Информация свежая... и не очень

Модераторы: morozov, mike@in-russia, Editor

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 35031
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#1006   morozov »

Бегущая масса t-кварка
1 ноября 2019

Стандартная модель предсказывает, что величины констант взаимодействия и массы элементарных частиц могут быть «бегущими», т.е. зависеть от энергии, при которой производятся измерения. Этот эффект, объясняемый поляризацией вакуума и другими процессами, действительно наблюдался в экспериментах, в частности, был измерен бег массы b- и c-кварков, а также бег константы сильного взаимодействия. Коллаборацией CMS в эксперименте на Большом адронном коллайдере впервые продемонстрировано уменьшение массы t-кварка при увеличении энергии. Исследовалось распределение продуктов реакций при pp-столкновениях с энергией в системе центра масс 13 ТэВ. «Бег массы» t-кварка, полученный из этих данных вплоть до энергии 1 ТэВ, хорошо согласуется с предсказаниями уравнения ренормгруппы при вычислениях в рамках квантовой хромодинамики, а статистическая гипотеза об отсутствии бега массы исключена на уровне достоверности 95 %. Источник: arXiv:1909.09193 [hep-ex]

Прямое измерение нелокального квантового запутывания
1 ноября 2019

В 2011 г. в эксперименте J.S. Lundeen и его коллег было выполнено прямое измерение комплексной волновой функции единичного фотона (как её амплитуды, так и фазы) с использованием так называемых слабых измерений, мало возмущающих систему за счёт получения лишь ограниченной информации о квантовом состоянии. Однако этот метод неприменим для измерения общей волновой функции двух пространственно разнесённых систем. Подобное измерение представляет значительный интерес, т.к. оно позволило бы проследить связь общей волновой функции и нелокальной квантовой запутанности. W.-W. Pan (Научно-технический университет Китая) и соавторы впервые выполнили такое измерение, применив разработанный ими новый метод. Вместо слабых значений величин, получаемых при слабых измерениях, применялись модулярные значения. Благодаря этому удалось измерить волновую функцию двух разнесённых в пространстве фотонов, находящихся в гиперзапутанном состоянии. При этом траектории фотонов использовались в качестве измерителя. Для больших систем новый метод измерения может оказаться проще квантовой томографии, т.к. он не требует создания множества копий системы. Источник: Phys. Rev. Lett. 123 150402 (2019)

Квантовая зависимость от наблюдателя
1 ноября 2019

В 1961 г. Ю. Вигнер рассмотрел мысленный эксперимент «парадокс друга Вигнера» (модификация эксперимента «кот Шрёдингера»), в котором для разных наблюдателей результат квантового измерения в лаборатории является различным: выбирается одно конкретное состояние или остаётся суперпозиция состояний. Позже была предложена расширенная версия эксперимента Вигнера с двумя лабораториями и сформулированы аналоги неравенств Белла, которые могут служить для проверки зависимости от наблюдателя. A. Fedrizzi (Университет Хериота – Уатта, Великобритания) и его коллеги выполнили экспериментальную проверку расширенной версии ``парадокса друга Вигнера''. С помощью интерферометра измерялась поляризация фотонов, находящихся в запутанном состоянии, и велась запись результатов измерений в фотонные ячейки памяти, игравшие роль наблюдателей. Было показано нарушение указанных неравенств на уровне достоверности 5σ, что подтвердило зависимость от наблюдателя в данной постановке задачи. Пока неясно, какой результат был бы получен в случае классических (не квантовых) наблюдателей, более сложных, чем фотонная ячейка памяти. О концепция сознания в квантовой механике см. в обзоре М.Б. Менского в УФН 175 413 (2005). Принципиальные вопросы квантовой механики освещены также в книге Б.Б. Кадомцева «Динамика и информация» и в его статье в УФН 164 449 (1994). Источник: Science Advances 5 eaaw9832 (2019)

Неабелевы калибровочные поля в реальном пространстве
1 ноября 2019

Синтетические абелевы (коммутативные) калибровочные поля, моделирующие реальные поля, уже были реализованы в ряде систем, включающих холодные атомы, фотоны и др. Неабелевые поля создать сложнее. Их некоммутативность означает, что важна последовательность, в которой производятся воздействия на поле. До сих пор такие поля удавалось получить лишь в пространстве импульсов или во вспомогательном синтетическом пространстве. M. Soljacic (Массачусетский технологический институт, США) и его коллеги впервые продемонстрировали синтетические неабелевы калибровочные поля в обычном пространстве, созданные из классических световых волн с использованием неабелева эффекта Ааронова-Бома. С помощью эффекта Фарадея и модуляции света были получены два типа неабелевых калибровочных полей и показано, что они производят в интерферометре Саньяка интерференционные картины, зависящие от направления распространения света. Это означает, что поля действительно являются неабелевыми. Ожидается, что применение неабелевых калибровочных полей позволит наблюдать топологический изоляторы в решетках, неабелевы монополи в сверхтекучих жидкостях и другие интересные явления. Источник: Science 365 1021
(2019)

Новая популяция гамма-источников
1 ноября 2019

В наблюдениях на гамма-телескопе HAWC, имеющем широкое поле зрения и высокую чувствительность, обнаружена новая популяция неидентифицированных космических гамма-источников. Девять обнаруженных источников имеют угловые размеры в доли градуса и наблюдаются при энергиях выше 56 ТэВ, а спектр трёх из них продолжается в область энергий более 100 ТэВ. Восемь источников проецируются на диск Галактики, и поэтому, вероятно, имеют Галактическое происхождение. На угловом расстоянии менее 0,5° от каждого источника имеются молодые пульсары, и это совпадение может быть не случайным. Обсуждались модели гамма-гало вокруг пульсаров, однако размеры этих гало должны быть значительно меньше, чем наблюдаемые расстояния источников от пульсаров. Не исключено, что гамма-излучение новых источников генерируется в протяжённых оболочках, оставшихся после взрывов сверхновых, в которых родились пульсары. Источник: arXiv:1909.08609 [astro-ph.HE]
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 35031
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#1007   morozov »

Изображение
Новый класс веществ поможет в создании топологического квантового компьютера и детектора темной материи
Изображение
СПбГУ

Международная группа ученых, куда вошли физики СПбГУ, открыла новый класс материалов, которые являются одновременно антиферромагнетиками и топологическими изоляторами. Синтезированный исследователями монокристалл MnBi2Te4 может найти применение в создании супербыстрых элементов памяти, устройств спинтроники, квантовых компьютеров и даже детектора темной материи. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.

Ученые из лаборатории электронной и спиновой структуры наносистем СПбГУ, которой руководит профессор Университета Страны Басков Евгений Чулков, отмечают, что работали над этим результатом несколько лет. Сначала существование монокристаллов с необычными свойствами было предсказано теоретически, затем их удалось синтезировать в лабораторных условиях — в Техническом университете Дрездена и Азербайджанском государственном университете нефти и промышленности. В соответствии с предсказаниями оказалось, что новый материал одновременно сочетает в себе свойства антиферромагнетика и топологического изолятора.

Хорошо известно, что ферромагнетики — это материалы, в которых магнитные моменты всех атомов сонаправлены, они создают макроскопическое магнитное поле в материале. Из них, например, сделаны жесткие диски компьютеров. А вот в антиферромагнетиках все иначе: там магнитные моменты атомов противонаправлены, поэтому они не создают внешнего магнитного поля, которое, кстати, негативно влияет на элементы электроники. Возможно, именно из антиферромагнетиков в будущем будут делать запоминающие устройства: в отличие от ферромагнетиков такие устройства памяти можно ставить сколько угодно близко и плотно, а также сколько угодного много рядом друг с другом, увеличивая мощность компьютера. К тому же резонансная частота у антиферромагнетиков не гигагерцовая, а терагерцовая — значит, устройства на их основе будут работать в 1000 раз быстрее, чем классические. Кстати, прототип элемента антиферромагнитной памяти на основе нового материала MnBi2Te4 был недавно предложен в одной из научных работ.

С другой стороны, монокристалл еще является топологическим изолятором — особенными материалом, электроны на поверхности которого ведут себя принципиально иначе, чем электроны внутри монокристалла: снаружи это очень тонкий проводящий слой, а внутри — полупроводник. Именно эти уникальные поверхностные электроны, формирующие так называемый конус Дирака, и были измерены в лаборатории СПбГУ. Что важно, даже если поверхность материала разрушается, он не теряет свои свойства и остается топологически защищенным. Это свойство может пригодиться при разработке квантовых компьютеров: сегодня одна из главных проблем в создании таких вычислительных машин связана с тем, что кубит — единица хранения информации — подвержен декогеренции, то есть по законам квантового мира со временем разрушается. Но если сделать кубит на основе топологического изолятора, теоретически этой проблемы можно будет избежать.

«Данный монокристалл еще интересен тем, что он открывает для исследователей целый класс новых материалов, — рассказал заместитель руководителя лаборатории профессор Александр Шикин. — Если слои, которые связаны антиферромагнитно, разделить слоями топологического изолятора, мы сможем создавать уникальные магнитные характеристики материала с постепенным переходом от антиферромагнетизма к двумерному ферромагнетизму. Это абсолютно новая система с новыми свойствами, которые по большому счету даже пока не открыты».

Кстати, физикам уже удалось наблюдать в этих монокристаллах квантовый аномальный эффект Холла. В физике твердого тела классический эффект Холла заключается в том, что, если к материалу, помещенному в магнитное поле, приложить внешнее напряжение, то появляется ток, перпендикулярный этому напряжению. Его используют, например, в магнитометрах смартфонов и в системах электронного зажигания двигателей внутреннего сгорания. Также существует квантовый эффект Холла, однако именно квантовый аномальный эффект Холла ранее никогда не наблюдали в системах, где магнитный слой точно упорядочен, как в монокристалле MnBi2Te4. Так как в данном случае эффект возможен без приложения внешнего магнитного поля, то новый материал становится очень перспективным для создания самых разных электронных устройств. Например, в еще одной научной работе уже предложена модель топологического спинового транзистора на основе материала MnBi2Te4.

Кроме того, отмечают исследователи, полученный монокристалл может дать толчок в развитии физики элементарных частиц: есть надежда, что топологические изоляторы помогут экспериментально обнаружить фермионы Майораны — особые частицы, которые являются одновременно античастицами. Они были гипотетически предсказаны еще в 1930-х годах итальянским физиком Этторе Майораной, однако до сих пор не были обнаружены. Согласно теоретическим работам, майорановский фермион может существовать как квазичастица в топологических изоляторах. Кстати говоря, именно эта частица за счет своей топологической защищенности — отличный претендент на роль кубита в квантовом компьютере.

«Другой интересный пример — есть теоретическая работа, которая говорит о том, что на основе нашего материала можно сделать детектор темной материи, — рассказал ассистент лаборатории кандидат физико-математических наук Илья Климовских. — Так как это магнитный топологический изолятор, то в нем возможна реализация фазы аксионного изолятора, на основе которого можно реализовать детектор темной материи с определенным диапазоном, который пока еще не существует. Это очень неожиданно, но такие работы могут появляться, потому что свойства у материала совершенно новые и уникальные».

В Санкт-Петербургском государственном университете ученые проводили измерения магнитных характеристик нового монокристалла, а также его фотоэлектронных спектров: помогло оборудование ресурсных центров Научного парка СПбГУ — «Физические методы исследования поверхности» и «Центр диагностики функциональных материалов для медицины, фармакологии и наноэлектроники». Интересно, что предварительный вариант научной статьи (препринт), который появился в открытом доступе еще до публикации, был процитирован более 60 раз. Всего в научную коллаборацию под руководством профессора СПбГУ Евгения Чулкова вошли 22 исследовательские организации со всего мира.

«Такое количество организаций, участвующих в одной публикации в области конденсированной материи, может показаться необычным. Однако для эффективного решения сложных проблем в современной науке о твердом теле требуются объединенные усилия различных высокопрофессиональных коллективов, которые включают в себя теоретиков, химиков, физиков и материаловедов. Эта тенденция будет только усиливаться в обозримом будущем», — отметил Евгений Чулков.

Исследование поддержано грантами Санкт-Петербургского государственного университета (ID 40990069), Российского научного фонда (№ 18-12-00062), Российского фонда фундаментальных исследований (№ 18-52-06009), а также грантами других научных организаций.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 35031
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#1008   morozov »

Броуновское движение скирмионов

Магнитные скирмионы часто становятся темой научных новостей, в том числе и на страницах ПерсТ. Во многом это объясняется тем, что они, с одной стороны напоминают знакомые по учебникам цилиндрические магнитные домены, а с другой – являются субмикронными объектами, подчиняющимися законам наномира. Японские ученые из Nat. Inst. Advanced Industrial Science Technology (Tsukuba) и Osaka Univ. задались целью исследовать броуновское движение скирмионов, а также найти способ управлять им. Конечно, здесь не идет речь о том, чтобы контролировать движение отдельной частицы (в таком случае оно перестает быть хаотичным), а о том, чтобы изменять характеристики броуновского движения [1].

Условия, подходящие для наблюдений броуновского движения скирмионов, были найдены в структуре W/FeB(1nm)/Ir(0.1nm) при магнитном поле смещения 4Э (рис. 1а). Измеренный по трекам скирмионов коэффициент диффузии равен 0.1 мкм2/c. Сравнение с подобными треками для броуновских частиц, зарисованными трудолюбивыми студентами Жана Батиста Перрена более века назад (их можно найти в статье “Броуновское движение” Википедии), показывает, что магнитные скирмионы – довольно неповоротливые создания: зернышки древесной смолы размером 0.5мкм, использованные в классических опытах Перрена, характеризуются на порядок большей величиной коэффициента диффузии.
ИзображениеИзображение

Рис. 1. а – Магнитооптическое изображение хаотически движущихся скирмионов
(соответствующее видео доступно по ссылке: https://doi.org/10.1063/1.5070101.1); б – трек отдельного скирмиона [1].
Для того чтобы броуновское движение можно было бы использовать в спиновой электронике, требуется в локальной области контролировать величину коэффициента диффузии. Авторы [1] достигают этого с помощью электрических затворов: поле, создаваемое заряженным электродом, локально меняет константу перпендикулярной магнитной анизотропии материала, что сказывается на среднем времени пиннинга скирмиона на дефектах, а это, в свою очередь, влияет на эффективный коэффициент диффузии. Электрическое напряжение 0.5В, поданное на затвор, увеличивает или уменьшает (в зависимости от его полярности) коэффициент диффузии в два раза. Создавая потенциальный рельеф на поверхности, можно за счет градиента коэффициента диффузии вызывать направленное движение скирмионов или, напротив, останавливать на время их движение, реализуя, таким образом, электронные схемы, в которых тепловое движение из помехи превращается в основную движущую силу.

А.Пятаков

1. T.Nozaki et al., Appl. Phys. Lett. 114, 012402 (2019).
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 35031
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#1009   morozov »

Выяснено, что происходит с
импульсом фотона, когда он выбивает электрон

Индикатор, 2 октября 2019

Немецкие физики сконструировали новый спектрометр с ранее недостижимым разрешением и выяснили, что будет происходить с импульсом фотона, когда он сталкивается с электроном в атоме. Статья об этом появилась в журнале Nature Physics.

Альберт Эйнштейн получил Нобелевскую премию за объяснение фотоэлектрического эффекта. При нем свет, попадая на специальный материал, вызывает в нем течение электрического тока. Согласно Эйнштейну, свет состоит из частиц (фотонов), которые передают электрону атома только квантованную энергию. Если энергия фотона достаточна, он выбивает электроны из атома.

Однако так до сих пор не было понятно, как в результате такого процесса меняется импульс фотона. Чтобы выяснить это, команда физиков из Франкфуртского и Ганноверского университетов создала уникальный спектрометр, позволяющий проводить измерения с невиданной ранее точностью. Устройство имеет длину 3 метра, высоту 2,5 метра и содержит примерно столько же деталей, сколько автомобиль.
Построенный исследователями спектрометр
Alexander Hartung
Изображение
Новый спектрометр окружен непрозрачной черной палаткой, внутри которой находится чрезвычайно высокоэффективный лазер. Его фотоны сталкиваются с отдельными атомами аргона в аппарате и тем самым удаляют по одному электрону в каждом атоме. Импульс этих электронов в момент их появления измеряется с предельной точностью.

Когда многочисленные фотоны из лазерного импульса бомбардируют атом аргона, они ионизируют его. Расщепление атома уменьшает энергию фотона. Оставшаяся энергия передается высвобожденному электрону. Вопрос о том, кто в этой реакции — электрон или атомное ядро — сохраняет импульс фотона, занимал физиков уже более 30 лет. Ученые подозревали, что импульс фотона должен был передаться и электрону, и атомному ядру. Это аналогично тому, как ветер толкает парус и лодку одновременно.

Однако оказалось, что электрон получает больший импульс, чем должен — он просто забирает треть у атомного ядра. Чтобы убедиться, что дополнительный импульс электрона не был вызван случайной асимметрией в аппарате, ученые создали еще более сложное устройство, где газ подвергается импульсу лазера с противоположных сторон — сначала последовательно, а затем одновременно. В результате исследователи убедились, что на самом деле электрон получает на треть больше импульса, чем должен согласно теориям.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 35031
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#1010   morozov »

Новости физики в Интернете

Частица X17
1 января 2020
В 2016 г. в эксперименте A.J. Krasznahorkay (Институт ядерных исследований, Дебрецен, Венгрия) и соавторов была зарегистрирована аномалия в угловых корреляциях электронов и позитронов, рождающихся при внутриядерных переходах в ядрах 8Be (см. Phys. Rev. Lett. 116 042501 (2016)). Эта аномалия была интерпретирована как рождение и распад новой частицы, названной X17, с массой ≈ 17 МэВ. Данный результат привлёк большое внимание, т.к. X17 могла бы объяснить, например, тёмную материю или расхождения в измерениях аномального магнитного момента мюона, либо она может являться бозоном-переносчиком новой силы. A.J. Krasznahorkay и соавторы в усовершенствованном эксперименте с новыми детекторами проверили и уточнили прежние результаты c 8Be, а также выполнили новые измерения с ядрами 4Не. Исследовался электромагнитно-запрещённый переход 0-→0+ в ядрах 4Не, рождавшихся при обстреле водородной мишени пучком протонов. Фон, создаваемый, преимущественно, космическими лучами, измерялся две недели до и две недели после самого эксперимента и был вычтен из результатов измерений. Дополнительный пик, соответствующий рождению новой частицы с той же массой ≈ 17 МэВ, что и в случае ядер 8Be, наблюдался как в энергетическом спектре со статистической значимостью 7,1 σ, так и в угловых корреляциях e+e- со значимостью 7,2 σ. В эксперименте NA64, проводимом в ЦЕРНе, недавно был выполнен поиск частиц с предполагаемыми свойствами частицы X17. Новые частицы не зарегистрированы, но был существенно ограничен диапазон величин их взаимодействия с электронами. Тем не менее, пока остаётся широкая разрешённая область. Проверка гипотезы о рождении частицы X17 может быть выполнена в нескольких независимых экспериментах, которые будут проведены в ближайшие годы. Источник: arXiv:1910.10459 [nucl-ex]

Спиновая тепловая машина
1 января 2020
Исследование микроскопических и квантовых тепловых машин представляет большой интерес для нанотехнологий. Недавно, термодинамический цикл был реализован на единичном ионе в ловушке. Однако тепловая энергия значительно превышала расстояния между квантовыми уровнями энергии, что делало эту тепловую машину в значительной мере классической. В новом эксперименте J.P.S. Peterson (Университет Уотерлу, Канада) и соавторов удалось достичь режима, при котором тепловая машина требует квантового описания. Методом ЯМР-спектроскопии изучалась квантовая версия цикла Отто в растворе CHCl3 в ацетоне. Спины ½ ядер 13C служили рабочим телом тепловых машин, а ядерные спины 1H использовались как переносчики тепла. При этом горячий и холодный резервуары были представлены, соответственно, высокочастотным и низкочастотным радиоизлучением. Стадии цикла Отто также запускались с помощью радиоимпульсов. Хотя рабочее тело тепловых машин состояло из 1017 молекул, из-за их слабого взаимодействия между собой, они вели себя независимо, и в эксперименте изучалась усредненные характеристики. Измерения показали, что тепловая машина действительно работает на квантовом уровне, когда определяющую роль играют квантовые флуктуации. Ее КПД равен 42 %, что близко к верхнему пределу 44 % для цикла Отто, а производимая в одном цикле на единичном спине работа составляла несколько пэВ. Источник: Phys. Rev. Lett. 123 240601 (2019)

Квантовый аналог неравенства Пенроуза
1 января 2020
В теории гравитации известны несколько важных теорем, для справедливости которых необходимо изотропное (светоподобное) условие энергодоминантности (см. УФН 184 137 (2014)), нарушаемое некоторыми видами так называемой экзотической материи. Одной из этих теорем является неравенство Пенроуза, связывающее минимальную массу тела с площадью охватывающей его ловушечной поверхности. Исследователи из США и Испании (R. Bousso, A. Shahbazi-Moghaddam и M. Tomasevic) явно показали, что неравенство Пенроуза также нарушается в присутствии экзотической квантовой материи, и получили его обобщение на квантовый случай. Основной идеей их подхода является замена площади ловущечной поверхности на обобщенную энтропию на световом листе. Поскольку обобщенная энтропия может выражаться в терминах квантовых степеней свободы, этот метод в будущем может оказаться полезным при построении теории теории квантовой гравитации. Также в новой работе был введён квантовый аналог объёмного расхождения, и с его помощью дано новое определение ловушечной поверхности. С помощью этих определений был сформулирован квантовый аналог неравенства Пенроуза и продемонстрировано его применение на простых примерах. Источник: Phys. Rev. Lett. 123 241301 (2019)

Электрический волновод в графене
1 января 2020
Возможности переноса через нанопроволоки информации, заключённой в квантовых состояниях электронов, ограничена малой длиной свободного пробега электронов в нанопроволоках. В графене (слое углерода толщиной в один атом) заряды ведут себя как дираковкие безмассовые квазичастицы и могут переноситься на большие расстояния, но проблемой оставалось создание узко направленного потока этих квазичастиц. A. Cheng (Гарвардский университет, США) и соавторы применили в качестве направляющего устройства углеродную нанотрубку. Графен был заключен между слоями изолятора, и поверх одного из слоёв была помещена нанотрубка. Между нанотрубкой и графеном поддерживалась разность потенциалов, которая создавала вдоль нанотрубки потенциальную яму. По ней в графене могли двигаться дираковские фермионы в режиме единичной моды волновода. Эта конфигурация концептуально похожа на оптоволокно, по которому передаются фотоны. В эксперименте продемонстрирован перенос фермионов на расстояние в 500 нм, ограниченное размерами устройства. Нанотрубка одновременно служила зарядовым сенсором, с помощью которого выполнялись измерения, подтвердившие работу устройства в качестве волновода. О графеновой электронике см. в обзоре в УФН 188 1249 (2018). Источник: Phys. Rev. Lett. 123 216804 (2019)

Крутильные альфвеновские волны
1 января 2020
Исследователи из Норвегии, Великобритании и Франции впервые напрямую наблюдали крутильные альфвеновские волны при вспышке на Солнце. Теоретические предсказывалось, что крутильные альфвеновские волны принимают участие в переносе энергии между различными слоями солнечной атмосферы, однако ранее в наблюдениях были получены лишь косвенные данные об их существовании. Наблюдать эти волны сложно из-за того, что плотность плазмы и, соответственно, её светимость в крутильных колебаниях однородна. P. Kohutova, E. Verwichte и C. Froment изучили вспышку, произошедшую 9 декабря 2015 г. с выбросом потока плазмы в короне Солнца (о корональных процессах см. в УФН 178 1165 (2008) и УФН 189 905 (2019)). Высвобождение энергии в магнитной трубке в процессе пересоединения магнитных силовых линий возбудило в плазмы крутильные движения. Использовались данные спектрографа IRIS, измеряющего доплеровский сдвиг в линиях кремния и магния, что позволило наблюдать как эволюцию скорости плазмы со временем, так и распределение скорости поперек потока. Полученные данные соответствовали крутильным алфвеновским волнам, распространяющимся со скоростью 140 км с−1. Источник: arXiv:1912.03954 [astro-ph.SR]
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 35031
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#1011   morozov »

В России нашли способ упростить и удешевить производство лазеров

Михаил Воскресенский/РИА Новости

Калининградские ученые обнаружили эффект люминесценции — свечения вещества без его нагрева — при воздействии инфракрасным излучением на оксид иттербия. Раньше это явление наблюдалось только при сочетании нескольких редкоземельных металлов. Открытие позволит значительно удешевить и упростить производство лазерной оптики, а также поможет добиться большей мощности излучения. Работа выполнена в рамках проекта Российского фонда фундаментальных исследований при поддержке правительства Калининградской области (проект № 19-42-390002). Статья исследователей опубликована в журнале Optics Communications.

При нагревании до определенных температур вещества начинают излучать свет — электромагнитную энергию в видимой области спектра. Электроны, находясь на одном из высших энергетических уровней, самопроизвольно переходят на более низкие, испуская часть энергии в виде кванта света. Однако существуют виды свечения, возбуждаемые за счет любого другого вида энергии, кроме теплового. Они называются люминесценцией. Люди используют люминесцирующие вещества для создания источников света, стараясь минимизировать другие виды выделения энергии — нагрев, химические реакции и так далее.

При кооперативной люминесценции поглощенная в двух или более активных центрах люминесцирующей молекулы энергия передается в одно место, из которого испускается. В процессе длинноволновое (обычно инфракрасное) излучение преобразуется в более высокоэнергетическое коротковолновое (например, в видимый свет). Это явление наблюдается при оптическом возбуждении особых «кооперативных» люминофоров — специально подобранных пар редкоземельных ионов — иттербия, тулия, гольмия, эрбия и других. В такой паре (Yb3+ и Еr3+; Yb3+ и Но3+; Yb3+ и Tm3+или Yb3+и Tb3+) один из ионов служит сенсибилизатором, то есть усиливает восприимчивость к свету, а другой — активатором, то есть образует в основном веществе центры свечения. Редкоземельные металлы внедряют в кристаллические матрицы, стекло или керамику и используют при производстве излучателей, лазеров, волноводов, преобразователей энергии и биосенсоров. Оптические свойства этих объектов во многом обусловлены их размерами, формой и структурой поверхности, а процесс их создания довольно дорогостоящий и трудоемкий.

Ученые из Балтийского федерального университета имени И. Канта совместно с коллегами из Калининградского государственного технического университета выяснили, что такой же механизм свечения реализуется при взаимодействии двух ионов иттербия Yb3+. Исследователи обнаружили, что при воздействии инфракрасным излучением на порошок его оксида Yb2O3 возникает красное свечение, то есть люминесценция не требует использования второго вещества. Они показали, что оптические свойства этого эффекта можно контролировать, изменяя мощность возбуждающего излучения и его поляризацию — плоскость, в которой распространяется электромагнитная волна.

Учитывая дороговизну редкоземельных металлов, использование только оксида иттербия в производстве лазерной оптики дает перспективы для его существенного упрощения и удешевления. Кроме того, устойчивость иттербия к экстремальным температурам позволит материалу выдерживать мощное излучение. Также полученные результаты могут быть полезны при создании преобразователей энергии в области ближнего ИК-диапазона и использованы в оптосенсорике.

«Полученный эффект может применяться для улучшения приборов ночного видения. Оптика улавливает инфракрасное излучение — тепло — и на его основе формирует изображение, а способность оксида иттербия усиливать сигнал поможет сформировать более сильный поток, что сделает изображение гораздо четче, чем в приборах, линзы которых изготовлены с помощью традиционных технологий», — рассказала одна из исследователей, старший научный сотрудник научно-образовательного центра «Фундаментальная и прикладная фотоника. Нанофотоника» БФУ Анна Цибульникова.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 35031
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#1012   morozov »

IBM®
IBM Research Blog

Materials Science
Free of Heavy Metals, New Battery Design Could Alleviate Environmental Concerns

Categorized: Chemistry | IBM Research-Almaden | Materials Science

Share this post:

Сегодня IBM Research опирается на долгую историю инноваций в области материаловедения, чтобы представить новое открытие батареи. Это новое исследование может помочь устранить потребность в тяжелых металлах в производстве аккумуляторов и трансформировать долгосрочную устойчивость многих элементов нашей энергетической инфраструктуры.

По мере того как исследуются альтернативы на батарейках для всего, от транспортных средств до интеллектуальных энергосистем, по-прежнему существуют серьезные опасения по поводу устойчивости доступных технологий батарей.

Многие материалы для аккумуляторов, включая тяжелые металлы, такие как никель и кобальт, представляют огромный экологический и гуманитарный риск. В частности, кобальт, который широко распространен в Центральной Африке, подвергся критике за небрежные и эксплуатационные методы добычи1.

Используя три новых и различных запатентованных материала, которые ранее никогда не регистрировались как объединенные в батарею, наша команда в IBM Research обнаружила химию для новой батареи, которая не использует тяжелые металлы или другие вещества из-за проблем с источником.

Материалы для этой батареи могут быть извлечены из морской воды, закладывая основу для менее инвазивных методов поиска, чем современные методы добычи материалов.
...............
Изображение
BM researchers work in the IBM Research Battery Lab to combine and test unique materials and formulations for more sustainable battery technologies.

Столь же многообещающий, как и состав этой новой батареи, ее потенциал производительности. В ходе первоначальных испытаний было доказано, что его можно оптимизировать, чтобы превзойти возможности литий-ионных батарей по ряду отдельных категорий, включая более низкие затраты, более быстрое время зарядки, более высокую мощность и плотность энергии, высокую энергоэффективность и низкую воспламеняемость.

Новый дизайн батареи может превзойти литий-ионный по нескольким устойчивым технологиям

Обнаруженная в лаборатории батарей IBM Research, эта конструкция использует катодный материал без кобальта и никеля, а также безопасный жидкий электролит с высокой температурой вспышки. Эта уникальная комбинация катода и электролита продемонстрировала способность подавлять дендриты металлического лития во время зарядки, тем самым уменьшая воспламеняемость, что широко считается существенным недостатком для использования металлического лития в качестве материала анода.
.........

https://www.ibm.com/blogs/research/2019 ... ce=ixbtcom
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 35031
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#1013   morozov »

Сергей Чумаков

Шаровая молния: одна разгадка и множество вопросов
8 октября 2019

Шаровая молния - одно из самых интересных, опасных и загадочных явлений, связанных с атмосферным электричеством. Вероятно, человеку такой вид молний известен достаточно давно. Впервые шаровую молнию описал в начале XIX века физик Франсуа Араго и его исследование в основном базировалось на свидетельствах очевидцев. Именно по словам людей не слишком знакомых с наукой долгое время приходилось выдвигать гипотезы о шаровой молнии,что нисколько не способствовало разгадке этого феномена.

Условно говоря, шаровой молнией можно назвать любое светящееся, шаровое и движущееся явление в воздухе, которое обладает признаками наэлектризованности. Некоторые шаровые молнии издают характерное потрескивание или своеобразное шуршание, другие же летят почти без звуков. Цвет явления колеблется в широких пределах - от голубоватого до жёлтого или красного.

Существует шаровая молния, к сожалению, не слишком долго, буквально десятки секунд. Непредсказуемость её появления и слишком короткая жизнь затрудняют изучение этой молнии, хотя в лабораторных условиях получить подобное образование всё же удаётся.

На сегодняшний день в общих чертах наука смогла описать феномен и сейчас активно обсуждаются несколько гипотез, которые могли бы объяснить происхождение и природу шаровой молнии.

Благодаря исследованию китайских учёных, которые вели скоростную съёмку обычной грозы, совершенно случайно удалось заснять на видео формирование шаровой молнии и измерить некоторые её характеристики с помощью современных приборов. Оказалось, что образование движущегося шара из ионизированного газа (плазмы) происходит в месте удара обычной молнии в землю, а в момент появления диаметр шара может достигать пяти метров. Анализ излучения шаровой молнии показал наличие в её составе кремния, кальция и железа. Иными словами, феномен образуется благодаря какому-то взаимодействию с поверхностными слоями почвы.

Если механизм возникновения шаровой молнии буквально удалось заснять, то почему она существует без дополнительного источника энергии, от чего зависит время её жизни, что определяет вероятность появления шаровой молнии - эти вопросы пока что остаются без точного ответа. Значит, нам ещё многое предстоит узнать.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 35031
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#1014   morozov »

НАНОСТРУКТУРЫ И НАНОТЕХНОЛОГИИ

Красное вино, кофе и чай помогают создавать материалы для гибкой носимой электроники

Интерес к гибкой носимой электронике постоянно растет. Уже разработаны миниатюрные сенсоры, отслеживающие движение, имплантаты и различные медицинские датчики, электронная кожа. Один из примеров – гибкие графеновые микротранзисторы для картирования коры головного мозга (подробнее см. ПерсТ [1]). В настоящее время большинство материалов для носимой электроники получают, используя гибкие текстильные или полимерные подложки с покрытиями из металлов (Au, Ag, Cu, Ni). Проводящий металлический слой наносят осаждением из газовой фазы (CVD, PVD), путем электроосаждения или химического осаждения из растворов. Основной проблемой таких материалов является появление микротрещин при повторных сгибаниях. Это, естественно, приводит к ухудшению проводимости. Исследователи из Великобритании предложили свою методику создания качественных материалов для гибкой электроники [2]. По их мнению, оптимальным является химическое осаждение Ni или Cu. Этот способ относительно прост, не требует дорогостоящего оборудования, позволяет получать металлические слои даже на подложках сложной формы в промышленных масштабах. Ключевой момент – предварительная обработка подложек таниновой кислотой ТА (tannic acid). Танины, фенольные соединения, имеют растительное происхождение. Они содержатся в коре, листьях, кожуре, плодах; танинов много в красном вине, кофе, черном чае. Танины образуют прочные связи с белками, полисахаридами и другими биополимерами. Все знают, как трудно справиться с пятнами от красного вина, кофе, чая на одежде или скатерти из натуральных тканей. Авторы [2] погружали подложки (хлопковую ткань, полимерную пленку, натуральную и полиуретановую губки и др.) в водный раствор TA для модифицирования химической природы поверхности, а затем в водный раствор (NH4)2PdCl4 для нанесения катализатора (рис. 1).
Изображение
Рис. 1. Схема производства гибких проводников: модификация гибкой подложки путем окунания в ТА;
иммобилизация катализатора и химическое осаждение металла.
По данным XPS и FTIR на подложках образовалось ТА покрытие, а также сформировались прочные связи между фенольными группами и ионами Pd, катализаторами процесса осаждения металла. Интересно, что эксперименты с красным вином, кофе и черным чаем, содержащими танины, показали, что эти продукты способны так же, как и таниновая кислота, обеспечить иммобилизацию катализатора и активацию осаждения металла.

Размер осаждаемых наночастиц в течение всего процесса один и тот же – 15-20 нм, но при длительности более 20 мин они начинают объединяться в кластеры. Например, при длительности 60 мин в верхних слоях образуются плотно примыкающие друг к другу кластеры размером 300-500 нм (рис. 3). При многократных изгибах на таких образцах возникают микротрещины. Материалы, полученные при длительности процесса осаждения 10 мин, гибкие, но имеют низкую электропроводность, т.к. наночастицы не полностью покрывают поверхность.

Морфология металлических покрытий была изучена с помощью SEM. На рис. 2 приведены изображения исходных хлопковых волокон и полиуретановой (PU) губки, а также изображения этих подложек с Ni покрытиями, полученными по методике [2] при длительности процесса осаждения 20 мин. Это оптимальная длительность. Видно, что наночастицы Ni плотно покрывают все поверхности. Средний размер наночастиц ~ 16,5 нм. Образцы имеют достаточно высокую электропроводность и большую гибкость.
Изображение
Рис. 2. SEM изображения хлопковых волокон и полиуретановой губки без обработки (a, b) и
с Ni покрытием (c, d (длительность процесса осаждения 20 мин). На врезках изображения с большим увеличением.
На рис. 3 видно, что при длительности процесса 20 мин наночастицы плотно покрывают поверхность волокна, однако между ними есть многочисленные незаполненные промежутки, которые препятствуют образованию микротрещин при изгибах.
Изображение
Рис. 3. SEM изображения хлопка с Ni покрытиями, осажденными в течение (слева направо) 10, 20, 30 и 60 мин.
На основе хорошо известного процесса химического осаждения авторы работы [2] разработали новую оригинальную методику получения гибких дышащих долговечных материалов для носимой электроники. Понадобилось лишь добавить красного вина…

О.Алексеева

1. ПерсТ 24, вып.9/10, с.1 (2017).

2. C.Zhu et al., Small 15, 1902440 (2019).
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 35031
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#1015   morozov »

«Хаббл» нашел самые маленькие сгустки темной материи
Изображение
NASA / ESA / A. Nierenberg (JPL) and T. Treu (UCLA)

Гравитационное линзирование помогло космическому телескопу «Хаббл» обнаружить самые маломассивные скопления темной материи. Массы этих образований находятся в диапазоне миллионов солнечных — это на 5–6 порядков ниже массы крупной галактики, например, Млечного Пути. Изучение обнаруженных сгустков поможет отбросить неправильные теории о природе темной материи и приблизиться к понимаю правильной, сообщили авторы на съезде Американского астрономического общества.

При анализе ряда астрономических наблюдений с учетом только известных физических законов и видов вещества могут возникать несоответствия: например, проблема кривых вращения галактик. Для их объяснения ученые выдвигают различные теории, которые обычно называются моделями темной материи. Большинство из них предполагает, что темная материя — это новый компонент Вселенной, а состоит она из частиц без электромагнитного взаимодействия. В таком случае частицы темной материи могут формировать сгустки — подобно тому, как обычная материя собирается в галактики.

Многие предложенные варианты темной материи дают одинаковые предсказания для величин, которые сейчас можно проверить достоверно: например, параметры галактической эволюции. Отличить их можно, например, при помощи поиска маломассивных объектов из темной материи: в некоторых моделях образование небольших структур затруднено, а в других подобных ограничений нет. Пока что у астрономов, однако, данных для этого недостаточно.

С помощью «Хаббла» американские астрономы под руководством Анны Ниренберг (Anna Nierenberg) из Лаборатории реактивного движения NASA детально рассмотрели восемь квазаров, свет которых был искажен гравитационным линзированием: преломляющим телом был невидимый сам по себе объект с массой порядка 108 солнечных и меньше.

Объекты для наблюдения были выбраны из каталогов таким образом, чтобы их свет формировал конфигурацию креста Эйнштейна, то есть четыре отдельных источника, — так происходит только в случае очень близкого попадания преломляющего объекта на луч зрения. Это позволило с высокой точностью определить массу и размер искажающего свет тела.

Обнаруженные малые массы скоплений уже делают модели теплой темной материи маловероятными, так как в них предполагаются достаточно высокие скорости частиц, не позволяющие формироваться небольшим структурам. При этом их существование не запрещено в рамках стандартной модели холодной темной материи, частицы которой должны обладать достаточно высокими массами и небольшими скоростями по сравнению со светом.

В течение ближайших лет начнут работу обзорные инструменты нового поколения, такие как наземный LSST и космический Euclid. В результате их работы может быть открыто как минимум на порядок больше квазаров с линзированием в форме креста Эйнштейна, что позволит на новом уровне детальности исследовать модели темной материи.

Ранее астрономы показали, что модель сверхтекучей темной материи не выдерживает проверку Млечным Путем — она предсказывает слишком высокие скорости звезд поперек диска Галактики, хоть правильно воспроизводит параметры их движения внутри диска. Чтобы разобраться в основных моделях этого компонента Вселенной мы делали тесте «Какая ты темная материя?».

Тимур Кешелава
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 35031
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#1016   morozov »

Термоэлектрический зазор
Изображение
Доцент механического факультета Университета штата Юта Мэтью Франкуэр создал принципиально новый термоэлектрический преобразователь. Устройство поражает своей простотой. Две кремниевые пластины (в обеих использовался легированный полупроводник p-типа) располагаются на крайне малом расстоянии друг от друга - порядка 100 нм. В зазоре между пластинами поддерживается вакуум. Если одну из пластин нагреть, а другую охладить, между ними возникнет существенная разность потенциалов.
Изображение
«Энерговектор» уже рассказывал читателям о перспективных исследованиях термоэлектронной эмиссии, проводимых в Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (см. здесь). В Университете Юты получены более интересные результаты: показано, что кремниевый преобразователь преодолевает теоретический «предел чёрного тела», вырабатывая больше энергии, чем ранее считалось возможным. И, что немаловажно, Мэтью Франкуэр с коллегами нашёл способ обеспечить между пластинами равномерный сверхмалый зазор. Для этого были созданы микроопоры диаметром 30 мкм.
Изображение
Продумывая варианты применения свежеоткрытого эффекта, в университете предложили расположить преобразователь между процессором и радиатором ноутбука, чтобы сберегать часть электроэнергии, которая тратится на вычисления.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 35031
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#1017   morozov »

Физики заперли свет в нанорезонаторе на рекордно долгое время

Физики создали резонатор размером в несколько сотен нанометров, способный удерживать свет внутри себя на время, за которое световая волна совершает более 200 периодов колебаний. На основе него ученые создали устройство, которое увеличивает частоту входного света в два раза, а в будущем такие нанорезонаторы могут стать основой для создания оптических средств связи, приборов ночного видения и компактных сенсоров. Работа опубликована в журнале Science.
Изображение
С помощью электрооптики можно передавать информацию на расстояние, считывать и записывать данные. Для контроля света его нужно уметь удерживать в малой области пространства на достаточно долгое время. Но чем меньше резонатор, тем сложнее удержать в нем волну. До сих пор добиться приемлемого времени удержания света на практике удавалось лишь для резонатора, размерами превышающего длину электромагнитной волны.

Попытки ученых создать нанометровый резонатор пока что не были очень успешными — созданные нанорезонаторы обладают малой добротностью и плохо удерживают свет. В 2017 году команда физиков из России и Австралии предсказала новый тип диэлектрических резонаторов с очень высокой добротностью. Ее удалось достичь за счет реализации режима связанных состояний в континууме. Это явление, открытое в 1929 году в квантовой механике, применимо к разным типам волн (электромагнитным, акустическим или волнам на воде).

Группе физиков из Нового физтеха Университета ИТМО, Австралийского Национального Университета и Университета Корё под руководством Кирилла Кошелева (Kirill Koshelev) удалось создать предсказанный два года назад резонатор. Ученые добились времени захвата света на порядок выше, чем в предыдущих работах.

«Из арсенида галлия были изготовлены цилиндры высотой около 700 нм с различными диаметрами, близкими к 900 нм. Их практически не увидеть невооруженным взглядом. Как показал эксперимент, эталонная частица захватила свет на время, превышающее в 200 раз период одного колебания световой волны. Обычно для частицы таких размеров этот показатель не превышает 5 — 10 периодов световых колебаний. А здесь 200!», — говорит Кирилл Кошелев.

Интенсивные импульсы света, взаимодействующие с диэлектриком, могут стать причиной оптически нелинейного отклика среды, в результате чего частота выходной электромагнитной волны может быть увеличена в несколько раз (следовательно, цвет света, прошедшего через такую среду изменится в сторону фиолетового). Проблема в том, что этот процесс довольно слаб и происходит на расстояниях порядка тысячи длин волн.
Изображение
Схема устройства, генерирующего вторую гармонику. Красным обозначена входная волна, синим — выходная (с удвоенной частотой)

Kirill Koshelev et al. / Science, 2020

На основе такого цилиндра — в нем возникает описанная выше нелинейность — физикам удалось обойти эти проблемы и создать устройство для увеличения частоты луча в два раза. Например, инфракрасный свет, проходя через такое устройство, попадает в видимый диапазон. Гипотетически, если нанести слой таких резонаторов на поверхность стекла, получится простой в использовании прибор ночного видения.

Разработанный учеными резонатор может быть сделан не только из арсенида, другие полупроводники тоже подойдут. Да и размеры цилиндра можно масштабировать сохраняя пропорции. Резонаторы станут основой для различных сенсоров, компактных оптических датчиков, средств передачи данных и приборов ночного видения.

Оптические резонаторы используют и для изучения других физических объектов. Не так давно, например, оптический резонатор выявил квантовые движения в жидкости.

Олег Макаров
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 35031
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#1018   morozov »

Астрономы обнаружили новый класс странных объектов в центре галактики
11:49 16.01.2020 (обновлено: 11:53 16.01.2020)
52938
Орбиты объектов G, вращающихся вокруг сверхмассивной черной дыры (обозначена белым крестом) в центре нашей галактики
Изображение
© Anna Ciurlo, Tuan Do/UCLA Galactic Center Group
Орбиты объектов G, вращающихся вокруг сверхмассивной черной дыры (обозначена белым крестом) в центре нашей галактики
МОСКВА, 16 янв — РИА Новости. Ученые обнаружили новый класс странных объектов в центре Млечного Пути. Они выглядят как газ, а ведут себя как звезды. Описание опубликовано в журнале Nature.
Первый необычный объект в центре нашей галактики, названный G1 был обнаружен американскими астрофизиками из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе под руководством Андреа Гез (Andrea Ghez) в 2005 году. В 2012 году немецкие астрономы зафиксировали аналогичный объект G2 в центре Млечного пути, который в 2014 году вплотную приблизился к сверхмассивной черной дыре.
В новой статье астрономы из Галактического центра Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, которым руководит Андреа Гез, сообщают о существовании еще четырех подобных объектов, которые они назвали G3, G4, G5 и G6.
Все шесть объектов вращаются вокруг сверхмассивной черной дыры Стрелец A* в центре нашей галактики. Ученые рассчитали орбиты каждого из этих объектов, и если G1 и G2 имеют похожие орбиты, орбиты четыре новых — очень разные. Они лежат в различных плоскостях, не совпадающих с плоскостью орбиты G1 и G2, имеют различные эксцентриситеты, а один из объектов имеет очень вытянутую орбиту.
"Новые объекты в большинстве случаев выглядят компактными и растягиваются, когда они приближают их к черной дыре. Их орбитальные периоды находятся в диапазоне от 100 до 1000 земных лет", — приводятся в пресс-релизе университета слова первого автора статьи Анны Чюрло (Anna Ciurlo).
Крабовидная туманность. Быстро вращающаяся нейтронная звезда в центре туманности играет роль динамо, питающего магнитное поле. Синеватое свечение исходит от электронов, вращающихся с релятивистскими скоростями вокруг линий магнитного поля
Авторы считают, что все шесть объектов раньше были двойными звездами — системой из двух звезд, вращающихся вокруг общего центра масс — которые слились из-за сильной гравитационной силы сверхмассивной черной дыры. По словам Гез, для слияния таких звезд требуется около 1 миллиона лет. При этом образуется чрезвычайно большая звезда, закрытая от наблюдателя плотным облаком газа и пыли.
При приближении к черной дыре газ из внешней оболочки объектов G сильно растягивается, а внутренняя часть газово-пылевого облака остается компактной. По мнению ученых, это свидетельствует о наличии внутри облака звездного объекта.
"Скорее всего, слияния звезд во Вселенной происходят гораздо чаще, чем мы думаем, — говорит Гез. — Побуждать звезды к слиянию могут черные дыры. Возможно, многие звезды, которые мы наблюдаем, являются конечным продуктом таких слияний. Взаимодействия двойных звезд друг с другом и с черной дырой сильно отличаются от того, как отдельные звезды взаимодействуют с другими одиночными звездами и с черными дырами".
Наибольший интерес ученых вызвал материал, который отрывается от объектов типа G приливными силами и в будущем будет неизбежно поглощен черной дырой.
"Когда это произойдет, мы увидим впечатляющий фейерверк, поскольку материал, который съедает черная дыра, нагревается и испускает обильное излучение, прежде чем исчезает за горизонтом событий", — заявил Марк Моррис (Mark Morris), один из авторов исследования.
Ученые отмечают, что центр галактики — наиболее активная с точки зрения космических событий область, в отличие от той части, где расположена Солнечная система.
"В центре нашей галактики плотность звезд в миллиард раз выше, чем в нашей части Млечного Пути, гравитационное притяжение и магнитные поля намного сильнее. Можно сказать, что здесь имеет место экстремальная астрофизика", — отмечает ученый.
Возможно, на следующем этапе исследований будут обнаружены и другие объекты класса G. Авторы уже определили потенциальных кандидатов и готовы приступить к их изучению.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 35031
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#1019   morozov »

В поведении электронов увидели намеки на "новую физику"
Теперь эти теоретические результаты нужно проверить экспериментально
© Михаил Почуев/ТАСС
Изображение
ТАСС, 20 января. Физики-теоретики обнаружили свидетельства существования частицы, которую не предсказывает Стандартная модель – теория, которая описывает большую часть взаимодействий всех известных сейчас науке элементарных частиц. При этом они просчитывали свойства сильно ионизированных атомов благородных газов. Об этом пишет пресс-служба "Проекта 5-100".

"Если опыты будут успешными, то мы сможем получить ограничения на параметры предполагаемой новой частицы за пределами Стандартной модели. Кроме того, такие эксперименты помогут понять, изменяются ли фундаментальные константы с течением времени, что важно для изучения развития Вселенной", - прокомментировал достигнутые результаты один из авторов работы, физик из Санкт-Петербургского политехнического университета Владимир Ерохин.

Существование темной материи и темной энергии, а также многие другие неразгаданные загадки Вселенной заставляют ученых считать, что Стандартная модель, которая описывает все силы, которые существуют в природе, их переносчиков и взаимодействия между разными типами частиц, не может быть полной.

Поэтому исследователи ищут следы так называемой "новой физики" как в аномалиях, которые фиксируют как на различных ускорителях частиц, так и в космосе, в "эхе" Большого взрыва или в остатках света первых звезд мироздания. За последние годы ученые нашли несколько возможных кандидатов на эту роль, однако ни в одном случае они пока не смогли однозначно показать, что эти аномалии действительно существовали.
По следам "новой физики"

Ерохин и его коллеги обнаружили еще одно расхождение подобного рода, просчитывая поведение нескольких атомов разных изотопов аргона, лишенных большей части электронов. В результате этого по своему устройству они стали похожи на атомы бора, углерода и бериллия, у которых при этом сильно избыточный положительный заряд.

Ученых интересовала одна простая вещь – как спектр подобных "двойников" этих трех элементов будет отличаться от того, как со светом взаимодействуют соседние с ними изотопы. Этот параметр можно достаточно точно просчитать и измерить, и расхождения между теорией и практикой укажут на существование "новой физики" и связанных с ней частиц.

Эти расчеты указали на то, что структура спектра различных изотопов аргона менялась далеко не всегда таким образом, как это предсказывает Стандартная модель. Более того, этот эффект оказался примерно в четыре раза сильнее, чем на то указывали расчеты и наблюдения за другими типами атомов, которые ранее проводили другие ученые.

Большая сила этих расхождений, как отмечает Ерохин, впервые позволит физикам проверить их экспериментальным путем, используя спектроскопическое оборудование нового поколения. Подобные замеры, как надеются ученые, будут проведены в ближайшее время на базе Национального метрологического института Германии в Брауншвейге.

В будущем ученые планируют провести более детальные расчеты, в рамках которых будет задействовано больше электронов, которые окружают ядра различных изотопов аргона. Подобные вычисления гораздо сложнее производить, однако они, по словам Ерохина, уменьшат уровень помех и помогут получить более однозначные ответы на вопрос, есть ли в этих аномалиях "новая физика".
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 35031
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Информация свежая... и не очень

Номер сообщения:#1020   morozov »

Обнаружен изменяющий представления о Вселенной объект
15:59, 20 января 2020
Наука и техника

Фото: M. Tanaka / NAOJ

Ученые Копенгагенского университета в Дании показали, что самая отдаленная галактика из известных сформировалась уже через 1,5 миллиарда лет после Большого взрыва. Это на миллиард лет раньше, чем показывали предыдущие исследования. Открытие этого объекта может привести к изменению современных представлений об эволюции Вселенной. Об этом сообщается в пресс-релизе на EurekAlert!

Обнаруженная массивная галактика относится к умирающим, то есть в ней останавливаются процессы образования звезд. У нее также имеется сформировавшееся ядро. Это указывает на то, что, когда подобные звездные системы были «живыми», происходящие в них процессы не были настолько бурными, как у многих других галактик той эпохи.

Исследователи до сих пор не знают точного ответа на вопрос, почему галактики умирают. Например, Млечный Путь все еще «жив», и в нем медленно рождаются новые звезды, однако галактика M87, находящаяся относительно близко, уже «мертва». По мнению ученых, это может быть как-то связано с наличием активной сверхмассивной черной дыры в ядре.

В будущем астрономы планируют получить больше данных о нормальных галактиках, чтобы выяснить, какие причины заставляют их прекращать образовывать новые звезды.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Ответить

Вернуться в «Дискуссионный клуб / Debating-Society»