Новости науки

Российские физики создали "магнитную" оперативную память

МОСКВА, 13 июл — РИА Новости. Физики из России и Франции создали новый тип оперативной памяти, сочетающей высокую скорость работы обычной электронной памяти и низкое энергопотребление магнитных носителей информации, говорится в статье, опубликованной в журнале Applied Physics Letters.

"Индустрия RAM сегодня очень сильно развита, ее скорости становятся все больше, однако есть существенный недостаток, который пока не удается преодолеть, — ее низкая энергоэффективность. Созданная нами магнитно-электрическая ячейка памяти позволит снизить затраты энергии на запись и чтение в десятки тысяч раз", — рассказывает Сергей Никитов, директор Института радиотехники и электроники РАН и заведующий кафедрой в МФТИ.

Пока полупроводниковая ОЗУ остается единственным типом "быстрой" памяти, которая нашла широкое применение среди всех типов вычислительных устройств. Практически все конкурирующие с ней оптические и ферромагнитные технологии мгновенной записи и считывания информации страдают серьезными недостатками, которые не позволяют сделать их коммерчески эффективными. В частности, этому препятствуют высокое тепловыделение, невозможность миниатюризации или особая чувствительность к условиям окружающей среды.

Никитов и его коллеги из МФТИ, ИРЭ РАН и ряда других российских и зарубежных научных организаций сделали первый шаг к ликвидации "монополии" полупроводниковой памяти, разработав новый сверхбыстрый и при этом практичный тип памяти, который они назвали MELRAM.

Главной проблемой всех магнитных систем записи и чтения информации, как отмечают ученые, является то, что ячейки магнитной памяти крайне сложно уменьшить, так как для их работы требуются очень чувствительные и точные датчики и источники магнитных полей.

Российские физики обнаружили, что эту проблему можно решить при помощи особых материалов, чьи магнитные свойства меняются при их растягивании или сжатии. Эти деформации можно создать, используя пьезоэлектрические материалы, чья форма меняется при пропускании через них электрического тока.

Руководствуясь этой идеей, команда Никитова склеила два кусочка таких материалов и использовала этот "бутерброд" для создания ячеек магнитоэлектрической памяти, где ноль и единица обозначаются направлением намагниченности, а не электрическим зарядом конденсатора, как в обычной оперативной памяти. Соответственно, для того чтобы записать данные в MELRAM, нужно пропустить ток через пьезоэлемент, а для их чтения — измерить напряжение тока, проходящего через ячейку памяти.

У подобных ячеек памяти есть два главных плюса: информация в них хранится фактически вечно до первого чтения, и ее не нужно постоянно обновлять — как в обычной оперативной памяти. Кроме того, их можно уменьшить до размеров транзисторов, так как для работы MELRAM не нужны внешние датчики магнитного поля.

По мнению авторов работы, при переходе к маленьким размерам работоспособность предложенного ими решения никак не ухудшится, а значит, можно утверждать, что у MELRAM хорошие перспективы в области вычислительной техники с жесткими требованиями к энергопотреблению.

Источник

Вероятность обитаемости системы TRAPPIST-1 оказалась ниже, чем считалось

Две независимые команды исследователей обнаружили факты, снижающие вероятность того, что система TRAPPIST-1, ставшая с недавних пор одной из самых известных систем экзопланет, может оказаться обитаемой.

Звезда TRAPPIST-1, красный карлик, является намного более тусклой и менее массивной, чем наше Солнце. Она стремительно вращается вокруг своей оси и генерирует высокоэнергетические вспышки ультрафиолетового излучения.

В первой из этих научных работ команда под руководством Манасви Лингама (Manasvi Lingam) из Гарвардского университета, США, выяснила, что интенсивность УФ-излучения, действующего на планеты в системе TRAPPIST-1, намного превышает интенсивность УФ-излучения, действующего на Землю со стороны Солнца. Это приведет к почти полному уничтожению атмосфер на этих планетах, считают Лингам и его коллеги. Таким образом, вероятность существования жизни в системе TRAPPIST-1 оказывается примерно в 100 раз ниже, по сравнению с вероятностью существования жизни на Земле, заключают авторы.

В другом исследовании, проведенном коллективом под руководством Сесиллы Гараффо (Cecilia Garraffo), обращено внимание на тот факт, что давление звездного ветра, испускаемого звездой TRAPPIST-1, на поверхности планет из ее системы в несколько десятков тысяч раз превышает давление солнечного ветра на поверхность Земли. Согласно версии авторов такой мощный поток звездного ветра должен без труда «пробить» магнитосферы планет системы TRAPPIST-1 и лишить планеты их атмосфер, а также уничтожить все живое, что гипотетически могло существовать на поверхностях планет.

Исследования опубликованы в журналах International Journal of Astrobiology (М. Лингам) и Astrophysical Journal Letters (С. Гараффо).

Источник

Британские астрономы открыли потенциально самую «крохотную» звезду во Вселенной

Газовые облака высокой плотности, где происходит зарождение всех звезд Млечного Пути и остальных галактик, а точнее некоторая их часть со временем начинает уплотняться и образовывать что-то наподобие сгустков. Они продолжают расти в своих размерах до такой степени, что показатели температуры и давления внутри них становятся настолько высокими и отдельные атомы водорода вступают между собой в термоядерные реакции. Но происходит это только с очень крупными объектами, превосходящими своей массой юпитерианскую приблизительно в 73 раза. А судьба «несостоявшихся звезд» настигает небесные тела поменьше, которые становятся слабо светящимися в ИК-диапазоне, коричневыми карликами, а затем просто медленно угасают.

В момент прохождения небольшого и тусклого светила по диску более крупной звезды, из-за резкого изменения его яркости создается великолепный шанс произвести замер диаметра и массы «компаньонов» двойной системы. Именно по такому принципу, в течение вот уже нескольких лет астрономы – участники проекта EBLM, «патрулируют» ночное небо южного полушария, «разыскивая» самые маленькие, и тусклые звезды. Когда Александр Боттишер (Alexander Boetticher) из Кембриджского университета в Великобритании вместе со своими коллегами наблюдали за тесными парами звезд, кардинально различавшихся между собой своими размерами, они обнаружили светило, расположившееся на границе коричневых и самых тусклых и небольших красных карликов.

Эта рекордно «крохотная» звезда, находящаяся в созвездии Скульптора, что в 600 световых годах от Земли, получила название EBLM J0555-57Ab. Ее размеры почти «идентичны» размерам Сатурна и вращение происходит вокруг практически копии нашего Солнца, один оборот вокруг которого она совершает за семь дней.

При том, что масса открытой звезды составляет только 8% от солнечной, у нее очень высокие показатели плотности, и она способна притягивать материю раз в 300 сильнее, чем Земля. Как рассказали сами ученые, у нее очень спокойный характер, а если не забывать про очень продолжительную жизнь таких звезд, из всего этого складываются весьма благоприятные условия для зарождения жизни.

Однако Эмори Трио (Amaury Triaud), высказавшийся от лица команды Боттишера, считает, что прежде чем заниматься поиском «двойников» Земли среди числа самых маленьких светил и изучать их атмосферу, необходимо для начала понять, что представляет собой та звезда, вокруг которой происходит или может происходить их вращение.

Источник

Китайские физики провели первую "орбитальную" квантовую телепортацию

МОСКВА, 12 июл – РИА Новости. Физики из Шанхая заявили об успешном проведении первой "космической" квантовой телепортации, переправив информацию о состоянии частицы с квантового спутника "Мо-цзы" на станцию слежения на Земле, говорится в статье, размещенной в электронной библиотеке arXiv.org

"Мы заявляем о первой квантовой телепортации одиночных фотонов с обсерватории на Земли на спутник на околоземной орбите, удаленный от нее на 1400 километров. Успешная реализация этой задачи открывает дорогу к сверхдальней телепортации и является первым шагом на пути к созданию квантового интернета", — пишут Цзянь-Вэй Пань (Jian-Wei Pan) из университета Шанхая и его коллеги.

Феномен квантовой запутанности является основой современных квантовых технологий. Это явление, в частности, играет важную роль в системах защищенной квантовой связи – такие системы полностью исключают возможность незаметной "прослушки" из-за того, что законы квантовой механики запрещают "клонирование" состояния частиц света. В настоящее время системы квантовой связи активно разрабатываются в Европе, в Китае, в США.

За последние годы ученые из России и зарубежных стран создали десятки систем квантовой связи, узлы которых могут обмениваться данными на достаточно больших расстояниях, составляющих около 200-300 километров. Все попытки расширить эти сети до международного и межконтинентального уровня столкнулись с непреодолимыми трудностями, связанными с тем, как свет угасает при движении через оптоволокно.

По этой причине многие команды ученых задумались о переводе систем квантовой связи на "космический" уровень, обмениваясь информацией через спутник, позволяющий восстанавливать или усиливать "незримую связь" между запутанными фотонами. Первый космический аппарат такого рода уже присутствует на орбите – им является китайский спутник "Мо-цзы", выведенный в космос в августе 2016 года.

На этой неделе Пань и его коллеги рассказали о первых успешных экспериментах по квантовой телепортации, проведенных на борту "Мо-Дзы" и на станции связи в городке Нгари на Тибете, построенной на высоте в четыре километра для обмена информацией с первым квантовым спутником.

Квантовая телепортация была впервые описана на теоретическом уровне в 1993 году группой физиков под руководством Чарльза Бенетта. По их идее, атомы или фотоны могут обмениваться информацией на каком угодно расстоянии в том случае, если они были "запутаны" на квантовом уровне.

Для осуществления этого процесса необходим обычный канал связи, без которого мы не можем прочитать состояние запутанных частиц, из-за чего такую "телепортацию" нельзя использовать для передачи данных на астрономические расстояния. Несмотря на такое ограничение, квантовая телепортация чрезвычайно интересна физикам и инженерам по той причине, что ее можно использовать для передачи данных в квантовых компьютерах и для шифрации данных.

Руководствуясь этой идеей, ученые запутали две пары фотонов в лаборатории в Нгари, и передали одну из четырех "спутанных" частиц на борт "Мо-Дзы" при помощи лазера. Спутник одновременно измерил состояние и этой частицы, и другого фотона, который в этот момент был на его борту, в результате чего информация о свойствах второй частицы мгновенно "телепортировалась" на Землю, поменяв то, как вел себя "наземный" фотон, спутанный с первой частицей.

В общей сложности, как рассказывают китайские физики, им удалось "запутать" и телепортировать свыше 900 фотонов, что подтвердило корректность работы  "Мо-Дзы" и доказало, что двусторонняя "орбитальная" квантовая телепортация в принципе возможна. Подобным образом, как отмечают ученые, можно передавать не только фотоны, но и кубиты, ячейки памяти квантового компьютера, и другие объекты квантового мира.

Источник

Астрономы наблюдают рождение «суперземли»

Новая модель формирования молодых планетных систем предлагает решение давней проблемы, стоящей перед астрономами, начиная с того времени, когда новые технологии обнаружения и «охотники за планетами», подобные космическому телескопу НАСА «Кеплер» (Kepler), помогли открыть тысячи планет, расположенных на орбитах вокруг других звезд. Суть этой проблемы состоит в том, что в дисках молодых, формирующихся планетных систем звезд ученые обнаруживают в основном признаки формирования лишь крупных газовых планет, подобных Юпитеру, в то время как большинство открытых экзопланет во Вселенной, расположенных на орбитах вокруг «зрелых» звезд, относятся к категории так называемых «суперземель» - небольших каменистых планет, подобных Земле.

«Мы предлагаем сценарий, который ранее считался невозможным: когда суперземля может формировать в диске множественные щели, - сказал главный автор нового исследования Руобинг Донг (Ruobing Dong) из обсерватории Стюарта, США. – Впервые мы можем снять противоречие между таинственными особенностями протопланетных дисков, которые мы наблюдаем, и тем фактом, что во Вселенной доминируют планеты класса суперземель».

В своей работе исследователи построили модель, которая позволяет объяснить вид дисков звезд HL Тельца и TW Гидры, наблюдения которых проводились в 2014 и 2016 гг. соответственно при помощи радиообсерватории ALMA, исходя из того, что формирование структуры диска происходит под действием планет класса суперземель, а не более крупных планет, относящихся к различным классам газовых гигантов. В частности, модель воспроизводит две близко расположенные щели в диске, которые в действительности наблюдались ранее на снимках, сделанных при помощи обсерватории ALMA, однако не могли быть объяснены присутствием лишь одной суперземли. Основные отличия этой новой модели от более ранних моделей состоят в том, что в ней приняты более низкая вязкость газа в диске и присутствие в нем кроме газа еще и пыли.

Исследование будет опубликовано 13 июля в журнале Astrophysical Journal.

Источник

Магнитное поле Земли оказалось проще, чем мы думали

Ученые идентифицировали участки магнитного поля Земли, которые эволюционировали в течение периодов порядка 1000 лет. Это открытие позволит глубже понять механизмы работы магнитного поля нашей планеты и добавит точности прогнозам изменений этого поля.

Магнитное поле нашей планеты имеет большое значение для жизни, предоставляя «щит» от заряженных солнечных частиц («солнечного ветра») и помогая в навигации судов. Сотни лет наблюдений за магнитным полем, а также геологические находки показали, что поле существенно изменяется с течением времени.

В самом грубом приближении структуру магнитного поля нашей планеты можно представить в форме диполя, объекта, имеющего два полюса – северный и южный. При этом давно известно, что магнитные полюса нашей планеты не совпадают точно с географическими; кроме того, с интервалом порядка нескольких сотен тысяч лет происходит смена магнитных полюсов Земли: северный магнитный полюс становится южным и наоборот.

«Нам уже давно известно, что Земля не является идеальным магнитным диполем, и мы видим эти отклонения от идеальности в геологических источниках, - сказал Маурин «Мо» Вальчак (Maureen "Mo" Walczak), исследователь из Университета штата Орегон, США, и главный автор нового исследования. – Мы видим, что элементы, не соответствующие структуре диполя, носят отнюдь не мимолетный, непредсказуемый характер. Они имеют устойчивый характер, сохраняя свое положение в течение свыше 10000 лет в период Голоцена».

Исследуя образцы магнитных горных пород, отобранные со дна моря в заливе Аляска, а также в других точках поверхности планеты, команда Вальчака показала, что структура магнитного поля нашей планеты имела несколько областей повышенной магнитной активности, помимо магнитных полюсов, и «переключалась» между этими «дополнительными полюсами» с интервалами в несколько десятков тысяч лет, в то время как основные магнитные полюса планеты продолжали сохранять свое положение неизменным. Наличие всего лишь нескольких крупных областей повышенной геомагнитной активности, между которыми происходит периодическое «переключение», существенно упрощает картину изменений структуры магнитного поля нашей планеты, ранее представлявшуюся значительно более сложной.

Исследование вышло в журнале Earth and Planetary Science Letters.

Источник

Космическая «фабрика пыли» позволяет глубже понять формирование звезд

Группа ученых под руководством исследователей из Кардиффского университета, Соединенное Королевство, впервые открыла богатое скопление молекул в центре взорвавшейся звезды.

Две прежде не идентифицированные молекулы, формилий (HCO+) и монооксид серы (SO), были обнаружены в остывающих остатках сверхновой 1987A, расположенных на расстоянии 163000 световых лет от нас в соседней галактике. Взрыв этой звезды произошел в феврале 1987 г., поэтому она и получила такое название.

Эти наблюдаемые учеными молекулы сопровождались прежде незамеченными соединениями, такими как монооксид углерода (CO) и оксид кремния (SiO). Исследователи оценили, что примерно один атом кремния из тысячи входит в состав молекулы SiO, и лишь несколько атомов углерода на миллион входят в состав молекулы HCO+.

Ранее считалось, что мощные взрывы сверхновых должны полностью уничтожать любые молекулы и пыль, находящиеся в окрестностях сгоревшей звезды. Однако это неожиданное обнаружение молекул указывает на то, что взрывы звезд могут приводить к облакам из молекул и пыли, находящимся при экстремально низких температурах, близких к тем температурам, которые поддерживаются в «звездных колыбелях», где происходит формирование новых звезд.

Главный автор нового исследования доктор Микако Матсуура (Mikako Matsuura) из Школы физики и астрономии Кардиффского университета сказал: «Мы впервые обнаружили эти молекулы в окрестностях сверхновой, и это ставит под сомнение справедливость давно бытующего допущения о том, что эти взрывы уничтожают все молекулы и пыль, присутствующие в окрестностях звезды».

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

Источник

Необычная планетная система бросает вызов текущим моделям формирования планет

Астрономы открыли планету редкого типа, теплый, массивный газовый гигант, который движется по орбите вокруг звезды, вращающейся экстремально быстро. Это открытие ставит перед учеными ряд вопросов о происхождении планеты – поскольку ни относительно небольшая масса планеты, ни большое расстояние до родительской звезды не ожидались, исходя из современных моделей. Эти наблюдения были проведены при помощи инструмента SPHERE, установленного на Очень большом телескопе Европейской южной обсерватории.

Планета HIP 65426b была открыта группой астрономов из Института астрономии общества Макса Планка при помощи метода прямого наблюдения с использованием инструмента SPHERE. Родительская звезда вновь открытой планетной системы, HIP 65426, является частью «звездных яслей»: ассоциации Скорпиона-Центавра, которая содержит от 3000 до 5000 звезд, сформировавшихся примерно в одно и то же время на расстоянии примерно 400 световых лет от Земли. Используя стандартные методы определения возраста звезд, исследователи выяснили, что возраст звезды HIP 65426 составляет всего лишь 14 миллионов лет.

Первая необычная особенность системы HIP 65426 состоит в том, что вокруг звезды отсутствует пылевой диск, который обычно окружает молодые звезды. Вторым необычным свойством системы является то, что планета HIP 65426b имеет массу всего лишь от 6 до 12 масс Юпитера, в то время как для звезды такого спектрального класса (A2V), к какому относят звезду HIP 65426, масса планеты в планетной системе должна существенно превышать 12 юпитерианских масс. При этом наблюдения также показывают, что в действительности планета находится на слишком большом удалении от звезды – на расстоянии порядка 100 астрономических единиц от нее – что тоже слабо соответствует классическим моделям. Наконец третьей загадочной особенностью системы этой звезды является то, что сама звезда вращается с аномально высокой скоростью, однако при этом не является даже частью двойной звездной системы. Так что же могло так «раскрутить» эту звезду?

Как отмечают авторы, они пока не знают точного ответа на этот и другие вопросы, связанные с системой HIP 65426, однако согласно одной из рабочих гипотез планета HIP 65426b могла сначала сформироваться близко к звезде (это объясняет ее сравнительно небольшую массу) вместе с другим массивным объектом. Затем планета сблизилась с этим массивным объектом и была выброшена на периферию системы, заняв свое текущее положение. Массивный объект после этого гравитационного взаимодействия с планетой продолжил движение и врезался в звезду, сообщив ей дополнительный вращательный момент. Диск системы был дестабилизирован другими пролетающими через систему планетами.

Исследование вышло в журнале Astronomy and Astrophysics; главный автор Ж. Шовен (G. Chauvin).

Источник

Совместная миссия Европы, Японии и России - «BepiColombo» готова к отправке

Вчера стало известно о завершении подготовки совместной космической автоматической миссии ЕКА и JAXA (Японского агентства аэрокосмических исследований) по изучению Меркурия - «BepiColombo». Ульрих Райнингхаус (Ulrich Reiningshaus), координирующий предстоящее семилетнее путешествие в Европейском космическом агентстве рассказал, что его начало запланировано на 5 октябре 2018 года.

Официальное «добро» от руководства ЕКА на строительство зонда для отправки к Меркурию было получено еще в 2009 году, тогда же он и стал «частью» флагманской научной программы - проекта «Horizon 2000+». Принятие решение о перенесении запуска с намеченной даты в 2014 году было связано с возникшими непредвиденными техническими сложностями. Ровным счетом, это так же и «обусловило» столь долгий полет зонда к Меркурию.

Ближайшая к Солнцу планета не только очень быстро вращается вокруг него, что затрудняет выход на ее стабильную орбиту, но даже не имеет атмосферы, которую «BepiColombo» мог бы использовать для торможения. Поэтому путешествие зонда к Меркурию, общей протяженностью приблизительно 8,9 миллиона километров, будет проходить «окольными» путями через три первые планеты внутренней Солнечной системы, притяжение которых затормозит космический аппарат, за счет чего он сможет выйти на оптимальную траекторию сближения с Меркурием.

«BepiColombo» - это гигантских размеров космический зонд весом в 4 тонны, созданный инженерами ЕКА в сотрудничестве со специалистами из Японии и России по последнему слову научно-технического прогресса. Только в состав супермощной двигательной установки, МТМ, входят 40 квадратных метров комплекса солнечных батарей мощностью в 10 киловатт, пара ионных и химических двигателей, и 580 литров ксенона. Разработка всех составляющих компонентов велась с учетом будущей работы миссии в «горячих» условиях, где температура будет достигать примерно свыше 350 градусов по Цельсию.

Например, материал, который использовался для изготовления корпуса зонда - это очень дорогой и особо термостойкий углепластик, а на антенны будет нанесено специальное, отражающее тепло и ультрафиолет, покрытие.

С прибытием «BepiColombo» к Меркурию в конце 2025 года, произойдет его разделение на четыре части. Солнцезащитный экран вместе с европейским зондом МРО и японским зондом ММО двинутся дальше «в поиске» стабильных орбит, а двигательная установка «катапультируется» в космос.

Со слов Хадзиме Хаякавы (Hajime Hayakawa), руководителя миссии японской «части» ММО, зонд будет находиться довольно далеко от Меркурия и вращаться по вытянутой орбите. Он должен исследовать устройство его своеобразной «атмосферы» и, попытаться разгадать его главную на сегодняшний день загадку сильно наклоненного «на бок» магнитного поля.

А российско-европейский зонд МРО на протяжении 3,5 лет будет изучать недра Меркурия и его поверхность, где могут присутствовать следы геологической активности. А так же, с помощью гамма-спектрометра MGNS, который был разработан в лаборатории Игоря Митрофанова в Московском ИКИ РАН, будут изучаться залежи льда в кратерах на полюсах планеты.

Йоханнес Бенкхофф (Johannes Benkhoff), научный руководитель миссии европейской «трети BepiColombo» сказал, что благодаря этим семилетним исследованиям, они надеются понять эту давно считавшуюся «мертвой» планету, почему ядро Меркурия до сих пор пребывает в жидком состоянии, невзирая на его небольшие размеры.

Источник

Моря на Титане оказались спокойнее, чем предполагалось

Озера из жидкого метана, расположенные на поверхности крупнейшего спутника Сатурна Титана, идеально подходят для гребли, но не для серфинга. В новом исследовании, возглавляемом учеными из Техасского университета в Остине, США, обнаружено, что большая часть волн в озерах Титана поднимается всего лишь на 1 сантиметр в высоту. Эти находки могут стать хорошей новостью для будущих космических аппаратов, которые планируется отправлять к поверхности Титана.

«Большой научный интерес представляет отправка зондов к этим озерам, и когда они туда прибудут, важно будет, чтобы сильные ветра не помешали совершить посадку, - сказал главный автор нового исследования Кирилл Грима (Cyril Grima), исследователь из Института геофизики Техасского университета, США. – Наше исследование демонстрирует, что волны на поверхности озер Титана являются очень невысокими, следовательно, можно ожидать, что на его поверхности дуют в основном слабые ветра».

Метод определения высоты волн на поверхности озер Титана, используемый в этом исследовании, основан на анализе радарных данных для расчета высоты неровностей поверхности. Этот метод, получивший название метода статистической радарной разведки (radar statistical reconnaissance), был разработан Гримой и применялся для измерения плотности снега и высоты формируемых им неровностей на поверхности в Антарктике и Арктике, а также для помощи в выборе места посадки для аппарата НАСА InSight, запуск которого запланирован на следующий год.

Исследование вышло в журнале Earth and Planetary Science Letters.

Источник

Ученые из МГУ создали резонансные воронки

Ученые МГУ совместно с российскими и зарубежными коллегами впервые провели прямое измерение гигантских электромагнитных полей, возникающих в диэлектрических частицах. Об этом сообщается в пресс-релизе, поступившем в «Ленту.ру».

Один из способов уменьшить размеры компонентов в электронных схемах — создание в малом объеме электромагнитных полей высокой интенсивности. Теоретически для этой цели можно применить наночастицы, способные резонансно рассеивать свет. При этом наночастица действует как воронка, которая собирает падающее излучение с большой области и концентрирует его в малом объеме. Однако до сих пор не удавалось доказать, что такой эффект можно реализовать.

Российским физикам удалось провести прямые измерения резонансного поля и объяснить этот эффект расчетами. В эксперименте они применили диэлектрические наночастицы. В отличие от металлических частиц они не обладают большим электрическим сопротивлением, и, значит, энергия не теряется в виде тепла.

Однако если электромагнитная волна падает на маленькую частицу с большим коэффициентом преломления, то поле почти не проникает внутрь нее. В то же время исследователи показали, что при определенных частотах излучения происходит его гигантская концентрация. Они также измерили характеристики пойманного «в ловушку» поля и объяснили результат теоретическими расчетами.

Источник

Как уже известно, все крупные звезды на «закате» своего существования, когда истощаются все их ресурсы гелия и водорода, «заканчивают» вспышкой сверхновой. По факту, это термоядерный взрыв невероятной мощности, который происходит, когда недра погибающего светила резко сжимаются, нагреваются до сверхвысокой температуры, и происходит слияние ядер элементов тяжелее железа. Белые карлики, коими считаются останки небольших звезд, за счет «заимствования» материи у своих крупных «соседок», или же сливаясь между собой, так же способны превращаться в сверхновые.

Именно сверхновые, по мнению современных ученых, это главные «поставщики» материи в нашей Вселенной. Ими производится большая часть всех тяжелых элементов, которые затем распространяются по галактикам, что способствует зарождению новых звезд и планет. К тому же, сверхновые приписывают к числу потенциальных виновников «смерти» многих галактик, в которых прекращают зарождаться новые звезды, и считают главным источником антиматерии в Млечном Пути.

Сейчас в Оксфордском университете британскими астрофизиками во главе с профессором Джианлукой Грегори готовится эксперимент, в ходе которого они попытаются воссоздать некоторые процессы, происходящие в сверхгорячем центре сверхновой. Участница команды ученых Йена Майнеке (Jena Meinecke) рассказала, как с помощью импульсов мощностью в петаватт, вырабатываемых сверхмощным лазером ORION, они будут сжимать и разогревать до нескольких десятков миллионов градусов Кельвина образцы материи. Таким образом, возможно, удастся понять, как расширяются останки сверхновой, какие частицы она порождает, и какова будет реакция окружающего пространства на этот взрыв.

Ученые назвали этот эксперимент «карманными сверхновыми». Майнеке говорит, что это огромный шаг в понимании степени влияния сверхновых на то, как эволюционируют галактики, и даже поможет нам «увидеть» их на разных этапах развития. Раскрыта будет не только тайна их рождения, но и то, какое они оказали влияние на зарождение Земли и остальных, потенциально обитаемых, планет.

 

Источник

Поверхность Марса оказалась еще «более безжизненной», чем считалось

Надежда обнаружить жизнь на Марсе, по крайней мере на поверхности Красной планеты, стала еще более призрачной в четверг, когда были представлены результаты нового исследования, свидетельствующие о том, что минералы соли, находящиеся на поверхности четвертой планеты от Солнца, убивают бактерии.

В лабораторных испытаниях, проведенных на Земле, химические соединения, известные как перхлораты, уничтожили культуры бактерий Сенная палочка (Bacillus subtilis), представляющих собой одну из основных жизненных форм, сообщает дуэт ученых из Школы физики и астрономии Эдинбургского университета, Шотландия.

Перхлораты, стабильные при комнатной температуре, становятся активными при нагреве до высоких температур. В то же время на Марсе очень холодно, поэтому на первый взгляд может показаться, что перхлораты на поверхности Красной планеты не могут демонстрировать губительную для бактерий химическую активность.

Однако в новом исследовании Дженифер Уодсворт (Jennifer Wadsworth) и Чарльз Коккел (Charles Cockell) показали, что это соединение может быть активировано при помощи ультрафиолетового света, без нагрева, в условиях, имитирующих условия на поверхности Марса.

Эта соль убивает микроорганизмы в течение нескольких минут, сказала команда, из чего следует, что планета была «более негостеприимной к жизни, чем считалось ранее».

«Если мы хотим найти жизнь на Марсе, то нам следует искать не на поверхности, а под поверхностью», - сказала Уодсворт в интервью новостному агентству «Франс-Пресс».

Перхлораты представляют собой на Земле природные минералы или искусственно получаемые соли, однако более широкое распространение они получили на Марсе, где их присутствие впервые было зафиксировано при помощи посадочного аппарата НАСА «Феникс» (Phoenix) в 2008 г.

Составлено по материалам, предоставленным НАСА.

Источник

В ЦЕРН зарегистрировали новую частицу с двумя тяжелыми кварками

ЖЕНЕВА, 6 июл — РИА Новости, Елизавета Исакова. Новая частица Ξcc++ (Xicc++) из семейства барионных с двумя тяжелыми кварками в своем составе обнаружена в ходе экспериментов на Большом адронном коллайдере (БАК), говорится в сообщении пресс-службы ЦЕРН (Европейская организация по ядерным исследованиям).

Новая частица содержит два с-кварка и один u-кварк. Обычные частицы — протоны и нейтроны — также содержат по три кварка, однако не два тяжелых сразу. Масса новой частицы составляет 3621 MeV, что в четыре раза тяжелее протона. Кварки взаимодействуют в ней на подобие бинарной планетарной системы, где тяжелые кварки выполняют роль звезд, вращающихся друг вокруг друга, а легкий кварк представляет собой планету, орбита которой идет вокруг двух солнц.

Существование такого типа бариона было предсказано рядом теорий, но впервые ученым удалось его подтвердить официально после повторного запуска коллайдера на скорости 13 TeV.

Эксперты ЦЕРН заявляют, что открытие новой частицы с двумя тяжелыми кварками продвинет исследования в квантовой хромодинамике и даст шанс на обнаружение новых частиц подобного типа.

Эксперименты на БАК нацелены на раскрытие тайны того, как была создана вселенная. До обновления БАК использовался для доказательства существования Бозона Хиггса, также известного как "божественная частица".

Большой адронный коллайдер создан Европейской организацией ядерных исследований (ЦЕРН) при участии физиков из многих стран, в том числе из России. Он расположен на границе Швейцарии и Франции.

Источник

Повторное появление планет после «смерти» звезды

Астрономы, возможно, нашли ответ на вопрос, стоящий перед наукой уже в течение 25 лет, выяснив, каким образом происходит формирование планет после взрыва сверхновой.

Первые планеты за пределами нашей Солнечной системы были открыты 25 лет назад – на орбите вокруг нейтронной звезды. Эти сверхплотные звездные остатки образуются при взрывах сверхновых, гигантских взрывах звезд, массы которых существенно превышают массу нашего Солнца.

Такие «темные планеты» являются большой редкостью во Вселенной, и ученые прилагают значительные усилия, чтобы понять их природу. Взрыв сверхновой должен уничтожить любые существовавшие до взрыва планеты, и поэтому нейтронной звезде придется захватить новый материал, из которого будут формироваться новые «темные планеты». Эти планеты могут быть обнаружены по гравитационному воздействию, которое они оказывают на родительский пульсар, изменяя времена прибытия идущих от пульсара радиосигналов, приходящих при отсутствии возмущений со стороны планеты всегда с одними и теми же интервалами времени между импульсами.

В новой работе исследователи во главе с доктором Джейн Гривс (Jane Greaves) из Кардиффского университета, Соединенное Королевство, нашли механизм, способный обеспечить «подачу сырья» для формирования планеты в окрестностях нейтронной звезды. Наблюдая пульсар Геминга, расположенный на расстоянии 800 световых лет от нас в направлении созвездия Близнецы, при помощи радиотелескопа James Clerk Maxwell Telescope (JCMT), Гривс и ее команда обнаружили перед пульсаром по направлению его движения по Галактике образование в форме дуги, а позади пульсара – образование в форме конуса или цилиндра (на фото). Согласно предложенной авторами гипотезе эти результаты объясняются тем, что при движении по Галактике пульсар Геминда развивает сверхзвуковую скорость и формирует фронт ударной волны в газе межзвездного пространства. Сжатое этой ударной волной вещество формирует нечто вроде околозвездного диска, содержащего, как показали расчеты Гривс и ее коллег, достаточно вещества, чтобы сформировать по крайней мере несколько планет, подобных Земле.

Для подтверждения или опровержения выдвинутой в этом исследовании гипотезы требуются дополнительные наблюдения пульсара Геминга при помощи радиообсерватории ALMA, отмечают авторы.
Источник

Российские физики создали необычный метод расщепления воды

МОСКВА, 5 июл — РИА Новости. Ученые из России и США разработали новый катализатор на основе наночастиц, белков бактерий и синтетических аналогов мембраны их клеток, который необычно эффективно использует энергию света для расщепления воды на водород и кислород, говорится в статье, опубликованной в журнале ACS Nano.

"Наши лаборатории, которые занимаются мембранными белками, в частности нанодисками, в основном ориентированы на биофизические, медицинские проблемы. Но вот недавняя работа с нашими американскими коллегами показывает, что если соединить биологические и технические материалы, нанодиски можно использовать и для выделения водородного топлива", — рассказывает профессор Владимир Чупин из Московского физико-технического института (МФТИ), чьи слова передает пресс-служба вуза.

 За последние годы физики создали множество расщепителей воды, которые разлагают молекулы воды на кислород и водород при помощи света или электрического тока и наиболее удачные версии которых только приближаются к коммерческой рентабельности. Кроме того, подобные катализаторы в большинстве случаев или разрушаются, или загрязняются при расщеплении воды, что вынуждает ученых разрабатывать далеко не бесплатные методики их регенерации. 

Чупин и его коллеги нашли необычный способ повысить эффективность работы подобных катализаторов, объединив их с двумя компонентами живого мира — аналогами мембран бактерий, которые сегодня разрабатываются в МФТИ для изучения устройства белков, и белками-родопсинами. Микробы вида Halobacterium salinarum используют эти молекулы в качестве "глаз" и преобразователя энергии света в клеточную энерговалюту, молекулы АТФ.

 Как показали эксперименты, которые в недавнем прошлом проводили американские коллеги российских ученых, сочетание этих белков с наночастицами оксида титана, одного из самых эффективных расщепителей воды, заметно повышает их продуктивность. Проблема заключалась в том, что и родопсины, и наночастицы должны располагаться относительно друг друга в определенном порядке, чего крайне сложно добиться, просто перемешав молекулы белков и частички катализатора. 

Эту проблему, как оказалось, можно решить при помощи нанодисков, созданных учеными из МФТИ. Как поясняет Чупин, молекулы родопсинов встроены в них уже в "правильном" виде, что облегчает задачу их соединения с частицами двуокиси титана и платины, дополнительно повышающей КПД катализатора.

Наблюдения за работой подобного биоустройства показали, что бактериальные белки не только помогали наночастицам улавливать энергию света и использовать ее для расщепления молекул воды, но и участвовали в переносе ионов внутри раствора, ускоряя процесс производства водорода. 

 Главным недостатком этой системы является то, что для ее работы нужен источник свободных электронов. Пока в этой роли выступает метиловый спирт, который можно производить из полностью натуральных источников, не используя ископаемые углеводороды.

В будущем, надеются исследователи, все компоненты этого расщепителя воды, в том числе и наночастицы, можно будет разместить внутри синтетического организма или биоконструкции, что повысит его эффективность и сделает производство "зеленого" топлива экономически выгодным.

Источник

Наблюдения с Земли выявили органическую молекулу в струе с поверхности Энцелада

Ученые впервые обнаружили органическую молекулу на Энцеладе при помощи наземной обсерватории – и это открытие может иметь значение для поисков внеземной жизни.

Спутник Сатурна Энцелад привлекал внимание ученых с тех пор, как были открыты его богатые водой струи, бьющие из расселин, расположенных близ южного полюса планеты. Это открытие было сделано при помощи космического аппарата НАСА «Кассини» (Cassini), который после этого пролетел сквозь эти струи и отобрал образцы материала, в состав которого входили органические соединения.

Однако представленные в новом исследовании результаты были получены не при помощи космического аппарата, находящегося на расстоянии более 1 миллиарда километров от Земли, а при помощи наземных средств наблюдения – 30-метрового радиотелескопа IRAM, расположенного в испанских горах Сьерра-Невада. Наблюдения выявили повышенное количество метанола вокруг Энцелада.

Струи Энцелада, предположительно, представляют собой воду, выбрасываемую из подповерхностного океана через трещины в ледяной коре спутника Сатурна. В конечном счете эти струи питают собой второе по счету с внешней стороны кольцо Е Сатурна. Недавнее исследование показало, что количества метанола, содержащиеся в океанах Земли и в струях Энцелада, примерно одинаковы.

Однако это новое открытие показывает, что материал, извергаемый с поверхности Энцелада, претерпевает вторичные химические изменения уже в космосе, и присутствие в нем метанола объясняется, скорее, именно этими, вторичными процессами и не может быть рассмотрено как признак возможного присутствия жизни в подповерхностном океане Энцелада.

Исследование было представлено доктором Эмили Драбек-Маундер (Emily Drabek-Maunder) из Кардиффского университета, Великобритания, вчера, 4 июля, на Национальном астрономическом собрании Королевского астрономического общества, Соединенное Королевство.

Источник