интересное в науке новое

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Павел Владимирович Свиридов

7 ч ·








Агония физики.
3 октября объявлены имена лауреатов Нобелевской премии по физике за 2017 год. Ими стали физики из США Райнер Вайсс (Rainer Weiss), Бэрри Бэриш (Barry Barish) и Кип Торн (Kip Thorne). Согласно официальной формулировке, премия присуждена им "за решающий вклад в открытие гравитационных волн, совершённое коллаборацией LIGO".
Наш жизненный опыт говорит, что все тела притягиваются к Земле. Но почему это происходит никто не знает. Но "истинный" учоный всегда строит модели. Модели эти могут быть как угодно далеки от реальности, но они должны быть стройными и должны описываться математическими формулами. Никто не видел отрицательных чисел, но ведь существует в математике целый раздел посвященный им. Так и здесь.
Альберт Эйнштейн предположил существование неких
гравитационных волн — по сути, открыл, только в своем уме, а не в природе — ещё в 1916 году. И пошло и поехало. Раз Эйнштейн сказал, что они есть - значит надо искать. Искали ученые всего мира, никак не могли найти. а уж сколько денег на это потратили. А как же! Серьезной наукой занимаемся, это тебе не елки-моталки.
Кажется, что заметить волну пространства-времени просто: она то сокращает, то удлиняет пространство, через которое движется. Однако вместе с пространством сокращаются и удлиняются все глаза и все приборы, которые в нём помещаются. Если удлинить рулетку настолько же, насколько и измеряемый ею объект, то заметить изменения в нём будет непросто. Чтобы понять, что случилось, нужно сравнить, как изменятся длины каких-то объектов на большом удалении друг от друга.
Американская наука создала целый класс детекторов гравиволн — цилиндр Вебера. Здоровенные металлические болванки, подвешенные в вакууме, были изготовлены во множестве экземпляров — они до сих пор разбросаны по всему миру. Одна беда: никаких гравиволн ими найти не удалось. Но не прекращать же такое выгодное дельце. Тогда придумали отмазку. Мол, поскольку для компактных предметов рябь пространства-времени слишком слаба, изменения длины на малых расстояниях просто не получается измерить существующей техникой. И раз самих гравитонов и их волн найти не удается, может быть удастся найти какие-то их следы, малюсенькие колебания, которыми можно будет оправдать огромные инвестиции в поиске неведомо чего.
Тут подсобили советские ученые. В 1962 году, практически сразу после изобретения лазера, способного генерировать когерентные пучки световых волн, М.Е. Герценштейн и В.И. Пустовойт побросили идейку, в которой резонно указали: методы Вебера (на их основе он только через пять лет сделает свой детектор) неперспективны. Взамен они предложили использовать интерферометры Майкельсона и лазер. В кратце суть их идеи вот в чем: в таких интерферометрах пучок света распространяется в двух длинных трубах (плечах), из которых откачан воздух. Лазерный луч светоделительной пластинкой делится на два луча, каждый из которых в конце "своей" трубы отражается от зеркала и возвращается к светоделительной пластинке. "Вернувшиеся" лучи в обычных условиях должны накладываться друг на друга и взаимно подавляться. Если же через интерферометр пройдёт гравиволна, то реальная длина одного из его плеч изменится. Это не увидеть, приложив к нему линейку, потому что линейку от волны тоже "сожмёт". Но, поскольку второе плечо при этом растянет, отражённый от второго зеркала луч вернётся к светоделительной пластинке не одновременно с первым. В итоге гашения наложением не будет — часть света просочится через светоделитель обратно и сработает установленный за светоделительной пластинкой фотодетектор.
Однако тут вышла заковыка. Для поиска и определения волн, напрямую связанных с массой (и желательно очень большой) предложили задействовать фотон, который как известно любому физику является безмассовой частицей. Конечно, в некоторых теориях фотон имеет параметры, делающие его поведение похожим на поведение частиц с массой, и поэтому рассматривается идея массивного фотона . Но если бы масса покоя фотона была не нулевой, то в квантовой электродинамике возникли бы проблемы, в первую очередь из-за потери калибровочной инвариантности, что сделало бы теорию не перенормируемой; кроме того, не было бы гарантировано сохранение заряда, которое выполняется благодаря нулевой массе покоя фотона. Поэтому, в последствии советские ученые М.Е. Герценштейн и В.И. Пустовойт от своей идеи отказались, ограничившись осторожным замечанием "Технически опыты с интерферометром по обнаружению... гравитационных волн... весьма сложны". И правильно сделали. Деньги деньгами, а честное имя дороже.
Тем не менее, Вебер потратил ещё много лет своей жизни на воплощение своей нечувствительной схемы — а вместе с ним потратила много времени и огромную кучу денег вся западная наука. Когда поток грантов и инвестиций стал иссякать, то западные ученые вспомнили про идею Герценштейна и Пустовойта. "Show must go on!" - чистый бизнес ничего личного. Надо было только соорудить что-то грандиозное. Пока СССР тратил народные деньги на бессмысленные ТОКОМАКИ, на Западе три дельца-физика Кип Торн, Райнер Вайсс и Рональд Древер вели расчёты, строили прототипы, добивались финансирования (и добились-таки!). Древер в конце концов отказался от дурилова-проекта LIGO , а Торн и Вайсс довели его до логического "завершения". То есть до НИЧЕГО. Никаких гравитационных волн обнаружить неудалось, Карл! Хотя, как заявляли авторы идеи, интерферометр LIGO был в от 10 миллионов до 10 миллиардов раз чувствительнее, чем метод Вебера.
Тогда Вайсс заявил, что полезный сигнал потонул в океане шумов, погрешностей и паразитных эффектов, и требовалось не только изолировать детектор от любых посторонних вибраций, включая шаги проходящего мимо человека. Нужно было учесть многое другое, вплоть до теплового движения молекул в зеркалах. А самое главное - надо было создать математическую модель (!) по выделению полезного сигнала из шума. И для этого "...требовалась сложная математическая обработка, основанная на тонком знании свойств гравитационных волн". Вы чувствуете масштаб надувательства? Т.е. "тонкое знание свойств" того чего нет. Так за чем же дело стало? Кип Торн такие математические алгоритмы "разработал". Чтобы понять, что это за деятель от физики, могу сказать, что он был "научным" консультантом фильма "Интерстеллар", печально известным по количеству ненаучных ляпов и небылиц.
Но раз такие алгоритмы нашлись, то деньги полились рекой. Шутка ли, доказать основной постулат ОТО Эйнштейна, по которому брошенный под углом камень летит не по параболе, как мы видим своими глазами, а по движется "по прямой" (по кратчайшему пути) в пространстве-времени, искривлённом присутствием массивного тела, т.е. не верь глазам своим, а верь ОТО! На это никаких миллиардов не жалко. В 1994 году, когда Бэриш стал руководителем проекта LIGO, он превратил небольшую исследовательскую группу, насчитывающую около 40 человек, в огромную международную коллаборацию, в которой трудились тысячи участников со всего мира. Прошло более 20 лет работы этой банды ученых на больших окладах и у спонсоров стали возникать вопросы. Ребята, а где эти ваши волны, не пора ли отчитаться за весело проведенное время? "Будьте спокойны! Волны есть, нам ведь тоже надо есть". Приходится верить. Ведь основная трудность астрономии в том, что на другой край Галактики не нагрянешь со своими приборами. Сведения о том, как устроены звёзды, туманности и другие объекты - это всего лишь собрание теорем и гипотез, которые на самом-то деле никто проверить не сможет. А чтобы никто не сомневался, что деньги потрачены зря - дадим Нобелевку! Ведь что такое премия в миллион долларов на фоне освоенных и украденных миллиардов? Зато теперь современная физика спасена, можно дурить народ дальше. Сто лет назад астрофизики считали, что Солнце светит из-за того, что на его поверхности горит каменный уголь. И никто их в шарлатанстве не обвинил. Вот такая моя небольшая заметка на тему Нобелевской премии за 2017 год по физике.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Доказана невозможность матрицы
Киану Ривз Кадр: фильм «Матрица»
Доказана невозможность матрицы

5 часов ago Наука 1,933 Просмотры
Физики из Израиля и России продемонстрировали, что человечество не живет в матрице. Исследование Зоара Рингеля и Дмитрия Коврижина, проведенное в Центре теоретической физики им. Р. Пайерлса Оксфордского университета, опубликовано в Science Advances.
Специалисты попробовали смоделировать квантовую систему (двумерный газ с дробным квантовым эффектом Холла) классическими методами (в конечном итоге основанными на оперирующем действием классической механики интеграле Фейнмана).
По мере увеличения в моделировании числа частиц ученые обнаружили, что требуемые вычислительные ресурсыдля выполнения имитации росли не линейно, а экспоненциально. В этом случае для хранения информации о нескольких сотнях электронов потребовалась бы память, построенная из большего числа атомов, чем содержится в наблюдаемой Вселенной.

«Это также показывает, что холловская проводимость действительно является квантовым эффектом, для которого не существует локального классического аналога», — сказал соавтор Зоар Рингел из Еврейского университета в Иерусалиме (Израиль).

Исследование предполагает невозможность создания иллюзии реальности, что означает, в частности, ошибочность представления главы SpaceX Илона Маска о пребывании человечества в матрице.


Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Физики из России и Германии раскрыли аномалии в размерах протона

16:4206.10.2017
32377160




© F. REISER & A. ANTOGNINI, PAUL-SCHERRER-INST.



МОСКВА, 6 окт – РИА Новости. Физики из России и Германии впервые точно измерили радиус протона и подтвердили, что эта простейшая частица обладает заметно меньшими размерами, чем предсказывает теория, и выяснили, что одна из фундаментальных констант имеет неправильное значение, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.
"Это очень точные и впечатляющие замеры, и мы очень серьезно относимся к данным результатам. Наш комитет скоро начнет очередную встречу, и мы, скорее всего, поменяем и массу протона, и постоянную Ридберга", — завил Кшиштоф Пахуцкий (Krzysztof Pachucki), один из экспертов международной организации CODATA, публикующей данные по всем физическим константам.

© Fotolia / montebell

Протон может "похудеть" на 4%, считают ученые



Ранее ученые уже вычисляли размер протона как напрямую, обстреливая его при помощи потока электронов, так и косвенным образом, наблюдая за структрой линий в его спектре. Эти методы дали достаточно разные результаты – в первом случае его радиус составлял примерно 0,897 фемтометра, триллионных долей миллиметра, а во втором — 0,8768 фемтометра. Позже, в 2010 году, другой косвенный метод дал еще меньший размер протона – 0,84184 фемтометра.
Эти расхождения, как считали ученые семь лет назад, могут указывать на наличие следов "новой физики" в поведении протонов, так как подобный разброс в массах, вычисленных различными путями, нельзя было объяснить в рамках Стандартной Модели.
Российские и немецкие ученые под руководством Николая Колачевского, директора Физического института РАН в Москве, выяснили, с чем были связаны эти расхождения, и подтвердили, что радиус протона действительно меньше ожидаемого примерно на 5%.
Для этого ученые разработали остроумную методику измерения размеров частицы, которая опирается на некоторые особенности того, как меняется спектр электронов в атоме водорода, "перепрыгивающих" с одной орбитали на другую при столкновении с частицами света, подчиняясь законам квантовой физики.

© Фото : Sven Sturm / MPI für Kernphysik

Немецкие физики уточнили массу электрона в 13 раз



То, как именно происходит этот процесс, как объясняют ученые, зависит от радиуса ядра атома, что позволяет очень точно вычислить этот параметр, сравнивая спектр частиц света, которые испускаются возбужденными электронами на трех разных орбиталях.
Руководствуясь этой идеей, ученые обстреливали атомы водорода двумя разными типами лазеров, один из которых, ультрафиолетовый, возбуждал электрон и заставлял его подниматься на одну "ступеньку", а второй, синий – заставлял делать еще один или два шага вверх. Через некоторое время после этого электрон терял энергию и возвращался назад, испуская фотоны в трех разных частях спектра.
Изучив эти спектры и очистив их от помех и "квантового шума", ученые вычислили точный радиус протона – 0,8335 фемтометра, еще меньшее значение, чем было получено в ходе экспериментов 2010 года.

© Fotolia / montebell

Протоны неожиданно оказались легче, чем считали ученые



Это означает, что аномалии в размерах протона действительно есть, и что текущее значение постоянной Ридберга, определяющей структуру уровней энергий в атомах, было вычислено неверно. Подобный вывод вдвойне интересен по той причине, что данная постоянная считалась одной из самых точно измеренных фундаментальных величин, и теперь ученым придется заново вычислить все значения, связанные с ней.
Что интересно, схожие результаты экспериментов 2010 и 2017 годов, как отмечают ученые из ФИАН, ставят под сомнение наличие "новой физики" во взаимодействии мюонов, тяжелых "кузенов" электрона, и протонов, о которых ученые начали говорить после обнаружения этих аномалий. С другой стороны, причина расхождений пока остается неизвестной, и ее раскрытие может вывести российских и немецких физиков на ее следы.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Физики обнаружили изъяны в популярных теориях гравитации
Индикатор 7 часов назад
Фото: Handout/Reuter
Оставить комментарий

Популярная среди физиков теория гравитации слабо применима к реальному миру. Астрономы пришли к такому выводу, рассмотрев то, что происходит в непосредственной близости от черных дыр. Также исследователи предложили новый способ построения моделей черных дыр. Свои рассуждения сотрудница УрФУ и ее коллега из Токийского университета представили в журнале Classical and Quantum Gravity.

На сегодняшний день большинство ученых считает, что черные дыры — это реальные объекты, а не только математические решения уравнений общей теории относительности. Однако в современной физике накопилось немало предпосылок к пересмотру этой теории. Все известные науке фундаментальные взаимодействия уже описаны на «квантовом языке», кроме гравитации. Эти несоответствия указывают на то, что теория относительности — лишь одно из приближений к окончательной теории гравитации.

Один из простейших вариантов такой расширенной теории — предположение, что входящая в уравнения гравитационная постоянная — не константа, а поле, которое может меняться во времени и в пространстве. Ученые на современном уровне точности не могут измерить это медленно меняющееся поле и только поэтому воспринимают его как константу. Если принять эту гипотезу, то возникает гравитация со скалярным (заданным в каждой точке только одним числом) полем. Так была сформулирована первая и простейшая теория гравитации со скалярным полем — теория Бранса — Дикке. Сегодня класс теорий гравитации со скалярным полем очень широк, такие теории считаются одним из наиболее перспективных путей расширения ОТО.

В новой работе Дарья Третьякова из УрФУ вместе с коллегой из Токийского университета исследовали одну из теорий этого класса — так называемую модель Хорндески. Хорндески — наиболее общий возможный класс теорий гравитации со скалярным полем, где отсутствуют нестабильности, то есть не получается необычных параметров материи (например, отрицательной или мнимой массы).

Эти модели слабо пригодны для описания реальной Вселенной, ведь сегодня считается, что черные дыры существуют и вполне стабильны. Ситуация, тем не менее, поправима: ученые предложили способ построения моделей Хорндески, обеспечивающий стабильность черных дыр в рамках таких теорий. Теперь авторы планируют подвергнуть вновь предложенные модели стандартным тестам: проверить адекватность на космологическом и астрофизическом масштабах. Далее: https://news.rambler.ru/tech/3823776...ource=copylink

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

> Команда физиков провела необычный эксперимент с космическим спутником и выяснила, что благодаря квантовой механике прошлое может определяться настоящим, а принцип причинно-следственных связей ставится под сомнение.
Необычный космический эксперимент подтвердил, что, как и утверждает квантовая механика, реальность — это то, что выбрал сам человек. Физикам давно было известно, что квант света (фотон) будет вести себя как волна и как частица в зависимости от того, как именно ученые измеряют ее. Теперь же, успешно отразив фотон от орбитального спутника, команда исследователей подтвердила, что наблюдатель может решить этот вопрос даже тогда, когда световой квант уже прошел через «точку принятия решений». По словам ученых, подобные эксперименты с отложенным выбором в будущем позволят исследовать границы между квантовой теорией и теорией относительности.
Подобный эксперимент уже проводился в лабораторных условиях, однако на этот раз исследователи доказали, что природа фотона остается неопределенной даже если частице приходится преодолевать тысячи километров. Филипп Гранджи, физик из Института оптики в Палесо, Франция, который в прошлом как раз принимал участие в лабораторном эксперименте, утверждает, что подобные опыты отлично подходят для «осуществления квантовой физики в космосе».
Так в чем же суть опыта? Напомним, что фотон может проявлять свойства или частицы, или волны, в зависимости от того, какой метод измерения предпочитают ученые. В конце 1970-х годов знаменитый теоретик Джон Арчибальд Уилер понял, что экспериментаторы могут отложить свой выбор до тех пор, пока фотон почти полностью не пройдет сквозь устройство, настроенное на то, чтобы подчеркнуть то или иное свойство частицы. Это показывает, что поведение фотона в данном случае не предопределено. Чтобы проверить свою гипотезу, Уилер предложил по одиночке пропускать фотоны через так называемый интерферометр Маха-Цендера, подчеркивающий волновую природу света. Благодаря зеркальному «расщепителю лучей», устройство разделяет квантовую волну входящего светового потока на две части и направляет их по двум разным путям. После этого второй расщепитель рекомбинирует волны, что вызывает состояние интерференции и активирует два детектора. То, какой детектор поймает сигнал первым, зависит от разницы длин двух световых потоков — ожидаемое поведение для интерферирующих волн.
Но что, если второй разделитель попросту удалить из системы? В таком случае свет перестает проявлять свойства волны: первый разделитель просто отправит фотон по тому или иному направлению, как обычную частицу. А поскольку эти пути пересекаются там, где раньше был второй разделитель, детекторы сработают с одинаковой вероятностью, вне зависимости от длины пройденного фотоном пути. Уилер же предлагает удалить вторую часть устройства уже после того, как первая расщепит световой поток. Это звучит странно, поскольку создает парадокс: решение, принятое в настоящем времени (убрать или не убрать второй разделитель) определяет событие прошлого (расщепляется ли фотон как волна или же проходит по одной траектории как частица).
Новая команда исследователей во главе с Франческо Ведовато и Паоло Виллорези из Университета Падуи в Италии провела свою версию эксперимента с использованием 1,5-метрового телескопа в Лазерной обсерватории «Матера» на юге Италии. Идея была в том, чтобы отправить фотоны в космос, после чего те отразятся от спутника. Дело в том, что, как отмечает Виллорези, на таких огромных расстояниях физики не могут провести свет двумя идеально параллельными путями — расширяющиеся в пространстве лучи будут неизбежно сливаться и перекрывать друг друга. Вместо этого они пропускают фотон через интерферометр Маха-Цендера на Земле, настроенный на траектории выхода разной длины. Разница между импульсами составляет 3,5 наносекунды, а сами вылетающие частицы телескоп выпускает в небо.
Как только импульсы отразятся от спутника и вернутся на нашу планету, физики снова пропускают его через интерферометр. Устройство при этом может отметить или временной сдвиг (что означает, что импульсы перекрыли друг друга и фотон повел себя как волна), или его отсутствие (то есть фотоны ведут себя как частицы). Когда импульсы в первый раз покидают устройство, они обладают различной поляризацией. Чтобы отметить сдвиг во времени, физики сначала должны провести очень быструю электронную реполяризацию, а чтобы доказать его отсутствие, достаточно просто не проводить никаких манипуляций.
В результате все прошло так же, как и в лабораторных условиях. Когда на фотоны воздействовали ученые, кванты света вели себя как волны; когда их оставляли в покое — как частицы. Таким образом, физики сами решали природу света уже после (!) того, как тот отразится от спутника и будет на полпути обратно, о чем и рассказали на страницах журнала Science Advances
Фактически, физикам удалось доказать, что измерения в настоящем может значительно повлиять на прошлое — вернее, на то, как человек воспринимает это самое прошлое. По словам Жан-Франсуа Роха, физика в Высшей школе стандартизации в Париже, который в 2007 году провел аналогичный, но более точный тест, в данном случае речь идет о малоизученной области физики, в которой две фундаментальные теории вступают во взаимодействие и порождают нечто совершенно новое.
https://www.popmech.ru/…/394092-kvantovyy-eksperiment-v-k…/…

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Открыта реакция, которая в 10 раз мощнее термоядерного синтеза
Открыта реакция, которая в 10 раз мощнее термоядерного синтеза

1 час ago Наука, Технологии и Гаджеты 421 Просмотры
Как известно, самыми мощными реакциями, в ходе которых выделяется огромное количество энергии, являются ядерные и термоядерные процессы. Но, согласно заявлению, опубликованному в журнале Science, ученым удалось обнаружить, что при столкновении субатомных частиц (кварков) может выделяться на несколько порядков больше энергии.
Как известно, все элементарные частицы состоят из еще меньших объектов, которые носят называние кварки. Но не так давно ученые начали находить признаки существования еще более мелких частиц — тетракварков и пентакварков.
Изучая эти субатомные частицы, удалось выяснить, что они должны формироваться в ходе столкновений нестабильных элементарных частиц. И этот процесс, как отмечают специалисты, является аналогом термоядерных реакций в недрах Солнца и других звезд, только количество выделяемой энергии при этом больше в разы. Как заявил Геральд Миллер из университета Вашингтона,

«Столкновения тетракварков должны приводить к выделению примерно 200 МэВ энергии, что примерно в 10 раз больше, чем порождают термоядерные реакции. На сегодняшний день у подобных реакций нет практического применения, так как частицы, в которых они могут происходить, живут крайне недолго. С другой стороны, все это указывает на возможность существования стабильной экзотической материи, состоящей из «прелестных» кварков».

На данный момент все-таки опасаться создания мощного оружия, созданного на основе недавнего открытия, не стоит. Так как не до конца изучено взаимодействие субатомных частиц между собой. Но ведь и ядерная энергия не была открыта для создания бомб.

Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Успех гравитационно-волновой астрономии

23 часа ago Наука, Технологии и Гаджеты 123 Просмотры
17 августа 2017 года детекторы Advanced LIGO (США) и Virgo (Франция, Италия) зарегистрировали гравитационную волну, получившую обозначение GW170817. Сигнал был интерпретирован как результат слияния двух нейтронных звезд. Благодаря тому, что менее чем через две секунды после этого космические обсерватории «Интеграл» (ЕКА) и «Ферми» (НАСА) зафиксировали гамма-вспышку, астрономам удалось быстро обнаружить источник гравитационной волны – так называемую килоновую и организовать его массовое наблюдение различными инструментами. Это стало большим успехом новорожденной гравитационно-волновой астрономии и дало массу интереснейшей научной информации, породив целую серию статей с предварительными результатами исследований. В дальнейшем астрономы будут еще долго анализировать полученные данные, и нас ждет немало интересных открытий.
Среди опубликованных работ выделим статью, в которой первые в истории астрономы определили постоянную Хаббла с помощью одновременного наблюдения гравитационных волн и электромагнитного излучения от этих сталкивающихся нейтронных звезд. Среди ее авторов коллектив (коллаборация) астрономов российской глобальной сети роботов-телескопов МАСТЕР (МГУ), ставший одним из первооткрывателей килоновой. Статья опубликована в журнале Nature.
На обложке журнала Nature — слияние нейтронных звезд в представлении художника. Постоянная Хаббла Н – коэффициент пропорциональности между расстоянием d до удаленной галактики или квазара и скоростью v его удаления от нас v = Hd. Она представляет большой интерес для космологии, поскольку характеризует среднюю скорость расширения Вселенной, ее масштаб и возраст. Поэтому постоянную Хаббла регулярно уточняют различными методами. Последнее такое уточнение, опубликованное в 2016 году, дало оценку в 73,2 километров в секунду на мегапарсек. Это означает, что две галактики, разделённые расстоянием в 1 Мпк, в среднем разлетаются со скоростью 72 км/с. Однако разные методы дают несколько различающиеся значения Н, и наличие еще одного независимого способа ее определения представляет большой интерес.
Телескоп-робот МАСТЕР в обсерватории имени Феликса Агуилара (Аргентина), июнь 2016. Третий справа — руководитель проекта профессор Владимир Липунов. Дело в том, что гравитационно-волновой сигнал от сливающихся объектов позволяет определить расстояние до места, где это происходит, и обойтись без других методов определения расстояний. Это возможно благодаря тому, что амплитуда гравитационной волны в любой момент времени определяется массой сталкивающихся звезд и расстоянием до ее источника. А частота гравитационной волны – это удвоенная частота орбитального вращения, которая определяется массами звезд и расстояниями между ними. Из этих двух условий можно найти и удаление звезд от Земли и их массы.
Синим цветом показаны результаты измерений постоянной Хаббла на основе гравитационных волн, зеленым — по данным спутника «Планк», бежевым — данные проекта SHoES (телескоп Хаббл).
Синим цветом показаны результаты измерений постоянной Хаббла на основе гравитационных волн, зеленым — по данным спутника «Планк», бежевым — данные проекта SHoES (телескоп Хаббл). Телескоп, используемый в сети МАСТЕР. Если же, как в данном случае, астрономам удается установить источник гравитационной волны и определить в какой галактике происходит слияние звезд, то могут измерить красное смещение и найти скорость удаления этой галактики. Затем, используя закон Хаббла, можно точно определить постоянную Хаббла. Стоит отметить, что идея подобного измерения постоянной Хаббла появилась еще в 1986 году, однако реализовать ее удалось только через 30 лет.
Разумеется, это самое первое измерение новым методом, и пока оно не очень точно. Полученная оценка значения постоянной Хаббла — около 70 километров в секунду на мегапарсек, что согласуется с предыдущими измерениями. По мере регистрации новых событий слияния звезд, в руках у астрономов появится один из самых точных способов определения постоянной Хаббла – одной из главных характеристик нашего мира.

Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Квантовое туннелирование позволит улучшить биолокацию в воде
Квантовое туннелирование позволит улучшить биолокацию в воде

2 дня ago Наука, Технологии и Гаджеты 38 Просмотры
Исследователи-биологи из Университета Сиднея в своем специальное проекте, посвященном изучению электролитического процесса в воде, сумели установить весьма занятный факт относительно этого процесса.
Применяя квантовые техники в контексте изучения этого процесса, им удалось установить, что электроны могут “туннелироваться” через барьеры в водных растворах, отдаляясь от электродов и тем самым более эффективно очищая ионы растворов от загрязнений – помимо этого, использованные квантовые технологии также помогли увеличить эффективность биолокации загрязнений в воде.
До сего момента большинство ученых придерживалось мнения о том, что нейтрализация ионов от загрязнений в различных растворах может происходить только на уровень поверхности электродов. Квантовое туннелирование, использованное в методе австралийских ученых, на самом деле было предложено еще в 1931 году, однако до сегодняшнего момента его не удавалось воплотить в жизнь и наглядно доказать.

Профессор Дэвид МакКензи из отдела прикладной физики, заявляет, что это открытие позволяет проложить дорогу к куда более эффективным и быстрым способам биолокации и обнаружению различных загрязнений в воде. Помимо этого, профессор убежден, что это дает лучшее понимание электролитному процессу, который играет особую роль в современной сфере альтернативной энергии и связанного с ним оборудования.
В отличие от стандартного способа воспроизводить энергию из воды – при помощи использования электричества из солнечных панелей для электролитного процесса в самой воде – представленный туннельный метод предполагает и доказывает возможность продвижения частиц воды через барьеры в ее структуре, что в классической теории физики представляется попросту невозможным. Таким образом, открытие австралийских ученых действительно может сыграть – и сыграет – важную роль в процессе пересмотра текущих технологий биолокации и обнаружения загрязняющих веществ в воде и водных растворах.

Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Ученые создали инструмент способный изменить состояние света

20 часов ago Наука, Технологии и Гаджеты 541 Просмотры
Свет присутствует фактически везде, он жизненно важен, в то же самое время это явление до сих пор не изучено, например, сколько может быть состояний у света? Исследователи из Гарвардского Университета разработали инструмент способный генерировать и поддерживать совершенно новые и сложные состояния света. Уже сейчас понятно, что такая находка может обеспечить совершенно новый уровень беспроводной передачи данных и многое другое, что в сочетании с современными технологиями, может облегчить массу задач.
Инструмент использует поляризацию для создания структур, таких как вращающиеся вихри, спирали, штопоры, которые помогают исследовать свойства света и имеют потенциальные практические применения.

Исследования света проводятся достаточно давно и продуктивно, так в 1992 году был получен орбитальный угловой момент фотона, а в 2015 году были сделаны фото света как частицы, так и волны. Новый инструмент использует угловой импульс и круговую поляризацию в своей работе.
Ранее было установлено, что один луч света может проявлять оба типа угловых импульсов, что может привести к получению новых пучков со сложными формами. По словам исследователей, до сих пор существуют значительные ограничения, но тот же штопор получить удалось, что говорит о значительном прогрессе.
Кроме передачи данных свет измененный новым инструментом можно использовать для манипуляций с микроскопическими объектами и систем визуализации.

Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Создан гибкий материал преобразующий движения в энергию
Создан гибкий материал преобразующий движения в энергию

11 часов ago Наука, Технологии и Гаджеты 444 Просмотры
В Швейцарской Федеральной лаборатории по материаловедению и технике группа ученых создала тонкий и гибкий материал, который при растяжении и сжатии генерирует электричество.
Работа материала возможна благодаря пьезоэлектрическому эффекту, он хорошо проявляется в аналоговых проигрывателях, которые считывают музыку по вибрациям иглы. Через пьезоэлектрический эффект эти колебания преобразуются в электрические импульсы, генерирующие звуковые волны. Преобразование механического движения в электрическую энергию проходит почти также.
Дорина Оприс и ее коллеги из лаборатории не просто создали невероятный материал: они протолкнули границы того, что мы знаем о пьезоэлектрическом эффекте. Раньше это наблюдалось только в кристаллах, но Оприс и ее команда доказали, что эти свойства могут существовать и в эластичных материалах. К сожалению, этот захватывающий новый материал не так-то просто произвести.
Для того, чтобы создать материал, полярные наночастицы и силикон должны быть особенным образом сформированы, после этого настраивается сильное электрическое поле в тонкой эластичной пленке, что достигается путем обработки материала весьма горячими и холодными температурами.
Материал можно использовать в одежде, гибкой электронике, он имеет достаточно широкий потенциал, тем не менее за счет сложностей связанных с производством, повышается конечная стоимость продукта, что отодвинет его выход на рынок еще на много лет.

Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

10 загадок пространства-времени, которые сможет решить квантовая гравитация

23 часа ago Наука 410 Просмотры
Общая теория относительности Эйнштейна, в которой гравитация рождается вследствие искривления пространства-времени, замечательна. Она была подтверждена с невероятным уровнем точности, в некоторых случаях до пятнадцати знаков после запятой. Одним из самых интересных ее предсказаний было существование гравитационных волн: ряби в пространстве-времени, которая свободно распространяется. Не так давно эти волны были пойманы детекторами LIGO и VIRGO.
И все же существует много вопросов, ответов на которые у нас пока нет. Квантовая гравитация могла бы помочь их найти.
Мы знаем, что общая теория относительности неполна. Она хорошо проявляет себя, когда квантовые эффекты пространства-времени совсем незаметны, а это почти всегда. Но когда квантовые эффекты пространства-времени становятся большими, нам нужна теория получше: теория квантовой гравитации.
Иллюстрация ранней Вселенной, состоящей из квантовой пены, когда квантовые флуктуации были огромными и проявлялись на мельчайших масштабах Поскольку мы пока не составили теорию квантовой гравитации, мы не знаем, что такое пространство и время. У нас есть несколько подходящих теорий для квантовой гравитации, но ни одна из них не принята широко. Тем не менее, исходя из существующих подходов, мы можем предположить, что может произойти с пространством и временем в теории квантовой гравитации. Физик Сабина Хоссфендер собрала десять поразительных примеров.
1) В квантовой гравитации в пространстве-времени будут дикие флуктуации даже в отсутствие вещества. В квантовом мире вакуум никогда не пребывает в состоянии покоя, равно как и пространство и время.
На самых малых квантовых масштабах Вселенная может быть заполнена крошечными микроскопическими черными дырами с малыми массами. Эти дыры могут соединяться или расширяться внутрь в весьма интересной манере 2) Квантовое пространство-время может быть заполнено микроскопическими черными дырами. Более того, в нем могут быть червоточины или рождаться младенческие вселенные – как маленькие пузырьки, которые отрываются от материнской вселенной.
3) И поскольку это квантовая теория, пространство-время может делать все это одновременно. Оно может одновременно создавать младенческую вселенную и не создавать ее.
Ткань пространства-времени может быть вовсе не тканью, а состоять из дискретных компонентов, которые лишь кажутся нам непрерывной тканью на больших макроскопических масштабах. 4) В большинстве подходов к квантовой гравитации, пространство-время не фундаментально, а состоит из чего-то еще. Это могут быть струны, петли, кубиты или варианты «атомов» пространства-времени, которые появляются в подходах с конденсированной материей. Отдельные составляющие можно разобрать лишь с применением высочайших энергий, намного превышающих те, что доступны нам на Земле.
5) В некоторых подходах с конденсированной материей пространство-время обладает свойствами твердого или жидкого тела, то есть может быть эластичным или вязким. Если это действительно так, неизбежны наблюдаемые последствия. Физики в настоящее время ищут следы подобных эффектов в странствующих частицах, то есть в свете или электронах, которые добираются к нам из далекого космоса.
Схематическая анимация непрерывного луча света, рассеиваемого призмой. В некоторых подходах к квантовой гравитации пространство может выступать как дисперсионная среда для различных длин волн света 6) Пространство-время может влиять на то, как свет через него проходит. Оно может не быть полностью прозрачным, либо же свет разных цветов может двигаться с разной скоростью. Если квантовое пространство-время влияет на распространение света, это тоже можно будет наблюдать в будущих экспериментах.
7) Флуктуации пространства-времени могут разрушать способность света от удаленных источников создавать интерференционные картины. Этот эффект искали и не нашли, по крайней мере в видимом диапазоне.
Свет, проходящий через две толстые щели (сверху), две тонкие щели (в центре) или одну толстую щель (снизу), демонстрирует интерференцию, указывающую на его волновую природу. Но в квантовой гравитации некоторые ожидаемые интерференционные свойства могут быть невозможны 8) В областях сильной кривизны время может превращаться в пространство. Это может происходить, например, внутри черных дыр или при большом взрыве. В таком случае известное нам пространство-время с тремя пространственными и измерениями и одним временным может превращаться в четырехмерное «евклидово» пространство.
Соединение двух разных мест в пространстве или времени через червоточину остается лишь теоретической идеей, но она может быть не просто интересной, но и неизбежной в квантовой гравитации Пространство-время может быть нелокально связано с крошечными червоточинами, пронизывающими всю вселенную. Такие нелокальные соединения должны существовать во всех подходах, чья базовая структура не является геометрической вроде графа или сети. Это связано с тем, что в таких случаях понятие «близости» будет не фундаментальным, а вытекающим и несовершенным, так что удаленные области могут быть случайно связанными.
10) Возможно, чтобы объединить квантовую теорию с гравитацией, нам нужно обновить не гравитацию, а саму квантовую теорию. Если это так, последствия будут далеко идущими. Поскольку квантовая теория лежит в основе всех электронных устройств, ее пересмотр откроет совершенно новые возможности.
Хотя квантовая гравитация часто рассматривается как сугубо теоретическая идея, существует множество возможностей для проведения экспериментальной проверки. Все мы путешествуем через пространство-время каждый день. Его понимание может изменить нашу жизнь.

Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Принцип эквивалентности выдержал космическую проверку

Ключевой постулат общей теории относительности подтвердили на орбите: два предмета с разной массой действительно падают с одинаковым ускорением.

Физики всегда критически настроены по отношению к фундаментальным постулатам о том, как устроен мир. Они регулярно проверяют, нельзя ли выявить какие-то отклонения от прописных истин с помощью более продвинутых экспериментов. Эти отклонения позволяют уточнить или подтвердить существующие теории – как в случае опыта, который поставили на французском спутнике MICROSCOPE.
Если коротко, то физики проверяли «на прочность» принцип эквивалентности. Галилео Галилей сформулировал его около 400 лет назад (хотя упоминания о подобных экспериментах уходят ещё глубже в историю), а Альберт Эйнштейн его уточнил.
Согласно принципу эквивалентности, гравитационная и инерционная масса любого объекта должны быть равны. Иными словами, если вы находитесь в комнате без окон, то вы не можете определить, находитесь ли вы на поверхности Земли или на борту космического корабля, движущегося с ускорением 1g. Конечно, такой умозрительный эксперимент работает только для достаточно маленькой комнаты, в которой можно пренебречь приливными силами других источников гравитации.
Другое проявление этого принципа, на которое обратил внимание и Галилей, и физики до него, заключается в том, что вне зависимости от своей массы и плотности любое тело должно падать на землю с одинаковым ускорением (в вакууме птичье перо и железный шарик падают одинаково быстро). Так вот, эксперимент на орбите подтвердил принцип эквивалентности с точностью до 1/100 триллионной, то есть до 1/1014. Это на порядок лучше того, что получалось на поверхности Земли, когда сравнивали реакцию предметов с различным весом на вращение планеты. Однако окончательная цель эксперимента – улучшить точность более, чем на два порядка.
Подготовка спутника с экспериментальной установкой на борту. Собственно эксперимент выполняется с двумя небольшими (несколько сантиметров) концентрическими оболочками цилиндрической формы. Внешняя оболочка сделана из сплава титана с алюминием, а внутренняя – из более плотного сплава платины и родия. Пока спутник вращается вокруг Земли, цилиндры находятся друг в друге в состоянии свободного падения.
Электронные сенсоры отслеживают их положение и, если нужно, «подталкивают» цилиндры с помощью электричества, чтобы они сохраняли определенную взаимную ориентацию. Напряжение, которое прикладывается к каждому цилиндру, чтобы сохранить его положение, сигналит о том, как ведут себя цилиндры. Если один из них будет падать быстрее, то и напряжение для удержания его на месте должно увеличиться, что свидетельствовало бы о нарушении принципа эквивалентности.
На сегодняшний день Физики из Франции, Германии, Голландии и Великобритании, которые участвуют в данном эксперименте, не нашли отклонений от принципа эквивалентности, хотя спутник успел обогнуть Землю более 1500 раз. Иными словами, ключевой постулат общей теории относительности прошел проверку космосом: два предмета с разной массой действительно падают с одинаковым ускорением. Эксперимент должен завершиться в следующем году – к тому времени MICROSCOPE сделает еще около 900 пролетов орбиты, и таким образом точность эксперимента вырастет до одной квадриллионной (1015).
Несмотря на высокую точность измерений, исследователи хотят поднять чувствительность ещё выше на случай появления чего-то нового – как это часто бывает с фундаментальной наукой, «мы ничего не можем сказать точно, пока не достигнем намеченного результата». Следующий шаг здесь – повышение точности ещё на два порядка. Для этого итальянские физики предлагают запустить новый спутник с говорящим названием «Галилео Галилей». Он должен быстро вращаться вокруг своей оси, чтобы исключить погрешности от более медленных эффектов (гравитационного воздействия Луны, например).
Схема эксперимента по проверке принципа эквивалентности. Исследователи из Стэнфордского университета предлагают идею другого спутника, точность измерения принципа эквивалентности в котором должна достигать 1/1018 за счёт криогенного снижения шумов в электронике – охлаждение системы до температуры жидкого азота должно «убить» тепловые эффекты почти полностью. Впрочем, сами физики признают, что хотя такие космические эксперименты весьма просты, деньги на них найти не так легко: скажем, на запуск MICROSCOPE и проведение эксперимента на нем потребовалось около 200 000 евро. С другой стороны, не будем забывать, что подобные исследования имеют и практическое значение: отработанные методы высокоточного контроля спутника и объектов на нём пригодятся при подготовке других космических миссий.
Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

В Университете Иллинойса обнаружили новую форму материи — экситоний

2 часа ago Наука, Технологии и Гаджеты 321 Просмотры
В университете Иллинойса ученые получили первое практическое доказательство существования экситония. Это устойчивое состояние бозонов, которые при определенных условиях образуют принципиально новую форму материи. Ее существование и сам термин «экситон» вывел Берт Гальперин в 60-е годы прошлого века, однако до сих пор все это относилось к области теоретической физики.
Мир на квантовом уровне очень необычен. Если электрон на краю валентной зоны возбуждается, он может переместиться в соседнюю, пустую зону, оставив вместо себя «дыру» в валентной области. Она становится квазичастицей, чей заряд положителен, а у электрона он отрицателен – данная пара притягивается и получается бозон. Точнее, вот этот конкретный бозон называется «экситоном», а их массив средой «экситонием».
Физики Аншул Когар и Минди Рэк использовали технологию спектроскопии потерь энергии в импульсном режиме. Они исследовали кристаллы псевдометалла дихалкогенида диселенида титана 1T-TiSe2, которые охладили до 190 градусов Кельвина (-83 °C). По мере приближения к этой температуре металл вошел в редчайшее состояние мягкого плазмона – фаза, которая предшествует появлению экситония.
И хотя сама заветная новая форма вещества еще не была получена, данные измерений убедительно доказывают – это возможно. Осталось буквально несколько шагов. Из области теоретической физики ученые перешли к практической. И хотя они не могут предсказать, какую пользу можно извлечь из экситония на данном этапе, сама работа с ним станет толчком к развитию квантовой физики.
Команда ученых из Университета Иллинойса, которой принадлежит открытие экситония: Минди Рэк, Питер Аббамон и Аншул Когар
Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

http://reired.ru/experimental-object/

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Трио «мертвых звезд» подтвердило теорию относительности Эйнштейна

3 часа ago Космос, Наука 270 Просмотры
Наблюдения за необычной семьей звезд, в которой обитает один пульсар и два белых карлика, помогли ученым доказать, что гравитация замедляет течение времени и искривляет пространство именно так, как предсказывает теория относительности Эйнштейна.

«Мы задались вопросом «Как падает источник гравитации?» Это может прозвучать странно для несведущей публики, однако с точки зрения Эйнштейна, и масса, и энергия являются одной и той же вещью. Если принцип эквивалентности нарушается, то скопления энергии, окруженной мощным гравитационным полем, будут ускоряться во время падения совсем не так, как аналогичный сгусток энергии вне его», — рассказывает Анна Арчибальд (Anne Archibald) из университета Амстердама (Нидерланды).

Арчибальд и ее коллеги на прошлой неделе выступили с докладом на ежегодной конференции Американского астрономического общества, проходившей в Вашингтоне. Они рассказали о том, как им удалось использовать наблюдения за уникальной звездной системой J0337+1715 в созвездии Тельца для самой жесткой и точной проверки так называемого принципа эквивалентности — одной из основ общей теории относительности Эйнштейна.
Этот принцип, в самом общем и упрошенном виде, гласит, что частицы света, обладающие разной длиной волны, испущенные далеким объектом в космосе, должны прибыть к Земле в одно и то же время, даже если они прошли через мощные гравитационные поля. Аналогичным образом должны вести себя и другие объекты видимого мира, начиная с шаров и пушинок в опытах Галилея и заканчивая сгустками энергии.
Принцип эквивалентности уже неоднократно проверялся как на Земле, так и на орбите, с помощью американского зонда Gravity Probe A, российского «Радиоастрон» и пары европейских спутников «Галилео». С другой стороны, ученые пока не до конца уверены в том, соблюдается ли он в самых экстремальных уголках космоса — в «семьях» нейтронных звезд или в окрестностях черных дыр.
Арчибальд и ее коллеги осуществили первую подобную проверку, наблюдая за своеобразной гравитационной «матрешкой», системой из трех «мертвых звезд» — одного пульсара и двух белых карликов.
Один из белых карликов и пульсар вращаются друг вокруг друга на столь небольшом расстоянии, что они вырабатывают пока невидимые для нас, но достаточно мощные гравитационные волны. Ситуацию дополнительно осложняет второй белый карлик, движущийся вокруг двух первых звезд и периодически заслоняющий их свет.
Подобное устройство этой звездной системы позволило ученым проверить, прав ли Эйнштейн. Дело в том, что если бы принцип эквивалентности не соблюдался и объекты с более мощным гравитационным полем «падали» быстрее, чем их соседи, то тогда бы орбита пульсара определенным образом искривлялась, вытягиваясь в сторону более далекого белого карлика и двигаясь по кругу вместе с ним.
Эти искривления, в свою очередь, можно было бы заметить по тому, как сильно сигналы пульсара запаздывают в разные моменты времени, когда он предположительно находится в разных точках своей вытянутой орбиты. Руководствуясь этой идеей, ученые наблюдали за J0337+1715, используя американский радиотелескоп GBT и оптический телескоп Gemini на Гавайских островах.
Как показали эти наблюдения, сигналы с пульсара достигали Земли примерно через равные промежутки времени, что подтвердило теорию Эйнштейна с пока рекордно высокой точностью измерений, превышающей предыдущие рекорды в 50-100 раз.
Подобный результат, как отмечают астрономы, в очередной раз не позволяет физикам понять, как можно ликвидировать противоречия между теорией относительности и квантовой физикой, что необходимо для объяснения того, что происходит внутри черных дыр, и понимания того, как будет развиваться Вселенная в будущем.
Источник