Dezembro é a hora de fazer um balanço. Os editores do projeto Vesti.Nauka (nauka.vesti.ru) selecionaram para você as dez notícias mais interessantes que os físicos nos agradaram no ano passado.

Novo estado da matéria

O estado de uma substância chamada excitonium foi teoricamente previsto há quase meio século, mas só agora foi possível obtê-lo experimentalmente.

Este estado está associado à formação de um condensado de Bose a partir de quasipartículas de excitons, que são um par de elétrons e buracos. Já explicamos o que significam todas essas palavras complicadas.

Computador Polariton

Esta notícia veio de Skolkovo. Os cientistas da Skoltech implementaram um esquema de operação de computador fundamentalmente novo. Pode ser comparado com o seguinte método de encontrar o ponto inferior de uma superfície: não se envolva em cálculos complicados, mas despeje um copo de água sobre ele. Somente em vez de uma superfície havia um campo com a configuração necessária e, em vez de água, havia quase-partículas de polaritons. Nosso material irá ajudá-lo a compreender essa sabedoria quântica.

Teletransporte quântico "Terra-satélite"

O teletransporte quântico (transferência de um estado quântico por meio de fótons emaranhados) é uma das tecnologias mais promissoras das últimas décadas.

Em 2017, os físicos chineses deram um novo passo em direção à Internet quântica. Eles foram os primeiros a teletransportar fótons únicos de um satélite para a Terra. A distância entre o “ponto A e o ponto B” era de 1.400 quilômetros, e o sinal foi transmitido por meio de um feixe de laser.

"Vesti.Nauka" relatou os detalhes desta conquista notável.

Hidrogênio metálico

No início de 2017, chegaram notícias emocionantes: físicos da Universidade de Harvard anunciaram que conseguiram obter hidrogênio metálico estável.

Lembremos que uma substância sólida é chamada de metal se alguns de seus elétrons não estão ligados aos átomos, mas se movem livremente por todo o cristal. É teoricamente previsto que nas pressões mais extremas, o hidrogénio também se transforma numa forma metálica. Na prática, tal estado só poderia ser recriado por um milésimo de segundo.

E agora os cientistas de Harvard anunciaram que conseguiram criar uma amostra estável. Espera-se que o hidrogénio metálico estável persista em condições normais. Além disso, será um supercondutor tão desejado pela humanidade à temperatura ambiente.
Conversamos sobre esse experimento de alto nível e as objeções dos céticos.

Laser de potência recorde

No ano passado, uma equipa de cientistas britânicos e checos anunciou o teste bem sucedido de um laser recordista. O aparelho, denominado "Bivoy" em homenagem ao homem forte das lendas tchecas, desenvolve potência média de um quilowatt.

Esse número pode parecer modesto, principalmente se comparado aos seus “irmãos” do laser, que produzem até 1.015 watts. Mas esses valores enormes são alcançados apenas em pulsos curtos de radiação, que raramente são emitidos. Devido às longas pausas entre os pulsos, a potência média no tempo de tais gigantes é pequena. Então, neste parâmetro, “Bivoy” está realmente à frente dos demais.

Conversamos sobre onde essa “força heróica” poderia ser útil para a humanidade.

Colisão de fótons no Grande Colisor de Hádrons

A colisão de dois fótons, ou, como dizem os especialistas, a dispersão de luz por luz, é um efeito clássico descrito teoricamente em muitos livros didáticos de física quântica. Mas ainda não foi possível observá-lo experimentalmente, pelo menos “na sua forma pura”, sem a mediação dos mésons.

Interação de fótons à temperatura ambiente

Os fótons têm muitas maneiras diferentes de interagir uns com os outros, e esta é a ciência chamada óptica não linear. E se a dispersão da luz pela luz foi observada apenas recentemente, o efeito Kerr é familiar há muito tempo aos experimentadores.

No entanto, em 2017, foi reproduzido pela primeira vez para fótons individuais à temperatura ambiente. Conversamos detalhadamente sobre esse interessante fenômeno, que em certo sentido também pode ser chamado de “colisão de partículas de luz”, e sobre as perspectivas tecnológicas que se abrem em relação a ele.

Cristal do Tempo

No espaço vazio, nenhum ponto é diferente do outro. Em um cristal tudo é diferente: existe uma estrutura repetitiva chamada rede cristalina. Serão possíveis estruturas semelhantes que, sem gasto de energia, se repitam não no espaço, mas no tempo?

O material foi elaborado por Aleksey Ponyatov, candidato em ciências físicas e matemáticas

Ondas gravitacionais de fusões de estrelas de nêutrons

Colisão de estrelas de nêutrons. Ilustração: NSF/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet.

Túnel do acelerador concluído. Foto: Europeu XFEL/Heiner Muller-Elsner.

O detector compacto de neutrinos que o físico Björn Scholz tem nas mãos é semelhante em formato e tamanho a uma garrafa comum. Foto: Juan Collar/uchicago.edu.

Planetas do sistema TRAPPIST-1 em comparação com os planetas do sistema Solar. Ilustração: NASA/JPL-Caltech.

Uma imagem dos anéis de Saturno obtida pela espaçonave Cassini. Foto: Instituto de Ciências Espaciais/JPL-Caltech/NASA.

A descoberta mais significativa de 2017 foi a primeira detecção de ondas gravitacionais provenientes da fusão de duas estrelas de nêutrons. Pela primeira vez, os astrônomos foram capazes de detectar simultaneamente as explosões de raios gama que surgiram durante a fusão e, em seguida, encontrar e explorar o local onde ocorreu a catástrofe cósmica - a 100 milhões de anos-luz da Terra.

Ondas gravitacionais foram descobertas em 17 de agosto pelos detectores de ondas gravitacionais LIGO (EUA) e Virgo (França, Itália), e alguns segundos depois os observatórios espaciais Integral (ESA) e Fermi (NASA) registraram pequenas explosões de raios gama. Observatórios terrestres e espaciais juntaram-se na busca pela fonte do sinal, que então monitorou o remanescente gradualmente desvanecido da “explosão” durante várias dezenas de dias. Pesquisadores russos do IKI RAS, SAI MSU e do Instituto Físico-Técnico participaram do trabalho. A. F. Ioffe.

Esta descoberta é relevante para vários problemas em astrofísica. Em primeiro lugar, à questão da origem das poderosas explosões de raios gama, que emitem mais energia numa fracção de segundo do que o Sol ao longo de milhares de milhões de anos.

Os astrofísicos há muito supõem que a origem das explosões poderia ser a fusão de duas estrelas de nêutrons, mas agora receberam provas experimentais da validade da teoria desenvolvida. Como resultado da colisão de estrelas, simultaneamente a uma explosão de raios gama, parte da matéria estelar é ejetada em alta velocidade no espaço circundante. Esse fenômeno, descoberto em 2013, é denominado quilonova. Então, os elementos radioativos da nuvem resultante decaem em elementos estáveis, gerando sua radiação. Os astrónomos descobriram grandes quantidades de elementos pesados ​​na nuvem, como ouro e platina, o que sugere que as fusões estelares são verdadeiras fábricas galácticas de elementos pesados ​​que estavam ausentes no Universo jovem.

Computador quântico de 53 qubits

Os computadores quânticos, tão aguardados, ainda não foram criados, mas em 2017 foram dados passos importantes para tornar esta ideia uma realidade. Dispositivos de computação quântica funcionam com qubits – objetos que armazenam o menor elemento de informação, análogo a um bit em um computador normal. O número de qubits determina as capacidades de um computador quântico.

Em novembro, a revista Nature publicou artigos sobre modelagem de sistemas quânticos utilizando computadores quânticos de 51 e 53 qubits. Anteriormente, esses dispositivos universais eram limitados a 20 qubits. Aumentar o número de qubits em 2,5 vezes aumentou muito as capacidades dos computadores. O computador quântico de 51 qubits foi criado sob a liderança de Mikhail Lukin, que trabalha no Centro Quântico Russo e na Universidade de Harvard. Em 28 de julho deste ano, tal dispositivo foi apresentado na Conferência Internacional sobre Tecnologias Quânticas em Moscou.

Hidrogênio metálico estável

Em janeiro, físicos de Harvard relataram que haviam produzido pequenas quantidades de hidrogênio metálico estável pela primeira vez na história. A amostra tinha dimensões de 1,5 x 10 µm. A existência teórica de hidrogênio metálico em altas pressões foi prevista em 1935. Na natureza, tais condições são realizadas nas profundezas das estrelas e dos planetas gigantes. Desde 1996, foi produzido várias vezes por compressão de choque, mas o hidrogênio existiu nesse estado por muito pouco tempo.

Para produzir hidrogénio metálico estável, a equipa de Harvard utilizou uma instalação onde bigornas de diamante geraram uma pressão de 495 gigapascais, o que é cerca de cinco milhões de vezes a pressão atmosférica normal.

Além do valor puramente científico, esse material exótico também pode ter aplicações práticas - possui supercondutividade em alta temperatura (neste caso ocorreu a -58 o C).

Laser de elétrons livres de raios X começa a operar

No dia 1º de setembro, ocorreu a cerimônia oficial de abertura do maior laser europeu de elétrons livres de raios X do mundo, XFEL (laser de elétrons livres de raios X), na criação da qual a Rússia também participou. Na verdade, esta instalação não é um laser, ou seja, uma fonte de radiação óptica de um determinado tipo. Nele, a radiação de raios X, com propriedades semelhantes à radiação laser, cria um feixe de elétrons acelerado a velocidades próximas à velocidade da luz. A XFEL faz isso usando o maior acelerador linear supercondutor do mundo, medindo 1,7 km de comprimento. Os elétrons acelerados entram em um ondulador - um dispositivo que cria um campo magnético que muda periodicamente no espaço. Movendo-se ao longo de um caminho em zigue-zague, os elétrons emitem na faixa dos raios X. A nova instalação exclusiva irá gerar flashes de raios X ultracurtos a uma frequência recorde de 27.000 vezes por segundo, e espera-se que seu brilho máximo seja um bilhão de vezes maior do que as fontes de raios X existentes.

Mais de 60 equipes de pesquisa já submeteram inscrições para realizar experimentos. Usando pulsos de raios X muito curtos e brilhantes, os pesquisadores serão capazes de ver não apenas o arranjo dos átomos nas moléculas, mas também os processos que ocorrem ali. Isto nos permitirá alcançar um novo nível de pesquisa nas áreas de física, química, ciência dos materiais, ciências da vida e biomedicina. Por exemplo, ao criar novos medicamentos, os especialistas, conhecendo a localização exata dos átomos nas moléculas de proteínas, poderão selecionar substâncias que irão bloquear ou, inversamente, estimular o seu trabalho. O conhecimento da estrutura dos cristais permitirá desenvolver materiais com propriedades desejadas.

Detecção de neutrinos por rebote elástico

Em setembro de 2017, uma grande equipe internacional de físicos, inclusive da Rússia, relatou a descoberta de uma dispersão elástica e coerente de neutrinos nos núcleos da matéria. Este fenômeno foi previsto em 1974 pelo teórico do MIT Daniel Friedman. Os neutrinos são partículas esquivas e, para os capturar, os investigadores estão a construir enormes instalações contendo dezenas de milhares de toneladas de água. Friedman descobriu que, devido às propriedades ondulatórias do neutrino, ele interagirá consistentemente com todos os prótons e nêutrons do núcleo, o que aumentará significativamente o número de interações consideradas - o neutrino salta do núcleo. Ao longo de 461 dias, os pesquisadores observaram 134 desses eventos.

Esta descoberta não forçará a reescrita dos livros didáticos. Seu significado reside na criação, pelos experimentadores, de um pequeno detector, que contém apenas 14,6 kg de cristais de iodeto de césio. Pequenos detectores portáteis de neutrinos encontrarão uma variedade de aplicações, por exemplo, para monitorar reatores nucleares. Infelizmente, eles não serão capazes de substituir detectores gigantes em todos os experimentos, uma vez que um detector baseado em espalhamento coerente não é capaz de distinguir entre tipos de neutrinos.

Cristal temporal – duas opções

Em março, duas equipes de pesquisadores dos Estados Unidos relataram a descoberta de um novo estado da matéria, chamado cristal do tempo - um cristal temporal (ver "Ciência e Vida" nº 6, 2017). Esta é uma ideia nova na física que tem sido amplamente discutida nos últimos anos. Esses cristais são estruturas de partículas em constante movimento que se repetem ao longo do tempo. Um grupo utilizou uma cadeia de átomos de itérbio em que a projeção do momento magnético do sistema oscilava sob a influência de lasers. Outro examinou um cristal contendo cerca de um milhão de defeitos dispostos aleatoriamente, cada um com seu próprio momento magnético. Quando tal cristal foi exposto a pulsos de radiação de micro-ondas para inverter os spins, os físicos registraram a resposta do sistema a uma frequência que era apenas uma fração da frequência da radiação excitante. O trabalho gerou um debate: tais sistemas podem ser considerados cristais temporais? Afinal, teoricamente, os sistemas deveriam oscilar sem influência externa. Mas, em qualquer caso, esses cristais temporais serão utilizados como sensores superprecisos, por exemplo, para medir as menores mudanças na temperatura e nos campos magnéticos.

Exoplanetas semelhantes à Terra

Nos últimos anos, os astrônomos descobriram muitos exoplanetas – planetas orbitando outras estrelas. No entanto, as descobertas de planetas semelhantes à Terra na zona onde pode existir água líquida e, portanto, vida (a zona habitável), não são tão frequentes. Em fevereiro, os astrônomos da NASA anunciaram a descoberta de sete exoplanetas no sistema de anãs vermelhas TRAPPIST-1 (três planetas foram encontrados em 2016), dos quais cinco têm tamanho próximo ao da Terra e dois são ligeiramente menores que a Terra, mas maiores que Marte. . Isso é mais do que em qualquer outro sistema. Pelo menos três planetas, e possivelmente todos, estão na zona habitável.

TRAPPIST-1 é uma estrela anã ultrafria, de aproximadamente 2.500 K, com massa de apenas 8% da massa do Sol (ou seja, um pouco maior que o planeta Júpiter), localizada a cerca de 40 anos-luz da Terra. Os planetas estão muito próximos da estrela, e a órbita do mais distante é muito menor que a órbita de Mercúrio. Em agosto, os astrónomos, utilizando o Telescópio Espacial Hubble, relataram os primeiros indícios de que TRAPPIST-1 continha água, tornando a vida possível ali.

Em abril, os astrônomos relataram a descoberta de um planeta rochoso com 1,4 vezes o tamanho da Terra na zona habitável de outra anã vermelha, LHS 1140. Ele recebe metade da luz que a Terra. Os autores da descoberta consideram-na uma boa candidata para a busca por vida extraterrestre.

Em dezembro, astrônomos americanos relataram a descoberta de um oitavo planeta no sistema estelar Kepler-90, localizado a uma distância de cerca de 2.500 anos-luz da Terra. Este sistema é o mais próximo do Sistema Solar em termos de número de planetas. É verdade que o planeta encontrado está localizado muito perto da estrela e a temperatura na sua superfície é superior a 400°C. Curiosamente, o planeta foi encontrado processando dados do telescópio Kepler usando uma rede neural.

Conclusão da missão Cassini

Em 15 de setembro, a missão de 13 anos da sonda espacial Cassini terminou com a sua queda na superfície de Saturno. Lançado em 1997, explora o sétimo planeta desde 2004, transmitindo à Terra uma enorme quantidade de dados e fotografias únicas. A última etapa de sua vida - a “Grand Finale” - começou em 26 de abril de 2017. A Cassini fez 22 sobrevôos entre o planeta e o anel interno. Esses “mergulhos” profundos forneceram muitas informações novas, em particular sobre a ligação elétrica e química da ionosfera de Saturno com os anéis.

Com base nos dados da sonda de 2017, os astrónomos concluíram que os anéis de Saturno são muito mais jovens que o planeta, que tem cerca de 4,5 mil milhões de anos. Os anéis têm cerca de 100 milhões de anos, o que os torna contemporâneos dos dinossauros.

Os pesquisadores decidiram “largar” a sonda no planeta para que ela não carregasse acidentalmente bactérias terrestres para as luas de Saturno, Titã e Encélado, onde microorganismos locais podem estar presentes.

Fusão de quarks

Em novembro, apareceu um artigo na revista Nature em que dois físicos, dos Estados Unidos e de Israel, sugeriam teoricamente a possibilidade de uma reação semelhante à reação termonuclear ocorrer no nível dos quarks, mas com uma liberação de energia muito maior. Como se sabe, durante uma reação termonuclear, os elementos leves se fundem com a liberação de energia. Uma reação semelhante também pode ocorrer durante a colisão de partículas elementares, que, segundo os conceitos modernos, consistem em quarks. Neste caso, os quarks das partículas em colisão irão interagir e se reagrupar. Como resultado, uma nova partícula com uma energia de ligação de quark diferente aparecerá e a energia será liberada.

Os pesquisadores indicaram duas reações possíveis. No primeiro deles, quando dois quarks charme se fundem, será liberada uma energia de 12 MeV. Quando dois quarks bottom se fundem, 138 MeV devem ser liberados, o que é quase oito vezes mais do que em uma fusão separada de deutério e trítio em uma reação termonuclear (18 MeV). A aplicação prática destas suposições ainda não foi considerada devido à curta vida dos quarks.

Excitons foram condensados ​​com sucesso

Em dezembro, uma equipe de físicos dos EUA, do Reino Unido e da Holanda anunciou a descoberta de uma nova forma de matéria, que chamaram de excitônio. A quasipartícula exciton, um estado excitado especial de um cristal que pode ser pensado como um composto de um elétron e um buraco, semelhante a um átomo de hidrogênio, foi previsto em 1931 pelo físico soviético Yakov Ilyich Frenkel.

Um exciton é um bóson, uma partícula com spin inteiro, e a uma temperatura suficientemente baixa o sistema de bósons entra em um estado especial chamado condensado, no qual todas as partículas estão no mesmo estado quântico e se comportam como uma grande onda quântica. . Devido a isso, o líquido de Bose torna-se superfluido ou supercondutor. Os pesquisadores descobriram um condensado de Bose de excitons em cristais 1T-TiSe 2.

A descoberta é importante para o desenvolvimento da mecânica quântica e, na prática, a supercondutividade e a superfluidez do excitônio podem encontrar aplicação.

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O Dia da Ciência Russa se tornou um dos feriados profissionais mais divertidos da Federação Russa. Afinal, este é um dos dias em que os russos não só poderão parabenizar a comunidade científica, mas também aprenderão muitas coisas interessantes do mundo da ciência e da engenharia. No mundo moderno, as mulheres recebem muita atenção, mas nem sempre foi assim. Gostaria de recordar-vos as notáveis ​​mulheres cientistas que fizeram muito pelo nosso futuro brilhante, apesar dos tempos difíceis. Poucas pessoas sabem, mas a química Anna Mezhlumova era exatamente a pessoa

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Como deveria ser nas ciências exatas, a princípio haverá um pouco de teoria árida. E então veremos como essa teoria se manifesta na prática e como essa mesma prática levou pessoas maravilhosas a uma teoria maravilhosa. Falaremos também sobre como na cabeça de alguns outros cientistas, como resultado de descobertas científicas, ou a matéria desaparece, deixando apenas equações, ou a causalidade entra em colapso, abrindo caminho para um milagre divino. Também falaremos sobre a transição da quantidade para a qualidade, sobre barreiras potenciais e reações em cadeia ramificada, e veremos até uma dessas reações (então

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Utilizando o instrumento ultra-sensível GRAVITY do ESO, o Very Large Telescope (VLT) foi capaz de observar pela primeira vez matéria orbitando um buraco negro muito próximo do ponto sem retorno. Ele está localizado no coração da nossa galáxia, a Via Láctea, tem uma massa de quatro milhões de massas solares e o acúmulo de gás ao seu redor gira a uma velocidade de 30% da luz. Cientistas europeus observaram flashes de radiação infravermelha nas fronteiras do objeto massivo Sagittarius A*. Esta observação confirmou que o objeto no centro da galáxia

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Para a Copa do Mundo FIFA 2018, foi lançada uma garrafa de água em formato de bola de futebol. Mas as leis da física intervieram em uma bela jogada de marketing: descobriu-se que se tratava de uma lente quase perfeita e, em um dos escritórios de São Petersburgo, essa garrafa quase causou um incêndio. Poucas pessoas sabem que qualquer recipiente transparente - vidro e até plástico - representa risco de incêndio. Às vezes, as causas dos incêndios florestais não eram nem pontas de cigarro atiradas ou fogueiras não apagadas, mas garrafas ou seus fragmentos esquecidos na floresta - a luz do sol que passava era focada

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Antes de sua morte, o grande cientista, em grupo com colegas, passou vários anos desenvolvendo sua teoria final. Atualmente está sendo revisado em uma das revistas científicas e será publicado após verificação. Esta teoria deveria mostrar quais características nosso mundo deveria ter se fizesse parte do multiverso. Os colegas de Hawking dizem que este trabalho lhe teria rendido o Prémio Nobel, que nunca recebeu durante a sua vida. A teoria é chamada de Saída Suave da Inflação Eterna. Cientistas que ajudaram

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18:33 14.12.2017

O físico Brian Cox sobre as colônias espaciais e o futuro da raça humana

O professor acredita que nos próximos 10-20 anos nos tornaremos uma civilização espacial e assim garantiremos o nosso futuro se não fizermos nada estúpido, por exemplo, iniciar uma guerra no Oceano Pacífico. O professor Brian Cox tem grandes esperanças para o futuro da humanidade. Segundo o cientista britânico, a solução para muitos dos nossos problemas terrenos está no espaço, onde existem recursos inexplorados que podem satisfazer as necessidades cada vez maiores da raça humana. Isto, claro, desde que consigamos manter a nossa tendência para a estupidez. Se pudermos evitar

12:02 11.12.2017

Os físicos obtiveram pela primeira vez um estado da matéria previsto há quase 50 anos

O indescritível excitônio, cuja existência não pôde ser comprovada experimentalmente por quase meio século, finalmente se mostrou aos pesquisadores. Isto é relatado em um artigo publicado por uma equipe científica liderada por Peter Abbamonte na revista Science. Anteriormente, foi descrito o que são as quasipartículas em geral e os chamados buracos em particular. Vamos lembrar isso em poucas palavras. É conveniente descrever o movimento dos elétrons em um semicondutor usando o conceito de buraco, um local onde falta um elétron. O buraco, é claro, não é uma partícula, tal

19:08 19.10.2017

Ondas gravitacionais da fusão de duas estrelas de nêutrons foram detectadas

O Observatório Europeu do Sul (ESO) relata que, pela primeira vez na história, os astrónomos observaram ondas gravitacionais e luz (radiação electromagnética) geradas pelo mesmo evento cósmico. As ondas gravitacionais são previstas pela relatividade geral, bem como por outras teorias da gravidade. Estas são mudanças no campo gravitacional que viajam como ondas. É relatado que em 17 de agosto de 2017, ondas gravitacionais e sinais eletromagnéticos gerados durante a fusão de duas estrelas de nêutrons foram observados pela primeira vez. Esse

13:38 03.10.2017

Anunciados os ganhadores do Prêmio Nobel de Física

Os cientistas americanos Rainer Weiss, Kip Thorne e Barry Barish receberam o Prêmio Nobel de Física de 2017. Os cientistas fundaram o observatório de ondas gravitacionais com interferômetro a laser LIGO, que tornou possível a detecção experimental de ondas gravitacionais. Anteriormente, os ganhadores do Prêmio Nobel de fisiologia e medicina ficaram conhecidos. O prêmio foi entregue aos cientistas americanos Geoffrey Hall, Michael Rozbash e Michael Young pelo estudo dos relógios celulares.

08:11 12.09.2017

A China criou um motor que quebra as leis da física

Especialistas chineses desenvolveram um protótipo funcional do EmDrive, cuja ação não pode ser explicada no âmbito das leis de conservação, informa o Daily Mail com referência ao canal de televisão CCTV-2. Os detalhes técnicos da invenção não são fornecidos. Porém, o vídeo sobre a invenção diz que o motor será testado em breve no espaço. O EmDrive é um dispositivo composto por um magnetron que gera microondas e um ressonador que armazena a energia de suas vibrações. Isto cria um impulso que não pode ser explicado pela lei da conservação da energia. Como os astrônomos descobriram toda uma "ninhada" de buracos negros que violam as leis da física

Os astrónomos descobriram três buracos negros supermassivos no Universo primitivo que se tornaram mil milhões de vezes mais pesados ​​que o Sol em apenas cem mil anos, um feito impossível de acordo com as teorias astronómicas actuais, de acordo com um artigo publicado no Astrophysical Journal. Quasar 3C 273 representado por um artista do ESO/M. Kornmesser Nenhum modelo teórico atual pode explicar a existência destes objetos. A sua descoberta no Universo primordial põe em causa as teorias actuais sobre a formação de buracos negros, e agora teremos de criar novas.

11:12 04.03.2017

Os físicos criaram uma nova forma de matéria

Cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, nos Estados Unidos, criaram um sólido superfluido a partir de átomos de sódio. Para isso, utilizaram lasers, com os quais conseguiram dar ao líquido quântico (condensado de Bose-Einstein) uma estrutura característica dos cristais. O artigo dos pesquisadores foi publicado na revista Nature. Um condensado de Bose-Einstein é uma substância formada por bósons, partículas que podem existir no mesmo estado quântico. Isso os distingue dos férmions (como os elétrons), para os quais

19:21 18.02.2017

Satélite em uma corda ou sistemas de amarração espacial

Quando se fala em sistemas de amarração espacial, as pessoas costumam pensar em elevadores espaciais e outras estruturas ciclópicas, que, se forem construídas, o serão num futuro muito distante. Mas poucos sabem que experimentos com implantação de amarras no espaço foram realizados repetidas vezes, com objetivos diversos, e o último fracassou no início de fevereiro deste ano. Gemini 11 conectado por uma corda ao alvo Agena, foto da NASA. Como o cabo no porão foi cortado no HTV-KITE. O experimento HTV-KITE imaginado por um artista, foto de JAXA, 27 de janeiro de

Durante o ano passado, descobertas importantes foram feitas na Rússia nas áreas de química, física e medicina.

FOTO: Alexander Kozhokhin, “Noite em Moscou”

O correspondente do VM descobriu o que foi inventado na imensidão do nosso país em 2017 e até que ponto a ciência russa é reconhecida em todo o mundo.

1. Blockchain quântico- um sistema distribuído de armazenamento de dados que é simplesmente impossível de hackear, porque é protegido por métodos de criptografia quântica. E o primeiro blockchain quântico do mundo foi lançado em maio do ano passado por físicos de Moscou do Centro Quântico Russo. Segundo os desenvolvedores, no futuro este sistema se tornará indispensável para a elaboração de “contratos inteligentes”, armazenando informações sobre direitos de propriedade intelectual e outros dados.

“Todo o trabalho de criação de um blockchain quântico foi realizado como parte dos investimentos já recebidos para o projeto de criptografia quântica”, disse o criador da tecnologia, Alexey Fedorov. – Agora precisamos criar produtos baseados nele - modificar a plataforma e criar aplicativos blockchain com lógica de negócios.

2. Metamaterial tridimensional, criado por cientistas russos de São Petersburgo, foi reconhecido como uma das principais descobertas de 2017, segundo uma das mais prestigiadas revistas científicas do mundo. Suas propriedades permitem controlar a propagação da luz e das ondas eletromagnéticas sem perda de energia. A peculiaridade do metamaterial é que sua superfície conduz corrente, enquanto seu interior isola.

“Graças aos isoladores tridimensionais, podemos alcançar um comportamento das ondas eletromagnéticas que antes era tecnicamente inatingível”, comentou Alexander Khanikaev, professor da City University de Nova York, sobre a invenção.

3. Sistema virtual de testes para medicamentos contra o câncer também foi inventado na Rússia. O desenvolvimento pertence a geneticistas do Instituto de Biologia de Sistemas. A tecnologia foi demonstrada em fevereiro do ano passado. A invenção prova mais uma vez: tudo que é engenhoso é simples. Uma equipe de pesquisadores criou um análogo computacional do sistema imunológico humano. Ele reage a todos os medicamentos exatamente da mesma maneira que o nosso corpo. Assim, agora os experimentos com métodos de tratamento podem ser realizados em condições totalmente seguras e os resultados obtidos serão muito mais completos e eficazes. O pacote de software, segundo os cientistas, irá acelerar o processo de desenvolvimento e teste de imunoterapia.

4. Outra revista americana confiável reconheceu o avanço de 2017 detecção de ondas gravitacionais que aparecem durante a fusão de uma estrela de nêutrons na galáxia NGC 4993. Apesar de mais de setenta dos principais observatórios do mundo estarem envolvidos em pesquisas nesta área, são os nossos astrofísicos da Academia Russa de Ciências e da Universidade Estadual Lomonosov de Moscou que têm o direito de serem chamados de pioneiros. Essa descoberta, aliás, é uma confirmação direta da Teoria da Relatividade.

5. Em 8 de fevereiro de 2017, o oficial inclusão do 118º elemento químico oganesson na tabela periódica, em homenagem ao diretor científico do Laboratório Flerov de Reações Nucleares do Instituto Conjunto de Pesquisa Nuclear em Dubna, perto de Moscou, Yuri Oganesyan. Foi através de seus esforços que a descoberta foi feita. Aliás, Oganesyan é o primeiro cientista russo cujo nome foi dado a um elemento químico durante sua vida.

“O nome do 118º elemento foi proposto pelos meus colegas de trabalho em Dubna, juntamente com cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, nos EUA”, disse Oganesyan. - Após cinco meses de discussão, o nome do elemento foi finalmente aprovado. E sou grato aos meus colegas pela avaliação tão elevada do meu trabalho.

O ano começou com a descoberta do Santo Graal - os físicos conseguiram transformar o hidrogênio em metal. A experiência confirmou os desenvolvimentos teóricos da primeira metade do século passado. Pesquisadores da Universidade de Harvard resfriaram o elemento a -267 graus Celsius e o submeteram a uma pressão de 495 gigapascals, que é mais do que no centro da Terra.

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Os próprios experimentadores compararam a produção do primeiro hidrogênio metálico do planeta com a aquisição de uma taça sagrada - principal objetivo dos lendários cavaleiros. Mas permanece a questão de saber se o hidrogénio manterá as suas propriedades quando a pressão diminuir. Os físicos esperam que não.

Viajar no tempo é possível

Reconsidere o conceito de tempo dos teóricos da Universidade de Viena e da Academia Austríaca de Ciências. De acordo com as leis da mecânica quântica, quanto mais preciso for um relógio, mais cedo ele expõe o fluxo do tempo ao efeito da incerteza quântica. E isto limita as capacidades dos nossos instrumentos de medição, por mais bem feitos que sejam.

É impossível medir o tempo. Mas você pode viajar nele usando curvaturas, disse um cientista da Universidade da Colúmbia Britânica (Canadá). É verdade que, por enquanto, esta é apenas uma admissão teórica. Não há materiais necessários para criar uma máquina em tempo real.

Mas as partículas quânticas são capazes de voltar ao passado, ou melhor, de influenciar outras partículas no tempo. Esta teoria foi confirmada em 2017 por cientistas da Chapman University (EUA) e do Perimeter Institute for Theoretical Physics (Canadá). Sua pesquisa teórica levou a uma conclusão interessante: ou os fenômenos físicos são capazes de se propagar no passado, ou a ciência encontrou uma forma intangível de interação de partículas.

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A energia escura não existe. Mas não é exatamente

O debate sobre a energia escura – uma constante hipotética que explica a expansão do Universo – não parou desde o início do milénio. Este ano, os físicos chegaram à conclusão de que afinal a energia escura não existe.

Cientistas da Universidade de Budapeste e seus colegas dos EUA afirmam que o erro está na compreensão da estrutura do Universo. Os proponentes do conceito de energia escura presumiam que a matéria era uniforme em densidade, mas não é o caso. O modelo computacional mostrou que o Universo consiste em bolhas, e isso elimina as contradições. A energia escura não é mais necessária para explicar fenômenos inexplicáveis.

No entanto, construído em um supercomputador da Universidade de Durham (Grã-Bretanha) levou os astrofísicos a conclusões exatamente opostas. E os dados do espectrómetro alfa magnético da Estação Espacial Internacional mostram que a energia escura existe. Isto foi afirmado de forma independente por dois grupos de investigadores: da Alemanha e da China.

E o mais importante, o XENON1T, o detector de matéria escura mais sensível do mundo, foi o primeiro. É verdade que ainda não há resultados positivos. Mas os cientistas estão satisfeitos porque o sistema funciona e apresenta erros mínimos.

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A gravidade é a chave para outras dimensões

Os físicos há muito sonham em construir uma teoria de tudo - um sistema que descreva a realidade de forma abrangente. Uma das quatro interações fundamentais não permite - a gravidade. Partículas que tolerariam a interação gravitacional não foram detectadas. Isto significa que, de acordo com as leis da mecânica quântica, não existem ondas.

Uma solução engenhosa para o problema apresentada por cientistas do Instituto Max Planck. Na sua opinião, o campo gravitacional surge precisamente no momento em que uma onda quântica se torna uma partícula.

Outro obstáculo à construção de uma teoria de tudo é a ausência de uma ação inversa à força de atração; esse fator também viola a simetria das fórmulas ideais. No entanto, cientistas da Universidade Estadual de Washington descobriram em abril de 2017 uma substância que se comporta como se tivesse massa negativa. O efeito já foi alcançado antes, mas o resultado nunca foi tão preciso e definido.

O interesse no estudo da gravidade aumenta pela teoria de que a gravidade é influenciada por outras dimensões. Físicos do Instituto Max Planck (Alemanha), utilizando os mais modernos detectores de ondas gravitacionais, confirmam ou refutam a existência de outras medições dentro de um ano. No final de 2018 ou o mais tardar no início de 2019.

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A mecânica quântica está condenada

É fácil perceber que a maioria das descobertas da física moderna está associada ao estudo da mecânica quântica. No entanto, os cientistas acreditam que a teoria quântica na sua forma atual não durará muito. E a chave para compreender o mundo será a nova matemática.

À luz de tais afirmações, não fica claro como perceber a notícia de que experimentadores do Instituto Niels Bohr, pela primeira vez na história da ciência, fizeram os qubits girarem na direção oposta. Ou que a segunda lei da termodinâmica sob certas circunstâncias no mundo quântico, como afirmam os físicos do MIPT. Talvez tudo isso deva ser tomado como uma confirmação da teoria atual. Talvez - como um passo em direção a uma nova física, que descreverá a realidade com ainda mais precisão.

Entretanto, os cientistas continuam a procurar fenómenos que reconciliem os mundos de Einstein e Newton. Talvez uma nova forma de matéria ajude nisso. A propósito, acabou por ser condensado, embora até agora os teóricos tenham discutido muito sobre a sua natureza.