http://sfiz.ru Современная физика, материалы, новости, факты Sun, 05 Sep 2010 21:32:07 +0400 SFIZ.RU - новости физики и современной науки: Новости300ru <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1275410355_2536207032_9506519230_b.jpg" align="left" />Учёные Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) в сотрудничестве с японскими коллегами сумели создать сверхпроводящий чип, воспроизводящий «работу» единичного атома, и даже продемонстрировать с его помощью целый ряд квантовых эффектов, в том чи http://sfiz.ru/page.php?id=1014 Tue, 01 Jun 2010 20:40:23 +0400 <yandex:full-text>Учёные Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) в сотрудничестве с японскими коллегами сумели создать сверхпроводящий чип, воспроизводящий «работу» единичного атома, и даже продемонстрировать с его помощью целый ряд квантовых эффектов, в том числе лазерную генерацию. Действующий прототип прибора, разработанного в исследовательской лаборатории корпорации NEC, где по контракту трудятся сотрудники ФИАНа, представляет собой металлическую плёночную структуру на обычном кремниевом чипе. Изготовлен он методом электронной литографии — напылением под различными углами алюминиевых плёнок через германиевую маску, сформированную реактивным ионным травлением. Объект довольно сложный, состоящий из различных элементов: волноводных линий, подводящих и отводящих СВЧ-излучение, резонатора и островковой сверхпроводящей структуры, которая содержит нанометровые туннельные переходы. Именно этот островок можно назвать искусственным атомом. Аналогия с атомом состоит в том, что для помещенного сюда заряда, куперовской пары или одиночного электрона возникают дискретные уровни энергии. При этом состояния, которые способны занимать заряды, могут быть заранее сконструированы исследователем. «В отличие от обычных искусственные атомы с заранее заданными свойствами можно изготавливать на чипе, — рассказывает один из авторов работы Юрий Пашкин. — Расстояние между уровнями энергии может задаваться в широком диапазоне — например, напряжением или магнитным полем. Из-за больших по сравнению с обычными атомами размеров искусственные куда сильнее взаимодействуют с электромагнитным излучением. Эти свойства позволяют изучать на чипе квантовую оптику в предельном случае, когда оптическая среда сведена к одиночному атому». Изменяя параметры искусственного атома и его связь с внешними элементами, учёные могут формировать «свои» уровни энергии, отличные от тех, что созданы природой в элементах, перечисленных в таблице Менделеева. Создав такой атом, его можно использовать как элемент технического устройства — к примеру, квантового генератора. Для этого нужно обеспечить так называемую инверсную заселённость, то есть сделать так, чтобы заселённость верхнего энергетического уровня превышала заселённость уровня, лежащего ниже. Такой эксперимент уже проведён. «Активная оптическая среда в виде одиночного атома когерентно связана с СВЧ-резонатором, — объясняет сотрудник NEC Олег Астафьев. — Инверсная заселённость в искусственном атоме создавалась путём пропускания постоянного тока (токовая накачка). Когда скорость генерации фотонов атомом превышала скорость их затухания в резонаторе, в нём происходило накопление и излучение фотонов, которое затем усиливалось и детектировалось. Сильная связь атома с резонатором здесь, в отличие от обычных лазеров и мазеров, приводит к беспороговому режиму лазерной генерации». Излучение обычных лазерных устройств формируется в широком спектральном диапазоне, включая оптический. В искусственных атомах частота излучения намного ниже частоты видимого света (в общем случае она зависит от размера энергетической щели сверхпроводника). Так, первое созданное устройство, где сверхпроводником служит плёнка алюминия со сверхпроводящей щелью размером около 0,2 МэВ, работает на частоте около 0,01 ТГц. Генераторы подобных частот могут найти применение в компьютерах на основе сверхпроводящих элементов (в том числе и квантовых), так как легко сочетаются с ними. Если же использовать пленку из высокотемпературного сверхпроводника, то частота излучения может быть повышена на 1–2 порядка, и тогда она попадёт в терагерцевый диапазон. Этот диапазон представляет собой промежуточную область, труднодоступную как для классических способов генерации излучения, так и для квантово-оптических способов (лазеров). Однако с её освоением связан целый класс чрезвычайно важных прикладных задач. Спектроскопия в ТГц-диапазоне может применяться в самых разных областях — от обнаружения взрывчатых, наркотических веществ и токсикантов до медицинской экспресс-диагностики по выдыхаемому человеком воздуху. «Терагерцевый диапазон освоен слабо, — отмечает руководитель отдела высокотемпературной сверхпроводимости и наноструктур ФИАНа Владимир Пудалов. — И вот найден способ, как подойти к нему со всей изящностью. Лет пятнадцать назад физики научились создавать искусственные атомы и смотреть, как в них живёт отдельный электрон, два электрона, три, многоэлектронная система. Но то была игра, теперь же получился работающий прибор. Это исключительный успех». Подготовлено по материалам Физического института им. П. Н. Лебедева РАН.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1274499450_big_pic_230152.thumbnail.jpeg" align="left" />Члены международной коллаборации DZero, работающие на коллайдере «Теватрон» в Национальной ускорительной лаборатории им. Ферми, сообщили о регистрации нового случая нарушения СР-инвариантности, который не укладывается в рамки Стандартной модели физики... http://sfiz.ru/page.php?id=1013 Sat, 22 May 2010 07:40:00 +0400 <yandex:full-text>Члены международной коллаборации DZero, работающие на коллайдере «Теватрон» в Национальной ускорительной лаборатории им. Ферми, сообщили о регистрации нового случая нарушения СР-инвариантности, который не укладывается в рамки Стандартной модели физики частиц. Физика пока не может дать ответ на вопрос о том, почему в современной Вселенной преобладает материя. В 1967 году Андрей Дмитриевич Сахаров показал, что требуемый дисбаланс возникает вскоре после Большого взрыва при выполнении определённых условий, одним из которых является нарушение CP-инвариантности. Зеркальное отражение и замену частиц на их античастицы традиционно обозначают буквами Р и С; нарушение СР-симметрии, таким образом, указывает на неинвариантность законов физики относительно двух указанных операций. Примеры этого явления хорошо известны. В 1964 году в экспериментах с нейтральными каонами (К-мезонами) его зарегистрировали сотрудники Брукхэвенской национальной лаборатории. В 2001 году случаи нарушения СР-инвариантности были отмечены при анализе распада В-мезонов. Но наблюдаемые нарушения СР-симметрии, согласующиеся со Стандартной моделью, не позволяют объяснить преобладание материи, поскольку производимый ими эффект слишком мал. Это заставляет физиков искать новые экспериментальные пути регистрации нарушения. datas/users/1-1274499450_field.jpg Для того чтобы снизить погрешность результата, учёные изменяли направление магнитного поля в детекторе DZero, которое определяет траекторию перемещения мюонов и антимюонов. Вверху и внизу показаны траектории для противоположных направлений. Авторы рассматриваемой работы фиксировали распад нейтральных В-мезонов, образующихся при столкновениях протонов и антипротонов на «Теватроне». Проанализированные в исследовании данные были собраны с апреля 2002 по июнь 2009-го, что соответствует интегральной светимости в 6,1 фб-1 (другими словами, гипотетический процесс с сечением в 1 фб произошёл бы за это время примерно шесть раз). Как выяснилось, частота появления пар мюонов µ- в результате распада В-мезонов на один процент превысила частоту образования пар антимюонов µ+, что и свидетельствует о нарушении СР-инвариантности. Если быть точным, измеренный параметр асимметрии оказался равен -0,00957, тогда как Стандартная модель предсказывает значение около -0,00023. Первая величина превосходит вторую примерно в 41 раз. «Этот результат отличается от всего, что мы видели прежде, и объяснить его в рамках современных теорий будет очень сложно», — резюмирует представитель DZero Стефан Солднер-Рембольд (Stefan Soldner-Rembold). datas/users/1-1274499450_fermilab.jpg Ускорительный комплекс Национальной лаборатории им. Ферми (фото Fermilab). ]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1274498736_sm_big.jpg" align="left" />Двое сотрудников Инсбрукского университета (Австрия) показали, что часть сообщений о шаровых молниях можно интерпретировать как появление фосфенов — зрительных ощущений, возникающих без воздействия света на глаз. http://sfiz.ru/page.php?id=1012 Sat, 22 May 2010 07:27:00 +0400 <yandex:full-text>Двое сотрудников Инсбрукского университета (Австрия) показали, что часть сообщений о шаровых молниях можно интерпретировать как появление фосфенов — зрительных ощущений, возникающих без воздействия света на глаз. Шаровые молнии часто (примерно в половине случаев) описывают как небольшие светящиеся круглые объекты, которые появляются при вспышках молнии и в течение нескольких секунд медленно перемещаются на уровне глаз наблюдателя. Примерно такие же движущиеся пятна света, фосфены, человек может видеть при нажатии на закрытый глаз, химическом воздействии на центральную нервную систему психотропными средствами или электрическом возбуждении зрительных центров коры головного мозга. Достоверно известно, что появление фосфенов может вызывать и неинвазивная терапевтическая процедура транскраниальной магнитной стимуляции — воздействия на структуры головного мозга пациента с помощью быстро изменяющегося во времени магнитного поля, которое создаёт локальное электрическое поле. Завершающей стадией развития наземной молнии служит так называемый обратный удар, направленный от поверхности земли к небу. Обычно на одну вспышку приходится от двух до пяти ударов, но иногда их число достигает 20 или даже превышает это значение; длительность «многократной» молнии составляет 1–2 с. datas/users/1-1274498735_ball.jpg «Огненный шар врывается в комнату» (иллюстрация из книги 1886 года The Aerial World). «К нашему удивлению, результаты расчёта влияния такой молнии на человека практически идеально совпали с параметрами воздействия транскраниальной магнитной стимуляции», — говорит один из авторов Александр Кендл (Alexander Kendl). Для того чтобы человек увидел фосфены и при этом остался невредимым, ему, по оценкам учёных, нужно располагаться в 20–200 м от места удара. При выполнении этого условия как минимум в одном из ста случаев люди должны испытывать зрительные галлюцинации. Эта гипотеза может объяснить некоторые удивительные наблюдаемые свойства шаровой молнии — к примеру, её способность беспрепятственно проходить сквозь дерево или металл. С другой стороны, шаровые молнии нередко наблюдаются в течение нескольких десятков секунд, а иногда и оставляют видимые следы своего присутствия; такие случаи, разумеется, с галлюцинациями никак не связаны.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1274041130_1273242118.jpeg" align="left" />Практически одновременно двум научным группам с разных концов света удалось реализовать в одиночном атоме эффект электромагнитно-индуцированной прозрачности. Уникально то, что успех был достигнут одними учёными с помощью настоящих атомов, а другими – с ис http://sfiz.ru/page.php?id=1011 Mon, 17 May 2010 00:21:00 +0400 <yandex:full-text>Практически одновременно двум научным группам с разных концов света удалось реализовать в одиночном атоме эффект электромагнитно-индуцированной прозрачности. Уникально то, что успех был достигнут одними учёными с помощью настоящих атомов, а другими – с использованием рукотворных аналогов. Эффект EIT (electromagnetically induced transparency) известен тем, что позволяет создать среду с очень узким провалом в спектре поглощения. Это явление наиболее легко регистрируется при воздействии на трёхуровневую квантовую систему (вроде представленной на рисунке ниже) двух резонансных полей, частоты которых различаются. Такую структуру энергетических уровней, когда есть два близких нижних состояния и верхнее, отстоящее от них на энергию кванта оптического диапазона, — принято называть Λ-схемой. datas/users/1-1274041130_1273242118-0.jpeg Схематическое представление опыта с атомом рубидия и трёхуровневая система, где в вертикальном направлении откладывается энергия состояния. Два нижних уровня горизонтально разнесены для наглядности. Синие стрелки показывают измерительный луч, оранжевые – управляющий (иллюстрация Martin Mucke et al.). Суть EIT можно описать так: действие управляющего поля в одном "плече" Λ-схемы (переход между вторым и третьим уровнем) делает систему прозрачной для испытательного поля (переход типа первый – третий уровень), действующего во втором "плече". Иными словами, система становится прозрачной для комбинации двух световых полей, когда разность их частот совпадает с частотой перехода между двумя нижними уровнями. Следует заметить, что EIT-эффект даёт занятные возможности для изучения распространения света. Так, в зоне провала в спектре поглощения среда демонстрирует очень крутой ход показателя преломления. При определённых условиях это может привести, например, к колоссальному снижению групповой скорости распространения света в среде. Именно EIT-эффект лежит в основе известных опытов по "замедлению" света, впоследствии вылившихся в создание такого занимательного устройства, как "ловушка для радуги", демонстрирующего в видимом диапазоне частот замерший свет. datas/users/1-1274041130_1273242118-1.jpeg На графике отражены величины относительного пропускания и контраста (т.е. разности показаний при включении и выключении управляющего лазера) в экспериментах, где участвовало различное число атомов (иллюстрация Martin Mucke et al.). Авторы первой рассматриваемой работы из немецкого Института квантовой оптики Макса Планка (MPQ) выбрали для проведения опыта атомы рубидия 87Rb, из-за того что организация энергетических уровней этого металла позволяет построить Λ-схему. Как сообщают учёные, чья статья выложена в открытый доступ (PDF-документ), они использовали одиночный атом, находящийся в оптическом резонаторе. В случае включения управляющего лазера относительное пропускание, оцениваемое с помощью другого (пробного) лазера, составляло 96%. После выключения управляющего излучения значение снизилось на 20%. Что вполне логично, с увеличением числа атомов максимальное относительное пропускание пропорционально уменьшалось: так привлечение в опыт семи атомов рубидия давало коэффициент лишь в 78%. Однако в то же время EIT-эффект становился более выраженным, и в случае с семью атомами при выключении управляющего лазера коэффициент относительного пропускания падал сразу на 60%. datas/users/1-1274041130_1273242118-2.jpeg Чёрной линией показано относительное пропускание в случае "пустого" оптического резонатора, красной — при наличии атомов, синей — при реализации EIT-эффекта. Разные графики отражают эксперименты с различным числом атомов (N) (иллюстрация Martin Mucke et al.). Второе исследование на ту же тему провела научная группа, в которую вошли специалисты из Японии, Узбекистана, Великобритании и России. Не удовольствовавшись существующими элементами, физики создали искусственный "атом", в котором тоже был успешно испытан EIT-эффект. Как следует из статьи авторов, также выложенной в открытый доступ (PDF-документ), их детище построено на основе сверхпроводящей петли диаметром около 1 мкм, содержащей четыре перехода Джозефсона (Josephson effect — тонкие слои диэлектрика, отделяющие сверхпроводники друг от друга). Устройство было испытано путём измерения потока микроволн через искусственный атом при изменении интенсивности контролирующего пучка. Как предполагают авторы исследования, такая система может использоваться в качестве переключаемого зеркала для СВЧ-излучения. И если в будущем эффект удастся распространить на диапазон оптической длины волн, новинку задействуют в фотонных системах квантовой обработки информации. Эти две стороны одного открытия – на самом деле крохотный, но очень важный прорыв для физики. На протяжении более десяти лет учёные могли осуществлять EIT-эффект только в атомных газах, но никак не в отдельных атомах.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1274040555_titan_06.jpg" align="left" />Участки с обилием отшлифованной потоком крупной гальки могут отвечать за характерные подписи на радарных снимках луны Сатурна. И не важно, что ни галька, ни жидкость не похожи по составу на земные аналоги – перед нами очередное подтверждение удивительного http://sfiz.ru/page.php?id=1010 Mon, 17 May 2010 00:13:00 +0400 <yandex:full-text>Участки с обилием отшлифованной потоком крупной гальки могут отвечать за характерные подписи на радарных снимках луны Сатурна. И не важно, что ни галька, ни жидкость не похожи по составу на земные аналоги – перед нами очередное подтверждение удивительного сходства Титана и Земли. Так считает группа учёных из США и Франции, выполнившая новый анализ. datas/users/1-1274040555_1273664708.jpeg Радарный снимок региона Ксанаду (Xanadu) явно говорит о руслах. Но действительно ли это то, что кажется? Ответ может подсказать изучение особенностей отражённого радиосигнала (фото NASA/JPL). Посадка зонда Huygens в 2005 году принесла среди прочего цветные кадры с изображением россыпи округлых камней поперечником 2-20 сантиметров. Неясным оставалось — каково их происхождение и из чего они состоят. Хотя почти сразу исследователи предположили: перед нами камни, сделанные из воды. Возможно, с добавкой аммиака. При температуре поверхности Титана (минус 180 градусов по Цельсию) это довольно прочный лёд. datas/users/1-1274040555_1273664708-0.jpeg Информацию к размышлению добавило учёным сопоставление съёмки одного и того же региона в разных спектрах и разными типами инструментов (иллюстрация A. Le Gall et al./Icarus). Дальнейший поток открытий только укреплял планетологов во мнении, что Титан обладает круговоротом жидкости, сходным с земным, только вместо воды тут — органические соединения. В поле зрения исследователей попались и мощные облака, и эпизодические дожди, и криовулканизм, рождение новых озёр и "перенос" старых, а также туман и даже карстовый рельеф. datas/users/1-1274040555_1273664708-1.jpeg За счёт внутреннего отражения ледяные валуны могут работать как превосходные рефлекторы для радиоволн, падающих под углом к горизонту, – объясняют авторы работы (иллюстрация A. Le Gall et al./Icarus). Теперь круг замкнулся, и вновь взоры планетологов обратились к гальке, так порадовавшей учёных на кадрах с места посадки зонда. На этот раз пересмотренными оказались данные с радара космического аппарата Cassini, полученные при облёте Титана в мае 2008 года и показывающие ряд низменностей на территории обширного региона Ксанаду. Некоторые особенности радарного отклика при определённом угле падения лучей, а именно — яркие паутинки каналов, международная группа учёных объясняет присутствием там большого числа сравнительно плотно упакованных (плотнее, чем на месте посадки "Гюйгенса") и очень гладких ледяных камней. Поперечник этих объектов должен быть заметно большим, чем длина волны радара (2,18 см). Они могут даже достигать нескольких метров, — гласит пресс-релиз Лаборатории реактивного движения. datas/users/1-1274040555_1273664708-2.jpeg Слева – знаменитый снимок, сделанный на поверхности Титана. Справа – обнажённое дно реки на Земле (фотографии NASA/JPL/ESA/University of Arizona, S.M. Matheson). Такого рода отложения на Земле порождены сильными водными потоками. И на Титане могли действовать аналогичные процессы, причём скорее это были катастрофические наводнения, происходящие с некоторой регулярностью. Область Ксанаду особенно благоприятна в этом плане: её рельеф с плавным понижением предполагает наличие русел, тянущихся на сотни километров. Это вполне достаточный простор для долгой обработки увлекаемых метановыми наводнениями камней. Валуны в потоках могли двигаться со скоростью до 1 м/с. Соударение же камней между собой и с дном может отвечать за постепенное скругление граней и превращения таких валунов в почти правильные шары. Это может происходить как за счёт эрозии материала, так и из-за пластической деформации водяного льда. В своей статье в журнале Icarus авторы нового исследования отмечают, что такая интерпретация может объяснить детали повышенной яркости в радиодиапазоне не только интриговавшего до сих пор района Ксанаду, но и других регионов оранжевой луны.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1273178523_25464151_rain3.jpg" align="left" />Физики из Германии, Швейцарии и Франции показали, что воздействие мощного лазера способствует конденсации водяного пара в атмосфере. http://sfiz.ru/page.php?id=1009 Fri, 07 May 2010 00:43:00 +0400 <yandex:full-text>Физики из Германии, Швейцарии и Франции показали, что воздействие мощного лазера способствует конденсации водяного пара в атмосфере. Относительно хорошо изученным способом инициирования осадков считается так называемый засев облаков — доставка в атмосферу частиц какого-либо вещества (чаще всего используют йодид серебра), которые должны служить ядрами конденсации. Дать точную оценку эффективности этой методики метеорологи, однако, не могут до сих пор; некоторые учёные также указывают на возможность негативного влияния частиц йодида серебра на окружающую среду и здоровье человека и животных. datas/users/1-1273178523_testing.jpg Испытания установки Teramobile (фото с сайта Teramobile.Org). Новая технология, которая совершенно точно не наносит ущерба окружающей среде, была протестирована с использованием ИК-лазера Teramobile, способного выдавать импульсы длительностью 100 фс (10-13 с) и мощностью 5 ТВт. В 2008 году исследователи уже экспериментировали с этой установкой, направляя луч на грозовые тучи и вызывая электрические разряды. Лазер, поясняют авторы, ионизирует молекулы азота и кислорода в воздухе, создавая своего рода плазменный канал, а полученные молекулярные ионы могут стать естественными ядрами конденсации. Для того чтобы оценить эффект воздействия, учёные включали второй лазер стандартной мощности и наблюдали обратное рассеяние излучения, которое становится более выраженным при образовании большего числа капель. Эксперименты проводились и в лабораторных условиях (в конденсационной камере), и на природе. В лаборатории сразу после прохождения импульса вдоль плазменного канала формировались капли диаметром около 50 мкм, которые в течение трёх секунд объединялись и подрастали до 80 мкм. В естественных условиях при высокой влажности физикам также удалось зарегистрировать усиление обратного рассеяния после подачи импульсов. Сейчас технология находится на ранней стадии разработки. «Конечно, пока мы можем инициировать конденсацию только вдоль плазменного канала, и вызвать дождь у нас не получится», — признаёт участник исследования Жером Каспарян (Jérôme Kasparian) из Университета Женевы. Коллеги исследователей оценивают перспективы новой методики скептически. Так, Билл Коттон (Bill Cotton) из Университета штата Колорадо (США) называет результаты «интригующими», но утверждает, что технология, скорее всего, никогда не позволит серьёзно влиять на образование облаков и выпадение осадков. В экспериментах с конденсационной камерой, замечает г-н Коттон, относительная влажность воздуха доходила до 230%, тогда как в атмосфере она редко поднимается выше 100%.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1272737140_picture.jpg" align="left" />Физики обнаружили новые доказательства существования тетракварков - гипотетических частиц, состоящих из двух кварков и двух антикварков. Свои доводы ученые опубликовали в журнале Physical Review Letters. http://sfiz.ru/page.php?id=1008 Sat, 01 May 2010 22:06:00 +0400 <yandex:full-text>Физики обнаружили новые доказательства существования тетракварков - гипотетических частиц, состоящих из двух кварков и двух антикварков. Свои доводы ученые опубликовали в журнале Physical Review Letters. Кварки - это элементарные частицы с дробным электрическим зарядом, из них состоят частицы, называемые адронами. К последним, в частности, принадлежат протоны, нейтроны и мезоны. Кварки не встречаются в свободном виде, поэтому ученым приходится изучать их характеристики при помощи косвенных экспериментов. Кварки сочетаются друг с другом неслучайным образом. На данный момент физикам известны несколько возможных комбинаций кварков, каждая из которых соответствует определенному адрону. Однако не исключено, что в природе могут существовать и другие сочетания кварков. Одно из таких потенциальных сочетаний - два кварка и два антикварка. Частица, содержащая такую комбинацию, была названа тетракварк. Авторы новой работы предположили, что существование тертакварков может наилучшим образом объяснить необычные экспериментальные данные, полученные в ходе опытов на электрон-позитронном коллайдере KEKB, находящемся в Японии. Работающие на KEKB ученые проводят столкновения электронов с их противоположно заряженными "антиподами" - позитронами. При столкновениях могут образовываться новые частицы, которые очень быстро распадаются. По продуктам распада исследователи судят о природе рожденных частиц. В 2008 году физики исследовали распады возбужденного состояния Y(5S) ипсилон-мезона. Существующие теории предсказывают, что такие распады будут крайне редко приводить к появлению менее возбужденных состояний - Y(1S) или Y(2S) - и пары заряженных пи-мезонов, однако детекторы зарегистрировали весьма значительное количество именно этих событий. Авторы новой работы предположили, что необычно высокое число "неправильных" распадов связано с тем, что в ходе столкновений рождаются не только Y(5S) ипсилон-мезоны, но также тетракварки Yb(10890), распад которых и дает названные выше частицы. Исследователи провели соответствующие расчеты, и полученные в результате данные хорошо согласовывались с данными экспериментов. С выводами физиков согласны не все их коллеги. Оппоненты указывают, что необычные характеристики распадов могут объясняться пока не изученными свойствами Y(5S) ипсилон-мезонов. Для того чтобы выяснить, насколько правомерно утверждение о существовании тетракварков, ученые намерены в ближайшем будущем провести еще ряд экспериментов и посмотреть, будут ли их результаты совпадать с теоретически предсказанными.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1272736333_449521main_image_feature_1651_4x3_346-260.jpg" align="left" />Национальное агентство по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) рассматривает 28 проектов, направленных на поиск жизни за пределами Земли. http://sfiz.ru/page.php?id=1007 Sat, 01 May 2010 21:54:03 +0400 <yandex:full-text>Национальное агентство по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) рассматривает 28 проектов, направленных на поиск жизни за пределами Земли. «Астробиология и поиск жизни — это главное, чем мы должны заняться на следующем этапе изучения Солнечной системы, — рассказал на пресс-конференции Стив Сквирс, сотрудник Корнеллского университета. — Рассматриваемые проекты охватывают всё — от посадки на Меркурий до облёта объектов на границе Солнечной системы. Все они имеют непосредственное отношение к поиску жизни». Один из проектов, представляющих наибольший интерес, — третий этап марсианской миссии, в ходе которого образцы грунта Красной планеты будут доставлены на Землю (см. статью о возможном наличии микроокаменелостей в марсианской породе). Кроме того, на этой стадии будет изучен метан в атмосфере Марса: вдруг он имеет органическое происхождение? Марсианский метан быстро разрушается, тем не менее струйки газа были обнаружены в 2003 году. Возможно, это означает, что планета ещё не совсем мертва. datas/users/1-1272736333_srvr.jpg Метановый дождь на Титане в представлении художника. Кроме того, учёные заинтригованы Европой, спутником Юпитера. «Считается, что под её ледяной корой может скрываться океан жидкой воды, — сказал г-н Сквирс. — Мы думаем отправить на Европу робота, который среди прочего будет снабжён радаром, способным «пробить» этот лёд». Следующая остановка — Титан, спутник Сатурна. «Эта луна совершенно точно богата органическими материалами, — отметил специалист. — Нам нужна длительная миссия по изучению Титана — орбитальный зонд, «воздушный шар» и посадочный модуль, способный опуститься в озеро жидкого метана». Наконец, рассматривается проект по доставке на Землю образцов кометного вещества. «Кометы, как полагают, насыщены кирпичиками жизни, — напомнил Стив Сквирс. — Основная часть земного органического вещества, вероятно, была занесена кометами». От большинства идей, разумеется, придётся отказаться, дабы сфокусироваться на том, что реально выполнить в разумные сроки.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1272311915_1269355960.jpeg" align="left" />В странном мире квантовой механики допускается, что крошечный объект может быть в двух местах одновременно. За век, прошедший с момента зарождения этой науки, квантовые эффекты наблюдали на примере электронов, фотонов, атомов и молекул. Однако для рукотво http://sfiz.ru/page.php?id=1006 Tue, 27 Apr 2010 00:02:00 +0400 <yandex:full-text>В странном мире квантовой механики допускается, что крошечный объект может быть в двух местах одновременно. За век, прошедший с момента зарождения этой науки, квантовые эффекты наблюдали на примере электронов, фотонов, атомов и молекул. Однако для рукотворных механических объектов достоверных примеров учёные не получали – до сегодняшнего дня. Квантовая механика утверждает, что наблюдаемая частица может находиться только в дискретных состояниях — то есть измерение спина даст только "вверх" или только "вниз". Ещё в 1930-х годах Эрвин Шрёдингер на своём знаменитом примере с живым-мёртвым котом объяснял, что до измерения частица находится во всех возможных состояниях одновременно и только в момент наблюдения коллапсирует к одному из них. Хотя это явление – квантовая суперпозиция – изначально относится только к микромиру, учёных всегда чрезвычайно занимал вопрос, что получится, если попробовать создать суперпозицию квантовых состояний для макрообъекта. datas/users/1-1272311914_1269355960-0.jpeg Статья американских исследователей опубликована в новом номере Nature. В центре – аспирант Аарон О`Коннелл (Aaron O`Connell), слева – Эндрю Клиланд (Andrew Cleland), справа – Джон Мартинис (John Martinis). Последний, кстати, нам уже знаком по опыту со сверхпроводящей электрической цепью, продемонстрировавшей квантовое поведение (фото George Foulsham). Авторы нового исследования, инженеры из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (UCSB), продемонстрировали изготовленный ими механический резонатор-осциллятор длиной 20 микрометров, который в ходе опыта был доведён до так называемого основного состояния (ground state). Это минимальный уровень колебаний, допустимый квантовыми законами: "так близко, как это возможно к полной неподвижности". Далее, резонатор был соединён со сверхпроводящим кубитом, после чего всю систему охладили до температуры, близкой к абсолютному нулю. datas/users/1-1272311915_1269355960-1.jpeg Состоящий из так называемого пьезоэлектрического материала "квантовый барабан" (выделен красным пунктиром) создаёт переменное электрическое поле, сжатие и расширение которого облегчает детекцию (иллюстрация O'Connell et al., Nature). После охлаждения, используя кубит как "квантовый термометр", исследователи показали — механический резонатор не имеет никаких дополнительных колебаний, иными словами, было достигнуто искомое "основное состояние". Войдя в него, резонатор, хотя и продолжал относиться к миру макрообъектов, начал демонстрировать вполне квантовое поведение. Инженерам посчастливилось наблюдать, как механический резонатор и кубит обмениваются фононом (квантом колебательного движения), демонстрируя квантовую сцепленность. datas/users/1-1272311915_1269355960-2.jpeg Схема взаимодействия резонатора и кубита. Пока последний находился в исходном состоянии, к резонатору прикладывались 5-наносекундные импульсы различной амплитуды. Резонатор становится "передатчиком", с которым кубит взаимодействовал в течение времени τ. Далее учёные измерили зависимость вероятности перехода кубита в возбуждённое состояние (цветная шкала) от амплитуды механических колебаний (отмерена по вертикали в условных единицах) и времени взаимодействия (по горизонтали, наносекунды) (иллюстрация O'Connell et al., Nature). Затем учёным успешно удалось ввести механический резонатор в состояние квантовой суперпозиции, в которой он одновременно был нулём (не колебался) и единицей (то есть вибрировал). А это — энергетический эквивалент нахождения объекта в двух местах одновременно. Наблюдать колебания "квантового барабана", по словам учёных, можно в обычный электронный микроскоп. Мы и раньше подробно рассказывали об исследованиях, где размывалась граница между классической и квантовой физикой: например, можно вспомнить, как законам последней подчиняются сверхгигантские океанские волны и как в эксперименте исчезло третье измерение. datas/users/1-1272311915_1269355960-3.jpeg Профессор Клиланд дал специальный комментарий по поводу всеми любимого и давно ставшего культурным мемом кота Шрёдингера: нынешний эксперимент, к сожалению, никак не доказывает возможность осуществления опыта с котом в реальности, по той простой причине, что в отличие от механического резонатора кот сам является "измерительным прибором" и влияет на ход эксперимента. Это не мешает, впрочем, отдельным учёным фантазировать на тему создания квантовой суперпозиции для существ, чья "живость" весьма сомнительна – читайте, к примеру, о вирусе Шрёдингера (фото с сайта thenerdiestshirts.com). Занятно, что только в январе этого года в Science появилась статья Эдриана Чо (Adrian Cho) из Массачусетского технологического института (MIT). В материале, посвящённом миниатюрным квантовым механизмам, автор отмечал значительный прогресс в этой области и предсказывал, что в течение года с "основным состоянием" будут успешно работать уже полдюжины исследовательских групп. Первую ласточку в виде "квантового барабана" мы теперь и наблюдаем.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1272271993_image_43010.jpg" align="left" />Новая солнечная обсерватория американского космического агентства NASA передала на Землю первые снимки Солнца в очень высоком разрешении. Никогда еще жители нашей планеты не видели гигантские вспышки и облака ионизованного газа так близко. http://sfiz.ru/page.php?id=1004 Mon, 26 Apr 2010 13:06:13 +0400 <yandex:full-text>Новая солнечная обсерватория американского космического агентства NASA передала на Землю первые снимки Солнца в очень высоком разрешении. Никогда еще жители нашей планеты не видели гигантские вспышки и облака ионизованного газа так близко. datas/users/1-1272271991_image_43005.jpg Один из первых снимков аппарата. Цвета снова условные - астрономам надо было как-то обозначить на фото разные "оттенки" ультрафиолета и в этом отношении синий ничуть не хуже других вариантов. datas/users/1-1272271992_image_43006.jpg Снова ультрафиолетовое Солнце datas/users/1-1272271992_image_43007.jpg Крупный план datas/users/1-1272271992_image_43008.jpg Крупный план datas/users/1-1272271993_image_43009.jpg На этом изображении видна плазма, температура которой варьируется от миллиона до 4 млн градусов. Все, что холоднее, попросту не видно в жестком ультрафиолете. datas/users/1-1272271993_image_43010.jpg Протурберанец, заснятый камерами SDO datas/users/1-1272271994_image_43011.jpg Снимок через так называемый H-альфа ("Аш-альфа", латинская H обозначает водород) фильтр. datas/users/1-1272271994_image_43012.jpg Солнце с протурберанцем datas/users/1-1272272061_image_43013.jpg Снова один из первых снимков. Получен во время солнечной бури 30 марта. datas/users/1-1272272062_image_43014.jpg Протурберанец. Камеры SDO позволят получать видеозаписи солнечных бурь с ранее недоступным разрешением. datas/users/1-1272272063_image_43015.jpg Необычные цвета - следствие съемки в жестком ультрафиолетовом излучении. Камера зафиксировала излучение, недоступное человеческому глазу. Красные участки имеют температуру около сотни тысяч градусов, синие и зеленые - свыше миллиона. datas/users/1-1272272063_image_43016.jpg Вид самого спутника. Четыре трубки в его передней части сверху - камеры. Сзади видно сопло двигателя и антенна для связи с Землей. "Крылья" по бокам - солнечные батареи.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1272201547_scuba.jpg" align="left" />Участники проекта CUORE, занимающегося регистрацией редких ядерных процессов, защитят создаваемый детектор с помощью свинца, пролежавшего на дне Средиземного моря более 2 000 лет. http://sfiz.ru/page.php?id=1003 Sun, 25 Apr 2010 17:21:20 +0400 <yandex:full-text>Участники проекта CUORE, занимающегося регистрацией редких ядерных процессов, защитят создаваемый детектор с помощью свинца, пролежавшего на дне Средиземного моря более 2 000 лет. Эксперимент CUORE должен начаться через 2–3 года. Его основная цель — наблюдение редчайшего явления безнейтринного двойного бета-распада. Регистрация этого процесса даст физикам возможность рассчитать массу нейтрино и докажет то, что эти частицы являются античастицами для самих себя. Детектор CUORE будет составлен из 988 болометров на базе диоксида теллура, масса каждого из которых составляет 750 г, и размещён в подземной Национальной лаборатории Гран-Сассо. Для защиты детектора от внешних воздействий необходим материал с малой собственной радиоактивностью, и древний свинец подходит практически идеально, поскольку за две тысячи лет содержание радиоактивного изотопа 210Pb в нём сильно сократилось. Груз свинца — примерно 2 000 брусков массой по 33 кг — оказался на дне Средиземного моря неподалёку от Сардинии после того, как здесь затонуло 36-метровое судно, шедшее из Испании в Италию. Остов судна, которое, как считают археологи, было затоплено специально, обнаружили около 20 лет назад; учёные узнали об этом, Итальянский национальный институт ядерной физики профинансировал операцию по извлечению груза, и бруски начали поднимать на поверхность. На прошлой неделе в Лабораторию Гран-Сассо пришла вторая партия из 120 брусков. Стоит заметить, что свинец с затонувшего 450 лет назад испанского галеона уже использовался в аналогичном эксперименте IGEX, но по своему качеству этот материал заметно уступал тому, который будет защищать детектор CUORE.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1271241838_picture.jpg" align="left" />Астрономы обнаружили множество новорожденных крупных и средних звезд в туманности Розетка, удаленной от Земли на расстояние около 5 тысяч световых лет. Фото туманности в высоком разрешении и его описание доступны на сайте Европейского космического агентст http://sfiz.ru/page.php?id=1002 Wed, 14 Apr 2010 14:46:00 +0400 <yandex:full-text>Астрономы обнаружили множество новорожденных крупных и средних звезд в туманности Розетка, удаленной от Земли на расстояние около 5 тысяч световых лет. Фото туманности в высоком разрешении и его описание доступны на сайте Европейского космического агентства (ESA). Огромное облако из газа и пыли, напоминающее по форме цветок (отсюда и название туманности), было сфотографировано в инфракрасном свете в трех различных диапазонах. Снимки были получены при помощи фотокамеры со спектрометром низкого разрешения (PACS) и приемника спектральных и фотометрических изображений (SPIRE), установленных на телескопе "Гершель". Из фотографий было составлено единое изображение (см. иллюстрацию к новости), которое специалисты раскрасили в соответствии с температурой той или иной части облака. Красные цвета отмечают регионы с температурой около минус 263 градусов Цельсия (это всего на 10 градусов выше температуры абсолютного нуля), синие соответствуют областям, "нагретым" до минус 233 градусов Цельсия. Участки активного звездообразования показаны яркими пятнами. Более крупные пятна - это нарождающиеся светила, которые "вырастут" в звезды массой около десяти солнечных. Небольшие яркие пятнышки указывают места, где формируются звезды, масса которых приблизительно равна массе Солнца. Телескоп "Гершель", разработанный специалистами ESA, был запущен в космос 14 мая 2009 года. Благодаря тому что телескоп "видит" Вселенную в инфракрасном диапазоне, заполняющая космос пыль не является для него препятствием (для телескопов, работающих в оптическом диапазоне, пыль непрозрачна). В августе того же года один из детекторов телескопа вышел из строя, и ученым удалось починить его только к 14 января 2010 года. Справка Туманность Розетки - огромное облако пыли и газа, которое охватывает более чем 1° на небе. Его различные части были обозначены диапазоном NGC номеров. Газовое облако как NGC 2237, 2238, 2239 и 2246. Центральное звездное скопление как NGC 2244. Звездное скопление недавно сформировалось из окружающей туманности, и самая яркая из ее звезд заставляет целую туманность пылать, возбуждая ее атомы. Туманность находится на расстоянии в 5,500 световых лет и имеет истинный размер приблизительно 130 световых лет]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1271238145_picture.jpg" align="left" />Физики поставили рекорд, измерив самую слабую из когда-либо регистрировавшихся сил в 174 йоктоньютона (йокто означает 10-24). Статья исследователей пока не напечатана в рецензируемом научном журнале, но ее препринт доступен на сайте arXiv.org. Коротко о р http://sfiz.ru/page.php?id=1000 Wed, 14 Apr 2010 13:43:20 +0400 <yandex:full-text>Физики поставили рекорд, измерив самую слабую из когда-либо регистрировавшихся сил в 174 йоктоньютона (йокто означает 10-24). В своих экспериментах ученые использовали так называемую ловушку Пеннинга - устройство, которое позволяет удерживать заряженные частицы при помощи электрического и магнитного полей. Физики "поймали" в ловушку несколько десятков ионов бериллия, охлажденных до температуры 0,5 микрокельвина (ноль кельвинов, или абсолютный ноль температур, равен минус 273,15 градуса Цельсия). Экстремальное охлаждение было необходимо для того, чтобы максимально избавиться от тепловых перемещений атомов бериллия. В таком "неподвижном" состоянии ионы бериллия становятся очень чувствительны к колебаниям магнитного или электрического поля, которые заставляют их перемещаться. Изменяя характеристики полей, авторы работы заставляли ионы "подпрыгивать" в ловушке. Чтобы определить, насколько сильно переместились ионы (используя этот параметр, можно определить, каково было значение сдвинувшей их силы), ученые использовали лазер - они направляли в ловушку луч и измеряли допплеровский эффект. Этим термином обозначают изменение частоты и длины волны излучения в зависимости от движения его источника или приемника. Если ионы двигались в сторону источника излучения, то отраженный от них луч лазера имел чуть более высокую частоту, чем исходный. Если же ионы удалялись, то частота была ниже. Полученное учеными значение силы на три порядка меньше, чем все значения, измеренные до сих пор. Например, недавно другому коллективу исследователей удалось измерить тягу "светового двигателя" на микроскопической бусине - она оказалась равна 10-15 ньютонов. Авторы исследования полагают, что их данные пригодятся специалистам, работающим в сфере нанотехнологий и миниатюризации компьютерных чипов.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1271236874_picture.jpg" align="left" />Астрономы, изучавшие атмосферу белых карликов - звезд на завершающем этапе эволюции, заключили, что каменистых планет, на которых может быть вода, должно быть больше, чем принято считать. Ученые представили полученные ими выводы в ходе Национальной встреч http://sfiz.ru/page.php?id=999 Wed, 14 Apr 2010 13:22:00 +0400 <yandex:full-text>Астрономы, изучавшие атмосферу белых карликов - звезд на завершающем этапе эволюции, заключили, что каменистых планет, на которых может быть вода, должно быть больше, чем принято считать. Ученые представили полученные ими выводы в ходе Национальной встречи астрономов, проходившей в Глазго. Обычно в атмосфере белых карликов доминируют легкие элементы, такие как водород и гелий, а более тяжелые вещества скрыты в недрах карлика. Однако атмосфера около 20 процентов этих объектов "загрязнена" элементами с порядковым номером больше двух (порядковый номер гелия). Наиболее популярные теории, объясняющие это явление, предполагают, что тяжелые элементы появились в атмосфере звезды в результате поглощения светилом космической пыли или частей пролетающих астероидов. Авторы новой работы изучили 146 белых карликов, большинство из которых расположены в пустынном районе космического пространства, где очень мало пыли и тем более астероидов. Тем не менее, в атмосфере изученных карликов был найден кальций - элемент, стоящий на 20-м месте в таблице Менделеева. Исследователи предположили, что кальций мог остаться от похожих на Землю планет, которые в прошлом обращались вокруг светил. Косвенно правомерность такого предположения подтверждает недавняя работа, авторы которой при помощи телескопа Spitzer обнаружили вокруг белых карликов кольцо пыли, являющейся, по всей вероятности, остатками каменистых планет. Белые карлики, изучавшиеся в этих двух работах, в прошлом были звездами, напоминающими Солнце. Таким образом, результаты исследований указывают, что каменистые планеты нередко обращаются вокруг солнцеподобных звезд. По оценке авторов новой работы, такие планеты могут встречаться более чем у 20 процентов "других Солнц". Вывод о том, что каменистые планеты, обращающиеся вокруг белых карликов (когда они еще не достигли этой стадии), могут содержать воду, базируется на следующем наблюдении: в атмосфере карликов, "загрязненных" кальцием, содержалось больше водорода, чем обычно. В космосе существует множество различных источников водорода, но нахождение в атмосфере белых карликов одновременно и водорода, и кальция навело ученых на мысль, что источником H2 в данном случае являлась вода, бывшая когда-то на поверхности планет. Несколько лет назад сам факт существования планет у других звезд был только гипотезой. Но сейчас астрономы смогли обнаружить несколько сотен таких планет и даже сфотографировать их. В частности, недавно впервые удалось получить снимок планет, обращающихся вокруг похожей на Солнце звезды.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1271236538_nl-2009-03141j_0007.gif" align="left" />Исследователи из Стэнфордского университета (США) показали, как напрямую отбирать носители заряда из фотосинтетической цепи переноса электронов. http://sfiz.ru/page.php?id=998 Wed, 14 Apr 2010 13:16:20 +0400 <yandex:full-text>Исследователи из Стэнфордского университета (США) показали, как напрямую отбирать носители заряда из фотосинтетической цепи переноса электронов. Для проведения экспериментов были созданы наноразмерные золотые электроды с заостренными кончиками, которые авторы аккуратно вводили через клеточные мембраны водоросли Chlamydomonas reinhardtii в хлоропласты — органеллы, содержащие хлорофилл. Мембрана плотно облегала электрод, и клетки оставались живыми. Суть фотосинтеза заключается, как известно, в преобразовании световой энергии в химическую. В ходе этого процесса электроны передаются по специальной транспортной цепи, откуда ученые и извлекают их с помощью электрода. Такой способ выработки электроэнергии может считаться экологичным, поскольку «побочными продуктами» фотосинтеза служат лишь кислород и протоны. datas/users/1-1271236537_cell.jpg Изображение клетки C. reinhardtii, полученное с помощью просвечивающего электронного микроскопа. В опытах каждая клетка давала ток всего в один пикоампер, причем уже через час C. reinhardtii погибали. Вероятно, их убивало то, что в области проникновения электрода в мембране все-таки образовывались микроскопические разрывы; кроме того, водоросли теряли энергию, которая в нормальных условиях была бы использована для поддержания жизнедеятельности. Эффективность сбора электронов составила около 20 процентов, но авторы надеются со временем значительно увеличить этот показатель. В ближайшем будущем они планируют сконструировать новый, менее опасный для клеток электрод и провести эксперименты с другими видами растений, у которых имеются более крупные хлоропласты.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1271236228_picture.jpg" align="left" />Группа физиков из России и США, возглавляемая Юрием Оганесяном из Объединенного института ядерных исследований в Дубне, синтезировала элемент с атомным числом 117. http://sfiz.ru/page.php?id=997 Wed, 14 Apr 2010 13:12:13 +0400 <yandex:full-text>Группа физиков из России и США, возглавляемая Юрием Оганесяном из Объединенного института ядерных исследований в Дубне, синтезировала элемент с атомным числом 117. Элемент, неофициально называемый унунсептием (Uus), закрывает пробел в периодической таблице, образованный полученными ранее в Дубне элементами с атомными числами 116 (унунгексий) и 118 (унуноктий). Для наблюдения унунсептия ученым понадобились атомы кальция 48Са и берклиевая (249Вк) мишень. В ядре кальция содержится 20 протонов, а в ядре берклия — 97, что в сумме и дает 117. Двадцать два миллиграмма изотопа берклия, получать который чрезвычайно сложно, российским исследователям передали их коллеги из Окриджской национальной лаборатории. Помещая мишень под пучок кальция-48, физики следили за процессами распада образующихся сверхтяжелых ядер. В двух сериях экспериментов, каждая из которых длилась 70 дней, наблюдалось всего шесть атомов унунсептия: пять — с 176 нейтронами (293Uus) и один — с 177 нейтронами (294Uus). datas/users/1-1271236228_dubna.jpg Юрий Оганесян (в центре) с коллегами из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса. Фото 1989 года. То, что полученные изотопы унунсептия имеют сравнительно большие периоды полураспада, подтверждает теорию о существовании острова стабильности в области сверхтяжелых ядер. Для ее исследования необходимо синтезировать еще более тяжелые элементы.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1270483295_00303.jpg" align="left" />Двое сотрудников Рочестерского университета (США) сделали кремний сверхгидрофильным, обработав его поверхность с помощью лазера, и заставили воду подниматься вверх по этой поверхности. http://sfiz.ru/page.php?id=996 Mon, 05 Apr 2010 20:04:17 +0400 <yandex:full-text>Двое сотрудников Рочестерского университета (США) сделали кремний сверхгидрофильным, обработав его поверхность с помощью лазера, и заставили воду подниматься вверх по этой поверхности. В прошлом году физики уже демонстрировали аналогичные сверхгидрофильные образцы, но тогда в экспериментах модифицировалась металлическая поверхность. Переход к кремнию важен с практической точки зрения: теперь эту технологию можно будет использовать при разработке оригинальных систем охлаждения. datas/users/1-1270483295_liquid.jpg Распространение воды вверх по кремниевой пластине (фото Адама Фенстера).На подготовленные квадратные образцы кремния размерами 25×25×0,65 мм направлялось излучение титан-сапфирового лазера, который с частотой до 1 кГц выдавал 65-фемтосекундные импульсы с энергией в 1,5 мДж на один импульс. Перемещая лазерное пятно диаметром 100 мкм со скоростью 1 мм/с, авторы создавали дорожки длиной 22 мм и глубиной около 40 мкм. В результате на поверхности образца формировался массив параллельных дорожек, общая ширина которого составляла 11 мм. Жидкость, попавшая на обработанный сверхгидрофильный участок, начинала самопроизвольно перемещаться по проложенным дорожкам. Ученые экспериментировали с дистиллированной водой, ацетоном и метиловым спиртом, и во всех случаях жидкость поднималась на 22 мм примерно за одну секунду, причем скорость ее распространения со временем уменьшалась. Как утверждают исследователи, динамика движения в опытах с достаточной точностью описывается классическим уравнением Уошбёрна, которое устанавливает скорость впитывания жидкости телом, пронизанным капиллярами. Согласно этому уравнению, расстояние, пройденное жидкостью, пропорционально времени, взятому в степени 0,5; именно такую зависимость можно наблюдать на представленном ниже графике, построенном с использованием экспериментальных данных. Авторы также пробовали модифицировать поверхность в условиях вакуума, чтобы исключить возможность окисления на воздухе. Как выяснилось, на результаты опытов такое изменение практически не влияет. datas/users/1-1270483295_patterns.jpg Оптические свойства подготовленной поверхности резко изменяются: она начинает казаться абсолютно черной. Буквами b, c и d обозначены изображения дорожек с разным увеличением. (Иллюстрация из журнала Optics Express.) datas/users/1-1270483295_speed.jpg Зависимость пройденного жидкостью расстояния от времени (иллюстрация из журнала Optics Express).]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1270481603_99393.jpg" align="left" />Специалисты Национального института стандартов и технологий (США) представили свой вариант ионной ловушки, которая позволяет работать с большим числом ионов и построена с использованием набора стандартных элементов. http://sfiz.ru/page.php?id=995 Mon, 05 Apr 2010 19:38:00 +0400 <yandex:full-text>Специалисты Национального института стандартов и технологий (США) представили свой вариант ионной ловушки, которая позволяет работать с большим числом ионов и построена с использованием набора стандартных элементов. Ловушка формируется на пластине из аморфного кварца толщиной 380 мкм. Сначала на нее наносится первый проводящий слой золота толщиной 300 нм, затем методами литографии и травления его соответствующим образом модифицируют, после чего покрывают слоем диэлектрика — диоксида кремния — толщиной 1 мкм. Поверх него ложится второй микрометровый золотой слой, который имеет свой рисунок и в определенных местах контактирует с первым. datas/users/1-1270481603_elements.jpg Некоторые стандартные элементы, используемые при создании ловушки. Красным отмечены РЧ-электроды. (Иллюстрация из New Journal of Physics.) Новое устройство представляет собой планарный вариант известной радиочастотной (РЧ) ловушки Пауля. Для удержания в ней ионов используется комбинация постоянного и радиочастотного электрических полей. Основу ловушки, образованную РЧ-электродами, составляют центральный овал и шесть каналов, которые отходят от него в разные стороны, причем слева и справа находятся зоны загрузки ионов. В местах подведения каналов созданы Y-образные соединения. В конструкции предусмотрены 150 рабочих областей для хранения и переноса ионов — кандидатов на роль кубитов квантового компьютера. Здесь же можно проводить обработку квантовой информации, изменяя состояние кубитов с помощью лазера. Основным достоинством ловушки авторы считают ее масштабируемость. Количество рабочих зон и размеры устройства можно варьировать, используя ровно столько элементов из стандартного набора, сколько необходимо. «Геометрия нашей ловушки легко подстраивается под конкретный эксперимент», — заявляет один из разработчиков Джейсон Амини (Jason Amini). Ученые уже испытали новое устройство в деле, загрузив в ловушку сразу десять ионов магния 24Mg+. Результаты предварительных экспериментов обнадеживают: ионы успешно перемещались от одной рабочей зоны к другой и передавались по Y-образным соединениям. Перемещение иона в обоих направлениях в Y-образном соединении: datas/users/1-1270481603_layout.jpg Общий вид ловушки (иллюстрация J. Amini / NIST). datas/users/1-1270481603_y.jpg Y-образное соединение (иллюстрация из New Journal of Physics).]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1270465117_sn-quarks.jpg" align="left" />Группа физиков из Великобритании, Испании, США и Канады рассчитала точные значения массы наиболее легких верхнего (u) и нижнего (d) кварков. http://sfiz.ru/page.php?id=994 Mon, 05 Apr 2010 15:00:00 +0400 <yandex:full-text>Группа физиков из Великобритании, Испании, США и Канады рассчитала точные значения массы наиболее легких верхнего (u) и нижнего (d) кварков. Первые доказательства существования кварков были получены более 40 лет назад, однако измерить их массу в эксперименте или хотя бы дать ее теоретическую оценку долгое время не удавалось. Причина проста: свойство конфайнмента препятствует наблюдению кварков в свободном состоянии, и физикам приходится работать с адронами — элементарными частицами, в состав которых входят кварки. При этом необходимо понимать, что основные физические свойства частицы определяются ограниченным числом валентных кварков, которые взаимодействуют и связываются друг с другом посредством глюонов. Помимо них, в адронах есть постоянно рождающиеся и исчезающие виртуальные пары частиц (так называемые морские кварки). В случае протона, который состоит, как считается, из двух верхних кварков и одного нижнего, эти три валентные частицы отвечают менее чем за два процента его массы. datas/users/1-1270465116_results.jpg Массы четырех легчайших кварков, приводимые учеными в рассматриваемой статье. Погрешности значений, которые даются в документах международной коллаборации Particle Data Group, показаны цветом. (Иллюстрация из журнала Physical Review Letters.) Для расчета характеристик адронов ученые используют методы квантовой хромодинамики (КХД) на решетке. В этой популярной трактовке квантовой хромодинамики — теории, описывающей сильное взаимодействие, в котором участвуют кварки и глюоны, — время принимается дискретным. В пространстве виртуального адрона строится решетка, в узлах которой определяются поля, соответствующие кваркам, а в звеньях, соединяющих соседние узлы, — поля, соответствующие глюонам. Точность моделирования, как несложно догадаться, определяется размером звеньев, которые постепенно уменьшаются с ростом мощности суперкомпьютеров. При расчетах в рамках КХД на решетке массы кварков подбираются таким образом, чтобы свойства получающихся адронов соответствовали экспериментальным данным. Массы тяжелых кварков уже определены с достаточно высокой точностью, но погрешность значений, установленных для легких фундаментальных частиц, составляла целых 30%. Авторы не стали вычислять массы кварков напрямую, а определили соотношение масс очарованного (с) и странного (s) кварков, проведя моделирование для решеток с интервалами между узлами от 0,15 до 0,05 фм. Полученное точное значение — 11,85 ± 0,16 — было использовано в сочетании с установленной в 2008 году массой очарованного кварка и расчетами другой научной группы, которая выяснила соотношения масс странного, верхнего и нижнего кварков. В результате исследователи пришли к тому, что масса u-кварка должна равняться (2,01 ± 0.14) МэВ/с2, а d-кварка — (4,79 ± 0,16). Эти значения, погрешность которых, как видим, намного меньше 30%, составляют лишь 0,214 и 0,510 процента массы протона. Определение точных параметров кварков позволит теоретикам с большей уверенностью предсказывать и интерпретировать результаты экспериментов на ускорителях частиц. Ученые также надеются построить теорию, которая будет развивать положения стандартной модели и четко объяснять, почему кварки имеют ту или иную массу; очевидно, для этого физикам необходимо знать ее численное значение. По мнению сотрудника Колумбийского университета (США) Нормана Криста (Norman Christ), представленные величины требуют дополнительной проверки: в своих расчетах авторы делают несколько допущений, которые могут влиять на результат. «Больше всего мне хотелось бы увидеть подтверждение этих данных от конкурирующей группы, которая приложит все усилия для того, чтобы найти ошибку в вычислениях», — замечает г-н Крист.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1269190272_7ghi.jpg" align="left" />Физикам из Франции удалось восстановить примитивное изображение, проецируемое с помощью лазера на покрытую краской пластину, расположив на другой стороне препятствия ПЗС-камеру. http://sfiz.ru/page.php?id=233 Sun, 21 Mar 2010 19:53:00 +0300 <yandex:full-text>Физикам из Франции удалось восстановить примитивное изображение, проецируемое с помощью лазера на покрытую краской пластину, расположив на другой стороне препятствия ПЗС-камеру. Некоторые предметы, кажущиеся нам непрозрачными, на самом деле пропускают свет, но рассеяние излучения не позволяет понять, что находится за такими объектами. В 2007 году ученые из Нидерландов, однако, сумели сфокусировать излучение, проходящее сквозь яичную скорлупу и зуб человека. Авторы постарались развить идею этих опытов и использовали в качестве непрозрачного материала стеклянную пластину, покрытую слоем краски толщиной 80 ± 25 мкм. Для того чтобы реконструировать проецируемое изображение, необходимо знать, как именно рассеивается излучение (определить так называемую матрицу передачи). «Если представить в виде лабиринта, который должен преодолеть свет, то матрица передачи окажется картой этого лабиринта», — поясняет участник исследования Сильвен Гиган (Sylvain Gigan). В процессе составления матрицы ученым пришлось более тысячи раз направить на пластину излучение лазера на длине волны 532 нм, каждый раз несколько изменяя параметры луча с помощью пространственного модулятора света. Камера на противоположной стороне фиксировала диаграммы рассеяния, а экспериментаторы сравнивали результаты с тем, какое воздействие на излучение было задано, и вычисляли параметры матрицы. datas/users/1-1269190272_setup.jpg Схема эксперимента. SLM — пространственный модулятор света, L — линза, Р — поляризатор, D — диафрагма. (Иллюстрация авторов работы.) После этого на непрозрачный образец проецировалось простейшее изображение, состоящее всего из 256 пикселов; человек, смотрящий на пластину, увидит только ровное свечение, но авторы, зная параметры матрицы передачи, успешно восстанавливали детали изображения. «Процесс реконструкции проходит очень быстро, — комментирует г-н Гиган. — Почти со скоростью смены кадров видео». Пока, впрочем, эта технология предельно далека от практического использования: передаваемые 256-пиксельные изображения — это всего лишь фон, на котором выделяются несколько пикселов повышенной яркости. datas/users/1-1269190272_dots.jpg Реконструкция изображений с одной и двумя выделенными точками (иллюстрация авторов работы).]]></yandex:full-text>