502
Вселенная атомов, атом во вселенной. На канале публикуются заметки по различным направлениям естественных наук, их истории и персоналиям. Проникнись духом науки! Наш чат: t.me/spacegateway
Изображение. Может показаться, что это просто фотография горной вершины, освещенной заходящим, ну или восходящим, солнцем. На самом же деле, так и есть! Только вершина это очень маленькая, в микромире. И освещенная не солнцем, а электронами. Изображение, полученное с помощью сканирующего солнечного электронного микроскопа показывает сопло 3D-принтера, изготовленное из кремния и стекла.
Электронные микроскопы формируют изображение за счет облучения поверхности образца сфокусированным электронным пучком. Взаимодействие пучка с поверхностью сильно зависит от проводимости материала образца — проводники снимать обычно гораздо легче, ведь электроны просто стекают по ним, влекомые соответствующими полями. Изоляторам же избавиться от попавших на них электронов не так просто — они имеют тенденцию накапливать их на поверхности, а создаваемые поверхностные заряды, в свою очередь, взаимодействуют со свежими набегающими электронами из пучка. Все это в совокупности создает игру света и тени, которая может замысловатым образом напоминать оптические картины макромира.
Изображение получено мужиками-микроскопистами из EPFL.
Что думаете?
#scimage
Новости науки. Так, кажется новая карликовая планета, названная 2017 OF201, пополнила не очень стройные ряды (известных) транснептуновых объектов. Нашли ее принстонские астрономы, анализируя данные широкоугольной оптической камеры DECam, установленной на 4-метровом телескопе имени Виктора Бланко в Чили.
Объект движется по очень вытянутой орбите с перигелием в 44.9 а. е. (примерно там же, где афелий Плутона) и афелием аж в 838 а. е., т.е. чуть ли не в Облаке Оорта. Если считать, что планета обладает стандартным альбедо в 0.15, то ее диаметр составляет около 700 км, что делает ее вторым по размеру после Седны в этой группы планетоидов. Сейчас объект находится в 90.5 а. е. от Солнца. При таких параметрах орбиты, его орбитальный период составляет примерно 25 000 лет.
Больше о новой карликовой планете пока что сказать нечего, может когда-нибудь запустим миссию. Однако наблюдение за ней может помочь узнать больше о гипотетической девятой планете, которую ищут-ищут, но никак найти не могут.
Препринт статьи выложен на arXiv 21 мая 2025 года.
Что думаете?
#news
APOD. Изображение Фомальгаута в инфракрасном диапазоне, полученное Джеймсом Уэббом. Фомальгаут это яркая молодая звезда, расположенная в 25 световых годах от нас в созвездии Южная Рыба. О том, что у него может быть протопланетный диск, догадались еще в 80-е по избытку инфракрасного излучения, и сам диск был действительно обнаружен несколькими телескопами. Правда, был он некрасив из-за низкого разрешения старых приборов. Но вот пришел молодчинка Джеймс Уэбб и сделал очередной потрясный снимок. Основное изображение получено на длине волны 25.5 микрон (широкополосный фильтр F2550W), а на вставке синеньким показано еще 23 мкм (фильтра коронографа F2300C). Видно, что диск состоит из нескольких колец, разделенных промежутками и пылевыми облаками. Такая структура указывает на уже присутствующие где-то там формирующиеся планеты, которые своей гравитацией структурируют диск. На синенькой вставке даже видно нечто планетоподобное. Система достаточно большая — около 240 астрономических единиц в диаметре, то есть более чем в два раза больше Солнечной системы, если ее границей считать пояс Койпера. Что, в общем-то примерно соотносится с массой самого Фомальгаута.
Что думаете?
#apod
Изображение. Просто красивые электронно-микроскопические фотоэлектронографии, напоминающие некоторым о днях их аспирантской юности. На первом фото — отслаивающаяся (обычно не к месту) пленочка фоторезиста с нанесенным сверху золотым покрытием с целью создания массивов наноточек. На подложке из хрома, как я понимаю. Впоследствии, из получившихся наноточек диаметром около трехсот нанометров с помощью реактивного инонного травления вырезают полые золотые колонны. Достаточно прикольные, на самом деле. Что именно они призваны делать, пока в опубликованном виде не нашел. Вероятно, некоторого рода сенсоры. Изготовлено в лаборатории био-нанофотоники EPFL (набирают аспирантов и постдоков, дерзайте!).
Что думаете?
#scimage
История науки. Любая уважающая себя лаборатория генерирует огромные объемы данных, которые надо где-то хранить. Особенно если это лаборатория по изучению элементарных частиц. Сегодня с этой задачей справляются настольные компьютеры и небольшие серверы. Но в семидесятые, за неимением лучших альтернатив, приходилось использовать бобины магнитных катушек. На представленных фотографиях, сделанных в 1974 году, — хранилище данных CERN, в которое ежегодно добавлялось порядка 20 тысяч катушек магнитной пленки. Сегодня хранилище данных CERN выглядит как современный дата центр, но катушки там по-прежнему где-то лежат, ведь пока что далеко не все удалось перенести на более современные носители.
Что думаете?
#scihistory
Цитата. “В чём проблема с квантовой механикой? Это исключительно успешная теория. Она управляет структурой всей материи. Измерения постоянной Планка точны с погрешностью менее одной миллионной, и ещё более точные измерения подтверждают предсказания квантовой электродинамики. Но вместе с исключительными успехами квантовой механики приходят и исключительные трудности интерпретации.
“Не говори себе, если можешь этого избежать: “Но как такое возможно?” — говорил Фейнман. — Потому что ты попадёшь “в воронку”, в тупик, из которого ещё никто не выбрался. Никто не знает, как такое возможно”.
Мы можем перестать спрашивать себя: “Но как такое возможно?” Возможно, нам и правда стоит отказаться от вопроса, на который не смогли ответить Эйнштейн, Шрёдингер и Фейнман. Но мы не можем перестать использовать квантовую механику. Проблема в том, что её используют все — и никто не знает, как она вообще может работать. Наши отношения с квантовой механикой напоминают анекдот Вуди Аллена:
Один парень приходит к психиатру и говорит: “Док, мой брат сошёл с ума — он думает, что он курица!” Доктор спрашивает: “Так почему вы не сдадите его в больницу?” Парень отвечает: “Я бы сдал… но мне нужны яйца!”
Мы говорим: “Квантовая механика безумна — но нам нужны яйца!”
Такие отношения с квантовой механикой парадоксальны. В этой книге мы не удовлетворимся парадоксальными отношениями с квантовой механикой. Мы не перестанем спрашивать: “Как такое возможно?” Но мы будем снова и снова использовать парадокс, чтобы лучше понять квантовую механику.” (с) Якир Ааронов, Даниэль Рорлих, “Quantum paradoxes”, 2005
Что думаете?
#цитата
Новости науки. Многие слышали, что время от времени магнитное поле Земли переворачивается — в течение относительно короткого времени северный и южный магнитные полюса сменяют друг друга, а магнитное поле при этом ослабевает. Последнее такое событие — так называемое событие Лашамп — произошло 41 тысячу лет назад, правда полной смены полюсов тогда, видимо, не случилось — магнитное поле лишь наклонилось куда-то в район Европы и ослабло примерно до 5% от нынешнего значения.
Конечно, без последствий такое не проходит, ведь поверхности планеты достигает значительно большая доля космической радиации, включая солнечный ультрафиолет, так как озоновый слой без магнитной защиты тоже разрушается. А учитывая, что в Европе тогда уже вовсю жили люди — кроманьонцы и неандертальцы — возникает вопрос, как это на них повлияло и как они, собственно, уцелели.
Ну, неандертальцы, очевидно, не уцелели, и весьма вероятно, что лашампское событие внесло в это свой вклад. А с кроманьонцами что? Ученые из Мичиганского университета представили новый анализ, свидетельствующий о том, что Лашамп существенно повлиял на культуру кроманьонцев. Одними из отличительных черт Ориньякской археологической культуры, возникающей как раз в период инверсии и как раз там, где ослабление магнитного поля было наиболее заметным, являются более частое использование пещер и долговременных жилищ, значительное развитие покрывающей все тело одежды, а также использование охры, которая обладает свойством защиты от солнечного излучения. Изобразительное искусство тогда, кстати, тоже бустанулось, ибо надо же как-то утешаться во время апокалипсиса. По-видимому, все это могло явиться ответом на “усложнившиеся” погодные условия, которые длились, кстати, несколько веков. С другой стороны, неандертальцы до всего этого не додумались, вот и не сдюжили. Ну, наверное. Всей правды-то мы не узнаем.
Статья опубликована в Science Advances 16 апреля 2025 года.
Что думаете?
#news
Изображение. Просвечивающее электронномикроскопическое изображение и структурная модель первого гигантского вируса из Финляндии, получившего название Jyvaskylavirus в честь города, возле которого его обнаружили. Вирусные частицы имеют диаметр около 250 нм, что примерно в два раза больше коронавируса или вируса гриппа.
Гигантские вирусы это малоизученная группа вирусов-здоровяков, ну, то есть, больших, иногда не меньше иных бактерий. Паразитируют они в основном на амебах и прочих протистах, обитающих в почвах или водоемах, то есть, хорошо локализованы. Поэтому, наверное, такое внимание уделяется тому, где их обнаружили. Используя данные микроскопии, ученые (почему-то из Норвегии, Испании и Бразилии, а не Финляндии) реконструировали структуру вируса с разрешением 6.3 Å и выяснили, что он очень напоминает род Merseillevirus (из Франции, как не сложно догадаться). Красивые. Завели бы себе?
Статья опубликована в eLife 25 марта 2025 года.
Что думаете?
#scimage
Цитата. “Мой полный ответ на вопрос конца XIX века “Что электродинамика пытается до нас донести?” был бы таким: “Поля в пустом пространстве обладают физической реальностью; среда, поддерживающая их, — нет”. Разобравшись таким образом с тайной электродинамики, позвольте мне сразу сделать то же самое для квантовой механики: “Корреляции обладают физической реальностью; то, что они коррелируют, — нет.” (с) Дэвид Мермин, “What is quantum mechanics trying to tell us?”, 1998 г.
Что думаете?
#цитата
Изображение. Перекресток динозавровых троп возрастом 166 миллионов лет обнаружили на известняковом карьере в Оксфордшире. Беспрецедентное по размерам “шоссе” сохранило цепочки следов длиной до 150 метров, оставленных как минимум тремя видами здоровяков — хищным мегалозавров и травоядными диплодоком и цетиозавром. В одном месте цепочки следов хищника и травоядного даже пересекаются, что может помочь понять, как эти ребята взаимодействовали друг с другом.
Следы были покрыты слоем почвы, но обнаружены работником карьера, почувствовавшим твердые неровности под поверхностью. После этого на место выехал оперативный отряд из 100 оксфордских и бирмингемских специалистов, которые аккуратно все зачистили, отыскали около 200 следов, составили их 3D модели для дальнейшего изучения, ну и попутно сделали парочку атмосферных фотографий.
Что думаете?
#scimage
Новости науки. Ребята из Килского университета в Англии докладывают, что вспышки сверхновых могут быть ответственны за больший процент массовых вымираний в истории нашей планеты, чем считалось ранее.
Примерно 445 и 375 миллионов лет назад произошло две катастрофы — ордовикcко-силурийское и девонское массовые вымирания, — в ходе которых исчезло от 18 до 40% всех родов живых организмов, а в некоторых семействах так и вообще почти все. Версии того, почему такие события происходят, разнятся от оледенений и падений астероидов до гамма-всплесков, но точно никто ничего не знает.
Ну и да, одним из возможных факторов вымираний являются вспышки сверхновых, происходящие недалеко от Земли. Потоки высокоэнергетических частиц, порождаемые коллапсом звезд, могут сдирать верхние слои атмосферы нашей планеты, содержащие благотворный озоновый слой, и обнажая подлунный мир для пагубной солнечной и космической радиации.
Работа килских астропацанов не была связана с вымираниями напрямую — они всего лишь уточняли модели образования сверхновых из тяжелых короткоживущих звезд спектрального класса OB, являющихся одним из основных источников вспышек. Но им пришло в голову сравнить рассчитанные ими значения частоты их возникновения с частотой массовых вымираний, и оказалось, что корреляция весьма неплохая.
По их расчетам, вспышки сверхновых из звезд класса OB в нашей галактике происходят примерно раз в два века, а в пузыре 1 килопарсека от Солнца — примерно 2.5 раза за миллиард лет. Так что, некоторые из массовых вымираний, вполне вероятно, были вызваны именно этим фактором.
К счастью, сейчас вокруг нас всего два кандидата на сверхновые — Антарес и Бетельгейзе — и оба они достаточно далеко, чтобы не причинить больших проблем.
Статья опубликована в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 18 марта 2025 года.
Что думаете?
#news
Цитата. “Мы должны помнить, что то, что мы наблюдаем, — это не сама природа, а природа в том виде, в каком она проявляется благодаря нашему методу постановки вопросов” (с) Вернер Хайзенберг, "Физика и философия”, 1958 г.
Что думаете?
#цитата
Изображение. Ну а пока суд да дело, можно бросить последний оценивающий взгляд на новый космический картограф SPHEREx, который только-только упаковали под обтекатель ракеты-носителя Falcon 9, и вполне возможно, что уже завтра он отправится на место несения научного дежурства на низкой околоземной орбите. SPHEREx придет на подмогу телескопу Euclid — он будет измерять инфракрасные спектры и красные смещения сотен миллионов галактик по всей небесной сфере, а также поможет уточнить распределение темной материи во вселенной. Ну, про него я уже писал чуть ранее вот тут — тыц. Смотрим запуск?
Что думаете?
#scimage
Изображение. Хотя ее никто никогда не видел (sic), темная материя с высокой вероятностью существует. Над реализацией задачи ее обнаружить работает множество групп физиков и астрономов по всему миру. Одним из крутых проектов занимаются ребята из Университета Цюриха — они работают над детектором DARWIN, на который возлагаются призрачные надежды детектирования частиц темной материи. По принципу обнаружения DARWIN очень похож на детекторы нейтрино — есть здоровенный бак, заполненный жидким ксеноном, и система электродов, создающих в этой жидкости равномерное электрической поле. Такие устройства еще называют время-проекционными камерами. Если волею судеб какая-то частица темной материи (или нейтрино, на них детектор тоже рассчитан) все же соизволит провзаимодействовать с атомом ксенона, то электрические поле усилит сигнал от соударения и событие будет задетектировано. Сам DARWIN пока находится в разработке, а вот его уменьшенная копия, призванная продемонстрировать принцип, — детектор Xenoscope — уже монтируется (или даже смонтирован) в Цюрихских лабораториях. Детектор представляет собой трубку длиной 2.6 м, состоящую из (видимо) медных колец-электродов, погруженную в бак, наполненный 40 тоннами жидкого ксенона. Когда маленький прототип будет откалиброван и сможет детектировать хотя бы нейтрино, опыт от работы с ним можно будет перенести на более солидный DARWIN.
Что думаете?
#scimage
APOD. Новое, очень классное Кольцо Эйнштейна нашли мужики из Института Астрофизики имени Макса Планка, анализируя данные космического телескопа Euclid, запущенного в 2023 году. Очень красивое! Что интересно, кольцо обнаружилось совершенно случайно и вокруг галактики, которую раньше уже изучали. А вот галактика, собственно образующая кольцо, доселе оставалась неизвестной (ну, потому что и кольца никто не видел, логично?). Напомню нашим маленьким любителям астрономии, что Кольца Эйнштейна образуются, когда одно массивное тело находится точно за другим, и свет от более далекого искривляется в гравитационном поле более близкого, как в линзе. Чтобы образовалось полное кольцо, объекты должны находиться на почти идеальной прямой с телескопом. Помимо того, что это просто очень редкое явление, отличительной особенностью данного кольца является то, что оно весьма близко к нам — ближняя галактика (NGC 6505) находится в каких-то 590 миллионах световых лет (пф!), а дальняя — в 4.42 миллиардах. Тем удивительнее то, что кольцо до сего дня никто не видел.
Статья опубликована в Astronomy and Astrophysics 10 февраля 2025 года.
Что думаете?
Обсуждать новости можно у нас в чате — тыц.
#apod
История науки. Космологи Андрей Линде и Алан Гут, разработавшие инфляционную модель вселенной, кушают раков на шведском фестивале раков, неустановленный год. За фотокамерой Макс Тегмарк. Алан Гут насколько большая голова, настолько же и рассеянная (почти как Норберт Винер). Его рабочий офис традиционно усеивают хаотические нагромождения бумаг и многолетней нераспечатанной корреспонденции. В 2005 году его достижения на этом поприще даже были удостоены организованной бостонской газетой премии за самый захламленный кабинет. На премию он был номинирован коллегами, которые надеялись, что Алан устыдится и немного приберется. Но Алан премией очень гордится.
Что думаете?
#scihistory
Новости науки. История развития техники показывает, что если что-то плоское сделать не плоским (сиречь, трехмерным), можно перевести систему на совершенно новые уровни сложности и породить принципиально новые явления. Вот такое вот неожиданное откровение.
Одно из самых удивительных явлений — сверхпроводимость — покамест наблюдалось в основном в толще материала, либо в плоских пленках и наноструктурах. Создать трехмерную наноструктуру из сверхпроводника вообще задача отнюдь не простая. Дело в том, что для сверхпроводящего материала очень важна чистота и отсутствие дефектов, а любые методы трехмерного структурирования склонны эти дефекты привносить.
Кажется, мужикам (и девчонкам, конечно) физикам из Института химической физики твердых тел имени Макса Планка в Дрездене удалось разработать стабильный метод создания трехмерных сверхпроводящих наноструктур с “хорошими” свойствами. Он основан на методе сфокусированного электронного осаждающего напыления — это когда материал из газа вокруг подложки (в этом случае — из гексакарбонилвольфрама W(CO)6) осаждается на нее под воздействием сфокусированного пучка электронов. В качестве осаждаемого материала выступает карбид вольфрама (WC). К сожалению, пока что такие наноструктуры умеют делать из относительно простых материалов. Интересно, что карбид вольфрама не обладает сверхпроводящими свойствами в чистом виде, только в наноструктурах.
В общем, с помощью этого метода удалось создать такие прикольные сверхпроводящие мостики, как на изображении. Толщина проводничков здесь всего около 100 нм. Сверхпроводящий переход в таком мостике наблюдается при 5 К. Диаметр проводников подобран таким образом, что система работает как бы в переходном режиме, демонстрируя что-то среднее между чистой сверхпроводимостью и обычной проводимостью. Благодаря этому сверхпроводящие вихри (особая структура, характерная для сверхпроводников второго рода) имеют особую геометрию, они как бы изгибаются в внутри проводника, и очень чувствительны к воздействию внешний полей, меняя свою структуру. Ну и в целом, получается какое-то гораздо более сложное поведение, чем в простом двумерном проводе. А это очень круто.
Справедливости ради, надо сказать, что ребята не первые применили подобный метод, и он уже использовался например вот тут — тыц — но с более простыми структурами.
Статья опубликована в Advanced Functional Materials 11 апреля 2025 года.
Что думаете?
#news
История науки. Задолго до того как американский писатель и художник Морис Сендак прославился книгой “Там, где живут чудовища”, он успел попробовать себя в ответственном деле физической иллюстрации. Строго говоря, это была его первая серьезная художественная работа. Когда Сендаку было 18, его школьный учитель, зная об увлечениях молодого человека рисованием (и немного физикой, будем надеяться!), попросил его сделать несколько иллюстраций к книге, которую они писали с профессором химии и по совместительству ветераном Манхэттенского проекта. Книга “Atomics for Millions”, опубликованная в 1947 г, была призвана изложить основы атомной физики обывателям и развенчать множество существовавших тогда (да и сейчас) мифов о радиации. За работу Сендаку заплатили 100$ аванса и предложили 1% гонорара от продаж, а также хорошую оценку по физике!
Собственно, несколько иллюстраций из книги представлено выше. Пояснять их смысла особого нет, ибо они вполне говорящие, но можете попытаться поразгадывать физические эффекты.
Что думаете?
#scihistory
Новости науки. Астрофизики из Рутгерского университета в Нью-Джерси обнаружили одно из самых близких к Земле и самых больших облаков обычно невидимого молекулярного водорода.
Астрономов учат, что молекулярный водород труднообнаружим, потому что не излучает на привычных для наблюдательной астрономии длинах волн. Обычно такие облака обнаруживают по излучению небольшого количества примесей — других молекул, которые всегда так или иначе присутствуют в составе, например угарного газа. Понятное дело, такой метод очень несовершенен, так как поди разберись, сколько там каких примесей и каковы пропорции. А если примесей совсем мало, то облако может и вовсе оставаться невидимым.
В новой работе астрономы попробовали поиграться с нетрадиционными областями спектра, в частности с дальним ультрафиолетом, и оказалось, что молекулярный водород вполне хорошо обнаружим на этих частотах. Для анализа использовались данные с ультрафиолетового спектрографа FIMS-SPEAR, установленного на корейском спутнике STSAT-1.
Выяснилось, что одно из таких темных водородных облаков, получившее имя древнегреческой богини зари Эос, находится очень близко к Земле — всего в 300 световых годах — и оно здоровое — на изображении, в интерпретации художника, показано, как оно могло бы выглядеть с поверхности Земли, если бы было не таким темным.
Облако имеет массу в несколько тысяч солнечных и могло бы стать регионом формирования новых звезд, но, видимо, этого не произойдет. Моделирование показывает, что через 6 миллионов лет облако испарится под влиянием излучения окружающих звезд.
Вот так вот, получается, что многого под самым носом мы еще не видим.
Статья опубликована в Nature Astronomy 28 апреля 2025 года.
Что думаете?
#news
Новости науки. Забавную и весьма уникальную экзопланету обнаружили астрономы из Университета Бирмингема, анализируя данные Европейской Южной Обсерватории. Ее звездная система находится в 120 световых годах от нас в созвездии Весов и, даже если отбросить планету (не делайте этого!), система сама по себе крайне редкая — она представляет собой пару затмевающих друг друга коричневых карликов. Доселе удалось найти лишь одну подобную систему. Затмевание, конечно, это лишь вопрос перспективы и удачного расположения наблюдателя, но оно помогает изучать ряд труднодоступных аспектов формирования таких систем, а потому ценно.
Но оказалось, что система еще более необычна, ведь в ней есть планета, обращающаяся вокруг обоих карликов перпендикулярно плоскости их собственного движения, как показано на рисунке. Увидеть саму планету напрямую в такой конфигурации, естественно, практически невозможно, обнаружили ее лишь по небольшой прецессии орбит самих карликов. Масса планеты составляет, по разным оценкам, от 10 до 100 земных (то есть, это либо суперземля, либо средний гигант), а массы обоих коричневых карликов — около 3% массы Солнца. Думаю, такая относительная близость масс компонент единственно и сделала возможным обнаружение экзопланеты.
Удивительно, но в этой задаче трех тел такая конфигурация орбит оказывается стабильной и уже предсказывалась раньше теоретиками, но найти такое в реальном воплощении никто и не надеялся.
Статья опубликована в Science Advances 16 апреля 2025 года.
Что думаете?
#news
Изображение. Монтаж новой 120-тонной тарелки рефлектора для Комплекса дальней космической связи Голдстоун в пустыне Мохаве. DSS 23 — пятая из шести тарелок в рамках текущего апгрейда комплекса была установлена 18 декабря 2024 года. Комплекс, совместно с еще двумя — в Испании и Австралии, — предназначен для обеспечения радиосвязи с космическими аппаратами дальних миссий, таких как Voyager, Europa Clipper, Psyche и др.
Что думаете?
#scimage
История науки. Трехмачтовая шхуна Vema была спущена на воду в 1923 в Дании и являлась одной из самых роскошных яхт своего времени. Первые почти 20 лет своего сущестования судно развлекало толстосумов, в период Второй Мировой служило в качестве тренировочного корабля для кадетов, а в 1953 наконец-то начало заниматься настоящим делом — его приобрел Колумбийский Университет и переоборудовал в научный корабль для геофизических исследований. В течение следующих 30 лет судно прошло больше миллиона морских миль по всему земному шару, замеряя структуру океанического дна, состав и температуру воды, свойства земной коры и всякие другие интересные штуки.
Несколько винтажно-атмосферных фотографий, запечатлевших деятельность судна и его обитателей:
1. R/V Vema красуется под полным такелажем;
2. Даже рохлям ученым приходится бороться со стихией;
3. Команда судна во главе с научным руководителем Морисом “Доком” Юингом;
4-6. Научный персонал корабля готовит к погружению различные научные приборы;
7. Мужчина собирает взрывное устройство на палубе. Взрывчатка использовалась для возбуждения в воде акустических волн, которые, отражаясь от океанического дна, позволяли проводить батиметрические измерения, ну, то есть, замерять глубину и рельеф;
8-10. Женщины-техники за работой в химической лаборатории, уже на суше.
Что думаете?
#scihistory
Новости науки. Мужики, отбывающие научную трудовую повинность на эксперименте AEgIS (Antihydrogen Experiment: Gravity, Interferometry, Spectroscopy) в CERN, наловчились использовать обычные камеры обычных мобильных телефонов для экспериментов с антиматерией.
AEgIS вообще занимается довольно интересной проблемой — вопросом, как антиматерия ведет себя в гравитационном поле. Ну, падает ли она с тем же ускорением, что и обычная материя (“слабый принцип эквивалентности”)? Вроде как бы и да, но померить это не так просто, потому что достаточных количеств антиматерии, чтобы скатать из нее шарик и уронить, никто не получал. Да и если получил бы, было бы не очень весело. Поэтому приходится обходиться элементарными частицами и легкими атомами, которые очень быстро движутся в составе пучков. Вот мужики и измеряют отклонение этих пучков в гравитационном поле.
То есть, есть источник антиматерии (его создание это отдельная история) — охлажденных до 50 К атомов антиводорода — который производит относительно (относительно!) медленный пучок, движущийся в направлении сенсора, способного определить, насколько пучок “упал” в гравитационном поле за время полета. Падает он совсем чуть-чуть (потому что время полета КРАЙНЕ МАЛО), так что и сенсор должен быть весьма позиционно чувствительным. Детектор замечает аннигиляцию антиводорода и производимый ей выброс энергии в виде пионов и ряда других частиц.
Так вот, оказалось, что ничего лучше по соотношению цена/качество, чем телефонные камеры, на рынке нет. У современных телефонов пиксели сенсора очень маленького размера — около 1 микрометра, а это именно то, что нужно, чтобы замечать небольшие отклонения пучка. Мужики разобрали 60 телефонов, раздербанили их камеры и составили из голых сенсоров массив, который назвали OPHANIM (Optical Photon and Antimatter Imager) с разрешением 3840 Мегапикселей. Результаты показывают очень хорошую чувствительность и эффективность, так что иначе как прорывной технологией новый детектор не называют. Конечно, ведь теперь им не нужно покупать промышленные специализированные камеры за десятки тысяч долларов.
Статья опубликована в Science Advances 2 апреля 2025 года.
Что думаете?
#news
Изображение. Физики из Саудовской Аравии и Китая получили красивейшие снимки красивейших веществ — металл-органических каркасов (MOF). MOF представляют собой гибрид металлических кластеров и сложных полимерных молекул, в котором полимеры служат каркасом, связывающим металлические кластеры в кристаллическую структуру. В данном исследовании изучалось двумерное вещество (нанолисты) Zr-BTB, в котором металл это, как несложно догадаться, цирконий, а полимер — некто 1,3,5-три(4-карбоксифенил)бензол или попросту BTB.
Электронографировать такие вещества сложно. Дело в том, что полимерные цепочки MOF очень хрупкие и распадаются от малейшего электронного пошлепывания (недотроги). Поэтому их сложно вообще как-либо измерить, а уж с атомарный разрешением так вообще. Но работягам удалось подобрать щадящие параметры для электронной птихографии и провести кропотливое сканирование, полностью обнажающее структуру соединения. Яркие кляксы на изображениях это собственно циркониевые кластеры, ну а все, что между ними, — полимеры.
Зачем MOF нужны? А низачем. У природы нет цели, она просто существует.
Статья опубликована в Nature Communication 22 января 2025 года.
Что думаете?
#scimage
История науки. Американский физик Винсент Шефер работает с одной из первых экспериментальных установок по получению искусственного снега, 1946 г. Шефер очень интересовался физикой погоды. В частности, это он предложил первую технологию засева облаков с помощью распыления сухого льда. Связанные с этим эксперименты по получению искусственного снега проводились им в Исследовательской лаборатории компании General Electric. На дно экспериментальной камеры помещались блоки сухого льда, которые охлаждали воздух до -20°C, а водяной пар (типа, облако) создавался с помощью дыхания экспериментатора — без изысков! Затем в камеру помещалась палочка, охлажденная в жидком воздухе до -55°C, которая создавала центры кристаллообразования, увеличивавшиеся за счет водяных капель, составляющих облако.
Интересно, что Шефер умудрился сделать солидную научную карьеру и получить множество патентов, не имея формального высшего образования.
Что думаете?
Напоминаю, что обсудить науку или просто поболтать можно у нас в чате — тыц.
#scihistory
APOD. Кратер Шеклтон диаметром 21 км и глубиной 4 км, названный в честь отважного полярного исследователя, расположен на самом южном полюсе Луны, и из-за этого внутри него находится область вечной тени, не видевшая Солнца с самого момента своего образования около 3.6 миллиардов лет назад. Конечно, какие-то залетные фотоны туда все же попадают, но для обычной орбитальной камеры его внутренности выглядели бы чернее ночи. Но только не для камеры ShadowCam, установленной на борту аппарата KPLO (Korea Pathfinder Lunar Orbiter), запущенного в декабре 2022 года. Камера имеет чувствительность примерно в 200 раз выше, чем у “стандартных” инструментов, и специально предназначена для исследования сверхтемных участков лунной поверхности в регионах вечной тени, в основном с целью поиска водяного льда, которого, как полагают, там немало, и который мог бы пригодиться для будущих лунных поселений. На изображении показан один из склонов Шеклтона с необычной деталью — следом от скатившегося по склону булыжника, который теперь, наверное, навсегда сохранится на лунном ландшафте (если лунные туристы не истопчут!).
Что думаете?
#apod
Новости науки. Астрофизики из Чикагского университета таки обнаружили уже не одну, а целых четыре небольших планеты вокруг знаменитой звезды Барнарда!
Звезда Барнарда является второй звездной системой по удаленности от Солнца (ближе только тройная система Альфы Центавра), она находится на расстоянии 6 световых лет от нас, но стремительно к нам приближается и через каких-то 10 тысяч лет подлетит к Солнцу на 3.8 световых года, став, тем самым, самой близкой к нам звездой. Это совсем небольшой красный карлик в пять раз легче Солнца и в 2000 раз менее яркий, что несколько затрудняет его наблюдение.
История поиска планет вокруг звезды Барнарда довольно драматична — несколько раз их то открывали, то закрывали. Например, в 2018 году отыскали суперземлю в три раза тяжелее Земли, но в 2021 году выяснилось, что результат ложно положительный. Однако, стоит заметить, эта суперземля все еще успешно существует в русской википедии, так что не все так плохо.
И вот теперь вместо одной большой планеты нашли четыре маленьких. Все они имеют массу всего в 20-30% от земной и обращаются очень близко к звезде с периодом в буквально несколько дней. Из-за этого, скорее всего, там очень жарко, чтобы могла существовать жизнь. К сожалению, используемый метод обнаружения позволяет определить очень мало дополнительной информации помимо массы.
С жизнью мы разберемся как-нибудь потом, а сейчас ученым важно научиться в принципе находить подобные небольшие планеты. Как показывает история с самой звездой Барнарда, это не так-то просто. Такие планеты обычно ищут, глядя на саму звезду, вернее на мельчайшие колебания ее скорости, вызванные гравитационным взаимодействием с планетой. Колебания эти настолько мелкие, что их очень трудно вычленить на фоне других факторов, которые дают похожий эффект, например, тектонических процессов в самой звезде. Та самая закрытая суперземля, как сейчас полагают, появилась именно из-за неправильной интерпретации собственной звездной активности.
Кроме того, красные карлики, как сегодня известно, составляют основу звездного населения нашей галактики, поэтому понимание того, какие планеты могут существовать вокруг них, является критически важным для оценки галактического планетного населения в принципе. Сложность в том, что красные карлики настолько малы, что большинство из них мы никогда не увидим даже в самые лучшие телескопы. Звезда Барнарда является одним из очень немногих подобных объектов, доступных для изучения. Повезло, что она так близко.
Обнаружили планеты с помощью спектрографа ESPRESSO на очень большом телескопе VLT и нового чикагского инструмента CAPPUCCINO (шутка! Это я шучу. Если чувства юмора, иронии, самоиронии нет, то ты эту шутку не воспримешь) MAROON-X, измеряющего радиальную скорость звезд с помощью доплеровского сдвига.
Статья опубликована в The Astrophysical Journal Letters 11 марта 2025 года. Будем надеяться, что не закроют.
Что думаете?
#news
История науки. Ученые с очень большими головами протирают питьевым спиртом зеркала Черенкова, CERN, 1966 г. Зеркала Черенкова использовали в роли детекторов излучения Черенкова — оптического свечения, возникающего, когда заряженная частица движется в среде со скоростью, превышающей скорость света в этой среде. С помощью массива из таких зеркал физики изучали распад особых частиц-резонансов, представляющих собой возбужденные состояния адронов. При распаде резонансов иногда образуются очень быстрые частицы, а только такие и способны порождать черенковское излучение.
Что думаете?
#scihistory
Новости науки. Так, что-то происходит. Пацаны ваще ребята из Microsoft представили новый квантовый процессор Majorana 1, названный в честь загадочного и неуловимого, великолепного итальянского физика Этторе Майорана и придуманной им же квазичастицы — майорановского фермиона. Новый квантовый процессор является не просто очередной итерацией известной технологии с еще большим количеством кубит, но прототипом, основанным на совершенно новом принципе, который, по заявлению Microsoft, сможет решить основную проблемы квантовых вычислений — проблему декогеренции, то есть то, что при увеличении размеров квантовой системы (количества кубит) становится все сложнее поддерживать когерентные квантовые процессы между ними. Грубо говоря, имеют место быть шумы, разрушающие квантовое состояние. Эта проблема является главной причиной того, почему разработка квантовых процессоров продвигается с таким скрипом.
Как же работает новый процессор? Ребята заявляют, что им удалось реализовать майорановские фермионы в проводящих топологических поверхностных состояниях в некоторой сложной гетероструктуре из арсенида галлия и алюминия. Понятно? Ну тогда по порядку.
Мйорановские фермионы это предложенные тем самым Майораной частицы или квазичастицы, которые являются своими собственными античастицами. Надо сказать, что хотя этой гипотезе уже много десятков лет, искали их очень долго и с большим энтузиазмом (не будем углубляться в то, почему они представляют такой интерес), как в физике элементарных частиц, так и в физике твердого тела. Лет десять назад, когда я учился, только-только стали появляться первые экспериментальные свидетельства того, что обнаружены первые твердотельные майорановские фермионы в нанопроволоках. А в физике элементарных частиц они до сих пор так и не найдены. В общем, неуловимые они.
Дальше, с топологическими состояниями все попроще. Это всего лишь особые состояния вещества, которые в некоторых случаях наблюдаются на поверхности материала. Например, можно взять особый проводник, который на поверхности будет проявлять свойства изолятора. Такие так называемые топологические изоляторы уже давно изучаются в физике твердого тела. С другой стороны, топологические проводники — вещества, полупроводящие или не проводящие в объеме, но с высокой проводимостью на поверхности — до вчерашнего дня экспериментально не наблюдались. Ученые из Microsoft заявляют, что им удалось получить первый такой материал — топопроводник, — и это было не просто — пришлось буквально атом за атомом создавать сложную гетероструктуру.
Если совместить майорановские фермионы и топологические состояния, то в теории возможна реализация кубита на их основе. Так называемые топологические квантовые компьютеры на основе особых частиц, энионов, были предложены Китаевым еще в 1997 году. И вот, по заявлению наших сегодняшних героев, им удалось такой кубит создать, и что в квантовом компьютере на его основе проблему декогеренции можно решить! То есть, потенциально мы открываем путь к слаженной системе, состоящей из миллионов кубит. Процессор Majorana 1, как я понимаю, пока содержит единственный кубит и является демонстрацией принципа. Но ребята уже опубликовали дорожную карту по скалированию технологии — тыц.
Как все это на самом деле работает (не буду притворяться, что понимаю это) и работает ли вообще, пока надо разбираться, но звучит очень красиво.
Статья опубликована в Nature 19 февраля 2025 года. Также — пресс-релиз процессора — тыц.
Что думаете?
А обсудить науку и много чего еще как всегда можно у нас в чате — тыц.
#news
История науки. Макс Борн с женой Хеди в родной Германии, 1951 г. За свою научную карьеру Борну довелось, в основном вынужденно, поработать во множестве институций. По какой-то причине в 1933 году он покидает Германию и Университет Геттингена и до 1953 года живет в основном в Эдинбурге с временными набегами в Кембридж, Бангалор и даже в СССР его приглашал Капица, но не срослось. Когда все устаканилось, а все всегда рано или поздно устаканивается (энтропия же, ептыть), он снова переехал в городок под Геттингеном, а через год получил Нобелевскую премию “За фундаментальные исследования по квантовой механике, особенно за статистическую интерпретацию волновой функции”.
Что думаете?
#scihistory