Изображение. Панорамное изображение решетчатого нейтронного интерферометра, установленного на линии холодных нейтронов в Институте Пауля Шеррера в Филлигене. Прибор предназначен для измерения верхнего предела заряда нейтрона с помощью отклонения нейтронного пучка во внешнем электрическом поле.

Даже о такой банальной сущности, как электрический заряд, мы до сих пор многого не понимаем. До сих пор не ясно, квантуется он или нет. Непонятно, почему все наблюдаемые заряды кратны некоторому минимально возможному (одной трети заряда электрона). Все это нстандартной моделью не объясняется. Так что, можно сказать, что прибор предназначен для исследования физики за рамками стандартной модели.

Что думаете?

#scimage

​​Цитата. "Когда я впервые начал заниматься алгебраической геометрией, я счел этот предмет привлекательным по двум причинам: во-первых, потому что он имел дело с такими приземленными и конкретными объектами, как проективные кривые и поверхности; во-вторых, потому что это была небольшая, спокойная область, в которой десяток людей не набрасывались на каждую новую идею, как только она появлялась. Как оказалось, эта область, похоже, приобрела репутацию эзотерической, эксклюзивной и очень абстрактной, с приверженцами, которые тайно замышляют захватить всю остальную математику! В одном отношении этот последний пункт точен: алгебраическая геометрия - это предмет, который часто связан с очень большим количеством других областей - аналитической и дифференциальной геометрией, топологией, К-теорией, коммутативной алгеброй, алгебраическими группами и теорией чисел, например, и как дает, так и получает теоремы, техники и примеры от всех них. И, конечно, работа Гротендика привнесла в эту область некоторые очень абстрактные и очень мощные идеи, которые довольно трудно усвоить. Но этот предмет, как и все предметы, имеет двойственный аспект в том смысле, что все эти абстрактные идеи рухнули бы под собственным весом, если бы не опора, предоставляемая конкретной классической геометрией" (с) Дэвид Мамфорд, "The Red Book of Varieties and Schemes"

Что думаете?

#цитата

Новости науки. Ребята из американского Университета Пердью замутили самую маленькую в мире дискотеку (это они сами пишут)! В качестве диско-шара выступил флюоресцирующий наноалмаз размером меньше микрона, левитирующий над подложкой с помощью специальной ионной ловушки и вращающийся с огромной частотой (до 20 МГц).

Цель эксперимента — изучение поведения кубитов в наноалмазе, в роли которых выступают так называемые NV-центры — особые дефекты в кристаллической структуре алмаза, состоящие из атома азота и вакансии, очень популярные нынче объекты для моделирования всяческих квантовых штук. Согласно теории, на которую опираются авторы, вращение с высокой угловой скоростью должно некоторым образом воздействовать на спин кубитов, а посредством наблюдения фазы Берри (я даже не буду пытаться объяснить, что это. Нет, правда, не лезьте туда) можно попытаться измерить, как кубиты взаимодействуют с гравитацией, а через это, соответственно, лучше понять, как интегрировать гравитацию в квантовую механику — гранд-задача, остро стоящая перед современной физикой.

Не углубляясь в дебри теории, в очередной раз захотелось отметить, какие поразительные с технической точки зрения эксперименты удается реализовывать сегодняшним работягам-аспирантам.

Статья опубликована в Nature Communications 13 июня 2024 года.

Что думаете?

#news

APOD. Мы привыкли наблюдать звездное небо в видимом диапазоне электромагнитного спектра, в котором звезды яркие, а облака холодного межзвездного водорода темны и закрывают от нас свет удаленных светил. Но на самом деле эти так называемые "галактические перистые облака", слегка подогреваемые окружающими звездами, тоже светятся, только в дальнем инфракрасном спектре на длинах волн от 100 до 250 мкм. В этом диапазоне звезды практически необнаружимы и можно видеть, что представляет собой газообразная часть галактики.

Впервые это излучение было открыто в Паломарской обсерватории в 1965 году, а его инфракрасные свойства подробно изучались в 70-е и 80-е гг. Текущий же снимок составлен по комбинации данных с двух космических аппаратов — Infrared Astronomical Satellite (IRAS) и Cosmic Background Explorer (COBE).

Что думаете?

#apod

APOD. Красивая карта "нашей" стороны Луны с местами прилунения миссий "Луна", "Аполлон" и "Surveyor". Скачиваем в более лучшем (но, к сожалению, все еще не очень высоком) разрешении для распечатывания и последующего повешения на стенку на сайте NASA — тыц.

Что думаете?

#apod

Изображение. Экспериментальный лунный микроровер от японской компании ispace, тестируемый в земном испытательном павильоне, имитирующем лунный рельеф. Цель испытаний — научить ровер принимать самостоятельные решения при поиске оптимального маршрута и исследовании лунной поверхности.

Лунная программа ispace разбита на несколько этапов, первый из которых — посадка лунного модуля Hakuto-R, пока что без ровера, зато с диском песни "SORATO" японской группы Sakanaction (там своя история) — к сожалению закончился неудачей в 2022 году — связь с модулем была потеряна в момент посадки. Второй этап миссии — тоже посадка модуля, но уже с умным ровером, запланирована на конец этого года. Болеем за ребят. На ровере, кстати, тоже будет диск, содержащий данные о 275 языках и другие артефакты культуры. Для потомков, так сказать.

Что думаете?

#scimage

​​Новости науки. Физики из Университета Аризоны придумали микроскоп, способный фотографировать электроны в реальном времени, с аттосекундным разрешением.

Увидеть микрочастицы трудно не только потому, что они очень маленькие, но и потому, что они невероятно быстрые. Несмотря на то, что скорость электронов в твердых телах значительно меньше световой, характерное время протекания атомных процессов все равно измеряется единицами аттосекунд (аттосекунда это 10^-18 секунды).

Временное разрешение наших приборов определяется тем, насколько короткие лазерные импульсы мы можем сгенерировать. Это как экспозиция камеры — чем дольше импульс, тем более размазанным получается движущийся измеряемый объект. Аттосекундная физика и аттосекундные лазеры, в принципе, не новы, но ранее длина импульсов измерялась либо несколькими аттосекундами, либо цугами из множества аттосекундных импульсов. Это уже очень здорово, но все еще недостаточно для того, чтобы разрешить электроны в твердых телах.

Но вот ребята придумали, как это сделать, и запихнули аттосекундную камеру в просвечивающий электронный микроскоп. Временное разрешение получилось настолько малым, что теперь стало возможным визуализировать положение электронов в реальном времени. К примеру, на изображении ниже показано, как меняется электронная плотность в листе графена в течение нескольких фемтосекунд при приложении внешнего переменного потенциала. Стоп-кадры в определенные моменты времени действительно позволяют увидеть локализацию электронных состояний с очень хорошей точностью. Красным цветом показана высокая плотность состояний, белым — средняя и синим/черным — низкая. Черной сеточкой наложены положения атомов углерода и связей между ними.

Глубоко вдаваться в детали принципа работы получившегося устройства не буду, но там все не так просто — нужна хитрая комбинация трех импульсов — двух лазерных и одного электронного. К сожалению, без подобных технических хитростей аттосекундное разрешение по-прежнему недостижимо.

Работа опубликована в Science Advances 21 августа 2024 года.

Что думаете?

#news

​​Цитата. "Математика представляет собой исследование, которое может быть продолжено, если начинать с ее наиболее знакомых частей, в двух противоположных направлениях. Первое — хорошо знакомое направление — является конструктивным с все более увеличивающейся сложностью: от целых чисел к дробям, действительным числам, комплексным числам; от сложения и умножения к дифференцированию и интегрированию и далее к высшей математике. Другое, менее знакомое, направление идет через анализ к все большей абстрактности и логической простоте; вместо того, чтобы спрашивать, что может быть определено и выведено из предполагаемых начал, мы ищем общие идеи и принципы, в терминах которых могут быть определены или выведены наши начальные принципы. Отличие математической философии от обычной математики заключается в упоре на второе направление. Но следует понимать, что это различие не столько в предмете, сколько в состоянии ума исследователя. Ранние греческие геометры, переходя от эмпирических правил египтян для земельных измерений к общим предположениям, обосновывавшим эти правила, то есть к аксиомам и постулатам Евклида, занимались математической философией, имея в виду приведенное выше определение. Но как только аксиомы и постулаты были получены, их дедуктивное использование в том виде, как мы его находим у Евклида, принадлежит математике в обычном смысле. Различие между математикой и математической философией зависит от интереса, инспирирующего исследование, и от стадии, достигнутой в ходе исследования, а не от содержания самого исследования" (с) Бертран Рассел, "Введение в математическую философию"

Что думаете?

#цитата

Изображение. Атомы в кристаллической решетке ортоскандата празеодима (PrScO3), "сфотографированные" с помощью электронного микроскопа и техники, называемой птихографией. Это, вероятно, лучшее изображение атомов из возможных, потому что разрешение здесь ограничено не прибором, но колебаниями самих атомов в результате температурных и квантовых эффектов. Разрешение же самого прибора превышает 20 пм, что значительно меньше размеров большинства атомов. Электронная микроскопия сама по себе такого разрешения достичь не способна, но применение техники птихографии, заключающейся в сканировании одного и того же участка образца с разных позиций и последующем совмещении снимков, позволяет значительно улучшить разрешающую способность. Ну, измерение сделано при комнатной температуре, так что охлаждение образца, возможно, позволило бы еще улучшить качество.

Кстати, двойные атомы на изображении — празеодим, одинокие яркие точки — скандий, а размытые кляксы — кислород.

Что думаете?

#scimage

​​Новости науки. Физики с большущими головами с эксперимента STAR (Solenoidal Tracker at RHIC), расположенного на Релятивистском коллайдере тяжелых ионов в Национальной лаборатории Брукхэвена пронаблюдали самое тяжелое на сегодняшний день ядро антивещества.

Антиматерию придумал Поль Дирак почти сто лет назад, в 1928 году, когда игрался с релятивистскими квантовыми уравнениями. Внезапно оказалось, что одно из возможных их решений — мистические частицы, аналогичные электронам, но с положительным электрическим зарядом. Это один из тех великих моментов в науке, когда человек сумел одним лишь мысленным взором предвосхитить природу реальности, ведь эти загадочные частицы действительно были экспериментально обнаружены в 1932 г. и названы антиэлектронами (или позитронами). Оказалось, что весь наш привычный корпускулярный мир имеет отражение в виде мира аниматерии, которой почему-то наш сегмент вселенной сильно обделен. И не удивительно, ведь при взаимодействии антиматерии с обычной материей происходит аннигиляция и обе частицы преобразуются в электромагнитное излучение.

В частности поэтому обнаружение античастиц, а тем более тяжелых античастиц довльно сложная задача. Однако предполагается, что все они имеют полностью аналогичные привычной материи свойства, то есть могут образовывать антиатомы, антимолекулы и даже антилюдишек.

Так вот, физики с эксперимента STAR спокойно себе сталкивали ядра урана на релятивистских скоростях, создавая маленькие подобия большого взрыва в трубе ускорителя, как вдруг обнаружилось, что наряду с привычными частицами (в основном, пи-мезонами) в детекторы попадает нечно интересное. Проанализировав свойства неизвестного гостя, ученые выяснили, что имеют дело с изотопом антиводорода, да не просто антиводорода, а антигиперводорода-4, то есть частицы, составленной из одного антипротона, двух антинейтронов и одного антигиперона — очень интересного товарища, представляющего собой аналог антинейтрона, но содержащего s-кварк вместо одного из привычных для барионов u и d-кварков. На сегодняшний день это самое тяжелое ядро антиматерии, наблюдавшихся экспериментально

Тщательно измерив свойства частицы, выяснилось, что она действительно полностью аналогична нормальному гиперводороду (если этот эпитет вообще можно применить к гиперчастицам). Так что — скука. Однако надо не останавливаться и продолжать производить всё более тяжелую антиматерию, хотя бы просто потому что это офигенно.

Статья опубликована в Nature 21 августа 2024 года.

Что думаете?

#news

APOD. Фэнтезийный. Здоровенная космическая бабочка-пожирательница миров, накушавшись, улетает от растерзанных ею звезд.

Ну а если отбросить фантазии, то в центре туманности слева находится звезда AE Aurigae, известная как Пылающая Звезда, и сама туманность называется, соответственно, так же, за свою визуальную схожесть с вихрями пламени, вестимо. На самом деле никакого огня там, конечно, нет, а есть энергичный свет синей звезды, возбуждающий протоны окружающего водородного облака, которые возвращают уже спектрально-преобразованный свет в окружающее пространство (немножко и нам достается). Туманность Пылающая Звезда расположена на расстоянии около 1500 световых лет от Земли в направлении созвездия Возничего и имеет размер примерно 5 световых лет. Ну а роль космической бабочки играет комета ZTF, навещавшая нас в 2023 году.

Снимок сделан астрофотографом-энтузиастом.

Что думаете?

#apod