Новости науки

Сверхпроводимость при комнатной температуре: кто возьмет последний рубеж

Ученые добились сверхпроводящего состояния вещества при рекордно высокой температуре — минус 13 градусов Цельсия. Для этого к образцу пришлось приложить давление около двух миллионов атмосфер. Подробностями уникального эксперимента с РИА Новости поделился один из авторов прорывной работы физик Виктор Стружкин.
"Тухлое" открытие нобелевского уровня

В 2015 году ученые из Германии, возглавляемые Михаилом Еремцом, опубликовали в Nature статью о том, что сероводород (H2S) становится сверхпроводником при 203 кельвинах (минус 70 градусов Цельсия). В СМИ это явление окрестили «тухлой» сверхпроводимостью.
В декабре прошлого года та же научная группа сообщила, что с супергидридом лантана (LaH10) добилась температуры перехода в сверхпроводящее состояние (Tc) на уровне 250 кельвинов.
Их достижение превзошла группа Рассела Хемли из Университета Джорджа Вашингтона в США: 260 кельвинов, что соответствует минус 13 градусам Цельсия, обычной зимней температуре.
Это мировой рекорд на пути к одному из «священных граалей» физиков. Долго ли он продержится? Между занимающимися этой тематикой научными группами сильная конкуренция.
"Мы планируем ряд экспериментов с гидридами лантана и иттрия, чтобы приблизиться к сверхпроводимости при комнатной температуре", — комментирует РИА Новости Виктор Стружкин, коллега Хемли, один из авторов этого исследования.
Водород как металл
Сверхпроводимость известна больше века. Практически применяется с 1960-х, когда синтезировали ниобий-титан, переходящий в сверхпроводящее состояние при температурах жидкого гелия.
В 1990-х открыли сверхпроводники нового класса — купраты, бораты, пниктиды. Их называют высокотемпературными, хотя работают они при минус 196 градусах, в жидком азоте.
Для обоих видов сверхпроводников нужен криостат, что мешает их широкому распространению в электротехнике. Единственное массовое изделие, где они востребованы, — магнитно-резонансные томографы для медицины.
И вдруг такой научный прорыв. Причем с совершенно другим классом веществ — легкими соединениями на основе водорода, или гидридами.
"Сейчас только в них наблюдается сверхпроводимость при температурах, близких к комнатной. С купратами и соединениями железа прогресса нет, так как неизвестен механизм сверхпроводимости в них, следовательно, непонятно, по каким параметрам оптимизировать сверхпроводящий переход. В гидридах, напротив, все известно — там фононный механизм, описываемый теорией Бардина, Купера и Шриффера", — продолжает Стружкин.
Согласно теории БКШ (так ее называют для краткости), в кристаллической решетке вещества возникает фонон — область энергетического возбуждения. В ее центре находится ион, к которому стягиваются электроны. В результате образуется куперовская пара — два электрона, действующие как одна частица. Они движутся по кристаллической решетке, не встречая препятствий.
Эти куперовские пары обеспечивают сверхпроводимость — ток по образцу без сопротивления и, соответственно, потерь энергии.
Если металлы нужно охлаждать до температуры жидкого гелия, чтобы перевести в сверхпроводящее состояние, то для водорода и его соединений такого ограничения нет. Эту теорию британский физик Нейл Ашкрофт выдвинул еще в 1968 году.
Лишь спустя полвека, используя квантовую механику и получив в свое распоряжение мощные суперкомпьютеры, ученые выяснили, какие соединения перспективны в качестве сверхпроводников. Экспериментаторам осталось все это проверить.
В алмазных тисках
"Мы подготавливаем камеру с алмазными наковальнями и образцом диаметром около пятидесяти и толщиной два-три микрона. После этого отправляемся на синхротрон, где образец нагревается лазером. Там мы убеждаемся с помощью дифракции рентгеновских лучей, что получена нужная фаза супергидрида, предсказанная в теории. Затем в лаборатории проверяем сопротивление или магнитную восприимчивость в зависимости от температуры и, если все прошло удачно, регистрируем сверхпроводящий переход", — кратко излагает суть исследования Виктор Стружкин.

Он и его коллеги применили совершенно новый подход — синтезировали гидрид лантана прямо в ячейке с алмазными наковальнями под давлением 180 гигапаскалей. По мере остывания образца, на 260 кельвинах, в нем зафиксировали резкое уменьшение сопротивления, что означало переход в сверхпроводящее состояние.
Под давлением в двести гигапаскалей скачок произошел при 280 кельвинах.
"Обычно переход в сверхпроводящее состояние сопровождается эффектом Мейснера, когда магнитное поле вытесняется из образца. Этот момент фиксируется различными чувствительными методами. Другой подход — измерение электрического сопротивления, которое падает до нуля в момент перехода", — поясняет физик.
Доказать нулевое сопротивление из-за различных погрешностей в эксперименте технически сложно, поэтому часто дополнительно выполняют измерения в магнитном поле, которое должно снижать Тс.
"Если такое снижение наблюдается, то с большой долей вероятности переход — сверхпроводящий. Хотя даже в этом случае сверхпроводимость может осуществляться по поверхности образца. Для строгого доказательства необходимы измерения магнитной (объемной) восприимчивости и эффекта Мейснера", — уточняет он.
Все стадии эксперимента, включая измерения, — трудоемкие и требуют много времени. Чтобы только попасть на синхротрон, необходимо участвовать в конкурсе проектов. Получить доступ к установке удается всего несколько раз в год, в соответствии с ее рабочим циклом. Один опыт может длиться от нескольких недель до полугода, в зависимости от многих обстоятельств.
Камера высокого давления или криостат?
Нет сомнений, что физики получат сверхпроводник при комнатной температуре в самое ближайшее время. Научная значимость этого открытия огромна. А вот практические перспективы пока не проглядываются из-за очень высокого давления (как в недрах планет), под которым должен находиться материал. Без этого сверхпроводящее состояние исчезнет.
Может быть, упаковать гидрид в какие-то наноструктуры, например углеродные нанотрубки, чтобы поддержать высокое давление? Такую идею высказал в разговоре с РИА Новости академик Вадим Бражкин, директор Института физики высоких давлений РАН в Троицке (ИФВД).
"Не думаю, что наноструктуры или тонкие слои способны поддерживать давление в двести гигапаскалей. Известно, что в гетероструктурах удается создавать стресс (давление) до двух гигапаскалей", — аргументирует Виктор Стружкин.
Он видит другой путь — помещать сверхпроводник в камеру высокого давления. Нужные условия там можно поддерживать годами.
Окажутся ли такие изделия более дешевыми в производстве и эксплуатации, чем низко— и высокотемпературные сверхпроводники, для которых требуется криостат, покажет только практика.
Прорыв, подготовленный в СССР
Прорыв в области сверхпроводимости — заслуга наших соотечественников, выходцев из ИФВД. Виктор Стружкин проходил там практику в лаборатории Ефима Ицкевича во время учебы в МФТИ. В 1980-м пришел туда по распределению и совместно с Вячеславом Крайденовым занимался тепловыми свойствами металлов при гелиевых температурах и высоком давлении.
"Через несколько лет я сменил тематику и начал исследовать оптические свойства аморфных материалов, занялся алмазными камерами в лаборатории Анатолия Макаровича Широкова вместе с Михаилом Еремцом и другими коллегами и студентами. Там же у нас возник интерес к высокотемпературным медным сверхпроводникам — купратам", — вспоминает ученый.
В 1987 году он приступил к изучению фононов и магнонов (магнитные возбуждения) в купратах, сотрудничая с Институтом физики твердого тела в Черноголовке.
"Я продолжал заниматься купратами во время стажировки в Германии в начале 1990-х, а затем стал работать с геофизической лабораторией в Институте Карнеги в Вашингтоне по исследованию сверхпроводников, благодаря замечательному методу измерений магнитной восприимчивости в алмазных ячейках, предложенному Юрием Тимофеевым из ИФВД", — рассказывает физик.
Его всегда интересовало, как получить материалы с максимальной сверхпроводящей температурой. А потенциальные рекордсмены в этой области — гидриды.
Сейчас Виктор Стружкин работает в геофизической лаборатории в Институте Карнеги в Вашингтоне, сотрудничает с ИФВД в Троицке и Институтом Дейва Мао в Китае. 

Источник

Установлена связь между светимостью квазара и массой его гало из темной материи

Ученые использовали крохотные искажения реликтового излучения, вызываемые гравитацией материи объектов Вселенной и зарегистрированные спутником Planck («Планк») Европейского космического агентства, для обнаружения связи между светимостью квазара – яркого ядра активной галактики – и массой большего по размерам «гало» из темной материи, внутри которого расположен квазар. Эти результаты являются важным подтверждением современных представлений об эволюции галактик на протяжении истории Вселенной.

Большинство галактик нашей Вселенной имеют в центре сверхмассивную черную дыру (СМЧД), масса которой может составлять от нескольких миллионов до нескольких миллиардов масс нашего светила. Большинство этих «космических монстров» находятся в «спящем» состоянии, не демонстрируя значимой активности, однако примерно один процент от их числа классифицируется как «активные» СМЧД, поглощающие материю из окружающего пространства с огромной скоростью. В результате быстрой аккреции материал в окрестностях черной дыры разогревается и излучает почти во всех диапазонах электромагнитного спектра.

Реликтовое излучение является самым древним излучением, доступным для наблюдений. Проходя почти через всю Вселенную, это излучение претерпевает небольшие искажения при встрече с массивными объектами – что соответствует Общей теории относительности Эйнштейна. В новом исследовании команда астрономов под руководством Джеймса Джича (James Geach) из Хартфордширского университета, Соединенное Королевство, объединила данные, собранные при помощи миссии Planck, предназначенной для составления карты реликтового излучения всего неба, с данными о местоположении квазаров, полученными при помощи Слоуновского цифрового обзора неба. Обширная выборка позволила установить убедительную связь между массой гало из темной материи квазаров и их светимостью, в соответствии с которой чем больше масса гало из темной материи квазара, тем выше его светимость, пояснили авторы.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.

Источник

У физиков в Сибири будет свой источник вдохновения

Однако физика композитов во многом остается «белым пятном». И без серьезной научной проработки таких материалов не создать. Ученые новосибирского Академгородка связывают надежды на прорыв в данном направлении (и не только в этом) с проектом мегасайенс — строительством источника синхротронного излучения «СКИФ».
Композитные материалы состоят из волокна и матрицы, как, например, знакомый всем стеклопластик, из которого делают легкие и прочные лыжные палки. Видов волокон и матриц — множество, а еще больше вариантов их соединения, но единой теории, описывающей свойства композитов, до сих пор не создано. Предложено два десятка моделей, увы, у всех есть существенные недостатки.

— В нашей лаборатории занимаются разработкой теоретических моделей по определению механических свойств композитных материалов. Сегодня проблема долговечности и прочности композитных материалов — очень серьезный вопрос, требующий проведения огромного объема испытательных работ. И конечно, хотелось бы оптимизировать этот процесс, для этого и нужна хорошая теория, — отмечает младший научный сотрудник лаборатории физики быстропротекающих процессов Института теоретической и прикладной механики (ИТПМ) СО РАН Артем Филиппов.
Одно из направлений, которым занимаются в ИТПМ, — улучшение свойств композитов с помощью нанопорошков. Так, добавка в эпоксидную смолу всего 1,2 процента наноразмерного диоксида кремния увеличивает прочность композитной арматуры, используемой в строительстве, сразу на треть. Но при этом исследователям приходится по-прежнему пользоваться трудоемким и дорогостоящим методом проб и ошибок.
— Физическая природа явления разрушения композитов — как при предельных нагрузках ведут себя волокно и матрица — остается открытой задачей для науки, — продолжает Артем Филиппов. — Возможно, после того, как построят источник синхротронного излучения «СКИФ», мы сможем с его помощью получить ответы на ряд вопросов в этой области.
Чем же эта новая установка так привлекает ученых? Дело в том, что уникальные свойства синхротронного излучения позволяют буквально снимать кино «из жизни молекул» — разрешающая способность позволяет увидеть отдельные атомы, причем не застывшую картинку, как в электронном микроскопе, а процесс в динамике. Источники синхротронного излучения (ИСИ) используют уже не первое десятилетие, но в «СКИФе», по замыслу его создателей, будет воплощено все лучшее на сегодняшний день — он будет соответствовать уже четвертому (наивысшему) поколению ИСИ.
Уникальные свойства синхротронного излучения позволяют ученым отследить важнейшие процессы — в буквальном смысле снять кино «из жизни молекул»
— Параметры, которые мы запланировали для будущего синхротрона, близки к предельно достижимым, — подчеркнул замдиректора Института ядерной физики СО РАН Евгений Левичев.
Для строительства Сибирского кольцевого источника фотонов (так расшифровывается аббревиатура «СКИФ») выделен участок недалеко от Академгородка — в наукограде Кольцово. Такой выбор не случаен, ведь молекулярные биологи и вирусологи, работающие на расположенном здесь ГНЦ «Вектор», уже выстраиваются в очередь на эксперименты на «СКИФе».
— Изучение структурных изменений вирусных белков в жизненном цикле вирусов позволит выявить их «ахиллесову пяту», для блокирования которой будут разрабатываться новые противовирусные препараты и вакцины, — поясняет гендиректор ГНЦ вирусологии и биотехнологии «Вектор» Ринат Максютов.
Впрочем, новый мегапроект интересен и биологам, и химикам, и геологам, но, пожалуй, больше всего задач для «СКИФа» поставят материаловеды. Так, атомщикам нужно знать, что происходит с материалом стенок реактора при его эксплуатации. А физики надеются разработать технологию высокопрочной лазерной сварки титановых и алюминиевых сплавов, применяемых в авиа— и ракетостроении. Ну и, конечно, разгадать секреты композитов.
— Для нашего института тут есть фундаментальная научная задача, — подчеркнул директор ИТПМ СО РАН Александр Шиплюк.
Справка «РГ»
Запуск первой очереди проекта «СКИФ» намечен на 2024 год, стоимость строительства оценивается в 37,1 миллиарда рублей. 

Источник

Крохотная, тусклая звезда размером с Юпитер разразилась невероятной вспышкой

Звездная вспышка, мощность которой почти в 10 раз превышает мощность самой яркой вспышки, когда-либо наблюдавшейся на Солнце, произошла на сверххолодной звезде размером примерно с Юпитер.

Эта звезда получила статус самой холодной и крохотной звезды, на которой когда-либо была зарегистрирована белая сверхвспышка – и согласно некоторым определениям, она даже может быть не отнесена к классу звезд и представлять собой субзвездный объект, называемый коричневым карликом.

Главный автор нового исследования Джеймс Джекман (James Jackman), студент докторантуры Уорикского университета, Соединенное Королевство, сказал: «Активность звезд небольшой массы быстро падает при уменьшении массы, и мы ожидаем, что хромосфера (оболочка звезды, в которой рождаются вспышки) становится более холодной и теряет склонность к формированию вспышек. Тот факт, что мы наблюдаем вспышку белого света на этой звезде предельно малой массы, указывает на относительно высокую магнитную активность звезд таких малых масс».

Эта звезда, относимая астрономами к карликам спектрального класса L, расположена на расстоянии примерно 250 световых лет от нас и носит название ULAS J224940.13-011236.9. Звезда имеет размер всего лишь порядка одной десятой от размера нашего Солнца – что примерно эквивалентно размеру Юпитера в Солнечной системе. Эта звезда прежде была недоступной для наблюдений, поскольку является очень тусклой, однако в ходе обзора окрестных звезд астрономы из Уорикского университета смогли заметить эту звезду как раз в тот момент, когда на ней разразилась неожиданно мощная вспышка.

Карлики спектрального класса L в основном излучают в ИК-диапазоне, поэтому команде Джекмана не составило труда определить, что на наблюдаемой ими звезде происходит высокоэнергетическая вспышка, сопровождаемая, помимо ИК излучения, излучением в УФ и оптическом диапазонах электромагнитного спектра. Используя инструмент Next Generation Transit Survey (NGTS) Паранальской обсерватории, Чили, а также дополнительные данные, полученные при помощи обзоров неба Two Micron All Sky Survey (2MASS) и Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), ученые собрали банк наблюдений этой звезды объемом свыше 146 ночей.

Согласно проведенному исследователями анализу этих данных, вспышка произошла 13 августа 2017 г. и имела мощность порядка 80 миллиардов тонн в тротиловом эквиваленте, что в 10 раз превышает энергию события Кэррингтона 1859 г. – мощнейшей солнечной вспышки, когда-либо зарегистрированной наукой.

Дальнейшим развитием своих исследований Джекман и его коллеги видят поиски других звезд малой массы, на которых происходят мощные вспышки, чтобы получить еще больше информации о нижнем пределе массы, при достижении которого звезда становится неактивной.

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

Источник

Физики создали наноленту с необычными свойствами

15 лет назад Андрею Гейму и Константину Новоселову впервые удалось получить новый материал — сверхтонкий и сверхпрочный графен. Тогда ученые не только сделали принципиально новое открытие, но и открыли новую эру в исследованиях материалов. Открытие графена привело к созданию целого класса принципиально новых двумерных материалов с уникальными свойствами.
Графен показал необычные физические свойства, ранее неизвестные никакому другому материалу: оказался более прочным, чем сталь; гибким, как резина; прозрачным, как стекло. Этот «чудесный материал» может проводить тепло и электричество лучше, чем медный провод. Его можно использовать для производства прозрачных сенсорных экранов, световых панелей или даже солнечных батарей.

После этого ученым удалось таким же способом получить двумерные кристаллы кремния, германия и бора, и многочисленные полупроводниковые соединения, которые также можно использовать для получения тонких пленок. Однако по сравнению с графеном они не показали столь впечатляющих свойств. На днях журнал Nature опубликовал результаты исследования ученых, которым удалось синтезировать двумерный черный фосфор.
Автор исследования Кристофер Ховард утверждает, что нанолента из фосфора обладает электрическими, термическими и оптическими свойствами, превосходящими свойства графена.
Наноленты получили в растворе черного фосфора, ионов лития и аммиака при температуре минус 50 градусов. Через 24 часа ученые заменили аммиак органическим растворителем, после чего образовались фосфористые полосы разных размеров. Структуры длиной до 75 микрон высушивали и наносили на графитовую основу.
"Чтобы наноленты имели четко определенные свойства, их ширина должна быть одинаковой по всей длине. Мы обнаружили, что с нашими лентами дело обстоит именно так, — говорит Ховард. — Они необычайно гибкие, большинство из них имеют толщину только в один слой атомов".
Команда ученых, продолжая изучать фундаментальные свойства нанолент, прогнозирует их широкое применение в высокоскоростных электронных схемах, термоэлектрических устройствах для преобразования отработанного тепла в электричество и квантовых компьютерах. 

Источник

Первая молекула во Вселенной наконец обнаружена в космосе

В ранние годы нашей Вселенной, более чем 13 миллиардов лет назад, она была наполнена атомами всего лишь трех химических элементов.

Звезды начали формироваться лишь спустя 100 миллионов лет.

Однако не позже, чем через 100000 лет после Большого взрыва, во Вселенной появилась самая первая молекула, невероятное соединение гелия и положительно заряженного водорода в структуре, известной как гелий-гидрид ион (HeH+).

«Химия тогда только начиналась», - сказал Дэвид Ньюфельд (David Neufeld), профессор Университета Джона Хопкинса, США, и один из авторов новой научной работы, в которой описывается обнаружение в космосе этой «неуловимой» молекулы.

«Формирование молекулы HeH+ имеет примерно такое же значение для эволюции химических процессов во Вселенной, какое имеет для жизни на Земле переход от одноклеточных форм к многоклеточным организмам», - сказал он представителям информационного агентства Франс Пресс.

Теоретические модели уже давно предсказывали существование молекулы HeH+, а кроме того, эта молекула была синтезирована в лаборатории и подробно изучалась, начиная еще с 1925 г. Однако обнаружение молекулы HeH+ в естественных условиях до сих пор ни разу не было осуществлено.

Проблема с обнаружением этой молекулы состоит в том, что испускаемые ею электромагнитные волны лежат в дальнем ИК-диапазоне, что затрудняет их наблюдения с поверхности Земли – поскольку атмосфера нашей планеты поглощает эти волны. Поэтому в новой работе Ньюфелд и его коллеги использовали для наблюдений самолетную обсерваторию НАСА SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy), которая позволила устранить около 85 процентов «атмосферного шума». Исследователи знали, что гелий-гидрид ион следует искать в окрестностях умирающих звезд, подобных Солнцу, которые называют планетарными туманностями, поэтому объектом этих наблюдений стала планетарная туманность NGC 7027, находящаяся на расстоянии примерно 3000 световых лет от нас. Данные, полученные в результате трех полетов обсерватории SOFIA, выполненных в мае 2016 г., позволили исследователям однозначно установить присутствие молекулы HeH+ в окрестностях наблюдаемой планетарной туманности.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Источник

Российские ученые анонсировали квантовый суперкомпьютер

Исследователи из МГТУ им. Н. Э. Баумана и ВНИИА им. Н. Л. Духова приблизились к созданию квантового суперкомпьютера.
Как объяснили специалисты, ключевым фактором для квантовых вычислений является время жизни кубитов (наименьший элемент для хранения информации). Российским ученым удалось добиться показателя в 50 микросекунд.
Как рассказал директор Научно-образовательного центра «Функциональные микро и наносистемы» (НОЦ ФМН) МГТУ им. Н. Э. Баумана Илья Родионов, следующая цель разработчиков — добиться увеличения показателя до 100 микросекунд.
Разработки российских специалистов не уступают мировым аналогам от IBM, Google, Intel, пишут «Известия».
Напомним, в начале 2019 года компания IBM представила первый в мире квантовый компьютер. Устройство под названием IBM Q System One предназначено как для научных, так и для коммерческих целей. 

Источник

Изменения проницаемости Вселенной для света рассказывают историю ее эволюции

Значительные различия в проницаемости разных областей ранней Вселенной для света были связаны с «островками» холодного газа, оставшихся во Вселенной после ее охлаждения, вызванного Большим взрывом, сообщает международная команда астрономов.

Эти результаты позволили астрономам понять ту эпоху эволюции нашего мира, когда реионизация окончилась, и Вселенная перешла из темного и холодного состояния в ее современное состояние, наполнившись горячим и ионизированным водородом, расположенным в пространстве между яркими галактиками.

В последние несколько лет наблюдения света с особой длиной волны (так называемого «леса Лайман-альфа») продемонстрировали, что проницаемость Вселенной для света заметно варьирует при переходе от одной части ранней Вселенной к другой, однако причина этих изменений оставалась неизвестной ученым.

«Мы ожидали, что количество света, идущего от далеких квазаров, будет отличаться примерно в два раза при переходе от одной крупной области ранней Вселенной к другой, однако на самом деле эти количества различаются примерно в 500 раз», - рассказал главный автор нового исследования Гириш Кулкарни (Girish Kulkarni), проводивший эту работу на базе Кембриджского университета, Соединенное Королевство. – Для объяснения этих наблюдений предлагалось несколько гипотез, но ни одна из них не объясняла удовлетворительно все имеющиеся результаты».

В новом исследовании Кулкарни и его коллеги приходят к заключению, что эти резкие изменения проницаемости пространства для света связаны с крупными областями холодного, нейтрального водорода, который присутствовал во Вселенной, когда ее возраст составлял всего лишь один миллиард лет. Этот результат помог ученым уточнить возраст Вселенной, в котором произошла ее реионизация. Согласно Кулкарни и его команде, реионизация завершилась через 1,1 миллиарда лет после Большого взрыва (12,7 миллиарда лет назад), то есть слегка позднее, чем считалось ранее.

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

Источник

Live Science (США): физики считают, что вас можно вызволить из черной дыры, но рисковать не следует

Денвер — Ученые разработали новый, несказанно опасный и невероятно медленный метод перемещения во вселенной. Он включает в себя кротовые норы, связывающие между собой особые черные дыры, которых, вероятно, не существует. И он может объяснить, что на самом деле происходит, когда физики осуществляют квантовую телепортацию информации из одной точки в другую, с точки зрения телепортируемого бита информации.
Физик из Гарвардского университета Дэниел Джэфферис (Daniel Jafferis), рассказал о предлагаемом методе в своем выступлении 13 апреля на заседании Американского физического общества. Этот метод, сказал он собравшимся коллегам, включает в себя две черные дыры, которые запутаны таким образом, что оказываются связанными в пространстве и во времени.

Что такое кротовая нора?
Их идея позволяет решить давно существующую проблему: когда что-то входит в кротовую нору, то для выхода с другой стороны требуется отрицательная энергия (в обычных обстоятельствах форма пространства-времени на выходе из кротовой норы делает прохождение через нее невозможным). Материя с отрицательной плотностью энергии теоретически может преодолеть это препятствие. Но в физике гравитации и пространства-времени (физике, описывающей кротовые норы) возможность такого рода импульсов отрицательной энергии не предусмотрена. Таким образом, пройти через кротовые норы невозможно.
«Кротовая нора — всего лишь туннель в пространстве, но если попытаться через нее пройти, она слишком быстро схлопывается, поэтому пройти через нее невозможно», — сказал Джэффрис в интервью изданию «Лайв Сайенс» (Live Science) после своего выступления.
Эта старая модель кротовой норы описана в статье Альберта Эйнштейна (Albert Einstein) и Натана Розена (Nathan Rosen), опубликованной в 1935 году в журнале «Физикал Ревью» (Physical Review). Оба физика понимали, что при определенных обстоятельствах, согласно теории относительности, пространственно-временной континуум настолько искривляется, что образуется своего рода туннель (или «мост»), соединяющий две отдельные точки.
Они написали эту статью отчасти для того, чтобы исключить возможность существования во Вселенной черных дыр. Но в последующие десятилетия, когда физики пришли к пониманию того, что черные дыры все-таки существуют, стандартное изображение кротовой норы приняло форму туннеля, в котором два отверстия выглядят как черные дыры. Однако, согласно этой идее, такой туннель, вероятно, никогда сам по себе не существовал бы во Вселенной, и если бы он на самом деле существовал, то исчез бы еще до того, как через него что-нибудь прошло. В 1980-х годы физик Кип Торн (Kip Thorne) писал, что через эту кротовую нору может что-то пройти, если приложить какую-то отрицательную энергию, чтобы предотвратить ее схлопывание.
Квантовая запутанность
Джэфферис вместе с физиком из Гарвардского университета Пинь Гао (Ping Gao) и физиком из Стэнфордского университета Ароном Уоллом (Aron Wall) разработали способ применения версии отрицательной энергии, которая основана на идее из совершенно другой области физики, называемой «запутанностью».
Понятие «запутанность» позаимствовано не из теории относительности, а из квантовой механики. Еще в 1935 году Альберт Эйнштейн, Борис Подольский и Натан Розен опубликовали в «Физикал Ревью» еще одну статью, в которой показали, что по правилам квантовой механики частицы могут «коррелировать» друг с другом, так что поведение одной частицы непосредственно влияет на поведение другой.
Эйнштейн, Подольский и Розен полагали, что это доказывает неправильность их представлений о квантовой механике, поскольку позволяет информации перемещаться между двумя частицами быстрее скорости света. Теперь физики знают, что запутанность реальна, а квантовая телепортация является практически рутинной частью физических исследований.
Квантовая телепортация осуществляется следующим образом: запутайте две световые частицы, А и В. затем дайте B вашему другу, чтобы он отнес ее в другую комнату. Затем ударьте третьим фотоном, С, по фотону А. Это запутывает А и С и разрывает запутанность между А и В. Затем вы можете измерить комбинированное состояние А и С (которое отличается от исходных состояний А, В или С) и сообщить результаты комбинированных частиц вашему другу в следующей комнате.

Не зная состояния В, ваш друг может затем использовать эту ограниченную информацию для управлением частицей В, чтобы получить состояние, которое частица С имела в начале процесса. Если он измерит B, он узнает исходное состояние C без посторонней помощи. Информация о частице С функционально телепортируется из одной комнаты в другую.
Она эффективна, поскольку может действовать в качестве своего рода кода для отправки сообщений из одной точки в другую. И запутанность — это не просто свойство отдельных частиц. Более крупные объекты также могут запутываться, хотя совершенная запутанность между ними происходит намного сложнее.
Запутанные черные дыры могут вас переносить в другие миры
В 1935 году физики, писавшие эти статьи, не подозревали, что кротовые норы и запутанность связаны, сказал Джэффрис. Но в 2013 году физики Хуан Мальдасена (Juan Maldacena) и Леонард Сасскинд (Leonard Susskind) опубликовали статью в журнале «Прогресс ин Физикс» (Progress in Physics), в которой связали эти две идеи. Они утверждали, что две идеально запутанные черные дыры будут действовать как кротовая нора между их двумя точками в пространстве. Они назвали эту концепцию «ЭР-ЭПР» («ER=EPR»), поскольку она объединяла статью Эйнштейна-Розена со статьей Эйнштейна-Подольского-Розена.
На вопрос о том, действительно ли во Вселенной существуют две полностью запутанные черные дыры, Джэффрис ответил: «Нет, разумеется, нет».
Дело не в том, что это физически невозможно. Такая ситуация не может возникнуть в нашей беспорядочной Вселенной, поскольку она слишком однозначна и масштабна. Возникновение двух абсолютно запутанных черных дыр было бы похоже на выигрыш в лотерею, только вероятность этого была бы в миллиарды миллиардов раз меньше. А если бы они и существовали, сказал он, то утратили бы свою совершенную взаимосвязь в тот момент, когда какой-нибудь третий объект вступил во взаимодействие с одним из них.
Но если бы каким-то образом такая пара черных дыр существовала (как-то и где-то) тогда метод Джэффри, Гао и Уолла мог бы сработать. Их концепция, впервые опубликованная в декабре 2017 года в «Журнале физики высоких энергий» (The Journal of High Energy Physics), выглядит следующим образом: забросьте своего друга в одну из запутанных черных дыр. Затем измерьте так называемое излучение Хокинга, исходящее из черной дыры, в котором закодировано некоторая информация о состоянии этой черной дыры. Затем перенесите эту информацию во вторую черную дыру и используйте ее для управления второй черной дырой (это может быть так же просто, как направить пучок излучения Хокинга из первой черной дыры во вторую). Теоретически, ваш друг должен выскочить из второй черной дыры точно так же, как он вошел в первую.
По мнению Джэффериса, ваш друг нырнул бы в кротовую нору. И когда он приблизился бы к сингулярности в узкой ее части, он почувствовал бы «толчок» отрицательной энергии, которая вытолкнула бы его с другой стороны.
Этот метод не особенно эффективен, сказал Джафферис, поскольку он всегда действовал бы медленнее, чем просто физическое перемещение на расстоянии между двумя черными дырами. Но он все равно позволяет понять Вселенную.
Что касается бита информации, передаваемого между запутанными частицами, сказал Джэфферис, здесь может происходить нечто подобное. В масштабе отдельных квантовых объектов, сказал он, нет смысла говорить об искривлении пространства-времени, образующем кротовую нору. Но для осуществления несколько более сложной квантовой телепортации стоит добавить еще несколько частиц, и внезапно модель кротовой норы обретает смысл. По его словам, в этом случае есть веские доказательства того, что эти два явления связаны. Кроме того, сказал он, это наводит на мысль о том, что информация, пропавшая в черной дыре, может когда-нибудь попасть туда, где ее можно будет найти.
Если завтра вы упадете в черную дыру, сказал он, ситуация не будет безнадежной. Достаточно развитая цивилизация смогла бы перемещаться по вселенной, собирая все излучение Хокинга, испускаемое черной дырой по мере ее постепенного исчезновения в вечности и сжимая это излучение в новую черную дыру, запутанную во времени с первоначальной дырой. Как только эта новая черная дыра появится, возможно, и удастся вытащить вас из нее.
По словам Джэффериса, теоретические исследования этого метода перемещения между черными дырами продолжаются. Но целью этих исследований является не столько вызволение из черных дыр, сколько понимание фундаментальной физики. Так что, наверное, лучше не рисковать. 

Источник

Удары метеороидов «выбивают» воду с поверхности Луны

Исследователи из НАСА и Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса, США, сообщают о том, что потоки метеороидов, бомбардирующих лунную поверхность, наполняют тонкую атмосферу естественного спутника нашей планеты короткоживущими водяными парами.

Эти находки помогут ученым понять историю воды на Луне – потенциального ресурса для осуществления долгосрочных операций на Луне и освоения человеком других уголков Солнечной системы. Модели предсказывали, что в результате падений метеороидов может происходить высвобождение воды с поверхности Луны в виде пара, однако до сих пор ученым не удавалось наблюдать это явление.

Теперь в новой научной работе команда исследователей обнаруживает десятки таких событий в архиве данных, собранных при помощи инструмента НАСА под названием Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE). Этот инструмент представляет собой роботизированную миссию, которая находится на лунной орбите и собирает с нее подробную информацию о структуре и составе тонкой лунной атмосферы, а также измеряет количество пыли, поднимаемой в воздух с поверхности Луны.

«Мы проследили эти события до известных метеороидных потоков, однако также смогли обнаружить следы воздействия со стороны еще четырех, прежде не описанных потоков космических камней», - рассказал Мехди Бенна (Mehdi Benna) из Центра космических полетов Годдарда НАСА, США, главный автор нового исследования.

Эти прежде не описанные метеороидные потоки, которые наблюдались командой Бенны при помощи инструмента LADEE, произошли 9 января, 2 апреля, 5 апреля и 9 апреля 2014 г.

Лунный грунт, называемый реголитом, имеет в своей структуре под абсолютно сухим верхним слоем слегка гидратированный слой, содержание воды в котором составляет от 0,02 до 0,05 процента по массе. Чтобы выбить воду из этого слоя, метеороид должен пройти на глубину не менее 8 сантиметров, пояснили ученые.

Исследование опубликовано в журнале Nature Geoscience.

Источник

Создан самый эффективный демон Максвелла

Ученые Барселонского Университета (Испания) создали самую эффективную на настоящий момент версию демона Максвелла — устройства, способного получать работу из теплового движения молекул. Природные аналоги такого механизма могли извлекать энергию из простейших органических цепочек для создания более сложно организованных структур и последующей эволюции биологической материи. Статья исследователей опубликована в журнале Nature Physics.

Фото: M. Ribezzi-Crivellari

В эксперименте была создана простейшая разновидность демона Максвелла, называемого двигателем Силарда. В 1929 году физик Лео Силард показал, как получение информации связано с термодинамикой. Ученый рассмотрел демона Максвелла в ящике с одной единственной молекулой газа. Устройство способно распознать, в какой из двух половин ящика находится молекула, то есть получает один бит информации. Затем оно закрывает затвор, разделяющий ящик, и сдвигает поршень в пустой части ящика. Когда затвор открывается, молекула газа толкает поршень в исходное положение, совершая работу. Таким образом, совершается превращение информации в энергию.
Исследователи реализовали двигатель Силарда в виде устройства, способного отслеживать состояние одноцепочечной молекулы ДНК, которая может формировать вторичную структуру в виде «шпильки». В классическом случае демон Максвелла совершает наблюдение один раз, однако в данном эксперименте устройство проверяло состояние ДНК в течение равных промежутков времени и извлекало работу только, когда молекула изменяла свою структуру.
Концы молекулы ДНК были связаны с микроскопическими пластиковыми бусинами. Формирование шпилек и распутывание молекулы происходило спонтанно. Манипуляции над молекулой проводились с помощью оптических пинцетов, при этом при сворачивании молекулы один из пинцетов смещался. Затем молекула разворачивалась и толкала пинцет, совершая работу. При этом общее количество энергии, извлекаемой за несколько циклов, оказывается выше, чем в классическом двигателе Силарда, и превышает нижнюю границу Ландауэра, то есть минимальное количество энергии, которое необходимо затратить для совершения компьютерных вычислений. Однако устройство не нарушает второй закон термодинамики за счет процессов получения и хранения информации, увеличивающих энтропию системы.
Согласно мысленному эксперименту, предложенному шотландским физиком Джеймсом Максвеллом в 1867 году, некое сверхъестественное существо — демон — находится внутри ящика, наполненного газом и разделенного на две половины стенкой с отверстием. Закрывая и открывая его, демон разделяет горячие (быстрые) и холодные (медленные) атомы газа, в результате чего образуется разность температур, из которой легко получить работу. 

Источник

Анализ озер на поверхности Титана приводит ученых миссии Cassini в удивление

Во время заключительного пролета мимо крупнейшего спутника Сатурна Титана, состоявшегося в 2017 г., космический аппарат НАСА Cassini («Кассини») при помощи радарных данных выяснил, что небольшие жидкие озера, расположенные в Северном полушарии Титана, являются на удивление глубокими, часто располагаются на нагорьях и наполнены метаном.

Эти новые находки являются первым подтверждением того, что глубина некоторых озер на поверхности Титана составляет свыше 100 метров, а также помогают подтвердить их предполагаемый химический состав. Эти результаты также содержат новые сведения о механизмах выпадения дождей из жидкого метана и просачивания их в поверхность Титана – единственного планетного тела в Солнечной системе, кроме Земли, на поверхности которого известно существование воды в жидкой форме.

Титан отличается от Земли, прежде всего, тем, что вместо воды в реках и озерах, расположенных на его поверхности, текут жидкие углеводороды – прежде всего, метан и этан.

Важные данные для этих новых исследований были собраны во время пролета аппарата Cassini мимо Титана. Эта миссия прибыла в систему Сатурна в 2004 г., а затем была завершена в 2017 г. намеренным погружением космического аппарата в атмосферу Сатурна. 22 апреля 2017 г. состоялся заключительный пролет аппарата Cassini мимо Титана, позволивший собрать большое количество информации, легшей в основу этой статьи.

Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.

Источник

Антигравитатор на колесах

В России разработан неракетный нереактивный квантовый двигатель, который в ходе испытаний 3 марта 2018 года развил удельную силу тяги в 115 ньютонов на киловатт — в 165 раз выше, чем у известных жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Подобное утверждается в статье, опубликованной в последнем номере «Воздушно-космической сферы» — журнала из списка Высшей аттестационной комиссии (ВАК). «Лента.ру» рассказывает о нарушающем законы физики устройстве и об авторах этой разработки.
Органы и колеса

В статье говорится о проведении испытаний двух изделий. Первое — «шасси на колесах с импульсным квантовым двигателем внутри типа КвД-1-2009 образца 2009 года с горизонтальной силой тяги с вращающимися рабочими органами». Второе — «антигравитатор» с КвД внутри с вертикальной тягой. Протокол контрольных испытаний выложен на сайте группы компаний «Квантон», занимающейся разработкой «квантового двигателя».
Конструктивно первое изделие напоминает двигатель EmDrive, впервые продемонстрированный в 2002 году британским инженером Роджером Шойером. Зарубежное устройство состоит из магнетрона и резонатора, а внешне напоминает положенное на бок ведро. Изделие работает от источника электрической энергии и не требует использования жидкого топлива. Конструкция позволяет, по словам создателя, преобразовывать излучение в тягу.
Поскольку из резонатора двигателя при его работе не фиксируются выбросы фотонов или других частиц, которые могли бы объяснить появление тяги, заявляемые возможности EmDrive нарушают закон сохранения импульса. По этой причине ученые справедливо отмечают, что авторы экспериментов с таким двигателем пренебрегают множеством факторов, в частности, силами Лоренца, порожденными действием магнитного поля Земли на находящиеся под током кабели электрического усилителя, питающего EmDrive, и проводят некорректные расчеты силы тяги.

Фото: журнал «Воздушно-космическая сфера»

Российские авторы утверждают, что не только нашли объяснение работе квантового двигателя, но и сумели на порядки, по сравнению с зарубежными (американскими и китайскими) аналогами, увеличить якобы развиваемую им силу тяги. «В основу работы нереактивного квантового двигателя (КвД) положена квантованная структура космического вакуума из квантонов, от которой можно отталкиваться с помощью КвД, создавая новые нереактивные силы тяги в соответствии с фундаментальной теорией суперобъединения», — говорится во втором абзаце публикации.
В статье утверждается, что «будущее принадлежит квантовым двигателям и другим космическим технологиям», а также то, что «в настоящее время Россия является лидером в разработке теории и конструкций квантовых двигателей». В протоколе контрольных испытаний заявляется, что переход от ЖРД к КвД позволит «более чем в сто раз, то не в десять раз, как объявил Илон Маск», снизить пусковые затраты.
Представленные в статье и протоколе численные результаты испытаний не сопровождаются расчетом погрешности измерений. Придать правдоподобность своим заявлениям авторы пытаются, упоминая известных ученых и знакомые всем научные организации.

Фото: Раскадровка с комментариями ролика контрольных испытаний КвД-1-2009 от 3 марта 2018 года

В частности, в публикации утверждается, что «Российская академия наук на своем сайте сделала заявление, что квантовый двигатель не противоречит законам физики». Соответствующая ссылка в статье ведет на перепечатанную в сентябре 2017 года на сайте академии новость URA.RU, в которой приводится цитата российского математика Георгия Малинецкого, утверждающего, что EmDrive «не расходует рабочее тело, он имеет дело с полем, поэтому для него не нужно ракетное топливо везти на орбиту». Таким образом специалист прокомментировал сообщение телеканал CCTV-2 о создании китайскими учеными рабочего образца двигателя EmDrive.

Главные лица

Интерес представляет состав авторского коллектива, подготовившего публикацию, и участников «контрольных испытаний». Список авторов журнальной статьи состоит из семи человек. Три из них представляют «Квантон», в том числе кандидат технических наук, научный руководитель и главный конструктор группы компаний Владимир Леонов. Еще два автора связаны с ракетно-космической корпорацией «Энергия» — речь идет о кандидате технических наук, советнике Олеге Бакланове и инженере-испытателе, заслуженном испытателе космической техники Александре Кубасове.
В число авторов также входят бывший директор «Воронежского механического завода», сопредседатель Совета директоров при Председателе Совмина СССР, член Высшего экономического совета при Верховном Совете РСФСР, автор книг «Где честь живет и нечисть» и «Когда спит честь, бал правит нечисть» Георгий Костин и член экспертного совета Комитета по обороне Государственной Думы, генерал-лейтенант Михаил Саутин.
Число присутствующих на контрольных испытаниях лиц, подписавших соответствующий протокол, больше на три человека. В нем, в частности, значится еще один Владимир Леонов — журналист еженедельника «Аргументы недели». С его публикациями, например, небезынтересной статьей «Победить тяготение» от марта 2018 года, можно познакомиться на страницах издания.
Революционные технологии

В предисловии к номеру главный редактор «Воздушно-космической сферы» Кирилл Плетнер отметил, что «идея антигравитации, безусловно, спорная. Поэтому, публикуя статью о двигателе, устроенном на новых физических принципах, мы не претендуем на истину в последней инстанции, а лишь приглашаем читателя к дискуссии». Там же главред пишет, что «сегодня есть стойкое ощущение, что мы находимся на границе научного прорыва. Ведь то, что мы сделали в освоении космоса, было реализацией проектов, которые создавались еще при Сергее Павловиче Королеве. Сейчас нужны новые идеи, новое мышление, новые революционные технологии».
Однако такая предусмотрительная оговорка никак не может снимать с издания ответственности за содержимое публикации. В феврале «Воздушно–космическая сфера» вошел в перечень рецензируемых научных изданий ВАК и рекомендован для публикаций соискателей ученой степени — аспирантов и докторантов. Об этом сообщил тот же Плетнер, а еще ранее — газета «Военно-промышленный курьер». На сайте журнала отмечается, что все статьи, представленные в нем, соответствуют номенклатуре специальностей научных работников по направлению 05.07.00 «Авиационная и ракетно-космическая техника», а само издание адресовано специалистам, занимающимся научными и промышленными аспектами строительства воздушно-космической обороны Российской Федерации.
По размещенному на сайте ВАК перечню, с 12 февраля в журнале «Воздушно-космическая сфера», согласно распоряжению Минобрнауки, могут публиковаться основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата и доктора наук по специальности «Инновационные технологии в аэрокосмической деятельности (технические науки)».
Нельзя не отметить, что идеологом создания газеты и журнала выступил король космического государства Асгардия Игорь Ашурбейли, ранее возглавлявший конструкторское бюро «Алмаз-Антей», разработавшее ракетные комплексы С-300 и С-400.
В августе 2018 года «Военно-промышленный курьер» с 15-летием поздравил министр обороны Сергей Шойгу, также указав на значимость журнала: «За эти годы газета сумела зарекомендовать себя как авторитетный источник аналитической информации. Неоспоримые достоинства "Военно-промышленного курьера" — объективность, полнота и достоверность предоставляемых сведений — сделали его одним из самых популярных тематических изданий в нашей стране».
После публикации в феврале официальным журналом Минобороны «Армейский вестник» статьи о «парапсихологическом спецназе» подобная оценка «Военно-промышленного курьера» не должна вызывать удивления.
Научиться квантовать

Деятельность Леонова периодически привлекает внимание экспертов и журналистов. Последний раз это произошло в марте, когда «Военно-промышленный курьер» опубликовал материалы круглого стола, посвященного квантовому двигателю. В статье газеты говорилось, что по инициативе заместителя гендиректора «Роскосмоса» Ивана Харченко разработано техническое задание (ТЗ), предполагающее создание демонстрационного образца квантового двигателя.
«Личность Леонова для нас известная, он неоднократно к нам обращался с идеей внедрить инновационный антигравитационный двигатель, созданный на основе той теории, которую он, как декларирует, разработал. Некая теория суперобъединения. Нами действительно сформировано техническое задание, но не на разработку антигравитационного двигателя, как пишут СМИ, а на экспериментальную проверку достоверности тех явлений, о которых заявляет автор», — прокомментировал РИА Новости материал газеты советник гендиректора «Роскосмоса» Дмитрия Рогозина по науке Александр Блошенко.
По его словам, в госкорпорации «знают позицию РАН по этому вопросу и разделяют ее сдержанность по поводу того, что Леонов разработал некую теорию суперобъединения, которая в корне меняет все существующие на сегодняшний день теории. Некий аналог теории струн. В то же время мы понимаем, что тот, кто первый научится квантовать гравитационное поле, без всяких сомнений заслуживает Нобелевскую премию». Блошенко напомнил, что даже к устоявшейся планетарной модели атома первоначально у ученых было скептическое отношение, поэтому нельзя сразу априори отвергать новые теории. ТАСС советник заявил, что «нам интересно измерить тягу и энергопотребление антигравитационного двигателя Леонова».
Пятая сила

По мнению Леонова, по космическому пространству «разлита» колоссальная энергия «в виде глобального электромагнитного поля с очень мелкой дискретностью (квантованностью), о котором ранее ничего не было известно». «Это глобальное поле открыто мной в 1996 году как пятая фундаментальная сила (суперсила) в виде сверхсильного электромагнитного взаимодействия (СЭВ). Его носителем является квант пространства-времени (квантон), размеры которого на десять порядков меньше атомного ядра, но он концентрирует энергию, намного превышающую ядерную», — говорит изобретатель КвД-1-2009.
Леонов уверяет, что «квантовый двигатель отталкивается от глобального поля СЭВ за счет деформации в нужном направлении (искривления по Эйнштейну) квантованного пространства-времени, создавая искусственною силу тяготения (тяги)». Создатель КвД-1-2009 уверен, что современная наука неправильно интерпретирует природу темной материи, которая якобы и является реальным проявлением пятой силы.
Обновленный президиум

Взгляды Леонова противоречат современной физике и вызывают резко негативную реакцию в экспертном сообществе. Согласно современным представлениям, подтвержденным многочисленными экспериментами, в природе существуют только четыре фундаментальных взаимодействия (гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое), а нарушение закона сохранения импульса принципиально невозможно.
Достаточно точно отношение к деятельности Леонова, а также реакции Блошенко на квантовый двигатель и лженаучную «теорию суперобъединения», которую советник госкорпорации решился сравнить с теорией струн, высказал в беседе с «Радио Свобода» кандидат технических наук Вадим Лукашевич: «Идея этого двигателя противоречит всем законам физики, законам Вселенной. Люди, которые изобретают вечные двигатели, телепортацию или машины времени, были всегда. Это все равно что доказывать, что Земля плоская и стоит на трех слонах».
По его мнению, госкорпорации в лице Блошенко следовало бы вообще игнорировать инициативы Леонова. Как заметил Лукашевич, «если бы они (вечные двигатели, телепортация и машина времени — прим. „Ленты.ру") были возможны, не работала бы вся остальная физика», а, реагируя на Леонова и подобных ему лиц, «мы пытаемся с точки зрения здравого смысла оценить действия идиотов».
Некоторые из последних, между прочим, не только продолжают свою работу, но и получили повышение. Согласно поступившей в распоряжение ТАСС копии приказа Рогозина от 3 апреля, «Роскосмос» обновил состав своего Научно-технического совета, включив в него Блошенко, который займется курированием секции «создания робототехнических систем космического назначения». 

Источник

Найдена 3-я планета в двухзвездной звездной системе Kepler-47

Познакомьтесь с Kepler-47d, пухлой планетой, которая находится в 3.340 световых годах от Земли. Она находится в двухзвездной системе Kepler-47, и он больше, чем два его ранее обнаруженных брата, сообщается в новом исследовании.

"Мы, конечно, не ожидали, что это будет самая большая планета в системе", - говорится в заявлении соавтора исследования Уильяма Уэлша, астронома из Государственного Университета Сан-Диего (SDSU). "Это было шокирующе."

"Кеплер-47" - это система, возраст которой составляет 3,5 миллиарда лет, расположенная на расстоянии 3,340 световых лет от Земли. Одна из его звезд очень похожа на Солнце, но другая значительно меньше - одна треть массы нашего Солнца. Эти две звезды обращаются вокруг своего общего центра масс каждые 7,45 земных суток.

Еще в 2012 году Уэлш и его коллеги во главе с астрономом СДСУ Джеромом Оросом объявили об открытии двух планет, вращающихся вокруг двух звезд. Эти миры, Kepler-47b и Kepler-47c, имеют два солнца на небосводе.

Исследователи сделали открытие, используя самый плодовитый охотник за планетами всех времен, космический телескоп Кеплер НАСА . Кеплер, который был объявлен мертвым прошлой осенью, нашел чужие миры "транзитным методом", отметив крошечные падения яркости, вызванные тем, что планеты пересекают диск своих звезд.

Как раз перед тем, как эта статья была опубликована в 2012 году, команда увидела намек на третий транзитный сигнал в данных от Kepler, сказал Орос, который также возглавил новое исследование. Шесть месяцев спустя Кеплер стал свидетелем еще одного транзита, и исследователи смогли получить предварительную орбиту для экзопланеты-кандидата.

"Зная предварительную орбиту, мы вернулись в прошлое и посмотрели на имеющиеся данные от Кеплер и заметили очень слабые транзитные признаки", - сказал Орош. Эта планета - недавно названная Kepler-47d, примерно в 7 раз больше Земли. Это намного больше, чем Kepler-47b и c, которые в 3,1 и 4,7 раза больше нашей планеты, соответственно.

Kepler-47b и c совершают один круг по кольцевой орбите каждые 49 и 303 земных дня, соответственно. Орбитальный период Kepler-47d составляет 87 земных дней, что означает, что это средняя планета. И это стало неожиданностью; команда подумала, что любые дополнительные планеты в системе, вероятно, будут снаружи Кеплера-47c.

Эти три чужих мира не похожи ни на что, сказал Орос: они гораздо менее плотные, чем Сатурн, который является большой планетой в нашей Солнечной системе.

Средняя температура планет, как считается, составляет около -26 С у Kepler-47c, 10 C у Kepler-47d и 150 C у Kepler-47b.

Новое исследование, опубликованное сегодня (16 апреля) в журнале Astronomical Journal , подтверждает два тезиса из новаторской работы Кеплера: разнообразие экзопланет поражает, и наша Солнечная система далека от типичной.

Источник

Насколько велика черная дыра M87 — наглядно

Человеческому мозгу чрезвычайно сложно представить суть, внешний вид — и, тем более, масштабы черных дыр. И все равно большинству людей неизвестно, что черной дырой, в сущности, может стать любой объект. К примеру, наша планета Земля — если некая чудовищная сила сожмет ее до размеров орешка арахиса. Этот эффект обусловлен тем, что в физике называется радиусом Шварцшильда. Чем меньше становится объект при сохранении исходной массы, тем ближе он к превращению в черную дыру. Вот еще один пример — наше Солнце, если сжать его до размеров небольшого города, тоже станет черной дырой. Но это вовсе не значит, что все черные дыры — крохотные. Напротив, вдохновленные первыми в истории снимками черной дыры М87, авторы Youtube-канала morn1415 сделали впечатляющую визуализацию ее истинных размеров.
Черная дыра М87, по расчетам, имеет массу 6,5 миллиардов Солнц. Она настолько велика и тяжела, что представить себе это трудно даже после получения наглядных чисел. Картинка на экране понятна, но осознать всю мощь и влияние такой черной дыры на окружающие ее объекты — это уже за гранью воображения. 

Источник

Марсоход Curiosity отбирает и анализирует первый образец глинистого грунта

Ученые марсианского ровера НАСА наконец получили возможность изучать область, называемую «глинистой местностью», которая вызывала большой интерес у исследователей с момента высадки ровера на поверхность Красной планеты. Теперь ровер наконец отобрал свой первый образец грунта на этом участке марсианской горы Шарп. Ровер Curiosity провел сверление фрагмента подстилающей породы под названием Aberlady в субботу, 6 апреля, и доставил отобранный образец к бортовому анализатору минералогического состава в среду, 10 апреля.

Сверлильная установка ровера без труда справилась с этой горной породой, выгодно отличающейся в этом плане от более твердых пород гребня Веры Рубин, лежащего неподалеку. На самом деле эти породы были настолько мягкими, что ученым миссии даже не пришлось использовать режим «отбойного молотка» при сверлении, который обычно применяется при сверлении более твердых пород. Впервые от начала миссии Curiosity образец грунта был получен одним лишь вращением сверла, без использования перкуссии.

Большой интерес ученых к глинистым минералам связан с тем, что такие минералы обычно формируются в воде. Орбитальный аппарат Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) зафиксировал мощный сигнал, указывающий на глинистые минералы здесь задолго до посадки Curiosity, которая состоялась в 2012 г. Изучение источника этого сигнала позволит исследователям понять роль «водной эпохи» марсианского прошлого в формировании этого слоя горы Шарп, пятикилометровой горы, на которую до сих пор «карабкается» Curiosity.

Источник

Красноярские физики изобрели наножидкость для экономии электроэнергии

Красноярские ученые института инженерной физики и радиоэлектроники СФУ придумали способ повысить эффективность испарения жидкостей при помощи наночастиц. Инновационную смесь можно применять в качестве теплоносителя, что позволит в несколько раз улучшить работу теплотехнического оборудования в энергетике, ЖКХ и промышленности Красноярского края.
Изначально физики изучили механизм испарения наножидкостей, а также влияние материала и размера наночастиц на скорость испарения.
«В системах центрального отопления такие наножидкости могут увеличить эффективность теплоотдачи и сэкономить электроэнергию. Испарение жидкостей используется при создании микронных тепловых трубок, компактных теплообменников, капиллярных насосов, топливных элементов. Испарение жидкости — также главный механизм пожаротушения. При этом скорость — ключевой параметр. Добавка наночастиц в базовую жидкость позволяет его регулировать, и, соответственно, управлять данными процессами», — сказал старший преподаватель кафедры теплофизики ИИФиРЭ Александр Лобасов.
Ученые выяснили, что наножидкость на основе изопропилового спирта испаряется намного быстрее, чем ее аналог на основе воды. Исследователи провели ряд экспериментов, в том числе при различных температурах.
Разработка ученых также позволила добиться еще одного прикладного результата. Оказалось, что после полного испарения наножидкости остается необычная поверхность с ячейками, состоящая из наночастиц.
По словам физиков, такая поверхность может применяться в качестве абсорбента для разработки новых медикаментов, фильтров очистных сооружений или систем для устранения техногенных катастроф, например, разливов нефти. 

Источник

Пребывание астронавта в космосе не вызвало заметных эпигенетических изменений

В новом исследовании группа американских ученых обнаружила отсутствие долгосрочных, значимых различий между эпигеномами астронавта Скотта Келли, проведшего один год на борту Международной космической станции (МКС), и его брата-близнеца Марка, который оставался в течение этого времени на Земле.

Выводы из этого исследования в отношении опасности влияния космического путешествия на геном человека пока не ясны, говорят ученые, однако проведение исследований с участием большего количества астронавтов в космосе поможет точнее оценить это влияние.

Эпигенетические изменения включают химическую модификацию ДНК, которая влияет на активность генов, однако эти изменения не затрагивают сам генетический код. Данные изменения определяют, когда и где будет прочитан ген, в котором содержатся инструкции по синтезу белков. Когда происходят нежелательные эпигенетические изменения, этот может привести к «включению» и «выключению» генов не в том месте и не в то время, когда это требуется в случае здорового организма.

Для этого исследования ученые взяли образцы крови, получили физиологические и когнитивные данные Скотта и Марка Келли в разное время: за 27 месяцев до старта миссии Скотта на МКС продолжительностью в один год, во время этой миссии и после ее окончания. Изучив собранные образцы, исследователи не обнаружили заметных различий между уровнем метилирования ДНК обоих братьев, что указывает на отсутствие заметных эпигенетических изменений в результате воздействия космических факторов.

Исследование опубликовано в журнале Science; главный автор М. Лоубрик (M. Loebrich).

Источник

Ученые впервые измерили абсолютное ничто

Ученые из Швейцарской высшей технической школы (ETH) первыми в мире смогли измерить абсолютное ничто. А точнее, спектра очень маленьких волн, из которых состоит пустота. Это уже давно пытались сделать другие ученые, однако никак не могли найти путь для воплощения идеи в реальность.
При помощи измерения ничего физики старались понять квантовую структуру вакуума. Для того чтобы провести исследование физики ETH Цюриха использовали лазерные импульсы. Команда ученых сравнивала по два лазерных импульса, длинной в одну триллионную секунды. Их посылали через очень холодные кристаллы в разных местах и в разное время. Передаваемая энергия позволяла увидеть тонкие вероятностные сдвиги в поляризации фотонов. Таким образом, исследователи наблюдали, как пустое пространство между атомами кристалла влияет на свет.
Чтобы убедиться в закономерности каждого из сравнений ученым приходилось проводить до триллиона наблюдений. В итоге они смогли измерить пустоту, то есть спектр электромагнитного поля в его основном состоянии, пишет «Since alert».
Ранее ученые впервые в истории смогли сфотографировать черную дыру. На обработку данных с телескопов для создания снимка у них ушло два года. 

Источник

Росатом запустил обновленное «ядерное Lego» для атомной энергетики будущего

Предприятие научного дивизиона госкорпорации «Росатом» «Физико-энергетический институт имени Лейпунского» (ФЭИ, Обнинск, Калужская область) начал ввод в эксплуатацию после модернизации не имеющего аналогов в мире комплекса быстрых физических стендов (БФС), с помощью которых можно создавать и изучать полномасштабные модели ядерных реакторов на быстрых нейтронах, которые, как считается, нужны для развития атомной энергетики, сообщила пресс-служба ФЭИ.
Комплекс быстрых физических стендов, включающий два так называемых критических стенда — БФС-1 и БФС-2, представляет собой экспериментальную базу для исследования физики реакторов на быстрых нейтронах. Как отмечается в сообщении, сейчас состоялся так называемый физический пуск стенда БФС-1.
Как говорят атомщики, принцип создания на БФС детальных моделей быстрых реакторов напоминает работу с детским конструктором Lego — из небольших элементов собираются большие композиции.
На комплексе БФС будут выполнены эксперименты, результаты которых нужны для обоснования надежной и безопасной работы реактора на быстрых нейтронах БН-800 четвертого энергоблока Белоярской АЭС. С помощью этого реактора будет отработан ряд технологий, необходимых для развития атомной энергетики будущего.
Энергоблоки с реакторами на быстрых нейтронах, как считается, имеют большие преимущества. С их помощью можно будет замкнуть ядерный топливный цикл, в котором за счет расширенного воспроизводства ядерного «горючего» существенно расширится топливная база атомной энергетики, а также появится возможность уменьшить объемы радиоактивных отходов благодаря «выжиганию» опасных радионуклидов. Россия, как отмечают эксперты, занимает первое место в мире в технологиях строительства реакторов на быстрых нейтронах.
У ФЭИ уже есть и трехлетний портфель международных заказов на работы на БФС, большую часть которых составляют зарубежные контракты с Китаем, Францией, Южной Кореей. В частности, на стенде БФС-1 будет моделироваться активная зона китайского экспериментального реактора на быстрых реакторах CEFR, построенного с участием России. 

Источник