Новости науки
В результате им удалось зафиксировать три цепочки распада, соответствующие событию рождения 113-го элемента -23 июля 2004 года, 2 апреля 2005 года и 12 августа 2012 года. Время жизни ядра нового элемента составило от 4,9 до 0,3 миллисекунды.
По мнению ученых, их открытие может стать основанием для Международного союза теоретической и прикладной химии признать их открытие. В таком случае японские ученые впервые в истории получат право дать название новому элементу.
Однако для признания требуется независимое подтверждение - эксперимент должен быть повторен в другой лаборатории или в перекрестной реакции.
Отметим, российские специалисты совместно с американскими коллегами в 2003 году впервые получили 113-й элемент. Ядра этого элемента рождались в качестве «побочного продукта» эксперимента по синтезу 115-го элемента, но это открытие еще не признано Международным союзом теоретической и прикладной химии. Тогда 115-й элемент был получен в реакции слияния ядер америция-243 и кальция-48. При распаде 115-й превращался в 113-й, который, в свою очередь, распадался на более легкие ядра. Этот результат был официально опубликован в научном журнале Physical Review C в начале февраля 2004 года. В сентябре того же года японские ученые опубликовали сообщение о первом событии рождения 113-го элемента в реакции висмута и цинка.
Позже российские ученые сообщили, что им удалось получить 113-й элемент в эксперименте по синтезу 117-го элемента. В июне нынешнего года ученые из Дубны подали заявку в Международный союз по теоретической и прикладной химии на признание 113-го, 115-го, 117-го и 118-го элементов - все они были впервые синтезированы в ОИЯИ.
В природе не существует элементов с атомными номерами (числом протонов в ядре атома) больше 92, то есть тяжелее урана. Более тяжелые элементы, например, плутоний, могут нарабатываться в атомных реакторах, а элементы тяжелее 100-го (фермия) можно получать только на ускорителях, путем бомбардировки мишени тяжелыми ионами. При слиянии ядер мишени и «снаряда» и возникают ядра нового элемента.
Новый ровер НАСА Curiosity открыл то, что, предположительно, является руслом высохшего марсианского потока, указывающим на то, что по поверхности Красной планеты когда-то струился ручей глубиной около метра.
Фотографии, сделанные вездеходом, обнаружили в пластах обнажённой породы крупные, округлые камни. Их форма указывает на то, что камни переносились водой по поверхности планеты на большие расстояния.
Характер русла указывает на то, что вода могла течь по нему около тысячи лет, и что это, вероятно, происходило несколько миллиардов лет назад.
Пока Curiosity не проводил исследование русла своими научными инструментами, и заключения учёных основываются только на фотографиях, сделанных камерой Mastcam вездехода.
Главной научной целью шестиколёсного робота стоимостью в 2,5 миллиарда долларов остаётся основание горы Шарп, 5,5-километровой горы, возвышающейся в центре кратера Гейл. Ровер должен определить, была ли это зона когда-либо способна поддерживать органическую жизнь.
Глубокие впадины, опоясывающие астероид Весту, могут указывать на то, что Веста обладает сложной структурой, характерной не для астероидов, а для планет, говорится в новом исследовании.
Исследователи во главе с Деброй Буцковски (Debra Buczkowski) из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса в Лорел, Мэриленд, заметили, что жёлобы, которые тянутся по поверхности Весты, представляют собой не расщелины в форме буквы V, которые обычно образуются на поверхностях астероидов в результате их столкновений с другими космическими объектами, а так называемые грабены – участки коры, опустившиеся относительно уровня остальной поверхности по линиям тектонических разломов так, что форма образований стала ближе к букве U. Но образование грабенов возможно, только если у Весты есть чётко выраженная структура, включающая ядро, мантию и кору, говорят исследователи.
Пока учёные не могут с уверенностью заявить о наличии у Весты сложной внутренней структуры – для этого им необходимо воочию увидеть более веское доказательство, например кратер, разделённый жёлобом пополам. Но если данные подтвердятся, это будет означать, что Веста представляет собой не космический камень, а крохотную планету.
Исследование появится в субботу в журнале Geophysical Research Letters.
Фото: proza.ru
Группа исследователей лаборатории Беркли в Калифорнии под руководством Сян Чжана Лоуренса работает над идеей создания четырехмерных часов, которые сохранят время навечно, даже если Вселенная перестанет существовать.
Пока работа продвинулась только в теоретических изысканиях и экспериментов с дизайном для «пространственно-временнного кристалла».
Умы ученых-физиков давно будоражит идея часов, которые будут отсчитывать время бесконечно. Но до сих пор найти способ, который поможет воплотить эту идею в жизнь, не найден.
Как сообщает журнал Physical Review Letters, идея создания 4D-часов в виде пространственно-временных кристаллов впервые была предложена в этом году физиком Фрэнком Вильчеком, хотя и чисто теоретически.
Но идея понравилась и теперь группа ученых лаборатории Беркли в Калифорнии не отчаивается и работает над проблемой. Внешне такие часы будут похожи на обычные трехмерные кристаллы со структурой в виде повторяющихся узоров.
«Идея создания кристаллов с размерами больше, чем у обычных 3D-кристаллов является важным концептуальным прорывом в физике, и это очень интересно для нас, чтобы быть первым, чтобы разработать способ реализации пространственно-временного кристалла», — заявил Физик Тонганг Ли, член исследовательской группы лаборатории Беркли.
Исследователи полагают, что пространственно-временной кристалл может быть построен с помощью электрического поля, работающего на принципе Кулона. Отталкивающиеся отрицательных и положительных ионов создают самопроизвольный объемный закольцованный кристалл. При помощи магнитного воздействия полученный кристалл начнет вращение, которое никогда не остановится.
На самом нижнем уровне квантово-энергетического состояния, также известный как основное состояние, система не будет иметь энтропии, и нет никакой возможности для увеличения энтропии с течением времени.
Таким образом, временная структура кристалла и его способность отсчитывать время будет продолжаться даже после того, как Вселенная достигнет состояния «тепловой смерти», также известной как термодинамическое равновесие.
Удастся ли ученым воплотить идеи «вечного времени» в жизнь покажет, конечно, время.
Возможно, экспедициям, которые будут исследовать гигантский подповерхностный океан, предположительно, существующий на спутнике Юпитера Европе, придётся проникнуть очень глубоко в недра ледяного спутника, говорят учёные.
Вода может оставаться в жидком состоянии у поверхности Европы всего несколько десятков тысяч лет, указывается в новом исследовании. С геологической точки зрения это – одно мгновение, так как нашей Солнечной системе более 4,5 миллиардов лет.
«Огромный океан может находиться на Европе, но он должен быть расположен на огромных глубинах – примерно от 25 до 50 километров», – говорит ведущий автор нового исследования Клара Калусова из Нантского университета (Франция) и Карлова университета (Чехия).
У нас на Земле жизнь появляется всюду, где существует жидкая вода. Поэтому Европа представляет собой заманчивую цель для будущих поисков жизни в Солнечной системе.
Калусова представила своё исследование на Европейском планетарном научном конгрессе в Мадриде вчера, 25 сентября.
Учёные обнаружили газовое облако, окружающее нашу галактику Млечный путь, масса которого может достигать массы всех звёзд нашей галактики вместе взятых.
Огромное облако, называемое «гало», простирается на сотни и тысячи световых лет. Учёные подозревают, что оно состоит в основном из водорода, с небольшими количествами кислорода и других элементов. Оценки температуры, размеров и массы гало были проведены с использованием рентгеновской обсерватории «Чандра» НАСА, космической обсерватории Европейского космического агентства XMM-Newton и японского спутника Suzaku.
Исследователи думают, что масса, заключённая в этом гало, может помочь решить проблему нехватки барионов в нашей галактике по сравнению с количествами, предсказываемыми теориями эволюции галактик. Барионы – это класс «тяжёлых» субатомных частиц, в который входят протоны и нейтроны, составляющие ядра атомов звёзд.
Анджали Гупта (Anjali Gupta), ведущий автор нового исследования, опубликовал свои находки в журнале The Astrophysical Journal.
Зависимость намагниченности от прикладываемого поля при температуре 27 °C (иллюстрация из препринта статьи на сайте arXiv.org).
Физики из университета Лейпцига (Universität Leipzig) экспериментировали с самым обычным графитом. Хлопья графита учёные вымочили в обычной дистиллированной воде. После дальнейшей обработки материал начал проявлять сверхпроводящие свойства, причём при температуре гораздо выше комнатной, пишет Nature.
Напомним, что высокотемпературные сверхпроводники характеризуются отсутствием электрического сопротивления при температуре ниже 163 К (-110 °C). Учёные, модифицируя различные соединения, стремятся поднять температуру перехода таких материалов (критическую температуру) до комнатной. В этом случае провода из сверхпроводников не приходилось бы охлаждать (жидким азотом). Технология могла бы сэкономить огромное количество энергии, которая теряется при передаче электричества по существующим сетям. Кроме того, электросети стали бы значительно проще с точки зрения используемого оборудования.
На это раз исследователи обратились к обычному графиту, который можно найти в стержнях простых карандашей. Графит, представляющий собой многослойную структуру из углеродных атомов, получает сверхпроводящие свойства, когда к нему добавляют элементы, снабжающие его избытком электронов (допируют). К примеру, графит кальция проявляет сверхпроводимость при температуре 11,5 Кельвина (-260 °C). Теоретические расчёты также показали, что сверхпроводимость можно получить даже при 60 Кельвинах.
Команда профессора Пабло Эскенаси (Pablo Esquinazi) из Лейпцига считает, что на границе соседних сегментов графита при этом повышается концентрация электронов. Учёные наблюдалисверхпроводимость более чем при 100 Кельвинах, однако только в искусственном пиролитическом графите. Позднее они решили проверить, можно ли ещё больше повысить температуру перехода в сверхпроводящее состояние, если допировать хлопья графитового порошка.
Начали с обычной воды и не прогадали. Учёные поместили 100 миллиграммов графита в виде хлопьев в 20 миллилитров дистиллированной воды. Прибор мешал смесь на протяжении 23 часов, затем порошок отфильтровали и в течение ночи сушили при температуре 100 °C.
Далее образцы поместил и в магнитное поле и изучили их свойства. Оказалось, что полученный материал сохранял небольшую намагниченность даже после выключения поля.
По мнению Эскенаси, это говорит либо о сверхпроводимости, либо об обычном ферромагнетизме. Учёные попытались проверить, действительно ли полученный материал проводит электричество без сопротивления. Но ничего не вышло.
Сначала они попытались спрессовать из "вымоченного" графита таблетки, чтобы зёрна сблизились между собой и образовали проводящие контакты. Но в результате потеряли сверхпроводимость. Позднее исследователи также не смогли доказать, что магнитное поле "выталкивается" из внутренних областей хлопьев (является одной из ключевых особенностей сверхпроводников).
Тогда они решили выяснить, как намагниченность графита меняется в зависимости от поля и температуры. В результате учёные получили графики, похожие на те, что характеризовали высокотемпературные сверхпроводники, открытые в 80-х годах прошлого века.
Авторы исследования пока сами сомневаются в правильности своих выводов. Однако открытие, несомненно, требует особого внимания со стороны научного сообщества.
В статье, принятой к публикации в журнале Advanced Materials, немцы утверждают, что при нагреве образцов даже до 130 °C сверхпроводимость никуда не девается, а экстраполяция позволяет надеяться на то, что столь желанное свойство сохранится и при 700 °C.
Теперь открытие будут изучать другие научные группы, Которые попытаются найти объяснение наблюдаемому явлению. Если выводы немецких учёных признают правильными, то это достижение можно будет смело назвать прорывным.
Учёные, инженеры, философы, психологи и ведущие специалисты во многих других областях собрались в Хьюстоне на прошлой неделе на симпозиум под названием 100 Year Starship Symposium, чтобы обсудить возможность совершения межзвёздного путешествия в течение ближайших 100 лет.
В рамках этой инициативы планируется ускорить развитие новых технологий, связанных с двигательными установками, системами жизнеобеспечения, проектированием звездолётов, а также множества других технологий, необходимых, чтобы послать космический корабль за пределы нашей Солнечной системы – туда, куда не долетал ещё ни один искусственный объект, – и к другим звёздам. Так как ближайшие звёзды находятся от нас на расстояниях в несколько световых лет, это предприятие, вне всяких сомнений, будет сложным и рискованным.
Однако, как утверждают эксперты, игра стоит свеч: подготовка к совершению межзвёздных путешествий даст человеческой расе огромное количество технологий, которым найдётся применение и на нашей планете, например связанных с новыми источниками энергии или использованием космических ресурсов.
Никому неизвестно точно, полетит ли человечество к звёздам, но раз они нас так манят, то почему бы не попробовать?
Экспериментальная установка, созданная учеными из Австрии и позволяющая измерить скорость нагрева и остывания кварцевого волокна толщиной 500 нм. (кликните картинку для увеличения)
Новые эксперименты ученых из Австрии показали, что кварцевое волокно всего 500 нм в диаметре не подчиняется закону излучения Планка. Вместо этого волокно нагревается и остывает в соответствии с более общей теорией, рассматривающей процесс излучения, как фундаментальное «объемное» явление. Опубликованная работа, как считают исследователи, в будущем может поспособствовать разработке более эффективных ламп накаливания, а также улучшить наше понимание климатических изменений.
Краеугольный камень термодинамики, закон Планка, описывает, как плотность энергии на различных длинах волн электромагнитного спектра «абсолютно черного тела» изменяется, в зависимости от его температуры. Эта теория была формулирована немецким физиком, Максом Планком в начале XX века на основе концепции квантования энергии, которая стала базисом для квантовой механики.
Поскольку «абсолютно черное тело» является абстрактным идеально излучающим и поглощающим объектом, данный закон не дает очень точных прогнозов относительно спектров излучения реальных объектов, имеющих определенные поверхностные свойства, например, цвет, текстуру и т.п., которые должны приниматься во внимание. Еще одно ограничение применимости закона Планка было известно в течение многих десятилетий: он не распространяется на объекты, размеры которых менее длины волны теплового излучения. В свое время Планк предполагал, что все излучение, порождаемое черным телом, поглощается поверхностью этого тела, из чего следует, что поверхность также является идеальным излучателем. Но, если толщина объекта не достаточна, «входящее» излучение может не поглощаться объектом, а проходить через него, что, в свою очередь, будет снижать собственное излучение черного тела.
Ранее исследователи уже демонстрировали на эксперименте, что объекты, размеры которых менее длины волны теплового излучения, ведут себя совсем не так, как предсказывал Планк. К примеру, в 2009 году сообщалось об аномалиях в излучении углеродных нанотрубок толщиной порядка 100 атомов. Но своеобразную точку в этом вопросе поставила работа, опубликованная недавно на сервере препринтов arXiv. В ней группа ученых из Vienna University of Technology (Австрия) экспериментально продемонстрировала, что излучение нанообъекта (в их случае – кварцевого волокна длиной 500 нм) совпадает с предсказаниями альтернативной теории. Для получения 500-нанометрового волокна из кварца на практике исследователи просто нагревали и вытягивали обычное оптоволокно. Далее отдельные ультратонкие секции длиной несколько мм нагревались при помощи лазерного луча, при этом второй лазер использовался для измерения скорости нагрева и последующего остывания волокна (при помощи резонанса между двумя зеркалами).
Измерения показали, что волокно остывает и нагревается гораздо медленнее, чем предсказывает закон Стефана-Больцмана (являющийся следствием закона Планка). В ходе эксперимента было обнаружено, что измеренная скорость очень хорошо соответствует предсказаниям теории, известной как флуктуационная электродинамика и учитывающей не только свойства поверхности тела, но и его объем, а также форму.
Опубликованная работа, помимо научного значения имеет прямой практический смысл. Ученые считают, что их эксперименты помогут создать более эффективные лампы накаливания. На данный момент подобные лампы излучают большую часть энергии в инфракрасном диапазоне, при этом исследователи уверены, что их волокно позволило бы «передвинуть» максимум излучения ближе к видимой области. Единственная проблема такого перехода к практическому применению заключается в том, что стеклянное волокно не практично для применения в быту, т.к. оно является диэлектриком. Для поиска оптимального электропроводящего и легко нагревающегося материала, из которого можно будет изготовить в промышленных масштабах достаточно тонкие и дешевые волокна, потребуются дополнительные исследования.
По мнению научной группы, исследование также поможет лучше понять, как мелкие частицы в атмосфере, к примеру, пыль, возникающая из-за эрозии почв, а также пепел от вулканов, способствуют климатическим изменениям.
Свет звезд, летевший к нам восемь миллиардов лет, был пойман объективом сомой мощной цифровой камеры мира. Лучи света преодолели на своем пути неисчислимые галактики, прежде чем попасть на фото обсерватории в Чили.
Высокогорная обсерватория расположена в Чили и обладает самой мощной на настоящий момент телескопической цифровой камерой для съемки звезд, названной Dark Energy Camera (Камера темной энергии). Свет далеких звезд, который она фиксирует, помогает ученым искать ответ на одну из главных загадок современной физики – почему наша Вселенная расширяется.
Темная энергия содержит, по теоретическим подсчетам, до 75% всей энергии, заключенной во Вселенной, но рассуждая о ней. ученые до сих пор не имеют представления, что это такое. Эта таинственная сила, по мнению физиков. и разгоняет расширение Вселенной.
Камера, которая должна помочь физикам в исследовании загадочных субстанций, монтировалась в течение восьми лет международным коллективом физиков с трех континентов нашей планеты, и наконец она дала первые результаты.
Первые снимки южного неба были сняты в 570-мегапиксельном разрешении 12 сентября этого года, и первая обработка снимков наконец завершилась в пятницу. «Снимки, сделанные с помощью Dark Energy Camera, приближают нас еще на шаг к разгадке темной энергии, одной из величайших тайн физики», - торжественно заявил профессор Офер Лахав, глава британской бригады физиков.
Камера размером с телефонную будку способна зафиксировать свет от 100 тысяч галактик, находящихся на расстоянии около 8 миллиардов световых лет от Земли в едином снимке. Камера обладает невероятной чувствительностью к красным тонам спектра и позволит физикам всего мира исследовать самые разные небесные тела – от астероидов Солнечной системы до глубинных тайн отдаленных участков космоса. С помощью камеры физики из Кембриджского университета под руководством профессора Ричарда Макмахона планируют построить подробную трехмерную карту нашего уголка Вселенной с сохранением реальных цветовых характеристик разных объектов.
Камера начнет работать в полную силу после прохождения всех необходимых тестирований в декабре, когда воздух Чилийских Анд особенно прозрачен. Ученые рассчитывают с ее помощью в течение пяти лет создать подробную карту одной восьмой части неба, которая включит в себя 300 миллионов галактик, 100 тысяч галактических кластеров и 4 тысячи сверхновых звезд.
Сочетая ультрасовременные возможности телескопа ALMA с недавно разработанными лабораторными техниками, учёные вступили в новую эру изучения химического состава нашей Вселенной. Исследовательская группа из Университета штата Огайо продемонстрировала свои возможности, используя данные наблюдений газа в области активного звездообразования в созвездии Орион, проведённых телескопом ALMA.
При помощи новой технологии, позволяющей мгновенно получать полный спектр химического вещества в лаборатории, чтобы впоследствии сравнивать его с данными телескопических наблюдений, учёные смогли идентифицировать большое количество спектральных линий химических соединений, ранее рассматривающихся исследователями как нежелательные шумы.
Телескоп ALMA (The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) в настоящее время находится в процессе строительства в пустыне Атакама на севере Чили, на высоте в 5030 метров. По окончании строительства в 2013 г. его 66 высокоточных антенн и современная электроника предоставят учёным беспрецедентные возможности исследовать Вселенную в диапазоне длин волн, лежащем между длинными радио- и инфракрасными волнами.
Сотрудники дубнинского Объединённого института ядерных исследований,Московского государственного технического университета радиотехники, электроники и автоматикии Института прикладной физики Академии наук Молдовыэкспериментально обнаружили следы распадов лёгкого бозона, не включённого в Стандартную модель.
Частица, масса которой оценивается в ~38 МэВ, пока обозначается просто как Е(38). О её наблюдении учёные рассказали на недавно завершившемся в Дубне Балдинском международном семинаре по проблемам физики высоких энергий, ещё до выступления опубликовав препринтстатьи о своём открытии.
Стоит сказать, что бозон Е(38) уже упоминался в литературе в прошлом году: исследователи из Португалии Эеф ван Беверен (Eef van Beveren) и Джордж Рупп (George Rupp) нашли«первые признаки» его существования, просматривая данные, собранные коллаборацией BABARпри столкновениях электронов и позитронов на коллайдере PEP-IIв американской Национальной ускорительной лаборатории SLAC. В феврале 2012-го физики обновилистатью, в которой теперь обсуждалась не только информация BABAR, но и результаты опытов, проведённых коллаборациями CDF (она, напомним, работала на протон-антипротонном коллайдере «Теватрон» в Национальной ускорительной лаборатории им. Ферми), CMD (электрон-позитронный коллайдерВЭПП-2М, Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН), CB-ELSA (ускоритель электронов ELSA, Боннский университет) и COMPASS(Суперпротонный синхротрон, Европейская организация по ядерным исследованиям). Представители COMPASS, что интересно, решили активно защищать каноническую интерпретацию своих данных и опубликовали короткий комментарийк работе ван Беверена и Руппа. Суть его сводится к тому, что найденный «пик» на ~38 МэВ представляет собой артефакт, характерный для конкретного спектрометра и конкретной схемы измерений и воспроизводимый стандартным моделированием по методу Монте-Карло.
Многие специалисты соглашались с COMPASS и рассматривали исследования ван Беверена и Руппа как бессмысленные поиски сигналов в распределениях сложной (и изначально не определённой) формы, не имеющие серьёзной физической основы. Теперь отношение может измениться: россияне анализировали уже не какую-то комбинацию опубликованных данных, а результаты экспериментов, выполненных ими лично на прекрасно известной им установке.
Схема дубнинского эксперимента. S1 и S2 — сцинтилляционные счётчики. (Иллюстрация авторов работы.)
Для проведения опытов в Дубне использовался ускорительный комплекс «Нуклотрон», пучок с которого попадал на углеродную или медную мишени. Дейтроны (содержащие один протон и один нейтрон ядрадейтерия, стабильного тяжёлого изотопа водорода) на «Нуклотроне» разгонялись до двух или трёх гигаэлектронвольт в пересчёте на один нуклон, а протоны — до 4,6 ГэВ. Экспериментальная схема, показанная на рисунке выше, имела два одинаковых плеча, расположенных практически симметрично относительно оси пучка, и результаты столкновений частиц с мишенями фиксировали удалённые на три с лишним метра черенковские гамма-спектрометры.
Эти гамма-спектрометры и зафиксировали свидетельства распадов Е(38) на пары фотонов (такие распады, кстати говоря, однозначно указывают на то, что Е(38) относится к бозонам). Физики построили распределение числа фотонных пар, зарегистрированных в правом плече схемы, по их инвариантной массе (величине, для расчёта которой необходимо знать энергии двух фотонов и угол между направлениями их движения), сравнили полученный график с фоновыми предсказаниями Стандартной модели — и обнаружили прогнозируемый ван Бевереном и Руппом пик в области 38 МэВ. Сигнал проявлялся в трёх разных вариантах эксперимента: при выведении протонов и 2-гигаэлектронвольтовых дейтронов на углеродную мишень и при попадании более энергетичных дейтронов на медную мишень.
Такая информация, кажется, должна была убедить скептиков, но этого, как показывает критический отзывТоммазо Дориго (Tommaso Dorigo) на работу российских физиков, не произошло. Понять г-на Дориго, сотрудника коллаборации CMS, которая выполняет опыты на Большом адронном коллайдереи недавно сообщалаоб открытии хиггсовского бозона, можно: статья дубнинцев написана в очень, скажем так, необычном стиле. Традиционно в подобных исследованиях приводится краткое описание установки и кое-каких ключевых её характеристик вроде энергетического разрешения, критерии отбора событий, сведения о том, как моделировался фон, и результаты статистического анализа с привычной для читателей «КЛ» оценкой значимости сигнала, однако ничего этого в новом препринте нет. Он, по сути, представляет собой набор однотипных графиков, построенных для трёх упомянутых выше вариантов эксперимента и разных критериев отбора (ограничений на энергию фотонов, сумму энергий двух фотонов и угол их разлёта), которые предъявляются без каких-либо комментариев.
Конечно, ответы на многие вопросы можно найти в опубликованном ранееотчётеоб экспериментах на «Нуклотроне» и тех же черенковских гамма-спектрометрах (или в этойзаписи теоретика Криса Остина (Chris Austin), который объясняет всё более доступно), но оформление важнейшей статьи, сообщающей о наблюдении частицы, не вписывающейся в Стандартную модель, действительно удивляет. К записи результатов авторы также отнеслись спустя рукава; аппроксимируя обнаруженные пики функцией Гаусса, они везде указывают центральное значение с немыслимой точностью в пять (!) знаков после запятой, а в одном случае (38,4935 ± 1,02639) и вовсе допускают ошибку, которую не всегда прощают студентам в техническом вузе, — представляют значение и его погрешность с разным числом знаков после запятой.
Как бы там ни было, ситуация вскоре должна проясниться. По утверждению г-на ван Беверена, группа из Дубны обещала в ближайшее время составить подробное описание измерительной схемы и методов анализа.
Подготовлено по материалам arXivи записей в блогах Томмазо ДоригоиКрисаОстина.
Когда гигантский метеорит столкнулся с Землёй примерно 2,5 миллиона лет назад и упал в южной части Тихого океана, он не только привёл к возникновению огромного цунами, но также способствовал наступлению ледникового периода на нашей планете, указывается в новом исследовании.
Команда учёных из Австралии говорит, что так как метеорит Эльтанин – который достигал почти двух километров в поперечнике – упал глубоко в воду, большинство учёных не могло корректно оценить ни его возможную причастность к подземным толчкам, происходящим по близлежащим береговым линиям Тихоокеанского бассейна, ни его способность дестабилизировать климатическую систему целой планеты.
Геологи и климатологи рассматривали геологические отложения в Чили, Антарктике, Австралии и в некоторых других местах как свидетельства изменений климата, отмечающих начало четвертичного периода. Альтернативная интерпретация, которую представили профессор Джеймс Гофф (James Goff), ведущий автор новой работы, и его коллеги, предполагает, что некоторые из этих отложений могли образоваться после потопа, вызванного сверхмощным цунами, которое создал метеорит Эльтанин при падении.
Исследование появится в журнале The Journal of Quaternary Science.
Клетки крови в оптическом микроскопе: прозрачность и показатель преломления. Изображение из статьи K. G. Phillips et al., Phys. Rev. Lett. (2012)
Исследователи научились определять вес индивидуальных клеток при помощи микроскопа, анализируя показатель преломления внутриклеточного вещества. Работа опубликованав журнале Physical Review Letters, ее краткое содержание можно прочитать на сайте Американского физического общества.
В работе исследователи использовали обычный световой микроскоп. С его помощью получали изображение различных объектов в светлом поле, а затем анализировали интенсивность и фазу света в зависимости от фокусного расстояния. На основе полученной интенсивности вычислялся показатель преломления вещества в отдельных точках объекта. Математическую модель, которая использовалась в расчетах, первоначально "тренировали" на полистирольных шариках, обладающих известной плотностью и показателем преломления.
В качестве иллюстрации возможностей нового метода авторы рассчитали объем и массу нескольких эритроцитов. Масса средней клетки составила около 27 пикограммов, а объем 100 фемтолитров (пикограмм=10-12 грамм, фемтолитр=10-15 литров).
Новый метод можно применять для изучения динамики роста клеток или, при разработке соответствующих тестов, для диагностики. Эта технология могла бы, например, пригодиться ученым, которые наблюдали за судьбой индивидуальных клеток зародыша дрозофилы или составлялиматематическую модель роста клеток арабидопсиса.
Исследователи использовали мощный лазер, чтобы вдохнуть новую жизнь в старую технологию для изучения структур на атомном уровне.
Межуниверситетская научная группа использовала мощный лазер, базируемый в Санта-Барбаре, чтобы усовершенствовать один из инструментов, используемый для исследования мира на атомном уровне.
Исследователи применили спектрометр электронного парамагнитного резонанса для исследования электронного спина свободных радикалов и атомов азота, заключенных внутри алмаза.
Усовершенствование отбросит завесу, накрывающую молекулярный мир, позволив ученым анализировать крошечные молекулы с высоким разрешением.
Группа, включающая исследователей из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, университета Южной Калифорнии и университета штата Флорида опубликовала результаты в издании Nature.
«Мы разработали первый безэлектронный лазерный спектрометр электронного парамагнитного резонанса», сказал доцент химии Сусуму Такахаши. „Эта ультравысокочастотная, высокомощная система электронного парамагнитного резонанса позволяет нам, к примеру, снять биологические молекулы в движении“.
С использованием мощного лазера ученые сумели существенно усилить спектроскопию электронного парамагнитного резонанса, которая использует электромагнитную радиацию и магнитные поля для стимуляции электронов. Эти электроны испускают электромагнитное излучение, которое детально демонстрирует структуру целевых молекул.
Спектроскопия электронного парамагнитного резонанса существует многие десятилетия. Ее ограничивающий фактор — источник электромагнитного излучения, используемый для стимуляции электронов — становится более мощным в высоких магнитных полях и частотах, и целевые электроны стимулируются импульсами энергии в противоположность непрерывным волнам.
До сих пор ученые использовали импульсы спектроскопии электронного парамагнитного резонанса с несколькими десятками гигагерц электромагнитного излучения. С помощью безэлектронного лазера, испускающего пульсирующий луч электромагнитного излучения, ученые сумели использовать 240-гигагерцовое электромагнитное излучение, чтобы привести спектрометр электронного парамагнитного резонанса в действие.
„О каждом электроне можно думать как о крошечном магните, который воспринимает магнитные поля, вызванные соседними атомами“, сказал профессор физики Марк Шервин. „С помощью лазерного электронного парамагнитного резонанса мы разрушили узкое электромагнитное место, с которым столкнулся электронный парамагнитный резонанс, позволив электронам сообщить о более быстром передвижении на более длинные дистанции, чем когда бы то ни было. Мы с нетерпением ждем научного прорыва, который заложит основы для открытий, таких как новые лекарства и более эффективные пластиковые солнечные батареи“.
Учёные из Национальной ядерной лаборатории Сандия в США (Sandia National Laboratories) сделали один из трёх важных шагов на пути получения энергии при помощи управляемого термоядерного синтеза. Таким образом они попытались обуздать процессы, происходящие внутри Солнца и прочих звёзд.
Термоядерные реакторы, в отличие от существующих ядерных реакторов, используют с целью получения энергии не реакцию распада, а реакцию слияния более лёгких атомных ядер в более тяжёлые. В отличие от термоядерных взрывных устройств синтез носит управляемый характер.
Для этого реакторы нагревают и сжимают плазму — ионизированный газ. Та в свою очередь сжимает водородное топливо (изотопы водорода — дейтерий и тритий). Невероятное давление заставляет одинаково заряженные ядра преодолеть естественные силы кулоновского отталкивания и приводит к слиянию ядер атомов. В результате образуются ядра гелия, нейтроны, а также высвобождается огромное количество энергии.
Пока процесс не осуществлён экспериментально. Однако учёные стремятся к этому, так как предварительные теоретические расчёты показывают, что, затратив большое количество энергии на входе, человек может получить ещё большее количество энергии на выходе. То есть в ходе управляемого термоядерного синтеза может быть получен положительный энергетический баланс.
Если это удастся подтвердить экспериментально, то это будет иметь "экстраординарные последствия для энергетики и обороны", указывается в пресс-релизе лаборатории Сандия, специалисты которой сделали важный шаг на пути создания соответствующего реактора.
В качестве топлива для реактора учёные используют изотопы водорода, так как атомные ядра, имеющие небольшой электрический заряд, проще свести на нужное расстояние.
Для того чтобы произошло слияние ядер, также необходимы огромные температуры (порядка 100 миллионов градусов). Светилу проще, в недрах звезды такой разогрев — не проблема, а человеку приходится тратить огромное количество энергии для создания и поддержания необходимых условий.
Специалисты лаборатории Сандия пробуют начать реакцию термоядерного синтеза, разогревая изотопы водорода в цилиндре из нитей бериллия диаметром всего 7 миллиметров, а затем очень быстро сжимая оболочку при помощи магнитных полей. Такой процесс называется термоядерным синтезом с инерционным удержанием плазмы.
Цилиндр из параллельных нитей, известных как лайнеры, подключён к огромному электрогенератору лаборатории (так называемой Z-машине), который способен выдавать 26 миллионов ампер в виде импульса, длящегося всего несколько миллисекунд и меньше.
Колоссальный ток, проходя через проводки цилиндра, испаряет их, превращая в завесу из плазмы, и создаёт магнитное поле. Оно заставляет превратившиеся в плазму стенки "контейнера" прогнуться внутрь (получается взрыв, направленный внутрь, в центр системы). В результате водородное топливо мгновенно сжимается и разогревается до огромных температур.
О том, что процесс работает, учёные знали давно. Однако им не удавалось разогреть плазму до необходимых температур. Чтобы добиться положительного энергетического баланса, им необходимо было доработать систему. В связи с этим руководителем группы Стивеном Слатцем (Steven Slutz) в 2010 году было предложено несколько возможных решений проблемы.
Он и его коллеги провели компьютерное моделирование происходящих процессов. В своей статье, опубликованной в журнале Physics of Plasmas, учёные предложили усовершенствования, которые бы позволили получать энергию.
Во-первых, необходимо укоротить импульс воздействия Z-машины (до 100 наносекунд), чтобы увеличить скорость направленного внутрь взрыва. Кроме того, нужно заранее разогреть водородное топливо внутри лайнера при помощи лазерного импульса.
И, наконец, на обоих концах цилиндра необходимо расположить две электрических обмотки. Они будут создавать магнитное поле, которое окутает весь контейнер словно одеялом. В результате заряженные частицы (электроны и ядра гелия) не будут покидать "ловушку", а значит, не будут охлаждать плазму. Температура будет сохраняться на должном уровне.
Позднее учёные также показали, что под воздействием 60 миллионов ампер выход энергии может в тысячу раз превышать ту, что была затрачена изначально. А это говорит уже не просто о достижении положительного энергетического баланса, но и о коммерческом использовании технологии.
Теперь Райан Макбрайд (Ryan McBride) возглавляет группу, и именно он со своими подопечным проверит, верными ли были предположения Слатца и его коллег.
Первое, что сделают учёные, опробуют быстрое сжатие лайнеров. Здесь важен такой параметр, как толщина "стенки" цилиндра. Чем она тоньше, тем быстрее его разгонит магнитное поле. Однако не менее важно поведение материала, из которого изготовлены лайнеры. Ведь если слишком тонкие "стенки" разрушаться раньше времени, сжатия не произойдёт. Если же толщина будет слишком большой, то не будет необходимого "разгона".
Команда Макбрайда искала испытала предсказанную "золотую середину". Для того чтобы понять, что происходит с цилиндром в процессе, учёным пришлось создать особую "видеокамеру", которая, используя рентгеновское излучение, отсняла весь процесс взрыва.
"Всё сработало, как мы и предсказывали", — рассказывает Райан. Толщина лайнеров была оптимальной, цилиндр в ходе колоссального сжатия сохранил нужную форму. Таким образом, можно считать концепцию намагниченного инерционного синтеза (MagLIF или Magnetized Liner Inertial Fusion) реализуемой.
Если бы лайнеры слишком сильно деформировались, их невозможно было бы использовать для запуска реакции синтеза, поясняет ИТАР-ТАСС.
Теперь учёные планируют протестировать два других усовершенствования – предварительный лазерный нагрев и магнитное "одеяло" (по планам в декабре 2012 года). Кроме того, разработчики "добавят дейтериевое топливо при проведении экспериментов, намеченных на 2013 год".
Отчёт об уже проделанной работе принят к публикации в научном вестнике Physical Review Letters.
Добавим, что в мире ещё как минимум два гиганта пытаются обуздать энергию управляемого "термояда". Речь о реакторе ITER во Франции (будет закончен в 2019-2020 годах) и Национальном комплексе лазерных термоядерных реакций (NIF) в Калифорнии (работает уже несколько лет). Оба проекта вложили в исследования миллиарды долларов США.
Реактор ITER будет запускать термоядерный синтез, также сжимая плазму при помощи магнитных полей и разогревая вещество при помощи направленных пучков частиц и радиоволн. Специалисты NIF пробуют "поджечь" топливо при помощи рекордного лазерного импульса.
Магнитно-инерциальный термоядерный синтез может быть испытан уже в 2013 году
Мы уже рассказывали о новом гибридном подходе к термоядерному синтезу, предложенном исследователями из американской Национальной лаборатории Сандия (НЛС). Он, напомним, объединяет магнитное воздействие на вкладыш с дейтерием и тритием с воздействием на него же сжатием при помощи лазерных импульсов.
Хотя магнитный метод создания и удержания высокотемпературной плазмы применялся в токамаках, а инерциальный — обстрел сверхкороткими лазерными импульсами мишеней из дейтерия и трития — в экспериментальных установках, ни там ни там пока не удалось достичь состояния «пылающей плазмы» (Burning Plasma), когда термоядерная реакция будет поддерживаться главным образом альфа-частицами, которые продуцируются в процессе реакции, а не внешним нагревом магнитными или инерциальными средствами. Для этого нужно, чтобы энергия, выделяющаяся при реакции, превосходила затрачиваемую на нагрев примерно впятеро (Q ≈ 5). Более того, чтобы говорить об экономически оправданной термоядерной энергетике, нужно иметь хотя бы тридцатикратное превышение (Q ≈ 30).
Однако, как выяснилось некоторое время назад, в чистой токамаковой схеме предел Гринвальда, по всей видимости, вообще непреодолим, чему причиной формирование микропузырьков, затрудняющих дальнейший нагрев. Вот почему нужда в альтернативных подходах к управляемому термоядерному синтезу сегодня как никогда велика.
Райан Макбрайд у экспериментальной установки магнитно-инерциального синтеза (фото Randy Montoya).
Проведённое в начале года в НЛС моделирование магнитно-инерциального метода синтеза показало, что всего один лазер (причём вовсе не рекордной мощности) может предварительно нагревать топливо в небольшом вкладыше до требуемой температуры, а магнитное поле позволит удерживать частицы (в том числе альфа-частицы), образующиеся в результате реакции, не давая им покидать точку синтеза, дабы они сохраняли температуру плазмы.
Но у этой схемы есть ряд сложностей. Во-первых, нужно определить оптимальную толщину стенок вкладыша, в котором размещено дейтерий-тритиевое топливо. Они сделаны из бериллия, и при сжатии короткими лазерными импульсами стенки начинают испаряться. Поэтому, если делать их слишком тонкими, они не выполнят свою функцию удерживания дейтерия и трития внутри до реакции. В противном случае (при толстых стенках) сжатие будет медленным и не обеспечит критических параметров.
Чтобы подобрать оптимальную толщину, во время экспериментов по точной настройке магнитно-инерциальной установки синтеза 7-миллиметровый вкладыш подсвечивался рентгеновскими лучами, которые позволили понять, что происходит внутри него при инерциальном сжатии. И вот теперь группа во главе с Райаном Макбрайдом (Ryan McBride) объявила об успешном завершении этой стадии: оптимальная толщина стенок вкладыша определена.
Теперь физикам предстоит испытать два других ключевых усовершенствования новой установки: нагрев вкладыша сверхкороткими импульсами длительностью не более 100 наносекунд и создание двух мощных магнитных колец, не дающих альфа-частицам покидать активную зону термоядерного синтеза. По мнению учёных, на отладку обоих новшеств уйдёт примерно год. Иначе говоря, к концу 2013-го они надеются протестировать рассчитанную по модели возможность достижения как минимум состояния равновесия при Q > 1.
Соответствующая работа опубликовано в журнале Physical Review Letters.
Подготовлено по материалам Национальной лаборатории Сандия.
Марсианский вездеход НАСА Curiosity подъехал к булыжнику размером с футбольный мяч, который станет первой научной целью ровера, исследуемой при помощи его роботизированной руки.
Curiosity сейчас находится в 2,5 метра от камня, который лежит примерно на середине пути от зоны посадки вездехода Bradbury Landing к местечку под названием Glenelg. В ближайшие дни команда ровера планирует исследовать образец при помощи спектрометра, чтобы определить его элементный состав, и использовать установленную на руке камеру, чтобы произвести съёмку объекта с близкого расстояния.
Как спектрометр Alpha Particle X-Ray Spectrometer, расположенный на манипуляторе марсохода, так и находящийся на мачте Curiosity инструмент Chemistry and Camera Instrument, оснащённый лазером для испарения пород, будут использоваться для идентификации химических элементов, присутствующих в образцах. Это позволит произвести перекрёстную калибровку этих двух инструментов.
Основной целью марсохода Curiosity является определение потенциальной пригодности зоны вокруг крупного марсианского кратера Гейл к поддержанию микробной жизни.
Тёмная энергия – мистическая субстанция, ускоряющая расширение Вселенной, существует с вероятностью 99,996%. С таким утверждением выступили астрономы из университетов Портсмута (University of Portsmouth) и Мюнхена (Ludwig-Maximilians-Universität München) после масштабного анализа данных, полученных за последние годы. Вывод может подтвердить заработавшая на днях "самая мощная астрономическая камера".
Для того чтобы понять, что именно открыли учёные, необходимо вспомнить историю исследований в этой области. В начале XX века учёные полагали, что Вселенная имеет неизменную форму. Однако Эйнштейн, работая над своей теорией относительности и выполняя различные вычисления, понял, что Вселенная должна расширяться. Чтобы обойти эту "странность", он ввёл в расчёты космологическую постоянную. Таким образом, получилось, что его уравнения описывали статичную, а не расширяющуюся Вселенную.
Спустя некоторое время астроном Эдвин Хаббл доказал, что Вселенная всё же расширяется (то есть первоначальные расчёты Эйнштейна были верны) и назвал космологическую константу самым большим заблуждением великого учёного.
Однако на этом сюрпризы не закончились. В 1998 году Вселенная вновь удивила физиков. Астрономы, наблюдая за яркой дальней сверхновой, поняли, что Вселенная не просто расширяется — этот процесс происходит с ускорением. Неизвестная сила отвечает за этот процесс (приписали всё гипотетической тёмной энергии). Кстати, здесь вновь пригодилась космологическая постоянная.
Первооткрыватели ускорения расширения Вселенной получили в 2011 году Нобелевскую премию по физике. Однако само существование тёмной энергии до сих пор является предметом жарких дискуссий в научных кругах.
Многими способами учёные пытались доказать существование таинственной субстанции, но все наблюдения были не прямыми (то есть специалисты, условно, не могли увидеть тёмную энергию своими глазами) или же использованные методики допускали неточности.
Единственным прямым доказательством существования тёмной энергии считается наблюдение интегрированного эффекта Сакса-Вольфа (Integrated Sachs Wolfe effect). Он заключается в так называемом красном смещении реликтового излучения, которое является последствием Большого взрыва и заполняет всю Вселенную. В 1967 году астрофизики Райнер Закс (Rainer Sachs) и Артур Вольф (Arthur Wolfe) предположили, что излучение, приходящее из областей с более слабым гравитационным полем, испытывает гравитационное синее смещение (сильная же гравитация отвечает за смещение в красную область спектра).
В 1996 году один из авторов нынешней работы Роберт Криттенден (Robert Crittenden) и его коллега Нил Турок (Neil Turok) из канадского института теоретической физики предположили, что это почти незаметное смещение спектра можно "увидеть" в изменении энергии приходящих фотонов (частиц света), сравнивая температуру излучения с картами галактик в ближней к нам части Вселенной.
В отсутствие тёмной энергии две полученных карты (отдалённое реликтовое излучение и свет близко расположенных галактик) не будут никак соотноситься между собой. Если же тёмная энергия существует, то мы будем наблюдать странный эффект – будет казаться, что фотоны реликтового (фонового) излучения, проходя сквозь массивные облака материи, получают дополнительную энергию.
Впервые интегрированный эффект Сакса-Вольфа астрономы зарегистрировали в 2003 году. Почти сразу открытие признали свидетельством существования тёмной энергии и назвали открытием года.
Однако позднее другие учёные посчитали полученный сигнал слишком слабым и представили альтернативное объяснение наблюдаемому явлению. Возможно, дело в межзвёздной пыли нашей галактики, предположили они. В дальнейшем многие научные группы пытались представить свои доказательства существования или отсутствия тёмной энергии, но к единому мнению физики так и не пришли.
Томмасо Джанантонио (Tommaso Giannantonio) и Роберт Криттенден решили провести масштабный анализ всех собранных данных. Они два года изучали результаты прошлых и новых наблюдений и пришли к выводу, что с вероятностью 99,996% тёмная энергия всё же существует. По значимости для научного сообщества такой показатель сравним с недавним открытием бозона Хиггса, пишет Phys.Org.
Учёные из Великобритании и Германии улучшили карты, используемые в оригинальных работах, и рассмотрели все аргументы против наблюдения интегрированного эффекта Сакса-Вольфа. Статью авторов исследования уже приняли к публикации в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, а пока можно изучить её препринт на сайте arXiv.org.
"Наша работа указывает на то, что в теорию относительности Эйнштейна придётся внести изменения. Новое поколение исследований реликтового излучения и галактик предоставит учёным либо подтверждение общей теории относительности, включая доказательства существования тёмной энергии, либо заставит физиков разрабатывать новые законы, объясняющие гравитацию", — говорит Томмасо Джанантонио.
Учёный намекает на новую исследовательскую инициативу Dark Energy Survey ("Поиск тёмной энергии"). 570-мегапиксельная "камера тёмной энергии" (Dark Energy Camera) была смонтирована на телескопе Victor M. Blanco Telescope, расположенном в Чили. Аппаратура установки сможет улавливать свет звёзд, расположенных на расстоянии до 8 миллиардов световых лет от Земли. На днях учёные доложили о первых снимках. В общей сложности к 2018 году астрономы получат в своё распоряжение изображения примерно 300 миллионов галактик.
"Тёмная энергия – одна из самых больших научных загадок нашего времени. Неудивительно, что столько исследователей ставят под сомнение её существование. Однако наша работа как никакая другая убеждает нас в том, что эта экзотическая составляющая Вселенной реальна, пусть мы пока и не знаем, что она собой представляет", — говорит профессор Боб Никол (Bob Nichol), член команды университета Портсмута.
Добавим, что не меньше умы учёных, а следом и обычных людей будоражит так называемая тёмная материя. С её существованием исследователи также никак не могут определиться: сначала докладывали об её отсутствии в Солнечной системе, а затем находили её в окрестностях Солнца. Был также предложен детектор тёмной материи на основе золота и ДНК.
Новое исследование может помочь учёным разрешить давно не дающие им покоя загадки о происхождении Луны.
Считается, что Луна сформировалась в результате столкновения, произошедшего 4,5 миллиарда лет назад между Землёй и космическим объектом, известным как «Тея». На протяжении последних десятилетий учёные моделировали этот процесс, воспроизводя в компьютерных моделях большое количество свойств системы Земля-Луна; однако в ходе исследований возникла проблема, известная как «парадокс Луны»: оказалось, что реальный состав Луны не соответствует составу, полученному в моделях, построенных на основе теории столкновения.
Группа исследователей из Университета Берна, Швейцария, выдвинула новую теорию формирования Луны, предлагая решение лунного парадокса. Они рассмотрели иную геометрию столкновения, отличную от той, что была представлена в прошлых симуляциях. Её характер указывает на то, что значительная часть материала после столкновения могла быть выброшена в космос на орбиты, не связанные с Землёй.
Исследование появилось в недванем выпуске журнала Icarus.
- Научные труды...
- Видеоматериалы
- Каталог физических демонстраций
- 1. Механика...
- 2. Колебания и молекулярная физика...
- 3. Электричество и магнетизм...
- 3.1 Электрическое поле
- 3.2 Проводники в электрическом поле
- 3.3 Энергия электрического поля
- 3.4 Постоянный электрический ток
- 3.5 Магнитное поле
- Политика
- Солнечная система
- Эфир
- Ацюковский В.А. Лекции
- Черепенников В.Б. Науке нужна защита от лженаучных мошенников. Монография.
- Российской академии наук фундаментальная наука не нужна. Монография. Черепенников В.Б.
- Псевдонаучные труды (критика)
- Псевдонаучные статьи (обсуждение)
- Полемические статьи (обсуждение)
На сайте:
Интернет-журнал Ньютоновские чтенияНовости наукиПолитикаСолнечная система07.03.2023 09:50