Joulukuu on arvioinnin aikaa. Vesti.Nauka-projektin (nauka.vesti.ru) toimittajat ovat valinneet sinulle kymmenen mielenkiintoisinta uutista, joilla fyysikot ovat ilahduttaneet meitä kuluneen vuoden aikana.

Aineen uusi tila

Eksitonium-nimisen aineen tila ennustettiin teoriassa lähes puoli vuosisataa sitten, mutta se saatiin vasta nyt kokeilemalla.

Tämä tila liittyy Bose-kondensaatin muodostumiseen eksitoni-kvasihiukkasista, jotka ovat elektronin ja reiän pari. Olemme jo selittäneet, mitä kaikki nämä hankalat sanat tarkoittavat.

Polariton tietokone

Tämä uutinen tuli Skolkovosta. Skoltechin tiedemiehet ovat ottaneet käyttöön täysin uudenlaisen tietokoneen toimintamallin. Sitä voidaan verrata seuraavaan menetelmään pinnan pohjapisteen löytämiseksi: älä tee hankalia laskelmia, vaan kaada lasillinen vettä sen päälle. Vain pinnan sijasta oli vaaditun konfiguraation omaava kenttä ja veden sijasta polaritonien kvasihiukkasia. Materiaalimme auttaa sinua ymmärtämään tämän kvanttiviisauden.

Kvanttiteleportaatio "Maasatelliitti"

Kvanttiteleportaatio (kvanttitilan siirto sotkeutuneiden fotonien avulla) on yksi viime vuosikymmenien lupaavimpia teknologioita.

Vuonna 2017 kiinalaiset fyysikot ottivat uuden askeleen kohti kvantti-Internetiä. He olivat ensimmäiset, jotka teleportoivat yksittäisiä fotoneja satelliitista Maahan. "Pisteiden A ja B" välinen etäisyys oli 1400 kilometriä ja signaali välitettiin lasersäteen kautta.

"Vesti.Nauka" kertoi tämän upean saavutuksen yksityiskohdista.

Metallinen vety

Vuoden 2017 alussa tuli jännittäviä uutisia: Harvardin yliopiston fyysikot ilmoittivat onnistuneensa saamaan stabiilia metallista vetyä.

Muistetaan, että kiinteää ainetta kutsutaan metalliksi, jos osa sen elektroneista ei ole kiinnittynyt atomeihin, vaan liikkuu vapaasti kiteessä. Teoreettisesti ennustetaan, että äärimmäisissä paineissa myös vety muuttuu metallimuotoon. Käytännössä tällainen tila voitaisiin luoda uudelleen vain sekunnin tuhannesosassa.

Ja nyt Harvardin tutkijat ilmoittivat pystyvänsä luomaan vakaan näytteen. Stabiilin metallisen vedyn odotetaan säilyvän normaaleissa olosuhteissa. Lisäksi se tulee olemaan ihmiskunnan niin toivoma suprajohde huoneenlämmössä.
Puhuimme tästä korkean profiilin kokeesta ja skeptikkojen vastalauseista.

Ennätystehoinen laser

Kuluneen vuoden aikana joukko brittiläisiä ja tšekkiläisiä tutkijoita ilmoitti onnistuneesta ennätyslaserin testauksesta. Laite, jota kutsutaan nimellä "Bivoy" tšekkiläisten legendojen voimamiehen kunniaksi, kehittää keskimäärin yhden kilowatin tehon.

Tämä luku saattaa tuntua vaatimattomalta, etenkin verrattuna sen laserin "veljiin", jotka tuottavat jopa 1015 wattia. Mutta tällaiset valtavat arvot saavutetaan vain lyhyillä säteilypulsseilla, joita lähetetään melko harvoin. Pulssien välisten pitkien taukojen vuoksi tällaisten jättiläisten aikakeskimääräinen teho on pieni. Joten tässä parametrissa "Bivoy" on todella muita edellä.

Puhuimme siitä, missä tämä "sankarillinen voima" voisi olla hyödyllinen ihmiskunnalle.

Törmäävät fotonit suuressa hadronitörmäyttimessä

Kahden fotonin törmäys tai, kuten asiantuntijat sanovat, valon sironta valosta, on klassinen ilmiö, joka on teoreettisesti kuvattu monissa kvanttifysiikan oppikirjoissa. Mutta sitä ei ole vielä ollut mahdollista havaita kokeellisesti, ainakaan "puhtaassa muodossaan" ilman mesonien välitystä.

Fotonien vuorovaikutus huoneenlämpötilassa

Fotoneilla on monia eri tapoja olla vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, ja tätä tiedettä kutsutaan epälineaariseksi optiikkaksi. Ja jos valon sironta valossa havaittiin vasta äskettäin, Kerr-ilmiö on ollut kokeilijoiden tuttu jo pitkään.

Kuitenkin vuonna 2017 se toistettiin ensimmäistä kertaa yksittäisille fotoneille huoneenlämpötilassa. Keskustelimme yksityiskohtaisesti tästä mielenkiintoisesta ilmiöstä, jota jossain mielessä voidaan kutsua myös "valohiukkasten törmäykseksi", ja sen yhteydessä avautuvista teknologisista näkymistä.

Aika kristalli

Tyhjässä tilassa mikään piste ei eroa muista. Kiteessä kaikki on erilaista: siellä on toistuva rakenne, jota kutsutaan kidehilaksi. Ovatko samanlaiset rakenteet mahdollisia, jotka ilman energiankulutusta toistuvat ei avaruudessa, vaan ajassa?

Materiaalin valmisteli fysiikan ja matemaattisten tieteiden kandidaatti Aleksei Ponyatov

Gravitaatioaallot neutronitähtien sulautumisesta

Neutronitähden törmäys. Kuva: NSF/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet.

Kiihdytystunneli valmis. Kuva: European XFEL/Heiner Muller-Elsner.

Pienikokoinen neutriinoilmaisin, jota fyysikko Björn Scholz pitää käsissään, on muodoltaan ja kooltaan samanlainen kuin tavallinen pullo. Kuva: Juan Collar/uchicago.edu.

TRAPPIST-1-järjestelmän planeetat verrattuna aurinkokunnan planeetoihin. Kuva: NASA/JPL-Caltech.

Cassini-avaruusaluksella otettu kuva Saturnuksen renkaista. Kuva: Space Science Institute/JPL-Caltech/NASA.

Vuoden 2017 merkittävin löytö oli kaikkien aikojen ensimmäinen gravitaatioaaltojen havaitseminen kahden neutronitähden yhdistymisestä. Ensimmäistä kertaa tähtitieteilijät pystyivät havaitsemaan samanaikaisesti sulautumisen aikana syntyneet gammasäteilysoihdut ja sitten löytämään ja tutkimaan paikan, jossa kosminen katastrofi tapahtui - 100 miljoonan valovuoden päässä Maasta.

LIGO (USA) ja Virgo (Ranska, Italia) gravitaatioaallonilmaisimet havaitsivat gravitaatioaallot 17. elokuuta, ja pari sekuntia myöhemmin Integral (ESA) ja Fermi (NASA) avaruusobservatoriot tallensivat lyhyitä gammasäteilysäteitä. Maa- ja avaruusobservatoriot liittyivät signaalin lähteen etsintään, jotka sitten seurasivat "räjähdyksen" vähitellen hiipuvaa jäännöstä useita kymmeniä päiviä. Työhön osallistui venäläisiä tutkijoita IKI RAS:sta, SAI MSU:sta ja Physicotechnical Institutesta. A. F. Ioffe.

Tämä löytö liittyy useisiin astrofysiikan ongelmiin. Ensinnäkin kysymykseen voimakkaiden gammapurkausten alkuperästä, jotka säteilevät enemmän energiaa sekunnin murto-osassa kuin Aurinko miljoonien vuosien aikana.

Astrofyysikot ovat pitkään olettaneet, että purkausten lähde voisi olla kahden neutronitähden sulautuminen, mutta nyt he ovat saaneet kokeellisen todisteen kehitetyn teorian pätevyydestä. Tähtien törmäyksen seurauksena, samanaikaisesti gammapurkauksen kanssa, osa tähtiaineesta sinkoutuu suurella nopeudella ympäröivään avaruuteen. Tätä vuonna 2013 löydettyä ilmiötä kutsutaan kilonovaksi. Sitten tuloksena olevan pilven radioaktiiviset alkuaineet hajoavat pysyviksi, jolloin syntyy sen säteilyä. Tähtitieteilijät ovat löytäneet pilvestä suuria määriä raskaita alkuaineita, kuten kultaa ja platinaa, mikä viittaa siihen, että tähtien sulautumiset ovat todellisia galaktisia raskaiden elementtien tehtaita, joita nuoressa universumissa ei ollut.

53 qubit kvanttitietokone

Kovasti odotettuja kvanttitietokoneita ei ole vielä luotu, mutta vuonna 2017 otettiin tärkeitä askelia ajatuksen toteuttamiseksi. Kvanttilaskentalaitteet toimivat kubittien – objektien kanssa, jotka tallentavat pienimmän informaatioelementin, analogisesti tavallisen tietokoneen bitin kanssa. Kubittien määrä määrittää kvanttitietokoneen ominaisuudet.

Marraskuussa Nature-lehti julkaisi artikkeleita kvanttijärjestelmien mallintamisesta 51 ja 53 kubitin kvanttitietokoneilla. Aiemmin tällaiset yleislaitteet rajoitettiin 20 kubittiin. Kubittien määrän lisääminen 2,5-kertaiseksi on lisännyt tietokoneiden ominaisuuksia huomattavasti. 51 kubitin kvanttitietokone luotiin Mihail Lukinin johdolla, joka työskentelee Venäjän kvanttikeskuksessa ja Harvardin yliopistossa. Tämän vuoden heinäkuun 28. päivänä tällainen laite esiteltiin kansainvälisessä kvanttiteknologian konferenssissa Moskovassa.

Stabiili metallinen vety

Harvardin fyysikot raportoivat tammikuussa, että he olivat tuottaneet pieniä määriä stabiilia metallista vetyä ensimmäistä kertaa historiassa. Näytteen mitat olivat 1,5 x 10 um. Metallisen vedyn teoreettinen olemassaolo korkeissa paineissa ennustettiin vuonna 1935. Luonnossa tällaiset olosuhteet toteutuvat tähtien ja jättiläisplaneettojen syvyyksissä. Vuodesta 1996 lähtien sitä on valmistettu iskupuristuksen avulla useita kertoja, mutta vetyä oli tässä tilassa hyvin lyhyen aikaa.

Stabiilin metallisen vedyn tuottamiseen Harvardin tiimi käytti laitosta, jossa timanttilalasit tuottivat 495 gigapascalin painetta, mikä on noin viisi miljoonaa kertaa normaali ilmakehän paine.

Puhtaasti tieteellisen arvon lisäksi tällä eksoottisella materiaalilla voi olla myös käytännön sovelluksia - sillä on korkean lämpötilan suprajohtavuus (tässä tapauksessa se tapahtui -58 o C:ssa).

Röntgenvapaiden elektronien laser alkaa toimia

Syyskuun 1. päivänä pidettiin viralliset avajaiset maailman suurimmalle eurooppalaiselle röntgenvapaiden elektronien laserille XFEL (x-ray free electronic laser), jonka luomiseen myös Venäjä osallistui. Itse asiassa tämä asennus ei ole laser, eli tietyn tyyppisen optisen säteilyn lähde. Siinä röntgensäteily, joka on ominaisuuksiltaan samanlainen kuin lasersäteily, luo elektronisäteen, joka kiihtyy lähellä valonnopeutta. XFEL tekee tämän käyttämällä maailman suurinta suprajohtavaa lineaarikiihdytintä, jonka pituus on 1,7 km. Kiihdytetyt elektronit tulevat aaltoputkeen - laitteeseen, joka luo ajoittain muuttuvan magneettikentän avaruudessa. Liikkuessaan siinä siksak-reittiä pitkin elektronit emittoivat röntgensäteen alueella. Ainutlaatuinen uusi asennus tuottaa ultralyhyitä röntgensäteitä ennätystaajuudella 27 000 kertaa sekunnissa, ja sen huippukirkkauden odotetaan olevan miljardi kertaa suurempi kuin nykyisten röntgenlähteiden.

Yli 60 tutkimusryhmää on jo jättänyt hakemuksen kokeiden suorittamiseksi. Ennätyksellisen kirkkaiden ja erittäin lyhyiden röntgenpulssien avulla tutkijat pystyvät näkemään paitsi atomien järjestyksen molekyyleissä, myös siellä tapahtuvia prosesseja. Näin pääsemme uudelle tasolle fysiikan, kemian, materiaalitieteen, biotieteiden ja biolääketieteen aloilla. Esimerkiksi uusia lääkkeitä luodessaan asiantuntijat, jotka tietävät atomien tarkan sijainnin proteiinimolekyyleissä, voivat valita aineita, jotka estävät tai päinvastoin stimuloivat heidän työtä. Kiteiden rakenteen tunteminen mahdollistaa haluttujen ominaisuuksien omaavien materiaalien kehittämisen.

Neutriinojen havaitseminen elastisella reboundilla

Syyskuussa 2017 suuri kansainvälinen fyysikkoryhmä, mukaan lukien Venäjältä, raportoi neutriinojen elastisen koherentin sironnan löytämisestä aineen ytimissä. Tämän ilmiön ennusti vuonna 1974 MIT-teoreetikko Daniel Friedman. Neutriinot ovat vaikeasti havaittavissa olevia hiukkasia, ja niiden kiinni saamiseksi tutkijat rakentavat valtavia installaatioita, jotka sisältävät kymmeniä tuhansia tonneja vettä. Friedman havaitsi, että neutrinon aaltoominaisuuksien vuoksi se on vuorovaikutuksessa johdonmukaisesti kaikkien ytimen protonien ja neutronien kanssa, mikä lisää merkittävästi harkittujen vuorovaikutusten määrää - neutriinot pomppivat ytimestä. 461 päivän aikana tutkijat havaitsivat 134 tällaista tapahtumaa.

Tämä löytö ei pakota oppikirjoja kirjoittamaan uudelleen. Sen merkitys on siinä, että kokeilijat ovat luoneet pienen ilmaisimen, joka sisältää vain 14,6 kg cesiumjodidikiteitä. Pienet kannettavat neutrinoilmaisimet löytävät monenlaisia ​​sovelluksia esimerkiksi ydinreaktorien valvontaan. Valitettavasti ne eivät pysty korvaamaan jättiläisilmaisimia kaikissa kokeissa, koska koherenttiin sirontaan perustuva ilmaisin ei pysty erottamaan neutriinotyyppejä.

Temporaalinen kristalli - kaksi vaihtoehtoa

Maaliskuussa kaksi yhdysvaltalaista tutkijaryhmää ilmoitti löytäneensä uuden aineen tilan, jota kutsutaan aikakiteeksi - temporaaliksi kristalliksi (katso "Tiede ja elämä" nro 6, 2017). Tämä on uusi ajatus fysiikassa, josta on keskusteltu laajasti viime vuosina. Tällaiset kiteet ovat jatkuvasti liikkuvia hiukkasrakenteita, jotka itse toistavat itseään ajan myötä. Yksi ryhmä käytti ytterbiumatomien ketjua, jossa järjestelmän magneettisen momentin projektio värähteli laserien vaikutuksesta. Toinen katseli kristallia, joka sisälsi noin miljoona satunnaisesti järjestettyä vikaa, joilla jokaisella oli oma magneettinen momenttinsa. Kun tällainen kide altistettiin mikroaaltosäteilyn pulsseille kierrosten kääntämiseksi, fyysikot tallensivat järjestelmän vasteen taajuudella, joka oli vain murto-osa jännittävän säteilyn taajuudesta. Työ herätti keskustelua: voidaanko tällaisia ​​järjestelmiä pitää ajallisina kiteinä? Loppujen lopuksi järjestelmien pitäisi teoriassa värähdellä ilman ulkoista vaikutusta. Mutta joka tapauksessa tällaisia ​​ajallisia kiteitä voidaan käyttää erittäin tarkkoina antureina esimerkiksi pienimpien lämpötila- ja magneettikenttien muutosten mittaamiseen.

Maan kaltaiset eksoplaneetat

Viime vuosina tähtitieteilijät ovat löytäneet monia eksoplaneettoja - planeettoja, jotka kiertävät muita tähtiä. Maan kaltaisten planeettojen löydöt vyöhykkeeltä, jolla nestemäistä vettä voi esiintyä ja siten elämää (asuttava vyöhyke), eivät kuitenkaan ole niin yleisiä. Helmikuussa NASA:n tähtitieteilijät ilmoittivat löytäneensä seitsemän eksoplaneettaa punaisen kääpiöjärjestelmän TRAPPIST-1:stä (kolme planeettaa löydettiin vuonna 2016), joista viisi on kooltaan lähellä Maata ja kaksi on hieman pienempiä kuin maa, mutta suurempia kuin Mars. . Tämä on enemmän kuin missään muussa järjestelmässä. Ainakin kolme planeettaa, ja mahdollisesti kaikki, ovat asumiskelpoisella vyöhykkeellä.

TRAPPIST-1 on erittäin viileä, noin 2500 K kääpiötähti, jonka massa on vain 8 % Auringon massasta (eli hieman suurempi kuin planeetta Jupiter), joka sijaitsee noin 40 valovuoden päässä Maasta. Planeetat ovat hyvin lähellä tähteä, ja kaukaisimman kiertorata on paljon pienempi kuin Merkuriuksen kiertorata. Elokuussa Hubble-avaruusteleskooppia käyttävät tähtitieteilijät ilmoittivat ensimmäisistä vihjeistä, että TRAPPIST-1 sisälsi vettä, mikä teki siellä elämän mahdolliseksi.

Huhtikuussa tähtitieteilijät ilmoittivat löytäneensä 1,4 kertaa Maan kokoisen kiviplaneetan toisen punaisen kääpiön, LHS 1140:n, asuttavalta alueelta. Se saa puolet niin paljon valoa kuin Maa. Löydön kirjoittajat pitävät sitä hyvänä ehdokkaana maan ulkopuolisen elämän etsimiseen.

Joulukuussa amerikkalaiset tähtitieteilijät ilmoittivat löytäneensä Kepler-90-tähtijärjestelmän kahdeksannen planeetan, joka sijaitsee noin 2 500 valovuoden etäisyydellä Maasta. Tämä järjestelmä on lähimpänä aurinkokuntaa planeettojen lukumäärän suhteen. Totta, löydetty planeetta sijaitsee liian lähellä tähteä ja lämpötila sen pinnalla on yli 400 °C. Mielenkiintoista on, että planeetta löydettiin käsittelemällä Kepler-teleskoopin tietoja hermoverkon avulla.

Cassini-tehtävän päätökseen

Syyskuun 15. päivänä Cassini-avaruusluotaimen 13 vuotta kestänyt tehtävä päättyi sen putoamiseen Saturnuksen pinnalle. Vuonna 1997 lanseerattu se on tutkinut seitsemättä planeettaa vuodesta 2004 lähtien ja lähettänyt valtavan määrän dataa ja ainutlaatuisia valokuvia Maahan. Hänen elämänsä viimeinen vaihe - "Grand Finale" - alkoi 26. huhtikuuta 2017. Cassini teki 22 ohilentoa planeetan ja sisärenkaan välillä. Tällaiset syvät "sukellukset" antoivat paljon uutta tietoa, erityisesti Saturnuksen ionosfäärin sähköisestä ja kemiallisesta yhteydestä renkaisiin.

Luotain vuonna 2017 saatujen tietojen perusteella tähtitieteilijät päättelivät, että Saturnuksen renkaat ovat paljon nuorempia kuin planeetta, joka on noin 4,5 miljardia vuotta vanha. Sormusten arvioidaan olevan 100 miljoonaa vuotta vanhoja, mikä tekee niistä dinosaurusten nykyaikaisia.

Tutkijat päättivät "pudottaa" luotain planeetalle, jotta se ei vahingossa kuljettaisi maanpäällisiä bakteereja Saturnuksen kuiille Titanille ja Enceladukselle, missä paikallisia mikro-organismeja saattaa esiintyä.

Kvarkin fuusio

Marraskuussa Nature-lehdessä ilmestyi artikkeli, jossa kaksi fyysikkoa Yhdysvalloista ja Israelista ehdotti teoriassa mahdollisuutta, että kvarkkitasolla tapahtuisi lämpöydinreaktion kaltainen reaktio, mutta jossa energia vapautuu paljon enemmän. Kuten tiedetään, lämpöydinreaktion aikana kevyet elementit sulautuvat energian vapautumiseen. Samanlainen reaktio voi tapahtua myös alkuainehiukkasten törmäyksessä, jotka nykyaikaisten käsitteiden mukaan koostuvat kvarkeista. Tässä tapauksessa törmäävien hiukkasten kvarkit ovat vuorovaikutuksessa ja ryhmittyvät uudelleen. Tämän seurauksena uusi hiukkanen, jolla on erilainen kvarkin sitoutumisenergia, ilmaantuu ja energiaa vapautuu.

Tutkijat esittivät kaksi mahdollista reaktiota. Ensimmäisessä, kun kaksi viehätyskvarkkia yhdistyvät, vapautuu 12 MeV energiaa. Kahden pohjakvarkin sulautuessa pitäisi vapautua 138 MeV, mikä on lähes kahdeksan kertaa enemmän kuin deuteriumin ja tritiumin erillisessä fuusiossa lämpöydinreaktiossa (18 MeV). Näiden oletusten käytännön soveltamista ei ole vielä harkittu kvarkkien pienen elinkaaren vuoksi.

Eksitonit tiivistettiin onnistuneesti

Joulukuussa ryhmä fyysikoita Yhdysvalloista, Iso-Britanniasta ja Alankomaista ilmoitti löytäneensä uuden aineen muodon, jota he kutsuivat eksitoniumiksi. Exciton-kvasihiukkasen, kiteen erityisen virittyneen tilan, joka voidaan ajatella vetyatomin kaltaisena elektronin ja reiän yhdisteenä, ennusti vuonna 1931 Neuvostoliiton fyysikko Jakov Iljitš Frenkel.

Eksitoni on bosoni, hiukkanen, jolla on kokonaislukuinen spin, ja riittävän alhaisessa lämpötilassa bosonijärjestelmä menee erityistilaan, jota kutsutaan kondensaatiksi, jossa kaikki hiukkaset ovat samassa kvanttitilassa ja käyttäytyvät kuin yksi iso kvanttiaalto. . Tästä johtuen Bose-neste muuttuu supernesteiseksi tai suprajohtavaksi. Tutkijat ovat löytäneet eksitonien Bose-kondensaatin 1T-TiSe 2 -kiteistä.

Löytö on tärkeä kvanttimekaniikan jatkokehityksen kannalta, ja käytännössä eksitoniumin suprajohtavuudelle ja superfluiditeetille saattaa löytyä käyttöä.

Lue viimeisimmät uutiset Venäjältä ja maailmalta Newslandin Kaikki uutiset -osiossa, osallistu keskusteluihin, vastaanota ajankohtaista ja luotettavaa tietoa aiheesta Kaikki uutiset Newslandissa.

19:38 08.02.2020

Naistutkijat ovat antaneet suuren panoksen Venäjän tieteeseen

Venäjän tiedepäivästä on tullut yksi viihdyttävimmistä ammattilomista Venäjän federaatiossa. Loppujen lopuksi tämä on yksi niistä päivistä, jolloin venäläiset eivät vain pysty onnittelemaan tiedeyhteisöä, vaan myös oppivat paljon mielenkiintoisia asioita tieteen ja tekniikan maailmasta. Nykymaailmassa naisiin kiinnitetään paljon huomiota, mutta näin ei aina ollut. Haluan muistuttaa teitä upeista naistieteilijöistä, jotka ovat tehneet paljon valoisan tulevaisuutemme eteen vaikeista ajoista huolimatta. Harvat ihmiset tietävät, mutta kemisti Anna Mezhlumova oli juuri se henkilö

14:30 20.01.2020

Ystävällisestä ja naivista ensimmäisestä fysiikan opettajastani.

Leningradissa, heti sodan jälkeen, kuuden vuoden ikäisenä kommunikoin pääasiassa naisten kanssa ja tunsin läheisesti vain yhden miehen - Pavel Ivanovichin, Zhenya-tädin kollegan ja ystävän. Hän on insinööri, ystävällisin ja herkkä ihminen, ja minulle kommunikointi hänen kanssa on suurinta onnea. Hän antoi minulle mikroskoopin, ja oli niin paljon iloa, kun katsoimme hyönteisiä sen läpi. Kärpäsensilmän upea, hienostunut ylellisyys Hän antoi minulle myös joukon lasten putkityökaluja, joiden vasaraa idolsin erityisesti ja kutsuin sitä Staliniksi sen paremmuudesta. Tein jousen, ja olemme jossain takana

23:30 27.06.2019

Lagrangian formalismi. Yleistetyt koordinaatit. Osa 1

Hei, rakkaat toverit! Tässä on 5. numero syklistä Diamat, historia ja matematiikka ja fysiikka. Tänään ehkä kolmas komponentti on vallitseva. Ja ehkä minun pitäisi etukäteen pyytää anteeksi sanoittajilta, että fysiikkaa voi olla liikaa, ja fyysikoilta, että se esitetään liian vapaasti. Ja vielä nykyajan ns. suositut teoreettisen fysiikan julkaisut vuotavat pääsääntöisesti yksinomaan mautonta tulkintaa sen säännöksistä, jotka eivät tuo lukijaa tai katsojaa lähemmäksi heidän ymmärrystään, vaan luovat hänelle vain tietyn illuusion

14:35 30.05.2019

”Vuoden löydön” tekivät pietarilaiset tiedemiehet: tämä fyysinen ilmiö muuttaa kaiken

Viime vuoden lopulla Pietarin kaivosyliopiston sekä fysiikan ja energiainstituutin (Obninsk) professoriryhmä teki uskomattoman löydön, jota maailma ei voinut muuta kuin arvostaa. Heidän työnsä on jatkunut vuodesta 2010, ja tulokset saivat ansaitusti vuoden löytöstatuksen. Uusi fyysinen ilmiö mahdollistaa mannertenvälisten ballististen ohjusten hallinnan tehostamisen, uusien autonomisten ydinlaitosten luomisen ja jopa avaruusalusten luomisen, jotka pystyvät lentämään syvän avaruuden ääriolosuhteissa.

18:08 25.02.2019

Säilytys ja muuntaminen

Kuten eksaktissa tieteessä kuuluu olla, aluksi tulee vähän kuivaa teoriaa. Ja sitten näemme kuinka tämä teoria ilmenee käytännössä ja kuinka tämä käytäntö johti ihania ihmisiä upeaan teoriaan. Puhumme myös siitä, kuinka joidenkin muiden tiedemiesten päässä tieteellisten löytöjen seurauksena joko aine katoaa jättäen vain yhtälöt tai kausaalisuus romahtaa, raivaten tietä jumalalliselle ihmeelle. Puhumme myös siirtymisestä määrästä laatuun, mahdollisista esteistä ja haarautuneista ketjureaktioista, ja tulemme näkemään jopa yhden sellaisen reaktion (siis

20:59 31.10.2018

Tähtitieteilijät ovat osoittaneet, miltä Linnunradan keskellä oleva musta aukko näyttää

VLT-teleskooppi (Very Large Telescope) pystyi ensimmäistä kertaa havainnoimaan ainetta, joka kiertää mustaa aukkoa hyvin lähellä paluuta. Se sijaitsee Linnunrata-galaksimme sydämessä, sen massa on neljä miljoonaa auringon massaa, ja sen ympärille kertynyt kaasu pyörii 30 % valon nopeudella. Eurooppalaiset tutkijat ovat havainneet infrapunasäteilyn välähdyksiä massiivisen Jousimies A* -objektin rajoilla. Tämä havainto vahvisti, että esine oli galaksin keskustassa

04:13 01.06.2018

Tuli vesi. Uusi kivennäisvesipullon muoto voi aiheuttaa tulipalon

Vuoden 2018 jalkapallon MM-kisoja varten julkaistiin jalkapallon muotoinen vesipullo. Mutta fysiikan lait puuttuivat kauniiseen markkinointiliikkeeseen: kävi ilmi, että tämä oli melkein täydellinen linssi, ja eräässä Pietarin toimistossa tällainen pullo melkein aiheutti tulipalon. Harvat ihmiset tietävät, että mikä tahansa läpinäkyvä säiliö - lasi ja jopa muovi - on palovaara. Joskus metsäpalojen syyt eivät olleet edes heitetyjä tupakantumppeja tai sammumattomia tulipaloja, vaan metsään unohdettuja pulloja tai niiden palasia - ohimenevä auringonvalo keskittyi

12:39 26.04.2018

Mitä on "binäärimekaniikka"?

Puhumme mekaniikasta, joka käyttää kahta ulottuvuutta: kilogrammaa ja metriä. Lisäksi tässä mekaniikassa ei ole sekunteja. Binaarimekaniikan postulaatit. Ensinnäkin kaikki universumin kappaleet ovat jatkuvassa muutoksessa, toiseksi muutos yhdessä kehossa vastaa muutosta muissa kappaleissa. Kolmanneksi muutosten lukumäärä tietyssä kappaleessa voidaan korreloida muiden kappaleiden (vertailukappaleiden) muutosten lukumäärän kanssa. Referenssikappaleella tarkoitetaan kappaletta, jonka muutokset ovat syklisiä. Lisäksi puhumme sekä kehon ominaisuuksien muutoksista että sijainnista

15:26 21.03.2018

Stephen Hawkingin uusin teoria todistaa rinnakkaisten universumien olemassaolon

Ennen kuolemaansa suuri tiedemies vietti ryhmässä kollegoidensa kanssa useita vuosia lopullisen teoriansa kehittämiseen. Sitä tarkastellaan parhaillaan yhdessä tieteellisistä julkaisuista, ja se julkaistaan ​​varmentamisen jälkeen. Tämän teorian pitäisi näyttää, mitä ominaisuuksia maailmallamme tulisi olla, jos se on osa multiversumia. Hawkingin työtoverit sanovat, että tämä työ olisi ansainnut hänelle Nobel-palkinnon, jota hän ei koskaan saanut elämänsä aikana. Teoria on nimeltään Smooth Exit from Eternal Inflation. Tiedemiehet, jotka auttoivat

15:54 22.02.2018

Venäjä laukaisee lasisatelliitteja kiertoradalle

NASA lähetti 4. toukokuuta 1976 kiertoradalle hyvin epätavallisen satelliitin nimeltä LAGEOS (LASer GEOdynamics Satellite, kuvassa). Siinä ei ollut elektroniikkaa, moottoreita tai virtalähteitä. Itse asiassa se on vain messinkipallo, jonka halkaisija on 60 cm ja massa 407 kg alumiinipinnoitteella. Pallon päällä on 426 tasaisesti sijoitettua kulmaheijastinta, joista 422 on täytettyä sulatetulla kvartsilla ja 4 on valmistettu germaniumista (infrapunasäteilyä varten). Satelliitti asettui 5860 km:n kiertoradalle, jossa se pyörii seuraavat 8,4 miljoonaa vuotta varastoimalla

13:49 19.12.2017

Häpeä, joka on pahempaa kuin doping: Venäjää epäillään petoksesta fysiikan olympialaisissa

Jos epäilykset vahvistuvat, venäläisiltä koululaisilta menetetään ensimmäinen paikka. Kansainvälisiä fysiikan olympialaisia ​​järjestävä IPhO-organisaatio on ilmoittanut epäilevänsä Venäjän joukkueen tuloksia, joka vuonna 2017 sijoittui palkintojen määrässä yksilö- ja joukkuekilpailuissa. kilpailuista, kertoo uutistoimisto Panorama. Toisin sanoen puhumme siitä, että koululaisten sijaan yliopisto-opiskelijat osallistuivat olympialaisiin. IPhO:n edustaja kertoi, että järjestöllä on arvokas informaattori Moskovasta, joka on valmis antamaan tietoa venäläisten juonitteluista.

18:33 14.12.2017

Fyysikko Brian Cox avaruussiirtokunnista ja ihmiskunnan tulevaisuudesta

Professori uskoo, että seuraavan 10-20 vuoden aikana meistä tulee avaruussivilisaatio ja siten takaamme tulevaisuutemme, jos emme tee mitään typerää, esimerkiksi aloita sotaa Tyynellämerellä. ihmiskunnan tulevaisuus. Brittitieteilijän mukaan ratkaisu moniin maallisiin ongelmiimme on avaruudessa, jossa on käyttämättömiä resursseja, jotka voivat tyydyttää ihmiskunnan jatkuvasti kasvavia tarpeita. Näin on tietysti niin kauan kuin pystymme säilyttämään taipumuksemme tyhmyyteen. Jos voimme välttää

12:02 11.12.2017

Fyysikot ovat saavuttaneet ensimmäistä kertaa lähes 50 vuotta sitten ennustetun aineen tilan

Vaikea eksitonium, jonka olemassaoloa ei voitu kokeellisesti todistaa lähes puoleen vuosisataan, on vihdoin näyttänyt itsensä tutkijoille. Tämä kerrotaan artikkelissa, jonka Peter Abbamonten johtama tieteellinen ryhmä julkaisi Science-lehdessä. Aikaisemmin on kuvattu mitä kvasihiukkaset ovat yleensä ja ns. reiät erityisesti. Muistetaanpa tämä pähkinänkuoressa. On kätevää kuvata elektronien liikettä puolijohteessa käyttämällä käsitettä reikä, paikka, josta elektroni puuttuu. Reikä ei tietenkään ole hiukkanen, sellainen

19:08 19.10.2017

Kahden neutronitähden sulautumisesta aiheutuvia gravitaatioaaltoja on havaittu

European Southern Observatory (ESO) raportoi, että tähtitieteilijät ovat ensimmäistä kertaa historiassa havainneet saman kosmisen tapahtuman synnyttämiä gravitaatioaaltoja ja valoa (sähkömagneettista säteilyä). Gravitaatioaaltoja ennustaa yleinen suhteellisuusteoria sekä muut painovoimateoriat. Nämä ovat muutoksia gravitaatiokentässä, jotka kulkevat kuin aallot. On raportoitu, että 17. elokuuta 2017 kahden neutronitähden sulautumisen aikana syntyneitä gravitaatioaaltoja ja sähkömagneettisia signaaleja havaittiin ensimmäistä kertaa. Tämä

13:38 03.10.2017

Fysiikan Nobel-palkinnon saajat julkistettu

Amerikkalaiset tiedemiehet Rainer Weiss, Kip Thorne ja Barry Barish saivat vuoden 2017 fysiikan Nobelin. Tutkijat perustivat laserinterferometrin gravitaatioaaltojen observatorion LIGO, joka mahdollisti gravitaatioaaltojen kokeellisen havaitsemisen. Aiemmin fysiologian ja lääketieteen Nobel-palkinnon saajat tunnettiin. Palkinto myönnettiin amerikkalaisille tutkijoille Geoffrey Hallille, Michael Rozbashille ja Michael Youngille solukellojen tutkimuksesta.

08:11 12.09.2017

Kiina on luonut moottorin, joka rikkoo fysiikan lakeja

Kiinalaiset asiantuntijat ovat kehittäneet toimivan EmDriven prototyypin, jonka toimintaa ei voida selittää suojelulakien puitteissa, raportoi Daily Mail viitaten CCTV-2-televisiokanavaan. Keksinnön teknisiä yksityiskohtia ei anneta. Keksintöä käsittelevä video kertoo kuitenkin, että moottoria testataan pian avaruudessa. EmDrive on laite, joka koostuu mikroaaltoja synnyttävästä magnetronista ja niiden värähtelyn energiaa varastoivasta resonaattorista. Tämä luo työntövoiman, jota ei voida selittää energian säilymisen lailla. Kuinka tähtitieteilijät löysivät koko "joukon" mustia aukkoja, jotka rikkovat fysiikan lakeja

Tähtitieteilijät ovat löytäneet kolme supermassiivista mustaa aukkoa varhaisesta universumista, joista tuli miljardi kertaa Aurinkoa raskaampia vain sadassa tuhannessa vuodessa, mikä on nykyisten tähtitieteellisten teorioiden mukaan mahdoton saavutus, Astrophysical Journal -lehdessä julkaistun artikkelin mukaan. Kvasaari 3C 273 ESO/M-taiteilijan kuvaamana. Kornmesser Mikään nykyinen teoreettinen malli ei voi selittää näiden esineiden olemassaoloa. Heidän löytönsä varhaisessa universumissa kyseenalaistaa nykyiset mustien aukkojen muodostumisen teoriat, ja nyt meidän on luotava uusia

11:12 04.03.2017

Fyysikot ovat luoneet uudenlaisen aineen muodon

Massachusetts Institute of Technologyn tutkijat Yhdysvalloissa ovat luoneet supernesteisen kiinteän aineen natriumatomeista. Tätä tarkoitusta varten he käyttivät lasereita, joilla pystyttiin antamaan kvanttinesteelle (Bose-Einstein-kondensaatti) kiteille ominaista rakenne. Tutkijoiden artikkeli julkaistiin Nature-lehdessä. Bose-Einstein-kondensaatti on aine, jonka muodostavat bosonit, hiukkaset, jotka voivat esiintyä samassa kvanttitilassa. Tämä erottaa ne fermioneista (kuten elektroneista), joille

19:21 18.02.2017

Satelliitti merkkijonossa tai avaruusjakojärjestelmässä

Avaruusnauhajärjestelmistä puhuttaessa ihmiset ajattelevat yleensä avaruushissejä ja muita syklooppeja rakenteita, jotka, jos niitä rakennetaan, ovat hyvin kaukaisessa tulevaisuudessa. Mutta harvat tietävät, että kokeita kiinnitysten sijoittamisesta avaruuteen tehtiin toistuvasti eri tavoitteilla, ja viimeinen päättyi epäonnistumiseen tämän vuoden helmikuun alussa. Gemini 11 yhdistetty nauhalla Agenan kohteeseen, NASA kuva. Kuinka ruumassa oleva kaapeli katkesi HTV-KITEssa HTV-KITE-kokeilu taiteilijan kuvittelemana, kuva JAXA 27. tammikuuta alkaen

Venäjällä on viimeisen vuoden aikana tehty tärkeitä löytöjä kemian, fysiikan ja lääketieteen aloilla.

KUVA: Alexander Kozhokhin, “Ilta-Moskova”

VM:n kirjeenvaihtaja selvitti, mitä maamme laajuudessa keksittiin vuonna 2017 ja missä määrin venäläistä tiedettä tunnustetaan kaikkialla maailmassa.

1. Kvanttilohkoketju- hajautettu tiedontallennusjärjestelmä, jota on yksinkertaisesti mahdotonta hakkeroida, koska se on suojattu kvanttisalausmenetelmillä. Ja maailman ensimmäisen kvanttilohkoketjun lanseerasivat viime vuoden toukokuussa Moskovan fyysikot Venäjän kvanttikeskuksesta. Kehittäjien mukaan tästä järjestelmästä tulee tulevaisuudessa välttämätön "älykkäiden sopimusten" laatimiseen, immateriaalioikeuksia koskevien tietojen ja muiden tietojen tallentamiseen.

"Kaikki kvanttilohkoketjun luomistyö tehtiin osana kvanttisalausprojektiin jo saatuja investointeja", sanoi tekniikan luoja Aleksei Fedorov. – Nyt meidän täytyy luoda sen pohjalta tuotteita – muokata alustaa ja luoda lohkoketjusovelluksia liikelogiikalla.

2. Kolmiulotteinen metamateriaali Pietarilaisten venäläisten tiedemiesten luoma teos tunnustettiin yhdeksi vuoden 2017 tärkeimmistä löydöistä yhden maailman arvostetuista tiedelehdistä. Sen ominaisuudet mahdollistavat valon ja sähkömagneettisten aaltojen etenemisen säätelyn ilman energian menetystä. Metamateriaalin erikoisuus on, että sen pinta johtaa virtaa, kun taas sen sisäpuoli eristää.

"Kolmiulotteisten eristeiden ansiosta voimme saavuttaa sähkömagneettisten aaltojen käyttäytymisen, jota ei aiemmin ollut teknisesti saavutettavissa", kommentoi keksintöä New Yorkin kaupungin yliopiston professori Alexander Khanikaev.

3. Virtuaalinen syöpälääkkeiden testausjärjestelmä keksittiin myös Venäjällä. Kehitys kuuluu systeemibiologian instituutin geneetikoihin. Tekniikka esiteltiin viime vuoden helmikuussa. Keksintö todistaa jälleen kerran: kaikki nerokas on yksinkertaista. Tutkijaryhmä on luonut tietokoneanalogin ihmisen immuunijärjestelmästä. Se reagoi kaikkiin lääkkeisiin täsmälleen samalla tavalla kuin kehomme. Joten nyt hoitomenetelmien kokeilut voidaan suorittaa täysin turvallisissa olosuhteissa, ja saadut tulokset ovat paljon täydellisempiä ja tehokkaampia. Ohjelmistopaketti nopeuttaa tutkijoiden mukaan immunoterapian kehittämistä ja testausta.

4. Toinen arvovaltainen amerikkalainen aikakauslehti tunnusti vuoden 2017 läpimurron neutronitähtien sulautumisen aikana NGC 4993 galaksissa esiintyvien gravitaatioaaltojen havaitseminen. Huolimatta siitä, että yli seitsemänkymmentä maailman johtavaa observatoriota harjoitti tämän alueen tutkimusta, Venäjän tiedeakatemian ja Lomonosov Moskovan valtionyliopiston astrofyysikoillamme on oikeus kutsua pioneereja. Tämä löytö on muuten suora vahvistus suhteellisuusteorialle.

5. 8. helmikuuta 2017 virkamies 118. kemiallisen alkuaineen oganesson sisällyttäminen jaksolliseen taulukkoon, joka on nimetty Moskovan lähellä sijaitsevan Dubnan ydintutkimuslaitoksen Flerov-ydinreaktioiden laboratorion tieteellisen johtajan Juri Oganesjanin mukaan. Hänen ponnistelunsa ansiosta löytö tehtiin. Muuten, Oganesyan on ensimmäinen venäläinen tiedemies, jonka nimi annettiin kemialliselle alkuaineelle hänen elinaikanaan.

"118. elementin nimeä ehdottivat Dubnassa työskentelevät kollegani yhdessä Yhdysvaltain Lawrence Livermore National Laboratoryn tutkijoiden kanssa", Oganesyan sanoi. - Viiden kuukauden keskustelun jälkeen elementin nimi lopulta hyväksyttiin. Ja olen kiitollinen kollegoilleni työni korkeasta arvioinnista.

Vuosi alkoi Pyhän Graalin löytämisellä - fyysikot onnistuivat muuttamaan vedyn metalliksi. Kokeilu vahvisti viime vuosisadan ensimmäisen puoliskon teoreettisen kehityksen. Harvardin yliopiston tutkijat jäähdyttivät elementin -267 celsiusasteeseen ja altistivat sen 495 gigapascalin paineelle, mikä on enemmän kuin Maan keskustassa.

"Länsissä he lopettavat alkoholin käytön ja siirtyvät vaarattomiin alkoholijuomiin"

Kokeilijat itse vertasivat planeetan ensimmäisen metallisen vedyn tuotantoa pyhän kupin hankintaan - legendaaristen ritarien päätavoitteeseen. Mutta kysymys on edelleen siitä, säilyttääkö vety ominaisuutensa, kun paine laskee. Fyysikot toivovat, että ei.

Aikamatkustus on mahdollista

Mieti uudelleen Wienin yliopiston ja Itävallan tiedeakatemian teoreetikkojen ajatusta. Kvanttimekaniikan lakien mukaan mitä tarkempi kello on, sitä nopeammin se altistaa ajan kulun kvanttiepävarmuuden vaikutukselle. Ja tämä rajoittaa mittauslaitteidemme ominaisuuksia, olivatpa ne kuinka hyvin valmistettuja tahansa.

Aikaa on mahdotonta mitata. Mutta voit matkustaa siinä käyttämällä kaarevia, tutkija British Columbian yliopistosta (Kanada). Totta, toistaiseksi tämä on vain teoreettinen tunnustus. Reaaliaikakoneen luomiseen ei tarvita tarvittavia materiaaleja.

Mutta kvanttihiukkaset pystyvät palaamaan menneisyyteen tai pikemminkin vaikuttamaan muihin hiukkasiin ajassa. Tämän teorian vahvistivat vuonna 2017 Chapmanin yliopiston (USA) ja Perimeter Institute for Theoretical Physicsin (Kanada) tutkijat. Heidän teoreettisen tutkimuksensa päätyivät mielenkiintoiseen johtopäätökseen: joko fysikaaliset ilmiöt voivat levitä menneisyyteen tai tiede on kohdannut aineettoman tavan hiukkasten vuorovaikutukseen.

Täsmälleen kaksi grafeenikerrosta voi pysäyttää luodin

Pimeää energiaa ei ole olemassa. Mutta se ei ole aivan

Keskustelu pimeästä energiasta - hypoteettisesta vakiosta, joka selittää universumin laajenemisen - ei ole pysähtynyt vuosituhannen alun jälkeen. Tänä vuonna fyysikot tulivat siihen tulokseen, ettei pimeää energiaa ole olemassakaan.

Budapestin yliopiston tutkijat ja heidän yhdysvaltalaiset kollegansa sanovat, että virhe piilee universumin rakenteen ymmärtämisessä. Pimeän energian käsitteen kannattajat olettivat aineen olevan tasaisen tiheyden, mutta näin ei ole. Tietokonemalli osoitti, että maailmankaikkeus koostuu kuplista, ja tämä poistaa ristiriidat. Pimeää energiaa ei enää tarvita selittämättömien ilmiöiden selittämiseen.

Kuitenkin Durhamin yliopistossa (Britanniassa) rakennettu supertietokone johti astrofyysikot täysin päinvastaisiin johtopäätöksiin. Ja kansainvälisen avaruusaseman magneettisen alfaspektrometrin tiedot osoittavat, että pimeää energiaa on olemassa. Tämän totesi itsenäisesti kaksi tutkijaryhmää: Saksasta ja Kiinasta.

Ja mikä tärkeintä, XENON1T, maailman herkin pimeän aineen ilmaisin, antoi ensimmäisen. Totta, positiivisia tuloksia ei vielä ole. Mutta tutkijat ovat tyytyväisiä siihen, että järjestelmä toimii ollenkaan ja siinä on vain vähän virheitä.

Tiedemiehet eivät enää ymmärrä tekoälyn toimintaa

Teknologiat

Painovoima on avain muihin ulottuvuuksiin

Fyysikot ovat pitkään haaveilleet rakentavansa teorian kaikesta - järjestelmän, joka kuvaisi kattavasti todellisuutta. Yksi neljästä perusvuorovaikutuksesta ei salli - painovoima. Hiukkasia, jotka kestäisivät gravitaatiovuorovaikutusta, ei ole havaittu. Tämä tarkoittaa, että kvanttimekaniikan lakien mukaan aaltoja ei ole.

Max Planck -instituutin tutkijoiden nerokas ratkaisu ongelmaan. Heidän mielestään gravitaatiokenttä syntyy juuri sillä hetkellä, kun kvanttiaalto muuttuu hiukkaseksi.

Toinen este kaiken teorian rakentamiselle on vetovoimalle käänteisen toiminnan puuttuminen; tämä tekijä rikkoo myös ideaalikaavojen symmetriaa. Washington State Universityn tutkijat löysivät kuitenkin huhtikuussa 2017 aineen, joka käyttäytyy ikään kuin sillä olisi negatiivinen massa. Vaikutus on saavutettu ennenkin, mutta tulos ei ole koskaan ollut näin tarkka ja selvä.

Kiinnostusta painovoiman tutkimiseen lisää teoria, jonka mukaan painovoimaan vaikuttavat muut mitat. Max Planck Instituten (Saksa) fyysikot nykyaikaisimpien gravitaatioaallonilmaisimien avulla vahvistavat tai kiistävät muiden mittausten olemassaolon vuoden sisällä. Vuoden 2018 lopussa tai viimeistään - vuoden 2019 alussa.

"Bitcoin on epäonnistunut valuuttana"

Teknologiat

Kvanttimekaniikka on tuhoon tuomittu

On helppo nähdä, että suurin osa modernin fysiikan löydöistä liittyy kvanttimekaniikan tutkimukseen. Tutkijat uskovat kuitenkin, että kvanttiteoria nykyisessä muodossaan ei kestä kauan. Ja avain maailman ymmärtämiseen on uusi matematiikka.

Tällaisten lausuntojen valossa ei ole selvää, miten hahmottaa uutinen, että Niels Bohr -instituutin kokeilijat saivat ensimmäistä kertaa tieteen historiassa kubitit pyörimään päinvastaiseen suuntaan. Tai että termodynamiikan toinen laki tietyissä kvanttimaailman olosuhteissa, kuten MIPT:n fyysikot väittävät. Ehkä tämä kaikki pitäisi nähdä vahvistuksena nykyiselle teorialle. Ehkä - askeleena kohti uutta fysiikkaa, joka kuvaa todellisuutta vielä tarkemmin.

Sillä välin tutkijat jatkavat ilmiöiden etsimistä, jotka sovittavat yhteen Einsteinin ja Newtonin maailmat. Ehkä uusi aineen muoto auttaa tässä. Muuten, se osoittautui kondensaatiksi, vaikka tähän asti teoreetikot ovat kiistelleet paljon sen luonteesta.