Автор: SLY

ФИЗИКА

Как не обмануться, занимаясь физикой

Опубликовано автором

Специалисты по физике частиц и астрофизики применяют разнообразные инструменты во избежание получения ошибочных результатов

В 1990-х в эксперименте, проводившемся в Лос-Аламосе, примерно в 55 км к северо-западу от столицы Нью-Мексико, вроде бы обнаружилось что-то странное.

Учёные разработали детектор нейтрино с жидким сцинтиллятором [Liquid Scintillator Neutrino Detector] в Национальной лаборатории Лос-Аламоса при Министерстве энергетики США для того, чтобы подсчитывать нейтрино – неуловимые частицы, бывающие трёх типов и редко взаимодействующие с другой материей. На LSND искали свидетельства нейтринных осцилляций – перехода нейтрино из одного типа в другой.

В нескольких предыдущих экспериментах были обнаружены признаки подобных осцилляций, из чего следовало, что у нейтрино имеются небольшие массы, не входящие в Стандартную Модель, главную теорию физики частиц. Учёные на LSND хотели заново проверить те ранние измерения.
(далее…)

КОСМОС

Почему Хаббл не видит самые первые галактики

Опубликовано автором


Впечатляюще огромное скопление галактик MACS J1149.5+223, свету которого потребовалось более 5 млрд лет для того, чтобы дойти до нас, было целью одной из программ серии Hubble Frontier Fields [осмотр рубежей Хабблом]. Этот массивный объект действует как гравитационная линза для объектов, расположенных за ним, вытягивая и увеличивая их изображение, что позволяет нам заглядывать в самую глушь космоса, находящуюся в относительно пустом регионе.

Даже мощнейший телескоп в истории человечества, космический телескоп им. Хаббла, не способен увидеть всё.
(далее…)

ЗЕМЛЯ

Как построить башню высотой до космоса?

Опубликовано автором


Небоскрёбы в Дубае, включая Бурдж-Халифа, 2015

Человеческое стремление строить всё более высокие и впечатляющие структуры ненасытно. Пирамиды древнего Египта, Великая китайская стена, Бурдж-Халифа в Дубае – на сегодня высочайшее строение 828 метров в высоту – всё это последствия поиска пределов инженерных возможностей. Однако огромные здания служат не только монументами человеческим амбициям: они могут стать ключом к прогрессу человечества в космический век.

Сейчас существует уже несколько предложений по строительству отдельно стоящей башни, или “космического лифта”, который мог бы достичь геосинхронной орбиты Земли. Такая башня стала бы альтернативой ракетному транспорту и кардинально уменьшила бы количество энергии, необходимое для выхода в космос. Кроме того, мы можем представить себе космические мегаструктуры высотой во много километров, питаемые солнечной энергией, и окружающие целые планеты или даже звёзды.
(далее…)

КОСМОС

Спросите Итана: когда появились тёмная материя и тёмная энергия?

Опубликовано автором


Теоретически мы хорошо знаем всю нашу космическую историю – но только качественно. Только подтверждая и открывая при помощи наблюдений различные этапы прошлого нашей Вселенной, которые должны были происходить, мы по-настоящему начинаем понимать нашу Вселенную. У происхождения тёмной материи и тёмной энергии есть ограничения по времени, однако точный момент их появления неизвестен.

Одна из наиболее загадочных тайн Вселенной звучит просто – “куда всё подевалось?” Всё, что мы видим, находим, или всё то, что взаимодействует с нами, состоит из частиц, перечисленных в Стандартной модели, включая фотоны, нейтрино, электроны, а также строительные блоки наших атомов – кварки и глюоны. Однако при изучении космического океана мы обнаруживаем, что всё это составляет лишь 5% от общей энергии Вселенной – всего остального мы не видим. Мы называем недостающие компоненты тёмной энергией (ТЭ) (68%) и тёмной материей (ТМ) (27%), но мы не знаем, что они такое. Знаем ли мы, когда они появились? Такой вопрос задаёт наш читатель:

Сегодня нормальная материя составляет всего 4,9%, а всё остальное занято тёмной энергией и тёмной материей. А откуда они взялись?

Давайте выяснять.
(далее…)

МОЗГ

Когда неприятности происходят замедленно

Опубликовано автором

Влияет ли на наше восприятие времени что-то ещё кроме недостатков памяти?

Ничто не заставляет разум сконцентрироваться сильнее, чем опасность. У Джона Хокенберри, журналиста и комментатора, обладающего множеством наград, такое случилось почти сорок лет назад. Однако он не забыл об этом, и это событие, как он говорит, проигрывается в его памяти на “сверх замедленной скорости”.

“Где-то лет 38 назад я ехал по дороге в Пенсильванию. Я спал на заднем сиденье автомобиля. И вдруг проснулся. Женщина за рулём машины тоже заснула”, – вспоминал Хокенберри, сидя в своём инвалидном кресле в июне 2018 на Всемирном научном фестивале и Нью-Йорке, открывая заседание комиссии, посвящённой восприятию времени. Машину сносило с дороги. Пассажир рядом с ней, казалось, очень медленно потянулся к рулю, схватил его, и повернул так резко, как только мог – и машину снесло вправо. Очень медленно мы столкнулись с ограждением, машина подскочила в воздух, и у меня появилось такое чувство, что моя жизнь после этого полностью поменяется”.
(далее…)

КОСМОС

С какой скоростью вращаются звёзды?

Опубликовано автором


R136a1 – самая массивная, из известных на сегодняшний день, звезда во Вселенной

Всё во Вселенной вращается. Планеты и их спутники вращаются вокруг своей оси и вокруг вращающихся звёзд, которые в свою очередь вращаются вокруг центра галактики. Как и все звёзды, наше Солнце вращается вокруг своей оси. Вы не можете заметить этого, поскольку невозможно долго смотреть на Солнце, не повредив глаза. Поэтому для наблюдения за нашей звездой вам необходим специальный фильтр для вашего телескопа, благодаря чему получится рассмотреть солнечные пятна и другие особенности на поверхности нашего светила. И если вы будете отслеживать их перемещение, то вы увидите, что солнечный экватор совершает один оборот за 24,47 дня, а более медленные полюса тратят на это 26,24 дня.

Солнце не является твёрдым каменным шаром – это сфера, состоящая из горячей плазмы, так что различные регионы могут вращаться с разными скоростями, однако оно вращается настолько медленно, что имеет форму почти идеальной сферы.

Если бы вы находились у “поверхности” Солнца, что конечно же невозможно, то ваша скорость составила бы около 7000 км/ч. Это кажется очень быстро, но насколько это быстро в сравнении с другими звёздами? И какая звезда является самой быстрой?
(далее…)

КОСМОС

Какие миры смогут выжить после гибели Солнца?

Опубликовано автором


Когда у нашего Солнца закончится горючее, оно станет красным гигантом, а затем превратится в планетарную туманность с белым карликом в центре. Туманность Кошачий Глаз – великолепный и красочный пример этой возможной судьбы, а замысловатая, многослойная и асимметричная форма этой туманности говорит о возможном наличии у звезды компаньона.

Ничто на Земле не вечно, и эта истина простирается даже на те объекты, что мы видим в нашем небе. Солнце, дарящее свет и тепло всем мирам Солнечной системы, будет сиять не вечно. Сейчас в его ядре происходит синтез гелия из водорода, в результате чего с каждой ядерной реакцией небольшое количество массы превращается в чистую энергию, согласно эйнштейновскому E = mc2.

Но это не может продолжаться вечно, ибо количество топлива в ядре ограничено. Солнце уже потеряло в этом процессе массу, эквивалентную массе Сатурна, а через 5-7 млрд лет полностью израсходует всё горючее в ядре. Раздувшись до красного гиганта, оно в результате сбросит внешние слои, породив планетарную туманность, а его ядро сожмётся и превратится в белого карлика. Для внешнего наблюдателя это будет прекрасный и красочный вид. Но внутри Солнечной системы это приведёт к катастрофе.
(далее…)

БИОЛОГИЯ ₽

Смогли бы мы лучше понять жизнь, создав её в лаборатории?

Опубликовано автором


Представление художника о молекуле рибонуклеиновой кислоты (РНК)

Что есть жизнь? Большую часть XX века этот вопрос не особенно занимал биологов. Жизнь – понятие для поэтов, а не учёных, утверждал специалист по синтетической биологии Эндрю Эллингтон в 2008-м, начавший свою карьеру с изучения вопроса происхождения жизни. Несмотря на это замечание, связанные между собой области исследования происхождения жизни и астробиологии снова начали проявлять интерес к поискам смысла жизни. Чтобы узнать, какие формы жизнь могла принять 4 млрд лет назад, или какой вид она может иметь на других планетах, исследователям необходимо понять, почему нечто становится живым.

Жизнь, однако, представляет собой движущуюся мишень, как давно стало ясно философам. Аристотель отделял концепцию жизни от “живущих” – набора существующих в нашем мире организмов, таких, как собака соседа, мой кузен или бактерия, размножающаяся в вашей раковине. Чтобы познать жизнь, нам надо изучать живущих; однако живущие постоянно меняются во времени и пространстве. Чтобы дать определение жизни, необходимо рассматривать известную нам жизнь и неизвестную. Как говорит исследователь происхождения жизни Пьер Луиджи Луизи из Университета Рома Тре, существует жизнь такая, какая есть, жизнь такая, какой она могла бы быть, и жизнь такая, какой она когда-то была. Эти категории указывают на дилемму, к которой обращались средневековые философы-мистики. Они заметили, что жизнь всегда представляет собой нечто большее, чем живущие, что парадоксально делает её недоступной для живых. Из-за этого разрыва между жизнью реальной и потенциальной многие определения жизни концентрируются на её способности меняться и эволюционировать, не пытаясь определить конкретные характеристики.
(далее…)

КОСМОС

Оказалось, что планеты получаются массивнее дисков материи, из которых возникают

Опубликовано автором

Как если бы автомобиль получился в два раза тяжелее стали, из которой его сделали, экзопланеты получаются куда как более массивными, чем материал, из которого они возникают. Новое открытие угрожает принятым теориям появления планет

Давным-давно зажглась звезда, известная нам, как Солнце. Оно не поглотило весь материал, доступный в породившем его облаке; оставшийся газ и пыль крутились вокруг него, как пачка балерины. Пыльные остатки начали скапливаться в некоторых местах, формируя крупные каменистые объекты. Спустя миллионы лет остатки превратились в восемь известных планет, а несколько крошек осталось в поясе астероидов и в далёком поясе Койпера.

Нечто похожее случилось вокруг бесчисленного множества других солнц, у большей части которых, по современным представлениям, есть свои планеты. Астрономы пытаются выяснить, как происходит процесс формирования планет, сколько он занимает – в частности, они подсчитывают количество материала, существующего в планетах сейчас, и сколько материала должно было находиться в дисках, из которых они появились. Однако космическая бухгалтерия не сходится.
(далее…)

ФИЗИКА

“Квантовая атмосфера” может раскрыть секреты материи

Опубликовано автором

Новая теория предполагает, что квантовые свойства объекта простираются на “атмосферу”, окружающую материал

За несколько последних лет некоторые материалы стали игровой площадкой для физиков. Они не состоят из чего-то особенного – в их составе обычные частицы вроде протонов, нейтронов и электронов. Но они представляют собой нечто большее, чем сумму составных частей. У этих материалов есть наборы впечатляющих свойств и явлений, которые даже навели физиков на новые фазы материи – за пределами твёрдого, жидкого и газообразного состояния, с которыми мы все знакомы.

Один класс материалов, особенно интересный физикам, это топологические изоляторы – или, в более общем виде, топологические фазы вещества, теоретические основы которых принесли их первооткрывателям нобелевскую премию в 2016. По поверхности топологического изолятора электроны движутся свободно, а внутри они неподвижны. Поэтому его поверхность служит проводником, похожим на металл, а внутренности похожи на керамический изолятор. Топологические изоляторы привлекли внимание своей необычной физикой и потенциалом для использования в квантовых компьютерах и т.н. устройствах спинтроники, использующих спины электронов, а не только их заряд.
(далее…)