Новости науки. И вновь распускаются электромагнитные поля и начинают циркулировать токи в катушках сверхпроводящих магнитов Большого адронного коллайдера. После почти трёх лет перерыва на апгрейд установки, пандемию и прочие превратности жизни и науки самый мощный коллайдер человечества готов к запуску новой, третьей фазы экспериментов (Run 3). В этот раз протоны будут сталкиваться на ещё более высоких энергиях до 6.8 ТэВ (в сравнении с рекордом в 6.5 ТэВ в предыдущих сериях).

На этот заход запланировано много интересного. В частности, будет предпринята попытка ответить на вопрос, который уже десятилетия ставит в тупик ученых: почему нейтрино, в отличие от большинства других частиц, наблюдаются только с левой хиральностью (это значит, что их спин всегда антипараллелен направлению импульса). Стандартная модель не налагает никаких запретов на существование этих так называемых стерильных нейтрино, так же как и не выделяет нейтрино среди других фермионов. Однако, покамест все обнаруженные нейтрино были левшами.

Кроме того, новые эксперименты попытаются пролить свет на проблему асимметрии между материей и антиматерией, вопрос о происхождении очень маленькой, но всё же отличной от нуля массы нейтрино, а может даже наконец раскроют загадку тёмной материи (но это только если очень повезёт!).

Ожидается, что коллайдер выйдет на расчетную мощность к июню-июлю, а сама сессия Run 3 продлится до конца 2025 года. Ну а неугомонные ученые уже строят планы на последующие апгрейды установки и эксперименты для Run 4.

#news

Математические этюды. Крестики-нолики.

https://telegra.ph/Krestiki-noliki---X-O-04-26

#math

Изображение. Надеемся, никто не станет спорить, что это самый красивый вид созданных человечеством электростанций. Сфотографированная ещё во время строительства (ряд зеркал справа частично отсутствует) в 2015 году солнечная электростанция Crescent Dunes в Неваде насчитывает 17500 зеркал-гелиостатов, фокусирующих солнечный свет на башню, через которую протекает расплавленная соль. Раскаленная соль затем поступает в хранилище, а её тепло используется для вращения паровой турбины. К сожалению, проект столкнулся с гораздо большим количеством технических проблем, чем предполагалось, и был приостановлен в 2019 году.

#scimage

APOD. Два снимка телескопа Хаббл одного и того же места в далёкой-далёкой галактике NGC 6946 с разницей в несколько лет. Звезда в центре - красный сверхгигант N6946-BH1 с массой 25 солнечных, пребывавший на исходе своего жизненного цикла. По всем астрономическим понятиям звезда должна была стать сверхновой, но этого не произошло. Нет, в 2009 году её яркость всё же многократно увеличилась, но это увеличение было гораздо менее интенсивным, чем бывает у сверхновых. А затем, в 2015 году, звезда просто пропала. Если всё произошло так, как предполагают ученые, то на этом примере нам впервые в истории удалось пронаблюдать образование чёрной дыры. Хотя и по несколько необычному сценарию. По сегодняшним моделям полагается, что коллапс в черную дыру происходит в результате вспышки сверхновой. Здесь же, по всей видимости, процесс был обратным - сначала ядро звезды схлопнулось в черную дыру, а уже затем последовавшая вспышка нейтрино разорвала внешние оболочки, породив многократное повышение яркости.

#apod

Новости науки. Физики из Технического университета в Делфте, Нидерланды сделали то, что долгое время считалось невозможным - создали устройство, которое пропускает сверхпроводящий ток только в одном направлении без приложения внешнего поля.

Асимметрия проводимости как таковая давно не новость - именно на ней основано функционирование полупроводниковых диодов, а значит и всей современной электроники. Реализуется она за счет создания в материале областей с избытком и недостатком заряженных частиц, что приводит к образованию электрических полей, нарушающих симметрию протекания зарядов.

В сверхпроводящих веществах - в которых ток за счет квантовых эффектов может протекать без какого-либо электрического сопротивления - аналогичная концепция тоже имеется, только в этом случае асимметрия достигается не за счет создания электрических диполей, а за счет приложения внешнего магнитного поля. И такого рода магнитные сверхпроводящие диоды уже были реализованы в некоторых материалах. Однако, считалось, что наличие магнитного поля является необходимым условием нарушения симметрии, и без него это совершенно невозможно.

Доказать обратное физикам помогли так называемые квантовые материалы. Квантовые материалы отличаются от "обычных" (к которым относятся почти все металлы и сверхпроводники) тем, что в них электроны гораздо сильнее взаимодействуют друг с другом, за счет чего порождается множество интересных эффектов. Чтобы добиться однонаправленной сверхпроводимости ученые поместили тоненький барьер (см. эффект Джозефсона) из квантового материала бромида ниобия (Nb3Br8) между двумя сверхпроводниками селенида ниобия (NbSe2). Кристаллическая структура и квантовые свойства бромида ниобия действуют таким образом, что сверхпроводящие куперовские пары электронов могут протекать через контакт только в одном направлении, а в обратном наблюдается совершенно обычная классическая проводимость.

Пока что все эксперименты проводятся при сверхнизких температурах около 20 мК. Напомним, что получение сверхпроводимости при комнатной температуре является влажной мечтой всех физиков-твердотельщиков, которая произведёт революцию не меньшую (а вероятно большую), чем позволило изобретение полупроводниковой электроники. Пока что ни одного сверхпроводящего материала, который оставался бы таковым при комнатной температуре и нормальном давлении не обнаружено. Ну а создание же сверхпроводящих диодов позволит дальше продвинуться в создании электронных и вычислительных систем на основе сверхпроводников.

Статья опубликована в Nature 27 апреля 2022 года, а полный текст доступен по ссылке - тыц.

#news

Явление. Демонстрация эффекта Коанда с помощью шлирен-установки, позволяющей визуализировать воздушные потоки. Как мы уже писали ранее, эффект заключается в том, что поток газа при огибании препятствия отклоняется в сторону препятствия. Это происходит потому что вблизи стенок создаётся область разреженного давления, "оттягивающая" поток на себя. Если поток огибает объект с обеих сторон, то получается карман пониженного давления, в котором возможно удержание предметов. Первая часть видео демонстрирует сам эффект - отклонение воздушного потока при взаимодействии с бумажным цилиндром, а вторая - его применение для стабилизации шарика для настольного тенниса.

#effect

История науки. "Такого существа быть не может" написал Дан Шехтман (на фото слева) в лабораторном журнале в 1982 году рядом со странной электронной дифрактограммой. Электронные дифрактометры используются для определения кристаллической структуры веществ, и тот результат, который получил Шехтман, обладал осью симметрии пятого порядка, что совершенно невозможно с точки зрения классической кристаллографии (она разрешает только симметрии второго, третьего, четвертого и шестого порядков). Однако, икосаэдрические фазы, обнаруженные им в сплаве алюминия и марганца, были реальными. Впоследствии их назовут квазикристаллами, а Шехтман столкнётся с огромным сопротивлением кристаллографического сообщества, пытаясь доказать истинность своего открытия. Но всё же заслуженно получит Нобелевскую премию по химии в 2011 году.

#scihistory

Научная статья. Изменение климата и антропогенное воздействие на окружающую среду ломают привычные экосистемы и подвергают опасности существование многих видов. В частности, большой урон понесли братья наши меньшие, но очень для нас важные, пчёлы, многие виды которых находятся под угрозой исчезновения, а популяции драматически сокращаются. Но не унывают польские биологи! Они вознамерились решить проблемы пчел с помощью конопли! Включив в рацион пчел вида A. mellifera carnica сахарный сироп с небольшим количеством экстракта конопли, они обнаружили, что продолжительность их жизни существенно увеличилась - при стандартной продолжительности жизни в 35 дней улучшенные конопляные пчёлы несли службу от 49 до 52 дней, в зависимости от тестовой группы. По заверению исследователей, связано это исключительно с высокими антиоксидантными свойствами растения, и ни с какими другими эффектами! Слава науке о7!

Статья опубликована в Antioxidants 2 апреля 2022 года.

#paper

Изображение. Сосудистое дерево миничеловека возрастом 18 недель, измеренное с помощью рентгеновской микротомографии. Основой сети кровообращения зародышей является пупочная артерия, хорошо различимая на снимке, а особую плотность система сосудов имеет в зарождающемся головном мозге. Будущим матерям посвящается!

#scimage

APOD. Историческое изображение вулканической активности на спутнике Юпитера Ио, снятое аппаратом Galileo в 1996 году. Ио довольно внушительный спутник с радиусом 1800 км, слегка превосходящий по размерам Луну, и тем не менее вулканический шлейф выглядит весьма солидно на его фоне, возвышаясь на добрую сотню километров над поверхностью тела. Состоит синеватое вулканическое вещество в основном из диоксида серы, а голубоватое свечение обусловлено флуоресценцией при разрушении молекул под действием высокоэнергетических частиц в юпитерианской магнитосфере.

Галилео стал первым в линейке юпитерианских аппаратов (с последователем Juno и запланированной на 2023 год миссией JUICE) и нёс службу по изучению Юпитера и его спутников с 1995 по 2003 год, после чего был упокоен в атмосфере гиганта.

#apod

Цитата. "Единственный раз я был напуган студентом. Я вёл семинар для продувинутых студентов в Цюрихе, и фон Нейман был в аудитории. Я пришел к определённой теореме, и сказал, что она ещё не доказана и может быть сложной. Фон Нейман ничего не сказал, но спустя пять минут поднял руку. Когда я обратил на него внимание, он вышел к доске и записал доказательство теоремы. После этого я боялся фон Неймана" (с) Дьёрдь Пойа о Джоне фон Неймане.

Фото: фон Нейман и Джон Мэнли в Лос-Аламосе.

#цитата

Кристаллы. Немножко кристаллизующейся серы. Расплав элементарной серы затвердевает в тонком зазоре между предметными стёклами микроскопа при охлаждении. Видео получено с помощью оптического микроскопа в поляризованном свете со стократным увеличением.

#crystal

История науки. Американские мальчишки и девчонки, а также их родители, рассматривают образец лунного грунта, доставленный экспедицией Аполлон-11 в 1969 году.

#scihistory

Изображение. Необычное подводное сооружение расположено на итальянском побережье в нескольких километрах к западу от Генуи. "Сад Немо" представляет собой несколько куполов, содержащих гидропонные модули. Проект основан частным энтузиастом-подводником в 2012 году с целью изучения возможностей выращивания наземных растений в подводной среде. В основном в подводных теплицах произрастает зелень, в частности базилик, столь необходимый для жизнедеятельности итальянцев.

#scimage

APOD. Вселенная не перестаёт радовать нас новыми необычными явлениями. Совсем недавно, в 2019 году, были обнаружены странные объекты, представляющие собой исполинские симметричные круги, видимые только в радиодиапазоне. Наделённые богатой фантазией астрономы дали им поэтичное название "странные радиокруги" (Odd Radio Circle, ORC), и начали думать, как же их объяснить. На сегодняшний день обнаружено всего пять таких объектов. Их размеры поистине грандиозны и достигают миллиона световых лет (примерно в десять раз больше нашей галактики). Один из предложенных механизмов образования объектов - в результате слияния сверхмассивных черных дыр (хотя галактики находятся в центрах всего трёх из пяти кругов). Как предполагается, круги могут быть эффектом интенсивных ударных волн, порождаемых такими слияниями. Так ли это - будем изучать, а на представленной анимации показана эволюция странного радиокруга в представлении художника и реальный радиочастотный снимок.

#apod

Научная статья. В 2000-м году французские ученые из Ветеринарной школы Тулузы задались вопросом, какие блохи прыгают дальше, собачьи или кошачьи. В результате длительных экспериментов с привлечением тотализатора выяснилось, что собачьи блохи прыгают в среднем на 30 см в длину, а кошачьи всего на 20 см. В прыжках в высоту собачьи блохи тоже победили, хоть и с меньшим отрывом. Конечно, несмотря на это, котиков мы всё равно любим больше.

Авторам удалось опубликовать исследование в журнале ветеринарной паразитологии. Никаких далекоидущих выводов, кроме приведения статистических данных, авторы из статьи не делают. Зачем же они этим занимались? Да потому что деньги налогоплательщиков сами себя не потратят, вот зачем!

#paper

Явление. Интересные структуры создают физики из Калифорнийского университета в Сан-Диего. Помещенные в жидкий пероксид водорода, своебразные шестеренки собираются самостоятельно и способны вращаться под действием лазерного луча. Зубья шестерней состоят из кубиков гематита, а сердцевиной служит химически инертный полимер. Гематит обладает фотокаталитическими свойствами и может расщеплять пероксид водорода при облучении светом с определённой длиной волны, что и даёт шестерёнке энергию, необходимую для вращения. С полным текстом работы можно ознакомиться вы знаете где - тыц.

#effect

История науки. Голландский математик Вим Кляйн обладал выдающимся мозгом, способным выполнять колоссальные по объему вычисления без привлечения технических средств. На изображении он вычисляет корень 19-й степени из 133-разрядного числа, на что ему потребовалось 8 минут. С 1958 по 1976 годы он работал в ЦЕРНе, где за свои выдающиеся способности получил прозвище "первый компьютер ЦЕРНа", потому что удивлял публику своими талантами ещё до того, как электронные вычислительные машины стали обыденностью. В 1976 году он попал в книгу рекордов Гиннеса, рассчитав корень 73-й степени из 500-разрядного числа за 2 минуты 43 секунды. Помимо занятий математикой, Вим также выступал в цирке под псевдонимами Паскаль и Вилли Вортел.

#scihistory

Новости науки. Маленький шажок к освоению Луны сделали биологи из Флориды. Им впервые в истории удалось вырастить земные растения в лунном грунте.

Лунный грунт товар дефицитный, и чтобы получить шанс поработать с ним ученым пришлось 11 лет подавать заявки. И даже после одобрения проекта им выделили лишь 12 грамм материала, так что работать приходилось аккуратно. Для экспериментов использовался реголит, доставленный миссиями Аполлон 11, 12 и 17. Грунт никак не модифицировался, за исключением добавления питательных веществ и воды.

В качестве подопытного растения использовалась резуховидка Таля - очень частый объект ботанических исследований, потому что её геном полностью секвенирован, что позволяет лучше прослеживать влияние генетических особенностей на развитие растения и его взаимодействие со средой.

Несмотря на то, что большая часть растений взошла, лунный реголит, как отмечают исследователи, вовсе не является благодатной почвой. Растения растут в нём гораздо медленнее и достигают меньших размеров. Влияет на это очень чуждый элементный состав реголита по сравнению с земным грунтом.

Подобные исследования очень важны, чтобы обеспечить долгосрочное пребывание человечества на Луне и её орбите. Например, в рамках запланированной программы НАСА "Артемида".

Статья опубликована в нейчеровском Communications Biology 12 мая 2022 года.

#news

История науки. Светящаяся точка в центре изображения представляет собой облачко атомов натрия, стабилизированное в центре вакуумной камеры. При комнатной температуре атомы газа движутся с огромными скоростями в сотни метров в секунду, и чтобы стабилизировать их в пространстве подобным образом, они должны быть существенно охлаждены. Один из способов такого охлаждения - лазерное охлаждение - предполагает облучение потока атомов лазерным светом. При определённых условиях поглощение и переизлучение света будет приводить к потере атомами энергии, что позволяет охладить их всего до нескольких кельвинов. Эта технология была впервые разработана Биллом Филлипсом и отмечена Нобелевской премией по физике 1997 года. Ну а на фотографии один из сотрудников лаборатории Филипса оценивает на глаз температуру атомов натрия, "зажатых" шестью пересекающимися лазерными лучами где-то в восьмидесятых.

#scihistory