Новости науки. Возрадуемся, ибо нам удалось еще немножко уменьшить наше понимание вселенной!

Уже довольно давно никто не понимает, что такое темная материя и темная энергия, которые в совокупности составляют примерно 96% энергии вселенной. А раз так, то мыслители всех мастей пытаются не только лишь их понять (безуспешно), но и придумывают всякие альтернативные гипотезы, позволившие бы совсем отказаться от этих двух субстанций. До сей поры все предложенные альтернативные объяснения либо отвергались сразу, либо просто не завоевывали популярности. Однако отважные ученые продолжают рисковать своей научной репутацией и придумывать новые!

Вот и некто Ражендра Гупта из Университета Оттавы предложил модель, которая позволяет полностью отказаться от темной энергии и темной материи. Он комбинирует две ранее уже существовавшие гипотезы — гипотезу стареющего света, согласно которой, характеристики световой волны медленно меняются по мере его движения в космосе в течение миллиардов лет; и гипотезу ковариационных констант связи (ССС), гласящую, что характеристики фундаментальных взаимодействий тоже дрейфуют со временем. Обе эти гипотезы по отдельности ранее уже опровергались, так как содержат всякого рода нестыковки. По-видимому, автору удалось скомбинировать их так, чтобы эти нестыковки устранить (в дебри математики я, конечно, не полезу), да еще и опубликовать свою теорию в престижном журнале. Например, в рамках его модели вселенной не 13, а 26 миллиардов лет, а наблюдаемый возраст и ускоренное расширение вселенной объясняются именно тем, что раньше физические константы были иными. Автор также апеллирует к наблюдению ранних галактик, якобы подтверждающим его выводы.

Что ж, лично мне обе эти гипотезы кажутся достаточно красивыми, а в их достоверности пусть разбираются соответствующие теоретики. Пошатнет ли эта работа текущую космологическую парадигму или пополнит стопочку статей неудавшихся альтернативных теорий, покажет время и последующие исследования.

Работа опубликована в The Astrophysical Journal 15 марта 2024 года.

Что думаете?

#news

История науки. Аргентинский физик, химик, биофизик и биохимик Леон Марио Амзель (слева) с коллегой (справа) рассматривают модель некоторой сложной молекулы. Год съемки и название молекулы не установлены. Амзель заслужил признание в областях исследования белков (в частности, антител и энзимов), а также прикольных пластических кристаллов.

Что думаете?

#scihistory

Анимация. Анимация изменения ландшафта нашей планеты при последовательном уменьшении уровня океана от нуля до минус десяти тысяч метров. Подготовлено Центром космических полетов Годдарда. Континентальные шельфы обнажаются в среднем на глубине в 140 метров (лишь в акртических и антарктических регионах они несколько глубже), срединно-океанические хребты проступают на глубине двух-трех километров, а при минус шести километрах осушается уже большая часть океанического дна, за исключением всяких там загадочных впадин. В качестве домашнего задания можете попробовать сопоставить всё это дело с картой океанических течений, довольно интересно получается.

Что думаете?

#animation

APOD. Не совсем астрономическое фото, конечно, но вы только посмотрите на это. Ночью 2013 года у геотермальных источников Хверир в Исландии было хорошо! Напоминаю, что одиннадцатилентний цикл солнечной активности достигает максимума следующем году, а значит астрологи наверняка пообещают увеличение количества полярных сияний вдвое, а может даже и в вашем регионе!

Что думаете?

#apod

Изображение. Здесь постоянные читатели канала могли бы подумать, что это опять кристаллы в поляризованном свете. Нет, мне они тоже надоели. Тут кое-что помасштабнее.

Найти редкоземельные элементы не так-то просто (потому что они редкие и земельные), а потребность промышленности в них неуклонно возрастает. Чтобы приступить к поискам, надо хотя бы примерно знать, где копать. Для выяснения этого применяется спутниковое зондирование. На снимке изображены мельчайшие изменения в спектре инфракрасного излучения, зарегистрированные спутником ASTER на площади в 3600 квадратных километров над северной Намибией. Пестрые цвета являются результатом применения так называемого Метода главных компонент, который, грубо говоря, позволяет определить, что где лежит. С его помощью было установлено, что вон в той капельке чуть ниже центра изображения очень много искомых и ценных редкоземов. Поэтому скоро туда отправится команда работяг, чтобы выкопать красивый и экологичный карьер.

Что думаете?

#scimage

Новости науки. К сожалению, до одних из самых интересных объектов во вселенной — черных дыр, вестимо — нам пока никак не добраться. Однако предприимчивые физики не унывают и придумывают способы моделировать их в лабораторных условиях с помощью того или иного рода аналогов. Физики из английского Ноттингема используют для этого казалось бы совсем отличную систему, которая, как выясняется, в некоторых аспектах описывается почти идентичными уравнениями — вращающуюся сверхтекучую жидкость.

Заставить сверхтекучую жидкость вращаться, вообще говоря, не так-то просто. В нормальных жидкостях вращение возникает благодаря трению между соседними "слоями" жидкости. В сверхпроводящих же жидкостях трение по определению отсутствует. Чтобы заставить их вращаться, необходимо создать так называемый квантовый вихрь — очень аккуратно, чтобы не разрушить квантовое состояние, придать вращение всему объему целиком.

Так вот, оказалось, что эти самые квантовые вихри, вращающиеся с достаточно большой скоростью, математически описываются уравнениями, почти идентичными тем, что используются для горизонтов событий настоящих черных дыр. С той разницей, что в роли поглощаемого света здесь выступают кванты звуковых волн, распространяющиеся в жидкости. Такую систему называют акустической черной дырой (это один из видов так называемых "гравитационных аналогов") и в роли пространства-времени в ней выступает сама сверхтекучая жидкость. Конечно, аналогия не стопроцентная, но хотя бы некоторые вещи становится возможным изучить в реальном эксперименте.

Например, в 2016 году Джефф Штайнхауэр опубликовал статью, в которой доказал, что гравитационный аналог в сверхтекучем гелии испускает аналог излучения Хокинга!

В новой работе физики разработали более подробную теоретическую модель квантовых вихрей и создали экспериментальную установку, позволяющую получать стабильные макроворонки и исследовать всякие хитрые чернодыровые квантовые эффекты. Они показали, что у вихря существует собственный горизонт событий, не позволяющий звуковым квантам себя покинуть и показали, что вращающаяся черная дыра в действительности закручивает пространств-время вокруг себя.

Ценность новости в основном в том, что теперь у нас есть надежный инструмент для исследования самых настоящих, хоть и не совсем настоящих, черных дыр. И это офигенно круто!

Статья опубликована в Nature 20 марта 2024 года.

Что думаете?

#news

Цитата. "Вот одно из величайших чудес науки: когда вы заглядываете немного дальше, вы видите, что все становится сложнее. Я думаю, что это справедливое напутствие для ученого: считать все гораздо сложнее, чем можно себе представить. Если вам удастся снять еще один слой, перед вами откроется гораздо более широкое поле для работы" (с) Джон Мазер, лауреат Нобелевской премии по физике 2006 года за исследование реликтового излучения.

"Нужно обладать настойчивостью, решимостью и определенной степенью беспокойства. Если вы не переживаете, значит, вы не понимаете, насколько трудна эта работа. На самом деле, это задача наших экспертов в области космической техники — убедиться, что что-то работает. Им приходится прилагать огромные усилия, чтобы продумать все, что может пойти не так, и убедиться, что этого не произойдет" (с) Джон Мазер.

Что думаете?

#цитата

Изображение. По мере развития микроэлектроники, всё более сложным вызовом становится производство микро и наноразмерных деталей с четко заданной формой. Для этого разрабатывается ряд технологий, одна из которых основана на 3D печати. Но с помощью стандартной 3D печати тут далеко не уедешь, у нее есть пределы пространственного разрешения (которые на порядок, а то и несколько хуже того, что требуется). Для создания супермаленьких деталей, как вот этого микропловца, собирающегося занырнуть с кантилевера в квантовый океан, применяется технология двухфотонной полимеразции (2PP), при которой деталь полимеризуется из раствора с помощью хорошо сфокусированного инфракрасного лазерного пучка. С ее помощью можно достичь разрешающей способности в 0.1 мкм, что уже очень хорошо при создании всякого рода фотонных структур.

Что думаете?

#scimage

История науки. Британский биофизик Бернард Кац подготавливает образец для микроскопии, неустановленный год. Кац был пионером понимания фундаментальных механизмов функционирования нервной ткани и передачи нервных импульсов через синапсы. За свои труды был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине за 1970 год.

Что думаете?

#scihistory

​​Новости науки. Не секрет, что наша галактика, Млечный Путь, сближается с галактикой Андромеды со скоростью 85 км/с и через какие-нибудь четыре миллиарда лет две галактики столкнутся и образуют одного здоровенного галактического мегазорда. Однако оказывается, что первый этап слияния уже происходит: галактики начали обмениваться звездами!

В астрономии есть такое понятие как "высокоскоростные звезды" (high-velocity stars, HVS). Это звезды, которые в результате гравитационного взаимодействия с другими объектами (часще всего со сверхмассивной черной дырой в центре галактики) приобретают скорость в сотни километров в секунду, достаточную для того, чтобы покинуть гравитационный колодец нашей галактики и устремиться в неведомые дали. Такие звезды, покидающие нашу галактику, известны уже достаточно давно. Но тут встает закономерный вопрос: могут ли они прилетать к нам из других галактик?

Чтобы ответить на него, ребята из немецкого Института Астрофизики в Карлсруэ проанализировали астрометрические данные космического телескопа Гайя и обнаружили почти 18 миллионов высокоскоростных звезд. Большая часть из них изначально принадлежала нашей галактике, но небольшая порция звезд, согласно анализу траектории и симуляциям, прилетела из Андромеды. Учитывая разброс модельных параметров, количество звезд-мигрантов может варьироваться от нескольких десятков до нескольких тысяч одновременно. Покинувшие родную галактику сотни миллионов лет назад звезды, ускоряются, "падая" на Млечный Путь. Большая часть этих звезд лишь заскочит в гости ненадолго, снова покинув нашу галактику по гиперболической орбите. Но какая-то малая часть теоретически может удачно провзаимодействовать с каким-нибудь объектом так, что потеряет большую часть кинетической энергии и останется с нами насовсем. Конечно, существует и обратная миграция — из Млечного Пути в Андромеду. И с течением времени, по мере сближения галактик, этот процесс будет лишь интенсифицироваться.

Препринт статьи выложен в arXiv 8 марта 2024 года.

Что думаете?

#news

APOD. Красивая темная туманность Barnard 175, увенчанная синей отражательной туманностью VdB 152 в 1400 световых лет от нас в созвездии Цефея. Весь комплекс известен как туманность Волчья пещера. Темная туманность представляет собой относительно плотное и холодное облако межзвездного газа, поглощающего свет окружающих звезд. Но звезда в правом верхнем регионе туманности настолько яркая, что ее свету удается пробиться через тьму, наделяя скучный газ особым очарованием. Считается, что голубая звезда случайно забрела в Волчью пещеру, а не сформировалась в ней, о чем свидетельствует ее существенно отличная скорость. А красноватый фон в правой части фотографии представляет собой остатки древней сверхновой.

Что думаете?

#apod

Новости науки. Физики из Принстона провели первое в мире прямое наблюдение вигнеровского кристалла.

Почти сто лет назад великая голова Юджин Вигнер предсказал, что при определенных условиях возможно формирование кристалла (упорядоченной в пространстве структуры) из одних электронов. В материале, естественно. Для этого нужно, чтобы плотность электроного газа была не очень высокой — чтобы у них было пространство, где разместиться — и очень низкая температура. На практике все это осложнено тем, что такая структура должна быть очень нестабильной и легко разрушаемой различными флуктуациями.

С момента предсказания Вигнера многие физики пытаются эти кристаллы получить и некоторые даже заявляют, что им это удалось. Однако все экспериментальные данные, представленные до сегодняшнего дня, ограничивались косвенными наблюдениями, которые также могли быть вызваны иными явлениями. Хотя весьма вероятно, что и реальные вигнеровские кристаллы там тоже были.

Свежее открытие заключается в том, что вигнеровский кристалл впервые удалось пронаблюдать напрямую. Для этого физики изготовили сверхчистый лист двумерного углерода — графена. Чистота материала нужна, потому что малейшие дефекты структуры тоже вносят дисбаланс в потенциальную вигнеровскую решетку. Затем материал был охлажден до сверхнизкой температуры в 210 мК (чтобы свести к минимуму любые шумы и флуктуации) и электронная плотность постепенно понижалась, пока в один момент электроны замечательным образом не упорядочились в стабильную треугольную решетку с периодом около 30 нм. Там еще магнитное поле нужно, но не суть. Наблюдалось это дело с помощью сканирующего туннельного микроскопа — устройства, способного напрямую визуализировать плотность электронных состояний у поверхности материала.

Играясь с электронной плотностью, ученым также удалось варьировать параметры кристалла в довольно широком диапазоне.

В общем, поздравляем старика Вигнера, он был прав. Ну и принстонцев тоже, само собой. Как и вообще всех ребят!

Зачем все это нужно? Да затем, что это просто офигенно!

Статья опубликована в Nature 10 апреля 2024 года. Бесплатный текст имеется в arXiv — тыц.

Что думаете?

#news

​​Цитата. "Если квантовая механика универсальна, то можно попытаться применить ее ко Вселенной, чтобы найти ее волновую функцию. Это позволило бы нам выяснить, какие события вероятны, а какие нет. Однако это часто приводит к парадоксам. Например, суть уравнения Уилера-ДеВитта, которое представляет собой уравнение Шредингера для волновой функции Вселенной, состоит в том, что эта волновая функция не зависит от времени, поскольку полный гамильтониан Вселенной, включая гамильтониан гравитационного поля, равен нулю. Этот результат был получен в 1967 году Брайсом ДеВиттом. Поэтому, если бы кто-то захотел описать эволюцию Вселенной с помощью ее волновой функции, у него возникла бы проблема: Вселенная как целое не изменяется во времени.

Разрешение этого парадокса, предложенное Брайсом ДеВиттом, весьма поучительно. Понятие эволюции неприменимо ко Вселенной в целом, поскольку по отношению ко Вселенной не существует внешнего наблюдателя и нет внешних часов, которые не принадлежали бы Вселенной. Однако на самом деле мы не спрашиваем, почему Вселенная в целом развивается. Мы просто пытаемся понять наши собственные экспериментальные данные. Таким образом, более точно формулируется вопрос: почему мы видим, что Вселенная развивается во времени определенным образом? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно сначала разделить Вселенную на две основные части: 1) наблюдатель с его часами и другими измерительными приборами и 2) остальная Вселенная. Тогда можно показать, что волновая функция остальной Вселенной действительно зависит от состояния часов наблюдателя, то есть от его «времени». Эта временная зависимость в некотором смысле «объективна»: результаты, полученные разными (макроскопическими) наблюдателями, живущими в одном и том же квантовом состоянии Вселенной и использующими достаточно хорошую (макроскопическую) измерительную аппаратуру, согласуются друг с другом.

Таким образом мы видим, что без введения наблюдателя мы получаем мёртвую Вселенную, которая не развивается во времени" (с) Андрей Линде — тыц.

Фото: Получатели Медали Дирака, 2002 г. (Линде справа).

Что думаете?

#цитата

Изображение. С помощью лидаров ученые научились просвечивать буйные амазонские заросли и находить скрытые под ними останки древних поселений — фундаменты зданий, площади, дороги и каналы. Так, в джунглях восточного Эквадора с помощью лидарной аэросъемки обнаружили 2500-летние останки нескльких связанных городов, в которых, по прикидкам археологов, могли проживать десятки или даже сотни тысяч человек. Исследование всего этого дела при непосредственном контакте до сих пор крайне затруднительно, поэтому о том, что представляло собой это общество, мы почти ничего не знаем.

Что думаете?

#scimage

История науки. Френсис Крик и Джеймс Уотсон позируют на фоне первой модели молекулы ДНК, структуру которой они разгадали, 1953 г. История познания этого краеугольного элемента живой природы сложная и драматичная. Например, можно поинтересоваться, какую роль в ней сыграли Франклин и Гослинг (Раймунд, не Райан), о чем я писал когда-то в седые времена вот тут — тыц. А вы чьей стороны придерживаетесь в этой истории?

Что думаете?

#scihistory

Новости науки. Мужики из немецкого Марбурга обнаружили первую фрактальную молекулу.

Фрактальные структуры встречаются в природе повсеместно. Сложно даже сказать, где их нет, но одной из таких областей доселе была молекулярная химия — молекулы поразительным образом не любят собираться в фракталы.

Ну, или не любили. В новом исследовании химики из Института земной биологии имени Макса Планка обнаружили молекулу энзима, вырабатываемую цианобактерией Synechococcus elongatus, которая умеет достаточно легко собираться в треугольник Серпинского.

С помощью электронной микроскопии ученые даже выяснили причину таких свойств. Дело в том, что молекулы обычно обладают довольно высокой симметрией, предусматривающей образование лишь высокоупорядоченных структур. Новый же объект слегка нарушает это правило — его структура зависит от положения молекулы-прекурсора в макромолекуле. Эти небольшие регулярные вариации и позволяют ей образовывать фрактал.

Интересно, что чтобы добиться таких свойств бактерии особо и стараться-то не пришлось, но других фрактальных молекул, тем не менее, до сих пор найдено не было. Ученые теперь задаются вопросом, нужны ли бактерии зачем-то эти фракталы или это просто совпадение. Пока кажется, что последнее. Ну и интересно будет посмотреть на зарождение новой области науки — фрактальной химии. Хотя бы потому что это красиво!

Работа опубликована в Nature 10 апреля 2024 года.

Что думаете?

#news

APOD. Земля и Луна с борта корабля Orion миссии Artemis 1, 28 ноября 2022 года, на 13 день полета. Расстояние до Земли — 430 000 км, до Луны — 70 000 км. Кажется, что Земля и Луна примерно одно размера, а Луна так и вообще больше, но это иллюзия!

Испытательная миссия Artemis 1 проводилась в рамках подготовки к будущим пилотируемым полетам (возможно уже в следующем году). Аппарат совершил два пролета вокруг Луны по траектории транслунной инъекции, после чего успешно приводнился в океаническую жижу.

Что думаете?

#apod

Цитата. "Философия записана в той великой книге, которая всегда лежит перед нашим взором — я имею в виду Вселенную — но её нельзя понять, не освоив сначала её язык, и не изучив символы, которыми она написана. А написана она на языке математики, и её символы — это треугольники, круги и другие геометрические фигуры, без коих невозможно понять ни единого ее слова, без коих можно лишь тщетно скитаться в темном лабиринте" (с) Галилео Галилей.

Что думаете?

#цитата

Изображение. Бесстрашный мужик залез в камеру токамака DIII-d и умело починяет ее. Не убоялся силы солнца! Заодно можно оценить довольно внушительный размер реакторной камеры.

Исследовательский токамак DIII-d был построен в Сан-Диего, США, в 1980 году компанией General Atomics. На устройстве с большим радиусом камеры в 1.67 м было совершено несколько ранних прорывов в изучении физики термоядерного синтеза.

Что думаете?

#scimage

Новости науки. Буквально со дня на день (до сентября сего года) ученые прогнозируют очень редкое и моднейшее событие, например, а именно — вспышку новой звезды T CrB всего в 3000 световых лет от нас в созвездии Северной Короны. Подобные события в такой близости, что их можно наблюдать даже без специального оборудования, происходят лишь раз в 80 лет. Так что не пропустите!

Напомню, что вспышка новой происходит, когда белый карлик аккумулирует на себя водород своей звезды-компаньона (в данном случае это красный гигант), который эпично взрывается термоядерным пламенем при достижении некоторой критической массы. Затем таймер сбрасывается, а процесс аккумуляции начинается заново. Такая система также называется повторной новой.

Во время вспышки звездная величина системы повысится с +10 до +2, что на несколько дней сделает ее видимой невооруженным взглядом. На данный момент в нашей галактике обнаружено всего пять повторных новых такого типа.

Что думаете?

#news