29октября 2010 года на 71-м году жизни после продолжительной болезни скончался академик Алексей Максимович ФРИДМАН

Алексей Максимович многие годы работал в Институте астрономии Российской академии наук, одновременно плодотворно занимаясь научной и педагогической работой. Сфера его научных интересов чрезвычайно широка: это физика плазмы, гидродинамика, физика нелинейных волн, геодинамика, физика звездных и планетных систем, структура галактик. Он признанный мировой лидер в области исследования процессов в гравитирующих системах во Вселенной.

Он создал линейную теорию устойчивости классических фигур равновесия бесстолкновительных звездных систем и заложил основы нелинейной теории устойчивости и турбулентности гравитирующей среды; построил теорию переноса и теорию коллективных и резонансных процессов в системе неупруго сталкивающихся гравитирующих частиц, что позволило объяснить иерархическую структуру колец Сатурна, резонансную природу колец Урана и предсказать существование серии малых спутников. Им была создана гидродинамическая теория генерации спиральной структуры галактик; были предсказаны гигантские вихри в дисках спиральных галактик. Алексею Максимовичу принадлежит открытие двух сильнейших гидродинамических неустойчивостей в природе центробежной и неустойчивости сверхотражения. Его монографии на русском и английском языках широко используются всем мировым научным сообществом; огромны его заслуги в создании крупной научной школы.

Его труды и блестящие научные результаты по достоинству были оценены тремя Государственными премиями СССР и РФ, премией Триумф. Алексей Максимович навсегда останется в наших сердцах как очень обаятельный и интересный человек.

Источник

Сразу две группы учёных сообщили об обнаружении фуллеренов С60 в Млечном Пути и за его пределами

Фуллеренами называют молекулярные соединения, представляющие собой выпуклые замкнутые многогранники, составленные из чётного числа атомов углерода. Молекула С60,построенная с использованием 60 атомов, по форме напоминает футбольный мяч.

В июле этого года исследователи из Университета Западного Онтарио (Канада) и Корнеллского университета (США), напомним, опубликовали результаты наблюдений планетарной туманности Tc 1, обнаружившей спектральные следы С₆₀и С₇₀.Планетарные туманности, которые формируются при сбрасывании внешних слоёв вещества звёздами, достигающими поздних этапов эволюции, можно представить в виде ионизированной газовой оболочки и центрального объекта—белого карлика.

При изучении Tc 1 астрономы использовали космический ИК-телескоп«Спитцер».Он же собирал данные и для двух новых работ.

Авторыпервойиз них исследовали планетарные туманности Млечного Пути и Малого Магелланова облака. Свидетельства наличия С₆₀—спектральные линии на 7,0, 8,5, 17,3 и 18,9 мкм—были обнаружены для четырёх туманностей: M 1-20, M 1-12, K 3-54 и SMP SMC 16. Поскольку расстояние, отделяющее нас от Малого Магелланова облака, известно, наблюдения последней туманности позволяют оценить массу содержащегося в ней С₆₀;она оказалась равна 5,44•10^-7солнечной, что составляет около 0,32% от общей массы углерода в SMP SMC 16.

Интересно, что все четыре туманности богаты водородом, который, как считалось, должен препятствовать формированию фуллеренов.

Втораяработа содержит, по утверждению учёных, первые надёжные доказательства обнаружения нейтрального С₆₀в межзвёздной среде. Здесь наблюдались две отражательные туманности: NGC 2023 в созвездии Ориона, расположенная рядом с известной туманностью Конская голова, и NGC 7023 всозвездии Цефея. Фуллерены были зарегистрированы по спектральным признакам, аналогичным указанным выше; вклад С₆₀в общую массу углерода NGC 7023 авторы оценили в 0,1–0,6процента.

Спектры NGC 2023 и NGC 7023. Отмечены линии С60на 7,04, 8,50, 17,40 и 18,90 мкм. Пик на 8,60 мкм соответствует полициклическим ароматическим углеводородам; линии испускания Н2приходятся на 9,66, 12,30 и 17,00 мкм. Янский (Ян)—внесистемная единица измерения спектральной плотности потока излучения, 1 Ян = 10-26Вт•м-2•Гц-1. (Иллюстрация из The Astrophysical Journal Letters.)

Обе статьи опубликованы в изданииThe Astrophysical Journal Letters.

Подготовлено по материаламЛаборатории реактивного движения.

Источник

Интернациональная группа физиков провела эксперимент, в ходе которого зарегистрировано шесть новых изотопов сверхтяжёлых элементов

Возглавили исследование сотрудники Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли Хайно Ницше (Heino Nitsche) и Кен Григорич (Ken Gregorich). В прошлом году эта же группа подтвердила обнаружение элемента со 114 протонами в ядре, неофициально называемого унунквадием (Uuq). Авторами сообщения об открытии унунквадия, поступившего ещё в 1999 году,стали, напомним, учёные из Объединённого института ядерных исследований в Дубне.

Рис. 1. Научная группа, проводившая эксперимент в Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли. Хайно Ницше стоит вторым слева в первом ряду, а Кен Григорич —в центре второго ряда. (Фото Roy Kaltschmidt).

При получении новых изотопов мы направляли пучок кальция-48 на плутониевые мишени, закреплённые на небольшом диске, —рассказывает г-н Ницше. —Примерно так же был организован наш прошлый эксперимент по регистрации унунквадия».Для того чтобы провести наблюдения одной искомой цепочки распадов, физикам пришлось«бомбардировать»²⁴²Puболее трёх недель.

Первым в этой цепочке стал нейтронодефицитный изотоп унунквадия²⁸⁵Uuq;несложно посчитать, что общее количество нейтронов⁴⁸Caи²⁴²Puравно 176, а у нового изотопа это число уменьшается на пять единиц. Не продержавшись и пятой доли секунды,²⁸⁵Uuqиспустил альфа-частицу, следствием чего стало появление коперниция-281. Этот изотоп вскоре также испытал альфа-распад, превратившись в дармштадтий-277, который просуществовал около восьми тысячных долей секунды. Очередной альфа-распадпривёл к появлению четвёртого нового изотопа, хассия-273, задержавшегося на треть секунды. Последовавший за ним сиборгий-269 прожил уже три минуты и пять секунд, а ещё через две с половиной минуты процесс завершился спонтанным делением замыкающего звена цепочки —резерфордия-265.

Стоит заметить, что тяжёлый изотоп унунквадия²⁹⁸Uuqдолжен, как предсказывает теория, иметь большой период полураспада —лежать на так называемом острове стабильности. Получить его будет чрезвычайно сложно; но сегодня физикам известны только изотопы²⁸⁶Uuq-²⁸⁹Uuq,к которым теперь прибавился²⁸⁵Uuq.

Результаты исследований опубликованы в статье:

P. A. Ellison, K. E. Gregorich, J. S. Berryman, D. L. Bleuel, R. M. Clark, I. Dragojević, J. Dvorak, P. Fallon, C. Fineman-Sotomayor, J. M. Gates, O. R. Gothe, I. Y. Lee, W. D. Loveland, J. P. McLaughlin, S. Paschalis, M. Petri, J. Qian, L. Stavsetra, M. Wiedeking, and H. NitscheNew Superheavy Element Isotopes:²⁴²Pu(⁴⁸Ca,5n)²⁸⁵114. – Phys. Rev. Lett. – 2010. – V. 105. – P. 182701 (4 pages).

По материалам:

1."Национальная лаборатория им. Лоуренса в Беркли.":http://newscenter.lbl.gov/…ew-isotopes/

2. compulenta.ru

Источник

Открыт новый класс горячих плазменных структур, размеры которых варьируются от десяти до сотен тысяч километров, а температура превышает 5 млн градусов

Внеатмосферные (космические) исследования Солнца ведутся более полувека. По инициативе С. Л. Мандельштама уже на втором искусственном спутнике Земли появился прибор, который регистрировал рентгеновское коротковолновое излучение. Аппаратура, созданная специалистами лаборатории рентгеновской астрономии Солнца Физическогоинститута им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН), позволила впервые получить монохроматические изображения всего солнечного диска и прилегающей короны в рентгеновском диапазоне с высоким пространственным и временным разрешением.

В результате был открыт новый класс горячих плазменных структур, размеры которых варьируются от десяти до сотен тысяч километров, а температура превышает 5 млн градусов. Последний спутник проекта«КОРОНАС»«рассмотрел»практически неизученную область—нижнюю корону Солнца.

Ультрафиолетовый снимок Солнца: красные участки почти«холодны»—около 60 тыс. кельвинов; синие и зелёные погорячее—больше 1 млн К. (30 марта 2010 года; фото NASA / Solar Dynamics Observatory.)

Внешний пограничный слой Солнца—фотосфера—имеет температуру около 6 тыс. градусов Цельсия. С удалением от поверхности температура падает приблизительно до 4 тыс. градусов, а затем неожиданно возрастает. В тонком (по солнечным масштабам)«переходном слое»,где плотность плазмы уменьшается на несколько порядков, температура достигает 1,5 млн градусов.«Почему корона горячая, мы не знаем. В магнитном поле разных магнитоплазменных структур запасено огромное количество энергии. Объяснение механизма выделения этойэнергии и преобразования её в другие формы (в ускоренные частицы, потоки плазмы, тепло, электромагнитное излучение)—это общая фундаментальная задача астрофизики»,—поясняет ведущий научный сотрудник отдела спектроскопии ФИАНа, доктор физико-математических наук Александр Урнов.

Ответов на многие принципиальные для решения фундаментальных проблем вопросы, связанные как со строением, так и с«жизнедеятельностью»короны, пока нет. Одна из причин—недостаточность необходимых для построения моделей данных о физических характеристиках магнитоплазменных образований (таких как температурный состав, электронная плотность и др.). Для понимания механизмов нагрева короны и явлений солнечной активности требуется заметное увеличение пространственного и временного разрешения исследовательской аппаратуры. Сегодня мы можем видеть объекты величиной порядка секунды дуги в угловой мере, что в линейных размерах на Солнце составляет около тысячи километров. Необходимо добиться на порядок большего разрешения.

Лаборатория рентгеновской астрономии Солнца изучает коротковолновое излучение солнечной короны с 1958 года. Метод«изображающей спектроскопии» (imaging spectroscopy),применяемый при исследованиях светила, используется уже более 20 лет для регистрации изображений в узких спектральных интервалах, выделенных специальными фильтрами. Но в этих интервалах оказывается обычно не одна, а несколько линий, формирующихся при разных температурах. Определённый вклад даёт и так называемый непрерывный спектр. Всё это существенно затрудняет определение температурного состава корональной плазмы. Сотрудники лаборатории создали уникальный прибор—спектрогелиограф, дающий монохроматическое изображение всего диска Солнца и нижней короны в рентгеновской линии и 160 линиях вакуумного ультрафиолета. Получениетакого количества спектральной информации (дополнительно к пространственно-временной) принципиально важно для создания плазменных моделей явлений солнечной активности, помогающих понять механизм их образования и развития.

Три запуска в рамках программы«КОРОНАС»,несмотря на короткую жизнь спутников, принесли исключительно ценную информацию. Впервые получены серии рентгеновских«фотографий»всего Солнца в монохроматической линии с высоким пространственным и временным разрешением. Монохроматические изображения в рентгене ещё никто не регистрировал, получали только в ультрафиолете. Но и в ультрафиолете была придумана и реализована своя оригинальная схема. Чтобы линии не перекрывались (из-за большого угловогоразмера Солнца), была разработана конструкция, сочетающая в себе дифракционную решётку и многослойное рентгеновское зеркало. Изображение Солнца сжимается в одном направлении—дисперсии (разложения в спектр), и вместо диска получается«огурец».В этом направлении уменьшается пространственное разрешение, зато спектрограммы не перекрываются. Это позволяет получить изображения одной и той же активной области Солнца в десятках линий, характеризующихся различными температурами свечения.

И ещё один ультрафиолетовый снимок светила: солнечные вспышки и выброс корональной плазмы. (12 февраля 2010 года; фото NASA.)

«На последнем спутнике«КОРОНАС-Фотон»были получены изображения в разных монохроматических лучах не только с высоким пространственным, но и с рекордным временным разрешением,—рассказывает Александр Урнов.—Это позволило увидеть динамику плазменных структур в практически неизученной области—нижней короне. Причём не в рассеянном свете, а в собственном ультрафиолетовом излучении. Изображения в видимом (рассеянном) свете дальней короны, в которых наблюдаются так называемые корональные выбросы масс (КВМ), чья природа остаётся во многом загадочной, с 1995 года регулярно ведёт станция SOHO (совместный проект ЕКА и НАСА). Но при этом приходится делать искусственную луну и закрывать не только диск Солнца, но и нижнюю корону, чтобы приборы не«ослепли»от излучения солнечного диска, которое в десятки и более миллионов раз превышает рассеянный свет. То есть наблюдать можно лишь то, что происходит на расстоянии двух радиусов от светила. Именно эту, закрытую искусственной луной область сумел рассмотреть наш новый прибор—коронограф. Он обладает огромным динамическим диапазоном по измеряемой интенсивности, а это позволяет закрывать только солнечный диск и наблюдать всю корону отграницы диска. В результате были получены совершенно уникальные экспериментальные данные».

На основе данных экспериментов СПИРИТ и ТЕСИС в ФИАНе разработаны новые методы количественной диагностики плазмы, с помощью которых была определена пространственно-временная динамика характеристик горячих плазменных структур и выполнена их классификация. Благодаря полученной информации о физических характеристиках этих структур удалось построить плазменную модель явления—так называемого паука, или крупномасштабного долгоживущего горячего плазменного образования, впервые обнаруженного в монохроматических рентгеновских изображениях в эксперименте СПИРИТ.

Изображающая спектроскопия всего Солнца и части прилегающей атмосферы позволяет изучать не только локальные, но и глобальные процессы, наблюдать за активностьюСолнца, отслеживать возникновение вспышек и корональных выбросов. В настоящее время обсуждается совместный с НАСА проект запуска исследовательской космическойстанции.

Подготовлено по материаламФизического института им. П. Н. Лебедева РАН.

Источник

В одной системе есть сразу два солнца и как минимум две гигантских газовых планеты

Очередную экзотическую звездную систему обнаружили астрономы. На сей раз в одной системе есть сразу два солнца и как минимум две гигантских газовых планеты. При всем этом, ученые говорят, что все обнаруженные объекты являются именно одной системой, так как все они взаимосвязаны между собой.

Уникальная двойная система получила назначение NN Serpentis, она удалена от нашей планеты на 1670 световых лет. Ученые говорят, что с научной точки зрения они наблюдают бинарную звездную систему, вокруг которой вращаются газовые планеты. Как обычно и бывает в случае с бинарными системами, одна из звезд здесь большая, другая маленькая. Более массивная звезда относится к классу белых карликов, то есть звезд, которые находятся на последней стадии своей эволюции.

Массивная звезда в 2,3 раза больше нашей планеты по диаметру, но температура на ней не менее 50 000 градусов по Цельсию, что в 9 раз горячее поверхности Солнца. Другая звезда больше в размерах, но холоднее - ее температура в десять раз ниже поверхности Солнца - около 600 градусов. Причем, обе звезды довольно активно гравитационно воздействуют друг с другом и их орбиты жестко выравнены вокруг друг друга.

Исследователи говорят, что исследовать планеты и звезды удается довольно хорошо изучить, так как необычная система находится в одной плоскости с нашей планетой.С учетом довольно близкого расположения звезд в отношении друг друга солнечные затмения здесь происходят очень часто - каждые 3 часа 7 минут, когда большая звезда закрывает собой малую.

По словам ученых, уменьшение яркости системы происходит строго через заданные промежутки, поэтому система представляет собой своеобразные космические часы. Именно за счет мониторинга затмений исследователи смогли найти планеты, присутствующие в системе, и вычислить некоторые их параметры.

Крупнейшая планета представляет собой"горячий Юпитер",который по своим размерам почти в 6 раз больше Юпитера в Солнечной системе. Эта планета делает полный оборот вокруг двух солнц за 15,5 земных лет, что делает ее удаленной от звезд на 898 млн километров. Более близкая система делает полный оборот за 7,75 земных лет, причем она больше Юпитера в 1,6 раза.

По словам астрономов, несмотря на то, что современной науке становится известно все больше экзопланет, лишь небольшая их часть вращается вокруг звездных систем, насчитывающих две или более звезд сразу. В таких системах, как правило, все вещество распределяется на этапе формирования между двумя или тремя звездами и на планеты тут просто не остается вещества.

Две звезды в NN Serpentis непохожи на большинство бинарных систем, так как звезды здесь расположены дальше друг от друга, чем в большинстве других звездных систем. Тем не менее все остальные физические параметры бинарных систем тут соблюдаются. Ученые прогнозируют, что когда более крупная звезда выжжет все свои запасы водорода, то она начнет разбухать, превращаясь в красного гиганта и вполне возможно, что она поглотит свою космическую соседку. Правда, до того как это произойдет, красный гигант потеряет не менее 75% своей нынешней массы.

Источник

Сотрудники Стэнфордского и Мэрилендского университетов (США) предложили новый метод оценки постоянной тонкой структурыα

Сотрудники Стэнфордского и Мэрилендского университетов (США) предложили новый метод оценки постоянной тонкой структурыα.Постоянная, введённая немецким физиком Арнольдом Зоммерфельдом в 1916 году, характеризует электромагнитное взаимодействие.

В системе СГСЭαопределяется выражением

e²•(ћ•c)^-1,

гдеe—заряд электрона,ћ=h•(2•π)^-1—приведённая постоянная Планка,c—скорость света. Размерностиαне имеет, а её значение близко к 1/137.

Разрабатывая свой способ измерения, авторы ориентировались на уже известные топологические эффекты в физике конденсированных сред, которые используются для определения постоянных. Так, наблюдение эффекта Джозефсона в сверхпроводниках позволяет измерять квант магнитного потокаΦ₀=h•(2•e)^-1,а холловская проводимость в квантовом эффекте Холла квантуется в единицахG₀=e²/h.Объединение этих измерений даёт наиболее точное значение постоянной Планка.

Американцы рассматривают сравнительно недавно открытый класс материалов, называемых топологическими изоляторами. Теоретически предсказано, что в этих материалах, которые демонстрируют металлическую проводимость у поверхности, но в объёме ведут себя подобно диэлектрикам, должен проявляться«топологический магнитоэлектрический эффект»,квантуемый в единицахα.

Схема эксперимента. ТИ—топологический изолятор,θKиθF—углы Керра и Фарадея. (Иллюстрация из журнала Physical Review Letters.)

В предложенной схеме измерений тонкий образец топологического изолятора располагается на обычной непроводящей подложке и помещается во внешнее магнитное поле,направленное перпендикулярно ему. На образец направляется излучение, после чего экспериментаторы должны определить углы керровского и фарадеевского вращения. Поясним: керровским вращением называют изменение направления поляризации отражённого света, фарадеевским—то же в случае света, прошедшего сквозь оба слоя.

Если физики сумеют выполнить такое измерение, то по довольно простой формуле, связывающей два угла, они рассчитаютα.В опыте можно использовать любой доступный топологический изолятор: (Bi₂Se₃, Bi₂Te₃, Sb₂Te₃,соединения таллия), поскольку от его характеристик—диэлектрическойεи магнитнойμпроницаемости—результат не зависит.

По словам одного из участников исследования Шоу-Чэн Чжана (Shou-Cheng Zhang), работы по регистрации«топологического магнитоэлектрического эффекта»сейчас проводятся сразу в трёх лабораториях.

Полная версия отчёта опубликована в журналеPhysical Review Letters;препринтстатьи можно скачать с сайтаarXiv.

Подготовлено по материаламPhysicsworld.Com.

Источник

Удалось создать звуковой выпрямитель

Nature Materials,журнал из семейства Nature, сообщает о прорыве в акустике – китайским ученым из Университета Нанкина удалось создать звуковой выпрямитель. Подобно тому, как диод пропускает ток только в одну сторону, точно так же и это устройство работает по принципу звукового диода.

Идею такого устройства исследователи выдвинули теоретически еще в прошлом году, теперь она реализована. Звуковой диод состоит из двух частей–это слой геля, реагирующего на ультразвук, и решетки, состоящей из перемежающихся слоев воды и стекла. Если звук идет на такую стенку со стороны геля, то последний,будучи средой акустически нелинейной, часть его энергии поглощает и выпускает ее в виде звуковой волны с удвоенной частотой. Следующая за ней стекло-водяная стенка работает, как звуковой фильтр–сквозь нее не проходит основная частота, зато она свободно пропускает гармонику с двойной частотой. Если же звук идет со стороны стекло-водяной стенки, то он ею задерживается и до гелевого слоя попросту не доходит.

Первый блин вышел немножечко комом–во-первых, он работает только в строго определенном частотном диапазоне, во-вторых, изменяет частоту пропускаемого звука. Это может серьезно ограничить область практического применения устройства. Но первому блину такое простительно. Так или иначе, это первая экспериментальная реализация звукового выпрямителя, и теперь, пишут в статье авторы изобретения,"утверждение о том, что акустические волны всегда могут свободно передвигаться в обоих направлениях одного и того же пути, больше не является непреложной истиной".

Чиара Дарайо (Chiara Daraio), доцент аэронавтики и прикладной физики Калифорнийского технологического института назвала работу своих китайских коллег"умным и оригинальным экспериментальным решением",однако она недовольна указанными недостатками диода и вместе со своей группой намерена их исправить, расширив его частотный диапазон и избавив от удвоения частоты.

Китайские исследователи, а также их коллеги в один голос заявляют, что для ультразвуковой акустики создание звукового выпрямителя имеет такое же значение, какое создание кремниевого диода имело для электроники.

Источник

Американский ученый предложил новую методику определения массы звезды, у которой есть планета со спутником

Методика основана на использовании законов Кеплера, описывающих движение планет. Статья исследователя опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, а коротко суть работы изложена в пресс-релизе Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра.

Астроном предложил вычислять массу звезд, по диску которых проходят их планеты со спутниками (такое прохождение называют транзитом). Планета и спутник, если он достаточно крупный, закрывают от наблюдателя часть света звезды. Анализируя, насколько сильно планета блокирует излучение, ученые могут вычислить ее характеристики(например, размер), однако для максимально точного их определения исследователям необходимо точно знать размер звезды. Обычно астрономы определяют его, ориентируясь на предсказания различных моделей.

Автор новой работы предложил способ определять характеристики звезды по результатам непосредственных наблюдений за прохождением планеты по диску звезды. Собрави проанализировав эти данные, астрономы узнают орбитальные периоды планеты и ее спутника, высоты их орбит относительно размеров звезды, а также их размеры относительно размеров светила.

Подставляя эти данные в уравнение третьего закона Кеплера, ученые могут узнать плотность звезды и планеты. Так как плотность тела - это его масса, умноженная на объем, зная отношение плотностей и отношение размеров звезды и планеты, астрономы могут вычислить отношение их масс. Соотнеся это значение со скоростью, с которой звезда совершает колебания под воздействием гравитации планеты, можно вычислить массу звезды.

Пока метод не применялся на практике, так как астрономы еще не обнаружили ни одной звезды, по диску которой проходили бы и планета и спутник (всего ученые нашли около 90 звезд, по диску которых проходят планеты). Астрономы рассчитывают, что искать спутники у экзопланет сможет телескоп"Кеплер",запущенный в 2008 году. Недавно другой коллектив астрономов сумел определить массы двух внесолнечных планет, используя только переданные"Кеплером"данные.

Источник

Зависимость коэффициента теплопроводности графеновой пленки от числа слоев

Источник

Физики смоделировали и разработали новые классы сплавов, которые могут заменить золото в различных электронных устройствах

Исследователи из Университета штата Коннектикут совместно с корпорацией United Technologies смоделировали и разработали новые классы сплавов, которые могут заменить золото в различных электронных устройствах.

В настоящее время цена на золото колеблется в районе 1 340долл. за унцию (31 г). Ученые во всем мире пытаются найти альтернативу дорогостоящим благородным металлам (золоту, платине, родию, палладию и серебру), которые широко используются в электронной промышленности. Благородные металлы отличаются сочетанием уникальных качеств: отличной проводимости и устойчивостью к окислению и коррозии. Поиск более дешевых, но не менее прочных и эффективных аналогов является очень актуальной задачей.

Успеха добились американские ученые, работающие по гранту армии США, которые изучили на атомном уровне структуру никеля, меди и железа. Это недорогие металлы, и ученым удалось синтезировать их различные сплавы с сопротивлением контакта в миллион раз лучшим, чем у исходных металлов. Это приближается к свойствам чистого золота. Исследователи выяснили, что высокая проводимость может достигаться в сплавах с помощью одного из трех процессов: добавление примесей для повышения концентрации носителей заряда; индуцирование смешанных состояний окисления для получения электрон/поляронных прыжков; разделение фаз для проводящих путей.

Интерес армии США к заменителю золота связан не только к удешевлением электроники. Золотое напыление широко применяется для снижения радиолокационной заметности –например на стеклах кабин истребителей.

Источник

Закон Бенфорда можно использовать для регистрации слабых землетрясений

Интернациональная группа учёных показала, что закон Бенфорда выполняется для многих наборов данных из разных областей науки, и его можно использовать для регистрации слабых землетрясений. Закономерность, отмеченная астрономом Саймоном Ньюкомбом и названная в честь физика Фрэнка Бенфорда, сформулировавшего её в 1938 году, некоторым до сих пор кажется противоестественной. По словам руководителя исследования Малкольма Сэмбриджа (Malcolm Sambridge) из Австралийского национального университета,один участник геофизической конференции, на которой авторы представляли свой доклад, не поверил им и посчитал их выступление шуткой.

Подавляющее большинство учёных, впрочем, хорошо знакомо с законом Бенфорда, описывающим вероятность появления той или иной первой значащей цифры в наборах величин, взятых из реальной жизни, и не сомневается в его правильности. В десятичной системе счисления, к примеру, вероятность появления цифры D будет равна lg(1 + 1/D); единица, следовательно, должна обнаруживаться чаще всего (с вероятностью около 0,3), а девятка—менее чем в пяти процентах случаев. Стоит заметить, что вид распределения Бенфорда не зависит от единицы измерения: если для какого-то набора величин, выраженных вметрах, закон выполняется, то он будет выполняться и после перевода в футы.

.Распределение Бенфорда.

Сам Бенфорд представил убедительные доказательства истинности закона, проанализировав данные по площади бассейна рек, населению городов, молекулярной массе химических соединений, удельной теплоёмкости материалов. Известно, что распределение вполне можно использовать на практике—скажем, при анализе финансовых документов для выявления подлогов.

Авторы рассмотрели 15 наборов данных, которые содержали в общей сложности более 750 тысяч значений. Были исследованы и сейсмические данные, и параметры источников гамма-излучения, регистрируемых космической обсерваторией«Ферми»,и скорость вращения пульсаров, и статистическая информация по инфекционным заболеваниям, собранная Всемирной организацией здравоохранения; во всех этих случаях закон Бенфорда, как оказалось, не нарушается.

Учёные также нашли оригинальную возможность применения закона в геофизике. Рассматривая вертикальное смещение поверхности земли в Перу, они обнаружили, что набор незначительных«фоновых»сдвигов не удовлетворяет закону Бенфорда, а смещения, вызванные мощным землетрясением в декабре 2004 года, ему, напротив, соответствуют. Затем исследователи взялись за сейсмологические данные со станции в Канберре; здесь ситуация была аналогичной, но степень соответствия закону изменялась во времени несколько иначе. Тщательный анализ сейсмограммы показал, что сигнал от мощного толчка«замаскировал»след слабого локального землетрясения.

«Другие примеры обнаружения реального физического явления с помощью закона Бенфорда мне неизвестны»,—замечает не принимавший участия в работе математик Теодор Хилл (Theodore Hill) из Технологического института Джорджии. По мнению г-на Хилла, в будущем проверка на соответствие закону может стать важным этапом отбора моделей физических процессов.

Однако при использовании закона Бенфорда не надо забывать о границах его применимости. Он, что вполне естественно, выполняется только для достаточно объёмных наборов величин; кроме того, минимальные и максимальные значения в наборе должны отличаться друг от друга на несколько порядков. К сожалению, универсального критерияприменимости закона не существует, то есть до проведения эксперимента какого-то нового типа учёные не могут утверждать, что массив опытных данных будет соответствовать распределению Бенфорда.

Полная версия отчёта будет опубликована в журналеGeophysical Research Letters.

Подготовлено по материаламPhysicsworld.Com.

Источник

Магнитные монополи удалось визуализировать и заснять через микроскоп

Магнитные монополи (magnetic monopole) и связанные с ними струны Дирака удалось визуализировать и заснять через микроскоп команде учёных из швейцарского института Пауля Шеррера (PSI) и университетского колледжа Дублина (UCD).

Снимок участка магнитного метаматериала (12 х 12 микрометров), на котором в виде тёмных линий видны струны Дирака (Dirac string), чьи концы венчают магнитные монополи (фото ссайта ucd.ie).

С тех пор как исследователи смогли получить давно предсказанные монополи в охлаждённом спиновом льду и открыли магнитричество, учёные в разных университетах и институтах не прекращали попытки создания монополей в более приемлемых условиях (при комнатной температуре).

Выход был найден в виде искусственного спинового льда —двухмерной гексагональной решётки из наномагнитов, чья взаимная ориентация и, главное, изменения в ней создавали подвижные магнитные дефекты, идентичные монополям.

Участники нового исследования около части установки и в ходе обсуждения результатов. Сверху вниз и слева направо: Елена Менготти (Elena Mengotti), Фритхйоф Нолтинг (FrithjofNolting), Ханс-Бенджамин Браун (Hans-Benjamin Braun) и Лора Хейдерман (Laura Heyderman) (фото PSI/M. Fischer).

Теперь физики воспользовались синхротроном Swiss Light Source, чтобы напрямую увидеть различия в намагниченности частиц в таком"льду".Для опыта они подготовили решётку из магнитов размером 500 х 150 нанометров каждый. В исходном состоянии в ней чередовались узлы, в которых два северных полюса встречаются с южным и, напротив, два южных с северным. Затем при помощи внешнего поля намагниченность одной из частиц менялась на противоположную.

В этом месте в магнитной структуре материала возникала пара дефектов, ведущих себя как монополи. Эти монополи по мере усиления внешнего воздействия начинали разбегаться в стороны, оставляя между собой связь в виде цепочки частиц с обращённой полярностью. Фактически лавинообразное перемагничивание, похожее на падение фишек домино, создавало одномерные линии —струны Дирака. После отключения внешнего поля картина сохранялась: монополи оказывались вмороженными в спиновый лёд.

Схема монополей в искусственном спиновом льду. Стрелки показывают намагниченность частиц. Острый конец–северный магнитный полюс (и положительный магнитный заряд), хвост–южный. a)–исходное состояние системы. b)–смена намагниченности одной частицы рождает два дефекта–аналоги монополей для данного материала, c,d)–монополи расходятся, между ними появляется струна Дирака, e)–две пары монополей. Снимки эксперимента (показана область 12 х 12 мкм). Тёмные пятна–частицы с обращённой намагниченностью. Ясно видны струны Дирака (иллюстрации PSI, UCD).

По словам участников опыта, это прорыв не только в плане визуализации данного явления, но и в управлении передвижением магнитных зарядов. Новая работа пригодитсядля прояснения некоторых положений фундаментальной физики. Также авторы эксперимента предсказывают, что на основе подобных систем можно будет создавать устройства для хранения и обработки информации. (Детали —встатьев Nature Physics и пресс-релизахPSIиUCD.)

Источник:ScienceDaily

Источник

Новая методика позволяет наблюдать за тем, как ведут себя «свободные» жидкостные плёнки с незакреплёнными краям

Через месяц в городе Лонг-Бич (Калифорния) открывается ежегодное собрание Отделения динамики жидкостей Американского физического общества. В рамках собрания, какпланируется, будет организован конкурс фотографий и видео. Одной из конкурсных работ будет видео, снятое сотрудниками Калифорнийского университета в Санта-Барбаре Хансом Майером (Hans Mayer) и Русланом Кречетниковым и посвященное новой методике получения «свободной» мыльной плёнки.

 

Методика, разработанная Майером и Кречетниковым, позволяет наблюдать за тем, как ведут себя«свободные»жидкостные плёнки с незакреплёнными краями. Исследователи использовали в экспериментах вполне обычный раствор для создания мыльных пузырей: смесь деионизованной воды, глицерина и додецилсульфата натрия (поверхностно-активного вещества). Плёнку толщиной около 1 мкм авторы получали на раме из нихромовых проводов, которая также выполняла роль резистора. При разряде конденсатора, заряженного до нескольких киловольт, джоулев нагрев рамы вызывал разрушение плёнки в местах контакта, и она очень аккуратно отделялась от проводов.

Образующаяся в результате«свободная»плёнка очень быстро (со скоростью, превышающей 1 м/с) сокращается и рождает множество капель. Учёные, разумеется, пробовали менять форму и размеры рамы, всякий раз фиксируя новые сочетания разлетающихся и сталкивающихся друг с другом капель.

Более подробное описание эксперимента можно найти насайте.

По материалам:compulenta.ru

Источник

Частицы атмосферных аэрозолей, которые длительное время считались жидкими, фактически являются аморфными твердыми частицами

Международная группа исследователей установила, что частицы атмосферных аэрозолей, которые длительное время считались жидкими, фактически являются аморфными твердыми частицами. Результаты исследования могут быть использованы для более глубокого понимания особенностей образования подобных частиц и, таким образом, увеличить предсказательные способности существующих моделей атмосферной химии и физики.

 

Рис. 1. Картина отражения частиц вторичных органических аэрозолей позволяет говорить о том, что они находятся в аморфном состоянии. (Рисунок из Nature, 2010, DOI: 10.1038/nature09455).

Частицы вторичных органических аэрозолей {secondary organic aerosol (SOA)} появляются в атмосфере благодаря окислению летучих органических соединений {volatile organic compounds (VOC)}, главным образом имеющих растительное происхождение. Эти аэрозоли влияют на климат Земли, рассеивая излучение Солнца и играя роль центров нуклеации для облаков. Информация об их агрегатном и фазовом состоянии важна для понимания того, как образуются атмосферные аэрозоли, а это, в свою очередь, важно для построения климатическихи метеорологических моделей. Хотя ранее уже высказывались предположения о том, что частицы вторичных органических аэрозолей твердые, новое исследование предоставляет прямое экспериментальное доказательство этих догадок, и говорящее о том, что существующие модели протекания атмосферных процессов должны быть пересмотрены.

Возглавлявшая исследование Аннеле Виртанен (Annele Virtanen) из Технологического Университета Тампере (Финляндия) отмечает, что первоначальный анализ экспериментальных данных привел к тому, что исследователи начали сомневаться в исправности своей аппаратуры. Лишь многочисленные дополнительные эксперименты и тщательный анализубедили исследователей в том, что единственное объяснение наблюдаемым результатам может быть только то, что частицы аэрозоля не жидкие, а твердые.

Исследователи улавливали частицы вторичных органических аэрозолей, накапливающиеся в камерах, в которых росли саженцы шотландской сосны. Растения выделяют терпеноиды, которые, попадая в атмосферу, реагируют с кислородом, озоном и гидроксильными радикалами, образуя частицы вторичных органических аэрозолей. С помощью электрического импактора низкого давления исследователи осаждали частицы аэрозоля, заставляя их сталкиваться с металлической подложкой-субстратом. Будучи в жидкомсостоянии, частицы должны были оседать на поверхность субстрата, однако исследователи наблюдали их отражение от субстрата.

Сравнение картины взаимодействия частиц вторичных органических аэрозолей с поверхностью металлического субстрата с известными картинами взаимодействия аэрозольных частиц, находящихся в жидком, кристаллическом или аморфном состоянии, исследователи сделали вывод о том, что частицы вторичных органических аэрозолей должны представлять аморфные твердые тела. Эта гипотеза была подтверждена с помощью электронной микроскопии, которая помимо фазового состояния частиц позволила определить их форму.

Исследования вторичных органических аэрозолей в естественных природных условиях –в северных хвойных лесах позволили получить результаты, близкие результатам, полученным в«парнике»с саженцами. Хотя фактор отражения частиц вторичных органических аэрозолей, образующихся в естественных условиях, был ниже, чем фактор отражения, зафиксированный для модели, он был существенно выше фактора отражения жидких частиц (определенных на основании модельных аэрозолей из диоктилового эфира себациновой кислоты) ислегка выше фактора отражения кристаллических частиц (в этом случае модельный аэрозоль состоял из частиц сульфата аммония).

Тем не менее, открытие не означает, что все существующие климатические модели в корне неверны. Виртанен отмечает, что в настоящее время в климатических моделях основная неопределенность связана с магнитудой охлаждающего эффекта, создаваемого аэрозолями. Исследователи уверены, что предсказательная способность моделей в атмосферной химии станет более точной при использовании в их построении правильного агрегатного и фазового состояния аэрозолей, а также химических процессов образования вторичных органических аэрозолей, хотя и существует вероятность того, что точность предсказаний останется на том же уровне, что и точность существующих атмосферно-климатических моделей.

По материалам:chemport.ru

Источник

В США в возрасте 85 лет скончался Математик Бенуа Мандельброт, который считается создателем фрактальной геометрии

Как сообщает 17 октября BBC News, ученый умер от рака в хосписе в Кембридже, штат Массачусетс. Мандельброт родился в 1924 году в Варшаве в еврейской семье. В 30-е годы вместес родителями эмигрировал во Францию, учился в Политехнической школе в Париже, затем в Калифорнийском технологическом институте. Впоследствии жил и работал в Швейцарии, затем переехал в США, где долгое время сотрудничал с компанией IBM.

Бенуа Мандельброт. Фото с сайта math.yale.edu

Одним из главных достижений Бенуа Мандельброта считается сформулированная им теория фракталов - сложных геометрических фигур, обладающих свойством самоподобия.В 1977 году он опубликовал работу"Фрактальная геометрия природы",в которой утверждал, что случайные на первый взгляд формы являются на самом деле сложными геометрическими фигурами, состоящими из меньших фигур, в точности повторяющих большую.

С помощью открытия Мандельброта стало возможно геометрическое описание предметов, ранее считавшихся не поддававшимися измерению - таких как облака или рисунок рельефа местности. Теория фракталов также нашла применение в физике, химии, астрономии и других областях знания.

ИсточникLenta.ru

Источник

Новая методика позволяет наблюдать за тем, как ведут себя «свободные» жидкостные плёнки с незакреплёнными краями

Через месяц в городе Лонг-Бич (Калифорния) открывается ежегодное собрание Отделения динамики жидкостей Американского физического общества. В рамках собрания, какпланируется, будет организован конкурс фотографий и видео.

Методика, разработанная Майером и Кречетниковым, позволяет наблюдать за тем, как ведут себя«свободные»жидкостные плёнки с незакреплёнными краями. Исследователи использовали в экспериментах вполне обычный раствор для создания мыльных пузырей: смесь деионизованной воды, глицерина и додецилсульфата натрия (поверхностно-активного вещества). Плёнку толщиной около 1 мкм авторы получали на раме из нихромовых проводов, котораятакже выполняла роль резистора. При разряде конденсатора, заряженного до нескольких киловольт, джоулев нагрев рамы вызывал разрушение плёнки в местах контакта, иона очень аккуратно отделялась от проводов.

Образующаяся в результате«свободная»плёнка очень быстро (со скоростью, превышающей 1 м/с) сокращается и рождает множество капель. Учёные, разумеется, пробовали менять форму и размеры рамы, всякий раз фиксируя новые сочетания разлетающихся и сталкивающихся друг с другом капель.

Более подробное описание эксперимента можно найти на сайтеarXiv.

Подготовлено по материаламTechnology Review.

Источник

Астрономы обнаружили самое большое из известных скоплений галактик

Объект SPT-CL J0546-5345 имеет массу, равную массе 800 триллионов Солнц.

SPT-CL J0546-5345

Ученые обнаружили это скопление, используя так называемый эффект Сюняева-Зельдовича - небольшое снижение температуры микроволнового фонового излучения (излучения, оставшегося во Вселенной со времен Большого взрыва), происходящее при его взаимодействии с массивными объектами.

Скопление SPT-CL J0546-5345 удалено от Солнечной системы на 7 млрд. световых лет. Точно установить массу скопления ученые смогли, исследовав его при помощи инфракрасного телескопа Spitzer и 4-метрового телескопа в американской обсерватория Серро-Тололо в Чили, сообщаетLenta.ru.

Источник