Новости науки
Космический телескоп Хаббл обнаружил неизвестный летающий объект, однако он состоит не из зеленых человечков, а из звезд.
Телескоп сделал удивительный снимок галактики, известной как «НЛО-галактика», расположенной в 35 миллионах световых лет от Земли (официально: NGC 2683).
«Мы видим лишь торцевую часть («ребро») спиральной галактики NGC 2683, по форме напоминающей космический корабль из классических научно-фантастических произведений», заявили сотрудники Американского Космического Агентства в официальном описании снимка.
Галактика была открыта 5 февраля 1788 известным астрономом Уильямом Гершелем, и находится в созвездии Рысь Северного неба. Астрономы обсерватории ВСС (Коко, штат Флорида, США) прозвали галактику NGC 2683 «космическим НЛО».
Астрономы считают, что галактика NGC 2683 является спиральной, но под таким углом обзора очень трудно оценить ее структуру.
«Такая особенная точка обзора дает астрономам прекрасную возможность увидеть тонкие пылевые линии «крыльев» галактики, расположенных вокруг золотой дымки ядра», объясняют сотрудники НАСА. «Также сверкающие скопления молодых сияющих звезд разбросаны по всей галактике, указывая нам на регионы их возникновения».
Новый снимок был обнародован 26 марта. Космический телескоп Хаббл делает впечатляющие снимки Вселенной вот уже на протяжении 20 лет подряд. Это совместный проект Европейского и Американского Космических Агентств.
Работа многочисленных солнечных электростанций, которые действуют в разных уголках земного шара, основана на взаимодействие солнечных лучей и зеркал-концентраторов. Аналогичный принцип предлагается и для создания космических электростанций, правда процесс передачи электроэнергии на Землю достаточно оригинален, так как для этого предлагается использовать микроволны.
Работа многочисленных солнечных электростанций, которые работают в разных
уголках земного шара, основана на взаимодействие солнечных лучей и зеркал-концентраторов.
Сама идея, о выводе солнечных батарей на орбиту Земли не нова, и обсуждается уже достаточно давно. Но как правило среди основных возможных проблем, называется высокая стоимость такого проекта, которая сведёт на нет — пользу от солнечного электричества.
С оригинальным решением данной проблемы, выступил доктор John Mankins из Artemis Innovation Management Solutions. Сутью его предложения является то, что все разработки основаны на большом количестве фотоэлементов собирающих энергию солнечных лучей, достаточно дорого стоят — но если их заменить на простые зеркала, цена проекта станет значительно ниже.
То есть John Mankins предлагает оснастить орбитальный спутник огромным количеством зеркал, которые будут проецировать свет на один фотоэлемент — созданный в виде большой пластины. Поскольку зеркала безусловно обойдутся более дёшево, такие орбитальные станции, могут стать выгодны — для обеспечения Земли, электрической энергией.
Конечно остаётся ряд других проблем, как например рассеивание волн при их передаче на Землю, но в целом — идея удешевления космических преобразователей солнечной энергии, достойна повышенного интереса и разработки.
Ранее считалось, что наша Солнечная система содержит в себе наибольшее количество планет, но в соответствии с новейшими астрономическими исследованиями это не так.
Астрономы обнаружили звездную систему с населением больше чем у нашей
Вокруг звезды HD 10180 (на фото) вращается 9 планет, что на одну больше чем в нашей системе. «Теперь, когда Плутон больше не считается планетой, эта система, вероятно, богаче планетами, чем Солнечная система», - сказал Микко Туоми, научный сотрудник Центра по изучению астрофизики Университета Хартфордшира в Хатфилде, Великобритания.
Анализ Туоми, опубликованный в журнале Астрономия и астрофизика, содержит в себе переосмысление 190 измерений проведенных High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS) в период между 2003 и 2009 годами, высокоточным спектрографом и 3.6m телескопом в Ла Силла, Чили. В 2010 году команда HARPS объявила про обнаружение 5 планет в системе HD 10180 и предположила наличие шестой и седьмой.
Но это исследование было основано на классическом или частотном подходе, который постепенно подтверждает или опровергает наличие новых планет на основе имеющихся данных.
Так, после того как обнаружена пятая планета начинается поиск шестой и так далее. Туоми же в своих расчетах применяет байесовскую вероятность - теорию вероятности Байеса, которая позволяет оценивать множество возможных вариантов, чтобы увидеть, как данные согласуются между собой в целом. На основе таких расчетов Туоми утверждает, что самым надежным сценарием является тот, который предполагает, с вероятностью в 99,7%, наличие в системе восьмой и девятой планет с массой в 5,1 и 1,9 больше чем у Земли.
Для проверки своих расчетов Туоми проанализировал гравитационные связи гипотетических планет и обнаружил, что они полностью вписываются в структуру системы. Теперь он ждет пока другие астрономы перепроверят его расчеты орбит планет системы HD 10180, возраст которой составляет 4,6 миллиардов лет. Он также рассчитывает на то, что данные собранные HARPS с 2009 об этой системе помогут доказать его гипотезу.
Эрик Форд, астроном из Университета Флориды, говорит, что анализ Туоми статистически более «строгий» чем расчеты команды HARPS. «Он обработал полученные данные и зашел в своем анализе так далеко, как это возможно», - сказал Форд. «В то время как существование восьмой планеты вполне возможно, наличие девятой пока что под вопросом».
Корональные ячейки соседствуют с корональными дырами. И хотя первые – очень горячие и яркие (особенно в ультрафиолете) образования
а вторые, в полном соответствии с именем, – более холодные и тёмные, учёные предполагают, что у этих двух структур есть много общего (фото NASA/STEREO/NRL).
Учёные открыли гигантские плазменные ячейки со светлой сердцевиной и тёмными краями. Эти элементы внешне напоминают конвекционные гранулы, наблюдаемые на поверхности светила, но новые образования обитают гораздо выше – в короне.
Астрофизики из исследовательской лаборатории ВМС США (NRL) выявили незамеченный ранее структурный элемент Солнца на снимках с космической обсерватории SDO, а позже детальнее изучили загадочные пятна при помощи этого аппарата, а также пары спутников STEREO.
Новые детали дневной звезды назвали корональными ячейками. Съёмка с нескольких точек зрения позволила выявить их форму. Авторы открытия сравнили ячейки с пламенем свечи на торте. При виде сбоку (под острым углом к поверхности Солнца) это вытянутый столб плазмы, а при взгляде точно сверху – «клетка»
Расположение спутника SDO и пары аппаратов STEREO по отношению к Солнцу и Земле в 2011 году, когда проводились наблюдения (фото NASA/STEREO/SDO/NRL)
Исследователи отмечают, что корональные ячейки возникают в районах, расположенных между корональными дырами (участками с пониженными плотностью и температурой плазмы) и нитевидными каналами, которые отмечают в короне границы между регионами с магнитными полями противоположной направленности (вверх и вниз).
Корональные ячейки на снимках со STEREO-B (слева) и SDO (справа). Диаметр отдельных ячеек достигает 29 тысяч километров.
Вверху – портреты образований при взгляде сверху, внизу – при съёмке под углом (причём – с двух разных сторон).
Стрелками обозначены идентичные точки на правом и левом кадрах (фото NASA/STEREO/SDO/NRL).
Понимание развития этих ячеек может дать ключ к отслеживанию изменений магнитных полей на границах корональных дыр, а такие процессы непосредственно влияют на выброс вещества, то есть солнечный ветер.
Учёные пронаблюдали за эволюцией корональных ячеек, совмещая данные с разных приборов и накладывая видимые изображения на карты магнитных полей. Выяснилось, что внутри ячеек магнитные поля – закрытые (их силовые линии поднимаются вверх, огибают нитевидные каналы и уходят обратно в Солнце), в то время как корональным дырам сопутствуют разомкнутые линии (простирающиеся далеко в космос).
Авторы работы подозревают глубокую родственную связь между корональными ячейками и дырами и даже то, что одни могут трансформироваться в другие при определённых переменах в поведении окружающих их магнитных полей. (Все подробности – в новой статье в Astrophysical Journal.)
Всем известно, что вокруг нашей с вами планеты постоянно вращается только один спутник – Луна. Она большая, круглая, ее видно ночью и иногда даже днем. Однако, это не единственный спутник нашей планеты, так как ей приходится делить территорию со множеством «квартирантов», временно остановившихся погостить в околоземном пространстве.
В настоящее время, подробным изучением подобных объектов занимаются астрономы, работающие на гавайских островах.
В настоящее время, подробным изучением подобных объектов занимаются астрономы, работающие на гавайских островах.
Объекты эти достаточно малы, но их насчитывается порядка 18 тысяч! Диаметр этих мини спутников, лишь изредка достигает нескольких метров. В основном, они все меньше метра, или даже размером с футбольный мяч. Изначально вращаясь вокруг Солнца, и пролетая мимо нашей планеты, эти камушки были захвачены ее гравитационным полем. Будущее у этих объектов весьма плачевное, они сгорают в атмосфере планеты, и лишь некоторым «посчастливится» долететь до поверхности, но такое бывает крайне редко. Правда, другим все же повезет, и они продолжат жить, встав на прежний курс вращения вокруг центрального светила.
В настоящее время, подробным изучением подобных объектов занимаются астрономы, работающие на гавайских островах. Они стараются просчитать траекторию любой мини-луны, обладающей хоть сколько-нибудь значимыми размерами. Именно они вывели довольно занимательную статистику, судя по которой в любой момент, в околоземном пространстве находится несколько объектов, размер которых составляет не менее метра, и несколько сотен объектов, размером с футбольный мяч. Самый крупный подобный объект, который «навещал» нас в последнее время, стал 2006 RH120, диаметр которого составляет порядка трех метров. Покружив вокруг планеты примерно год, данный объект решил продолжить свой прежний путь в межпланетном пространстве. Иногда, раз в сотню лет, наша планета может захватить астероид, диаметром целых 10 метров. Камушек может быть и стометровым, но такой визит случается крайне редко, раз в 100 тысяч лет. Увидеть «спутник» таких значительных размеров можно и невооруженным глазом, однако частота его появления, практически не оставляет нам шансов на такие наблюдения.
Правда, как отмечают астрономы, составить более точную картину у них нет никакой возможности по той причине, что современные телескопы не очень подходят для наблюдения тусклых объектов небольших размеров. Так что истинную популяцию подобных небесных тел вокруг нашей планеты, подсчитать сложно, но теоретические цифры говорят о примерно 18 тысячах объектов.
Авторы устройства утверждают, что в серийном производстве такой «фонарик»
стоил бы менее $100 (фото X. Pei et al., Journal of Physics D: Applied Physics).
Группа учёных из Австралии и Китая построила опытный образец портативного генератора холодной плазмы, который работает от 12-вольтовой батарейки и не требует какого-либо подвода газа или внешнего высоковольтного питания.
Как и показанная в минувшем году плазменная кисть, новый аппарат предназначен для дезинфекции, например, рук. Система формирует электрические разряды продолжительностью 100 нс и с частотой следования в 20 кГц. Эти разряды создают в обычном воздухе плазму с температурой всего 20-23 °C (причём аппарат снабжён предохранителем, не позволяющим температуре подниматься выше).
Струя такой плазмы не наносит никакого вреда коже, но эффективно борется с бактериями. Для проверки устройства его авторы вырастили на подложке почти 30-микрометровую плотную плёнку из бактерий Enterococcus faecalis. Она насчитывала 17 слоёв микробов, передаёт Gizmag.
За пять минут воздействия прибора плазма проникла в самые нижние слои этой плёнки и успешно инактивировала все микроорганизмы. А для некоторых их видов, добавляют разработчики «фонарика», хватило бы и несколько десятков секунд работы генератора. (Детали – в статье в Journal of Physics D: Applied Physics.)
Агентству Великобритании было поручено наблюдать за погодой в стране а также дополнить прогноз исследованием влияние погоды в космосе на климат Земли.
Управление Великобритании которое финансируется правительством для обеспечения национальных метеорологических служб, в настоящее время планирует поставлять прогнозы космической погоды в регионе. Две группы ученых представили свои исследования климата Великобритании и Германии на национальном радиоастрономическом совещании состоявшимся в марте этого года.
Метеорологическая служба несет службу на пространстве этих стран чтобы исследовать погоду и климатические модели, для того отражать влияние космической погоды на термосферу Земли, это слой который находится около 90 600 км над поверхностью планеты.
"Космическая погода может повлиять на авиационную и энергетическую промышленность, а также на целый ряд других областей таких как GPS позиционирование, радиосвязь и спутниковое наблюдение", говорит научный сотрудник Метеорологического бюро Дэвид Джексон. Джексон работает над созданием более точных моделей и способов прогнозирования космической погоды, и представят свои исследования в Национальном собрании астрономии в пятницу (30 марта).
"Для создания более точной и полезной развитой системы предупреждения о космической погоде, нам необходимо разработать систему взаимосвязанных моделей, которые описывают всю область пространства слоев атмосферы на всем пути до поверхности Земли ", сказал Джексон. "Чем точнее мы можем быть в представлении взаимодействия нижних слоев атмосферы и термосферы, тем больше мы можем улучшить прогноз, и тем самым улучшить предоставление прогнозов погоды для жителей.
Метеорологическая служба разработала сложный инструмент для прогнозирования погоды и климатических исследований. Этот инструмент также может быть ценным ресурсом для астрономов в последующем десятилетии.
"Большинство из сотен внесолнечных планет обнаруженных на сегодняшний день являются газовыми гигантами которые находятся очень близко к орбите своих звезд," Acreman сказал. "Эти планеты сильно облученны "родительской" звездой, где с одной стороны постоянный день, а с другой постоянная ночь. На дневной стороне планеты гораздо жарче, чем на ночной стороне и эта разница температур вызывает сильные потоки ветра, эти потоки иногда могут достигать скорости в несколько километров в секунду." И хотя эти условия отличаются от Земных, модели Метеорологического бюро должны быть в состоянии объяснить эти крайности, сказал он.
Команда исследователей надеется понять, как тепло распределяется между дневной и ночной стороной планеты, а также определить, что влияет на эффективность этого распределения. Ученые также изучат циркуляции вызваные ветрами и их влияние на внутреннюю структуру планет.
В конечном счете, проект направлен на изучение атмосферы планет земного типа, где условия могут напоминать Земные, они также помогут определить присутствие жизни в биосфере.
Источник
Схема опыта. Пояснения в тексте (фото T. van der Sar et al./ Nature).
Новое устройство содержит всего два кубита, но зато демонстрирует хорошую устойчивость. При этом кристалл работает при комнатной температуре. Последняя деталь будет очень важна, если исследователи когда-нибудь попытаются сделать квантовые компьютеры по-настоящему массовыми.
Физики из Нидерландов и США создали квантовый компьютер на основе алмаза, в котором кубиты были представлены гибридной системой. По информации PhysOrg.com, в роли первого кубита выступило ядро атома азота (примесь в алмазе), в роли второго – электрон. Точнее, кубиты были представлены спинами этих частиц.
Квантовые ячейки на основе одних электронов в каком-либо твёрдом теле, по идее, способны проводить быстрые вычисления, но эти частицы очень быстро теряют связанное состояние. Ядро «держится» намного дольше. В смешанном компьютере физики и вовсе придумали оригинальную защиту отдекогеренции.
Фактически авторы нового устройства решали такую проблему. Помимо взаимодействия двух кубитов (спин электрона — оранжевый цвет на рисунке под заголовком, спин ядра — фиолетовый), существует и вмешательство окружающей среды (прямоугольник цвета морской волны).
При помощи микроволновых импульсов авторы работы регулярно меняли спин электрона. По словам одного из авторов опыта Дэниела Лидара (Daniel Lidar) из университета Южной Калифорнии (USC), это было похоже на путешествие во времени: воздействие на электрон уничтожало появляющееся было рассогласование между параметрами двух частиц.
Это искусственное вмешательство позволяло периодически отсекать вредное воздействие среды, так что остающегося времени хватало на выполнение квантовых операций. При этом внутренний резонанс в такой спин-спиновой системе помогал избежать конфликта между добавкой этих внешних импульсов и выполнением поставленной задачи.
Чтобы показать, что их система в алмазе работает именно в квантовом режиме, команда выполнила на этом компьютереалгоритм Гровера. Упрощённо его можно представить как поиск имени в телефонной книге, если вам известен только телефон.
В классической ситуации вы можете наткнуться на этот номер на первых страницах, выбираемых наугад, а можете – на последних. При большом числе таких заданий вы будете находить нужного человека перелистав, в среднем, половину книги. Но квантовый компьютер в силу принципа суперпозиции состояний решит такую задачу намного быстрее. Образно говоря, ему правильный ответ будет попадаться, в основном, в самом начале перебора.
В данном случае машина, оперируя защищёнными кубитами, делала правильный выбор с первого раза около 95 процентов времени, что было бы невозможно при классическом переборе. (Подробности эксперимента можно найти в статье в Nature).
Таинственная галактика Центавр А – прекрасное место для изучения экстремальных процессов, которые происходят вблизи сверхмассивных черных дыр. Это прекрасное новое фото было получено объединенными силами Космической обсерватории Гершель и рентгеновским спутником. На снимке видны энергетические процессы, происходящие глубоко в ядре галактики. Этот прекрасный снимок рассказывает историю о «насилие», которое произошло здесь.
Закрученный диск пыли вблизи сердца галактики показывает убедительные доказательства, того, что галактика Центавр в далеком прошлом прошла через столкновение с другой галактикой. Сталкивающиеся галактики разорвались и сформировались в искривленные диски, а тепло от процесса формирования молодых звезд стало причиной их инфракрасного свечения.
Галактика Центавр А является ближайшей большой эллиптической галактикой нашего Млечного Пути, которая находится на расстоянии 12 миллионов световых лет от Земли. На фото так же видно струи вырывающейся материи, которые указывают на наличие черной дыры в центре галактики. Наблюдения с помощью радиотелескопа показывают, что эти струи растягиваются в длину на миллион световых лет.
Устройство, приклеенное к эластичной плёнке, не повреждается даже при сильной деформации под нажатием пластиковой
трубки с кончиком диаметром 1,5 мм. Масштабная линейка – 2 мм (фото Martin Kaltenbrunner et al./ Nature Communications).
Опытный образец фотоэлектрического преобразователя насчитывает в толщину всего 1,9 микрометра. Это примерно в десять раз меньше, чем у любых тонкоплёночных СБ, созданных ранее.
Группа учёных из Австрии и Японии разработала органическую солнечную батарею на полимерной подложке. От похожих проектов-предшественников её отличает экстремальная «изящность» всех слоёв и, как следствие, необычайная гибкость. Последнюю авторы устройства продемонстрировали несколькими способами. В частности, они обернули образец СБ вокруг человеческого волоса (радиус сгиба составил 35 мкм).
Схема устройства. Правее и ниже показаны примеры его деформации – обёртывание вокруг волоса и квазилинейное сжатие на 50%
(для этого батарею наклеили на предварительно натянутую пластиковую плёнку). Масштабная линейка – 2 мм (иллюстрация Martin Kaltenbrunner et al./ Nature Communications).
Материалы для новой батареи были применены вполне традиционные для такого типа преобразователей. Исключение составила сверхтонкая подложка из полиэтилентерефталата толщиной всего 1,4 мкм.
КПД опытного образца составил 4,2%, что более-менее сопоставимо с тонкоплёночными батареями, присутствующими на рынке. А вот удельная (по весу) мощность оказалась внушительной – 10 ватт на грамм. Для сравнения, «жёсткие» модули СБ на основе мультикристаллического кремния могут похвастать удельной мощностью в 10 ватт на килограмм.
Снимок с электронного микроскопа – поверхность батареи при сжатии вдоль плоскости. Радиус складок оценивается в 10 мкм. Масштабная линейка – 500 мкм (фото Martin Kaltenbrunner et al./ Nature Communications).
Основным полем для применения новинки разработчики считают «электронную кожу» и «умный текстиль», которые в дополнение к солнечным элементам могут быть оснащены электронными схемами и светодиодами, построенными по сходной технологии и, следовательно, столь же гибкими и лёгкими.
(Подробности разработки можно найти в статье в Nature Communications.)
Американский зонд Venus Express помог китайским астрофизикам найти на Венере следы замкнутых областей магнитного поля в верхних слоях атмосферы над темной половиной "утренней звезды", что указывает на возможность существования полярных сияний на этой планете, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.
Полярные сияния на Земле возникают благодаря столкновению заряженных частиц солнечного ветра с магнитосферой нашей планеты в районе ее полюсов. В этих областях космические частицы попадают в нижние слои атмосферы, где сталкиваются с атомами и молекулами, в результате чего возникают характерные полосы света в ночном небе Арктики и Антарктики. Так как для появления таких эффектов необходима магнитосфера, только планеты с постоянным магнитным полем - Земля, Меркурий, Юпитер и Сатурн - могут похвастаться таким феноменом.
Венера и Аполлон
Группа астрономов под руководством Телуна Чжана (Tielong Zhang) из Университета науки и технологии в городе Хэфэй (Китай) обнаружила, что полярные сияния могут возникать и на Венере благодаря взаимодействию глобального магнитного поля Солнечной системы и ионосферы планеты. В работе принимали участие бывшие сотрудники Института космических исследований РАН Станислав Барабаш, Михаил Балихин и Андрей Федоров.
Чжан и его коллеги изучали данные, полученные автоматической станцией Venus Express в 2006 году. Зонд был запущен ESA в ноябре 2005 года. Аппарат прибыл к Венере в апреле 2006 года и начал детальное изучение атмосферы планеты, в том числе и ее взаимодействие с магнитным полем Солнца, которое "растягивается" на всю солнечную систему солнечным ветром.
По словам астрофизиков, 15 мая 2006 года датчики зонда зафиксировали образование замкнутой области магнитного поля над темной стороной Венеры. Она появилась в верхних слоях атмосферы на относительно небольшой высоте, около 6-18 тысяч километров. Благодаря этому часть вращающейся плазмы в "петле" могла просочиться в нижние слои атмосферы и вызвать полярные сияния.
Как отмечают исследователи, такие феномены - перезамыкания линий магнитного поля - часто появляются на границе магнитосферы Земли и других планет с магнитным полем, но никогда не были зафиксированы на Венере.
Ионосферный "магнит"
Авторы работы считают, что перезамыкание возникло из-за особых свойств ионосферы Венеры - части атмосферы, ионизированной космическим излучением. Структура и свойства ионосферы Венеры сильно разнятся на дневной и ночной стороне планеты. На светлой стороне ионосфера заполнена ионами и свободными электронами, что делает ее крайне электропроводной.
С другой стороны, ночная половина Венеры практически лишена электронов. Взаимодействие плазмы солнечного ветра с мощной ионосферой на дневной стороне планеты порождает слабое магнитное поле, похожее по своей форме на расширяющийся конус.
Это поле действует на плазму солнечного ветра таким же образом, как и его земной аналог. С другой стороны, сила этого поля и его протяженность намного меньше земного.
Из-за этого области перезамыкания образуются на высоте не 20-30 радиусов планеты, а всего 1-3 радиуса. Как считают Чжан и его коллеги, именно этот фактор стал причиной того, что предыдущие межпланетные станции не могли зафиксировать следов полярных сияний, так как они обращались вокруг "утренней звезды" на высоте в 8-12 радиусов Венеры
Американские физики создали первый "безфотонный" лазер на основе атомов рубидия, испускающий одинаковые порции света со сверхстабильными интервалами, что позволяет использовать такие устройства для создания сверхточных атомных часов или для синхронизации импульсов обычных лазерных излучателей, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.
Группа ученых под руководством Джеймса Томпсона (James Tompson) из университета штата Колорадо в городе Боулдер (США) собрала экспериментальный прототип "безфотонного" лазера, реализовав принцип так называемого "сверхизлучения". Существование этого эффекта было предсказано американским физиком Робертом Дикке (Robert Dicke) в 1954 году и экспериментально обнаружено в 1973 году.
В обычных лазерах источником излучения выступают фотоны, "саморазмножающиеся" в рабочем теле излучателя. В процессе накачки лазера фотоны сталкиваются с зеркальными стенками устройства, из-за чего те начинают вибрировать. Эти вибрации негативным образом сказываются на спектре и других характеристиках излучения, что ограничивает точность обычных лазеров.
Сверхизлучение лишено этих недостатков, так как на подготовку импульса фотоны и зеркала практически не влияют. Источником излучения является группа тесно расположенных атомов, охлажденных почти до абсолютного нуля (минус 273 градуса Цельсия).
После этого атомы накачиваются при помощи внешнего источника энергии и часть их электронов переходит из состояния покоя на высокий энергетический уровень. Когда число "заряженных" атомов достигает определенной критической отметки, отдельные атомы теряют "индивидуальность" и их коллектив спонтанно испускает пучок идеально синхронизированных частиц света - фотонов - с очень узкой частотой излучения.
Как отмечают Томпсон и его коллеги, ученые предпринимали множество попыток создать лазер на основе этого эффекта, однако они всегда сталкивались с проблемой подбора рабочего вещества и "накачки" нужного числа атомов без преждевременного испускания фотонов отдельными "индивидами".
Исследователи решили эту проблему при помощи двух нестандартных решений. В качестве рабочего материала они использовали газ из щелочного металла рубидия. Атомы этого вещества можно легко охладить до сверхнизких температур и "поймать" в ловушку. С другой стороны, у этого материала есть серьезный недостаток - структура его электронной оболочки препятствует созданию лазера с узким спектром излучения.
Томсон и его коллеги решили эту проблему, периодически "накачивая" атомы рубидия при помощи обычного лазера. Благодаря облучению в атомах рубидия появлялся "виртуальный" высокий энергетический уровень, необходимый для спонтанного перехода электронов в состояние покоя. В результате этого возникало сверхизлучение, хотя и с несколько "смазанным" спектром по сравнению с тем, который бы возник в случае "честной" реализации этого эффекта.
Тем не менее, экспериментальный излучатель Томсона и его коллег примерно в тысячу раз чувствительнее самых точных обычных лазеров. Благодаря этому "безфотонные" излучатели, а также синхронизированные с ними обычные лазеры, можно использовать для создания сверхточных атомных часов, а также для других целей - астрономических и физических наблюдений, улучшения работы спутников GPS и систем оптической связи.
Создание постоянного магнитного поля, силой в 100 Тесла, было одной из задач, решаемых учеными из Национальной лаборатории в Лос-Аламосе (Los Alamos National Lab, LANL) в течение уже без малого полутора десятков лет. И только совсем недавно им удалось осуществить это, огромный электромагнит, состоящий из семи наборов катушек, общим весом 8200 килограмм, запитанный от огромного электрического генератора, мощностью 1200 мегаджоулей, выработал импульс магнитного поля в 100 Тесла. Для сравнения стоит отметить, что такая величина в 2 миллиона раз превышает силу магнитного поля Земли.
Магнитное поле, силой в одну Тесла, эквивалентно магнитному полю, создаваемому в обмотке среднего громкоговорителя. Магниту установки магнитно-резонансной томографии высокого разрешения вырабатывают поле силой приблизительно в 10 Тесла. На другом конце по силе магнитных полей находятся нейтронные звезды, сила магнитных полей которых может превышать значение в 1 миллион Тесла. Так что ученым из Лос-Аламоса еще очень далеко до нейтронной звезды, но показатель их магнита в 100 Тесла уже находится в области чрезвычайно сильных магнитных полей.
Очень важно то, что в Лос-Аламосском магните сильнейшие импульсы магнитного поля не приводят к разрушению или нарушению целостности конструкции самого магнита. Рекордным значением силы магнитного поля, выработанным электромагнитом, который разрушился во время эксперимента, является значение в 730 Тесла, а используя магнит специальной конструкции и взрывчатые вещества, весом около 180 килограмм, советским ученым удалось в свое время создать импульс магнитного поля, силой в 2800 Тесла.
Для каких же целей используются настолько мощные магниты? В пресс-релизе лаборатории Лос-Аламоса ни слова не говорится об супероружии или средстве влияния на климат в масштабах всей планеты. Я предполагаю, что сильнейшие магнитные поля будут использоваться для изучения свойств различных материалов, квантовых фазовых переходов и для проведения других научных исследований, связанных с сильными ядерными взаимодействиями.
Взрыв светила буквально вывернул его изнутри – самые глубокие слои погибшей звезды оказались снаружи. К такому выводу пришли специалисты, по-новому взглянувшие на известный остаток от молодой и сравнительно близкой сверхновой.
При помощи рентгеновского орбитального телескопа Chandra группа американских учёных получила новые изображения остатка сверхновой Кассиопея A (Cas A). Эта массивная звезда, расположенная на расстоянии 11 тысяч световых лет от Солнца, взорвалась примерно 300-330 лет назад (с нашей точки зрения).
Ранее наблюдения в инфракрасном диапазоне показали, что в облаке разлетающегося вещества чётко прослеживаются отдельные слои, словно оболочки луковицы. Это позволило заговорить об аккуратном взрыве данной сверхновой.
Новая же работа переворачивает это представление с ног на голову. Самый детальный анализ облака в рентгеновском диапазоне из всех проведённых ранее, позволил составить карту распределения в нём веществ с очень высоким разрешением. Так выяснилось, что расположены элементы весьма необычно.
Расширяющееся облако остатков Cas A в рентгеновском диапазоне. Синим цветом показано железо, зелёным – сера, красным – магний. Эта цветовая схема идентична использованной при отображении разреза звезды-предшественницы (фото NASA/CXC/GSFC/ U.Hwang, J.Laming).
Перед взрывом звезды она содержала богатое железом ядро, которое окружал слой серы и кремния. Они, в свою очередь, были покрыты оболочкой, состоящей из магния, неона и кислорода. Выше лежали лёгкие элементы.
После взрыва большая часть железа оказалась на самой внешней границе разлетающегося облака. При этом ни наблюдения в рентгене, ни съёмка в ИК-диапазоне не смогли найти какое-либо железо вблизи центра остатков, передаёт Space.com.
А ведь исследователи обнаружили сгустки почти чистого железа, что указывает — этот элемент был произведён в результате ядерных реакций недалеко от центра звезды – предшественницы сверхновой.
Далее в облаке можно увидеть зоны кремния, серы и магния. Большая их часть тоже находится на внешней стороне расширяющейся оболочки, хотя в звезде данные элементы составляли одни из самых глубоких слоёв.
Учёные также посмотрели, как в облаке расположены кремний и неон. Все эти сведения вместе, после сопоставления их с результатами предыдущих наблюдений в видимом и инфракрасном диапазоне, позволили сделать вывод: скорее всего, некая мощная гидродинамическая нестабильность, возникшая в ходе взрыва, заставила эту звезду вывернуться внутренностями наружу.
Следом от такой нестабильности и ассиметричного взрыва авторы работы считают и известное смещение нейтронной звезды, оставшейся от взорванной предшественницы. (Подробности открытия изложены в статье, которая выйдет в Astrophysical Journal.)
Британские астрономы смогли "поймать" и снять на бортовые камеры солнечной обсерватории SDO (Solar Dynamics Observatory) несколько гигантских плазменных торнадо, перемещающихся по поверхности Солнца, и представили миру видеозаписи их "странствий".
Как передает РИА "Новости", уникальные кадры сделала группа астрономов под руководством Син Ли из британского университета города Абериствит.
В сентябре 2011 года с помощью обсерватории SDO они наблюдали за развитием одного из протуберанцев - плотной конденсации относительно холодного вещества, которая поднимается и удерживается над поверхностью Солнца магнитным полем. Утром 26 сентября 2011 года бортовой телескоп AIA зафиксировал у подножья протуберанца точку, в которой сверхгорячая плазма температурой от 50 тысяч до 2 миллионов градусов Кельвина поднималась в верхние слои атмосферы Солнца по спиральной траектории.
Наблюдения показали, что материя двигалась в этих торнадо со средней скоростью 300 тысяч километров в час. Для сравнения, скорость ветра в земных вихрях достигает лишь 150 километров в час (в 2000 раз медленнее).
Ученые сделали видеозапись увиденных торнадо. Вполне возможно, считают они, что это первое изображение такого огромного торнадо, полученное при помощи орбитального телескопа. В частности, руководитель группы Син Ли на британской Национальной астрономической конференции в Манчестере пояснила, что зонд SOHO ранее находил меньшие торнадо, но не мог сфотографировать их или снять на видео.
"Такие уникальные гигантские торнадо должны играть особую роль в формировании глобальных солнечных бурь", - добавил другой участник исследовательской группы Хью Морган.
Ученые полагают, что подобные вихри являются признаком так называемых корональных выбросов материи (CME, coronal mass ejection) - взрывоподобных выбросов солнечной плазмы, превосходящих по мощности совокупность всех ядерных боезарядов в арсеналах государств мира.
Подобные "плевки" плазмой вызывают магнитные бури при столкновении с магнитосферой Земли. Заряженные частицы вызывают геомагнитные возмущения, если они достигают большой силы, это может приводить к сбоям в электронном оборудовании, перебоям с радиосвязью и на электрических сетях. представляют собой огромную опасность для спутников на орбите Земли и других космических аппаратов.
Аппарат SDO был запущен 11 февраля 2010 года и является самым совершенным инструментом исследования Солнца. В ходе миссии, рассчитанной на пять лет, он изучает магнитное поле звезды и его влияние на атмосферу Земли и климат, "космическую погоду".
Одна ячейка спинового льда, отснятая магнитным силовым микроскопом (MFM).
Светлые и тёмные участки отражают разное направление магнитных полей (фото W. R. Branford et al./ Science).
По мнению авторов опыта, сотовая структура из крошечных магнитов способна служить средством хранения и даже обработки информации, работающим по принципу нейронной сети.
Физики из Имперского колледжа Лондона построили плоскую гексагональную решётку из кобальтовых магнитов. Каждый из них насчитывает в длину 1 микрометр и 100 нм в ширину. Эта сетка покрывает квадрат со сторонами 100 мкм.
Опыт показал: при охлаждении до 50 кельвинов микроскопические магниты взаимодействуют так, что в этом «аналоге кристаллической решётки» наблюдаются разные фазовые переходы, возникают магнитные дефекты, похожие на монополи, и потоки магнитных зарядов. Такую структуру авторы разработки называют искусственным спиновым льдом.
Рабочая температура устройства ещё далека от желанной комнатной, но всё же перед нами большой шаг вперёд по сравнению с другими экспериментами, в которых аналогичные эффекты наблюдались только вблизи абсолютного нуля.
Опытная схема под сканирующим электронным микроскопом. Хорошо видны контактные электроды.
Светлые диагональные полосы на самой решётке – артефакт съёмки (фото W. R. Branford et al./ Science).
Для использования спинового льда в качестве средства хранения данных и также в роли процессора имеется несколько предпосылок. Один узел решётки представляет собой точку соприкосновения трёх магнитов, по меньшей мере два из которых неизбежно сойдутся одноимёнными полюсами. При внешнем воздействии такие магнитные бруски способны менять своё состояние и по цепочке влиять на полярность всех соседей. Это напоминает передачу сигнала нейронами.
Благодаря взаимодействию соседних магнитов по определённым правилам такую
решётку можно превратить в некое подобие нейронной сети (иллюстрация W. R. Branford et al./ Science).
И если для одного узла существует несколько возможных состояний (направлений магнитных потоков в трёх сходящихся лучах), то при наращивании числа сот количество потенциальных магнитных узоров на подобной плоскости растёт экспоненциально. Потому появляется большой соблазн научиться управлять состоянием спинового льда, а также считывать это состояние.
Первое условие британские физики выполнили ещё раньше, воспользовавшись внешним магнитным полем, а теперь они показали, как можно определять состояние магнитов в решётке по изменениям в электрическом сопротивлении устройства. (Детали эксперимента можно найти в статье в Science.)
Правда, до построения компьютера по новому принципу всё равно ещё далеко. Учёным предстоит отработать алгоритмы вычислений на магнитных сотах. Есть и другие нерешённые вопросы.
«Сильное взаимодействие между соседними магнитами позволяет нам тонко влиять на формирование рисунка в решётке. Можно воспользоваться этим для решения сложных задач, потому что тут существует множество различных результатов, и мы способны различать их в электронном виде, – говорит ведущий автор исследования Уилл Брэнфорд (Will Branford). — Наша следующая большая цель состоит в том, чтобы построить массив наномагнитов, который может быть „запрограммирован“ без использования внешнего магнитного поля».
Вселенная наполнена высокоэнергетическим излучением, большинство из которого составляет гамма-лучи из необычных объектов – пульсаров и остатков взрывов сверхновых. Однако около трети всех объектов оказались неидентифицированными
Объекты были обнаружены космическим гамма-телескопом Ферми. Астрономы сравнивают изображения с телескопа с данными других наблюдений для идентификации источника излучений, что дает очень точный результат.
«Несмотря на все наши усилия, мы не знаем происхождения многих источников», - говорит Дэвид Томпсон, один из участников проекта. – «У нас нет на этот счет никаких предположений».
Телескоп Ферми обнаружил около 500 мощных источников гамма-лучей в космосе за последние три года. Из них половина оказались излучающими галактиками. Пульсары и сверхновые составляют около 5 процентов, массивные двойные звезды и другие галактики и того меньше. Но большинство объектов неизвестны, говорят астрономы.
«В будущем более глубокие наблюдения на других длинах волн могут обнаружить соответствия для некоторых источников из телескопа Ферми», - заявил Паскаль Фортин из политехнической лаборатории Ecole во Франции, который был одним из тех, кто составлял перечень загадочных объектов.
Одним из предполагаемых видов источников гамма-лучей могут быть черные дыры, предполагает Томпсон. Если странные объекты больше ничего о себе не расскажут, это подчеркнет тот факт, что космос все еще является загадкой.
Впереди еще десять лет проекта, и телескоп Ферми продолжит собирать информацию о гамма-излучателях, что предполагает еще большее количество открытий.
На открытие способа сверхсветовых путешествий ученым понадобилось более десяти лет кропотливой работы.
Сенсационное заявление сделала группа ученых из Европейского центра ядерных исследований CERN, работающая на Большом адронном коллайдере. Объединенная команда специалистов по астрофизике и физике высоких энергий утверждает, что ими был найден способ мгновенного перемещения по Вселенной.
Лидер группы, греческий ученый Леонид Гагара утверждает, что найденный способ не нарушает известных законов физики и никак не конфликтует с теорией Эйнштейна. По словам Гагара, ученые нашли изящный способ обойти ограничения, доказанные Эйнштейном. Так, согласно законам физики, тело, движущееся со скоростью света, должно приобретать бесконечную массу, но, как заявляет Гагара, их метод позволяет обойти этот парадокс.
«Теоретический звездолет не будет двигаться со скоростью света. Двигаться будет пространство-время, то есть сама Вселенная. Звучит невероятно, но мы нашли способ сворачивать пространство перед кораблем и создавать за ним. Подобное явление будет походить на то, что происходило во Вселенной спустя несколько планковских единиц времени после Большого взрыва, в результате которого и появилась наша Вселенная. При этом корабль будет находиться в разрыве пространства-времени, который и будет двигать корабль со скоростями, во много раз превышающие скорость света, практически со скоростью Большого взрыва», говорит Фрай Фарнсворт, специалист команды по теории суперструн.
«Конечно, до реализации данной технологии, или как мы ее называем, технологии «взрывного разрыва», нам еще далеко. Мы рассчитали характеристики, которыми должен будет обладать звездолет будущего. Во-первых, нам понадобится большое количество антиэнергии, которая, взаимодействуя с обычной энергией, и будет разрывать пространство-время. В данное время ее получение возможно только в лабораторных условиях. Во-вторых, нам понадобится еще больше собственно обычной энергии. Мы предполагаем, что ее будет возможно получать в ходе реакции термоядерного синтеза, но нам будет нужна энергия, сопоставимая с энергией тысячи ядерных взрывов. В-третьих, нам понадобится огромной силы электромагнитное поле, в миллионы раз превышающее силу электромагнитного поля Земли. Подобное поле должно будет защищать корабль от разрушительного взаимодействия энергии и антиэнергии. И главное, по этому полю будет «скользить» энергия, сталкиваясь в двух противоположных точках с антиэнергией», поясняет ситуацию Леонид Гагара.
Правда, данная технология имеет некоторые неприятные побочные эффекты. Дело в том, что сила гравитации, вызываемой таким кораблем, будет превышать даже силу гравитации черных дыр, что приведет к нарушению орбит ближайших небесных тел в точках входа и выхода звездолета из пространственно-временного разрыва. Кроме того, любые тела, которые окажутся на невидимой траектории «полета» звездолета, будут аннигилировать, то есть попросту погибать из-за воздействия на них возмущений пространства-времени. Это означает, что если такой корабль начнет свой «полет» возле Земли по траектории, проходящей через Солнце, то нашу планету засосет в нечто наподобие черной дыры, а наше Солнце взорвется, уничтожив остальные планеты системы.
Стоит добавить, что на открытие способа сверхсветовых путешествий ученым понадобилось более десяти лет кропотливой работы на БАК. Вместе с тем, финансирование проекта осуществлял преимущественно Пентагон по проекту DARPA (Агентство по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США). В общей сложности было затрачено более 100 миллионов долларов.
В ближайшее время ученые планируют опубликовать статью с подробным пояснением своей теории на страницах швейцарского журнала Contemporary physics.
Необычный эффект превышения единичного КПД (шкала по вертикали) наблюдается при самых низких уровнях мощности излучения (по горизонтали, Вт),
и в то же время при относительно высокой температуре прибора (иллюстрация Parthiban Santhanam et al./ Physical Review Letters/ American Physical Society).
Закон сохранения новичок не нарушает, поскольку в подсчёте его эффективности имеется одна хитрость. Тем не менее твердотельное устройство продемонстрировало работу в режиме, выходящем далеко за пределы привычной конверсии электрического тока в свет.
Учёные из лаборатории электроники (Research Lab of Electronics) Массачусетского технологического института построили светодиод, показавший так называемую излучательную (или «розеточную») эффективность (wall-plug efficiency) в 230%!
(Под ней подразумевается отношение мощности излучения к мощности подводимого из сети тока.)
В основе новый прибор работает аналогично обычным светодиодам. Упрощённо говоря, внешнее возбуждение (от источника напряжения) порождает в полупроводниковом устройстве пары электрон-дырка, которые время от времени рекомбинируют, генерируя фотоны.
Но если в предыдущих примерах ультраэффективных светодиодов исследователи пытались повысить вероятность такой рекомбинации, то в новом устройстве физики пошли иным путём. Они воспользовались нагревом, чтобы увеличить суммарное количество энергии, обращаемой в свет.
Таким образом, диод из MIT конвертирует в излучение не только ток из розетки, но ещё и добавочное тепло от кристаллической решётки. И при прямом подсчёте розеточного КПД он оказывается намного выше единицы.
Правда, столь странный комбинированный режим работы оказался достижим только на очень низком уровне излучения, а также при малых значениях тока и напряжения.
По расчётам авторов проекта, поясняет PhysOrg.com, эффективность данного устройства обратно пропорциональна мощности. И важно, что при снижении напряжения на контактах потребляемая мощность у такого диода падает намного быстрее (квадратично), чем мощность излучения (та падает линейно).
Так опытный светодиод, нагреваемый до определённой температуры (а она в опыте варьировалась), потреблял из сети 30 пиковатт, но при этом выдавал в виде света 69 пиковатт.
Одновременно наблюдалось небольшое охлаждение прибора (закон сохранения обмануть нельзя). Очевидно, в некотором отношении устройство можно сравнить с термоэлектрическим элементом или тепловым насосом, только работающим за счёт движения электронов.
Создатели прибора полагают, что его развитие может привести к появлению светодиодных светильников, не создающих в ходе работы избыточного тепла, или к новым методам охлаждения микросхем.
(Детали эксперимента можно найти в статье в Physical Review Letters.)
Пара планет, обнаруженная европейскими учёными, возникла, когда после Большого взрыва прошло всего 950 миллионов лет. Это одна из самых старых известных планетных систем, если не самая древняя. Её возникновение поднимает интересные вопросы о ранней эволюции Вселенной.
Группа исследователей из Мюнхенской университетской обсерватории (University Observatory Munich) и общества Макса Планка (Max-Planck-Gesellschaft) сообщила об открытии планет HIP 11952b и HIP 11952c, принадлежащих звезде HIP 11952. Обе виновницы торжества – газовые гиганты типа Юпитера. Их периоды обращения составляют 290 и 7 дней.
Подобных миров известно немало, если бы не два обстоятельства: родительская звезда этих планет очень бедна тяжёлыми элементами и очень стара – её возраст оценивается в 12,8 миллиарда лет.
Получается, что данные планеты сумели как-то возникнуть, несмотря на скудное присутствие металлов в протопланетном облаке. «Археологическая находка» поможет скорректировать представления о раннем периоде развития космоса. Ведь планеты у солнц с низкой металличностью крайне редки.
Это и неудивительно. Планеты обычно формируются из облаков, содержащих немало элементов тяжелее водорода и гелия. А такие атомы впервые возникли в недрах первых массивных звёзд и позже были разбросаны при их взрывах.
Не зря же так удивил специалистов мир HIP 13044b, найденныйв 2010 году. Он тоже — один из старейших, его возраст оценивается в 9 миллиардов лет (вдвое больше возраста Солнца и Земли).
Когда астрономы его вычислили, они посчитали данный пример едва ли не исключением. Теперь же выходит, что древние планеты могут быть не такой уж редкостью, как казалось ещё недавно. А это значит, что период, когда во Вселенной стали появляться первые планеты, можно отодвинуть ещё глубже в прошлое.
Из столь же древних объектов, как HIP 11952b и HIP 11952c, можно вспомнить разве что Мафусаила — газового гиганта возрастом 12,7 миллиарда лет. Он был обнаружен два десятка лет назад.
Его изучение тоже заставило астрономов заговорить о неверности существующих представлений. Столь древняя планета казалась невероятной именно из-за малого количества тяжёлых элементов в «детском возрасте» Вселенной. Но данное ограничение, как видно, не помешало возникновению таких объектов.
(Работа, описывающая систему HIP 11952, выйдет в журналеAstronomy & Astrophysics.)
- 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