Вселенная Атомов
493 subscribers
726 photos
91 videos
1 file
685 links
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
Download Telegram
March 26, 2024
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
March 27, 2024
March 29, 2024
April 1, 2024
April 2, 2024
​​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
April 4, 2024
April 9, 2024
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
April 12, 2024
​​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
April 13, 2024
April 15, 2024
April 17, 2024
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
April 22, 2024
April 23, 2024
April 29, 2024
May 1, 2024
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
May 3, 2024
May 13, 2024
May 17, 2024
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
May 20, 2024
May 22, 2024