Метка: физика

Матрица и Святой Грааль: Главные достижения физики за 2017 год

Теоретические и эмпирические достижения физиков за 2017 год можно свести к семи ключевым направлениям. При этом некоторые результаты, к которым пришла наука, противоречат друг другу. Но это нормально: процесс познания продолжается.

Водород превратился в металл

Год начался с обретения святого Грааля — физикам удалось превратить водород в металл. Эксперимент подтвердил теоретические разработки первой половины прошлого века. Исследователи из Гарвардского университета охладили элемент до −267 градусов Цельсия и подвергли давлению в 495 гигапаскалей, что больше чем в центре Земли.

Экспериментаторы сами сравнили получение первого на планете металлического водорода с обретением священной чаши — главной цели легендарных рыцарей. Но остался открытым вопрос, сохранит ли водород свои свойства, когда ослабнет давление. Физики надеются, что нет.

Путешествия во времени возможны

Пересмотреть концепцию времени предложили теоретики из Университета Вены и Австрийской академии наук. По законам квантовой механики, чем точнее часы, тем скорее они подвергают поток времени эффекту квантовой неопределенности. И это ограничивает возможность наших измерительных приборов, независимо от того, насколько они хорошо сделаны.

Измерить время невозможно. Зато в нем можно путешествовать, используя искривления, утверждает ученый из Университета Британской Колумбии (Канада). Правда, пока это только теоретический допуск. Для создания реальной машины времени нет необходимых материалов.

Зато перемещаться в прошлое способны квантовые частицы, точнее влиять на другие частицы во времени. Эту теорию в 2017 году подтвердили ученые из Чепменского университета (США) и Института теоретической физики Периметр (Канада). Их теоретические изыскания привели к любопытному выводу: либо физические явления способны распространяться в прошлое, либо наука столкнулась с нематериальным способом взаимодействия частиц.

Темной энергии не существует. Но это не точно

Споры о темной энергии — гипотетической константе, объясняющей расширение Вселенной — не прекращаются с начала тысячелетия. В этом году физики пришли к выводу, что темной энергии все-таки не существует.

Ученые из Будапештского университета и их коллеги из США предположили, что ошибка кроется в понимании структуры Вселенной. Сторонники концепции темной энергии исходили из того, что материя однородна по плотности, а это не так. Компьютерная модель показала, что Вселенная состоит как бы из пузырей, и это снимает противоречия. Темная энергия больше не нужна для того, чтобы объяснить необъяснимые явления.

Впрочем, модель, построенная на суперкомпьютере Даремского университета (Британия) привела астрофизиков к прямо противоположным выводам. И данные магнитного альфа-спектрометра с Международной космической станции подтвердили, что темная энергия все-таки существуют. Это независимо друг от друга констатировали две группы исследователей: из Германии и из Китая.

А главное, XENON1T, самый чувствительный в мире детектор темной материи, дал первые данные. Правда, положительных результатов пока нет. Но ученые довольны, что система вообще работает и демонстрирует минимальные погрешности.

Гравитация — ключ к другим измерениям

Физики давно мечтают построить теорию всего — систему, которая исчерпывающе описывала бы реальность. Не позволяет одно из четырех фундаментальных взаимодействий — гравитация. Частицы, которые переносили бы гравитационное взаимодействие, не обнаружены. А значит, в соответствии с законами квантовой механики, нет и волн.

Остроумное решение проблемы предложили ученые из института Макса Планка. По их мнению, гравитационное поле возникает именно в тот момент, когда квантовая волна становится частицей.

Еще одно препятствие к построению теории всего — отсутствие действия обратного силе притяжения, этот фактор тоже нарушает симметрию идеальных формул. Впрочем, ученые из Университета штата Вашингтон в апреле 2017 создали вещество, которое ведет себя так, будто у него отрицательная масса. Эффект достигался и ранее, но никогда результат не был таким точным и определенным.

Интерес к изучению гравитации увеличивает теория, согласно которой тяготение подвержено влиянию из других измерений. Физики из Института Макса Планка (Германия) намерены, применив самые современные детекторы гравитационных волн, подтвердить или опровергнуть существование других измерений уже через год. В конце 2018-го или самое позднее — в начале 2019 года.

Квантовая механика обречена

Нетрудно заметить, что большинство открытий современной физики связано с изучением квантовой механики. Тем не менее, ученые заявляют, что квантовая теория в современном виде долго не продержится. И ключом к пониманию мира станет новая математика.

В свете таких высказываний непонятно как воспринимать новость о том, что экспериментаторам из Института Нильса Бора впервые в истории науки удалось заставить кубиты вращаться в обратную сторону. Или о том, что второй закон термодинамики при определенных обстоятельствах неприменим в квантовом мире, как утверждают физики из МФТИ. Возможно, все это стоит воспринимать как подтверждение действующей теории. Возможно, — как шаг в сторону новой физики, которая еще точнее опишет реальность.

А пока ученые продолжают искать явления, которые примирят миры Эйнштейна и Ньютона. Возможно, в этом поможет экситон — новая форма материи. Кстати, он оказался конденсатом, хотя до сих пор теоретики много спорили об его природе.

Управление светом

Замечательные результаты в 2017 году были достигнуты в оптике — одном из самых востребованных разделов физики. Именно он заставляет все эффективнее работать беспроводные сети, мобильные устройства и компьютерную память.

В этой области физики из России, Швеции и США добились, казалось бы, невозможного: прозрачный материал полностью поглотил свет. Ученые получили парадоксальный результат, меняя интенсивность падающего луча.

И еще один невероятный эксперимент. Оптики из Гарвардского университета создали волновод с нулевым преломлением. В нем свет перестал быть волной — повел себя как бесконечная длинная фаза. Для достижения такого эффекта исследователи применили метаматериалы, причем использовали не форму призмы, как в предыдущих опытах, а сделали подобие прямого провода. Но самой сложной задачей оказалось не создание прибора, а доказательство его эффективности.

Мы не в матрице

И еще одно важное открытие, сделанное в 2017 году. Мир реален, мы все-таки живем не в матрице, что бы ни утверждали философы и фантасты. Для кого-то это хорошая новость, для кого-то плохая. Физики просто констатируют факт. Точнее, приводят систему доказательств, которую в будущем можно опровергнуть. Или дополнить так, что от изначального утверждения ничего не останется.

Нобелевскую премию по физике присудили трем ученым

Имена очередных нобелевских лауреатов огласили в Стокгольме. Награду в области физики разделят Дэвид Таулес, Дункан Холдейн и Марк Костерлиц. Премия присуждена с формулировкой «за теоретические открытия в топологических фазовых переходах и топологических фазах материи».

«Лауреаты открыли дверь в неизведанный мир, в котором материя может принимать многие состояния. Они использовали передовые математические методы для изучения необычных фаз и состояний материи, такие как сверхпроводники, супержидкости или тонкие магнитные пленки. Благодаря их новаторскому подходу стали возможными поиски новых и экзотических фаз материи. Многие люди надеются, что в будущем они найдут им применение в области материаловедения и электроники», — так обосновывает присуждение премии Нобелевский комитет.

115-я нобелевская неделя стартовала 3 октября, по традиции первым объявили имя нобелевского лауреата в области медицины и физиологии. Вторник — день физиков, на очереди — химики, имя лауреата станет известно завтра.

Имена нобелевских лауреатов по физике назовут сегодня

В Стокгольме продолжается Нобелевская неделя. Сегодня огласят имена лауреатов премии по физике.

Среди наиболее очевидных кандидатов — Рональд Древер, Кип Торн и Райнер Вайс, работавшие над проектом по созданию лазерно- интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO), которая сделала возможным обнаружение гравитационных волн. Существование гравитационных волн было предсказано еще Альбертом Эйнштейном в теории относительности, однако попытки их обнаружить оставались тщетными вплоть до сентября 2015 года. 14 сентября обсерваториям в штатах Луизиана и Вашингтон удалось зарегистрировать гравитационные волны при помощи наземных гравитационных телескопов. Официально об этом было объявлено в феврале, новость стала главной научной сенсацией 2016 года. Однако, как отмечают некоторые научные аналитики, с номинацией группы могут возникнуть проблемы, так как ученых, работавших над проектом, гораздо больше, чем это допускает регламент Нобелевского комитета, согласно которому премии могут присуждаться только в индивидуальном порядке, максимальное количество лауреатов – три человека. Исключение составляет премия мира, ее лауреатами могут стать как физические лица, так и организации.

Кроме ученых, поймавших гравитационную волну, в числе вероятных кандидатов агентство Tompson Reuters называет профессора Калифорнийского университета Марвина Коэна. Он может получить награду за исследования твердых материалов и прогнозирование их свойств, в частности, за развитие теории псевдопотенциала, которая позволяет с достаточной точностью определять структуры зон, фононные спектры, объяснять устойчивость той или иной кристаллической модификации металла, предсказывать полиморфные превращения и свойства металлов под давлением.

Премия может достаться и Селсо Грибоджи, Эдварду Отту, Джеймсу Йорку, давшим описание теории управления хаотических систем и являющимся авторами метода, позволяющего определить хаотичность системы и силу хаотичных колебаний.

В этом году Нобелевскую премию по физике вручат в 110-й раз. С 1901 года ее лауреатами стали более 200 человек, в их числе — советские физики Игорь Тамм и Илья Франк (1958), Лев Ландау (1962), Николай Басов и Александр Прохоров (1964), Петр Капица (1978), Жорес Алферов (2000), Алексей Абрикосов и Виталий Гинзбург (2003), Константин Новоселов (2010).

В Якутске началась международная борьба умов

Около 200 школьников собрала 23-я Международная олимпиада по математике, физике, химии и информатике «Туймаада-2016». В Якутию приехали представители Казахстана, Болгарии, Румынии, 16 регионов России. Честь республики будут отстаивать три команды.

Торжественное открытие олимпиады состоялось 17 июля в туристическом комплексе «Ленские зори». Гостей и участников поприветствовали министр образования Якутии Феодосия Габышева, первый заместитель министра Эдуард Кондратьев, проректор СВФУ им. М.К. Аммосова Михаил Федоров, директор Малой академии наук Владимир Егоров.

«Олимпиада стала доброй традицией и собирает вместе одаренных детей, их педагогов для интеллектуального и дружеского общения. Мы уверены, что каждый из участников олимпиады станет достойным гражданином своей страны и является интеллектуальным потенциалом всего мира», — отметила Феодосия Габышева.

Министр образования поделилась новостью об учреждении новых интеллектуальных международных игр «Юность Азии», которые с 2018 года будут проходить в Якутии. Об этом глава республики Егор Борисов объявил на торжественной церемонии закрытия VI Игр «Дети Азии». «Это будет большой форум с интеллектуальными соревнованиями и защитой инновационных проектов. Сейчас началась работа по разработке концепции данных Игр», — проинформировала она.

C47E5421Участники международной олимпиады будут соревноваться в течение двух дней в индивидуальном первенстве по четырем учебным дисциплинам — математике, физике, химии и информатике в два тура.

Для детей подготовлена обширная экскурсионная и культурная программы. Ребята уже посетили самый северный зоопарк «Орто Дойду», библиотеку-архив первого президента Якутии Михаила Николаева и торжественное закрытие Международных спортивных игр «Дети Азии».

Юные физики из Якутии признаны лучшими в стране

Команда «ЭРЭЛ» из Якутии одержала победу в первой лиге Всероссийского школьного учебно-научного турнира по физике «Шунт», который проходил в городе Кирове с 10 по 15 марта.

Учащиеся республиканского лицея-интерната, Якутской классической гимназии, Нюрбинского технического лицея разделили первое место с Петербургским президентским физико-математическим лицеем.

Руководитель команды, отличник образования РС(Я) Гаврил Баишев отметил, что якутяне третий год успешно участвуют в соревновании. Основная часть турнира — физические бои, на которых школьники демонстрируют интересные физические явления, предлагают решения заданий, отстаивают свою точку зрения перед оппонентом и членами жюри.

«Главным отличием этих состязаний является то, что ребята решают экспериментальные задачи. Если обычная олимпиада состоит из теоретических вопросов, здесь выбираешь предоставляемое оборудование, доделываешь свое и докупаешь. Я рад, что наша команда успешно выступила. В прошлом году принимали участие сразу в двух лигах, где завоевали вторые места», — сказал он.

На турнир съехались 18 команд из 6 регионов России — Кирова, Нижнего Новгорода, Перми, Санкт-Петербурга, Челябинска, Якутска.

 

 

Физики научились телепортировать информацию на небольшие расстояния

Немецкие физики разработали методику, которая позволяет фактически мгновенно телепортировать информацию о некоторых свойствах материи на небольшие расстояния не на квантовом, а на обычном уровне, сообщает пресс-служба университета Фридриха Шиллера в Йене.

«Элементарные частицы, такие как электроны и фотоны, существуют, строго говоря, в особом «размазанном» состоянии, в котором их положение в пространстве невозможно определить точно. Внутри такой системы мы можем передавать информацию из одной точки в другую, не тратя на это времени. Подобный процесс мы называем квантовой телепортацией», — заявил Александр Замейт из университета Йены (Германия).

Замейт и его коллеги нашли способ осуществить подобную передачу информации не в мире квантовой физики, а в «обычном» макромире, используя набор лазерных лучей, особым образом связанных между собой.

Как показали ученые, лучи света можно «спутать» друг с другом, используя специальные поляризующие пластины, вращающиеся с определенной скоростью. Если эти лучи затем пропустить через устройство, осуществляющее световой вариант логической операции CNOT («ИЛИ»), то тогда информация, содержащаяся в одном луче, будет телепортирована во второй.

В качестве информации в данном случае выступает поляризация луча лазера – то, в какую сторону он был «закручен». Эксперименты Замейта и его коллег показали, что эти данные можно мгновенно телепортировать между двумя лазерными лучами, если они находятся на достаточно близком расстоянии друг от друга.

Удачное завершение подобного эксперимента, как считают авторы статьи, говорит о том, что телепортация является универсальным феноменом для нашей Вселенной, а не исключительной чертой квантового микромира. Отличие квантовой телепортации от классической заключается в том, что первая носит нелокальный характер и может работать на любых расстояниях, а вторая будет работать только на очень малых дистанциях.

Ученые подчеркивают, что созданную ими методику и сам этот феномен нельзя использовать для телепортации человека или другой живой или неживой материи из одной точки в другую, однако его можно использовать для создания каналов связи между квантовыми и классическими приборами и быстрой передачи информации внутри вычислительных устройств.

 

Нобелевскую премию по физике присудили за нейтринные оссиляции

«Открытие изменило наше понимание внутренней работы материи и может оказаться решающим для нашего понимания Вселенной», — обосновывается важность открытия в официальном пресс-релизе Нобелевского комитета.

В связи с тем, что в прошлом году премии удостоилась практическая разработка – премию вручили трем японским ученым Исаму Акасаки, Хироши Амано и Сюдзи Накамура  за создание синих светодиодов, предполагалось, что в этом году ее получит автор или авторы фундаментальных исследований. Как видно, этот прогноз оказался верным.

Что касается имен лауреатов, то как и в прошлом году, их не было в списке потенциальных претендентов. Среди возможных лауреатов назывались российские ученые Андрей Линде и Алексей Старобинцев, Юрий Оганесян, американка Дебора Джин, работающий в США китайский физик Чжун Линь Ван, а также канадец Пол Коркум и его немецкий коллега Ференц Краус.

Следующие на очереди – химики, имена лауреатов объявят в Стокгольме завтра, 7 октября.

Сегодня станут известны нобелевские лауреаты по физике

Выпускник МГУ, профессор Стэндфордского университета Андрей Линде и профессор Объединенного института ядерных исследований Юрий Оганесян вновь в списке возможных лауреатов Нобелевской премии по физике. В прошлом году их имена также назывались в числе претендентов, однако Нобелевский комитет решил присудить премию трем японским ученым —  Исаму Акасаки и Хироси Амано из университета Нагоя (Япония) и Сюдзи Накамура из Калифорнийского университета, за создание синих светодиодов. Таким образом, в прошлом году премию вручили за технологии, поэтому есть основания ожидать, что премия этого года будет присуждаться за фундаментальные исследования.

Кроме Андрея Линде и его коллеги Алексея Старобинцева, создавших теорию инфляции Вселенной, и Юрия Оганесяна, сформулировавшего основополагающие принципы синтеза трансфермиевых элементов в реакциях «холодного слияния» и синтезировавшего новые элементы таблицы Менделеева с номерами с 113 по 118, в списке претендентов американка Дебора Джин, первая доказавшая существование шестого состояния вещества, и работающий в США китайский физик Чжун Линь Ван, который изобрел пьезотронные и пьезофототронные наногенераторы.

Наиболее же вероятной, согласно прогнозу компании Thomson Reuters, является победа канадца Пола Коркума и его немецкого коллеги Ференца Крауса, которые работают в такой области аттофизики – науки изучающей, события разделенные кратчайшим временным интервалом — и являются пионерами в этой области. С другой стороны, в прошлом году Андрей Линде и Алексей Старобинцев стали лауреатами престижной премии Кавли в области астрофизики, что многими было расценено как залог того, что в ближайшие 2-3 года они получат Нобеля.  Кстати, в числе обладателей премии Кавли в области неврологии нобелевский лауреат прошлого года нейрофизиолог Джон О’Киф.

Добавим, что в этом году Нобелевскую премию в области физики вручат в 109-й раз. За это время ее лауреатами стали 199 человек.