Новости, статьи, видео - общественно-политический форум Политбюро.

Вернуться   Новости, статьи, видео - общественно-политический форум Политбюро. > В мире науки и техники > Наука и мы

Ответ
 
Опции темы
Старый 07.05.2017, 17:51   #361
skroznik
Кот, гуляющий сам по себе
 
Аватар для skroznik
 
Регистрация: 18.02.2010
Адрес: Родом из детства
Сообщений: 9,464
Сказал(а) Фууу!: 1
Сказали Фууу! 4 раз(а) в 4 сообщениях
Сказал(а) спасибо: 349
Поблагодарили 960 раз(а) в 816 сообщениях
skroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордится
Отправить сообщение для skroznik с помощью Skype™
По умолчанию Re: Новости науки

Появляются новые намеки на кварк-глюонную плазму в протонных столкновениях

05.05.2017



Относительная доля странных барионов по сравнению с протонами (по вертикали) при увеличении множественности столкновения (по горизонтали). Сплошные символы — новые результаты протон-протонных столкновений, пустые символы — данные из протон-ядерных столкновений. График с сайта aliceinfo.cern.ch

Цитата:
Кварк-глюонная плазма — это особенное состояние ядерного вещества при высокой плотности и температуре. В ней отдельные протоны и нейтроны словно растворяются друг в друге, и составляющие их кварки начинают свободно гулять по объему. Кварк-глюонная плазма заполняла горячую Вселенную в первые мгновения после Большого взрыва. Сейчас, пытаясь разобраться с ее свойствами, физики на считанные иоктосекунды создают мельчайшие капельки такого состояния материи в столкновениях тяжелых ядер и анализируют частицы, рождающиеся при ее разлете и остывании. Изучение кварк-глюонной плазмы — один из ключевых пунктов научной программы Большого адронного коллайдера, и один из детекторов, ALICE, был специально сконструирован для этой задачи.

Кварк-глюонная плазма была открыта экспериментально в начале 2000-х годов и активно изучалась на LHC (см. ленту наших новостей по этой теме). Однако она легко возникает только в столкновениях тяжелых ядер. Это и понятно: в ядрах и так уже содержится очень много кварков, поэтому достаточно нагреть этот сгусток материи при ударе, и он превратится в плазму. Пару лет назад коллаборация PHENIX получила свидетельства в пользу того, что и в несимметричных столкновениях ядер гелия-3 с золотом тоже возможен этот процесс (см. подробный рассказ и общее введение в тему в нашей новости Крошечные капли кварк-глюонной плазмы образуются и в несимметричных ядерных столкновениях). Однако вопрос о том, может ли такое состояние вещества образоваться в протон-протонных столкновениях, остается открытым.

С одной стороны, в столкновениях двух протонов больших энергий действительно может родиться много частиц. На LHC были зарегистрированы события с большой множественностью, в которых рождалось более сотни адронов. Это значит, что в процессе столкновения возникают сотни кварков и антикварков. Но они рождаются не в самом начале жесткого столкновения, а в конце процесса. Поэтому совершенно неясно, успевают ли они при разлете достаточно много раз провзаимодействовать друг с другом, приобрести коллективные свойства, выровнять температуру, и образовать настоящую плазму.

Физики пытаются восстановить этот процесс по различным косвенным признакам (примеры см. в приведенных выше ссылках). Один из них — это повышенная вероятность рождения странных адронов, частиц, содержащих странный кварк. В исходных протонах этих кварков нет, но они рождаются в столкновениях. Если результат столкновения — это просто рождение и разлет нескольких кварков, без образования плазмы, то странных адронов будет мало и разлетаться они будут с довольно большими поперечными импульсами. Если же плазма успела образоваться, то в гуще кварковой материи успевают тепловым образом родиться многочисленные странные кварки, которые затем превращаются в странные адроны. В итоге, при переходе от обычного столкновения к кварк-глюонной плазме должна расти относительная доля странных адронов.

Недавно коллаборация ALICE провела именно такое исследование в протон-протонных столкновениях при энергии 7 ТэВ. Статья коллаборации была на днях опубликована в журнале Nature Physics; как и все статьи с LHC, она находится в открытом доступе. На сайте ЦЕРНа появилась также популярная заметка про эту работу.

На рисунке приведен сводный график результатов исследования. По горизонтали отложена множественность процесса столкновения (число заряженных адронов на единицу быстроты в центральной области детектора). По вертикали — отношение количества барионов определенного типа к значению, усредненному по всем столкновениям. Четыре типа частиц — это протоны (красные символы), лямбда-барионы, содержащие один странный кварк, (синие символы), кси-барионы (два странных кварка, зеленые символы), и омега-барионы (три s-кварка, серые символы). Закрашенные значки показывают новые результаты в протон-протонных столкновениях, пустые — измерения в протон-ядерных столкновениях, в условиях, где кварк-глюонной плазме родиться проще.

Данные показывают четкий рост относительного числа странных частиц с увеличением множественности. При этом чем больше странных кварков в адроне, тем резче рост. При равных значениях множественности зависимость примерно одинаковая для протон-протонных, протон-ядерных и чисто ядерных столкновений (они здесь не показаны), причем все эти три процесса происходили при разных энергиях. Это свидетельствует в пользу того, что в протонных столкновениях запускаются те же процессы массового рождения странных кварков, как и в столкновениях ядер. Сравнив результаты с теоретическими моделями, физики выяснили, что наилучшее описание дает та из них, которая позволяет глюонным полям образовывать более свободные конфигурации, характерные, в том числе, и для кварк-глюонной плазмы. Однако от окончательного вердикта, что в протонных столкновениях обнаружена кварк-глюонная плазма, экспериментаторы пока воздерживаются.
skroznik вне форума   Ответить с цитированием
Старый 23.05.2017, 13:27   #362
skroznik
Кот, гуляющий сам по себе
 
Аватар для skroznik
 
Регистрация: 18.02.2010
Адрес: Родом из детства
Сообщений: 9,464
Сказал(а) Фууу!: 1
Сказали Фууу! 4 раз(а) в 4 сообщениях
Сказал(а) спасибо: 349
Поблагодарили 960 раз(а) в 816 сообщениях
skroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордится
Отправить сообщение для skroznik с помощью Skype™
По умолчанию Re: Новости науки

Радиоактивный распад может поддерживать внеземную жизнь

23 мая 2017



Цитата:
В ледяных телах нашей Солнечной системы излучение, испускаемое каменистыми ядрами, может вызывать распад молекул и поддерживать жизнедеятельность микроорганизмов, питающихся водородом. Для исследования этой возможности команда ученых из Техасского университета в Сан-Антонио и Юго-западного исследовательского института, оба научных учреждения США, построила модель природного процесса расщепления воды, называемого радиолизом. Затем исследователи применили эту модель к нескольким известным небесным телам, включая спутник Сатурна Энцелад, спутник Юпитера Европу, Плутон и его спутник Харон, а также карликовую планету Цереру.

«Физические и химические процессы, сопровождающие радиолиз, приводят к высвобождению молекулярного водорода (H2), молекулы, которая представляет большой интерес с точки зрения астробиологии», - сказал Алексис Буке (Alexis Bouquet), главный автор нового исследования. Радиоактивные изотопы таких элементов как уран, калий и торий обнаружены в каменистых метеоритах класса хондритов. Ядра космических объектов, изученных Буке и его соавторами, предположительно, имеют состав хондритного типа. Воды океанов, проникающие в пористое каменистое ядро, могут быть подвержены действию ионизирующего излучения и претерпевать радиолиз, приводящий к формированию молекулярного водорода и высоко реакционноспособных соединений кислорода.

Одним из распространенных механизмов образования молекулярного водорода на планетах и спутниках планет, имеющих океаны на своей поверхности (или под поверхностью), является так называемая серпентинизация. Эта химическая реакция между горными породами и водой происходит, например, в гидротермальных источниках, расположенных на дне океана.

Ключевой находкой данного исследования является обнаружение того факта, что радиолиз представляет собой потенциально важный дополнительный источник молекулярного водорода. К тому же, кроме молекулярного водорода, в результате радиолиза образуются соединения кислорода, которые, реагируя с некоторыми минералами, могут дать сульфаты, источник пищи для некоторых видов микроорганизмов.

Исследование увидело свет в журнале Astrophysical Journal Letters.
skroznik вне форума   Ответить с цитированием
Старый 27.05.2017, 17:38   #363
skroznik
Кот, гуляющий сам по себе
 
Аватар для skroznik
 
Регистрация: 18.02.2010
Адрес: Родом из детства
Сообщений: 9,464
Сказал(а) Фууу!: 1
Сказали Фууу! 4 раз(а) в 4 сообщениях
Сказал(а) спасибо: 349
Поблагодарили 960 раз(а) в 816 сообщениях
skroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордится
Отправить сообщение для skroznik с помощью Skype™
По умолчанию Re: Новости науки

Строительство крупнейшего в мире телескопа началось в Чили

27 мая 2017



Цитата:
В пятницу в Чили президент страны Мишель Бачелет дал старт строительству крупнейшего в мире телескопа. Аппарат для исследования экзопланет, находящихся за пределами Солнечной системы, получил название "Европейский экстремально большой телескоп" (European Extremely Large Telescope, E-ELT). Он будет сооружен в чилийской высокогорной пустыне Атакама к 2024 году.

Аппарат стоимостью 1 миллиард евро будет оснащен пятью сегментными зеркалами, передает ТАСС. Диаметр самого большого из них составит 39 метров, он будет состоять из почти 800 шестиугольных зеркал (каждое диаметром 1,4 метра).

По информации Европейской южной обсерватории, финансирующей проект, площадь вращающегося купола телескопа можно будет приблизительно сопоставить с футбольным полем (86 метров в диаметре). Общая масса конструкции составит 5 тысяч тонн, из них 3 тысячи – подвижная часть.

В пустыне Атакама на сегодняшний день функционирует Атакамский большой радиотелескоп. Всего в астрономической обсерватории Ла-Силья, которая расположена здесь на высоте 2,4 тысячи метров над уровнем моря, находятся 18 телескопов. Половина из них построена на средства Европейской южной обсерватории – международной исследовательской организации, в которую входят 13 стран Европы, Бразилия и Чили.
skroznik вне форума   Ответить с цитированием
Старый 02.06.2017, 12:42   #364
skroznik
Кот, гуляющий сам по себе
 
Аватар для skroznik
 
Регистрация: 18.02.2010
Адрес: Родом из детства
Сообщений: 9,464
Сказал(а) Фууу!: 1
Сказали Фууу! 4 раз(а) в 4 сообщениях
Сказал(а) спасибо: 349
Поблагодарили 960 раз(а) в 816 сообщениях
skroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордится
Отправить сообщение для skroznik с помощью Skype™
По умолчанию Re: Новости науки

Обсерватория LIGO обнаруживает гравитационные волны в третий раз

02 июня 2017



Цитата:
Гравитационно-волновая обсерватория Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) произвела третье по счету обнаружение гравитационных волн, ряби пространства и времени, продемонстрировав таким образом, что новый путь в астрономии надежно проложен и со временем становится все шире. Так же, как и в случае двух предыдущих обнаружений, эти волны были сгенерированы двумя черными дырами, сливающимися воедино с образованием более крупной по размерам черной дыры.

Эта вновь обнаруженная черная дыра, сформировавшаяся при столкновении, имеет массу порядка 49 масс Солнца. Это ставит её по массе в ряду между черными дырами, обнаруженными обсерваторией LIGO прежде, массы которых составляют соответственно 62 (первое обнаружение) и 21 (второе обнаружение) массу Солнца.

«У нас есть новые подтверждения существования черных дыр звездных масс, масса которых превышает 20 солнечных масс – объектов, о существовании которых нам не было известно до обнаружения их при помощи обсерватории LIGO», - сказал Дэвид Шумэйкер (David Shoemaker) из Массачусетского технологического института, США, недавно избранный на роль представителя научной организации LIGO Scientific Collaboration (LSC), включающей более чем 1000 ученых со всего мира. Совместно с коллаборацией LSC работу в рамках проекта LIGO ведет европейская организация Virgo Collaboration.

Обсерватория LIGO произвела первое обнаружение гравитационных волн в сентябре 2015 г., и с тех пор оборудование обсерватории было усовершенствовано в рамках программы под названием Advanced LIGO. Второе обнаружение состоялось в декабре 2015 г. Третье обнаружение, получившее название GW170104, состоялось 4 января 2017 г. В отличие от двух предыдущих обнаружений, в которых черные дыры располагались относительно недалеко от нашей Галактики (на расстояниях 1,3 и 1,4 миллиарда световых лет соответственно), эта, последняя пара черных дыр располагается значительно дальше от нас, на расстоянии порядка 3 миллиардов световых лет.

Эти новые наблюдения также позволили сделать предположение о направлениях собственного вращения черных дыр. По полученным обсерваторией LIGO в ходе последнего обнаружения данным ученые смогли рассчитать, что направления собственного вращения двух объединяющихся черных дыр, скорее всего, не совпадают. Это может говорить о том, что система этих черных дыр образовалась в результате соединения уже «готовых» черных дыр, например, в тесном звездном скоплении, а не в результате эволюции системы из двух звезд.

Исследование вышло в журнале Physical Review Letters; главный автор работы Б.П. Аббот (B. P. Abbott).
skroznik вне форума   Ответить с цитированием
Старый 09.06.2017, 11:44   #365
skroznik
Кот, гуляющий сам по себе
 
Аватар для skroznik
 
Регистрация: 18.02.2010
Адрес: Родом из детства
Сообщений: 9,464
Сказал(а) Фууу!: 1
Сказали Фууу! 4 раз(а) в 4 сообщениях
Сказал(а) спасибо: 349
Поблагодарили 960 раз(а) в 816 сообщениях
skroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордится
Отправить сообщение для skroznik с помощью Skype™
По умолчанию Re: Новости науки

Новое подтверждение Общей теории относительности Эйнштейна

08 июня 2017



Цитата:
Альберт Эйнштейн предсказывал, что при прохождении света, идущего от далекой звезды, рядом с объектом, лежащим на переднем плане, гравитация действует подобно увеличительному стеклу, делая свет далекой звезды ярче и искажая его. Однако в статье, опубликованной в журнале Science в 1936 г., великий физик добавил, что, поскольку звезды расположены на очень больших расстояниях друг от друга, у нас «вряд ли есть шанс наблюдать это явление напрямую».

Однако сегодня международная команда исследователей под руководством Кайлаша Ц. Саху (Kailash C. Sahu) наблюдала именно это явление. В своем исследовании авторы сообщают о первом подтверждении одной из предсказываемых Эйнштейном разновидностей гравитационного микролинзирования, осуществляемого звездой, отличной от Солнца.

Когда звезда, лежащая на переднем плане, проходит перед далекой звездой, наблюдатель с Земли видит свет звезды в форме правильного кольца, называемого кольцом Эйнштейна. Группа Саху на самом деле наблюдала не точное попадание звезды, лежащей на переднем плане, на линию наблюдения далекой звезды, а попадание с небольшим смещением. Поэтому свет далекой звезды при этих наблюдениях представлял собой не правильное кольцо, а асимметричное кольцо Эйнштейна. Этот эффект Эйнштейн называл астрометрическим линзированием, и команда Саху впервые наблюдала этот эффект для звезды, отличной от Солнца.

Для наблюдений команда Саху использовала преимущества высокого углового разрешения космического телескопа НАСА «Хаббл». Исследователи наблюдали смещения углового положения далекой звезды, свет которой огибал близлежащий белый карлик под названием Stein 2051 B.

Исследование вышло в журнале Science.
skroznik вне форума   Ответить с цитированием
Старый 20.06.2017, 19:20   #366
skroznik
Кот, гуляющий сам по себе
 
Аватар для skroznik
 
Регистрация: 18.02.2010
Адрес: Родом из детства
Сообщений: 9,464
Сказал(а) Фууу!: 1
Сказали Фууу! 4 раз(а) в 4 сообщениях
Сказал(а) спасибо: 349
Поблагодарили 960 раз(а) в 816 сообщениях
skroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордится
Отправить сообщение для skroznik с помощью Skype™
По умолчанию Re: Новости науки

Открытие LIGO гравитационных волн было поставлено под сомнения физиками

19 июня 2017

Цитата:
Обнаруженная необычная «синхронизация шумов» в данных двух детекторов гравитационной обсерватории LIGO, заставила усомниться физиков и космологов в открытии гравитационных волн этим научным прибором.

Айэн Харри (Ian Harry), так же сотрудничающий с LIGO – ученый из Института гравитационной физики в Потсдаме (Германия), рассказал, что ему не удалось «воссоздать» описанное его коллегами метода в их статье (? - skroznik), но даже некорректная «вычистка» данных при этом не может стать опровержением открытия всплеска GW150914 и понизить его статистическую достоверность.

Впервые всплеск гравитационных волн, который породили сливающиеся черные дыры в суммарной массе 65 Солнц, был зафиксирован в 2015, второй обнаруженный – ученые признали официально. А третий всплеск нашли с началом второго этапа работы детекторов LIGO, в январе текущего года.

Во время повторного анализа данных, собранных при обнаружении первой вспышки гравитационных волн с двух детекторов научного прибора, физиком Павлом Насельским из института Нильса Бора в Копенгагене совместно с другими учеными, была обнаружена необычная аномалия, поставившая под вопрос все открытия LIGO. Все «внимание» к себе притянули шумы, происходящие из-за квантовых флуктуаций вакуума и других случайных процессов, в том числе и из-за используемых LIGO для синхронизации «половинок» специальных систем калибрации. Эта заинтересованность была вызвана тем, что случайным образом «синхронизировавшиеся» шумы могли породить «поддельный» сигнал, схожий с сигналом гравитационных волн. И отличить их практически нереально, если не проводить анализ всех данных полностью.

Вооружившись архивом наблюдений LIGO, физики «изъяли» оттуда уже известные четыре всплеска гравитационных волн и в итоге обнаружили подобное событие с «синхронизацией шумов» в недавно зафиксированном всплеске GW170104. То, что это событие было действительно слиянием черных дыр теперь маловероятно.

Однако Харри отнесся не серьезно к расчетам физиков. Используемый Насельским метод по «вычистке» сигнала, как он считает, может и сам быть причиной подобных корреляций, и, применив такой подход к любым другим данным можно получиться аналогичную картину.

Со слов самих представителей LIGO сигнал в данных обоих детекторов заметен невооруженным глазом, без сравнения «половинок» и какой-то «очистки». Они считают доводы Насельского и его коллег ошибочными, ведь даже если существуй такая «синхронизация шумов», то невозможно было бы ее «воспроизвести» и тем более усилить.

По мнению же чешского физика Любоша Мотль, бывшего профессора в Гарварде, так же проведшего собственные расчеты, опираясь на базу данных LIGO, привели к однозначному заключению в обнаружении гравитационных волн в 2015 году, без каких-либо ошибок и случайных аномалий. Единственное, в чем они могли допустить ошибку – это не учесть влияние поляризации гравитационных волн на работу детекторов прибора, так как из-за этого модели сливающихся черных дыр и полученных LIGO данных в процессе наблюдений за другими событиями, могут немного расходиться.
skroznik вне форума   Ответить с цитированием
Старый 28.06.2017, 17:46   #367
skroznik
Кот, гуляющий сам по себе
 
Аватар для skroznik
 
Регистрация: 18.02.2010
Адрес: Родом из детства
Сообщений: 9,464
Сказал(а) Фууу!: 1
Сказали Фууу! 4 раз(а) в 4 сообщениях
Сказал(а) спасибо: 349
Поблагодарили 960 раз(а) в 816 сообщениях
skroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордится
Отправить сообщение для skroznik с помощью Skype™
По умолчанию Re: Новости науки

Астрономы нашли систему из двух сверхмассивных черных дыр

28.06.2017

Цитата:
Американские астрономы из Университета Нью-Мексико объявили, что им впервые удалось обнаружить систему, состоящую из двух вращающихся вокруг общего центра масс сверхмассивных черных дыр. Объект находится в сотнях миллионов световых лет от Земли. Ради этого открытия потребовалось наблюдать за объектом более 10 лет.

Статья об открытии, опубликованная в журнале The Astrophysical Journal, написана аспиранткой Университета Нью-Мексико Каришмой Бансал, профессором Грегом Тейлором и их коллегами из Стенфорда, Морской обсерватории США и Обсерватории Джемини.

В начале 2016 года коллаборация ученых с экспериментальной установки LIGO объявила о первом экспериментальном подтверждении гравитационных волн – колебаний гравитационного поля, предсказанных Общей теорией относительности Эйнштейна. Гравитационные волны очень слабы, и потому их очень сложно обнаружить. Предполагалось, что обнаруженные LIGO колебания возникли в результате очень энергетически мощного события – слияния двух черных дыр звездной массы. Обнаружение двух сверхмассивных черных дыр, вращающихся вокруг друг друга, подтверждает, что слияние сверхмассивных черных дыр также возможно.

Для изучения двух сверхмассивных черных дыр в галактике 0402+379 использовался радионитерферометр VLBA (Very Long Baseline Array), состоящий из 10 радиотелескопов по всем США. Наблюдения на разных частотах продолжались в течение 12 лет. Анализируя изменение положений объектов на восстановленных снимках, ученые смогли определить скорость движения двух источников излучения и их траектории, подтвердившие, что они вращаются вокруг друг друга.

Расстояние до системы черных дыр составляет около 750 млн световых лет. Их суммарная масса составляет около 15 млн солнечных масс, орбитальный период системы – 24 тысячи лет. Таким образом, за 12 лет наблюдений положение объектов на орбитах изменилось минимально. Тот факт, что его удалось зафиксировать, ученые назвали большим технологическим достижением.
Ссылка: phys.org
skroznik вне форума   Ответить с цитированием
Старый 28.06.2017, 18:04   #368
skroznik
Кот, гуляющий сам по себе
 
Аватар для skroznik
 
Регистрация: 18.02.2010
Адрес: Родом из детства
Сообщений: 9,464
Сказал(а) Фууу!: 1
Сказали Фууу! 4 раз(а) в 4 сообщениях
Сказал(а) спасибо: 349
Поблагодарили 960 раз(а) в 816 сообщениях
skroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордится
Отправить сообщение для skroznik с помощью Skype™
По умолчанию Re: Новости науки

Готовится эксперимент по сверхбыстрому ускорению электронов в углеродных нанотрубках

22.06.2017

Иванов Игорь



Рис. 1. Держатель для мишени в установке ASTA в Фермилабе, на которой будет проверена методика кильватерного ускорения электронов в углеродных нанотрубках. Фото с сайта fast.fnal.gov

Ускорители элементарных частиц нужны и для новых фундаментальных открытий, и для многочисленных практических применений. Радикальный прогресс здесь станет возможным только после внедрения новых технологий ускорения частиц. Так, уже давно разрабатывается кильватерное ускорение в плазме, где физики рассчитывают получить ускоряющие поля в десятки гигавольт на метр. Но и это не предел. В Фермилабе идет подготовка к эксперименту, в котором кильватерное ускорение будет реализовано внутри углеродных нанотрубок, а ускоряющий градиент, по оценкам, достигнет заоблачных значений теравольт на метр.

Когда речь заходит о будущих коллайдерах элементарных частиц, рассчитанных на еще большие энергии, главным камнем преткновения остаются их большие размеры — десятки километров! — и, как следствие, дороговизна. Кольцевые ускорители больших энергий не получится сделать меньше, потому что для этого либо потребуются сверхсильные магнитные поля, которые пока недоступны, либо, в случае электронов, слишком много энергии будет тратиться на каждом обороте пучка. Линейные электрон-позитронные коллайдеры свободны от этих недостатков, но они тоже упираются в технологический предел — доступный на сегодня темп ускорения частиц. Ускоряющее электрическое поле в используемых сейчас ускорительных секциях достигает нескольких мегавольт на метр. Проект международного линейного коллайдера ILC рассчитан на ускоряющий градиент повыше — 31,5 МВ/м. Но даже при таких значениях потребуется почти 10 км прямой ускорительной секции для разгона электронов до энергии хотя бы 250 ГэВ. И если ILC или другие похожие проекты еще могут быть реализованы, то дальше — финансовый тупик.

Ускорители находят и многочисленные практические применения. Сейчас в мире насчитывается свыше 30 тысяч ускорителей, и почти все они используются именно для прикладных исследований. Их энергии невелики, но всё равно такие установки занимают целые здания. Такие ускорители станут намного дешевле и доступнее, если при той же энергии их удастся превратить в настольные установки.

Все эти запросы фундаментальных и прикладных исследований могут быть удовлетворены только за счет реализации новой технологии ускорения частиц с градиентом порядка ГВ/м или больше. Принципиальных физических препятствий тут нет. Если, например, внутрь плазмы запустить короткий и плотный протонный сгусток-драйвер, то он на своем пути породит сильное колебание, этакий пузырь, летящий вперед с околосветовой скоростью, внутри которого электрическое поле будет достигать десятков ГВ/м. Электронный сгусток, пущенный вслед, будет постоянно находиться в области сверхсильного электрического поля и быстро разгонится до высоких энергий. Аналогичный пузырь можно породить в плазме и сверхмощным лазерным импульсом.

Эта технология, называемая кильватерным ускорением, сейчас активно разрабатывается во многих лабораториях, включая и ЦЕРН, где этим вопросом занимается специальный эксперимент AWAKE. Подробности можно найти в наших новостях (см., например, Ученые повысили эффективность плазменного ускорителя, увеличив плотность пучков, «Элементы», 28.11.2014 и ссылки на более ранние новости), в популярной лекции Артема Коржиманова На гребне плазменной волны к четкому биоимиджингу и в лекции Константина Лотова Кильватерное ускорение частиц в плазме.

А можно ли сделать кильватерное ускорение еще эффективнее? Уже давно физики обратили внимание на то, что внутри твердого тела этот процесс может быть намного более эффективным. Плотность электронов в сплошной среде в сотни и тысячи раз выше электронной плотности в разреженной плазме. Поэтому если такой пузырь создать внутри кристалла, можно замахнуться на ускоряющий градиент порядка десятков ТВ/м — в миллионы раз сильнее того, что доступно сейчас! Так же как и в плазме, электронный пузырь в кристалле можно создать очень быстро, так что ядра кристаллической решетки не успеют еще сдвинуться со своих мест. В результате электроны пролетят между рядами почти голых ядер и будут ускорены почти без рассеяния. Кристалл при такой процедуре скорее всего разрушится, но он позволит разогнать электроны до недостижимых сейчас энергий. Теоретически, это можно сделать в кристалле с помощью сверхмощного (гигаватты) импульса жесткого рентгена с энергий фотонов десятки кэВ. К сожалению, достаточно мощных импульсных источников столь жесткого излучения пока не существует. Можно было бы попробовать, по аналогии с плазмой, использовать для создания пузыря короткий сгусток-драйвер, а не вспышку жесткого рентгена, но, увы, внутри вещества этот сгусток не будет достаточно стабильным.

И тут на помощь приходит материал, который давно на слуху, но совсем по иным причинам, — углеродные нанотрубки (см. лишь один недавний пример их замечательных свойств в новости Белый фосфор, заключенный в нанотрубку, превратился в «розовый», «Элементы», 14.06.2017). Они представляют собой графитовые плоскости, свернутые в длинные и ровные трубочки. Они могут быть многостенные и достаточно широкие, с диаметром в тысячу межатомных расстояний, сохраняя при этом свою поразительную структурную прочность. Если сквозь такую нанотрубку пропустить компактный сгусток-драйвер, он запустит в ней сильное плазмонное колебание — поддерживающие друг друга колебания электронной плотности и электромагнитного поля (рис. 2). На оси нанотрубки возникнет область сильного ускоряющего поля порядка ТВ/м. Из-за того что просвет в нанотрубке намного шире межатомного расстояния, требования к сгустку-драйверу получаются куда менее жесткие, чем при каналировании в кристалле. В результате сама нанотрубка при этом не разрушится и будет готова к приему новых сгустков.



Рис. 2. Моделирование электронной плотности в многостенной углеродной нанотрубке при прохождении сквозь нее пары электронных сгустков. Изображение из обсуждаемой статьи

Описанная выше идея была предложена несколько лет назад коллективом авторов из Университета Северного Иллинойса и Национальной ускорительной лаборатории им. Э. Ферми — Фермилабе (см. краткое описание в препринте arXiv:1502.02073 и более подробный разбор в статье arXiv:1504.00387). Их оценки тогда показали, что нынешние технологии, как минимум, позволяют поставить тестовый эксперимент по проверке этой идеи. В недавней публикации TeV/m Nano-Accelerator: Current Status of CNT-Channeling Acceleration Experiment исследователи рассказали о текущем состоянии планируемого эксперимента.

Эксперимент планируется провести в Фермилабе. Там сейчас как раз строится ускорительный комплекс FAST, который позволит исследователям тестировать различные схемы ускорения с прицелом на ускорители следующего поколения. В частности, ускорительная линия ASTA будет выдавать пучок электронов со скромной энергией 50–300 МэВ, с которым, однако, можно будет выполнять множество манипуляций. В частности, электронный сгусток в нем можно приготовить таким образом, чтобы при прохождении сквозь нанотрубку его «голова» запускала сильное колебание, а «хвост», расположенный на контролируемом расстоянии, ускорялся в возникшем сверхсильном поле.

Массив нанотрубок для этого эксперимента изготовит компания NanoLab Inc. по хорошо известной технологии осаждения из газовой фазы на подложку из пористого оксида алюминия. Компания уже предъявила первый тестовый образец с нанотрубками требуемых размеров (диаметр 200 нм при длине 0,1 мм), см. рис. 3. Вся прочая инфраструктура ускорительной линии FAST, включая датчики и детекторы, в принципе готова.



Рис. 3. Слева: технология изготовления массива многостенных углеродных нанотрубок на подложке, справа: первый образец, изготовленный компанией NanoLab Inc. Изображения из обсуждаемой статьи

Наконец, выполнено детальное численное моделирование процесса для различных параметров установки (энергии исходного пучка, заряд сгустка, радиус нанотрубки по сравнению с длиной волны плазмонного колебания). Его результаты подтверждают, что достаточно плотный сгусток-драйвер способен создавать ускоряющий градиент вплоть до 1 ТВ/м. При тех параметрах пучка, которые установка пока сможет выдать, эффект будет слабее, да и на субмиллиметровых дистанциях прирост энергии будет очень скромный. Но сейчас главная задача — это не рекорды, а демонстрация самой технологии. Как только она заработает и подтвердятся ожидаемые закономерности, можно будет целенаправленно работать над усилением эффекта.

Источник: Y. M. Shin, A. H. Lumpkin, J. C. Thangaraj, R. M. Thurman-Keup, V. Shiltsev. TeV/m Nano-Accelerator: Current Status of CNT-Channeling Acceleration Experiment // препринт arXiv:1705.01983 [physics.acc-ph].
skroznik вне форума   Ответить с цитированием
Старый 04.07.2017, 13:08   #369
skroznik
Кот, гуляющий сам по себе
 
Аватар для skroznik
 
Регистрация: 18.02.2010
Адрес: Родом из детства
Сообщений: 9,464
Сказал(а) Фууу!: 1
Сказали Фууу! 4 раз(а) в 4 сообщениях
Сказал(а) спасибо: 349
Поблагодарили 960 раз(а) в 816 сообщениях
skroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордится
Отправить сообщение для skroznik с помощью Skype™
По умолчанию Re: Новости науки

Планеты у нейтронных звезд могут быть обитаемыми

21 июня 2017

Алессандро Патруно (Alessandro Patruno) и Михкель Кама (Mihkel Kama) из Лейденского университета (Нидерланды) попытались выяснить, могут ли планеты вокруг нейтронных звезд, и в частности пульсаров, длительное время находиться в зоне обитаемости. Ведь нейтронные звезды почти не дают видимого света, зато поливают свои планеты мощным потоком жесткого излучения. Ученые пришли к выводу, что суперземли около таких звезд всё же могут получать от их излучения и пульсарного ветра достаточно тепла, чтобы миллиарды лет подряд поддерживать температуры, совместимые с существованием жидкой воды. При этом рентгеновское и гамма-излучение не будут угрожать потенциальной обитаемости этих планет. Среди уже открытых экзопланет астрофизики нашли две — PSR B1257+12 c (Полтергейст) и PSR B1257+12 d (Фобетор) — теоретически способные поддерживать жизнь. Но если жизнь там и возможна, она совсем не похожа на земную.


Нейтронная звезда — это остающийся после взрыва сверхновой компактный объект диаметром около 20 километров. Возникает она в ходе катастрофически быстрого сжатия под действием гравитационных сил, отчего ее сердцевина становится сверхплотной. Поэтому она состоит в основном из нейтронов и покрыта километровым слоем ядер атомов железа и более тяжелых элементов, а также тонкой атмосферой. Пульсар — это такая нейтронная звезда, которая вращается, имеет сильное магнитное поле и при этом испускает узконаправленные потоки излучения в районе магнитных полюсов (в рентгеновском или гамма-диапазоне; см. Источник мягких повторяющихся гамма-всплесков).



Рис. 2. Считается, что у пульсаров ось магнитного диполя (его силовые линии показаны голубым) наклонена относительно оси вращения (вертикальная красная прямая), поэтому их излучение доходит до наблюдателя в виде периодических вспышек. Желтым показаны пучки излучения, бьющие из магнитных полюсов пульсара. Рисунок с сайта nrao.edu

Исследователи поставили перед собой никем ранее всерьез не поднимавшийся вопрос: возможна ли жизнь на планетах вокруг нейтронных звезд? Хотя такие планеты известны уже четверть века (см. A. Wolszczan & D. A. Fral, 1992. A planetary system around the millisecond pulsar PSR1257+12), до сих пор никто и не пытался провести подобные расчеты. Причины просты: нейтронная звезда излучает почти исключительно в рентгеновском диапазоне. Жесткий рентген губителен для известной жизни, а без видимого и инфракрасного (ИК) компонента звездное излучение просто не сможет проникнуть достаточно глубоко в атмосферу, чтобы осветить и согреть поверхность планеты у нейтронной звезды.

И тем не менее астрофизикам из Нидерландов такая мысль в голову пришла. Чтобы понять, возможна ли жизнь у пульсаров, авторы поставили перед собой две задачи. Первая — уточнить с помощью наблюдений, есть ли в системе пульсара PSR B1257+12 обломочный диск (см. Debris disk), гипотезу о существовании которого десять лет назад выдвинула группа Павлова (см. G. G. Pavlov et al., 2007. X-Ray Emission from the Planet Pulsar B1257+12). Это должно было прояснить, как именно сформировались три планеты, наблюдаемые вокруг этого пульсара. Вторая — установить, могут ли в принципе планеты у нейтронных звезд такого типа сохранять свою атмосферу несмотря на мощный поток рентгеновского излучения и пульсарный ветер (см. ниже).

Три сценария формирования пульсарных планет

Поиск диска авторы вели с использованием массива данных космической рентгеновской обсерватории «Чандра». Брались наблюдения района пульсара PSR B1257+12 с помощью инструмента Advanced CCD Imaging Spectrometer. Учитывались как данные, проанализированные ранее (21 фотон, полученный в 2005 году), так и до сих пор не анализировавшиеся (полученные в 2007 году 25 фотонов с энергиями 0,3–8,0 кэВ). По этим данным ученые определили, что общая энергия излучения объекта составляет около 3,1×1029 эрг/с.

Исходя из этого, а также из неравномерности распределения фотонов по энергиям, исследователи попробовали оценить количество вещества между земным наблюдателем и источником данного излучения, которое бы частично поглощало его фотоны. Авторы использовали данные по 25 и 21 фотону (2005 и 2007 годы), введя их в модель bbodyrad, в данном случае описывающую излучение нейтронной звезды. Согласно модели, распределение энергии фотонов в диапазоне 0,3–8,0 кЭв должно было быть более равномерным, чем это наблюдалось на практике. Исследователи предполагают, что причина этого — поглощение фотонов определенных энергий веществом. По их интерпретации, за это отвечает обломочный диск. Почти всё вещество между нейтронной звездой и наблюдателем сконцентрировано главным образом вокруг этой звезды, а доля остального чрезвычайно мала. Авторы показали, что за это поглощение может отвечать обломочный диск, по массе сходный с аналогичными дисками обычной звезды главной последовательности (на сегодня их известно около тысячи).

Исследователи видят три теоретически возможных сценария формирования пульсарных планет (планет, которые обращаются вокруг пульсаров). По первому из них, они возникают еще до взрыва сверхновой, сразу после образования массивной звезды-предшественника сверхновой из того же газопылевого облака, что и она. Именно по такому сценарию образовалась Земля и другие «обычные» планеты, не относящиеся к пульсарным.

Однако нейтронные звезды образуются после взрывов сверхновых. Если у звезды-предшественника сверхновой были «нормальные» планеты, то их орбиты из-за взрыва наверняка нарушаются или они вообще оказываются выброшенными из своей системы. А если они остаются в ней, то, скорее всего, частично испаряются. В общем, первый сценарий образования известных пульсарных планет маловероятен.

Более вероятно, что материалом для образования пульсарных планет служат диски из вещества, выброшенного сверхновой при взрыве (второй сценарий), или обломочные диски, формирующиеся при поглощении нейтронной звездой своего компаньона — второй звезды системы, существовавшей до вспышки сверхновой (третий сценарий). Наблюдениями не так просто отделить второй сценарий от первого: пыль и обломки могут быть в обоих случаях. По общепринятым оценкам, половина звезд рождается в парных системах, поэтому третий путь формирования выглядит наиболее вероятным. В его пользу говорит и то, что PSR B1257+12 — миллисекундный пульсар, а пульсары становятся миллисекундными за счет поглощения вещества уничтоженной звезды-«близнеца».

Что нужно планете, чтобы быть обитаемой?

Самая большая угроза обитаемости — потеря жидкой воды и газовой оболочки. Пульсар излучает в рентгеновском диапазоне, то есть агрессивнее обычной звезды «обдирает» со своих планет и то, и другое. Водород из атмосферы слишком быстро уходит в космос, а значит, важнее всего то, сколько у планеты останется более тяжелых газов (о механизмах, из-за которых это происходит, например, на Земле, см. Диссипация атмосферы Земли, а также David C. Catling, Kevin J. Zahnle. The Planetary Air Leak).

Здесь у пульсарных планет всё неплохо. При втором и третьем (то есть наиболее вероятных) сценариях их формирования они образуются из материала, существенно обогащенного тяжелыми элементами (так в астрономии называют все элементы тяжелее гелия). Именно в сверхновых и нарабатывается основная масса тяжелых элементов во Вселенной, включая те, что составляют наш организм. На обычные планеты они попадают непрямым путем — из тех взрывов далеких сверхновых, что некогда обогатили газопылевое облако, из которого возникли эти планеты. Но в диски, из которых возникают пульсарные планеты, тяжелые элементы будут приходить напрямую, «из первоисточника». Звезда-компаньон в двойной системе из третьего сценария получит значительное количество таких элементов из выброшенного при взрыве сверхновой вещества. После уничтожения компаньона они высвободятся и будут использованы при формировании планет. Так что там будет довольно много кислорода и воды. Сходная ситуация будет и во втором сценарии, хотя из-за отсутствия звезды-компаньона, которая «поймала» бы на свою поверхность часть материала сверхновой, тяжелых элементов у пульсарных планет будет несколько меньше.

В случае системы PSR_B1257%2B12_c"]PSR B1257+12 атмосфера и гидросфера двух ее планет может быть особенно толстой. Ведь PSR B1257+12 c (Полтергейст) и PSR B1257+12 d (Фобетор) — суперземли, они в 3,9–4,3 раза массивнее нашей. По мере роста массы планеты ее атмосфера набирает массу экспоненциально. На телах в несколько раз тяжелее Земли газовая оболочка должна быть в сотни тысяч или даже миллионы раз массивнее земной. Большая масса атмосферы пульсарных планет и ее толщина чрезвычайно важны при оценке их потенциальной обитаемости.

Как уже говорилось выше, пульсары могут быть весьма яркими в рентгеновском диапазоне, но при этом почти не излучают в оптическом. Скажем, PSR B1257+12 имеет светимость (полную энергию, излучаемую телом в виде электромагнитных волн во всех диапазонах) в 7,2 раза больше, чем у Солнца, но не более 0,003% от нее приходится на видимый свет и ближнее ИК-излучение. Основная часть энергии, которую пульсарная планета получает от своей звезды, приходит к ней в виде рентгеновского излучения и пульсарного ветра (о пульсарном ветре см. J. G. Kirk, Y. Lyubarsky, and J. Petri. 2009. The theory of pulsar winds and nebulæ).

Пульсарный ветер состоит из заряженных частиц, разогнанных мощным магнитным полем вращающейся нейтронной звезды до релятивистских скоростей (см.: Relativistic speed). При попадании в атмосферу планеты они сталкиваются с ее частицами, тоже ионизируя их. Попутно возникают фотоны гамма-излучения, распространяющиеся во все стороны и постепенно передающие свою энергию соседним частицам. (Отдаленно похожие процессы в виде широких атмосферных ливней происходят и на Земле, см. Космические дожди.) Сходную роль играют и фотоны рентгеновского излучения. Попадая в верхние слои атмосферы пульсарной планеты, они должны ионизировать ее атомы. С одной стороны, оба процесса нагревают атмосферу пульсарной планеты, что повышает вероятность ее обитаемости. С другой — ионизация частиц в атмосфере означает, что многие из них наберут вторую космическую скорость и навсегда покинут подобное тело.

Когда кончатся воздух и вода?

Чем больше воды и газов изначально имеет планета, тем выше ее шансы остаться с какой-то атмосферой после длительного пребывания у нейтронной звезды. Исследователи построили модель взаимодействия излучения пульсаров с атмосферами суперземель. Они рассмотрели самый пессимистичный сценарий, при котором у планет вообще нет никакого магнитного поля. Оказалось, что для объекта с массой и атмосферой Земли без магнитного поля, вращающегося вокруг нейтронной звезды, все закончится довольно скоро. Газовая оболочка будет потеряна через 1–10 миллионов лет, в зависимости от удаления от пульсара и исходной доли атмосферы в массе планеты. Конечно, с магнитным полем процесс замедлится — но насколько именно, оценить пока сложно.

В то же время более массивные суперземли с мощными атмосферами сохранят основную часть своих газовых оболочек и через триллион лет. Последняя цифра, впрочем, не имеет практического смысла, потому что за это время поток излучения и пульсарного ветра от нейтронной звезды упадет так сильно, что планеты рядом с ней станут слишком холодными. Тем не менее, из этих расчетов получается, что пульсарные планеты могут находиться в зоне обитаемости миллиарды лет. И для Полтергейста с Фобетором это может быть именно так.

В своих оценках авторы считали, что энергия пульсарного ветра PSR B1257+12 равна 4×1032 эрг/с, хотя точное ее значение пока неизвестно. Из наблюдений пульсарного ветра — у других пульсаров, где есть плерионы, формируемые таким ветром, — трудно вычислить его полную энергию. Однако по его воздействию на плерионы известно, что она на порядки превосходит светимость нейтронной звезды. Если энергия ветра равна или превышает 4×1032 эрг/с, то длительное сохранение пульсарной планетой ее атмосферы нереально. В противном случае газовая оболочка пульсарной планеты может быть весьма долговечна (рис. 3). Но если воздействие пульсарного ветра слишком мало, то температура газовой оболочки планеты может упасть ниже совместимой с существованием жидкой воды на поверхности. Одного рентгеновского излучения для ее разогрева не хватит.



Рис. 3. Вверху: время выживания атмосфер суперземель у нейтронных звезд без пульсарного ветра под действием одного рентгеновского излучения. Внизу: то же время с учетом пульсарного ветра мощностью 4×1032 эрг/с. По горизонтали — массы пульсарных планет, по вертикали — расстояние от них до звезды. Цветовые шкалы справа от графиков показывают время потери планетой атмосферы в миллиардах лет (Gyr). Серые точки соответствуют (слева направо) планетам PSR B1257+12 c, PSR B1257+12 d, PSR 1719–1438 b и PSR B1620–26 b. Если на этих суперземлях масса атмосферы порядка 30% от общей (что больше, чем у «обычных» суперземель, из-за влияния сверхновой), то даже при мощном пульсарном ветре они сохранят ее сотни миллионов лет (левые графики). В случае более умеренного пульсарного ветра — намного дольше. Рисунок из обсуждаемой статьи

Источники энергии для подогрева атмосферы

Раз нейтронная звезда «греет» свою планету рентгеновским и гамма-излучением, возникает вопрос, а не погибнет ли жизнь на поверхности планеты от таких лучей. Авторы попробовали определить, на какой высоте происходит поглощение самых энергичных рентгеновских фотонов. У них получилось, что даже на Земле с ее сравнительно тонкой атмосферой подобные частицы были бы поглощены в 50–70 километрах от поверхности. Как уже отмечалось, пульсарные планеты исходно должны быть куда богаче кислородом и другими газами, поэтому атмосфера с гидросферой на них могут быть значительно толще нашей. В столь легком поглощении довольно опасного излучения на самом деле нет ничего странного, так как чем выше энергия фотона, тем быстрее он поглощается.

Хватит ли энергии от рентгеновского излучения и пульсарного ветра, чтобы прогреть атмосферу суперземель сверху вниз? Авторы не обсуждают эту проблему. Это связано с тем, что у рассматриваемых ими планет должна быть очень толстая атмосфера. И из расчетов, и из наблюдений известно, что при плотной газовой оболочке поступающая в нее снаружи энергия в конечном счете эффективно передается сверху вниз. Например, Титан и Венера в Солнечной системе имеют атмосферу намного плотнее земной, поэтому у них во всех точках поверхности колебания температур слабее, чем на Земле. И это несмотря на то, что почти всё входящее излучение там поглощается высоко в атмосфере, а не достигает поверхности планеты, как на Земле в безоблачных районах.

Итак, жизнь на планетах нейтронных звезд возможна, и весьма вероятно, что две из них уже известны. Но это не значит, что речь может идти о привычном для нас растительном и животном мире. Все пульсарные планеты, чтобы быть обитаемыми долгое время, должны иметь толстую атмосферу, полностью поглощающую излучение нейтронной звезды. То есть на их поверхности очень темно, а давление больше земного. Из-за высокого давления температура в приповерхностном слое будет везде одинаковой. Местная жизнь, как и первые земные организмы, могут быть хемоавтотрофами или использовать фоновое ИК-излучение от нагретой излучением пульсара атмосферы (см.: Древний фермент подтверждает гипотезу о зарождении жизни в горячих источниках, «Элементы», 02.04.2010, и J. Thomas Beatty et al., 2005. An obligately photosynthetic bacterial anaerobe from a deep-sea hydrothermal vent).

В своем блоге Алессандро Патруно, один из авторов работы, предполагает, что жизнь в таких условиях может развиваться подобно земной в Марианской впадине и сходных местах. Согласно его представлениям, местные организмы могут быть сходны с ксенофиофорами, типичными для глубин морей. По мнению ученого, не исключены и более сложные организмы. Следует отметить, что и на Земле многоклеточные, возможно, возникли при огромном давлении (см.: В вулканических породах возрастом 2,4 млрд лет найдены следы древнейших грибов, «Элементы», 11.05.2017), в километрах под морским дном. Так что возможность возникновения сложной жизни на еще одной планете только из-за повышенного давления или отсутствия света исключать не стоит.

Источник: A. Patruno, M. Kama. Neutron Star Planets: Atmospheric processes and habitability // Статья направлена на публикацию в Astronomy & Astrophysics и доступна как препринт arXiv:1705.07688 [astro-ph.EP].
skroznik вне форума   Ответить с цитированием
Старый 12.07.2017, 11:39   #370
skroznik
Кот, гуляющий сам по себе
 
Аватар для skroznik
 
Регистрация: 18.02.2010
Адрес: Родом из детства
Сообщений: 9,464
Сказал(а) Фууу!: 1
Сказали Фууу! 4 раз(а) в 4 сообщениях
Сказал(а) спасибо: 349
Поблагодарили 960 раз(а) в 816 сообщениях
skroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордится
Отправить сообщение для skroznik с помощью Skype™
По умолчанию Re: Новости науки

Как нагревается корона Солнца, «показала» ученым обсерватория «Коронас-Фотон»

11 июля 2017



Цитата:
Современные астрофизики до сих пор бьются над разгадкой тайны высокой температуры короны Солнца - «наружного» слоя его атмосферы. При этом температура «предыдущих» слоев - хромосферы и фотосферы достигает 10 000 градусов Кельвина, а резкое увеличение температуры в сотни тысяч раз, которая возрастает до миллионов градусов Кельвина, происходит в «промежуточном» слое в несколько километров толщиной, между фотосферой и короной. На сегодняшний день нет «внятного» объяснения данному феномену.

С целью найти ответ на этот вопрос, в 2009 году на околоземную орбиту был выведен российский космический аппарат для фундаментального исследования Солнца - «Коронас-Фотон». Сергей Богачев и Алексей Кириченко, сотрудники Физического института РАН в Москве, рассказали, что разработка и строительство зонда были направлены непосредственно на изучение процессов в солнечной короне и ее окрестностях.

Однако, спустя уже 278 дней работы на орбите, из-за допущенных дефектов в конструкции - его батареи не могли нормально перезаряжаться одновременно с работающими научными приборами, космический аппарат вышел из строя. Но несмотря на это, собранного им количества научных данных, хватило для физиков, чтобы понять, каким образом нагревается материя Солнца, когда на его поверхности происходят микровспышки.

По информации из Научного фонда России, всего телескопом было зафиксировано около 480 микровспышек класса А0.1, удалось так же замерить их спектр и температуру Солнца в момент их возникновения на его поверхности.

По результатам наблюдений оказалось, что даже эти слабейшие вспышки разогревали материю короны своей вырабатываемой энергией до 3-4 миллионов градусов Кельвина.
Кириченко и Богачев, после изучения этих микровспышек, пришли к мнению, что для того, чтобы из-за них атмосфера Солнца не нагревалась вовсе, их энергия должна быть уменьшена на три порядка. К тому же, было обнаружено различие во взаимодействии с короной вспышек класса А0.1 и класса «по мощнее» - А1.

По тому, что возникновение микровспышек на солнечной поверхности происходит очень часто, можно предположить, что они и являются ключевым механизмом, разогревающим корону Солнца.

На данный момент ФИАН и НПО им. Лавочкина разрабатывается «преемник» космического аппарата «Коронас-Фотон» - зонд «Арка». Именно с его помощью ученые надеются получить более точный ответ, так как его возможности позволят «разглядеть» слабейшие вспышки на поверхности Солнца в 20 раз четче.
skroznik вне форума   Ответить с цитированием
Старый 20.07.2017, 20:05   #371
skroznik
Кот, гуляющий сам по себе
 
Аватар для skroznik
 
Регистрация: 18.02.2010
Адрес: Родом из детства
Сообщений: 9,464
Сказал(а) Фууу!: 1
Сказали Фууу! 4 раз(а) в 4 сообщениях
Сказал(а) спасибо: 349
Поблагодарили 960 раз(а) в 816 сообщениях
skroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордится
Отправить сообщение для skroznik с помощью Skype™
По умолчанию Re: Новости науки

Гамма-обсерватории обнаружили высокоэнергетическую «ловушку» в центре Галактики

20 июля 2017

Цитата:
Совместный анализ данных, полученных при помощи космической гамма-обсерватории НАСА Fermi («Ферми») и наземной обсерватории High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.), расположенной в Намибии, указывает на то, что в центре нашего Млечного пути расположена «ловушка», в которой концентрируются самые высокоэнергетические космические лучи.

«Наши результаты показывают, что большая часть космических лучей, идущих сквозь центральную область нашей Галактики - а особенно, самые высокоэнергетические из этих лучей – рождаются в активных областях, расположенных за пределами галактического центра, а затем замедляются при взаимодействии с облаками газа на своем пути, - рассказал главный автор нового исследования Даниэль Гаггеро (Daniele Gaggero) из Амстердамского университета, Нидерланды. – Эти взаимодействия порождают значительную часть гамма-излучения, наблюдаемого при помощи миссий Fermi и HESS».

Космические лучи представляют собой высокоэнергетические частицы, движущиеся сквозь космическое пространство со скоростью, близкой к скорости света. Примерно 90 процентов от числа этих частиц составляют протоны, а остальная доля приходится на электроны и ядра различных атомов. При движении этих частиц по Галактике они подвергаются воздействиям со стороны магнитных полей, в результате чего их траектория многократно меняется, и определение направления, с которого прибывают космические лучи, становится невозможным.

В марте 2016 г. ученые проекта HESS сообщили об обнаружении экстремально яркого свечения центра нашей Галактики в высокоэнергетической части гамма-диапазона. В новом исследовании совместные наблюдения Млечного пути при помощи обсерваторий Fermi и HESS позволили выяснить, что наличие этого свечения связано с тем, что высокоэнергетические космические лучи, пронизывающие всю нашу Галактику, проникают сквозь центральную область Млечного пути менее эффективно, чем через периферийные его части, что и приводит к появлению наблюдаемого диффузного свечения центра Галактики в высокоэнергетической части гамма-диапазона.

Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
skroznik вне форума   Ответить с цитированием
Старый 01.08.2017, 16:12   #372
skroznik
Кот, гуляющий сам по себе
 
Аватар для skroznik
 
Регистрация: 18.02.2010
Адрес: Родом из детства
Сообщений: 9,464
Сказал(а) Фууу!: 1
Сказали Фууу! 4 раз(а) в 4 сообщениях
Сказал(а) спасибо: 349
Поблагодарили 960 раз(а) в 816 сообщениях
skroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордится
Отправить сообщение для skroznik с помощью Skype™
По умолчанию Re: Новости науки

Крупнейший телескоп в мире - TMT будет построен на Гавайских островах, решил суд

31 июля 2017



Цитата:
На острове Гавайи уже располагалась астрономическая обсерватория Кека (W. M. Keck Observatory), когда американские ученые в 2000-х годах «загорелись» идеей строительства еще одного Тридцатиметрового телескопа - TMT (Thirty Meter Telescope). В этих целях было организовано международное сообщество, члены и участники которого готовы были проспонсировать строительство телескопа ТМТ бюджетом, превышающим миллиард долларов США.

В 2009 году было объявлено, что ТМТ будет расположен на вершине горы Мауна-Кеа, а спустя два года местное Бюро природных и земельных ресурсов выдало официальное разрешение на строительство обсерватории. Еще в 2010 году, жители тех районов не выражали никаких недовольств насчет предстоящих планов международного сообщества.

Однако, их мнение кардинально изменилось сразу с началом строительных работ в 2014 году. Тогда еще не успели было начаться и конструкторские работы, как стройплощадку оккупировали активисты и препятствовали процессу. С развитием этих событий, строительство телескопа ТМТ было решено перенести на весну 2015 года, но потом эти сроки сдвинулись и до лета, а в дальнейшем и вовсе массовые протесты активистов окончательно «заблокировали» начало строительства ТМТ.

В конце 2015 года, по решению Верховного суда острова Гавайи международное сообщество и вовсе лишилось строительной лицензии, в связи с обнаружением определенных «нарушений» во время ее выдачи. Ученым было предложено во второй раз пройти проверку, окончание которой ожидалось в ноябре 2016 года. Из-за этого, представители консорциума даже задумались о переносе строительства Тридцатиметрового телескопа на Канарские острова.

Остановил их только один значительный минус данного региона - наименее «удачное» и удобное месторасположение, к тому же климатические условия менее пригодные для наблюдений, что подрывает научную ценность данной постройки. Именно поэтому Эдом Стоуном (Ed Stone) - исполнительным директором международного сообщества совместно с его односторонниками велись переговоры с правительством Гавайских островов, чтобы добиться нового заседания суда.

В итоге, астрономы-единомышленники добились своего, и сейчас лишь ожидают официального разрешения на строительство от Бюро земельных и природных ресурсов, после чего работы смогут быть продолжены. Они рассчитывают решить эти формальные вопросы в самые кратчайшие сроки. Однако, как практически сразу же стало известно, представители местных этнических и религиозных организаций, а так же активисты из местных жителей, снова попытаются возобновить судебные тяжбы и не дать ход строительству нового телескопа на священной горе Мауна-Кеа.
skroznik вне форума   Ответить с цитированием
Старый 03.08.2017, 17:30   #373
skroznik
Кот, гуляющий сам по себе
 
Аватар для skroznik
 
Регистрация: 18.02.2010
Адрес: Родом из детства
Сообщений: 9,464
Сказал(а) Фууу!: 1
Сказали Фууу! 4 раз(а) в 4 сообщениях
Сказал(а) спасибо: 349
Поблагодарили 960 раз(а) в 816 сообщениях
skroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордится
Отправить сообщение для skroznik с помощью Skype™
По умолчанию Re: Новости науки

Детекторы гравитационных волн LIGO и VIRGO занялись поиском их источников вместе

02 августа 2017

Цитата:
Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) была построена в 2002 году по совместно разработанному проекту Кипа Торна, Райнера Вайсса и Рональда Древера в 80-х годах. На первых этапах, в течение 8 лет, работа обсерватории по поиску «эйнштейновских» колебаний пространства-времени не дала никаких результатов, поэтому на протяжении следующих 4 лет ученые занимались усовершенствованием и повышением чувствительности детектора.

Это время было потрачено не зря, и уже в 2015 году учеными был обнаружен всплеск гравитационных волн, образовавшийся в результате слияния черных дыр общей массой 53 Солнц. В дальнейшем, детектором было обнаружено три всплеска, однако, официально признанным посчитали один. Конкретного месторасположения их источника ученые не смогли определить, лишь приблизительный район возможного нахождения этих черных дыр. Даже учитывая его «скромную» площадь, заниматься поисками среди миллионов галактик, расположенных в нем – бесполезно.

Недавно франко-итальянский «собрат» LIGO – детектор гравитационных волн VIRGO возобновил свою работу после глубокой модернизации, начавшейся в 2011 году. Буквально на днях обсерватория прошла тестирования, и теперь в паре с LIGO они будут вести совместные наблюдения. VIRGO обладает чуть меньшей чувствительностью, но с помощью полученных ею данных удастся сделать фиксируемые LIGO сигналы более четкими и достоверными, а так же составить «трехмерную» карту местонахождения их источников.

Продолжительность работы двух детекторов в паре запланирована на месяц, до очередного обновления LIGO. Следующий «парный заход» произойдет приблизительно спустя год, скорее всего осенью 2018 года – возможности обеих обсерваторий будут улучшены, чувствительность будет увеличена, что позволит не только вести поиск сливающихся черных дыр, но и других источников гравитационных волн.
skroznik вне форума   Ответить с цитированием
Старый 05.08.2017, 15:51   #374
skroznik
Кот, гуляющий сам по себе
 
Аватар для skroznik
 
Регистрация: 18.02.2010
Адрес: Родом из детства
Сообщений: 9,464
Сказал(а) Фууу!: 1
Сказали Фууу! 4 раз(а) в 4 сообщениях
Сказал(а) спасибо: 349
Поблагодарили 960 раз(а) в 816 сообщениях
skroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордится
Отправить сообщение для skroznik с помощью Skype™
По умолчанию Re: Новости науки

Кварк-глюонная плазма оказалась самой восприимчивой к завихрениям жидкостью

05 августа 2017

Цитата:
Столкновения между частицами, приводящие к формированию кварк-глюонной плазмы (quark-gluon plasma, QGP), наполнявшей раннюю Вселенную, позволили обнаружить, что в этом «первичном супе» из частиц вихреобразование происходит намного легче, чем в любой другой жидкотекучей среде. Новый анализ данных, полученных при помощи ускорителя частиц Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) Министерства энергетики США, показывает, что «завихренность» QGP превосходит завихренности, наблюдающиеся в суперячейках торнадо и внутри Большого красного пятна Юпитера на много порядков величины, а также превосходит даже завихренность самой восприимчивой к завихрениям жидкотекучей среды, известной ученым – сверхтекучего гелия.

Эти результаты добавляют еще одно удивительное свойство к богатому списку необычных свойств QGP. Этот «суп» из базовых блоков материи – кварков и глюонов – имеет температуру в несколько сотен тысяч раз более высокую, по сравнению с температурой в центре Солнца, а также сверхнизкую вязкость, или сопротивление течению, что позволяет описывать QGP как «почти идеальную жидкость». Изучение этих свойств, а также факторов, оказывающих на них влияние, позволит ученым раскрыть секреты самой мощной и плохо изученной силы природы – силы, связывающей кварки и глюоны в протоны и нейтроны, формирующие собой большую часть видимой материи, наблюдаемой в современной Вселенной.

Если говорить более конкретно, эти результаты по измерению восприимчивости QGP к завихрениям помогут ученым сделать выбор в пользу одной из нескольких существующих теоретических моделей этой плазмы. Дополнительные данные, которые исследователи планируют получить в будущем, дадут возможность измерить магнитное поле QGP – важную величину, позволяющую исследовать другие физические явления.

Исследование опубликовано в журнале Nature; главный автор Л. Адамчик (L. Adamczyk).
skroznik вне форума   Ответить с цитированием
Старый 05.08.2017, 15:57   #375
skroznik
Кот, гуляющий сам по себе
 
Аватар для skroznik
 
Регистрация: 18.02.2010
Адрес: Родом из детства
Сообщений: 9,464
Сказал(а) Фууу!: 1
Сказали Фууу! 4 раз(а) в 4 сообщениях
Сказал(а) спасибо: 349
Поблагодарили 960 раз(а) в 816 сообщениях
skroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордитсяskroznik за этого человека можно гордится
Отправить сообщение для skroznik с помощью Skype™
По умолчанию Re: Новости науки

Возможное объяснение факта доминирования материи над антиматерией во Вселенной

05 августа 2017

Цитата:
Нейтрино и антинейтрино, также называемые «призрачными» частицами из-за трудностей их обнаружения, могут превращаться одна в другую. Международная коллаборация T2K объявила о первых результатах, указывающих на то, что причиной преобладания материи над антиматерией может быть тот факт, что нейтрино и антинейтрино ведут себя по-разному при этих осцилляциях. Это открытие является важным шагом на пути к пониманию Вселенной.

Вселенная состоит в основном из материи, при этом видимая нехватка антиматерии является одним из наиболее интригующих вопросов, стоящих перед современной наукой. Коллаборация T2K объявила вчера на коллоквиуме, проводимом в научном центре High Energy Accelerator Research Organization (KEK) в г. Цукуба, Япония, об обнаружении признаков, указывающих на то, что симметрия между материей и антиматерией (так называемая CP-симметрия) нарушается в случае нейтрино с 95 процентной вероятностью.

Нейтрино представляют собой элементарные частицы, которые могут проникать сквозь материю, почти не взаимодействуя с ней. Существуют три различных типа нейтрино - электронные, мюонные и тау-нейтрино – а также их античастицы (антинейтрино). В 2013 г. группа T2K открыла новый тип превращений между нейтрино, показав, что мюонные нейтрино превращаются (осциллируют) в электронные нейтрино в процессе движения в пространстве-времени. Основным результатом новейшего исследования, проведенного T2K, является отрицание с 95 процентной вероятностью гипотезы о том, что аналогичное превращение мюонных антинейтрино в электронные антинейтрино происходит с той же вероятностью. Это является первым указанием на нарушение симметрии между материей и антиматерией при осцилляциях нейтрино, и поэтому также на то, что нейтрино играют важную роль в формировании асимметрии между материей и антиматерией во Вселенной.

Составлено по материалам, предоставленным Бернским университетом, Швейцария.
skroznik вне форума   Ответить с цитированием
Ответ

Опции темы

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы не можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.

Быстрый переход

Похожие темы
Тема Автор Раздел Ответов Последнее сообщение
История науки maratkunaev История науки и техники 1 16.11.2009 14:07


Часовой пояс GMT +4, время: 16:02.


Powered by vBulletin® Version 3.8.4
Copyright ©2000 - 2017, Jelsoft Enterprises Ltd. Перевод: zCarot
Template-Modifications by TMS
Яндекс цитирования