лет за пределы галактических дисков.

«Щупальца» галактик-медуз формируются в скоплениях галактик в результате процесса, называемого приливным обдиранием (ram pressure stripping). Совместное гравитационное притяжение приводит к падению галактик на высокой скорости внутрь скоплений галактик, где они встречают горячий, плотный газ, который действует, подобно мощному ветру, «выдувающему» из дисков галактик эти протяженные «щупальца» и запуская в них интенсивные процессы звездообразования.

В ходе этого нового исследования было выяснено, что шесть из семи изученных галактик-медуз располагают активными сверхмассивными черными дырами (СМЧД), лежащими в центрах галактик. Такая доля активных СМЧД является неожиданно большой, поскольку для галактик в целом она составляет лишь одну десятую.

«Эта устойчивая связь между приливным обдиранием и активными черными дырами ранее не предсказывалась, и о ней никогда прежде не сообщалось, - сказала руководитель исследовательской группы Бьянка Поджианти (Bianca Poggianti) из Астрономической обсерватории Падуи, Италия. – Похоже, что центральная черная дыра подпитывается за счет газа, «вталкиваемого» в центральные области галактики».

Исследование вышло в журнале Nature.

Источник

Залежи воды обнаружены на Марсе там, где «не положено» - в экваториальной части

В течение последних нескольких лет на поверхности Марса было найдено довольно большое количество «следов» того, что в древние времена на красной планете были и реки, и озера, и даже океаны, которые все вместе взятые по объему содержащейся в них воды могли бы составить «конкуренцию» нашему Северному Ледовитому океану. Однако есть ученые, которые склонны считать, что даже в глубокой древности Марс был чересчур холодным для продолжительного существования океанов на его поверхности.

Присутствие воды в жидком виде на красной планете могло быть не постоянным, а в определенные периоды - после падения крупных метеоритов и вулканических извержений, в результате чего лед в этих местах начинал таять. К такому выводу планетологи пришли после того, как на Марсе были обнаружены следы мощных океанических цунами и некоторых «особенностей» его геологии. Талая вода могла целыми потоками «прокладывать» себе путь по поверхности в виде гигантских каналов и формировать, не замерзавшие на протяжении сотен тысяч и миллионов лет, озера и океаны.

Джэк Уилсон (Jack Wilson) - ученый из университета в Дареме (Великобритания), вместе со своими коллегами пытался найти объяснение тому, что более или менее «свежие» следы, оставленные потоками жидкой воды, были найдены не только в районах умеренной широты, но и в экваториальной части планеты - там, где присутствие льда и жидкой воды невозможно в принципе вот уже, как три миллиарда лет.

Чтобы раскрыть эту, одну из самых непонятных тайн планеты, научная команда Уилсона воспользовалась данными с карт распределения водорода в почве, составленными прибором MONS, установленного на борту действующего орбитального аппарата НАСА - «Марс Одиссей» (Mars Odyssey), занимающегося изучением геологического строения красной планеты и поиском минералов.

Несмотря на работу прибора в низком разрешении, из-за чего незначительные залежи воды в абсолютно сухой почве вокруг были бы практически для него незаметны, Уилсону и его коллегам удалось «компенсировать» этот минус. С помощью особенных методик статистического анализа, когда дополнительная информация, содержащаяся буквально в каждом «пикселе» обрабатываемого изображения, извлекается и сопоставляется с данными из соседних «клеток» на карте с учетом принципа работы оптики самого прибора.

Таким образом, увеличив качество карт, ученые и нашли ранее незамеченные залежи льда в тропической и экваториальной части - во впадине Медузы, предположительно «забитой» пористыми вулканическими породами, и на склонах гор Фарсида - на севере тропиков.

Это открытие, по мнению ученых, говорит о том, что древний Марс должен был вращаться почти «лежа не боку», то есть угол наклона его оси составлял примерно 45 градусов для того, чтобы в теплой экваториальной части образовались и сохранились ледяные залежи.

Однако, измерения команды Уилсона не сопоставимы с данными, полученными марсоходами Curiosity и Opportunity, которые на данный момент не нашли никаких «намеков» присутствия воды у экватора планеты, что только еще больше усугубляет спорность вопроса об образовании рек на Марсе.

Источник

Британские физики рассказали, как "напечатать" левитатор дома

МОСКВА, 16 авг – РИА Новости. Физики из Британии создали компактный "левитатор", который может удерживать любой мелкий предмет на лету при помощи звуковых волн и который можно напечатать и собрать дома, говорится в статье, опубликованной в журнале Review of Scientific Instruments.

"Акустические левитаторы сегодня широко используются в фармацевтике и в биологических исследованиях, однако их можно встретить только в очень небольшом числе лабораторий, так как все они являются приборами штучного производства, а также требуют особой настройки и источника тока высокого напряжения. Благодаря нашей разработке, теперь не только ученые, но и студенты и даже обыватели смогут построить свои левитаторы дома", — рассказывает Асир Марзо (Asier Marzo) из Бристольского университета (Великобритания).

Особые притягивающие лучи, способные захватывать и манипулировать многотонными фрагментами материи, фигурируют во множестве фантастических фильмов и романов, в частности, в фантастическом сериале "Звездный путь" (Star Trek). Ученые неоднократно пытались создать подобные приборы, однако они не продвинулись дальше теоретических разработок и прототипов, крайне ограниченных в функциональности.

Ближайшим аналогом подобных "притягивающих лучей" являются так называемые акустические левитаторы – особые приборы, удерживающие небольшие фрагменты материи на лету при помощи волн ультразвука. Как правило, они состоят из двух наборов специализированных динамиков, направленных друг на друга. Они вырабатывают особые наборы акустических импульсов, которые создают стоячие волны, заставляющие предметы взлетать  и парить в воздухе, не подчинясь действию силы гравитации.

Марзо и его коллеги упростили конструкцию подобных "притягивающих лучей" и сделали возможным их печать на 3D-принтере, заменив часть дорогостоящих излучателей ультразвука на несколько десятков их дешевых аналогов, ультразвуковых сенсоров для датчиков парковки, которые можно купить в любом магазине автозапчастей.

Работой этих датчиков, включающих в себя не только приемник, но и излучатель ультразвука, управляет простейший микроконтроллер Arduino, который тоже можно купить в любом магазине электроники, и записаннная в него программа, написанная для этой цели авторами статьи. Трехмерный макет летвитатора и все необходимые инструкции для его сборки были выложены учеными в открытом доступе на сайте журнала.

Подобное устройство, себестоимость которого составляет меньше 100 долларов, может удерживать на лету объекты массой в примерно 0,6 грамма, что открывает большие возможности для ведения различных экспериментов в своеобразном аналоге "невесомости". К примеру, как показали ученые, подобный левитатор может поднимать в воздух мелких насекомых, микросхемы, капли воды и другие объекты и удерживать их на весу на протяжении более двух часов.

Как надеются физики, такие левитаторы заинтересуют не только студентов и других ученых, но и школьных преподавателей, которые могут использовать их для того, чтобы делать науку более интересной и привлекательной для школьников.

Источник

Космическая гравитационная линза позволяет подробно разглядеть джеты черной дыры

Астрономы при помощи обсерватории Owens Valley Radio Observatory (OVRO) Калифорнийского технологического института («Калтех»), США, обнаружили признаки присутствия в космосе необычной линзирующей системы, в которой большая группа звезд увеличивает изображение далекой галактики, содержащей сверхмассивную черную дыру, разражающуюся выбросами материала и излучения, называемыми джетами.

«Мы знали о существовании этих сгустков материала, движущихся вдоль джетов черных дыр, а также о том, что они движутся со скоростью, близкой к скорости света, однако нам известно совсем немного об их внутренней структуре и механизмах формирования, - говорит один из соавторов исследования Хариш Ведантам (Harish Vedantham) из Калтеха. – Благодаря линзирующим системам, таким как эта, мы можем видеть эти сгустки намного ближе к центральной области, черной дыре, и с намного более высоким уровнем подробностей, чем когда-либо прежде».

Отдельного внимания заслуживает гравитационная линза, используемая в этом новом исследовании. Гравитационная линза представляет собой массивный объект, гравитация которого искажает траекторию света, идущего от другого, далекого объекта, в результате чего далекий объект выглядит более крупным для наблюдателя. Гравитационные линзы имеют различную природу и размеры, но чаще других используются для наблюдений «микролинзы» - отдельные звезды – и линзы галактического масштаба. Однако Ведантам и его коллеги предполагают, что в этом исследовании им посчастливилось обнаружить «миллилинзу», представляющую собой по сути скопление звезд. Преимущество гравитационной линзы такого "умеренного" размера может состоять в том, что она не закрывает собой полностью весь далекий источник, а увеличивает лишь ту его часть, в которой наблюдаются сгустки материи, движущиеся вдоль джетов.

Исследование вышло в журнале Astrophysical Journal.

Источник

Ученые предлагают новую модель «космической паутины»

Космическая паутина – распределение материи во Вселенной в самых крупных масштабах – обычно определялась через распределение галактик. Сегодня в новом исследовании, проведенном астрономами из Франции, Израиля и с Гавайских островов, продемонстрирован иной подход. Вместо использования данных о положении галактик, исследователи нанесли на карту движение тысяч галактик. Так как эти галактики движутся под действием гравитации в сторону гравитационных аттракторов и «избегают» космических пустот, то движение галактик позволило команде определить области с более плотной материей в скоплениях галактик и филаментах, а также области с разреженной материей, называемые пустотами.

В ранней Вселенной материя была распределена почти равномерно, и в то время существовали лишь незначительные флуктуации плотности вещества. На протяжении истории нашей Вселенной, возраст которой сегодня составляет примерно 14 миллиардов лет, под действием гравитации материя уплотнялась в одних местах, в то время как в других местах ее плотность постепенно уменьшалась. Сегодня эта материя формирует сеть из узлов и соединяющих их филаментов, называемую космической паутиной. Большая часть материи в этой паутине находится в форме так называемой «темной материи».

Эта новая карта космической паутины, построенная исследователями во главе с Даниэлем Помареде (Daniel Pomarede) из Центра атомной энергетики, Франция, использует лишь данные о скоростях галактик без использования данных об их расположении. Согласно авторам такой новаторский подход позволяет добавить к карте космической паутины неизвестные прежде филаменты, закрытые от наблюдений другими космическими объектами, например, нашей галактикой Млечный путь.

Исследование вышло в журнале Astrophysical Journal.

Источник

Физики из Китая создают сверхэффективный плазменный двигатель

МОСКВА, 15 авг – РИА Новости. Китайские инженеры и ученые разработали новый метод ионизации газа и его разогрева в ионном двигателе, который может повысить вырабатываемую ими силу тяги примерно на 50%, говорится в статье, опубликованной в журнале Physics of Plasmas.

"Надо понимать, что мы лишь показали, что газ можно подобным образом пропускать через двигатель. Нам еще предстоит проверить то, как угол наклона выпускных отверстий, их диаметр, длина и другие параметры влияют на эффективность работы устройства. Мы ожидаем, что двигатели Халла такой конструкции в ближайшее время будут проверены на реальных космических аппаратах", — заявил Лицю Вэй (Liqiu Wei) из Технологического института Харбина (Китай).

Идея создания ионного двигателя далеко не нова – первые такие мысли появлялись у советских и американских конструкторов еще в 60 годах прошлого века. За последние полвека было запущено сразу несколько космических аппаратов, оснащенных подобными двигателями – советские зонды серии "Метеор" и "Космос", климатический спутник GOCE, зонды НАСА Deep Space 1 и Dawn, японская станция "Хаябуса" и ряд других аппаратов.

Все они обладают одними и теми же преимуществами и недостатками. В частности, ионные двигатели крайне экономичны, требуя крайне мало топлива и очень эффективны с точки зрения КПД и расхода топлива. С другой стороны, вырабатываемая ими сила тяги крайне мала из-за конструктивных особенностей таких двигателей, и разгон и торможение космического корабля идет крайне медленно, что делает их  не самым идеальным средством для доставки людей к Марсу и другим планетам.

Вэй и его коллеги улучшили работу одного из самых "продвинутых" версий ионных двигателей, так называемых ускорителей Холла. Подобные двигатели, как объясняют ученые, работают за счет того, что электрическое поле, вырабатываемое этим устройством, порождает и разгоняет ионы, заставляя их поток, движущийся со скоростью в десятки километров в секунду, "толкать" космический корабль в противоположном направлении.

В отличие от других типов ионных двигателей, главной "движущей силой" в ускорителе Холла выступают электроны, заточенные внутри магнитного поля, сконфигурированного особым образом. Они заставляют атомы ксенона или любых других благородных газов превращаться в ионы, а затем разгоняют и нейтрализуют их уже после того, как они покинули сопло двигателя.

Главной проблемой Холловских двигателей, как рассказывает Вэй, является то, что далеко не все атомы газа, пропускаемого через камеру с электронами, превращаются в ионы. Это заметно понижает КПД двигательной установки и снижает ее тягу, особенно в том случае, если газ разрежен и движется быстро.

Китайские ученые предложили очень простое, но, как оказалось, эффективное решение этой проблемы, позволяющее повысить тягу устройства и его КПД почти в 1,5 раза. Для этого они предлагают поменять форму сопел, из которых газ попадает в рабочую камеру двигателя,  таким образом, что струя газа будет двигаться не перпендикулярно направлению тяги, как в обычных двигателях, а будет закручена в спираль.

Как показывают теоретические расчеты авторов статьи, подобный прием повысит КПД и тягу двигательной установки как минимум на несколько процентов при неудачном подборе давления газа и напряжения в электрической части ускорителя, и на 63% и 53% при низких давлениях и низком напряжении.

Это не позволит ионным двигателям превзойти их химических "конкурентов" и не избавит человечество от необходимости подключать к ним ядерную электростанцию для межпланетных перелетов, но заметно расширит сферу их применений и сделает их более практичными. В ближайшее время, как надеются ученые, их коллеги-инженеры создадут первые экспериментальные прототипы подобных установок, чья проверка на орбите покажет, действительно ли эта идея работает или нет.

Источник

Физики ЦЕРН заявляют об открытии первых столкновений фотонов

МОСКВА, 15 авг – РИА Новости. Ученые, работающие с детектором ATLAS в составе БАК, заявляют о первом детектировании столкновений между одиночными частицами света, что раньше считалось невозможным с точки зрения классической, неквантовой физики, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Physics.

"Несмотря на то, что эти результаты обладают достаточно низкой точностью, их уже сейчас можно использовать для проверки сразу нескольких моделей "новой физики". Эти результаты были получены в 2015 году, когда БАК работал на пониженной мощности. Новые замеры, полученные в прошлом и этом году, а также обновление БАК в 2025 году помогут нам повысить точность на порядок и понять, существуют ли другие заряженные частицы или нет", — прокомментировал открытие Спенсер Кляйн (Spencer Klein), физик из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (США).

В соответствии с классическими законами физики и уравнениями Максвелла, одиночные частицы света не должны взаимодействовать между собой и должны пролетать друг через друга без каких-либо последствий. После появления квантовой физики и осознания того, что вакуум не является абсолютно пустым, ученые поняли, что на самом деле фотоны могут взаимодействовать друг с другом непрямым и прямым способом.

В первом случае взаимодействие двух частиц света будет приводить к рождению двух "виртуальных" частиц, электрона и позитрона, которые практически сразу же аннигилируют и породят два новых фотона. Во втором случае фотоны будут сталкиваться напрямую, обмениваясь виртуальным набором всех уже открытых и, возможно, неизвестных нам носителей заряда. Подобные столкновения будут  происходить крайне редко, и ученые сомневались в том, можно ли их вообще увидеть.

В том, что подобные столкновения возможны, ученые были уверены достаточно давно, так как на это указывает необычное поведение частиц света в присутствии сильных магнитных полей, заставляющих их "отскакивать" от ядер атомов и спонтанно расщепляться на две половины в определенных условиях. Тем не менее, проследить за этим процессом было нельзя, так как лазеры, обычно используемые для таких наблюдений, делали подобные взаимодействия "невидимыми" для нас.

Научная коллаборация ATLAS, работающая с одноименным детектором БАК, представила первые доказательства того, что эти столкновения происходят, наблюдая за взаимодействием ионов свинца, разогнанных до околосветовых скоростей. Эти наблюдения, как отмечают ученые, велись на первом этапе работы коллайдера после его обновления в 2015 году, до того, как он вышел на пиковую мощность.

Как объясняет Кляйн, столкновение атомов свинца под определенным углом, в силу необычного расположения их магнитных и электрических полей, будет порождать пары фотонов, которые сразу же будут сталкиваться и "отскакивать" друг от друга.

Следы этих столкновений, как заметили участники ATLAS, в том числе десятки российских физиков, можно будет отличить от остальных фотонов, порождаемых в ходе распадов  и столкновений частиц в БАК. Подобные "ДТП", по словам физиков, не будут порождать никаких других продуктов реакции, кроме самих частиц света, а сами фотоны будут двигаться под определенным углом по отношению друг к другу.

Анализируя данные, полученные ATLAS и БАК за прошлый год, ученым удалось найти следы 13 подобных столкновений фотонов, что почти дотягивает по показателю статистической значимости до уровня открытия, но пока им не является. Данные за текущий год и последующие циклы работы БАК, как надеются физики, помогут достичь этой планки и приступить к поиску  следов "новой физики" во взаимодействиях фотонов.

Источник

Планет, вращающихся синхронно со звездой, оказалось больше, чем считалось

Из числа экзопланет, которые будут обнаружены при помощи новых, мощных телескопов, многие планеты, вероятно, будут находиться в синхронном вращении со звездой – когда одна сторона планеты всегда остается обращена в сторону звезды – согласно новому исследованию, проведенному астрономом Рори Барнсом (Rory Barnes) из Вашингтонского университета, США.

Синхронное вращение, или, по-другому, приливный захват, наблюдается, когда при движении одного небесного тела вокруг другого тела период собственного вращения движущегося тела совпадает с периодом его обращения вокруг центрального тела. Такая ситуация имеет место в случае системы Земля-Луна: период обращения Луны вокруг Земли равен 27 суткам и в точности совпадает по длительности с периодом собственного вращения Луны.

Согласно одной из современных гипотез происхождение Луны связано с космическим столкновением Земли с небесным телом размером с Марс, в результате которого Земля начала вращаться вокруг своей оси с начальным периодом 12 часов. Этот период в ранних исследованиях синхронного вращения экзопланет принимался для моделирования поведения экзопланет и оценки времени, необходимого для того, чтобы планета попала в приливный захват по отношению к родительской звезде.

В своей работе Барнс рассматривает различные начальные периоды вращения планет, от нескольких часов до нескольких недель, и приходит к выводу, что планет, находящихся в синхронном вращении с родительской звездой, на самом деле во Вселенной намного больше, чем предполагалось.

Исследование появилось на сервере предварительных научных публикаций arxiv.org.

Источник

Астрономы запечатлели сверхновую на раннем этапе ее развития

Впервые астрономы наблюдали в мельчайших подробностях экзотическое космическое событие, состоящее во взрыве сверхновой с последующей бомбардировкой выброшенным в результате взрыва материалом близлежащей звезды-компаньона. Это открытие стало возможным, благодаря специальному обзору неба, использующему мощности ряда роботизированных телескопов, расположенных по всему миру.

Дэвид Сэнд (David Sand), ассистент-профессор Аризонского университета, США, открыл эту сверхновую 10 марта 2017 г., в галактике NGC 5643. Эта сверхновая, лежащая на расстоянии 55 миллионов световых лет от нас, является одной из ближайших к нам сверхновых, открытых в течение последних нескольких лет. Обозначенная SN 2017cbv, она была открыта при помощи обзора неба DLT40 ("Distance Less Than 40 Megaparsecs").

SN 2017cbv была отнесена астрономами к сверхновым типа Ia. Вспышки этого типа происходят, когда в двойной системе взрывается белый карлик. В зависимости от природы второго объекта в двойной системе взрыв может протекать по двум основным механизмам. Первый механизм предполагает столкновение двух белых карликов, а по второму механизму белый карлик взрывается при перетекании на него материи со звезды-компаньона, представляющей собой нормальную звезду.

В течение нескольких минут после открытия Сэнд инициировал проведение наблюдений сверхновой SN 2017cbv при помощи сети автоматизированных телескопов LCO (Las Cumbres Observatory). Эти наблюдения позволили выяснить, что в наблюдаемой системе взрыв сверхновой протекал по механизму, включающему взаимодействие белого карлика с очень крупной (радиусом в 20 солнечных радиусов) звездой-компаньоном. Кроме того, после взрыва сверхновой выброшенный материал столкнулся со звездой-компаньоном, что привело к появлению характерного голубого свечения, особенно интенсивного в ультрафиолете. В случае столкновения двух белых карликов этот эффект бы не наблюдался, подчеркивают авторы.

Исследование вышло в журнале Astrophysical Journal Letters.

Источник

Человечество может быть первой разумной цивилизацией, предположили ученые

В попытках определить, насколько вероятно обнаружить внеземной разум и жизнь на других планетах, больше 50 лет назад, американским астрономом – Фрэнком Дрейком была разработана формула для подсчета существующих цивилизаций в галактике, с которыми есть шанс «наладить» контакт. В ответ же на это довольно «громкое заявление» астронома, итальянском физиком – Энрико Ферми был сформулирован тезис, ныне более известный как парадокс Ферми, следуя которому назревает вопрос об отсутствии следов существования инопланетных цивилизаций во всей Вселенной.

За прошедшее время учеными было предложено множество «вариантов» ответа, среди которых наибольшей популярностью пользуется гипотеза об «уникальной Земле». Проще говоря, для того, чтобы на какой-то планете появились разумные существа, она должна обладать для этого «подходящими» условиями, то есть, по сути, быть копией нашей планеты. Вторая причина, по которой, предположительно, нам не удается установить контакт с инопланетянами – это или их слишком быстрое исчезновение, из-за чего мы просто не успеваем их обнаружить, или то, что они активно «скрываются», не давая тем самым установить сам факт их существования.

Дэниел Уитмир (Daniel Whitmire) – сотрудник университета в Арканзасе (США), также выдвинул свою теорию в ответ на парадокс Ферми, назвав его «принципом посредственности». Другими словами, уникальность человеческой расы – это лишь «посредственная» норма за неимением иных примеров существования разумной жизни, зарождению которой сопутствовали бы принципиально иные условия. То есть, объяснить отсутствие других представителей разумной жизни можно двумя гипотезами – либо наша раса первая из разумных во всем мироздании, либо крайне непродолжительная жизнь других, технологически развитых цивилизаций.

По словам Уитмира, так же как и появление человечества на нашей планете произошло довольно рано по сравнению с возможной продолжительностью существования жизни на ней в принципе, также и на других мирах могли существовать разумные цивилизации, только задолго до «нас», примерно за сотни или миллиарды лет. Основываясь на этих идеях, и учитывая «парадокс Ферми», Уитмир взялся рассчитать, с какой периодичностью должно происходить появление инопланетных разумных цивилизаций, и насколько продолжительным может быть их существование.

В итоге, средняя продолжительность существования внеземных цивилизаций, не уступающих в развитии нашей расе, составила приблизительно 500 лет, прежде чем они «самоликвидируются» или будут уничтожены в ходе какой-либо природной катастрофы. Если бы было иначе, «намеки» на их существование должны были быть уже обнаружены.

В качестве альтернативы, за счет своего «раннего» появления, человеческая раса возможно, самая первая разумная цивилизация во Вселенной. В этом случае, продолжительность существования других разумных «представителей» намного выше, но при этом, либо их пока на самом деле нет, либо сигнал от них до нас еще «не дошел».

Источник

Физики создали "атомный" транзистор, работающий при комнатной температуре

МОСКВА, 14 апр – РИА Новости. Физики из США создали первый транзистор толщиной с одну молекулу, способный избирательно пропускать или останавливать ток даже при комнатных температурах, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Physics.

"Мы обнаружили, что наши нити из 14 атомов могут хорошо работать даже при комнатных температурах, и что их свойствами можно гибко управлять, меняя их химический состав. Теоретически, можно создать транзистор размером с атом, но такие устройства не будут стабильными, и ими нельзя будет управлять в нормальных условиях", — заявила Лата Венкатараман (Latha Venkataraman) из университета Колумбии в Нью-Йорке (США).

Все современные компьютеры состоят из миллионов и миллиардов микроскопических транзисторов – устройств, избирательно пропускающих электрический ток. Как правило, при уменьшении размеров транзисторов сила побочных эффектов, мешающих их работе, возрастает, что мешает созданию все более небольших и быстрых вычислительных приборов.

Эти утечки накладывают фундаментальный предел на размеры транзисторов – как сегодня считают физики, кремниевые транзисторы толщиной меньше, чем в 5 нанометров, принципиально невозможно создать. Поэтому инженеры и ученые сегодня пытаются заменить кремний на альтернативные материалы, такие как графен или дисульфид молибдена, или принципиально отказываются от самой электроники и переходят на иные способы передачи сигнала – при помощи света, спинов частиц или каких-то других "носителей информации.

Проблема заключалась в том, что на таких масштабах работе транзисторов и другие "кирпичиков" электроники начинают мешать силы межатомного взаимодействия и квантовые эффекты, благодаря чему они начинают пропускать ток в обоих направлениях, хотя и с разной силой, и работают только при очень высоких напряжениях.  И то и другое не позволяет применять такие устройства в "атомной" микроэлектронике.

Два года назад Венкатараман и ее коллеги сделали первый шаг к решению этой задачи, создав первый молекулярный диод из 50 атомов, пропускающий ток только в одном направлении и блокирующий его движение столь же эффективно, как и классические диоды, применяемые сегодня в электронной промышленности.

Используя эти наработки, ученые из университета Колумбии попытались поменять работу этого диода таким образом, чтобы его поведением можно было гибко управлять, тем самым превратив его в своеобразный аналог транзистора.

Результатом всех этих усилий стало создание молекулы, состоящей из 14 атомов кобальта и серы, способной избирательно пропускать через себя электроны или блокировать их движение при комнатной температуре. Эта молекула, как рассказывают ученые, изначально была не совсем стабильной, и им пришлось "упаковать" ее в особую "шубу" из особых органических  соединений, похожих по своей формуле на один из популярных инсектицидов,  для того, чтобы она работала и при комнатной температуре.

То, как хорошо эта структура пропускает ток, можно менять, манипулируя разницей напряжений на "входе" и "выходе" этого транзистора. Благодаря этому данная молекула может одновременно работать и как диод, и как своеобразный транзистор, который пропускает примерно в 600 раз меньше тока в "отключенном" положении, чем во "включенном".

Подобный показатель, как отмечают ученые, является рекордом для столь миниатюрных устройств, и они планируют повысить его в ближайшее время, поменяв структуру "шубы" и самой молекулы.

Источник

«Хаббл» наблюдает две галактики, которые «выжили» после столкновения

В процессе наблюдения за движением звезд в Млечном Пути и других галактиках стало ясно, что для Вселенной события, когда подобные звездные «мегаполисы» сталкиваются и сливаются друг с другом, это уже настолько «обыденно» и практически всем галактикам когда-то, да приходилось участвовать в таких «космических авариях».

На сегодняшний день для астрономов, наблюдения за подобного рода событиями помогают выяснить, какова их роль в самом процессе «смерти Вселенной», когда в галактиках со временем перестают формироваться новые светила, и они медленно угасают. Одной из причин, которая препятствует зарождению новых звезд, ученые считают, является то, что когда галактики сталкиваются, в результате происходящие вспышки звездообразования и взрывы сверхновых способствуют нагреву запасов холодного газа в них до чрезвычайно высоких температур. Именно поэтому, приблизительно половина из всего числа галактик Вселенной уже по факту «мертва» - вот уже на протяжении сотен миллионов лет в них не зарождаются новые звезды. Однако случалось и так, что галактикам каким-то образом удавалось избежать гибели, поэтому астрономы пытаются выяснить, что распоряжается их «жизнью» и «смертью».

Одним из ярчайших примеров подобной «космической аварии» между галактиками являются, заснятые относительно недавно орбитальной обсерваторий «Хаббл», две галактики в созвездии Треугольника - IC 1727 и NGC 672, столкнувшиеся на протяжении последних 450 миллионов лет ни один раз. Ученые оценили, если судить по космическим меркам, их последняя «встреча» произошла не так давно – приблизительно 30 миллионов лет тому назад.

В результате же их неоднократных столкновений, от обеих галактик осталось только огромное количество звездных лент, на которые они буквально разорвались, потеряв, можно сказать полностью, свою первоначальную форму. А эти «куски» из лент звезд, в свою очередь, удерживаются на месте темной материей и под воздействием притяжения других светил. Большинство из них сформировались в этих галактиках сравнительно не так давно и даже единовременно, когда в ходе очередного столкновения произошла как бы «встряска» их запасов холодного газа.

Участники научной команды телескопа «Хаббл» считают, что наблюдения за этой парой «разорванных» галактик, а так же за другими аналогичными объектами во Вселенной, в дальнейшем позволят прояснить, в процессе именно каких столкновений и галактических слияний, они неизбежно гибнут, а когда это напротив, их «омолаживает» и способствует звездообразованию.

Источник