Европейская комиссия одобрила строительство трех новых гигантских исследовательских лазеров

Европейская комиссия одобрила строительство трех новых гигантских исследовательских лазеров и рассматривает возможность создания еще одного, самого мощного в мире лазера. Мощность импульса этого лазера в несколько сотен раз будет превышать моментальную мощность электрической энергии, вырабатываемой всей человеческой цивилизацией. Каждый из трех новых лазеров будет иметь импульсную мощность, находящуюся в диапазоне петаватта, а мощность четвертого лазера будет в два раза превосходить суммарную мощность первых трех лазеров. С помощью энергии импульсов этих лазеров ученые надеются переместить в реальный мир «виртуальные» неуловимые частицы,из которых состоит, согласно одной из теорий, большая часть материи и пространства Вселенной.

Пиковая импульсная мощность четвертого лазера проекта Extreme Light Infrastructure (ELI) будет получаться в результате сложения десяти лазерных лучей в один импульс, мощность которого будет составлять 200 петаватт. Это значение в 200 петаватт значительно превосходит суммарное количество энергии, производимой в настоящее время, и фактически превосходит количество энергии, получаемой Землей от Солнца.

Конечно, такой лазер весьма существенно отличается от лазерной указки, которой балуются ваши дети. Единственный метод достичь таких значений уровня энергии импульса –сократить до безумно маленьких величин само время этого импульса. Импульс, мощностью 200 петаватт, продлиться всего 1.5×10^-14 секунды. Для сравнения, это время, требующееся свету на преодоление расстояния толщины человеческого волоса.

Первым, что будут исследовать ученые с помощью четвертого лазера –это одна из загадочных теорий квантовой физики, которая утверждает, что пространство состоит из возникающих ниоткуда частиц, которые возникают совершенно непредсказуемо, а время их существования настолько мало, что их не удается зарегистрировать никакими научными методами. Ученые надеются, что при таком уровне энергии, сосредоточенном в малой области пространства, нарушатся все законы физики и произойдет разрыв пространственно-временного континуума, разделение материи на вещество и антивещество и другие совершенно невероятные явления.

Несколько европейских стран претендовали на участие в проекте ELI в качестве места строительства новых лазеров. Один из трех первых лазеров будет строиться в Чешской Республике а два других –в Венгрии и Румынии. Эти лазеры должны будут вступить в строй в 2015 году. Четвертый лазер, согласно планам, должен начать«разрывать пространство»в 2017 году, но где именно, пока это еще не решено.

Источник

Группа канадских, американских и австрийских астрономов оценила параметры сверхплотной экзопланеты 55 Рака е

Планета была обнаружена в 2004 году по её гравитационному влиянию на родную звезду (то есть методом Доплера). К этому моменту солнцеподобное светило 55 Рака, удалённоепримерно на 40 световых лет от Земли, уже успело обзавестись тремя экзопланетами, а в 2007-м к ним был добавлен гигант 55 Рака f. Вся система, таким образом, уступает по размерам только Солнечной и найденной в этом году шестипланетной системе Kepler-11.

Сравнение Солнца (слева) и 55 Рака (иллюстрация Jason Rowe, Jaymie Matthews).

Изначально считалось, что орбитальный период и минимальная масса 55 Рака е составляют 2,808 дня и 14,2 земной, но в прошлом году двое учёных из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (США) опубликовали новые, более скромные значения: 0,74 дня и 8,3 земной массы. При уменьшении оценочного периода естественным образом повышается вероятность наблюдения транзита—прохождения планеты по диску её звезды. Это и подтолкнуло авторов к исследованию.

Для наблюдений 55 Рака е использовался канадский микроспутник MOST, оснащённый 15-сантиметровым телескопом и ПЗС-фотометром и работающий в видимом диапазоне на длинах волн 350–700нм. На изучение планеты MOST потратил половину нынешнего февраля.

Микроспутник MOST (иллюстрация Canadian Space Agency, MOST Team).

Как оказалось, данная американцами уточнённая оценка орбитального периода была вполне справедливой, и он на самом деле равен 0,737 дня. Если зафиксировать массу и радиус 55 Рака на уровне 0,96± 0,10солнечной и 1,10± 0,10солнечного, можно рассчитать, что масса, радиус и средняя плотность его необычной«суперземли»составляют 8,57± 0,64земной, 1,63± 0,16земного и 10,9± 3,1г/см³.Последняя величина лишь незначительно отличается от плотности свинца при нормальных условиях (11,34 г/см³),а значит, 55 Рака е должна быть сложена из горных пород и железа.

На поверхности планеты температура может достигать 2 700˚C.«Скорее всего, атмосферы у неё нет,—поясняет руководитель исследования Джошуа Уинн (Joshua Winn) из Массачусетского технологического института.—Это совсем не тот мир, который мог бы заинтересовать искателей внеземной жизни».

Массы и радиусы планет (обозначены кружками) с зарегистрированными транзитами. Зелёными звездами показаны планеты Солнечной системы. Линиями отмечены соотношения массы и радиуса в моделях чистого водорода, водного льда, силиката MgSiO3и железа. (Иллюстрация из Astrophysical Journal Letters.)

Полная версия отчёта будет опубликована в изданииAstrophysical Journal Letters;препринтстатьи можно скачать с сайтаarXiv.

Подготовлено по материаламУниверситета Британской Колумбии.

Источник

Сверхпроводимость празднует свой вековой юбилей. В 2011 году исполняется 100 лет со дня открытия этого явления

А история его открытия такова. В начале 20-го века физика низких температур была еще очень молодой наукой. Вплотную ей начали заниматься лишь в конце 19 века. В то время ученых интересовали свойства материалов при низких температурах.

В частности считалось, что сопротивление материала пропорционально корню квадратному из температуры, а вот при низких температурах зависимость нарушалась, поэтому представлялось интересным исследовать эту зависимость. Одним из таких ученых был голландский химик и физик Камерлинг Оннес. К.Оннеса интересовала зависимостьудельного сопротивления материала от числа дефектов или примесей в нем, при условии, что сам материал находится при низких температурах, то есть избавлен от тепловых шумов. Основываясь на экспериментальных данных для более высоких температур, К.Оннес предполагает, что со снижением температуры и ее приближением к абсолютному нулю сопротивление чистых металлов также должно плавно стремиться к нулю. Для экспериментального подтверждения гипотезы были нужны низкие температуры. В 1908 К.Оннес переводит в жидкое состояний изотоп гелия-4, таким образом, достигая температуры 4.2 К. Вскоре он начинает эксперименты с металлами при низких температурах. Проведя опыты с золотом и платиной, К.Оннес решает, что для большей точности эксперимента нужно использовать максимально чистый металл. К 1911 году К.Оннес уже имеет более совершенный криостат на жидком гелии, а в качестве металла берет ртуть, которая лучше всего поддается очистке. Проведя эксперимент с ртутью, К.Оннес обнаружил, что ртуть переходит в сверхпроводящее состояние при температуре чуть менее 4,2 К. Так и была открыта сверхпроводимость.

Сегодня применения сверхпроводимости различны. Не будь открыта сверхпроводимость, даже работа адронного коллайдера была бы сегодня под вопросом - для его работы просто необходимы сверхпроводники. Фокусируют движущиеся в коллайдере пучки частиц с помощью магнитного поля. Оно настолько велико, что электромагниты должны выдерживать ток в 12кА, а это возможно только при переходе материала в сверхпроводящее состояние. Другие применения сверхпроводимости - уже в быту - поезда на магнитной подушке (довольно экзотичное явление, сегодня полноценно функционирует в Китае между Шанхаем и аэропотром Пудун, в Корее - между Центральным научным музеем и ЭКСПО-Парком). Поезд разгоняется до скорости 431 км/ч. Поезда на магнитной подушке часто называют маглевами (от англ.magnetic levitation - магнитная левитация). Еще одно применение - СКВИДы - сверхпроводящие квантовые интерферометры - сверхчувствительные магнетометры для измерения очень слабых магнитных полей. В них используется кольцо из сверхпроводящего материала.

Среди всех известных материалов самой высокой температурой перехода в сверхпроводящее состояние обладают купраты (соединения меди с кислородом) - 164 К. Многообещающе выглядят исследования пниктидов - сверхпроводящих соединений на основе железа (железо, фосфор или мышьяк и кислород).

В свежем выпуске журнала Nature Materials по случаю празднования 100-летия со дня открытия сверхпроводимости читателям предлагаетсяцелый ряд публикаций, посвященных теме сверхпроводимости.Для заинтересовавшихся высокотемпературной сверхпроводимостью и пниктидами будут интересны статьи в Nature Physics, в частности в свежем выпуске можно почитать о применениях сканирующей туннельной микроскопии для исследования электронной структуры пниктида Ba_0.6K_0.4Fe₂As₂.Интересный материало сверхпроводимости представлен на сайте Химического факультета МГУ. К столетию открытия явления сверхпроводимости заведующий отделением сверхпроводящих проводов и кабелей Всероссийского научно-исследовательского проектно-конструкторского и технологического института кабельной промышленности (ОАО"ВНИИКП"),доктор технических наук В.Высоцкий дал интервью, которое можнопочитать на страницах федерального портала Нанотехнологии и наноматериалы.

Источник

Физики более чем в 10 тысяч раз увеличили срок, в течение которого им удается сохранять атомы антивещества

Физики более чем в 10 тысяч раз увеличили срок, в течение которого им удается сохранять атомы антивещества, не обнаруженные в природе, – атомы антиводорода ученым удалось удержать от «гибели» в течение почти 17 минут, говорится в статье коллаборации ALPHA, размещенной в электронной библиотеке Корнеллского университета.

Исследователи считают, что это поможет изучить свойства антиматерии и приблизиться к разгадке тайны почти полного ее отсутствия в наблюдаемой Вселенной.

«Ранее мы продемонстрировали удержание атомов антиводорода…в течение 172 миллисекунд…Здесь мы сообщаем о наблюдении удержания антиводорода в течение 1000 секунд, что на четыре порядка больше прежнего результата», –говорится в статье.

Неуловимая антиматерия

Антиматерия устроена так же, как обычная, но состоит из античастиц: роль электронов в ее атомах играют положительно заряженные позитроны, роль протонов –отрицательные антипротоны, а нейтронов –антинейтроны (не имеющие заряда, как и нейтрон, но с обратным магнитным моментом). После Большого взрыва во Вселенной должно было возникнуть равное количество материи и антиматерии, но последняя по неизвестным причинам исчезла, и в природе наблюдаются только отдельные античастицы, в основном позитроны.

Первые античастицы –позитроны –были открыты в 1930-х годах, в 1955 году удалось получить антипротон. Однако попытки«собрать»их в атом антиводорода не удавались до в середины 1990-х годов, когда в Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) были получены первые десять атомов антиводорода в результате взаимодействия пучков антипротонов и позитронов в ускорителе LEAR. Однако сразу после возникновения атомы антивещества исчезали в результате аннигиляции с обычным веществом.

Поисками антиматерии займется разработанный при участии физиков ЦЕРНа прибор AMS (магнитный альфа-спектрометр), который отправится в космос в конце апреля на бортушаттла«Индевор».

Хитрая ловушка

Удерживать нейтральные атомы антивещества значительно сложнее, чем отдельные частицы, поскольку они не обладают электрическим зарядом и их нельзя«схватить»электромагнитным полем. Однако коллаборация (научный коллектив) ALPHA (Antihydrogen Laser PHysics Apparatus) в ЦЕРНе изобрела способ получать и сохранять«холодные»атомы антиводорода.

Для получения антиводорода используетсяпоток антипротонов с ускорителя AD(antiproton decelerator),который тормозится и охлаждается, а затем смешивается соблаком позитронов.За секунду такого взаимодействия рождается около 6 тысяч атомов антиводорода, но большая их часть аннигилирует при соприкосновении со стенками камеры.

Авторы исследования ранее разработалиспециальное устройство-ловушку,внутри которого создается очень мощное и сложное по конфигурации магнитное поле, которое не дает атомам антиводорода повстречаться с обычной материей и аннигилировать. Ловушка позволяла удерживать атомы антиводорода в течение примерно одной десятой доли секунды –это достаточно долгий срок, чтобы исследовать свойства антиматерии, например, получить ее спектр.

На сей раз физикам удалось удержать антиводород в течение 16 минут 40 секунд. Такое достижение открывает путь для полноценных исследований антиматерии и поиска ее отличий от обычной материи. А это в свою очередь поможет физикам понять, в чем же состоит загадочная«уязвимость»антиматерии, которая привела к ее исчезновению.

Источник

Учёные изучили упругие свойства графена

На сегодняшний день графен, который представляет собой тончайший слой углеродных атомов толщиной всего один атом, – один из самых удивительных материалов. Измерения, сделанные в 2008 году учёными Колумбийского университета, показали, что при этом графен – самый прочный и упругий материал среди всех известных. Однако полученные данные относились к «идеальному» графену, в котором очень мало примесей и кристаллическая структура которого однородна. Очевидно, что дефекты его структуры должны сказаться на упругих и электронных свойствах материала.

И действительно, дефекты структуры оказывают влияние на прочностные и электрические свойства графена. Можно научиться управлять движением этих дефектов и, используя их,«сшивать»между собой углеродные нанотрубки или фуллерены. Такие соединённые между собой нанотрубки или фуллерены могут образовываться только благодаря наличию в них дефектов, обладающих достаточной подвижностью, и поэтому поиск возможности соединения таких элементов–первостепенная задача в углеродной электронике. Например, уже созданы транзисторы, работающие на нанотрубках.

Новые исследования, касающиеся управляемого движения дефектов структуры графена, были опубликованы впоследнем номереиздания«Журнал экспериментальной и теоретической физики».

Учёными из Института физики им. Л. В. Киренского и Сибирского федерального университета было проведено теоретическое исследование влияния структурных дефектов графена на его упругие свойства. В качестве дефекта специалисты рассматривали вакансию. Под словом«вакансия»в данном случае понимается нарушение периодичности расположения атомов в структуре графена.«Идеальный»графен представляет собой высокоупорядоченную структуру, в которой каждый атом находится«на своём месте».Если же атом отсутствует в отведённом для него месте в структуре, то образуется дефект–вакансия, своеобразное«пустое место»в кристаллической решётке графена.

Для изучения упругих свойств исследователи определяли модуль Юнга. Этот коэффициент характеризует способность материала сопротивляться сжатию или растяжению: чем больше модуль Юнга, тем прочнее материал. Для сравнения: модуль Юнга у алюминия составляет около 70 ГПа, у стали– 210ГПа, а у«идеального»графена–примерно 1000 ГПа! В результате исследований учёные пришли к выводу, что чем больше дефектов в структуре графена, тем ниже модуль Юнга. Эта зависимость выражалась в строгой обратной пропорции.

Помимо этого параметра, учёные оценили скорости движения вакансий в графене в зависимости от направления приложения деформаций. Полученные знания очень нужны для того, чтобы можно было осуществлять направленное движение дефектов в графене. Оказалось, что скорости движения вакансий изменялись значительно (как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения) в зависимости от того, сжимался образец или растягивался.

Источник информации:

А. С. Фёдоров, Д. А. Фёдоров, З. И. Попов, Ю. Е. Ананьева, Н. С. Елисееева, А. А. Кузубов«Подвижность вакансий при деформации и их влияние на упругие свойства графена».Журнал экспериментальной и теоретической физики, 2011, т. 139, вып.5.

Источник

Российский физик предложил схему ядерного лазера, работающего в видимом диапазоне

Российский физик Евгений Ткаля из научно-исследовательского института ядерной физики Скобельцына при МГУ имени Ломоносова предложил схему ядерного лазера, работающего в видимом диапазоне.

Статья ученого появилась в журнале Physical Review Letters, а еекраткое изложениеприводит Physical Review Focus. Препринт статьи можно посмотретьздесь.

Лазером на"ядерном свету"ученые называют лазер, в котором фотоны испускаются при переходе в возбужденное состояние непосредственно атомных ядер, а не электронов. Теоретически подобные лазеры могут стать источниками когерентного гамма-излучения (гразеров), однако многие физики сомневаются в возможности создания подобных устройств на практике.

В рамках своей новой работы Ткаля продемонстрировал теоретическую возможность создания лазера на ядерном свету, который, правда, пока работает в оптическом диапазоне. В качестве рабочего тела он предлагает использовать LiCaAlF6 с некоторым количеством вкраплений атомов тория 229Th. Особенность тория в том, что у его ядра есть возбужденное состояние, энергия которого сильно отличается от возбужденных уровней электронных оболочек атома.

Расчеты показывают, что при достаточно сильном магнитном (или электрическом) поле атомы тория начинают испускать фотоны. При этом возникает когерентное излучениев оптическом диапазоне. По словам специалистов, новая работа является важным шагом на пути создания гразеров.

Источник

Экспериментальные данные по первичному бериллию можно использовать для проверки различных моделей «новой физики»

Канадские учёные Джозеф Прадлер (Josef Pradler) и Максим Поспелов, в середине девяностых защитивший кандидатскую диссертацию в Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН, показали, что экспериментальные данные по первичному бериллию можно использовать для проверки различных моделей «новой физики».

Словом«первичный»,поясним, обозначен элемент, появившийся в самом начале эволюции Вселенной.

Отправной точкой ядерной химии называют нуклеосинтез—процесс синтеза ядер элементов тяжелее водорода—при Большом взрыве, продолжавшийся, предположительно, менее 20 минут. На этой стадии сформировались лишь самые лёгкие элементы, а все остальные появились позже. Общепринятая модель нуклеосинтеза основана на физике Стандартной модели,«внедрённой»во Вселенную Фридмана—Леметра—Робертсона—Уокера, и даёт хорошее соответствие экспериментальным данным (оценке распространённости первичных дейтерия и гелия-4).

Литий, бериллий и бор к тяжёлым элементам не отнесёшь, однако вклад первичного нуклеосинтеза в их формирование минимален; основным источником Li, Be и B считаются космические лучи, воздействующие на межзвёздную среду. Только один стабильный первичный изотоп, литий-7, был синтезирован в таких количествах, которые можно оценитьэкспериментально.

Здесь стоит рассказать о том, как древние литий, бериллий и бор регистрируются на практике. Все три элемента обнаруживают в фотосфере звёзд по резонансным линиям вспектре, причём для наблюдений выбирают светила с низкой металличностью (относительной концентрацией элементов тяжелее гелия), сформировавшиеся из межзвёздного газа, состав которого близок к«первоначальному».При понижении металличности относительное содержание лития-7 (⁷Li/H),разумеется, падает, но на определённом этапе стабилизируется, выходя на плато. Значение⁷Li/H = (1–2,5)•10^–10,ниже которого распространённость лития-7 уже не опускается, и принимают за первичное.

Многие модели«новой физики»,нуждающиеся в экспериментальной проверке, модифицируют традиционную схему первичного нуклеосинтеза. В таких теориях (скажем, в некоторых вариантах суперсимметричных расширений Стандартной модели) предсказываются метастабильные долгоживущие частицы, которые могут распадаться во время или после нуклеосинтеза, выделяя значительное количество нетепловой энергии. Этот процесс, как было показано ранее, может инициировать синтез гораздо бóльших объёмов лития-6, чем традиционный нуклеосинтез.

Литий-6, однако, не слишком удобен для наблюдения, а надёжно оценить его содержание трудно. Хотя в 2006 году и была опубликована информация о том, что отношение⁶Li/⁷Liимеет своё плато на уровне 0,05, часть астрофизиков не считает это значение истинным. Кроме того, звёздный⁶Liсам по себе достаточно«хрупок»и легко уничтожается.

Авторы предлагают использовать вместо лития-6 единственный стабильный изотоп бериллия⁹Ве. Схема его появления в результате распада или аннигиляции упомянутых выше новых частиц имеет примерно такой вид:

энергия→³H,³He→⁶He,⁶Li→⁹Be.

Рассчитав вероятность образования⁹Be,физики пришли к выводу о том, что объём первичного бериллия-9, синтезируемого в моделях, отличных от общепринятой, попадает в доступную для наблюдений область.

Экспериментальные данные по бериллию-9. По горизонтальной оси отложена металличность, а квадратами показаны случаи обнаружения9Beв фотосфере звёзд. Треугольником отмечено значение для звезды BD+44°493.Величина А(Ве) рассчитывается по формуле А(Ве) = lg(9Be/Н) + 12. (Иллюстрация из журнала Physical Review Letters.)

Тестировать предсказания теоретиков на примере⁹Ве проще, чем в случае⁶Li.Никаких признаков появления плато экспериментаторы до сих пор не отметили; относительная распространённость бериллия-9 исправно уменьшается с падением металличности. При этом астрономы уже успели добраться до сверхмалых значений: в недавней работе, посвящённой звезде BD+44°493,максимально возможная величина⁹Be/Н установлена на уровне 10^–14(обнаружить бериллий телескоп«Субару»так и не сумел).

«Нуклеосинтез может стать очень удобным полигоном для проверки«новой физики»,—утверждает г-н Прадлер.—Каждую модель нужно тестировать на соответствие данным наблюдений: чем больше энергии даёт распад предлагаемых новых частиц, тем больше должно быть бериллия-9, аего должен видеть телескоп. Изотоп, таким образом, будет играть роль калориметра».

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

Подготовлено по материаламPhysOrg.

Источник

Орбитальный телескоп GALEX выполнил наблюдения галактик, в которых вспыхивали особо яркие сверхновые

В последние годы астрономы часто обнаруживают чрезвычайно яркие сверхновые (к примеру, SN 2005ap и SCP 06F6) в тусклых галактиках. Логично предположить, что предшественниками этих сверхновых служат очень массивные звёзды, причины появления которых в карликовых галактиках и интересовали авторов исследования, представляющих университеты США, Великобритании, Южной Кореи и Франции.

Телескоп GALEX, запущенный в 2003 году, проводит обзор неба в ультрафиолетовом диапазоне. В новой работе 17 изученных им галактик, в которых наблюдались яркие сверхновые, сравнивались с 26 000«обычных»галактик, находящихся на красном смещении 0,01< z< 0,25и помещённых в каталоги самого GALEX и проекта Sloan Digital Sky Survey.

В верхнем ряду находятся рассмотренные GALEX«обычные»галактики размером с Млечный Путь, содержавшие сверхновые средней яркости, а в нижнем—карликовые галактики с особо яркими сверхновыми. (Иллюстрация НАСА / JPL-Caltech.)

Выбранные 17 объектов, как и ожидалось, имели небольшую звёздную массу и сокращённую интенсивность звездообразования. Связь между металличностью (содержанием элементов тяжелее гелия) и массой была установлена довольно давно, что даёт основания считать сниженной ещё и металличность этих 17 галактик.

Последнее обстоятельство, по мнению учёных, объясняет высокую яркость рождённых в карликовых галактиках сверхновых. Низкое содержание«тяжёлых»атомов в атмосфере звезды приводит к уменьшению потерь массы в процессе эволюции. В результате этого светило, в начале своего развития оказавшееся очень массивным, сохраняет внушительный«вес»и на стадии сверхновой, что гарантирует мощный взрыв.

Полная версия отчёта опубликована в изданииThe Astrophysical Journal;препринтстатьи можно скачать с сайтаarXiv.

Подготовлено по материаламЛаборатории реактивного движения.

Источник

Ученые из Гельмгольц Центрум Дрезден-Россендорф (HZDR) и Технологического Университета Дрездена (TUD) провели испытания интерметаллида висмута и никеля

Оказалось, что некоторые материалы могут проявлять два совершенно противоположных качества — сверхпроводимость и ферромагнетизм, одновременно. Подобное явлениеможет обеспечить интересные технологические открытия в будущем.

Под руководством доктора Томаса Хермансдорфера (Thomas Herrmannsdörfer)команда из Лаборатории Высокомагнитных полей,HZDRпровела исследования материала, состоящего из висмута и никеля (NiBi3),диаметром всего несколько нанометров. Нигде ранее такой материал еще не синтезировали. Это стало возможным благодаря новой процедуре химического синтеза при низких температурах, которая была разработана вTUDпод руководством профессора Михаэля Рака (Michael Ruck).

«Удивительно, как могут меняться свойства вещества, если удастся получить их в размере наночастиц», -говорит Хермансдорфер.

Существует большое количество материалов, которые становятся сверхпроводниками при сверхнизких температурах. Однако ферромагнетизм обычно подавляет сверхпроводимость. Исследователи из Дрездена проводили эксперименты в сильных магнитных полях при сверхнизких температурах и обнаружили, что наноструктурированные материалы обладают совершенно другими свойствами, нежели образцы больших размеров. Что самое удивительное: соединение обладает свойствами ферромагнетика и сверхпроводника одновременно.

С точки зрения физики это явление еще не изучено полностью.«Может быть, висмут-3-никель имеет особый тип сверхпроводимости», -говорит Хермансдорфер. Докторант Ричард Скроцки (Richard Skrotzki), осуществивший существенный вклад в результаты научных исследований, описывает явление как«комплектация противоположных свойств в единую цепь».

Источник

Материал на основе графита, разработанный австралийскими учёными, столь же тонок, как и обычная бумага. Вот только он во много раз прочнее стали!

Для изготовления графеновой бумаги исследователи из Сиднейского технологического университета (UTS) под руководством профессора Госю Вана измельчили графит и подвергли его химической очистке и фильтрации.

Из переработанного графита были сформированы пластины из одинарных слоёв атомов углерода, которые объединены в гексагональную двумерную кристаллическую решётку. Такой слой, как вы помните, и является графеном, о котором«КЛ»писала бессчётное количество раз.

Эти пластины-слои обладают уникальными тепловыми, электрическими и механическими свойствами, рассказывают создатели. Их плотность в 5–6раз меньше, чем у стали, они вдвое твёрже и в 6 раз легче её, а прочность на разрыв и жёсткость при изгибе выше соответственно в 10 и 13 раз.

Графеновая бумага идеально подходит для авиационной и автомобильной промышленности, убеждён один из участников исследования Али Реза Ранджбарторех. Благодаря экологичности и низкой стоимости она может потеснить как металлы, так и эффективные, но дорогостоящие углепластики.

Результаты работы опубликованы в изданииJournal of Applied Physics.

Подготовлено по материалам PhysOrg.

Источник

Снайперу, лежащему в засаде, теперь не нужно делать поправки

Снайперу, лежащему в засаде, теперь не нужно делать поправки: датчики в реальном времени перемещают сетку прицела в соответствии с малейшими колебаниями ствола.

Для нынешних снайперских винтовок, бьющих на несколько километров, даже незначительное изменение положения ствола может привести к существенному отклонению траектории пули. Армейский стрелок может упустить важную цель, а полицейский—спровоцировать гибель заложников.

В теории перекрестье прицела указывает на точку, в которую попадёт пуля. Однако реальные условия боя влекут за собой множество факторов, нарушающих этот принцип. Впомощь снайперам Слободан Раджич из Оукриджской национальной лаборатории (ORNL) Минэнерго США разработал систему Reticle Compensating Rifle Barrel Reference Sensor. Она сама определяет,насколько ось ствола отклонилась от направления взгляда, и корректирует прицельную сетку.

Для этого используется оптическое волокно, которое размещается в желобках вдоль канала винтовочного ствола (эти выемки либо уже есть на заводском изделии—либо их можно сделать впоследствии). Лазерный диод посылает сигнальный луч, который, проходя через оптоволокно, определяет положение ствола в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Затем система вносит необходимые поправки.

Если вручную можно скорректировать прицел на четверть угловой минуты, то разработка ORNL позволяет поправить его на одну тысячную. Разрешение новой системы в 250 развыше, чем у обычных механизмов прицеливания.

О перспективах эксплуатации Reticle Compensating Rifle Barrel Reference Sensor пока не сообщается, однако, судя по тому, что проект финансируется напрямую военным ведомством США, передача изделия в войска уже не за горами. Г-н Раджич с коллегами работает также над технологией лазерного отслеживания траектории пули.

Подготовлено по материаламORNL.

Источник

Физики из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе зарегистрировали рекордно мощную вспышку сонолюминесценции

Сонолюминесценция обнаружена в первой половине ХХ века, но результаты первых серьёзных её исследований появились только в начале девяностых. Оказалось, что эффектвесьма интересен, а составить аккуратное теоретическое описание сонолюминесценции — сложно. Детальная модель, устраивающая всех специалистов, не построена до сих пор.

Типичный эксперимент, в котором наблюдается обсуждаемое явление, выглядит так: в воду помещают резонатор и создают в ней стоячую ультразвуковую волну, после чегов объёме жидкости появляются источники голубоватого света, излучаемого сверхкороткими вспышками. Каждая такая вспышка образуется в результате схлопывания кавитационного пузырька, находящегося в узле стоячей волны. Спектр люминесценции имеет гладкий вид и не содержит явно выделяющихся линий, а это свидетельствует в пользу теплового механизма излучения; можно считать установленным, что источником света становится небольшое облачко плазмы, которая на короткое время зажигается в центре схлопывающегося пузырька.

Этапы сонолюминесценции: появление пузырька, его расширение, быстрое схлопывание, испускание света (иллюстрация Wikimedia).

В большинстве случаев мощность вспышек не превышает 10 мВт, но учёным уже известны способы увеличения интенсивности сонолюминесценции—к примеру, добавление некоторого количества благородного газа (гелия, аргона, ксенона) к газу в пузырьке. Семь лет назад физикам из Кембриджского университета удалось получить вспышку пиковой мощностью в 1 Вт.

Свой опыт, в котором был установлен новый рекорд, американские исследователи провели по оригинальной методике. Они заполнили ёмкость цилиндрической формы, размещённую в сантиметре над стальной плитой, фосфорной кислотой и с помощью иглы ввели в эту«трубу»миллиметровый пузырёк ксенона. Когда последний, поднимаясь, достигал высоты в 11 см, цилиндр падал на стальное основание, после чего экспериментаторы регистрировали 150-наносекундную вспышку с пиковой мощностью, превышающей 100 Вт. Спектральная температура при этом составляла 10 200 К.

Такой способ воздействия на пузырёк и наблюдения сонолюминесценции, по мнению авторов, более удобен и перспективен. В будущем американцы планируют ещё увеличитьтемпературу и мощность, а также попробуют опровергнуть (или, что маловероятно, подтвердить) заявления другой группы физиков, в 2002 году опубликовавших в журнале Science сенсационнуюстатьюо запуске с помощью сонолюминесценции термоядерного синтеза дейтерия в дейтерированном ацетоне. Большинство учёных относится к этим данным скептически.

Вспышку сонолюминесценции можно заметить в тот момент, когда диаметр пузырька сокращается до минимума:

 

Полная версия отчёта будет опубликована в журналеPhysical Review E.

Подготовлено по материаламPhysicsworld.Com.

Источник

Удалось разрешить давний спор о том, как формируются спиральные галактики

По счастливой случайности группе гавайских и французских астрономов удалось разрешить давний спор о том, как формируются спиральные галактики. Случайностью этойоказалась гравитационная линза в виде галактического кластера, находящаяся между нами и дальней спиральной галактикой, расположенной от нас на расстоянии 9,3 млрдлет."Линза"увеличила ее яркость в 22 раза, что впервые позволило в подробностях изучить ее спектр и строение.

До сих пор ученые никак не могли договориться между собой о том, как же все-таки спиральные галактики формируются. Спор могла бы разрешить одна из главных характеристик галактики–металлизм спиралей, то, как меняется содержание металлов в них от центра к окраинам (металлами астрономы называют все химические элементы кроме водорода и гелия)

Металлы зарождаются в звездах и выбрасываются ими в пространство. Поскольку звезды концентрируются в центре, то, естественно, в центре металлов больше, чем на окраинах. Например, металлизм в спиралях Млечного пути снижается на 35% каждые 10 тысяч световых лет (диаметр диска нашей Галактики составляет, как известно, 120 тысяч световых лет). Но наша Галактика немолода, и то, каким был в ее спиралях или спиралях похожей галактики"градиент металлизма"в юном возрасте, могло бы пролить свет на то, как такие галактики формируются.

Получив в свое распоряжение увеличенную гравитационной линзой галактику, находящуюся в Созвездии Льва, и увидев ее в те времена, когда она была молодой, ученые смогли этот градиент для нее рассчитать. Получилось, что в те времена содержание металлов в ее спиралях спадало от центра к краям намного быстрее–через каждые 10 тысяч световых лет металлизм спиралей падал на 68%.

Это говорит в пользу давно выказанной, но ничем не подтвержденной гипотезы, говорящей о том, что спиральные галактики растут изнутри. Что, рождаясь в центре, звездыначинают убегать от него по тем самым спиралям, обильно рассыпая металлы в начале пути и производя их все меньше и меньше, когда они достигнут периферии. Спустя миллиарды лет галактика стареет, звезд рождается все меньше и содержание металлов в спиралях начинает меняться уже менее круто.

Источник

Датский технический университет (Danmarks Tekniske Universitet, DTU) объявляет конкурсный набор в аспирантов в группу теоретической наноэлектроники (DTU-Nanotech)

Задача исследователя – построение теоретической модели и использование ее для расчета процессов тока электронов в атомарных масштабах в нанопроводниках. Предполагается, что расчетная модель, основывающаяся на теории функционала плотности и технике неравновесных функций Грина {1-3}, даст возможность предсказывать результатконкретных экспериментальных ситуаций.

Группа теоретической наноэлектроники является частью Отдела Микро- и Нанотехнологий (www.nanotech.dtu.dk/TNE),проводит исследования в тесном сотрудничестве с Наноцентром Университета Копенгагена (Nano-Science Center, University of Copenhagen).

DTU—технический университет и исследовательский институт, расположен в коммуне Люнгбю-Торбек , в 10 км к северу от Копенгагена.
DTU-Nanotechнасчитывает около 200 сотрудников, состав интернационален, более 40% - не датчане.

Квалификационные требования: наличие степени магистра (или ее эквивалент) в теоретической физике, химии или науках о материалах. Желателен опыт в области нано- наук, физики твердого тела, квантовой химии, вычислительной математики.

Программа рассчитана на 3 года, регулируется общими правилами PhD-программ в Дании: посещение лекций (курсов), преподавание, представление результатов исследовательской работы, научный проект, написание диссертации и ее защита.

Крайний срок подачи заявки на участие в программе–13мая 2011 года.
Инструкция по заполнению заявки опубликована насайте DTU.

Предположительно, интервью с кандидатами будет проводиться в конце мая 2011 г.
Претенденты, не имеющие к крайнему сроку подачи заявок степени магистра, могут участвовать в конкурсе при условии, что диплом магистра будет получен к моменту начала программы.

DTUпридерживается принципа равных возможностей и рассматривает заявки независимо от гендерной, расовой, этнической принадлежности, физических возможностей.

Контактная информация:
Associate Professor Mads Brandbyge,
phone (+45) 4525 6328,
e-mail: Mads.Brandbyge@nanotech.dtu.dk

Prof. Per Hedegård,
(+45) 3532 0435
e-mail: hedegard@fys.ku.dk

Перевод сообщения выполнен сотрудниками ИК"НТ-ИНФОРМ" (www.rsci.ru).
При использовании перевода обязательна гиперссылка на данную публикацию в"НТ-ИНФОРМ".
Адрес публикации в Интернет http://www.rsci.ru/grants/grant_news/284/229356.php

Ссылки:
{1}M. Brandbyge, J. L. Mozos, P. Ordejon, J. Taylor, and K. Stokbro. Density-functional method for nonequilibrium electron transport.Phys. Rev. B, 65 (16): 165401, 2002.
{2}J.-T. Lü, M. Brandbyge, and P. Hedegård. Berry’s phase and runaway vibrations in molecular conductors. Submitted to Nano Letters.
{3}Mads Brandbyge. Atomic waterwheels go to work. NATURE NANOTECHNOLOGY, 4 (2): 81–82, FEB 2009.

Источник

Новый нефтяной фильтр, способный разделить воду от нефти очень быстро и надежно, не требуя дополнительных затрат

Вода и нефть в обычных условиях не смешиваются друг с другом, но оказавшихся в среде друг друга разъединить их на практике оказывается необычайно трудно. Поэтому экологи и нефтяники прекрасно знают, насколько трудоемким является процесс сбора нефти, разлившейся на поверхности океана.

Теперь в Мичиганском технологическом университете исследователи создали новый фильтр, способный разделить две субстанции очень быстро и надежно, не требуя дополнительных затрат. Новый нефтяной фильтр представляет собой стальную пленку с углеродными нанотрубками и сеткой с ячейками около 10 нанометров в диаметре.

"Сетка из нержавеющей стали покрыта супер-сотовой структурой, отталкивающей воду, но пропускающая органические соединения, такие как нефть", -говорит Ярослав Дрелич, один из разработчиков новинки.

По его словам, использовать созданный фильтр в промышленных масштабах, например для сбора нефти на большой территории в океане, пока нельзя, но отфильтровать водудля питья вполне возможно."Одним из основных преимуществ новой разработки является простота ее производства, вы просто можете выливать загрязненную воду на фильтр и гравитация все сделаетза вас", -говорит Дрелич.

Физики говорят, что сейчас фильтр находится на первой стадии испытаний. Ученые уже сейчас говорят, что внесут некоторые изменения в конструкцию, за счет размещения вакуумного всасывателя с одной стороны фильтра, чтобы ускорить фильтрацию.

Источник

Темная материя так и осталась необнаруженной

Сто суток работы сверхчувствительной установки XENON100, предназначенной специально для поиска вимпов – гипотетических частиц, из которых, как сегодня считается, состоит темная материя, – результатов не принесли. Темная материя так и осталась необнаруженной.

XENON100находится на глубине 1400 метров под горой в пригороде Рима. Сердце установки –резервуар, содержащий 161 килограмм ксенона, замороженного до жидкого состояния. Вимпы с большой неохотой вступают в контакт с частицами обычной материи, но все-таки иногда это должно происходить. В этом случае, столкновение вимпа с ядром атома ксенона должно быть заметно по ионизации и свечению.

События на XENON100 развивались драматически. Главным образом потому, чтообнаружение темной материи –достижение, несомненно достойное Нобелевской премии, причем немедленной. 4 апреля вся команда XENON100 собралась у мониторов, потому что в этот день компьютер должен был выдать результаты анализа поисков темной материи в течение 100,9 суток –с января по июнь прошлого года. И компьютер сообщил о шести событиях, которые можно было интерпретировать как столкновение с вимпом. Но последовавшие за этим аплодисменты и поцелуи оказались преждевременными –через несколько дней оказалось, что три«события»из шести были вызваны электронным шумом. Из оставшихся трех«событий»следовало вычесть еще два, поскольку, по расчетам, за сто суток их должен был сымитировать радиоактивный фон. А одно событие представляло собой статистически недостоверный, то есть отрицательный результат.

Рис. 1. Исследовательская команда XENON100.

Отсутствие вимпов, которые должен был поймать XENON100, прямо противоречит результатам аналогичных, но не таких чувствительных экспериментов, проведенных прошлым летом в Италии и США. Вимпов тогда тоже не обнаружили, но получили очень серьезные намеки на то, что такие частицы все-таки есть.

Отрицательный результат –тоже результат, причем в данном случае он может оказаться просто оглушительным результатом. Возможно, считают ученые, придется пересмотреть существующую теорию суперсимметрии, согласно которой каждой известной частице должна соответствовать зеркальная, но более тяжелая,«темная»частица-партнер.

Что же до вимпов, то их продолжат искать. Ученые уверены, что найдут их, проанализировав данные эксперимента XENON100, только теперь уже не за сто суток, а за год наблюдений. Если и это не поможет, то остается надежда на будущие эксперименты с еще более чувствительными детекторами, которые должны завершить поиски темной материи в течение нескольких лет.

Источник

Нулевой результат, тоже результат или несколько слов о годовых поисках нейтрино

Нейтринная обсерватория IceCube за год работы не зафиксировала ни одного события, которое могло бы соответствовать обнаружению нейтрино, родившихся в результате гамма-всплесков. Отрицательные результаты анализа собранных обсерваторией данных представлены в статье в журнале Physical Review Letters, а коротко о работе пишет Wired.

Нейтрино –этостабильные элементарные частицы, не имеющие электрического заряда.Основными источниками этих частиц считаются звезды и космическое излучение. Кроме того, определенные типы нейтрино могут образовываться в ходе процессов радиоактивного распада.

Регистрация нейтрино помимо информации о самих этих частицах позволит ученым прояснитьвопрос происхождения собственно космических лучей –на сегодняшний день у специалистов нет единого мнения относительно их природы. По одной из гипотез,космические лучи могут порождаться гамма-всплесками –чрезвычайно мощными кратковременными выбросами высокоэнергетического излучения. Если это предположение верно, то видимые астрономами гамма-всплески должны сопровождаться регистрацией нейтрино.

Ученые анализировали данные, собранные обсерваторией IceCube в период с апреля 2008 года по май 2009 года –за этот период в небе Северного полушария было зафиксировано 117 гамма-всплесков. Гамма-всплески в Южном полушарии не интересовали ученых по той причине, что события, напоминающие по своим характеристикам события фиксации нейтрино, для гамма-всплесков Южного полушария могут с высокой вероятностью оказаться фоном. Излучение от гамма-всплесков Северного полушария проходит сквозь толщуЗемли, где поглощаются многие«посторонние» шумы.

За изученный период детекторы IceCube (на тот момент работала только половина) не зафиксировали ни одного«подозрительного»события. Коллеги авторов отмечают, что новые результаты значимы, но на данный момент рано говорить о пересмотре существующих гипотез. Для этого необходимо накопить существенно большую статистику.

Источник

Аппарату Hubble удалось найти удаленную галактику, звезды в которой родились неожиданно рано для истории Вселенной

Первые галактики появились раньше, чем было принято считать. К такому выводу пришли астрономы, изучив данные, полученные космическим телескопом Hubble. Аппарату удалось найти удаленную галактику, звезды в которой родились неожиданно рано для истории Вселенной.

По словам одного из авторов исследования Джоан Ричард, была обнаружена галактика, в которой звездообразование началось спустя всего 200 млн. лет после Большого Взрыва. Для того чтобы подтвердить полученные данные астрономы прибегли к помощи телескопа Spitzer и обсерватории Кек на Гавайях.

Удаленную галактику наблюдали через скопление галактик под названием Abell 383, которая играла роль увеличительного стекла. Благодаря эффекту гравитационной линзыученые смогли провести необходимые наблюдения.

Красный сдвиг галактики оказался равен 6.027, что свидетельствует о том, что эту галактику мы видим в тот момент, когда Вселенной было 950 млн. лет. Хотя ранее астрономы находили галактики с красным сдвигом более 8 и даже 10 (соответствует 400 млн. лет.), однако все они имели довольно молодые звезды. Данные, полученные Spitzer, свидетельствуют о том, что в новой галактике звезды относительно взрослые и тусклые. Астрономы сделали вывод, что возраст звезд составляет уже 750 млн. лет, то есть процесс звездообразования в этой галактике начался спустя 200 млн. лет после Большого Взрыва.

Источник

Администрация журнала Physics.com.ua поздравляет всех с 12 апреля 2011 — 50-м Днём Космонавтики!

50лет назад первый человек – Юрий Гагарин – поднялся в космос."Генеральная Ассамблея провозглашает 12 апреля Международным днем полета человека в космос, который будет ежегодно отмечаться на международном уровне в ознаменование начала космической эры для человечества", -говорится в резолюции, принятой на специальном заседании, посвященном 50-летию первого полета человека в космос.

Ю.Гагарин родился 9 марта 1934 году в дер. Клушино Гжатского района (ныне Гагаринского) Смоленской области. Учился в Саратовском индустриальном колледже, здесь же посещал аэроклуб. Участники первого отряда космонавтов, в том числе Ю.Гагарин, проходили предполетную подготовку на военном аэродроме в Энгельсе (Саратовская область). Гагарин 12 апреля 1961 года стартовал на ракете-носителе"Восток"с космодрома Байконур и приземлился на территории Саратовской области - в окрестностях деревни Смеловки. За полет ему было присвоено звание Героя Советского Союза. В настоящее время на месте приземления разбит парк и сооружен мемориал. Первый космонавт Земли погиб 27 марта 1968 года во время тренировочного полета в окрестностях деревни Новоселово Киржачского района Владимирской области. Похоронен у Кремлевской стены на Красной площади.

Источник

Эффект Джанибекова в космосе

Эффект Джанибекова был описан в 1985 году. При транспортировке грузов в космос вещи упаковываются в мешки, которые крепятся металлическими лентами, зафиксированнымивинтами и “барашками” гайками с “ушками”. Разбирая груз в невесомости, достаточно стукнуть пальцем по “барашку”. Он отлетает, ты его спокойно ловишь и кладешь вкарман.

Открутив очередной“барашек”,советский космонавт Владимир Александрович Джанибеков обратил внимание, как гайка, пролетев 40 сантиметров, неожиданно перевернулась вокруг своей оси и полетеладальше. Пролетев еще 40 сантиметров, опять перевернулась.

Вот видео, иллюстрирующее этот эффект:

Когда это было замечено, появилось множество новых (в том числе невероятных) теорий, и прежде всего–теория о переворотах нашей планеты Земля в таком же ключе каждые несколько тысяч лет…

Источник

Физики научились изменять направление поляризации света при помощи тонкого полупроводника

Это технологическое достижение в будущем может быть использовано для создания оптических транзисторов, которые в свою очередь могут помочь в реализации компьютеров, работающих на гораздо более высоких частотах, чем их нынешнее поколение.

Струна может колебаться в разных направлениях: сверху-вниз, влево-вправо и т.д. У световых волн колебания происходят в одной плоскости и называются поляризацией.

Работающие в Венском технологическом университете профессор Андрей Пименов и его коллега Алексей Шуваев смогли построить систему, которая эффективно"разворачивает"луч, меняя его поляризацию. Об этом ученые сообщают в своей статье в журнале Physical Review Letters.

Изменение поляризации света при его прохождении через оптически неактивные вещества, находящиеся в сильном магнитном поле, называется эффектом Фарадея и известно уже достаточно давно. Но выраженность этого эффекта в экспериментах оставалась довольно низкой и явно недостаточной для практического применения.

Эффект Фарадея позволяет изменять поляризацию света

Теперь, используя тонкие полупроводники с очень высокой степенью очистки и тщательно подобранную длину световой волны, физикам удалось наблюдать эффект Фарадея,который"проявил себя"на несколько порядков сильнее, чем во всех предыдущих экспериментах.

Такая эффективность полупроводников для эффекта Фарадея оказалась удивительной."Такой тонкий слой из любых других материалов, может развернуть луч лишь на доли градуса", -говорит профессор Пименов. В своей установке физикам удалось менять поляризацию света почти на любой необходимый угол.

Изменение поляризации происходит следующим образом. Световой пучок, падающий на полупроводник, возбуждает электроны, которые начинают колебаться. Внешнее магнитное поле меняет направление колебаний электронов, что в итоге приводит к тому, что свет, выходящий из полупроводника, имеет уже другую поляризацию.

Угол поворота зависит от величины и направления внешнего магнитного поля. Если на выходе луч света загородить фильтром, пропускающим лишь свет определенной поляризации, то система приобретает портретное сходство с обычными транзисторами."В транзисторе - основном компоненте электрических схем - электрический ток контролируется внешним {электрическим} сигналом. В этом эксперименте луч света контролируется внешним магнитным полем. Две эти системы очень похожи друг на друга", -говорит профессор Пименов.

Тактовая частота процессоров сейчас поднимается крайне медленно, скорее стоит на месте. Дело все в физических ограничениях, не позволяющих увеличить частоту прииспользуемых сейчас материалах. Оптические элементы - один из вариантов выхода из этого тупика.

Источник

Учёные из Института физики НАН Украины создали малогабаритное устройство, позволяющее уменьшить уровень тепловых шумов в 80 раз

Оценить помехи (шумы) при проведении лабораторных измерений очень сложно, поэтому часто учёные предпочитают предпринимать превентивные меры и бороться с причинами возникновения шумов, а не со следствиями. Одна из причин появления шумов – это колебание температуры окружающей среды. Её рост приводит к тому, что в приборах, в которых используются проводники или полупроводники, возникает хаотичное движение носителей. Непредсказуемое движение электронов в таком случае называют тепловымишумами. С ними учёные борются с помощью холодильных камер различных модификаций. Но такие камеры достаточно громоздки.

Учёные изИнститута физики НАН Украинысоздали малогабаритное устройство, позволяющее уменьшить уровень тепловых шумов в 80 раз. Статьяопубликованав журнале«Научное приборостроение».

Специалисты регистрировали уровень тепловых шумов в фотоэлектронных умножителях (ФЭУ), приборах, предназначенных для многократного усиления потока электронов. Такие устройства используются в лазерной технике, оптике и во многих других практических областях.

Основным элементом охлаждающего устройства был разборный корпус, в котором поддерживался вакуум. Внутрь корпуса помещался бак и фотоэлектронный умножитель. В корпус ФЭУ монтировался гибкий фланец из высокотеплопроводящего материала, который соединялся с баком при помощи пластины. Передача тепла проходила как раз с помощью этой пластины. В корпус также было встроено оптическое окно, из которого выходило излучение из ФЭУ.

Эксперимент по проверке работоспособности устройства учёные описали в статье. Умножитель помещался в полную темноту при комнатной температуре 20 градусов Цельсия. Таким образом, сигнал, который шёл от ФЭУ, был обусловлен лишь тепловыми шумами. Этот сигнал подавался на самописец, который фиксировал изменение уровня шумов вовремени. Затем учёные заливали в бак жидкий азот, имеющий температуру–196градусов Цельсия, и наблюдали изменение уровня тепловых шумов. Уже через 5 минут после добавления жидкого азота уровень тепловых шумов снижался в 80 раз. Температура от –170до–70градусов Цельсия сохранялась в таком устройстве примерно 8 часов. Возврат к прежнему уровню шумов, который возникает при комнатной температуре, происходил толькочерез 12 часов.

Авторы исследования отмечают, что их устройство обладает несомненными достоинствами: во-первых, способностью поддерживать низкий уровень тепловых шумов в течение всего рабочего дня; во-вторых, небольшими размерами (высотой 30 сантиметров и диаметром 10 сантиметров) и весом всего 2 килограмма.

Источник информации:

И. П. Жарков, Ю. И. Жирко, В. А. Маслов, В. В. Сафронов, В. А. Ходунов«Малогабаритное устройство охлаждения фотоэлектронных умножителей».Научное приборостроение, том 21 (март), 2011 год.

Источник

Инженеры из Исследовательского центра им. Томаса Уотсона компании IBM сконструировали быстрый графеновый транзистор на подложке из алмазоподобного углерода

Листы графена американцы вырастили на медной фольге по экономичной и хорошо отработанной методике химического осаждения из паровой фазы (CVD). При изготовлении транзисторов эти листы переносят на изолирующую подложку, которая обычно выполняется из диоксида кремния. К сожалению, взаимодействие диэлектрика с графеном отрицательно сказывается на электронных свойствах последнего.

Алмазоподобный углерод, неполярный диэлектрик, в новых опытах занявший место двуокиси кремния, тоже довольно часто используется в полупроводниковой промышленности. Слой такого углерода, недорогого и имеющего отличную теплопроводность, был размещён на подложке из обычного кремния; переместив туда же графен и сформировавостальные элементы транзисторов, учёные приступили к тестированию.

Схема графенового транзистора на алмазоподобном углероде (иллюстрация Phaedon Avouris).

Замена оказалась продуктивной: граничная частота, на которой коэффициент усиления по току уменьшается до единицы, у полученных полевых транзисторов с малой длиной затвора (40 нм) приближалась к 155 ГГц.«Это рекорд для устройств, изготовленных с применением CVD-графена,—утверждает руководитель исследования Федон Авурис (Phaedon Avouris).—Более того, наша технология имеет хорошие перспективы развития. Мы использовали CVD-графен не слишком высокого качества с подвижностью носителей заряда, опускающейся ниже 1 000 см²/(В•с)».

Интересно, что графеновые транзисторы на алмазоподобном углероде прекрасно работали даже при сверхнизкой температуре в 4,3 К. У обычных полупроводниковых устройств при падении температуры проявляется эффект вымораживания носителей заряда, сильно ухудшающий характеристики.

Полная версия отчёта опубликована в журналеNature.

Подготовлено по материаламPhysicsworld.Com.

Источник

12апреля объявлен международным днем полета человека в космос

ООН, 7 апреля - РИА Новости, Иван Захарченко. Генассамблея ООН объявила 12 апреля Международным днем полета человека в космос, согласно резолюции, принятой в четверг на 65-й сессии."Двенадцатого апреля 1961 года состоялся первый полет человека в космос, который совершил Юрий Гагарин - советский гражданин, родившийся в России, и признавая, что этоисторическое событие открыло путь для исследования космического пространства на благо всего человечества", -говорится в документе.

С учетом этого ГА ООН"провозглашает 12 апреля Международным днем полета человека в космос, который будет ежегодно отмечаться на международном уровне в ознаменование начала космической эры для человечества, вновь подтверждая важный вклад космической науки и техники в достижение целей устойчивого развития и повышение благосостояния государстви народов, а также в обеспечение реализации их стремления сохранить космическое пространство для мирных целей".

Коспонсорами инициированной Россией резолюции стали свыше 60 государств.

В рамках празднования 50-летия полета Юрия Гагарина в космос в штаб-квартире ООН в Нью-Йорке открыта фотовыставка"Гагарин. Первый человек в космосе"об истории освоения космического пространства, о подготовке полета первого космонавта и о международном сотрудничестве в космосе в наши дни.

Также на четверг запланирована тематическая дискуссия"Перспективы международного сотрудничества в космосе",участие в которой примут глава Агентства ООН по проблемам космического пространства Мазлан Отман, и космонавт, Герой России Олег Котов.

Источник

Группа физиков из Австрии, Германии, США и Швейцарии наблюдала квантовую интерференцию на примере очень крупных органических молекул

Новый эксперимент во многом напоминает иллюстрирующий принцип корпускулярно-волнового дуализма опыт по интерференции на двух щелях. В ХХ веке последний успешно проводился с использованием самых разных частиц: фотонов, электронов, протонов, атомов. Чуть больше десяти лет назад австрийские учёные наблюдали интерференцию волн де Бройля молекул фуллерена С60, образованного шестьюдесятью атомами углерода и представляющего собой «почти классический» объект.

Молекулы, специально созданные авторами для эксперимента, заметно превосходят С₆₀по величине. Самая крупная из них составлена из 430 атомов и вырастает до 60 Å,а масса самой тяжёлой, также включающей в себя 430 атомов, равняется 6 910 а. е. м. (1 а. е. м.≈ 1,66•10^–27кг).

Молекулы, задействованные в опытах: фуллерен С60массой в 720 а. е. м. (а); C60{C12F25}8из 356 атомов общей массой 5 672 а. е. м. (b); самая массивная— C60{C12F25}10(с); C44H30N4из 78 атомов общей массой 614 а. е. м. (d); 202-атомная C84H26F84N4S4массой в 2 814 а. е. м. (е); самая крупная— C168H94F152O8N4S4массой в 5 310 а. е. м. (f). Масштабная полоска— 10Å. (Иллюстрация из журнала Nature Communications.)

Свойства подготовленных молекул изучались на достаточно сложном интерферометре Капицы—Дирака—Тэлбота—Лоу, в состав которого входят три расположенные друг за другом дифракционные решётки, помещённые в вакуумную камеру. Первая решётка, встающая на пути молекулярного пучка, была построена на основе мембраны из нитрида кремния с проделанными в ней 90-нанометровыми щелями. Роль второго дифракционного элемента, действие которого базируется на эффекте Капицы—Дирака, играла стоячая световая волна. Третья решётка, смещаемая перпендикулярно оси пучка, была также выполнена из нитрида кремния; за ней находился детектор—квадрупольный масс-спектрометр.

Работа такого интерферометра подробно рассматриваетсяздесь.

Молекулы поступали в камеру из обычного термического источника за счёт сублимации вещества. При использовании всех шести видов соединений, обозначенных на рисунке выше, в опыте были зарегистрированы признаки квантовой интерференции.

Исследованные молекулы, таким образом, вполне можно сравнить с кошкой Шрёдингера. Эрвина Шрёдингера занимал вопрос о том, может ли кошка—сложный макроскопический объект—находиться в суперпозиции состояний«живой»и«мёртвой»;в нашем случае суперпозицию будут составлять другие две возможности («все 430 атомов находятся в левом рукаве интерферометра»и«все атомы в правом рукаве»).

Схема интерферометра. G1, G2, G3—дифракционные элементы. (Иллюстрация из журнала Nature Communications.)

Полная версияотчёта опубликована в журналеNature Communications.

Подготовлено по материаламNature News.

Источник

Микроэлектромеханическое устройство объёмом всего в 1 куб. мм, имплантированное в роговицу глаза, питается от солнечной энергии

Группа глазных заболеваний под общим наименованием глаукома характеризуется постоянным или периодическим повышением внутриглазного давления. Сейчас этот показатель отслеживается у больных с помощью простого надавливания на роговицу, однако о точности этой дедовской методы вы, конечно, догадываетесь.

Инженеры из Мичиганского университета (США) изготовилипрототип микроэлектромеханической системы(МЭМС) объёмом в 1 мм³,которая каждые 15 минут фиксирует искомое внутриглазное давление. Раз в день микрочип передаёт накопленные 1,5 Кб информации по беспроводной связи.

Рис. 1. Кто-то скажет, что датчик внутри глаза —ещё один шаг к киборгам. А мы его поправим: нет, к нашему здоровью и прочей вечной жизни. (Изображение Mike Agliolo / Corbis).

Главной трудностью,с которой столкнулись изобретатели, стала недостаточная мощность тонкоплёночной литиевой батареи, которая питает сенсор. Она вырабатывала всего 40 микроватт: для работы этого хватает, а вот для передачи данных требуется в тысячу раз больше.

Проблема была решена за счёт размещения миниатюрной солнечной панели —возможно, самой маленькой в своём роде. Для её подзарядки необходимо находиться 10 часов при обычном дневном освещении или полтора часа под прямыми солнечными лучами.

Удивительное приспособление было продемонстрировано на выставке IEEE International Solid-State Circuits Conference, проходившей с 20 по 24 февраля в Сан-Франциско. Теперь разработчики намерены провести испытания на животных, а через несколько лет —и на людях.

Источник

В начале этого года Китай обнародовал результаты национального исследования популяризации науки и представил сводку о масштабах просветительства в стране

В 2009 году расходы Китая на популяризацию науки составили 8,712 миллиарда юаней, на 34,37 процента выше, чем годом ранее (на 30 декабря 2009 года курс ЦБ 4,37106 рубля за 1 юань). При этом доля государства в финансировании сократилась с 72,48 до 67,65 процента.

В деятельность по популяризации науки вовлечены 1,8 миллиона человек, из которых 234 тысячи работают на полных ставках.

На конец года в стране работало 1404 крупные (больше 500 кв.м.) площадки для популяризации, из них 309 научно-технических центров, 505 профильных музеев и 590 центров юношеского научно-технического творчества. Кроме того, открыты 212 тысяч 500«галерей популярной науки» (не вполне ясно, что это), а специальные мероприятия прошли на 370 тысячах площадок в сельской местности, что на 40 процентов больше, чем годом ранее.

В 2009 году зарегистрирована циркуляция 69 миллионов экземпляров книг по популяризации науки, это около 1 процента от всех книг, находящихся в обращении. Издано 146 миллионов экземпляров научно-популярных журналов, или 4,6 процента от всех журналов. По телевидению«прошло» 234тысячи часов научно-популярных передач, на 11 процентов больше, чем в 2008 году.

Состоялось 849 тысяч научно-популярных лекций, их аудитория составила 169 миллионов человек. 197 миллионов человек посетили научпоп-выставки и шоу, а 5,2 миллиона приняли участие в конкурсах.

На проведение Национальной недели науки и технологий, в мероприятиях которой приняли участие 97 миллионов человек, был выделен 341 миллион юаней.

Достижения

Какие именно достижения популяризуют в Китае? В качестве ответа могу предложить результаты голосования членов Китайской академии наук и Китайской академии инженерных наук,опубликованныев январе. Учёные отобрали топ-10 китайских научных результатов за 2010 год.

• Успешный запуск спутника Чанъэ-2 (вики),давший старт программе исследований Луны. Спутник сделал снимки зоны Луны, куда, как планируется, должен в 2013 году опуститься Чанъэ-3.
• Суперкомпьютер Тяньхэ-1 (вики)стал самым производительным в мире. Часть чипов разработана и выпущена в Китае.
• Батискаф«Дракон»с исследователями на борту достиг глубины 3759 метров. Максимальная глубина, на которую рассчитан аппарат,– 7километров, в течение 6 лет его сообща строили десятки организаций.
• Окончание строительства скоростной железнодорожной линии Пекин-Шанхай (вики),поезда на которой могут разгоняться до 486 км/ч. Запуск линии ожидается в июне этого года.
• Прорыв в генетической модификации риса, позволивший получить на 10 процентов более урожайные сорта (статья в Nature Genetics).
• Исследования PTB-РНК взаимодействия (Polypyrimidine Tract-binding Protein–РНК-связывающий белок, регулятор сплайсинга). Правда, соответствующаястатья в Molecular Cellопубликована в 2009 году.
• Экспериментальный натриевый реактор на быстрых нейтронах CEFR достиг критического состояния. Планы развития этого реактора, построенного с участием России, зависят от реализации китайской атомной стратегии (см.сводку на atominfo.ru).
• Китайские физики добились небывалого ранее расстояния квантовой телепортации (вики)– 16километров (статья в Nature Photonics).
• Расшифрован и опубликован геном большой панды (статья в Nature).
• Коммерческая эксплуатация технологии переработки получаемого из угля метанола в олефины (пресс-релиз КАН).

Результаты

При таком размахе науки и просветительства народ Китая пока остаётся научно-безграмотным. Газета«Жэньминь Жибао»сообщила 24 марта, что

лишь три процента жителей Гуандуна обладают«базовой естественно-научной грамотностью».

Соответствующий опрос провела Китайская ассоциация науки и технологий (КАНТ), объединяющая сотни научных обществ страны.

Такой уровень типичен для всего Китая, но ключевые страны Запада прошли его 20 лет назад, сообщили организаторы опроса.

Исследование составили три навыка:«способность понимать необходимую научную информацию»,«владение основными научными методами»и«принятие научного мировоззрения» (“advocating scientific spirit”).

Согласно подготовленному КАНТ плану развития популяризации науки на 2010–2020годы, общее число занятых в области достигнет 4 миллионов человек, из них 1,7–в сельской местности. В 2010 году правительство распределило 300 миллионов юаней среди лучших сельских популяризаторов.«Если знание, распространяемое профессионалами научных коммуникаций, будет слишком абстрактным или бесполезным в реальном производстве, значительного эффекта небудет»,–специально сообщил журналистам директор центра научных коммуникаций Академического университета КАНЛи Дагуан(Li Daguang).

Источник

Исследовательские гранты IHES (Франция)

Ежегодно Институт IHES (The Institut des Hautes Etudes Scientifiques (IHES), Франция) приглашает около 200 математиков и физиков-теоретиков со всего мира (пост-докторантов и квалифицированных исследователей) на срок от нескольких дней до одного года (или двух лет в исключительных случаях).

Приглашенным исследователям предоставляется полная свобода выбора тематики исследований, возможность менять тематику исследований без программных ограничений.

Приглашенным исследователям предоставляется рабочее место в офисном научном здании, возможность бесплатного проживания вблизи офиса, бесплатное посещение кафетерия Института в обеденный перерыв.

Отбор кандидатов для участия в программах проводится ежегодно в мае и декабре Ученым Советом Института. Ближайший крайний срок подачи заявок– 26апреля 2011 года. Основным критерием отбора является высокий уровень научной компетентности кандидата.

Заявки подаются онлайн. Необходимо заполнить форму и присоединить все необходимые документы:
- CV;
-список публикаций;
-резюме научно-исследовательской работы;
-для молодых исследователей два или три письма-рекомендации, которые отправляются напрямую рекомендателями на адрес application-ihes@ihes.fr)

Контактный E-mail application-ihes@ihes.fr

Подробная информация о программе опубликована насайте IHÉS

Перевод сообщения выполнен сотрудниками ИК"НТ-ИНФОРМ" (www.rsci.ru).
При использовании перевода обязательна гиперссылка на данную публикацию в"НТ-ИНФОРМ".
Адрес публикации в Интернет http://www.rsci.ru/grants/grant_news/257/229156.php

Источник

Из кремния тоже можно получать двумерные листы толщиной всего лишь в один атом

Из кремния тоже можно получать двумерные листы толщиной всего лишь в один атом. При этом атомы располагаются в решётке в виде шестиугольных сот. Материал во многомпохожий на графен создали японские исследователи.

Существование силицена было предсказано в 2007году, а ленты из этого материала впервые были получены летом 2010 года (иллюстрация Guy Le Lay/ University of Provence).

Напомним, что кремний в периодической таблице Менделеева стоит под углеродом, а значит, делит с ним массу свойств. После того как в 2004году учёные впервые получили листы графена, некоторые исследователи предположили, что похожие структуры можно создавать и из кремния.

В естественных условиях никто такую сотовую конфигурацию атомов не наблюдал (кремний не формирует соответствующие атомные связи). Однако название силицен, по образу и подобию графена, материалу, существующему тогда лишь в теории, всё же дали.

На днях Антуан Флёранс (Antoine Fleurence) и его коллеги из Национального института науки и техники Японии (JAIST) на встрече Американского физического общества доложили, что им удалось вырастить эпитаксиальные плёнки из атомов кремния на подложке из диборида циркония (керамический материал).

Рентгеновское исследование полученных структур показало, что атомы образуют такую же ячеистую структуру из шестиугольников, как и графен (на рисунке под заголовком).

Графен имеет отличные свойства: электроны в нём обладают высокой подвижностью.«Но современная электроника десятилетиями затачивалась под кремний», —комментирует Антуан.

Ранее наноленты из атомов кремния получили физики университета Прованса (Université de Provence).Но то были образования шириной 1,6 нанометра и длиной несколько сотен нм, и к тому же учёные вырастили их на подложке из серебра, то есть на проводящем материале, что затрудняло исследование электронных свойств силицена.

 

Ленты из атомов кремния (показаны белым цветом) на подложке из атомов серебра. Расчёты показали, что они формируют ячеистую структуру (иллюстрация Guy Le Lay/ University of Provence).

Теперь же изучить их будет проще. Правда, соревноваться силицену с графеном будет непросто–во-первых, у второго фора в 7лет исследований, а во-вторых, получить листы из углеродных атомов легче.

Источник

Исследователи из США и Германии сконструировали простую «суперлинзу», которая работает в средней инфракрасной области спектра

Основной задачей «суперлинз» считается преодоление дифракционного предела, не позволяющего рассмотреть детали изображения. Этот классический физический эффектустанавливает максимальное разрешение на уровне, примерно соответствующем половине длины волны падающего света. «Суперлинзы» обходят ограничение за счёт сбора так называемых исчезающих волн, которые несут подробную информацию об исследуемом объекте, но, в полном соответствии с названием, «исчезают» на небольшом расстоянии от него и традиционными линзами не обнаруживаются.

Чаще всего«суперлинзы»выполняют из метаматериала, что делает их весьма сложными и дорогими.«Они фокусируют обычные распространяющиеся волны и реконструируют исчезающие, выдавая изображение высокого разрешения,—говорит ведущий автор работы Сюзанна Кер (Susanne Kehr) из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли.—Наш упрощённый вариант устройства, напротив, занимается только исчезающими полями».Детальное изображение в экспериментах восстанавливалось по сигналам от«суперлинзы»с помощью специального датчика, который располагался у поверхности образца. Этот датчик представляет собой покрытую металлом иглу атомно-силового микроскопа и преобразует исчезающие поля в регистрируемые распространяющиеся волны.

Новая двухслойная«суперлинза»построена на основе материалов со структурой перовскита. Сначала учёные расположили на подложке из титаната стронция SrTiO₃те небольшие объекты, которые будут наблюдаться,—прямоугольные образцы рутената стронция SrRuO₃с толщиной в 50 нм и длиной стороны до 3 мкм. Поверх них методом импульсного лазерного осаждения были нанесены слои феррита висмута BiFeO₃и того же титаната стронция, составляющие саму«суперлинзу».Толщина этих слоёв равнялась 200 и 400 нм.

Схема эксперимента, на которой показаны слои«суперлинзы»,исследуемые объекты, лазер и датчик (синий). Красным обозначены исчезающие волны. Ниже расположены графики изменения действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости SrTiO3и BiFeO3.Справа стрелкой выделена длина волны, на которой должно проявляться«суперлинзирование». (Иллюстрация из журнала Nature Communications.)

Согласно теории, условия«суперлинзирования»в такой системе создаются тогда, когда действительные части диэлектрической проницаемости обоих слоёв равны по модулю, но отличаются по знаку. Как показывает график, это условие должно выполняться на длине волны в 13,9 мкм.

Помимо иглы атомно-силового микроскопа, в опытах был задействован источник излучения—лазер на свободных электронах, функционирующий в диапазоне длин волн 4–250мкм. Результаты измерений свидетельствуют о том, что«суперлинза»действительно функционирует в области расчётной длины волны и позволяет различать структуры размером 3×3мкм, находящиеся на расстоянии в 1 мкм друг от друга; предел разрешения, следовательно, составляет около одной четырнадцатой части рабочей длины волны.

Поскольку феррит висмута имеет сегнетоэлектрические свойства,«суперлинза»может управляться внешним электрическим полем. Это очень удобно: поле позволяет изменять рабочую длину волны устройства или выключать эффект«суперлинзирования».

В левой колонке показаны упрощённые схемы исследуемого образца, правее—изображения, переданные атомно-силовым микроскопом (масштабные полоски— 10мкм); справа размещены изображения, полученные с помощью«суперлинзы».Если её убрать (см. верхний ряд), ничего хорошего не получается. В среднем ряду представлены результаты работы симметричной«суперлинзы»с дополнительным слоем BiFeO3,а снизу—изображения с обычного двухслойного варианта. Несложно заметить, что эффект«суперлинзирования»проявляется только на определённых длинах волн. (Иллюстрация из журнала Nature Communications.)

Полная версияотчёта опубликована в журналеNature Communications.

Подготовлено по материаламНациональной лаборатории им. Лоуренса в Беркли.

Источник