Бозон Хиггса https://vk.com/wall-63337812_105618 http://so-l.ru/tags/show/bozon_higgsa Tue, 20 Feb 2018 08:58:07 +0300 <![CDATA[В ЦЕРН впервые измерили массу переносчика слабого взаимодействия]]> http://so-l.ru/news/y/2018_02_12_v_cern_vpervie_izmerili_massu_perenoschik Mon, 12 Feb 2018 22:08:00 +0300 <![CDATA[Путин призвал разбюрократить науку]]> http://so-l.ru/news/y/2018_02_11_vesti_putin_prizval_r Sun, 11 Feb 2018 22:20:00 +0300 <![CDATA[Общество: Российские ученые делают не известные никому открытия]]> Парадоксальные выводы можно сделать из опроса накануне Дня российской науки: россияне верят в отечественную науку, но не видят ее достижений. Между тем, несмотря ни на что, соответствующие достижения, причем на мировом уровне, отечественные ученые все-таки производят. По поводу же отсутствия к ним массового интереса есть любопытные версии.

Всероссийский центр изучения общественного мнения (ВЦИОМ) в преддверии Дня российской науки провел опрос, в ходе которого целых 72% россиян не смогли назвать научные открытия страны последних десятилетий. В то же время 48% граждан отметили, что отечественная наука находится на подъеме, 37% заявили, что она немного отстает, и 15% – что значительно отстает от мировой.

Незаметная для граждан российская наука, однако, продолжает двигаться вперед. В связи с этим газета ВЗГЛЯД попросила экспертов рассказать, какие российские научные открытия и достижения последних десятилетий они считают наиболее значимыми.

Фазовый переход в плазме

«Ученые Объединенного института высоких температур и Института проблем химической физики года три назад открыли фазовый переход в плазме, который предсказывали Ландау, Вигнер, Зельдович, Абрикосов и другие. Это новый эффект, и он подтверждается в разных лабораториях мира. Данное открытие широко цитируется и является значимым достижением», – рассказал газете ВЗГЛЯД экс-президент Российской академии наук Владимир Фортов.

«Открытие фазового перехода в плазму имеет значение для изучения физики планет-гигантов Солнечной системы и экзопланет, которых сейчас открыто около полутора тысяч», – объяснил Фортов.

Гравитационные волны

«Астрономия – наука международная, и сугубо национальные открытия в ней сейчас сложно найти. Но если говорить об открытиях, сделанных при значительном участии наших ученых, с использованием нашего оборудования и теоретических наработок – можно вспомнить про открытие, касающееся гравитационных волн», – рассказал газете ВЗГЛЯД доктор физико-математических наук, завотделом физики и эволюции звезд Института астрономии РАН Дмитрий Вибе.

Так, 11 февраля 2016 года ученые, участвующие в проекте LIGO, объявили об открытии гравитационных волн – колебаний «ткани» пространства-времени, вызванных быстрыми перемещениями очень массивных тел, которые были предсказаны еще Альбертом Эйнштейном почти сто лет назад в общей теории относительности.

Бозон Хиггса и графен

Главный научный сотрудник Лаборатории физики Солнца и космических лучей Физического института имени П. Н. Лебедева РАН Сергей Богачев помимо гравитационных волн в качестве международных проектов с участием российских ученых выделил бозон Хиггса. Это новая элементарная частица, открытая в 2012 году.

«Он был открыт в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН). Там вообще в ЦЕРН четыре эксперимента проводилось, с помощью которых этот бозон открыли. И во всех этих экспериментах часть оборудования сделана Россией, кроме того, во всех работах участвовали российские ученые», – указал собеседник.

Несколько лет назад много говорилось про графен, напомнил Богачев. Это новый двумерный материал, представляющий собой форму углерода, толщиной в один атом и обладающий высокой гибкостью при большой прочности. «Люди, которые открыли его, хотя и работают сейчас не в России, но это русские ученые, которые образование получили в России», – отметил собеседник. Это выпускники МФТИ Андрей Гейм и Константин Новоселов.

Противовирусные препараты

Есть ряд новых лекарств, открытых на новой основе, заявил газете ВЗГЛЯД директор Института иммунологии и физиологии УрО РАН, академик Российской академии наук Валерий Черешнев. Раздел фармокологии – это вообще приоритетное российское направление, добавил он.

По его словам, «антибиотики показывают свою несостоятельность», и был сделан целый ряд открытий, связанных с противовирусными препаратами. Например, был открыт и запущен в производство триазавирин – «принципиально новый российский препарат, эффективный против 15 видов гриппа».

Кроме того, ряд открытий посвящен патогенезу и механизму развития заболеваний, отметил Черешнев. Этим направлением занимался, в частности, академик РАМН профессор Анатолий Климов в 80–90-е годы. Он детально изучал аутоиммунное развитие атеросклероза. Раньше считалось, что это заболевание является следствием нарушения обмена холестерина, а сейчас в ходе исследований выяснилось, что сначала начинается какое-то вирусное заболевание, а вслед из-за повышенной проницаемости стенок сосудов возникает нарушение обмена. «Это тоже наше оригинальное направление», – подчеркнул эксперт.

Подлинность «Слова о полку Игореве»

«Помните «Слово о полку Игореве»? – заявил газете ВЗГЛЯД кандидат исторических наук, доктор политических наук, академик РАН Юрий Пивоваров. – Когда «Слово» нашли в конце XVIII века, сразу возникла мысль, что это подделка. Даже Пушкин писал, что «Слово о полку» стоит, как колокольня в степи, в поле, то есть что ничего подобного тогда не было. Во время пожара Москвы 1812 года, как говорят, подлинник сгорел. И выдающийся русский историк Зимин в XX веке написал книгу о том, что это подделка. А это был великий ученый, и все ему поверили, в том числе и я», – рассказал собеседник.

«А вот академик Андрей Зализняк вместе с крупнейшим археологом, академиком Валентином Яниным доказал аутентичность «Слова». Причем Зализняк доказал это как филолог мирового уровня. Это говорит о высокой зрелости культуры Древней Руси. И это не просто открытие мирового уровня, сделанное в середине 2000-х. Это повод для пересмотра исторических взглядов», – подчеркнул Пивоваров.

Темная энергия и «квантовый блокчейн»

Есть и еще ряд любопытных открытий, сделанных российскими учеными. 1 февраля исследователи из Института теоретической физики РАН предложили новое описание темной энергии, позволяющее судить о ее преобразовании в темную материю. Темная материя и темная энергия вместе составляют около 95% всего вещества Вселенной, и при этом они мало изучены. Предложение ученых стало новым решением космологической загадки.

Предыдущий год тоже был знаковым для ученых. Физики из Российского квантового центра создали первый в мире «квантовый блокчейн» (система распределенного хранения данных, которую невозможно взломать, поскольку она защищена при помощи методов квантовой криптографии).

И неинтересно, и нечего

Как видно, достижений у российской науки за последние годы было достаточно. Как же так вышло, что в массовом сознании ничего об этом не известно? Валерий Черешнев считает, что причиной этому «общее отношение к науке, не только у нас, но и в мире. В целом уменьшается финансирование», – подчеркнул Черешнев.

Научное просвещение, пропаганда научных исследований сократились в десятки раз. «Где программа «Очевидное – невероятное», из которой полстраны черпали знания? Где журналы, например «Знание – сила», которые популярным языком рассказывали о достижениях? Нет ничего, все убрали», – констатировал собеседник. По его мнению, чтобы исправить ситуацию, необходимо вернуться «к государственной системе пропаганды».

«Научные исследования, конечно, надо уметь презентовать, но с «горячими новостями» они конкурировать не могут. Да и вообще доля такой информации крайне низкая, потому она становится узкопрофильной информацией», – согласилась с ним член комитета ГД по образованию и науке Алена Аршинова.

А вот Владимир Фортов считает, что виноваты и сами деятели науки. «Ученые должны вести диалог с обществом и разъяснять, какое значение это имеет для людей», – говорит он.

Но есть и принципиально иная версия исчезновения массового интереса к научным достижениям.

«Дело в том, что в области физических технологий никаких открытий уже не будет, потому что известны четыре типа фундаментальных взаимодействий. И все из того, что появляется нового, является не более чем следствием этих вещей. Известны свойства индивидуальных объектов, создана фундаментальная теория, которая называется стандартной, и она описывает весь мир. Сейчас даже Нобелевские премии не за что давать, – заявил газете ВЗГЛЯД доктор технических наук, профессор, специалист по ядерной физике и атомной энергетике Игорь Острецов. – Конечно, есть достижения в области совершенствовании старых открытий. Но принципиально это ничего не меняет».

Теги:  наука, Россия, нобелевская премия, ученые, научные открытия, бозон Хиггса, графен, Российская академия наук

]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_02_05_obshestvo_rossiyskie_uchenie_delayut_neizv Mon, 05 Feb 2018 19:45:46 +0300
<![CDATA[На Большом адронном коллайдере обнаружена частица, которую ждали 50 лет]]> http://so-l.ru/news/y/2018_02_02_na_bolshom_adronnom_kollaydere_obnaruzhen Fri, 02 Feb 2018 15:15:00 +0300 <![CDATA[Что будет с наукой в ближайшем будущем?]]> Если бы вы вернулись на 30 лет назад, мир был бы совершенно другим. Единственными известными планетами были планеты Солнечной системы. Мы понятия не имели, что такое темная энергия. Не было космических телескопов. Гравитационные волны были недоказанной теорией. Мы пока не открыли всех кварков и лептонов, никто не знал, существует ли бозон Хиггса. Мы даже не знали, как быстро расширяется Вселенная. В 2018 году, поколение спустя, мы существенно углубили наши знания в этих вопросах, а также сделали совершенно неожиданные открытия. Что дальше?

]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_01_28_chto_budet_s_naukoy_v_blizhayshem_budushem Sun, 28 Jan 2018 10:19:07 +0300
<![CDATA[Что будет с наукой в ближайшем будущем?]]>

Если бы вы вернулись на 30 лет назад, мир был бы совершенно другим. Единственными известными планетами были планеты Солнечной системы. Мы понятия не имели, что такое темная энергия. Не было космических телескопов. Гравитационные волны были недоказанной теорией. Мы пока не открыли всех кварков и лептонов, никто не знал, существует ли бозон Хиггса. Мы даже не знали, как быстро расширяется Вселенная. В 2018 году, поколение спустя, мы существенно углубили наши знания в этих вопросах, а также сделали совершенно неожиданные открытия. Что дальше?

Что ученые планируют делать дальше?

Большой галактический кластер Abell 2744 и его эффект гравитационного линзирования на фоне галактик, согласующийся с общей теорией относительности Эйнштейна, растягивающий и увеличивающий свет далекой Вселенной, позволяя увидеть нам самые далекие объекты.

Всему миру пришлось поработать ради этой революции. Телескопы, обсерватории, ускорители частиц, детекторы нейтрино и эксперименты с гравитационными волнами имеются по всему миру, на всех семи континентах и даже в космосе. IceCube на Южном полюсе, «Хаббл», «Гершель» и «Кеплер» в космосе, LIGO и VIRGO, ищущие гравитационные волны, БАК и ЦЕРН — все эти открытия стали возможными благодаря работе тысяч ученых, инженеров, студентов и граждан, неустанно разгадывающих секреты Вселенной. При всем этом важно осознавать, насколько далеко мы зашли: мы понимаем Вселенную лучше любого человека предыдущего поколения, от Ньютона и Эйнштейна до Фейнмана. Они о таком могли только мечтать. Что же будет дальше?

После модернизации магнита БАК энергии запуска почти удвоились. Будущие апгрейды увеличат число столкновений в секунду и позволят извлекать еще больше данных.

Физика частиц

За последние несколько лет мы обнаружили бозон Хиггса, массивность нейтрино и нарушение Т-симметрии. БАК и ЦЕРН работают полным ходом, собирая данные на высоких энергиях. Между тем IceCube и обсерватория Пьера Оже измеряют нейтрино, в том числе высокоэнергетические и космические нейтрино, как никогда прежде. Будущие нейтринные обсерватории вроде IceCube Gen2 (с увеличенным в десять раз объемом столкновений) и ANTARES (детектор с морской водой на десять миллионов тонн) означают, что мы увидим десятикратное увеличение объемов данных, полученных в этих экспериментах и в конечном итоге увидим нейтрино новых сверновых или слияний нейтронных звезд.

Обсерватория IceCube, первая в своем роде нейтринная обсерватория, спроектированная для наблюдения неуловимых высокоэнергетических частиц из-под антарктических льдов.

Не следует преуменьшать важность апгрейдов для протекающих экспериментов. БАК, в частности, собрал только 2% данных, которые должен был собрать за срок службы. Между тем, возможно создание новых экспериментальных установок вроде Международного линейного коллайдера, протонного коллайдера нового поколения или даже (если технологии появятся) релятивистского мюонного коллайдера, которые позволят нам достичь новых границ в понимании физики фундаментальных частиц. Удивительное время жить.

Вид с воздуха на детектор гравитационных волн VIRGO, расположенный возле Пизы (Италия). VIRGO — это гигантский лазерный интерферометр Михельсона с 3-километровыми рукавами, дополненный двумя 4-километровыми детекторами LIGO.

Гравитационные волны

После десятилетий работы над множеством компонентов эпоха гравитационно-волновой астрономии не только наступила, но и успешно продолжается. В настоящее время обсерватории LIGO и VIRGO обнаружили в общей сложности пять слияний черных дыр и одно слияние нейтронных звезд, а после некоторых обновлений обещают стать еще чувствительнее. Это означает, что в следующий раз, когда они заработают, они смогут улавливать еще более тонкие и далекие сигналы. В последующие годы заработают детекторы KAGRA и LIGO в Индии, открывая возможности еще более точных гравитационно-волновых измерений. Гравитационные волны сверхновых, мерцания пульсаров, слияния двойных звезд и даже поглощений черными дырами нейтронных звезд могут быть также на горизонте.

LISA глазами художника

Однако не только LIGO занимается поиском гравитационных волн! В 2030-х годах будет запущена LISA (Laser Interferometer Space Antenna), которая позволит нам находить гравитационные волны сверхмассивных черных дыр, а также волны объектов с низкой частотой. В отличие от LIGO, сигналы LISA позволят нам предсказывать, когда и где будут происходить слияния, чтобы наши оптические телескопы были готовы запечатлеть такое крупное событие. Измерения поляризации космического микроволнового фона позволят выделить остаточные гравитационные волны после инфляции, а также другие сигналы гравитационные волн, которые накапливались миллиарды лет. Это совершенно новая область научных исследований.

Hubble Ultra Deep Field, содержащий 10 000 галактик, некоторые из которых скучкованы и скомканы вместе, это самый глубокий вид Вселенной, который у нас есть, демонстрирующий ее невероятную протяженность от ближайших структур до тех, свет которых шел к нам больше 13 миллиардов лет. И это только начало.

Астрономия и астрофизика

С чего начинается все новое в астрономии? Как будто наши протекающие миссии недостаточно зрелищные. Наземные, воздушные, космические эксперименты постоянно обновляются, дополняются новыми, более мощными инструментами; мы запускаем новые миссии в космос. Недавно запущенные миссии вроде Swift, NuSTAR, NICER и CREAM откроют нам новое окно к самым разным вещам, от энергетических космических лучей до недр нейтронных звезд. Инструмент HIRMES, который должен отправиться на борту SOFIA в следующем году, покажет нам, как диски протозвезд превращаются в раздутые полненькие звезды. TESS, который будет запущен в конце этого года, будет искать потенциально обитаемые планеты земных размеров возле самых ярких и близких к нам звезд в небе.

В 2020 году будет запущен инструмент IXPE, который позволит нам измерять рентгеновские лучи и их поляризацию, предоставит нам новую информацию о космических рентгеновских лучах и самых плотных, самых массивных объектах (вроде сверхмассивных черных дыр) во Вселенной. GUSTO, запущенный в рассчитанном на длительное странствие воздушном шаре над Арктикой, позволит нам изучать Млечный Путь и межзвездную среду, расскажет нам о фазах жизни звезды, от рождения и до самой смерти. XARM и ATHENA должны произвести переворот в рентгеновской астрономии, рассказав нам о формировании структур, потоках, исходящих из галактического центра, а в дальнейшем даже пролить свет на темную материю. Тем временем EUCLID обеспечит нас измерениями далекой вселенной и позволит увидеть тысячи сверхновых.

И все это не говоря о главных миссиях NASA вроде космического телескопа Джеймса Вебба, WFIRST или четырех кандидатов на главную миссию NASA в 2030 годах. Определить, какие из потенциально обитаемых миров обладают атмосферой, и измерить ее содержание; определить, какие строительные элементы жизни присутствуют в молекулярных облаках, и найти самые далекие галактики; найти самые первые звезды, созданные из газа Большого Взрыва, чтобы изучить их формирование и рост — все эти миссии могут помочь ответить на главные философские вопросы о том, откуда взялась наша Вселенная и почему она такая, какая есть.

В то же время на земле строятся массивные телескопы. Large Synoptic Survey Telescope объединит амбиции SDSS и Pan-STARRS и сделает их телескопы в 20 раз мощнее. Square Kilometer Array обещает радиоастрономам открыть тысячи новых черных дыр, а возможно, даже источники, которых мы пока не знаем. Еще мы строим телескопы 30-метрового класса вроде GMT и ELT, которые могут собирать в 100 раз больше света, чем «Хаббл». Секреты Вселенной вот-вот откроются нам.

Это, конечно, лишь верхушка айсберга. В каждой научной области, в каждой подобласти есть своя серия интересных экспериментов и предложений, и даже этот список, представленный здесь, далеко не всеобъемлющий, не включает даже планетарные научные миссии. И хотя космические агентства испытывают трудности с финансированием, тысячи и тысячи людей работают над этими миссиями — планируют, проектируют, строят и проводят их, а потом анализируют результаты. Когда ты в поиске фундаментальной правды о Вселенной, ты пытаешься ответить на такие вопросы:

  • Из чего состоит Вселенная?
  • Как все вокруг стало таким, каким стало?
  • Существует ли жизнь во Вселенной, кроме нас?
  • Какой будет конечная судьба всего?

Как сказал Томас Зарбухен из NASA о текущих и будущих миссиях вроде «Хаббла», «Джеймса Вебба», WFIRST и других: «Благодаря этим ведущим миссиям мы понимаем, почему изучаем Вселенную. Это наука в масштабах цивилизации. Если бы мы не делали этого, мы не были бы NASA».

И не просто NASA, а национальные и международные организации, которые работают сообща, позволяют нам искать ответы на вопросы, которых мы не могли даже задать поколение назад. По мере того, как раскрываются секреты Вселенной, они поднимают более глубокие и фундаментальные вопросы о нашем происхождении, композиции и судьбе. Это лучшее время для открытий, потому что Вселенная становится только ярче.

]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_01_25_chto_budet_s_naukoy_v_blizhayshem_budushem Thu, 25 Jan 2018 18:30:03 +0300
<![CDATA[Ученые степени без спецсоветов]]> http://so-l.ru/news/y/2018_01_19_uchenie_stepeni_bez_specsovetov Fri, 19 Jan 2018 18:17:20 +0300 <![CDATA[Научные открытий 2017 года, которые звучат как фантастика]]>

Заголовки научных статей начинают всё больше напоминать названия рассказов из научно-фантастических журналов.

Может быть что то из этого напоминает "исследование британских ученых", но все же...


10. Учёные создали темпоральные кристаллы, для которых не действуют законы симметрии времени

Согласно первому закону термодинамики, создание вечного двигателя, который будет работать без дополнительного источника энергии, невозможно. Однако в начале этого года физикам удалось создать конструкции, называемые темпоральными кристаллами, которые, безусловно, ставят этот тезис под сомнение.

Темпоральные кристаллы выступают в качестве первых реальных примеров нового состояния материи, называемого «неравновесным», в котором атомы имеют переменную температуру и никогда не находятся в тепловом равновесии друг с другом. Темпоральные кристаллы имеют атомную структуру, которая повторяется не только в пространстве, но и во времени, что позволяет им поддерживать постоянные колебания без получения энергии.Это происходит даже в стационарном состоянии, которое является самым низшим энергетическим состоянием, когда движение теоретически невозможно, поскольку оно требует затрат энергии.

Так что же, кристаллы времени нарушают законы физики? Строго говоря, нет. Закон сохранения энергии работает только в системах с симметрией во времени, которая подразумевает, что законы физики одинаковы везде и всегда. Однако темпоральные кристаллы нарушают законы симметрии времени и пространства. И не только они. Магниты тоже иногда считаются природными асимметричными объектами, потому что у них есть северный и южный полюса.

Ещё одна причина, по которой темпоральные кристаллы не нарушают законов термодинамики, заключается в том, что они не полностью изолированы. Иногда их нужно «подталкивать» – то есть давать внешний импульс, после получения которого они уже начнут менять свои состояния снова и снова. Возможно, что в будущем эти кристаллы найдут широкое применение в области передачи и хранения информации в квантовых системах. Они могут сыграть решающую роль в квантовых вычислениях.


9. «Живые» крылья стрекозы


В энциклопедии Merriam-Webster говорится, что крыло – это подвижный придаток из перьев или мембраны, используемый птицами, насекомыми и летучими мышами для полёта. Оно не должно быть живым, но энтомологи из Кильского университета в Германии сделали несколько потрясающих открытий, которые говорят об обратном – по крайней мере, относительно некоторых стрекоз.

Насекомые дышат с помощью трахейной системы. Воздух проникает в организм через отверстия, называемые дыхальцами. Затем он проходит через сложную сеть трахей, которые доставляют воздух ко всем клеткам тела. Однако сами крылья состоят почти полностью из мёртвой ткани, которая высыхает и либо становится полупрозрачной, либо покрывается цветными узорами. Области мертвой ткани пронизывают прожилки, и это единственные компоненты крыла, являющиеся частью дыхательной системы.

Однако когда энтомолог Рейнер Гильермо Феррейра посмотрел на крыло самца стрекозы Zenithoptera через электронный микроскоп, он увидел крошечные ветвистые трахейные трубки. Это был первый случай, когда нечто подобное было замечено в крыле насекомого. Для определения того, является ли эта физиологическая особенность свойственной только этому виду или, возможно, встречается и у других стрекоз, или даже у других насекомых, потребуется много исследований. Возможно даже, что это единичная мутация. Наличие обильных запасов кислорода может объяснить яркие, сложные синие узоры, свойственные крыльям стрекозы Zenithoptera, которые не содержат синего пигмента.


8. Древний клещ с кровью динозавра внутри


Мы часто находим удивительные вещи, сохранившиеся внутри янтаря, но этот год преподнёс нам суперприз. Учёные из Мьянмы обнаружили кусочки янтаря, которым 99 миллионов лет, внутри них содержались паразиты, подобные современным клещам. Один из них запутался в пере динозавра, ещё двое были найдены в кусочке гнезда динозавра, а четвёртый оказался заполненным кровью динозавров внутри.

Конечно, это заставило людей сразу подумать о сценарии из «Парка Юрского периода» и о возможности использования крови, чтобы воссоздать динозавров. К сожалению, в ближайшее время этого не случится, потому что извлечь образцы ДНК из найденных кусочков янтаря невозможно. Дискуссии о том, как долго может продержаться молекула ДНК, всё ещё не окончены, но даже по самым оптимистичным оценкам и в самых оптимальных условиях срок их жизни не более нескольких миллионов лет.

Но, хотя клещ, названный Deinocrotondraculi («Ужасный Дракула»), и не помог восстановить динозавров, он всё равно остаётся крайне необычной находкой, которая предоставила нам новые знания. Теперь мы знаем не только то, что у пернатых динозавров водились древние клещи, но и то, что они заражали даже гнёзда динозавров.


7. Модификация генов взрослого человека


На сегодняшний день вершиной генной терапии являются «короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами», или CRISPR (от англ. clustered regularly interspaced short palindromic repeats). Семейство последовательностей ДНК, которые в настоящее время составляют основу технологии CRISPR-Cas9, теоретически может навсегда изменить ДНК человека.

В 2017 году генная инженерия сделала решительный рывок вперёд – после того, как команда из Протеомического исследовательского центра в Пекине объявила, что успешно использовала CRISPR-Cas9 для устранения болезнетворных мутаций жизнеспособных человеческих эмбрионов. Другая команда, из лондонского Института Фрэнсиса Крика, прошла противоположный путь и впервые использовала эту технологию для преднамеренного создания мутаций в человеческих эмбрионах. (В частности, они «отключили» ген, способствующий развитию эмбрионов в бластоцисты.)

Исследования показали, что технология CRISPR-Cas9 работает – и довольно успешно. Однако это вызвало активные этические дебаты о том, насколько далеко можно заходить в использовании этой технологии. Теоретически, это может привести к «дизайнерским детям», которые могут обладать интеллектуальными, спортивными и физическими характеристиками в соответствии с характеристиками, заданными родителями.

Отбросив этику в сторону, в ноябре этого года исследования зашли ещё дальше, когда CRISPR-Cas9 впервые испытали на взрослом человеке. 44-летний Брэд Мадду из Калифорнии страдает синдромом Хантера, неизлечимой болезнью, которая в конечном итоге может привести его к инвалидному креслу. Ему вводили миллиарды копий корректирующего гена. Пройдёт несколько месяцев, прежде чем мы сможем определить, была ли процедура успешной.



6. Что было раньше – губка или гребневики?


Новый научный отчёт, который был опубликован в этом году, должен раз и навсегда положить конец давней дискуссии о происхождении животных. Согласно исследованию, губки являются «сёстрами» всех животных в мире. Это связано с тем, что губки были первой группой, которая отделилась в процессе эволюции от примитивного общего предка всех животных. Это произошло примерно 750 миллионов лет назад.

Ранее велись горячие дебаты, которые сводились к двум основным кандидатам: вышеупомянутым губкам и морским беспозвоночным под названием гребневики. В то время как губки – простейшие существа, которые сидят на дне океана и питаются, пропуская и отфильтровывая воду через свой организм, гребневики более сложные. Они напоминают медузу, способны двигаться в воде, могут создавать световые узоры и имеют простейшую нервную систему. Вопрос о том, кто из них был первым, означает вопрос о том, как выглядел наш общий предок. Это считается важнейшим моментом в отслеживании истории нашей эволюции.

Хотя результаты исследования смело провозглашают, что вопрос урегулирован, всего за несколько месяцев до этого было опубликовано другое исследование, в котором говорилось, что нашими эволюционными «сёстрами» являются гребневики. Следовательно, ещё слишком рано говорить о том, что последние результаты можно считать достаточно надёжными, чтобы подавить любые сомнения.


5. Еноты прошли древний тест на интеллект





В шестом веке до нашей эры древнегреческий писатель Эзоп написал сам или насобирал множество басен, которые в наше время известны как «Басни Эзопа». Среди них была басня под названием «Ворона и кувшин», в которой описывается, как хотевшая пить ворона бросала в кувшин камешки, чтобы поднять уровень воды и суметь напиться.

Несколько тысяч лет спустя учёные поняли, что эта басня описывает хороший способ тестирования интеллекта животных. Эксперименты показали, что подопытные животные понимали причину и следствие. Вороны, как и их сородичи, грачи и сойки, подтвердили истинность басни. Обезьяны также прошли этот тест, кроме того, в этом году к списку добавились и еноты.

Во время теста по басне Эзопа восемь енотов получили ёмкости с водой, на поверхности которой плавал зефир. Уровень воды был слишком низким, чтобы его достать. Двое из испытуемых успешно набросали в ёмкость камней, чтобы поднять уровень воды и получить желаемое.

Другие подопытные нашли свои собственные креативные решения, которых исследователи никак не ожидали. Один из енотов, вместо того, чтобы бросать в ёмкость камни, взобрался на ёмкость и начал раскачиваться на ней из стороны в сторону, пока не опрокинул. В другом тесте, с использованием вместо камней плавающих и тонущих шариков, эксперты надеялись, что еноты будут использовать тонущие шарики и отбрасывать плавающие. Вместо этого, некоторые животные стали многократно окунать в воду плавающий шарик, пока поднявшаяся волна не прибила кусочки зефира к борту, что облегчило их извлечение.



4. Физики создали первый топологический лазер


Физики из Калифорнийского университета в Сан-Диего утверждают, что создали новый тип лазера – «топологический», луч которого может принимать любую сложную форму без рассеивания света. Устройство работает на основе концепции топологических изоляторов (материалов, которые внутри своего объёма являются диэлектриками, но проводят ток по поверхности), которая получила Нобелевскую премию по физике в 2016 году.

Обычно в лазерах для усиления света используются кольцевые резонаторы. Они более эффективны, чем резонаторы с острыми углами. Однако на этот раз исследовательская группа создала топологическую полость с использованием фотонного кристалла в качестве зеркала. В частности, были использованы два фотонных кристалла с различными топологиями, один из которых являлся звёздообразной ячейкой в квадратной решетке, а другой – треугольной решёткой с цилиндрическими воздушными отверстиями. Член команды Бубакар Канте сравнил их с бубликом и кренделем: хотя они оба – хлеб с отверстиями, различное количество отверстий делает их различными.

Как только кристаллы попадают в нужное место, луч принимает желаемую форму. Управляется эта система с помощью магнитного поля. Оно позволяет менять направление, в котором излучается свет, тем самым создавая световой поток. Непосредственное практическое применение этого способно увеличить скорость оптической связи. Однако в перспективе это рассматривается как шаг вперёд в создании оптических компьютеров.



3. Учёные открыли экситониум


Физики всего мира с большим энтузиазмом отнеслись к открытию новой формы материи, названной экситониум. Эта форма представляет собой конденсат из квазичастиц, экситонов, которые являются связанным состоянием свободного электрона и электронной дырки, которая образовывается в результате того, что молекула потеряла электрон. Более того, физик-теоретик из Гарварда Берт Гальперин предсказал существование экситониума ещё в 1960-х годах, и с тех пор учёные пытались доказать его правоту (или ошибку).

Подобно многим крупным научным открытиям, и в этом открытии была изрядная доля случайности. Команда исследователей из Университета штата Иллинойс, которая обнаружила экситониум, на самом деле осваивала новую технологию, называемую спектроскопией потерь энергии в электронном потоке (M-EELS) –созданную специально для идентификации экситонов. Однако открытие состоялось, когда исследователи проводили всего лишь калибровочные тесты. Один член команды вошёл в комнату, пока все остальные смотрели на экраны. Они сказали, что зафиксировали «лёгкий плазмон», предшественник экситонной конденсации.

Руководитель исследования профессор Питер Аббамонт сравнил это открытие с бозоном Хиггса – оно не будет иметь непосредственного использования в реальной жизни, но оно показывает, что наше нынешнее понимание квантовой механики находится на правильном пути.



2. Учёных создали нанороботов, которые убивают рак


Исследователи из Университета Дарема утверждают, что создали нанороботы, которые способны выявить раковые клетки и убить их всего за 60 секунд. В ходе увенчавшегося успехом испытания, проведённого в университете, крошечным роботам потребовалось от одной до трёх минут, чтобы проникнуть через наружную мембрану в раковую клетку простаты и немедленно уничтожить её.

Нанороботы в 50000 раз меньше диаметра человеческого волоса. Они активируются светом и вращаются со скоростью от двух до трёх миллионов оборотов в секунду, чтобы получить возможность проникнуть через оболочку клетки. Когда они достигают своей цели, то могут либо уничтожить её, либо внедрить в неё полезный терапевтический агент.

До сих пор нанороботы испытывались только на отдельных клетках, но обнадеживающие результаты побудили учёных перейти к опытам на микроорганизмах и мелких рыбёшках. Дальнейшая цель – перейти к грызунам, а затем и к людям.



1. Межзвёздный астероид может быть инопланетным космическим аппаратом


Прошло всего пару месяцев с тех пор, как астрономы радостно объявили об открытии первого межзвёздного объекта, пролетающего через Солнечную систему, астероида под названием «Оумуамуа». С тех пор они наблюдали много странных вещей, происходивших с этим небесным телом. Иногда оно вело себя так необычно, что учёные считают – объект может оказаться космическим кораблём инопланетян.

Прежде всего, настораживает его форма. Оумуамуа имеет форму сигары с отношением длины к диаметру как десять к одному, чего ни разу не видели ни в одном из наблюдаемых астероидов. Сначала учёные подумали, что это комета, но затем поняли, что это не так, потому что объект не оставлял за собой хвоста по мере приближения к Солнцу. Более того, некоторые эксперты утверждают, что скорость вращения объекта должна была развалить любой нормальный астероид. Складывается впечатление, что он был специально создан для межзвёздных путешествий.

Но если он создан искусственно, то что это может быть? Одни говорят, что это инопланетный зонд, другие считают, что это может быть космический корабль, двигатели которого пришли в неисправность, и теперь он плывёт через космос. В любом случае, участники таких программ, как SETI и BreakthroughListen считают, что Оумуамуа требует дальнейшего исследования, поэтому нацеливают на него свои телескопы и прослушивают любые радиосигналы.

Пока гипотеза об инопланетянах никак не подтвердилась, первоначальные наблюдения SETI ни к чему не привели. Многие исследователи по-прежнему пессимистично оценивают шансы, что объект может быть создан инопланетянами, но в любом случае исследования будут продолжены.


источники
http://muz4in.net/news/10_nauchnykh_otkrytij_2017_goda_kotorye_zvuchat_kak_fantastika/2017-12-18-44641


]]>
http://so-l.ru/news/y/2017_12_19_nauchnie_otkritiy_2017_goda_kotorie_zvuch Tue, 19 Dec 2017 21:00:05 +0300
<![CDATA[10 научных открытий 2017 года, которые звучат как фантастика]]> http://so-l.ru/news/y/2017_12_19_10_nauchnih_otkritiy_2017_goda_kotorie_z Tue, 19 Dec 2017 08:53:48 +0300 <![CDATA[По данным из ЦЕРН, физики ТГУ получили мегагрант Правительства РФ]]>
Мегагрант станет продолжением научной работы исследовательской группы ТГУ в коллаборации ATLAS на Большом Адронном коллайдере. В 2016 году университет вошел в проект мюонного спектрометра эксперимента ATLAS, где томские ученые под руководством Александра Ходинова исследуют процессы распадов бозона Хиггса на два мюона (мюон – это более тяжелый аналог электрона). Их задачей...
]]>
http://so-l.ru/news/y/2017_12_18_po_dannim_iz_cern_fiziki_tgu_poluchili_m Mon, 18 Dec 2017 10:18:00 +0300
<![CDATA[Как устроена жизнь. Вступление ( Сергей Морозенко )]]> http://so-l.ru/news/y/2017_12_10_kak_ustroena_zhizn_vstuplenie_sergey Sun, 10 Dec 2017 17:56:29 +0300 <![CDATA[Эйнштейн и Дюшан опять оказались правы]]>
В этом смысле примечателен знаменитый Фонтан Марселя Дюшана, который был создан в 1917 на спор с Ман Рэем, что Открытое Общество Независимых Художников откажется принять его на выставку. Потом этот унитаз выкинули, но в 40-50-х Дюшан опять поспорил на этот унитаз, что он сделает его великим произведением искусства и продаст за миллион долларов, просто чтобы доказать, что главным качеством любого произведения искусства в Америке является бирка с ценой. Вместе со своими друзьями из Йельского университета он разработал целую теорию об особом артистической пространстве, попадая в которое писсуар превращается в произведение искусства, и выиграл пари, продав несколько писсуаров, погруженных в артистическое пространство.
Но самое смешное это то, что эта теория укрепилась, пустила корни, породила другие течения в искусстве, развивающие или опровергающие эту теорию, и сейчас рассказывать серьезным историкам искусства о том, что изначально это была шутка, бесполезно - какие могут быть шутки, если человек продал обычный БУ унитаз за миллион долларов?!

Но еще более смешная ситуация, очень похожая на унитаз Дюшана, сложилась в современной науке и сейчас стремительно захватывает технику, приготовившись стать мощным экономическим фактором. В 1935-году Эйнштейн, Подольский и Розен сформулировали ЭПР-парадокс, который должен был показать абсурдность квантовой механики. Их статья «Можно ли считать квантово-механическое описание физической реальности полным?» была опубликована в № 47 журнала «Physical Review», и в ней описывался неоспоримый мысленный эксперимент, в котором нарушался принцип неопределённости Гейзенберга. Но в том же году большой шутник Шредингер, придумал некое состояние "запутанности" c помощью которого "распутал" парадокс, запутав квантовую механику настолько, что Ричарду Фейнману ничего не оставалось как интерпретировать ее с помощью метода "заткнись и вычисляй". Этот метод оказался настолько успешным, что несколько месяцев назад физикам удалось построить квантовую машину времени и теперь если им удастся запутать атомы тела внука с атомами тела бабушки, то внучек сможет наконец вернуться в прошлое и убить свою бабушку, до того, как появились на свет его родители.

Но самое интересное это то, что результатов этого эксперимента в низком старте ждет вся компьютерная индустрия и мировое сообщество, так как именно на эффекте запутанности стоит основная идея так называемых квантовых компьютеров. Мощность этих компьютеров так велика, что вскоре будет сосчитана суммарная сумма грантов, выданных на открытие бозона Хиггса, численно решены уравнения Навье Стокса для F-35, атакующих Северную Корею, а граждане России смогут наконец насладится порнухой настолько реалистичной, что настоящий секс их перестанет привлекать, Путинская программа повышения рождаемости провалится, он проиграет выборы и Хиллари Клинтон сможет наконец свергнуть Трампа, потерявшего в лице президента Путина свою главную если не единственную опору. Сами понимаете, что после таких результатов никто и не вспомнит о том, для чего был сформулирован ЭПР-парадокс, так же как сейчас никто не вспоминает для чего Дюшан начал делать свои унитазы.
]]>
http://so-l.ru/news/y/2017_12_04_eynshteyn_i_dyushamb_opyat_okazalis_pravi Mon, 04 Dec 2017 12:56:07 +0300
<![CDATA[Три нерешенные проблемы фундаментальной физики]]> http://so-l.ru/news/y/2017_11_30_tri_nereshennie_problemi_fundamentalnoy Thu, 30 Nov 2017 09:23:02 +0300 <![CDATA[ЦЕРН снова «нащупал» новую физику]]> http://so-l.ru/news/y/2017_11_21_cern_snova_nashupal_novuyu_fiziku Tue, 21 Nov 2017 18:46:33 +0300 <![CDATA[Профессии, связанные с физикой, для девушек]]> Профессии, связанные с физикой, повсюду, ведь физические процессы правят нашей жизнью. И хотя на первый взгляд может показаться, что эта сфера не для прекрасного пола, на деле девушек-физиков становится все больше. Узнайте, какие профессии открыты выпускницам физических факультетов.

Профессии, связанные с физикой, для девушек

Профессии, связанные с физикой

Физика — предмет, к которому большинство школьниц относится с опаской. Сдавать экзамены по нему решаются единицы. И дело не только в том, что физика, как и любая другая точная наука, требует внимательности, четкости мышления и логики. Выпускницы не знают, какие бывают технические специальности и какие интересные виды профессий связаны с физикой.

Исследования в области физики ведутся беспрерывно, на них выделяют различные гранты. Поэтому нужны лишь квалифицированные специалисты как мужского, так и женского пола.

В зависимости от специализации и интересов девушки могут выбрать такие профессии по физике:

  • преподаватель. Обучает физике в школе или высшем учебном заведении;
  • физик-механик. Занимается практическим применением теоретических знаний в разработке автомобилей — от легковых до гоночных;
  • физик-аналитик. Изучает особенности работы техники и возможные риски, необходим в любой производственной сфере;
  • инженер-технолог. Работает с промышленным оборудованием;
  • физик-ядерщик и физик-атомщик. Занимаются исследованиями, которые приводят к революционным открытиям, таким как обнаружение бозона Хиггса и изобретение адронного коллайдера;
  • инженер-нефтяник. Оптимизирует работу нефте- и газодобывающих предприятий;
  • физик-информатик. Изучает теоретические проблемы компьютерного программирования и совершенствует работу программного и технического обеспечения;
  • физик-конструктор. Занимается проектировкой авто- и авиатехники, а также ракет, спутников и других космических аппаратов;
  • специалист медицинской физики. Обслуживает медицинскую аппаратуру в диагностических центрах;
  • инженер-конструктор. Проектирует разнообразные конструкции, начиная со стальных каркасов и заканчивая электросхемами.

Профессии, связанные с физикой, для девушек

Вопреки распространенному мнению девушкам эти отрасли интересны не меньше, чем мужчинам, и они достигают в них значительных успехов.

Это не все профессии, связанные с физикой, но это основные направления, в которых может развиваться карьера выпускницы физического факультета.

Читайте также: Самые высокооплачиваемые профессии в Казахстане 2017

Профессии, связанные с физикой в Казахстане

Профессии, связанные с физикой, для девушек

Выбор профессии напрямую зависит от полученного образования. Вузы Казахстана предлагают такие специальности по физике:

  1. Общая физика. По окончании вуза вы сможете заниматься преподавательской и научно-исследовательской деятельностью, участвовать в проектировании и конструировании техники, а также применять знания в производственно-управленческих процессах. Это широкое направление, которое гарантирует большой и разнообразный выбор вакансий. При желании можно углубить знания в узкой специализации.
  2. Ядерная физика. Открывает двери в профессию физика-ядерщика и мир научных открытий. Специалисты этого факультета работают не только в лабораториях и исследовательских центрах, но и занимают должности на производственных предприятиях и объединениях ядерно-энергетического комплекса.
  3. Техническая физика. Готовит технологов и инженеров. Вы сможете разрабатывать и проектировать технические новинки в любой промышленной сфере. У вас под контролем будет весь процесс от создания прототипа новой модели до ее материального воплощения.

Помимо этого, образование физика дает отличный старт в переводческой карьере — специалисты, которые могут доступно и грамотно перевести техническую литературу всегда на вес золота.

Девушка-физик может найти и свой собственный профессиональный путь, совмещая образование и хобби. Отличным примером такого самовыражения стал бьюти-блог 24-летней Адэль Мифтаховой. Будучи петрофизиком и пользуясь научными знаниями, девушка ведет записи о воздействии косметики на кожу.

Успех в любой сфере зависит от неподдельного интереса к выбранной области. Если вам по душе физика — отправляйтесь покорять научный мир без малейших сомнений.

Читайте также: Самые востребованные профессии в Казахстане в 2017 году

]]>
http://so-l.ru/news/y/2017_11_20_professii_svyazannie_s_fizikoy_dlya_devu Mon, 20 Nov 2017 18:05:09 +0300
<![CDATA[ЦЕРН снова «нащупал» новую физику]]>

С середины и до конца двадцатого века квантовые физики разобрали по частям единую теорию физики, предложенную общей теорией относительности Эйнштейна. Физика большого подчиняется гравитации, но только квантовая физика могла описывать наблюдения малого. С тех пор продолжается теоретическое перетягивание каната между гравитацией и тремя другими фундаментальными взаимодействиями, пока физики пытаются расширить гравитацию или квантовую физику, чтобы одна могла поглотить другую. Последние измерения, поступившие с Большого адронного коллайдера, показывают расхождение между прогнозами Стандартной модели, которые могут намекать на совершенно новые сферы Вселенной, лежащие в основе описываемого квантовой физикой. Хотя для подтверждения этих аномалий требуются повторные испытания, подтверждение будет означать поворотный момент в нашем самом фундаментальном описании физики частиц на сегодняшний день.

Квантовые физики обнаружили, что мезоны не распадаются на каон и мюон так часто, как того требует Стандартная модель. Они считают, что повышение мощности Большого адронного коллайдера раскроет частицу нового типа, ответственную за это расхождение. Хотя расхождение могут вызвать ошибки в данных или теории, в таком случае вместо новой частицы улучшенный БАК станет благом для нескольких проектов на передовом фронте физики.

Стандартная модель

Стандартная модель — это хорошо проверенная фундаментальная теория квантовой физики, которая описывает три из четырех фундаментальных взаимодействия, которые, как полагают, управляют нашей физической реальностью. Квантовые частицы бывают двух основных типов: кварки и лептоны. Кварки связываются вместе в различных комбинациях, образуя частицы вроде протона и нейтрона. Протоны, нейтроны и электроны, как известно, собираются в атомы.

«Лептонное семейство» имеет более тяжелые версии электрона — вроде мюона — и кварки могут сливаться в сотни других составных частиц. Две из них, самый нижний и К-мезоны, оказались замешаны в этом квантовом детективе, на который обратили внимание ученые. B-мезон распадается на К-мезон, сопровождаемый мюоном (mu-) и анти-мюоном (mu+).

Аномалия

Ученые обнаружили вероятность в 2,5 сигма, или 1 к 80 того, что в отсутствие неожиданных эффектов, то есть новой физики, более девиантное распределение, чем наблюдалось, будет производиться примерно в 1,25% случаев, говорит профессор Спенсер Клейн, старший научный сотрудник Национальной лаборатории Лоуренса Беркли. Клейн не участвовал в исследовании.

Проще говоря, частота распада мезонов на странные кварки в процессе протонных столкновений на БАК оказывается ниже ожидаемой. «Загвоздка в том, что с 2,5 сигма либо данные немного не того, либо теория немного не того, либо есть намек на что-то за пределами Стандартной модели», говорит Клейн. «Я бы поставил на что-то одно из первых двух».

По мнению Клейна, это отклонение неизбежно, учитывая большой объем данных, которыми оперируют компьютеры в операциях с БАК. «С петабайтовыми наборами данных с БАК и современными компьютерами мы можем производить огромное число вычислений разных величин», говорит Клейн. «БАК выдал много сотен результатов. Статистически некоторые из них могут демонстрировать флуктуации в 2,5 сигма». Физики частиц обычно ждут флуктуацию в 5 сигма, прежде чем бить в колокол.

Эти последние аномальные наблюдения тоже не были взяты с потолка. «Интересно то, как эти наблюдения соотносятся с другими аномальными измерениями процессов с участием B-мезонов, сделанными за последние годы», говорит доктор Тевонг Ю, соавтор исследования и младший научный сотрудник в Университете Кембриджа. «Эти независимые измерения были менее чисты, но более значительны. В сумме, шанс того, что все эти разные измерения отклоняются от Стандартной модели, близок к 1 на 16 000, или 4 сигма», говорит он.

Расширение Стандартной модели

Исключая статистическую или теоретическую ошибки, Тевонг подозревает, что аномалии маскируют присутствие совершенно новых частиц, лептокварков или новых калибровочных бозонов. Внутри нижних мезонов квантовые возбуждения новых частиц могут мешать нормальной частоте распада. В своем исследовании ученые заключили, что обновленный БАК может подтвердить существование новых частиц и внести мощное обновление в Стандартную модель в процессе.

«Это было бы революционным для нашего фундаментального понимания Вселенной», говорит Тевонг. «Для физики частиц это будет означать, что мы приподнимаем еще один слой Природы и продолжаем путешествие к самым элементарным строительным блокам. Это будет важно для космологии, поскольку она опирается на наши фундаментальные теории понимания ранней Вселенной. Взаимодействие между космологией и физикой частиц было очень плодотворным в прошлом. Что касается темной материи, если она возникает из того же нового физического сектора, в который встроен лептокварк, мы могли бы также найти ее след».

Знания — сила

До сих пор ученые с БАК наблюдали лишь призраки и аномалии, намекающие на частицы, существующие на высоких уровнях энергии. Чтобы доказать их существование, физикам «нужно подтвердить косвенные признаки, а для этого нужно ждать, пока эксперимент LHCb не соберет больше данных о распадах B, чтобы сделать более точные измерения», говорит Тевонг. «Мы также получим независимое подтверждение с другого эксперимента, Belle II, который даст о себе знать в следующие несколько лет. После всего этого, если измерение распадов B все еще будет расходиться с прогнозами Стандартной модели, мы будем уверены, что здесь играет нечто за пределами Стандартной модели».

Чтобы установить существование новых частиц, физики должны произвести их так же, как нижние мезоны или бозоны Хиггса, и наблюдать за их распадом. Тот факт, что они не видели таких экзотических частиц на БАК (пока что), означает, что те могут быть слишком тяжелыми и для их производства нужно больше энергии.

Квантовый скачок для БАК

Поиск новых частиц на БАК не зависит от ожидания. Вероятность наблюдения новых явлений прямо пропорциональна количеству частиц, погибающих в столкновениях. «Чем больше появляется частиц, тем выше шансы того, что мы заметим нужное на фоне множества других событий в этих столкновениях», объясняет Тевонг. Поиск новых частиц он уподобляет поиску иголки в стогу сена; проще найти иголку в стогу сена, который набит иголками.

Если аномалии будут подтверждены, Стандартная модель должна будет измениться. Вместе с тем увеличатся и масштабы энергии, на которые будут ориентировать следующее поколение коллайдеров. Возможно, и до темной материи доберемся. А там, глядишь, объединим все эти взаимодействия между различными аномалиями в единую и элегантную теорию.

]]>
http://so-l.ru/news/y/2017_11_20_cern_snova_nashupal_novuyu_fiziku Mon, 20 Nov 2017 17:35:14 +0300
<![CDATA[Излучение Хокинга спасло Вселенную от распада ложного вакуума]]> izluchenie-hokinga

Черные дыры могут заметно ускорить процесс распада ложного вакуума, в ходе которого Вселенная переходит из текущего метастабильного состояния в состояние с более низкой энергией. В результате подобного распада привычный нам мир перестал бы существовать. Однако двое физиков-теоретиков изучили этот процесс в приближении тонкостенных пузырьков истинного вакуума, прояснили физический смысл «скорости зарождения» и показали, что даже маленькие черные дыры не должны влиять на распад ложного вакуума, поскольку они окружены частицами из-за излучения Хокинга.

Статья опубликована в Physical Review D, передает N+1.

Открытие на Большом адронном коллайдере (LHC) бозона Хиггса подтвердило справедливость Стандартной модели. В этой модели потенциал поля Хиггса, ответственного за возникновение массы у элементарных частиц, имеет довольно странную зависимость от энергии. На первый взгляд, при небольших значениях энергии взаимодействия бозонов (порядка тераэлектронвольт) поле имеет минимум, что соответствует вакуумному состоянию нашего пространства-времени (то есть состоянию, в котором энергия обычных полей минимальна). Однако эта зависимость имеет еще один минимум, лежащий в области гораздо больших энергий (порядка 1012 тераэлектронвольт), причем этот минимум находится ниже. Поэтому наш вакуум считается «ложным», то есть не отвечающим настоящему минимуму поля Хиггса.

В некоторых случаях может произойти спонтанный переход Вселенной из ложного вакуума в истинный (так называемый «распад ложного вакуума»), при этом будет выделяться огромная энергия. Обычно этот переход объясняют спонтанным образованием пузырьков истинного вакуума в ложном, которые при благоприятных условиях будут бесконечно расширяться, а при неблагоприятных — схлопываться. Отдаленно это напоминает процесс кипения воды, только вместо пузырьков насыщенного пара мы имеем дело с истинным вакуумом. В частности, именно поэтому некоторые люди боятся экспериментов на LHC — они считают, что эти эксперименты могут вызвать подобный переход. В действительности такие опасения не очень основательны, поскольку энергии, достигаемые на коллайдере, относительно малы. Более того, при текущем значении параметров Стандартной модели время жизни ложного вакуума превышает текущий возраст Вселенной, то есть в рамках этой модели наш вакуум является метастабильным.

Однако некоторые процессы могут ускорить распад ложного вакуума. Например, вокруг черной дыры пространство-время сильно искривляется, и правила подсчета энергии пузырька несколько изменяются, что должно увеличивать вероятность распада. При этом чем меньше черная дыра, тем проще вокруг нее образуются пузырьки и тем больше вероятность распада. С другой стороны, мы до сих пор продолжаем жить в ложном вакууме, что указывает либо на отсутствие таких черных дыр, либо на недостатки в наших теориях, либо на наше невероятное везение.

В данной статье физики-теоретики Кёхей Мукаида (Kyohei Mukaida) и Масаки Ямада (Masaki Yamada) исследовали, как происходит образование пузырей истинного вакуума рядом с черной дырой, и показали, что в таких процессах необходимо учитывать окружающую черную дыру разогретую плазму. Для этого они использовали теорию тонкостенного пузыря на фоне черной дыры в пространстве-времени де Ситтера (такое пространство описывает расширяющуюся Вселенную).

«Скорость зарождения» (nucleation rate) таких пузырьков ученые вычислили тремя различными способами. В первом способе, обычно используемом при подобных расчетах, теоретики учитывали искажение метрики возникающими пузырьками. В двух других случаях физики его не учитывали и работали в приближении плоского пространства-времени и фиксированной фоновой метрики, чтобы упростить вычисления и прояснить физический смысл происходящих процессов. Эти два метода физики сравнивают с использованием микроканонического и канонического ансамбля в статистической физике: в первом случае суммарная энергия пузырька и черной дыры сохраняется, а во втором случае остается постоянной только температура. В любом случае, оба этих подхода дают одинаковые результаты, если образующиеся пузырьки слабо искажают пространство-время.

Оказалось, что «скорость зарождения» складывается из двух существенных частей, отвечающих за возникновение пузырей с энергией E и собственно за туннелирование в истинный вакуум. В случае черной дыры энергии E отвечает изменение массы дыры при образовании пузырька. Этот факт ученые доказали двумя способами, пренебрегая действием пузырька на исходную метрику, а затем показали, что при учете этого действия ничего не меняется, если температура черной дыры (определяемая по температуре излучения Хокинга) конечна.

Кроме того, физики заметили, что в квантовой теории поля имеется множество других степеней свободы, и помимо пузырей истинного вакуума вокруг черной дыры также должны возбуждаться другие состояния с энергией E. Поэтому необходимо учитывать поправки к вероятности образования пузырьков, возникающие из-за присутствия плазмы. Такие поправки будут возникать даже в том случае, если черная дыра находится в «пустом» пространстве, поскольку вокруг нее обязательно образуется плазма, разогретая до температуры Хокинга. Оказывается, что в этом случае рождение пузырьков затруднено, поскольку, по словам авторов статьи, «скалярное поле предпочитает симметричную точку в пространстве полей из-за тепловой массы». Поэтому скорость образования пузырьков не должна сильно возрастать даже около небольших черных дыр.

]]>
http://so-l.ru/news/y/2017_11_16_izluchenie_hokinga_spaslo_vselennuyu_ot_ra Thu, 16 Nov 2017 12:09:54 +0300
<![CDATA[Большой адронный коллайдер достиг рекордной светимости]]> http://so-l.ru/news/y/2017_11_15_bolshoy_adronniy_kollayder_dostig_rekord Wed, 15 Nov 2017 16:42:00 +0300 <![CDATA[Ведущий ученый ЦЕРНа расскажет томичам о бозоне Хиггса и драйверах науки]]>
14 ноября ведущий ученый в области физики высоких энергий Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН), почетный профессор ТПУ Максим Титов прочтет открытую лекцию в Томском политехе. Как сообщает пресс-служба вуза, свою лекцию Максим Титов посвятит будущим направлениям в физике элементарных частиц и продемонстрирует взаимосвязь между наукой, технологиями и инновациями в реализуемых...
]]>
http://so-l.ru/news/y/2017_11_14_vedushiy_ucheniy_cerna_rasskazhet_tomicham_o Tue, 14 Nov 2017 04:08:10 +0300
<![CDATA[Что может сделать наука на 600 миллиардов долларов?]]>

США тратят на военные расходы больше, чем все десять идущих следом стран, вместе взятых: 600 миллиардов долларов в год. Это почти в десять раз больше, чем тратит на военные расходы Россия. Между тем совместный бюджет NASA и Национального научного фонда – всего 25 миллиардов долларов, или 4% от военного бюджета. Многие астрономы, астрофизики, инженеры и ученые всех мастей грезят увеличением бюджетов своих сфер.

Что, если бы мы на самом деле дотянулись до звезд? Что, если бы жили в эпоху, когда инвестиции в мирные исследования для блага человечества значительно превышали бы инвестиции в войну, оборону и военную технику? Если бы космические и научные бюджеты отдельно взятых стран достигли 600 миллиардов долларов, послужной список человечества значительно бы увеличился. Вот пять возможных прорывов, которые могла бы осуществить наука, если бы получила военный бюджет всего на один год.

Окончательный энергетический прорыв: реактор ядерного синтеза с чистой энергией

Хотя для достижения ядерного синтеза существует много разных методов, наиболее перспективным направлением является магнитный конфайнмент (удержание). Международный консорциум ИТЭР начал строительство еще в эпоху Рейгана — Горбачева, и в 2019 году, когда общий объем инвестиций достиг 20 миллиардов евро, он будет полностью завершен. Понадобится еще десять лет, чтобы осуществить успешное зажигание плазмы, и в 2030-х годах мы должны преодолеть точку невозврата, синтезируя вместе дейтерий и тритий.

Тем не менее во многих отношениях единственное, что препятствует проникновению энергии синтеза в наш мир, – это авансовые инвестиции с невероятно долгосрочной отдачей. Взяв американский военный бюджет всего на один год, ученые могли бы не только достичь ядерного синтеза, но и научились бы его масштабировать и произвели бы революцию в сфере энергетики на Земле. Это конечный святой Грааль для энергии, и величайшим препятствием для его успеха является не физика, а нехватка инвестиций.

Марс и его тонкая атмосфера. Фотографию сделал орбитальный аппарат «Викинг» в 1970-х годах. При всех трудностях проживания на Красной планете, успешную человеческую колонию можно было бы построить всего за 50 миллиардов долларов.

Минимум четыре отдельных колонии на Марсе

Люди на Марсе? Единственное, что нас останавливает, — это финансирование, которого нет с 1990-х годов. Благодаря устойчивым инвестициям в размере 50-150 миллиардов долларов за 10 лет, мы могли бы приземлиться на поверхности Марса, высадив экипаж, который смог бы остаться на планете на 6-18 месяцев перед возвращением. Мы могли бы создать четыре отдельных независимых колонии на другой планете за 600 миллиардов долларов. Единственная причина, почему мы не сделали этого прежде, — это финансирование.

Два работника устанавливают фотовольтаический массив на крыше. Небольшая 2-киловаттная установка может быть коммерчески доступна сегодня за 5000 долларов

2000-ваттная система солнечных батарей в каждом доме

Есть много прорывных технологий, которые можно было бы совместить с солнечной энергией, от прозрачных окон до черепицы и сайдинга. Но самой дешевой и эффективной солнечной установкой по-прежнему остается солнечная панель. Системы, которые вырабатывают приблизительно 2000 ватт, сейчас стоят дешевле 5000 долларов и предоставляют порядка 175-375 кВт в месяц. Если взять 125 миллионов домов в отдельно взятой стране, за 600 миллиардов долларов можно было бы поставить систему солнечных батарей в каждый дом.

Это не решило бы наши энергетические потребности, но значительно снизило бы нагрузку на электрическую сеть и сократило бы использование ископаемого топлива. К тому же эффект был бы мгновенным.

Гипотетический новый ускоритель, либо длинный линейный, либо окружающий Землю, мог бы затмить энергии БАК. Но никаких гарантий, что мы найдем что-то новое, нет

Ускоритель частиц на всю страну, в 40 раз мощнее БАК

Думаете, БАК — это круто? На нем были достигнуты протон-протонные столкновения с энергией в 14 ТэВ в 27-километровом туннеле под землей, и обошлось это примерно в 10 миллиардов долларов. Что можно было бы построить, если бы денег было в шестьдесят раз больше? Верьте или нет, есть только два свободных параметра, которые определяют, насколько мощным может быть кольцевой ускоритель протонов: сила электромагнитов, которые ими управляют, и окружность вашего кольца.

За 600 миллиардов долларов мы могли бы построить туннель длиной в 1000 километров и достигнуть протон-протонных столкновений на энергиях свыше 500 ТэВ. Если наши электромагнитные технологии также будут улучшаться, мы могли бы преодолеть барьер в 1 ПэВ (1 ПэВ = 1000 ТэВ). Следующим шагом будет гигантский «Фермитрон», впервые представленный Энрико Ферми, ускоритель частиц с окружностью через всю Землю. Если БАК найдет что-нибудь за пределами бозона Хиггса, это станет явным сигналом к исследованию новых энергетических границ.

«Супер-Хаббл», в 100 раз мощнее предыдущего

Космический телескоп Хаббла стал революционной обсерваторией и во многом остается капитаном в области астрономии и астрофизики. Но будучи диаметром в 2,4 метра, он уже достиг своего максимального разрешения. По сути, чтобы увидеть объекты в десять раз тусклее, ему нужно наблюдать их в 100 раз дольше. Но если мы построим космический телескоп в 10 раз больше, с 24-метровой тарелкой, его разрешение не только будет в 10 раз выше – за 2 часа наблюдений он увидит все, что Хаббл видит за неделю.

Космический телескоп Джеймса Вебба с его сегментированным дизайном, солнцезащитным козырьком и автоматизированной роботизированной технологией может стать доказательством концепции такой миссии, однако ограничивающим фактором остается финансирование. Чтобы получить размер, качество изображения и возможности запуска и обслуживания, необходимые для создания такого монстра, потребуются большие инвестиции. За 600 миллиардов долларов мы могли бы дойти до диаметра 30-40 метров, но «в 100 раз мощнее Хаббла» – это консервативная оценка. Технологии, которые мы могли бы создать за эти деньги, могли бы произвести революцию, сравнимую с программой «Аполлон».

Конечно, мы могли бы осуществить прорывы по всем этим направлениям и за сумму, меньшую, чем 600 миллиардов долларов. ИТЭР все еще строится – и на него уйдет в общей сложности 40 миллиардов долларов. Одна-единственная миссия экипажа на Марс обошлась бы в 50 миллиардов долларов, включая массовое развертывание инфраструктуры на поверхности Марса. 2-киловаттные солнечные инсталляции на крыше уже доступны за 5000 долларов, но с каждым годом падают в цене. «Небольшие» суперколлайдеры оцениваются в диапазоне 20-40 миллиардов долларов и смогут достигать энергий, которые БАК и не снились. LUVOIR, самый амбициозный проект космического телескопа из предлагаемых, в 40 раз мощнее Хаббла, обойдется в 15 миллиардов долларов.

Затраты на достижение наших научных мечтаний воистину высоки астрономически, но выигрыш будет еще выше. Всего за одно поколение инвестиции такого масштаба в науку и технику могли бы преобразовать наш мир так, как никогда прежде. Всего за год и 600 миллиардов долларов можно было бы осуществить прорыв в научных исследованиях на следующие 25 лет.

]]>
http://so-l.ru/news/y/2017_11_13_chto_mozhet_sdelat_nauka_na_600_milliardo Mon, 13 Nov 2017 17:00:16 +0300
<![CDATA[В пирамиде Хеопса нашли потайную комнату]]> http://so-l.ru/news/y/2017_11_03_v_piramide_heopsa_nashli_potaynuyu_komnatu Fri, 03 Nov 2017 06:11:00 +0300