== Unreal science ==

ИЛОН МАСК ПООБЕЩАЛ ДОСТАВИТЬ ЛЮДЕЙ НА МАРС В 2024 ГОДУ​

​

Спойлер

Вам никогда не казалось, что Элон Маск любит делать смелые заявления? На днях любимый всеми космическими энтузиастами миллиардер заявил, что питает надежду, что его компания SpaceX отправит людей на Марс в 2024 году. Если вам это может показаться сомнительным, вы просто не следите за развитием коммерческого сегмента космоса. Да, немного амбициозно. Но в этом весь Маск.

​

Спойлер

«Я думаю, что если все пойдет по плану, мы сможем отправить людей в 2024 году с прибытием в 2025 году», сказал Маск.​

​

Маск — известный человек. Он соучредил PayPal, а на вырученные от продажи компании деньги запустил компанию по производству электромобилей Tesla и SpaceX, частную космическую компанию. За относительно короткий срок SpaceX удалось сделать многое и многого достичь, включая разработку многоразовой ракеты Falcon и аппарата для доставки и пополнения запасов Dragon. В разработке находится еще более мощная кидала Falcon Heavy, а мы собираем серьезный список амбициозных проектов Маска.​

​

Заявление Маска, которое было сделано на Code Conference 2016 в Лос-Анджелесе, крайне интересное. Оно продолжает весеннюю новость о том, что SpaceX отправит капсулу Dragon на Марс в 2018 году, хотя и без какого-либо персонала на борту. Маск основал SpaceX в 2002 году с целью развития технологий, необходимых для создания человеческой колонии на Марсе, так что пока все вроде как идет согласно плану.​

​

Но колонии нужны припасы, поэтому Маск также заявил о намерении отправлять по аппарату на Марс каждые два года, чтобы наладить линию поставок.​

​

«Основной план заключается в том, что мы будем отправлять миссию на Марс каждый раз, когда это будет возможно, начиная с 2018 года, — заявил Маск. — Возможность появляется каждые 26 месяцев. Мы наладим грузовые полеты на Марс, чтобы люди могли рассчитывать на груз. Это необходимо для создания самоподдерживающегося или растущего города на Марсе».​

​

Конечно, впереди предстоит проделать еще много работы. В настоящее время нет достаточно мощной ракеты для такой миссии. Самой мощной ракетой из всех когда-либо построенных был «Сатурн-5», с помощью которого на Луну летали «Аполлоны». Но это было 50 лет назад.​

​

У ракеты Space Launch System NASA хватит мощности на марсианскую миссию, но она еще нескоро будет построена, да и вряд ли ее передадут SpaceX. SpaceX разработала ракету Falcon и работает над Falcon Heavy, но этого будет недостаточно, чтобы основать и поддерживать присутствие на Марсе. Тем не менее Маск рассчитывает справиться со всем этим.​

​

Мероприятие, конечно, будет невероятно дорогим. Но с растущей базой клиентов SpaceX, в число которых входит армия США, NASA и частные компании, деньги будут.​

​

Что касается сроков, Маск признает: они очень агрессивные. «Когда я говорю о графике, это действительно график, который я считаю верным, — говорит Маск. — Это не какой-то выдуманный график, который я считаю неверным. Возможно, я ошибаюсь. Это вполне возможно и происходит время от времени, но я никогда не называю сомнительных или заведомо ложных сроков».​

​

Само заявление кажется простым. Но Маск, как и все, кто занимается планированием подобных миссий, знает, что за всем этим стоит куча сложных деталей. Необходима еда, энергия и прочие вещи, которые понадобятся для постоянного присутствия людей на Марсе. Маск планирует рассказать о них подробнее в сентябре на Международном конгрессе по астронавтике в Гвадалахаре, Мексика.​

​

Конечно, когда Маск говорит подобные вещи, он мгновенно попадает в заголовки новостей. Так и должно быть. Но ведь и другие планируют добраться до Марса.​

​

NASA планирует добраться до Марса, но другим путем. Агентство планирует использовать свою SLS и «Орион» для изучения пространства вблизи Луны, а заодно проверить возможность проведения операций в глубоком космосе, системы жизнеобеспечения, двигатели на солнечной энергии и жилища. Вся эта деятельность начнется уже в 2021 году и выльется в конечном счете в полет на Марс в 2030-х годах.​

​

Долгое время казалось, что миссия на Марс была вне досягаемости, невозможной, и никто не говорил об этом всерьез. Но теперь у нас есть сразу две программы, которые должны в итоге привести нас к Марсу.​

​

Начнется новая космическая гонка, в которой будут соревноваться не капитализм с коммунизмом, как раньше, а правительства с частным сектором. В конечном счете это не важно. От успеха колонизации Марса может зависеть наше выживание.​

Посмотреть вложение 32611 ​

 

Посмотреть вложение 32632 Посмотреть вложение 32631 Посмотреть вложение 32633 Посмотреть вложение 32634 Посмотреть вложение 32635 Посмотреть вложение 32636 Посмотреть вложение 32637 Посмотреть вложение 32638 Посмотреть вложение 32639 Посмотреть вложение 32640 Посмотреть вложение 32641 Посмотреть вложение 32642 Посмотреть вложение 32643 Посмотреть вложение 32644 Посмотреть вложение 32645 Посмотреть вложение 32646 Посмотреть вложение 32647 Посмотреть вложение 32648 Посмотреть вложение 32649 Посмотреть вложение 32650 ​

Спойлер

1) Плазматическая мембрана
— основная универсальная для всех клеток субсистема поверхностного аппарата. Ее главные функции — барьерная, транспортная и рецепторная. Химическими компонентами мембраны являются липиды и белки (в массовом соотношении, близком к 1:1). Согласно жидко-мозаичной модели, основу цитоплазматической мембраны составляет бислой липидных молекул, обращенных друг к другу гидрофобными участками.
Внешняя и внутренняя поверхности липидного бислоя образованы гидрофильными головками молекул. Они обычно представляют собой остатки фосфорной кислоты, связанные с различными органическими соединениями. Липидный бислой отвечает за барьерную функцию мембраны.
Кроме основного бислоя, в состав мембран входят белки: периферические и интегральные. Периферические связаны с полярными головками липидных молекул электростатическими взаимодействиями. Они не образуют сплошного слоя и только связывают мембрану с над- или субмембранными системами. Основную роль в организации мембраны играют интегральные глобулярные белки, связанные с липидами гидрофобными взаимодействиями.
Как правило, эти белки либо более или менее глубоко погружены в мембрану, либо пронизывают ее насквозь. Особое значение имеют пронизывающие (трансмембранные) белки. Они выполняют рецепторную и транспортную функции.
2) Можно выделить
три основные категории механизмов транспорта веществ через мембрану: диффузия, облегченная диффузия (пассивный транспорт) и активный транспорт. Диффузия малых неполярных молекул может происходить против градиента концентрации (т. е. от большей концентрации к меньшей) через липидный бислой. Для перемещения крупных и полярных молекул по градиенту концентрации необходимы специальные белковые каналы в мембране. Перемещение веществ в клетку и из клетки против градиента концентрации может происходить также с помощью специальных белков-переносчиков. Такой способ транспорта носит название облегченной диффузии. Наиболее важный для живых систем вид транспорта — активный мембранный транспорт. Его принципиальное отличие состоит в возможности переноса вещества по градиенту концентрации (от меньшей концентрации к большей). Для этого в мембране должны быть специальные насосы, работающие с затратой энергии (чаще всего АТФ).
3) Различают четыре
пути движения веществ и капелек жидкости относительно плазматической мембраны.

Два пути «высокопродвинутого» активного транспорта — с активными перестройками элементов клеточного скелета — это эндоцитоз и экзоцитоз. Эндоцитоз — это процесс поглощения веществ клеткой. Нужен он когда пищевые частицы или капли крупны, либо состоят из крупных молекул (допустим, белков). В эндоцитозе различают фагоцитоз и пиноцитоз. При фагоцитозе (от лат. «пожирать») пузырек образуется путем обволакивания твердой частицы короткими отростками клетки. Он не характерен для растений и грибов. Пиноцитоз (от греческого «пить») осуществляется путем впячивания плазменной мембраны в месте контакта с поглощаемой жидкостью.
Экзоцитоз — это процесс обратный эндоцитозу. Он обусловливает транспортировку веществ, заключенных в мембранную упаковку, во внешнюю для клетки среду. Обычно так транспортируются различные секреторные гранулы и продукты выделения.
Помимо сказанного вещества могут двигаться через мембрану путем осмоса [как нам напомнили, это теперь есть в школьном курсе] — например, ряд простейших (и большинство прокариот) могут питаться осмотрофно, поскольку специфика строения не позволяет им образовывать мембранные пузырьки. Четвертый путь, о котором нас также просят упомянуть коллеги, — это активный транспорт веществ через клеточные каналы.
Проще говоря, помимо экзо- и эндоцитоза (образования пузырьков) транспорт веществ через мембрану осуществляется и двумя более древними способами. Во-первых, путем их пассивного движения — по градиенту концентрации (осмос, поток растворителя), либо против градиента концентрации (диффузия, поток растворенного вещества). Во-вторых, клетка способна перекачивать нужные ей вещества через мембранные каналы, тратя энергию. Это активный транспорт, осуществляемый специальными белками ПО ГРАДИЕНТУ КОНЦЕНТРАЦИИ (!). Обратите внимание: в учебниках — типичная ошибка в использовании этих физических терминов.
4) Назначение надмембранных структур
— осуществление взаимодействия клеток с внешней средой и другими клетками. Однако в процессе эволюции они стали играть важнейшую роль в реализации тургорной и механической функций, структурной организации ферментов и много в чем еще.
Надмембранные структуры делятся на две категории: а) собственно надмембранный комплекс (клеточная стенка или гликокаликс) и б) производные гликокаликса.
В состав первого входят периферические белки мембраны, углеводные компоненты мембранных гликолипидов и гликопротеинов, а также рабочие части интегральных белков, выступающие над мембраной.
Гликокаликс играет важную роль в рецепторной функции поверхностного аппарата клетки. Углеводные компоненты гликокаликса участвуют в процессах, обусловливающих явление долговременной памяти, препятствуют слипанию эритроцитов и придают клетке «лицо».
Клеточная стенка растений представлена различными полисахаридами — целлюлозой, у грибов — хитином. Общий принцип структурно-механической организации клеточной стенки — наличие сложного каркаса из параллельно расположенных волокон, связанных поперечными перемычками.
5) Цитоскелет
— каркас клетки. Он участвует в эндо- и экзоцитозе, перемещении органелл и движении целой клетки. У эукариот он представлен тремя взаимосвязанными структурами:
— системой микрофиламентов, основу которой составляет белок актин; она участвует в поддержании формы клетки, передаче сигналов и межклеточном взаимодействии, мышечном скоращении;
— системой микротрубочек, образованных белком тубулином; микротрубочки служат «рельсами», по которым транспортируются органеллы внутри клетки, формируют веретено деления при митозе и мейозе и являются каркасом эукариотического жгутика;
— системой промежуточных филаментов, образованных различными тканеспецифичными белками, которые поддерживают форму клетки и участвуют в формировании межклеточных контактов.
6) Клеточный центр
обычно расположен вблизи ядра. Состоит из двух цилиндров – центриолей, стенки которых образованы микротрубочками. Центриоли располагаются перпендикулярно друг другу. Клеточный центр является центром организации микротрубочек — компонента цитоскелета, по которым перемещаются органоиды. Также микротрубочки формируют основу жгутиков, ресничек и образуют веретено деления, благодаря которому хромосомы при делении клетки точно поровну расходятся к противоположным полюсам клетки.
7) Рибосомы
– немембранные структуры, состоящие из рибосомальной РНК и белка. Очень малы по размеру. Состоят из двух субъединиц: большой и малой. Рибосомы могут связываться с эндоплазматическим ретикулумом, в этом случае он будет называться гранулярным. Основная функция рибосом – синтез белка. Двигаясь вдоль матрицы (информационной РНК), они обеспечивают образование пептидных связей между аминокислотами.
8) Эндоплазматический ретикулум
(эндоплазматическая сеть, ЭПР) — мембранный органоид. Представляет собой сеть каналов и полостей, образованных мембраной, непосредственно переходящей в ядерную. Гранулярный ЭПР (с рибосомами) выполняет синтетическую функцию. Здесь рибосомы синтезируют белки, которые будут функционировать в составе мембран, лизосом или секретироваться из клетки. Агранулярный ЭПР (без рибосом) выполняет транспортную функцию, по его каналам вещества поступают из одной части клетки в другую. Эндоплазматический ретикулум также играет роль в запасе веществ, изолировании и их детоксикации.
9) Комплекс Гольджи
— это система мембран, представленная сложенными в стопку серповидными или палочковидными тельцами. Функция комплекса состоит в накоплении и выводе секретов, а также в выделении продуктов метаболизма. Для того чтобы образовывать мембраны клеток, комплекс накапливает липиды. Синтез углеводов и связывание их с белками, синтез цементирующего компонента — мукополисахарида, синтез полисахаридов (целлюлозы и гемицеллюлозы) для образования клеточной стенки растений — все это также обеспечивает комплекс Гольджи. Также в его функции включают образование иммуноглобулинов и формирование первичных лизосом с гидролизными ферментами.
10) Лизосомы
-– мелкие сферические образования. Содержат ферменты, участвующие в процессах расщепления. Главный фермент лизосом — кислая_фосфатаза. Лизосомы расщепляют отмершие органоиды, а также переваривают пищевые частицы. Ферменты находятся в мембранной упаковке, так как иначе они могли бы переварить все содержимое клетки. Образуются лизосомы из эндоплазматического ретикулума и комплекса Гольдж
11) Вакуоли
— крупные, ограниченные мембраной (тонопластом) пузырьки или полости в цитоплазме. Внутри содержится водянистая жидкость – клеточный сок. Вакуоли обеспечивают тургор, участвуют в росте клетки и регулируют водный баланс. Также в них накапливаются растворимые вещества (фенолы, актоциалы, алколоиды, белки и сахара). Пигменты клеточного сока окрашивают лепестки цветков
12) Ядро в клетке
может быть в двух состояниях: делящемся и интерфазном. Интерфазное ядро окружено двойной мембраной с порами. Внутри ядра находятся кариоплазма и хроматин — деспирализованные хромосомы. В ядре содержится ядрышко, состоящее из РНК и белка. Его функция – сборка субъединиц рибосом. Ядрышко присутствует в клетке только в период интерфазы, в период деления оно разрушается, а потом вновь появляется в образовавшихся клетках. Функции ядра заключаются в хранении и передаче генетической информации, участии при делении, а также изолировании процессов транскрипции и трансляции.
13) Митоходрии
имеют единый план строения в различных клетках. Они представлены двумя мембранами: наружной (гладкой) и внутренней (складчатой). Складки — кристы, на которых находятся ферменты, участвующие в синтезе АТФ. АТФ используется клеткой почти во всех процессах жизнедеятельности, требующих затрат энергии. Внутренняя полость представлена матриксом. В нем содержатся рибосомы, белки, РНК и кольцевая ДНК. Митохондрии могут синтезировать собственные белки. В клетках они никогда не образовываются заново, размножаются только делением. Считается, что митохондрии имеют симбиотическое происхождение: бактерии, способные к кислородному дыханию, на раннем этапе эволюции вступили в симбиоз с эукариотическими клетками, а затем превратились в полностью несамостоятельные органеллы.
14) Пластиды
характерны растительных клеток. Различают три основных типа:
– хлоропласты (содержат хлорофилл);
– хромопласты (содержат каротиноиды);
– лейкопласты (делятся на амилопласты, олепласты, протеинопласты; могут переходить в хлоропласты и хромопласты).
Цвет пластид зависит от пигментов. Покрыты двойной мембраной: наружной и внутренней. Внутренняя мембрана образует системы мешочков, потерявших с ней связь – тилакоидов, которые уложены в стопки – граны. Пространство внутри хлоропласта — строма, похожая на митохондриальный матрикс. Функции хлоропластов:
– синтез АТФ на свету, образование молекулярного кислорода;
– образование органических вещества (глюкозы);
– синтез жирных кислот с помощью ферментов, находящихся в строме;
– синтез собственных белков;
– восстановление нитрита до аммиака.
Предполагают, что пластиды имеют симбиотическое происхождение: цианобактерии на раннем этапе эволюции вступили в симбиоз с эукариотическими клетками. При этом мир эукариот разделился на автотрофов и гетеротрофов.
15) Вода
– источник жизни. Количество ее в клетке составляет 90-95%. Функции воды:
а) вода – растворитель для полярных веществ;
б) вода служит средой для транспорта различных веществ;
в) вода обладает большой теплоемкостью за счет водородных связей. Это сводит к минимальному колебанию температуры в ней. Благодаря этому биохимические процессы протекают при относительно постоянной температуре и с одинаковой скоростью;
г) она обладает большой теплотой испарения, то есть испарение сопровождается охлаждением;
д) вода играет важную роль в осмотическом поступлении веществ и в поддержании тургора;
е) вода участвует во многих метаболических реакциях;
ж) в клетках и тканях различают две формы воды: свободную и связанную. Свободная вода обладает подвижностью и выполняет транспортную функцию. Связанная может формировать гидратные оболочки ионов и молекул, образовывать коллоидные растворы и каппилярно связываться со стенками сосудов
16) В клетках
обнаружено более шестидесяти химических элементов, которые разделены на три группы:
а) органогены, составляющие 98% живой материи (С, N, H, O);
б) макроэлементы — 1,9% (K, S, P, Cl, Mg, Na, Ca);
в) микроэлементы — 0,1% и меньше (Zn, Ni, Au, Ar, Co, Mn и др.).
Нерастворимые соли Ca участвуют в формировании костей. CaCO3 — в образовании раковин моллюсков. Ca(2+) — в свертывании крови. Ионы Na и K участвуют в поддержании определенной ионной силы, буферной среды, регулируют осмотическое_давление. Mg участвует в функционировании рибосом. Также он входит в состав хлорофилла и поддерживает работу митохондрий. Cl(-) участвует в создании среды живых организмов. I входит в состав гормонов щитовидной железы. Fe входит в состав гемоглобина, некоторых ферментов и важнейшего белка дыхательной цепи цитохрома с. Co входит в состав витамина В12. Zn необходим клетке для «упаковки» инсулина (в самой молекуле инсулина цинка нет, но в процессе биосинтеза в секреторных гранулах инсулин, соединяясь с ионами цинка, образует кристаллические гексамерные агрегаты.). Si придает жесткость диатомовым водорослям, хвощам, губкам и т.д. Встречается в хрящах и связках позвоночных.
17) Углеводы
в клетках растений составляют 90% их сухой массы. В животной клетке — 1-5%. Углеводы делятся на:
а) моносахариды (гексозы и пентозы; например,

Нужно, войти или зарегистрироваться для просмотра скрытого текста.

);
б) дисахариды (сахароза, лактоза, мальтоза);
в) полисахариды (например, крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин).
Функции углеводов: энергетическая (1 г = 17,6 кДж), строительная (клеточная стенка растений и грибов, хитиновый покров у членистоногих), регуляторная (гормоны некоторых растений), защитная и запасающая. Углеводы в составе гликокаликса животных клеток определяют антигенные свойства клеток, их способность узнавать друг друга.
18) Липиды
— жиры и жироподобные вещества, общим свойством для которых является гидрофобность. Чаще всего состоят из остатков глицерина или других спиртов и высокомолекулярных жирных кислот. Составляют 5-15% массы растительной клетки и до 90% животной.
Функции липидов: энергетическая (при распаде 1 г выделяется 38,9 кДж), структурная (бислой фосфолипидов — основа биологических мембран), защитная (от механических повреждений, а также теплоизоляционная функция), сигнальная (некоторые липиды являются сигнальными веществами, например стероидные горомоны). Липиды покрывают перья и шерсть. Многие пигменты и кофакторы имеют липидную природу. Жир при его окислении — хороший внутренний источник воды (1 кг жира дает ~ 1,1 кг воды) в организме животных.
19) Белки (протеины)
– полимеры с высокой молекулярной массой. В состав входят С, N, H, O. В некоторые белки включены атомы S, Fe, Zn, Cu и другие (в результате получаются, например, металоферменты). Молекула полимера представляет собой длинную цепь, в которой много раз повторяются простые структуры, называемые мономерами — аминокислотами.Соединение аминокислот при образовании белка осуществляется следующим образом: из карбоксильной группы (COOH) одной аминокислоты и аминогруппы (NH2) соседней отщепляется молекула воды, а за счет освободившихся валентностей остатки соединяются. Между аминокислотами возникает ковалентная пептидная связь.
Укладка белковой молекулы происходит в следующие стадии.
1. Первичная структура (линейная). Последовательное соединение аминокислот друг с другом согласно генетическому коду.
2. Вторичная структура. Цепь аминокислот за счет водородных связей между пептидными группами скручивается в спираль, собирается в складки и др.
3. Третичная структура. Пространственная модель белка — глобула или же фибриллярная структура.
4. Четвертичная структура характерна не для всех белков. Она образуется при слиянии нескольких глобул или спиралей-фибрилл
20) Существуют белки,
нерастворимые в воде и легко растворимые, активные и неактивные, белки в виде шариков (глобул) и нитей. Денатурация – нарушение природной структуры белка. В результате денатурации свойства белка изменяются. Это процесс может быть обратимым. Это означает, что все особенности строения белка определяет первичная структура. Способность белков к обратимому изменению структуры (ренатурация) в ответ на действия физических или химических факторов лежит в основе важнейшего свойства живых систем — раздражимости.
Функции белков: строительная (волосы, сухожилия, мембраны и т.д.), каталитическая ферменты), двигательная (актин и миозин), транспортная (гемоглобин переносит O2 и CO2; ионный транспорт через мембрану), защитная (антитела), регуляторная (гормоны регулируют метаболизм в организме), сигнальная (раздражимость) и энергетическая (при распаде 1 г белка выделяется 17,6 кДж).
21) Рибонуклеиновая кислота (РНК)
– чаще всего одноцепочная полинуклеотидная цепь. Содержится и в ядре, и в цитоплазме. Структура РНК создается чередованием четырех нуклеотидов. Углевод, входящий в состав РНК, — рибоза. Вместо тимина, имеющего место в ДНК, в РНК урацил. В зависимости от функций выделяют следующие основные типы РНК:
1) тРНК (транспортная) доставляет аминокислоты к рибосомам — местам синтеза белка;
2) мРНК (иРНК) (матричная, или информационная) переносит информацию о структуре белка от ДНК к месту синтеза белка;
3) рРНК (рибосомная) является структурным компонентом рибосом
22) Дезоксирибонуклеиновая_кислота (ДНК)
– полинуклеотид. Его мономеры – нуклеотиды. Нуклеотиды соединяются между собой прочной ковалентной связью. Они состоят из трех частей: азотистого основания, дезоксирибозы и остатка фосфорной кислоты. В ДНК встречается четыре типа азотистых оснований: аденин и гуанин (пурины) и тимин и цитозин (пиримидины). Они соединяются между собой по принципу комплементарности: аденин только с тимином и гуанин только с цитозином. Первые связаны двумя водородными связями, вторые — тремя. Именно таким образом образуются две закрученные друг вокруг друга полинуклеотидные цепи.​

 

Что такое спин?

Спойлер

Спином называют собственный момент импульса частицы. Момент импульса характеризует количество вращательного движения, то есть спин характеризует тот факт, что частицы ведут себя так, будто бы они вращаются вокруг своей оси. Частицы похожи на маленькие волчки и ведут себя очень похожим образом. Спин задает направление частицы, как бы делает ее ориентированной так же, как ось волчка задает для волчка выделенное направление. Спин может реагировать на толчки так же, как это делает волчок, если толкать его в сторону, и вообще ведет себя подобно миниатюрным гироскопам.

​

Спойлер

Если частица заряжена, например электрон, то естественна мысль о том, что у вращающейся заряженной частицы должен быть магнитный момент. Таким же будет вывод и для составной частицы, пусть даже в целом нейтральной, но состоящей из отдельных заряженных частей. Так и происходит, частицы представляют собой миниатюрные магниты. Они могут переворачиваться во внешнем магнитном поле, притягиваться или отталкиваться — все как настоящие магниты. Правда, представить себе, что именно вращается в элементарной частице, в том же электроне, нельзя: у электрона нет структуры.​

Спойлер

Элементарные частицы​

Физик Дмитрий Казаков об истории открытия, свойствах и классификации элементарных частиц
Можно попытаться построить классический аналог электрона, формально приписав ему размер, но такое рассуждение приведет нас к вращению со сверхсветовыми скоростями. Поэтому физики называют спин внутренне присущим моментом импульса частицы. Для него нет правильной классической картины, это чисто квантовое явление. Но убедиться в его наличии не сложно, например, по расщеплению траекторий движения в магнитном поле. Для спинов, ориентированных вверх и вниз, траектории будут различны.​

Как и все квантовые характеристики, спин может принимать только строго определенные значения. Спин принято измерять в долях постоянной Планка, и минимальное возможное значение спина соответствует ½ постоянной Планка. Но, как правило, физики говорят просто ½, 1, 2 и так далее. Более того, квантуется и проекция спина на любую выделенную ось. Отсюда возникает идея о возможности использования спина как квантового бита — его значения дискретны, а благодаря своей схожести с гироскопом спин может долго сохранять свое состояние.​

Частицы, имеющие полуцелые и целые значения спина, имеют несколько разные свойства. Частицы, обладающие целым спином, восстанавливают свое состояние, если делают полный оборот, — это кажется абсолютно нормальным. Такие частицы называются бозонами и обладают удивительной способностью занимать большими группами одно и то же квантовое состояние. Такая ситуация называется конденсация Бозе — Эйнштейна и представляет собой крайне интересный для физиков объект для изучения. Простым примером состояния типа бозе-эйнштейновской конденсации является лазерный свет, ведь фотоны являются частицами со спином единица. Свойства лазерного света разительно отличаются от свойств, скажем, солнечного света или света лампочки: его можно хорошо сфокусировать, он распространяется слабо расходящимся пучком, спектрально яркий. Не совсем обычный свет, верно?
Частицы с полуцелым спином другие. Чтобы частица со спином ½ вернула свое состояние, ее нужно повернуть вокруг своей оси два раза — эта частица асимметрична. Такие частицы не могут занимать более одного состояния на частицу — они как бы избегают друг друга. Но не сложно сообразить, что если две такие частицы все же образуют пару, то их суммарный спин неизбежно образует целый спин. А значит, пары могут вести себя подобно бозонам. Действительно, так и происходит, подобный механизм лежит в основе явления сверхпроводимости и сверхтекучести.
Значение спинов в современной физике трудно переоценить. Они являются основой для построения квантовых вычислителей, различного рода датчиков, часов, они ответственны за свойства атомов и свойства материалов. Маленькие магнитики-гироскопы, прочно обосновавшиеся в нашей жизни.​

Посмотреть вложение 32734 ​

Хокинг: неконтролируемый искусственный интеллект будет трудно остановить

Спойлер

Иногда хочется потешить самолюбие. Есть вот у человека такая черта, у одного она подавлена волевым характером, другой ее виртуозно маскирует — короче кто во что горазд. Ведомый этим, не самым чистым чувством, покорный ваш слуга решил предстать в образе этакого мудрого учителя.

Нужно, войти или зарегистрироваться для просмотра скрытого текста.

». И с этим мол врагом надо воевать, иначе говоря не изживать в себе зоологическое начало, а запереть его в рамки закона государственного (другими словами - заключить общественный договор). И вот этот зоологический газ будет толкать поршни прогресса и поедем мы весело и с ветерком, прямиком в прекрасное будущее. И что же? Примерно через 100 лет после этих его речей произошла великая французская революция. Ознаменовавшая окончательный уход феодально-монархической (или абсолютистской, как кому угодно) системы с заменой ее на буржуазную. Ту самую буржуазную, в фундаменте которой и был заложен принцип определенный дядей Гоббсом. Вот … уже полегчало — вроде как ни чего нового не сказал, но сам довольный как слон.
Если же без шуток, то хотел напомнить этот эпизод истории вот в связи с чем. Всеми нами любимый г-н Хокинг изрек следующее. "

Нужно, войти или зарегистрироваться для просмотра скрытого текста.

", - заявил английский физик-теоретик, лауреат множества премий за развитие фундаментальной физики и т. д. и т. п. Вот тут и возникает главный вопрос?! Не ужели он это серьезно? Не ужели такой умный человек не понимает простейших истин. Создание искусственного интеллекта(ИИ) это перспектива весьма отдаленная, и вполне возможно, что создав нечто подобное человечество породит неразрешимую проблему. Но! Есть одно но. Хокинг опасается эволюции этого интеллекта, что на каком-то этапе он решит, мол люди ему сильно мешают. И вот это слышать от далеко не глупого человека весьма и весьма забавно. Вы, г-н Хокинг, забыли основной принцип, лежащий в основе капитализма? Вот эта самая война всех против всех ни куда не делась (несмотря на то что на бытовом уровне ее обозвали конкуренцией). Да как только машинный разум хоть в какой-то мере приблизиться к разуму обезьяны, и сможет достаточно хорошо отличать своих от чужих — он будет посажен в танк, самолет, ракету и т. д. Мы, люди, не изжив в себе зоологическое (как нам то завещали строители коммунизма — говоря о новом человеке) первыми применим этот, еще псевдо искусственный интеллект для уничтожения друг друга. И если даже контроль государства превысит все мыслимые пределы, и отдельный гражданин (или группа) не сможет применить искусственный разум в целях уничтожения себе подобных — извиняюсь, в целях повышения собственной конкурентоспособности. То уж про применение ИИ в военных целях на межгосударственном уровне - беспокоиться не стоит — будет, и будет это применение в первую очередь. Поэтому, если нам сильно повезет не уничтожить друг друга до появления ИИ, то первое, чему его будут обучать — так это уничтожению людей. Более того, это будет основная причина, по которой будут финансировать его создание.

Посмотреть вложение 32782 ​

 

Астрономы открыли самую молодую экзопланету в созвездии Тельца

Ученые обнаружили в созвездии Тельца "горячий юпитер", чей возраст не превышает двух миллионов лет, мгновения по астрономическим меркам, и чье существование доказывает возможность рождения планет фактически при рождении звезд, говорится в статье, опубликованной в журналеNature.

"Существует две взаимно исключающих модели формирования планет и того, как они мигрируют по солнечным системам. Часть коллег полагает, что горячие юпитеры мигрируют к звезде на первых этапах ее развития, а другие полагают, что подобные переезды происходят заметно позже. Наше открытие говорит в пользу первой теории", — заявил Клеман Баруто (Clement Baruteau) из университета Тулузы (Франция).

Баруто и его коллеги совершили это открытие, наблюдая за молодыми звездами в так называемом молекулярном облаке Тельца – гигантских "звездных яслях" длиной в несколько десятков световых лет, расположенных всего в 450 световых годах от Земли, используя телескоп CFHT на Гавайских островах.


Голова быка

Это облако газа содержит в себе несколько десятков молодых звезд, часть из которых обладает новорожденными планетами-спутниками. Астрономы следят за ними в надежде раскрыть тайну рождения Солнечной системы и того, как возникла Земля, планеты-гиганты и кометы.

Наблюдая за одной из таких звезд, V830 Тельца, ученые заметили, что ее спектр периодически "сдвигался" в стороны примерно каждые пять дней, что означало, рядом с ней вращается планета, совершающая один оборот вокруг светила за примерно 4,9 дня.

Эта планета, как показали расчеты группы Баруто, принадлежала к категории "горячих юпитеров" – по своей массе она немного уступает Юпитеру (77%), но при этом находится в 100 раз ближе к светилу, чем ее "тезка" из Солнечной системы. Расстояние между ней и звездой составляет всего 8 миллионов километров, что 6 раз меньше дистанции между Меркурием и Солнцем.

Судя по отсутствию выраженного инфракрасного излучения в спектре V830 Тельца, газопылевой диск вокруг этой звезды давно рассеялся. Это означает, что ее "горячий юпитер" V830 Тельца b или сформировался на ближних подступах к светилу, что противоречит всем теориям формирования планет, или же что он возник практически одновременно со звездой и "переехал" поближе к ней в первые два миллиона лет своей жизни.



И хвост скорпиона

К схожим выводам пришли их британские коллеги, так же опубликовавшие статью в Nature, которым удалось найти еще одну чрезвычайно молодую планету – K2-33b в созвездии Скорпиона, используя мощности "воскрешенного" телескопа "Кеплер".

Эта планета, представляющая собой "горячий нептун", прожила на свете чуть больше V830 Тельца b – ее возраст, по расчетам ученых, составляет от 5 до 10 миллионов лет. По своим размерам она уступает "горячему юпитеру" из Тельца – K2-33b примерно на 50% тяжелее Нептуна, и в 3,5 раза легче Юпитера. Один виток вокруг звезды она совершает за почти такое же время – 5,4 суток.

Эта планета, судя по относительно слабому инфракрасному излучению светила, сейчас окружена остатками газопылевого диска, которые постепенно рассеиваются по космосу ультрафиолетом и другими формами света молодой звезды. Молодой возраст данной планеты и наличие останков протопланетного диска, как в случае с V830 Тельца b, говорит о том, что планеты-гиганты могут формироваться на первых стадиях существования звезд и мигрировать в сторону светил практически сразу после рождения.

Прямое изучение и той и другой планеты будет возможно только после запуска и вывода на орбиту телескопов нового поколения – орбитальных обсерваторий TESS и "Джеймс Уэбб", и наземных телескопов TMT и E-ELT. Собранные ими данные, как надеются ученые, помогут нам раскрыть тайны рождения Земли, Юпитера и других тел Солнечной системы.


​

 

Космос за 20 минут с Брайаном Грином

Интервью с известным физиком-теоретиком, в котором обсуждается история развития представлений о Вселенной и самые будоражащие общественность идеи о Космосе. Как всё началось? Имеет ли смысл говорить «до», если речь идёт о Большом Взрыве? Как показать его реальность и каковы соответствующие данные наблюдений? Является ли пространство чем-то или это просто удобное понятие? Что представляет собой хиггсовское поле? На эти и многие другие каверзные вопросы в блестящем стиле отвечает Брайан Грин.
​

 

Ближайшие пригодные для жизни экзопланеты: где они, как их можно наблюдать и как их достичь
Посмотреть вложение 32858

Спойлер

Где мы видим планеты, похожие на Землю?

Спойлер

Год назад было объявлено об открытии планеты земного типа Кеплер-452b у звезды, похожей на Солнце. Планета даже получила прозвище «Земля 2.0», хотя она примерно в пять раз тяжелее Земли. Впрочем, это не помеха для жизни. Главное — она находится в зоне обитаемости, то есть на таком расстоянии от своей звезды, что на ней может быть комфортная температура и жидкая вода. Лишь одно обстоятельство слегка удручает: расстояние до этой системы — 1400 световых лет. Это очень далеко, безнадежно далеко; чуть ниже я объясню, что значит это «безнадежно».

Есть и другие «земли», немного ближе к нам. Вот еще три экзопланеты, составляющие список «лучших».

Кеплер 62 f. Приблизительно 3 массы Земли. Звезда — класса К, меньше и холодней Солнца. Равновесная температура — –30 °С, для привычной нам температуры требуется хорошая атмосфера. Расстояние — 1200 световых лет.

Кеплер 186 f. Планета размером с Землю у красного карлика (класс М). Размер орбиты — как у Меркурия, но тепла получает меньше, чем Земля, — примерно как Марс (равновесная температура — –85 °С). Красные карлики плохи тем, что у них очень активная магнитосфера: верхние слои звезды подвержены сильной конвекции. Из-за этого много жесткого ультрафиолета и сильный звездный ветер, способный ободрать атмосферу. Расстояние — 450 световых лет.

Кеплер 442 b. Раза в два массивней Земли. Звезда — класса К. Поток звездного излучения чуть меньше, чем на Земле (равновесная температура — –40 °С), расстояние — 1100 световых лет.

По поводу температуры требуется уточнение: приведенные цифры — температура черного тела, находящегося в равновесии между поглощением света звезды и собственным излучением. Для Земли она равна (минус!) 24 °С — не разгуляешься. На самом деле средняя температура земной поверхности — +15 °С: работает парниковый эффект. И у тех планет он работает, если есть атмосфера, — всё зависит от ее толщины и насыщенности парниковыми газами. Можно и переборщить — слишком толстая углекислая атмосфера сделает эти планеты невыносимо жаркими. Так что температура поверхности этих планет неизвестна — не верьте новостям в СМИ, где указывается температура поверхности землеподобных планет.

Итак, имеем считанные планеты, с натяжкой годящиеся для жизни, если повезло с атмосферой. И это лучшие из трех с лишним тысяч известных экзопланет в радиусе более тысячи световых лет! Четыре планеты, из которых лишь одна вращается вокруг звезды класса Солнца. Эти данные, казалось бы, обескураживают: лишь одна на почти тысячу из открытых планет пригодна для житья, и то условно. И еще одно грустное обстоятельство: узнать об этих планетах что-нибудь, кроме факта их существования, размеров и параметров орбиты, в обозримое время будет невозможно. Они слишком далеко. Ни один из строящихся или проектируемых наземных или космических телескопов не в состоянии снять спектр атмосферы планеты размера Земли на таком расстоянии. А без спектра оценить пригодность для жизни невозможно.

Однако не всё так печально! В астрономии важнейшую роль играет эффект селекции (его смысл понятен из названия), который работает против землеподобных планет. Во второй половине 1990-х годов, когда открывались первые экзопланеты, казалось, что подавляющее большинство планетных систем уродливы и бесплодны: они содержат так называемые горячие юпитеры — гигантские планеты на тесных орбитах с периодом обращения в считанные дни, что практически исключает планеты земного типа. Их открытие стало шоком — никто и не предполагал, что такое вообще возможно. Казалось, они повсюду. Но на самом деле доля планетных систем с горячими юпитерами всего лишь около процента — просто их легче всего обнаружить любым методом, особенно спектрометрическим, который был основным до запуска «Кеплера» в 2009 году. Спектрометрический метод основан на том, что скорость звезды вдоль луча зрения колеблется из-за ее движения вокруг общего с планетой центра тяжести. Измеряя колебания скорости по эффекту Доплера, обнаруживаем планету и оцениваем ее массу. Обнаружить таким методом Землю невозможно: колебания скорости Солнца, наведенные Землей, — 10 см/с, что на порядок ниже современных возможностей. Зато горячие юпитеры наводят колебания лучевой скорости в десятки, а то и больше сотни метров в секунду.

Мрачную картину смягчил так называемый метод транзитов: наблюдаем за звездой и ищем периодическое понижение яркости, вызванное прохождением планеты по диску звезды. Земля для внешнего наблюдателя блокирует солнечный свет примерно на одну десятитысячную — это вполне измеримая величина, даже если звезда с планетой находятся в тысяче световых лет. Но большинство планет не проходят по диску звезды, для этого нужна удачная ориентация орбиты. Вероятность такой ориентации — отношение радиуса звезды к радиусу орбиты — для Земли примерно одна двухсотая. Поэтому искать транзиты планет трудно: надо долго наблюдать за большим количеством звезд. Проблему решил космический телескоп «Кеплер», который со своим широким полем зрения и 95-мегапиксельной камерой наблюдал сразу за 200 тыс. звезд. Кеплер был запущен в 2009 году. Экзопланеты пошли косяком, включая небольшие скальные планеты типа Земли. Общий улов «Кеплера» — почти 5 тыс. экзопланет, правда, половина из них считается «кандидатами в экзопланеты» — их еще предстоит подтвердить наблюдениями с наземных телескопов.

Конечно, в статистике «Кеплера» остается сильный эффект наблюдательной селекции в пользу горячих юпитеров и против «земель». Но уже не такой сильный, как в первом методе. Число планет меньше двух радиусов Земли — около двух тысяч. Большая часть из них слишком горячие (больше вероятность транзитов) и крупнее Земли (сильней эффект транзитов). И все-же есть десятки планет в зоне обитаемости, не сильно отличающихся от Земли по размерам. Четыре лучшие перечислены выше.

Поле зрения «Кеплера». Прямоугольники — проекции ПЗС-матриц. Рисунок с сайта «Кеплера», NASA
Телескоп «Кеплер» был запущен в 2009 году. Важный стратегический принцип в подобных наблюдениях — долго смотреть в одно место, чтобы выявить долгопериодические планеты типа Земли. К сожалению, в 2012 году вышел из строя один из четырех гиродинов, что еще не было фатальным, а в 2013-м — второй. Двух гиродинов уже недостаточно, чтобы ориентировать аппарат. Наблюдение избранного участка неба стало невозможным. Поэтому правая часть рис. 1 столь бедна. Тем не менее команде «Кеплера» удалось найти решение, при котором телескоп стабилизировался двумя оставшимися гиродинами и давлением света на панели солнечных батарей. Чтобы препятствовать осевому вращению телескопа, панели должны быть симметрично освещены Солнцем. В этом решении поле зрения «Кеплера» описывает годовой круг в плоскости эклиптики.

Так родилась новая программа телескопа, названная «К2». Она менее эффективна, чем изначальная программа: с движущимся полем зрения можно находить только короткопериодические планеты — до сорока дней. Таких планет в программе «К2» найдено более четырехсот штук. Кроме того, круг наблюдения проходит через центр Галактики — там «Кеплер» может увидеть много интересного, не связанного с экзопланетами.

Где они есть на самом деле?
Очевидно, что «Кеплер» видит лишь малую часть землеподобных планет, и на самом деле где-то есть более близкие. Насколько мала эта наблюдаемая часть? Во-первых, вероятность правильной ориентации орбиты дает множитель 1/200. Во-вторых, «Кеплер» видит только одну тысячную часть неба, правда, самую обильную (он смотрит, точнее, смотрел вдоль ближайшего галактического рукава). Предположим, что он видит одну сороковую часть звезд в радиусе пары тысяч световых лет. Тогда общая доля земель, регистрируемая «Кеплером», — 1/8000. И если в радиусе 1000 световых лет находятся считанные земли «Кеплера», то (извлекаем кубический корень из 1/8000) в радиусе 50 световых лет должны быть считанные пока не найденные подходящие для жизни планеты. А 50 световых лет — уже совсем другое дело!

Джеф Марси — один из первооткрывателей экзопланет. Фото из «Википедии»
Мы сделали слишком грубую оценку: во-первых, воспользовавшись предположением о пространственной однородности звезд (когда извлекали кубический корень); во-вторых, мы не знаем вероятности, с которой «Кеплер» фиксирует транзит землеподобной планеты у далекой звезды. Аккуратную оценку сделали Erik Petigura, Andrew Howard и Geoffrey Marcy; самый известный человек из этой тройки — Джеф Марси, один из первооткрывателей экзопланет.

Они подошли к задаче, как и подобает настоящим мужам: переобработали значительную часть данных «Кеплера» и, главное, перед обработкой «подсадили» в эти данные искусственные планеты, смоделировав их транзиты. При обработке неизвестно, где настоящие, а где подсадные планеты; уже потом открываются «секретные протоколы» по подсадным транзитам, определяется, какая их часть пропущена, и отсюда выводится, какова эффективность нахождения настоящих планет того или иного размера с той или иной орбитой, на том или ином расстоянии. Мне этот метод особенно по душе, поскольку много лет назад именно так, с подсадными событиями, мы с коллегами определяли эффективность регистрации гамма-всплесков детекторами гамма-обсерватории «Комптон».

Результат измерения эффективности показан на рис. 1. Земля должна располагаться в нижнем правом углу, где вероятность обнаружения меньше 10% (на месте Земли — менее 3%). Это добавляет к распространенности планет земного типа еще порядок величины, сокращая ожидаемое расстояние до ближайшей земли еще в два с небольшим раза. По нашей очень грубой прикидке, получается 20 с небольшим световых лет. Но авторы работы, цитированной выше, дали более точную оценку, — правда, при этом им пришлось сделать экстраполяцию оттуда, где точки, соответствующие планетам Кеплера, лежат густо, туда, где должна быть Земля. В том районе точек нет из-за большого периода обращения Земли — не хватает числа периодических транзитов для их уверенного выделения. Точный ответ дать трудно, поскольку всегда встает вопрос о границах того, что считать землеподобной планетой. Авторы дают несколько вариантов оценки, приведем следующую: 5,7 +/-2 процента звезд типа Солнца имеют планеты диаметром от одного до двух диаметров Земли на орбитах периодом от 200 до 400 дней (я бы сдвинул интервал орбит на 350– 500 дней, но результат будет близким). Это значит, что ближайшая подобная планета будет чуть ближе, чем дала наша грубая оценка, — где-то от 15 до 20 световых лет. Это замечательно, это очень близко — достаточно близко для прямого наблюдения в обозримом будущем. Более того, это достаточно близко, чтобы когда-нибудь достичь такой планеты, хотя слово «достичь» в данном контексте требует существенного уточнения.

Как их наблюдать?
Можно сказать, что экзопланеты уже косвенно наблюдают, но, чтобы узнать о планете что-то интересное, нужно наблюдать ее напрямую. Очень большие планеты (на грани между планетами и бурыми карликами), которые далеки от своих звезд, уже видят непосредственно. Недавно был предложен самый сенсационный и самый иррациональный способ наблюдения экзопланет: посылка нанозондов с лазерными парусами, которые их сфотографируют и передадут изображение на Землю. О нем мы уже писали, пока хватит. Более рациональные способы так или иначе связаны с телескопами, но здесь есть очень серьезная проблема — засветка поля зрения звездой-хозяйкой. Проблема в том, что Земля для удаленного наблюдателя почти в миллиард раз тусклее Солнца. Она всё еще достаточно ярка на расстоянии нескольких парсеков, чтобы ее можно было увидеть в большой телескоп, не будь рядом звезды. Как побороть засветку?

Во-первых, стоит наблюдать в инфракрасном диапазоне — там звезда тусклее, а планета ярче. Это дает выигрыш на порядки. Кроме того, можно разными способами попытаться убрать свет звезды. Простейший метод — коронограф: помещаем маску в фокальную плоскость телескопа на изображение Солнца и видим в окуляре солнечную корону вокруг черного круга — как при затмении. Есть и «звездные» коронографы. Более продвинутый метод, дающий лучшее угловое разрешение, — нуль-интерферометрия, где звезда гасится за счет деструктивной интерференции ее света, принятого разными зеркалами. Есть проекты наземной нуль-интерферометрии на существующих и строящихся больших телескопах. В этом случае остается проблема атмосферной турбулентности, размывающая изображение. В инфракрасном диапазоне проблема не столь сильна, тем не менее даже с адаптивной оптикой трудно избавиться от гало звезды, из которого очень трудно вытащить маленькую планету.

Поэтому самый перспективный способ прямого наблюдения экзопланет — космический нуль-интерферометр: несколько космических телескопов в десятках метров друг от друга с очень точной фиксацией положения и ориентации. Таких проектов было два: европейский «Дарвин» и американский TPF (Terrestrial Planet Finder). Оба проекта закрыты.

Так мог бы выглядеть спектр Земли, снятый с расстояния 30 световых лет интерферометром «Дарвин»Фото: проект закрыт
Каждый из планировавшихся интерферометров был способен напрямую наблюдать «землю» на расстоянии примерно до 50 световых лет, и не только наблюдать, а снять достаточно качественный спектр — измерить настоящую температуру, определить толщину и состав атмосферы и даже определить, есть ли на планете развитая жизнь, по наличию кислорода. Сейчас мы знаем, что в пределах досягаемости каждого из этих интерферометров должны быть десятки землеподобных планет у звезд классов G и К. Если бы проекты не были закрыты, мы в обозримое время (с точки зрения пенсионера младшего возраста — ко времени, до которого можно дожить, если меньше пить и больше двигаться) могли бы многое узнать о месте человека во Вселенной.

Почему эти проекты закрыты? В самом общем плане — по той же причине, по которой уже более сорока лет на Луну не ступала нога человека и до сих пор не удосужилась ступить на Марс (хотя технология и экономика это позволяют уже давно). Исчезла общественная мотивация, обернувшись в сторону потребления. Есть и более конкретные причины — некая деградация научного сообщества, ведущая к политиканству и подковерной борьбе. Об этом очень эмоционально рассказал упомянутый выше Джеф Марси . По его словам, в NASA шла жестокая драка за финансирование между командами TPF и SIM (астрометрический проект поиска «земель» у 100 ближайших звезд). При этом TPF раскололся на две версии: TPF-коронограф и TPF-интерферометр, что ослабило позиции всей затеи. Потом появилась идея протолкнуть более дешевый TPF-лайт. Часть людей выступила против по той причине, что тогда будет трудней получить финансирование полномасштабного проекта. В результате метаний и борьбы сгинул весь TPF. Вскоре по схожей причине погиб и SIM. Что случилось с «Дарвином», не знаю, но, видимо, и он пал жертвой внутривидовой борьбы за ресурсы. Сейчас интерес к экзопланетам и вообще к космосу возвращается, в частности, благодаря «Кеплеру». Да и вообще, часть общества, кажется, насытилась и задумалась о звездах. Поэтому есть шанс, что появятся новые проекты, способные напрямую наблюдать новые земли. Но кое-кто до этого уже не доживет.

Как их достичь?
Это удивительно, но достать до экзопланет можно уже при нынешнем уровне технологии. Просто надо отказаться от одной вещи: от требования увидеть результат собственного труда при жизни. Иррациональный, как я мягко охарактеризовал его, проект звездного паруса сформирован именно этим требованием: отсюда и скорость в 0,2 скорости света, и цель — ближайшая звезда, безотносительно к тому, есть ли там к чему стремиться. Как только человек готов что-то делать для следующих поколений, задача упрощается на порядки. Скорость в два процента световой, если мы посылаем зонд без торможения, не проблема для реактора на чистом уране-235 с плазменным двигателем со скоростью истечения под 10 тыс. км/с (в природе есть «плазменные двигатели» с ультрарелятивистским истечением). Если зонд должен тормозить в конце пути, средняя скорость падает до процента световой. В любом случае сотни лет — до ближайших звезд, тысячи лет — до множества разнообразных систем, где, по статистике, обязаны быть планеты, очень похожие на Землю. При этом к неведомому миру прилетает аппарат с большой антенной и мегаваттами мощности, с большими телескопами, способными при близком пролете мимо экзопланеты снять динозавров или слонов, если они вдруг там окажутся, и передать всё на Землю в отличном качестве. Это вовсе не фантастика.

Проблема не в технологии, проблема в человеческом менталитете — как обойтись без прижизненной награды. В одной статье про межзвездный зонд я привел в пример создателей собора Святого Петра, которые вложили в сооружение душу, понимая, что ни они, ни их дети не увидят собора, — дескать, могли же люди работать ради следующих поколений. Кто-то мне ответил в комментариях: «Вот пусть Ватикан и запускает зонд». Шутки шутками, но это неплохо отражает общественную психологию. Ключ к межзвездным перелетам — альтруизм человека, а не та или иная техника.

​

 

Рационализм и эмпиризм в социологии — Виктор Вахштайн

Чем книжная социология отличается от социологии жизни? Как познают окружающий мир рационалисты и эмпиристы? Как «трансцендентальное» Иммануила Канта повлияло на эмпиризм в социологии? На эти и другие вопросы отвечает кандидат социологических наук Виктор Вахштайн.​

 

Открытие элементов 113, 115, 117 и 118:

Спойлер

Открытие новых элементов Периодической таблицы Менделеева всегда вызывало интерес у широкой публики. Дело даже не столько в научной значимости этих открытий, а в том, что в школе все проходили Периодический закон, и некоторые даже помнят символы, обозначающие элементы. Это понятно, знакомо. Но сейчас за этими открытиями стоят сложные исследования в ядерной физике и радиохимии, о которых многие не имеют представления.

В настоящее время новые элементы получают только на ускорителях тяжелых ионов. (Ранее их обнаруживали в земных минералах, продуктах ядерных реакторов и ядерных взрывов.) Тяжелыми ионами, ускоренными в циклотронах или линейных ускорителях, бомбардируют мишени из тяжелых элементов, и в результате реакции слияния с испусканием одного или нескольких нейтронов синтезируется новый элемент с порядковым номером (зарядом ядра) — суммой зарядов ядер налетающего иона и ядра мишени. Затем образующиеся ядра претерпевают радиоактивный распад. Для синтеза наиболее устойчивых изотопов выбирают такие комбинации ядер, в которых содержится по возможности большее число нейтронов и составные ядра имеют низкую энергию возбуждения. Выход получаемых тяжелых элементов чрезвычайно мал — отдельные атомы или десятки атомов, иногда за месяцы облучения на ускорителе. Период полураспада — секунды, а иногда и доли миллисекунд. Довольно сложно выделить ядра новых элементов из всей смеси образующихся продуктов ядерных реакций и правильно идентифицировать полученные продукты. Для этого создаются специальные установки, которые в результате регистрируют цепочку распадов с испусканием альфа-частиц и образованием изотопов более легких элементов, иногда цепочка оканчивается спонтанным делением ядра.

В нашей стране начиная с 1950-х годов работы по синтезу новых элементов на ускорителях тяжелых ионов проводились в Дубне под руководством акад. Г. Н. Флёрова (1913–1990) — основателя этого направления. Сейчас эти работы проводятся под научным руководством акад. Ю. Ц. Оганесяна. В мире существует лишь несколько ускорителей и установок, где можно получать трансактиноидные элементы (т. е. элементы с зарядом ядра Z более 103).

Последнее решение IUPAC (Международный союз теоретической и прикладной химии [1] о признании открытия сразу четырех элементов — под номерами 113, 115, 117 и 118 — привлекло внимание российской общественности еще и потому, что приоритет в трех из них — 115, 117 и 118 — признан за российско-американской коллаборацией, включающей Лабораторию ядерных реакций им. Г. Н. Флёрова Объединенного института ядерных исследований (Дубна) (ФЛЯР ОИЯИ), Ливерморскую национальную лабораторию им. Э. Лоуренса (LLNL), Окриджскую национальную лабораторию (ORNL) и Университет Вандербильта. Приоритет в открытии элемента 113 признан за группой из японского ускорительного научного центра RIKEN.

Установление приоритета — непростая задача, так как неточности в первых сообщениях об открытии в какой-то мере неизбежны. Вопрос — какие неточности существенны, а какие можно принять и насколько выводы авторов обоснованны. Решение IUPAC основывалось на отчетах объединенной рабочей группы экспертов (Joint Working Party, JWP) [2, 3] и разработанных ранее критериях открытия. Согласно существующей практике авторам предоставляется право предложить названия новых элементов.

. 2. Карта радионуклидов трансактиноидных элементов, включая некоторые ядерные реакции их получения (взято из [4])
Элемент 113 предложено назвать нихонием (nihonium, Nh). Nihon — одно из двух названий Японии на японском языке, означающее «Страна восходящего солнца». Это первый элемент, открытый в Азии. Дубнинская группа оспаривала это первенство.
Приоритетные работы были опубликованы ФЛЯР ОИЯИ и RIKEN почти одновременно в 2004 году, группа из Дубны опубликовала работу даже несколько раньше. Для синтеза новых ядер в Японии использовали «холодную» реакцию слияния, бомбардируя изотопом цинка мишень из висмута70Zn+209Bi, с образованием изотопа 278113 (время жизни — миллисекунды и десятые доли миллисекунд).

В Дубне применили более выгодную (с точки зрения выхода и периодов полураспада) ядерную реакцию ионов тяжелого изотопа кальция и америция 48Ca+243Am, которая приводит к образованию изотопов 288115 и 287115. Эти радионуклиды, испуская альфа-частицы, распадаются сначала соответственно в284113 и 283113 (время жизни — сотни миллисекунд), а затем по цепочке в долгоживущие изотопы элемента 105 (дубния, Db).268Db выделяли химически и затем регистрировали спонтанное деление.

Но промежуточные нуклиды в этих цепочках распада на тот момент не были известны, и их независимая физическая идентификация не проводилась. А химическое выделение и идентификацию Db на основе ионного обмена, проведенные в ФЛЯР ОИЯИ, объединенная рабочая группа посчитала неселективными и неубедительными. Также не были приняты во внимание попытки исследовать химические свойства элемента 113 методом газовой хроматографии, хотя этот метод ранее успешно использовался для изучения химии других трансактиноидных элементов. В результате заключили, что заявка Дубны в данном случае не соответствует критериям открытия элементов.

В то же время все промежуточные продукты распада синтезированного в Японии изотопа 278113 (всего 3 события за 8 лет работы) были подтверждены, в том числе в специальных экспериментах в новом исследовательском центре по тяжелым ионам Ланжо в Китае. Таким образом, приоритет в открытии элемента 113 был признан за японской группой.

Элемент 115 был синтезирован в Дубне, и в честь региона, где расположен этот международный центр, авторами было предложено название московий (moscovium, Mc). Элемент получали опять же в ядерной реакции 48Ca+243Am с образованием 287115 и 288115 (время жизни — десятки и сотни миллисекунд соответственно). Позднее был получен 289115 и другие изотопы этого элемента. В отличие от первого цикла химических экспериментов, которые дубнинская группа проводила самостоятельно, позднее, в 2007 году, химическое выделение продукта распада — 268Db осуществлялось уже с привлечением американских специалистов из Ливермора, и была достаточно убедительно доказана принадлежность этого элемента — продукта распада 115-го элемента — к V группе Периодической системы.

Более того, в 2013 году коллаборации из немецкого Центра исследований c тяжелыми ионами в Дармштадте (GSI) удалось повторить дубнинские результаты по получению изотопов элемента 115 в ядерной реакции 48Ca+243Am. Таким образом, приоритет в открытии элемента 115 был признан за российско-американской группой.

Элемент 117 предложено назвать теннеcсин (tennessine, Ts) в честь американского штата Теннесси, где расположена Окриджская национальная лаборатория. Окончание в названии — п о аналогии с астатином и другими элементами группы галогенов (на английском языке). Этот элемент также был синтезирован в Дубне, в ядерной реакции 48Ca+249Bk. Роль американских коллег из Окриджа в основном состояла в изготовлении уникальной мишени берклия-249, который получали на высокопоточном реакторе в ORNL. В 2010–2013 годах было зарегистрировано всего 13 цепочек распадов 293117 и 294117, причем характеристики (время жизни и энергия альфа-распада) продукта распада 289115 соответствовали данным, полученным ранее для этого радионуклида в другой ядерной реакции48Ca+243Am. По этой причине заявка на открытие этого элемента была признана отвечающей установленным критериям.

Элементу 118 авторами предложено название оганесон (oganesson, Og). Он должен являться аналогом радона и других инертных газов, и его открытие завершает седьмой период таблицы Менделеева. Этот элемент предложено назвать в честь Юрия Цолаковича Оганесяна за его пионерский вклад в исследование трансактиноидных элементов и важные ядерно-физические достижения в открытии сверхтяжелых ядер и исследовании «острова ядерной стабильности». В истории существовал только еще один пример, когда имя элемента присваивалось действующему ученому. Элемент 106 был назван в 1997 году сиборгием (Sg) в честь Гленна Сиборга (1912–1999), лауреата Нобелевской премии, автора открытия плутония и целого ряда трансплутониевых элементов.

В 2002–2012 годах в Дубне при облучении мишени 249Cf ионами48Ca было обнаружено несколько событий образования 294118 (время жизни — порядка 1 миллисекунды), сопровождающихся последовательным распадом 290Lv (ливермория), 286Fl (флеровия) и 282Cn (коперниция). Время жизни и энергии альфа-частиц этих изотопов Fl и Cn были подтверждены американской коллаборацией на циклотроне в Беркли, поэтому объединенная рабочая группа рекомендовала признать открытие.

Следует отметить, что все вновь предложенные названия и символы элементов пока еще не утверждены IUPAC.

* * *

Какое значение имеет открытие этих новых элементов?

Вопрос «Сколько хлеба и угля это может дать?» абсолютно некорректен. Пользу от развития определенной ветви фундаментальной науки часто невозможно предсказать, и такого рода аргументы не должны тормозить ее развитие. Попытки заранее расписать доход и политические выгоды от научных открытий смехотворны. Соображения престижа также не должны как-то ограничивать развитие направления, потому что его истинное значение может раскрыться много позже. И наоборот, широко разрекламированные достижения могут не иметь никакого значительного продолжения. Вообще, наука должна руководствоваться своей логикой, а не логикой людей, далеких от нее. Общество должно доверять ученым, и «удовлетворение собственного любопытства за государственный счет» — это нормальное положение в данной области человеческой деятельности. И именно ученые, квалифицированные специалисты должны определять, на что следует тратить деньги, а что может подождать или вообще бесперспективно.

Другой вопрос, какое научное значение может иметь этот результат об открытии новых элементов. Что он изменяет в наших представлениях о структуре ядра и химических свойствах элементов вообще?

С физической точки зрения эти результаты могут иметь значение для лучшего понимания ядерной структуры и ядерного взаимодействия. С 1960-х годов бурно обсуждался вопрос о существовании так называемых островов стабильности в районе зарядов ядер Z=114 и 126 как проявление оболочечной структуры ядер. Поэтому получение первых трансактиноидных элементов, которые имели гораздо больший период полураспада, чем предсказывалось старой «капельной» моделью строения ядра, было действительно принципиально важно. Сейчас в оболочечной модели никто не сомневается. Полученные результаты по новым элементам и новым изотопам позволяют уточнить существующие модели ядра и ядерных реакций. Хотя и не ожидается принципиально новых явлений, набор новых данных всегда полезен. Очевидно, что вершины острова стабильности существующими методами не достигнуть: просто нет таких комбинаций в ядерных реакциях — в получаемых изотопах не хватает нейтронов. Ранее много лет проводились попытки обнаружения в природных образцах СТЭ, которые были бы настолько долгоживущими, что могли остаться со времен образования Солнечной системы. Но эти попытки не увенчались успехом. Некогда заявленные результаты не нашли ни экспериментального, ни теоретического подтверждения.

С химической точки зрения ситуация несколько иная. Здесь действительно можно ожидать принципиально новых явлений. Дело в так называемых «релятивистских эффектах». В атомах с большим зарядом ядра электроны приобретают релятивистские скорости, и обычное уравнение Шрёдингера, используемое для описания атомов, уже не работает. В частности, знакомые всем «гантельки» р-электронов в VII-периоде претерпевают изменения, и одна из них превращается в шар. В результате электронная структура атомов меняется. У новых элементов возможно значительное отклонение химических свойств от экстраполированных по Периодической таблице и возникновение необычных химических свойств.

В отношении «релятивистских эффектов» существует много спекуляций, очевидно направленных на поднятие интереса к вопросу. Например, высказывалось предположение, что элемент 104 резерфордий (Rf) — формальный аналог титана, циркония и гафния — может оказаться p-элементом, по химическим свойствам близким к свинцу. Или заявлялось, что элемент 114 флеровий (Fl) — аналог свинца — может оказаться инертным газом. На самом деле при аккуратном рассмотрении выясняется, что, хотя атом Rf и имеет необычную конфигурацию внешней электронной оболочки (ds2p), по своим химическим свойствам это типичный d-элемент, аналог гафния. А Fl, обладая повышенной летучестью (как это следует и из любых экстраполяций), в конденсированном состоянии остается типичным металлом. Вообще, абсолютно некорректно любое отклонение от экстраполяции по Периодической системе приписывать «релятивистским эффектам»: оно может быть обусловлено совершенно другими причинами, например межконфигурационным взаимодействием.

Так или иначе, исследование релятивистских эффектов позволяет лучше понять и химические свойства давно известных и повсеместно применяемых элементов. Также это позволяет лучше разобраться в том, каким образом электронное строение атомов и молекул, которое можно рассчитать, определяет их конкретные химические свойства. Это до сих пор является далеко не до конца решенным вопросом. Дальнейшее продвижение по Периодической таблице может привести к образованию совсем новой группы элементов — g-элементов (начиная с элемента 121) с интересными свойствами. Все эти вопросы еще ждут подробного исследования.

Однако приходится отметить, что в последних открытиях исследования химических свойств новых элементов вообще не фигурируют (химически выделялся лишь продукт распада элемента 115 — элемент 105, Db, чтобы подтвердить конец цепочки распада). Но такое исследование трудно было провести ввиду низкого выхода и коротких периодов полураспада полученных изотопов. Тем не менее это возможно, хотя требует нового подхода к постановке химических экспериментов.

Открытие новых элементов дает еще один пример того, что значительные достижения российских ученых возможны в тесной коллаборации с учеными из США, Германии и других развитых стран. Именно такие работы и поднимают престиж нашей науки.

1. International Union of Pure and Applied Chemistry. Официальный сайт:

Нужно, войти или зарегистрироваться для просмотра скрытого текста.

2. Karola P. J., Barber R. C., Sherrill В. M., Vardaci E., Yamazaki T. Discovery of the elements with atomic numbers Z= 113, 115 and 117 (IUPAC Technical Report) // Pure Appl. Chem. 2016. V. 88. P. 139–153.

3. Karola P. J., Barber R. C., Sherrill B. M., Vardaci E., Yamazaki T. Discovery of the elements with atomic numbers Z= 118 (IUPAC Technical Report) // Pure Appl. 2016. V. 88. P. 155–160.

4. Hamilton H., Hofman S., Oganessian Y.T. Search for Superheavy Nuclei // Annu. Rev. Nucl. Part. Sci., 2013. V. 63. P. 383–405.

Посмотреть вложение 33057
​

 

Посмотреть вложение 33246 Посмотреть вложение 33247 Посмотреть вложение 33248 Посмотреть вложение 33249 Посмотреть вложение 33250 Посмотреть вложение 33251 ​

 

Что и как мы будем изучать в Солнечной системе в 2016 году

Спойлер

2016 год уже начался со сногсшибательного — без преувеличения — открытия девятой планеты Солнечной системы Константином Батыгиным и Майком Брауном. «Новая» планета, по мнению первого из них, делает нашу Солнечную систему менее аномальной, на фоне прочих в галактике, потому что именно ее эксцентрическая орбита — норма, а вовсе не те аккуратные круги, что Земля и ее соседи наматывают вокруг Солнца. Но и без этого немало интересного можно узнать в ближайшие 11 месяцев — например, о метане на Марсе, микробах на Энцеладе и об истории формирования Юпитера.

Начнем поближе к Земле — с Луны.

Во-первых, в этом году начинается подготовка миссии «Луна — 27» — совместной программы исследования Луны усилиями Роскосмоса и Европейского космического агентства. Предполагается, что первым объектом исследований станет расположенный в районе Южного полюса кратер Айткена — названного в честь американского астронома Роберта Айткена, специализировавшегося на изучении двойных звезд. Считается, что этот кратер — самый большой в Солнечной системе, около 2500 км в диаметре. Впрочем, кто знает, что имеет показать на этот счет девятая планета. Забегая вперед, отметим, что Европейскому совету министров предстоит принять в ноябре трудное решение, определяя приоритеты, потому что за ограниченный космический бюджет с Луной конкурируют Марс и отдельно его спутник Фобос.

Во-вторых, в 2016 году мы отмечаем 50-летний юбилей первой успешной посадки автоматического аппарата на поверхность Луны — запущенного СССР зонда Луна-9. Наконец, в этом году американская компания Astrobotic Technology планирует стать первой частной компанией, отправившей на Луну посадочный модуль и луноход.

Далее следует, конечно, Марс.

В последние годы Красная планета исправно поставляет маленькие сенсации. Здесь тоже ожидается важная годовщина — 40 лет изучению поверхности Марса. В июле 1976 года НАСА запустила первый зонд, Viking, за которым последовала серия аппаратов Mars.

А сейчас по планете передвигается Curiosity Rover, тоже подготовленный NASA. Он опустился на поверхность в августе 2012 года. Сейчас он находится в районе дюн Бэгнольда, на северо-западном склоне горы Эолида (Aeolis Mons), прозванной также горой Шарпа — в честь геолога Роберта Шарпа, известного стремлением увязать исследования Земли с изучением других планет, особенно Марса. Возвращаясь к марсианской географии, вспомним, что гора Эолида, высотой 5,5 км, сама находится в кратере, именуемом кратером Гейла. Кратер это весьма немаленький и имеет 154 км в диаметре. Название его тоже отсылает нас к ученому прошлого, хотя и любителю, на сей раз — австралиец Уолтер Гейл, по профессии и роду занятий банкир, в астрономии известен описанием марсианских каналов, а также открытием нескольких комет и двойных звезд.

Так вот, Curiority Rover продолжит движение вверх по склону, с тем, чтобы добраться до слоев, богатых окислами железа и глинистого слоя. Эти слои интересуют ученых из-за предположения, что они сформировались в результате реакции между корой Марса и водой. При этом считается установленным, что 3,8 млрд лет назад в кратере Гейла были озера. Curiosity будет фотографировать, бурить и анализировать добытые образцы, с тем, чтобы мы узнали больше о среде на Марсе в далеком прошлом, когда там было больше влажности и выше температура.

Еще один аппарат — ExoMars Trace Gas Orbiter — отправится на Марс в марте и по плану должен прибыть на место в октябре 2016 года. Эта миссия — первая из целой серии, организуемых совместно ESA и Роскосмосом. Основной целью будет исследование вопроса о метане на Марсе — признаки этого газа были обнаружены Curiosity Rover'ом. Рассматриваются разнообразные гипотезы, например, он был принесен космической пылью, вышел на поверхность в результате каких-то геологических процессов и даже появился в результате функционирования колоний микробов. Задачей ExoMars будет проверить второе предположение, т.е. определить, проходят ли какие-либо геологические процессы, которые могут быть источником метана.

И здесь не обойдется без отправки аппарата на поверхность планеты, при чем если все пойдет по плану, то в 2018–2020 годах будет запущен ExoMars Rover — двухметровое устройство, оснащенное буром и аппаратурой для анализа образцов в поисках следов жизни. как уже было сказано выше, есть трудности с деньгами, потому что для завершения полной программы работы миссии ExoMars потребуется еще примерно €150 млн, и эти деньги, с большой вероятностью, будут взяты из бюджетов других программ, так что доставку образцов с Фобоса, спутника Марса, или исследование лунного кратера Айткена, придется отложить.

Удаляясь от дома, перейдем ко внешним областям Солнечной системы. В июле аппарат «Юнона», запущенный НАСА в августе 2011 года, должен долететь до Юпитера. Затем в течение года аппарат облетит планету-гигант 32 раза, и полученные сведения, как надеются ученые, помогут узнать больше о том, сколько воды имеется в его атмосфере, как функционирует мощная магнитосфера Юпитера и как он вообще сформировался. Юпитер, как считают некоторые ученые, сыграл одну из ключевых ролей в формировании Солнечной системы в целом. Например, Константин Батыгин полагает, что Юпитер в процессе формирования забрал себе немало материала. Из-за этого Земля сформировалась существенно позже, чем могла бы, а также получила необычно тонкую атмосферу, что не могло не сказаться на развитии жизни на Земле.

Тем временем, еще одна миссия вступила в свою финальную стадию. Аппарат Cassini — портал Научная Россия много писал о нем — в сентябре перейдет на траекторию между Сатурном и его внешним кольцом и пролетит мимо Титана и Энцелада, спутников Сатурна. (В 2017 году Cassini упадет на Сатурн). Оба эти небесных тела весьма интересуют ученых. Например, наЭнцеладе могут существовать условия, пригодные для жизни, поэтому Cassini еще раз проанализирует гейзеры на этой луне (в октябре 2015 года аппарат даже пролетел прямо сквозь ледяные струи, бьющие из-под поверхности Энцелада).

Так вот, мы теперь знаем, что под ледяной коркой спутника плещется океан. И вот в этом «внутреннем» океане могут протекать определенные химические реакции, которые способны снабжать энергией жизнь, на уровне микробов. Если эти реакции действительно имеют место, то должен выделяться молекулярный водород, который, по идее, можно будет заметить при анализе гейзеров. Привлекает также внимание атмосфера Титана, ибо она похожа на земную, хотя в прошлом году выяснилось, что Титан постепенно растворяется, из-за процессов, схожих с карстовыми на Земле, хотя и протекающими в 30 раз медленнее.

Наконец, едва ли не номер один в списке кандидатов на звание носителя внеземной жизни — Европа, спутник Юпитера. Под ее потрескавшейся ледяной корой тоже есть океан, в котором может быть жизнь. НАСА запланировала на 2020-е годы миссию для изучения Европы, и многие ученые считают, что Европа — которая на Земле — должна стать участником, например, предоставив спускаемый аппарат. Предполагается, что пока не имеющий названия аппарат будет вращаться вокруг Юпитера и пролетит мимо Европы 45 раз, на расстояниях от 25 до 2700 км. Но все это нескоро, поэтому перейдем к следующей части.

От больших небесных тел перейдем к телам поскромнее — астероидам и кометам.

Цель миссии NASA с громким названием OSIRIS-REx («Царь Озирис» — богатый углеродом астероид, именуемый Bennu. Путешествие, которое должно продлиться семь лет, может начаться между 3 сентября и 12 октября. Общая идея в том, чтобы посредством анализа состава астероида больше узнать о материалах, из которых сделаны планеты. С другой стороны, хотя на поверхности астероидов регулярно встречаются хорошо нам известные силикаты и оксиды, в глубине имеются минералы, которых больше нигде не найдешь, кроме как в частях астероидов, упавших на Землю. Углеродсодержащие астероиды содержат и разнообразные органические молекулы, в том числе аминокислоты. Эти минералы и химикаты сформировались на заре существования Солнечной системы. Главной задачей миссии будет привезти на Земли незагрязненные образцы углеродсодержащих материалов, возрастом соотносимых с самой Солнечной системой. Это может дать некоторые ответы насчет возникновения жизни на Земле и возможностей ее зарождения где-то еще.

Наконец, нельзя забывать о комете 67p/Чурюмова-Герасименко. В ноябре 2014 года современная инженерия и наука продемонстрировали, на что способны — на расстоянии в десятки миллионов километров от движущейся Земли запущенный аппарат Rosetta долетел до движущейся кометы иотправил на всего лишь четырехкилометровый быстро космический объект спускаемый модуль Philae, который, в свою очередь, опустился на ее поверхность. В июне прошлого года срок финансирования миссии Rosetta был продлен до сентября 2016 года, и ожидается, что в октябре зонд упадет — или опустится — на комету. И хотя в октябре же комета вновь окажется близко к Солнцу в октябре 2016 года, скорее всего, к этому моменту технический износ Rosetta будет уже слишком значительным, чтобы миссию можно было вновь продолжить.

Но все это о традиционных космических державах — России, США и теперь объединенной Европе. Но следует помнить, что Китай медленно, но верно присоединяется к их числу. КНР строит свою космическую станцию и намерен в ближайшие пять лет отправить спускаемый аппарат на темную сторону Луны. Кроме того, Индия надеется отправить первого космонавта на орбиту и продолжится японская миссия «Хаябуса 2» — она должна доставить образцы грунта с астероида (162173) 1999 JU3. Это астероид класса C, диаметром меньше километра, его эксцентрическая орбита размещается примерно между орбитами Марса и Земли. Предыдущая миссия — «Хаябуса» — доставила в 2010 году образцы грунта с астероида Итокава.

И вот еще что — каждый год на Землю попадает около 50 тысяч тонн космической пыли и кусочком внеземных небесных дел. Вполне возможно, что важные открытия о Солнечной системе ждут нас на Земле в этом году.

​

 

Игорь Иванов — Отсыпьте мне сто грамм частичек!

Элементарные частицы — это не только сложные объекты из микромира, но и практически полезные «зверушки». Антипротоны, позитроны, мюоны, нейтрино — все они пригодятся в народном хозяйстве! В этой лекции Игорь Иванов, физик-теоретик из Университета Лиссабона (Португалия) и известный популяризатор физики, расскажет про элементарные частицы-«рабочие лошадки» современных и будущих технологий, — и даже раскроет вам тайну, откуда такие технологии берутся. Лекция рассчитана на самую широкую публику, включая школьников.



=========================================


Тайны невидимых миров



==========================================

ЧТО ПРОИСХОДИТ В МИРЕ ЗА 1 МИНУТУ?​

===========================================

10 самых тёмных объектов науки

Уголь и сажа считаются природным эталоном черноты. Но существуют и другие очень-очень темные объекты. Они находятся в космосе, глубоко под водой и даже в нашей голове.

Чёрные дыры
Это что. Космические хищники, которые с помощью мощнейшего гравитационного поля притягивают и поглощают все, что оказывается рядом.
Почему черные. Даже частицы света, залетая в черную дыру, не успевают выбраться до того, как сомкнутся челюсти, и пропадают в ней навсегда. И поскольку свет никогда не отражается от ее поверхности, она — черная. Хотя со стороны кажется очень даже ярким объектом, заметнее любой звезды. Когда черная дыра заглатывает, к примеру, межзвездный газ, его частицы в полете нагреваются и начинают яростно светиться.

Черная планета
Это что. Представьте, что прямо над вашей головой, где-то в созвездии Дракона, летит по своей орбите самая черная планета во Вселенной. Она чернее, чем уголь, сажа и душа профессора Мориарти.
Это экзопланета TrES-2b из класса «горячих Юпитеров». «Горячих» — потому что раскалена почти до 1000 градусов Цельсия. «Юпитеров» — потому что ее масса сравнима с массой именно этой планеты, даже практически равна ей, ну, или чуть-чуть побольше.
Почему черная. TrES-2b отражает лишь около одного процента падающего на ее поверхность света. Почему так, точно никто не знает. Возможно, атмосфера планеты содержит газообразный натрий, калий и оксид титана, которые хорошо поглощают свет. Кроме того, из-за высокой температуры она, в отличие от Юпитера, не может образовывать аммиачные или водные облака, способные отражать свет.

Самый черный материал
Это что. Его называют вантаблэк (vantablack) — как утверждают физики, он поглощает 99,96% падающего на него света в диапазоне от инфракрасного до ультрафиолетового. При этом имеет небольшую плотность и устойчив к высоким и низким температурам. То есть, наверное, в народном хозяйстве может пригодиться.
Почему черный. Вантаблэк состоит из вертикальных угольных нанотрубок, каждая из которых в 10 000 раз тоньше нормального человеческого волоса. Свет не может пробиться сквозь этот нанолес и рассеивается внутри.

Черные пески
Это что. Они бывают безопасными и не очень. Первые встречаются, например, в Черногории и на Чукотке. Из них можно лепить куличики и ничего не бояться. А вот с опасными лучше не шутить. Они радиоактивные. Островки нехорошего черного песка встречаются на побережье Азовского моря, в Индии, Индонезии и некоторых других местах.
Почему черные. Безопасный черный песок образуется в результате размывания вулканической лавы, попавшей в морскую воду. В основе радиоактивного — темный минерал монацит, который накапливается на побережьях в результате разрушения волнами и ветрами коренных пород. Он содержит уран и торий — источники повышенного гамма-излучения.

Черные курильщики
Это что. На дне океана есть настоящие вулканы. Вместо лавы они извергают черную горячую (300–400 градусов) воду, похожую на дым. Высота курильщиков достигает 25 метров. Это чуть ниже девятиэтажного дома.
Почему черные. Дым, а вернее, поток перегретой воды окрашен в темный цвет потому, что представляет собой взвесь сульфидов металлов: никеля, железа, меди. Из них же складываются стенки вулкана.

Абсолютно черное тело
Это что. В физике это мысленная модель некоего объекта, обладающего способностью и поглощать, и излучать свет любой длины волны.
Почему черное. Представьте себе ящик из материала, способного проводить тепло, с малюсеньким отверстием в одной из стенок. Луч света, проникающий через него, остается навсегда внутри, бесконечно отражаясь от поверхности. Ровно так же, как ящик, ведет себя и гипотетическое абсолютно черное тело. Оно поглощает все падающее на него электромагнитное излучение, но ничего не отражает — грубо говоря, не выпускает свет наружу.

Черный ящик
Это что. Некая система, о процессах внутри которой мы ничего не знаем, потому что не можем или не хотим этого. Мы видим только то, что имеется на входе и выходе. Термин «черный ящик» возник в точных науках — физике, кибернетике, — но перекочевал оттуда к психологам-бихевиористам. Те решили, что происходящее в голове человека объективно изучить невозможно, а поведенческие реакции можно объяснить, связав внешние факторы и их последствия.
Почему черный. Цвет в данном случае — символ непрозрачности.

Черный шум
Это что. Во-первых, это метафора тишины как отсутствия звуков. Во-вторых, акустические колебания, которые находятся за пределами порога слышимости, например ультразвук. В-третьих, в математике понятие «черный шум» применяется для моделирования катастроф: наводнений, засух, обвалов фондовых рынков, аварий.
Почему черный. С одной стороны, черный цвет — это признак всего зловещего. С другой — отсутствие какого бы то ни было цвета, как тишина — отсутствие шума.

Черный свет
Это что. Так называемое стекло Вуда, черное стекло с окисью никеля, пропускает только ультрафиолетовое излучение с длиной волны около 360 нанометров. Это называют черным светом. Он вызывает сильное свечение объекта, на который направлен, но не оказывает на него разрушительного воздействия. Черный свет используется на бумажных фабриках, чтобы определять качество целлюлозы; в пищевой промышленности, чтобы находить испорченные продукты; в криминалистике для определения следов крови или слюны. И много где еще.
Почему черный. Потому что он невидим для человеческого глаза, а определение «черный» часто подразумевает не только конкретный цвет, но и отсутствие видимости.

Черные люди
Это кто. Люди с очень темной кожей, представители негроидной расы. Основной регион их проживания — Африка.
Почему черные. Потому что в их организме содержится повышенное количество природного пигмента меланина. Его выработка напрямую зависит от ультрафиолета, национальности, генетических данных и т. д. Пигмент содержится по всему телу, даже в области мозга, называющейся substantia nigra. У светлокожих меланина в разы меньше. А еще бывают воображаемые черные люди — один из них был воспет поэтом Сергеем Есениным. Читайте об этом в тексте про болезни литературных героев.​

 

Химики создали батарейку, работающую по принципу фотосинтеза

Спойлер

В новом исследовании ученые разработали способ запасать энергию в химической форме, в основе которого лежит реакция разложения воды на составляющие — кислород и водород. Как и при фотосинтезе, наработанный кислород высвобождается в атмосферу, а из водорода «выжимается» энергия в топливных элементах.

Одна из главных проблем альтернативных источников энергии (солнечных и ветряных электростанций) — нерегулярность поступления энергии. Чтобы разрешить ее, нужно создавать новые эффективные способы запасать энергию. На сегодняшний день для этих целей используются дорогостоящие батареи, имеющие ограниченную емкость. В работе, опубликованной в журнале Science, группа ученых из США, Китая и Канады предложила альтернативную методику использования и хранения энергии солнечного света — за счет разложения воды на составляющие ее элементы. Точно такой же принцип извлечения энергии используют растения.
Разложить воду на составляющие — кислород и водород — можно, приложив напряжение к опущенным в жидкость электродам. Однако процесс окисления атомов кислорода и формирования молекулы газообразного кислорода O2 требует создания высоких напряжений, что делает реакцию энергетически невыгодной. В ходе экспериментов авторы нового исследования разработали технологию получения из трех недорогих металлов — вольфрама железа и кобальта — катализатора, который облегчает образование молекул кислорода.

Исследования нового катализатора показали его высокую эффективность — до трех раз выше, чем у существующих на сегодняшний день. Кроме того, он оказался весьма устойчивым, отработав около 500 часов без заметных признаков деградации.

Одной из областей применения подобных технологий является космическая промышленность, разрабатывающая солнечные батареи и солнечные паруса для космических аппаратов.

Ученые создали солнечную батарейку из бактерий

Спойлер

Статья с результатами работы опубликована в журнале Sensors and Actuators B: Chemical.

Для создания батарейки ученые использовали цианобактерий — распространенный тип фотосинтезирующих бактерий, которые есть практически в любом водоеме. Днем бактерии создавали разность потенциалов между электродами за счет фотосинтеза, а ночью, когда фотосинтез невозможен, — при окислении углеводородов, накопленных днем. По оценкам исследователей, в целом «дневной» ток в цепи был примерно на 4% больше, чем «ночной».

Чтобы получить более мощную систему, ученые объединили девять небольших микропоточных ячеек с цианобактериями в общую панель 3х3, причем ячейки были соединены между собой каналами. Полученная батарейка эффективно работала при смене 12-часовых циклов («день-ночь») в течение 60 часов. При подключении внешнего резистора сопротивлением 200 ом максимальная мощность батарейки составляла 5,9 микроватта, а рабочее напряжение — 1,28 вольта.

По словам авторов работы, созданная ими система легко масштабируется: объединяя подобные блоки питания, можно получать более мощные системы. Хотя пока они не могут конкурировать по мощности даже с солнечными батареями того же размера, сам факт успешного использования дневных и ночных циклов жизни бактерий для создания биобатареек — важный шаг на пути развития биоэлектроники.

Над созданием биобатареек разного типа как альтернативного источника энергии трудится множество научных групп.

Спойлер

​

Бактерий заставили крутить микро-роторы в компьютерной симуляции​

Спойлер

Группа химиков-технологов и физиков-теоретиков при помощи компьютерной симуляции показала, что хаотическое движение клеток в плотной бактериальной культуре можно превратить в упорядоченное и заставить эту систему выполнять полезную работу. Для этого к суспензии бактерий достаточно добавить регулярную систему микророторов.

​

Спойлер

Ученые использовали компьютерную симуляцию культуры бактерий как пример плотной среды, в которой образуются хаотические течения. Погружение одного микроротора в плотную суспензию живых клеток не дало эффекта — он только хаотично дергался от случайных столкновений. Однако когда культуру бактерий поместили на квадратную подложку с 64 симметрично расположенными микророторами, движение потоков упорядочилось. Диагональные роторы крутились в одну сторону, а соседние — в противоположные, как на ветряных электростанциях.
Компьютерная симуляция показала, что подложка с упорядоченным набором роторов может заставить хаотически движущихся бактерий совершать полезную работу на микромасштабе. Биологическая система хороша в качестве источника энергии тем, что она работает за счет внутренних биохимических процессов, для работы ее необходимо только «подкармливать». В будущем такие самоорганизующиеся системы пригодятся для питания небольших устройств — к примеру, микрофонов в смартфонах.

Исследование ученых из Индии и Великобритании опубликовано в журнале Science Advances.

Использование биологических систем, в частности бактерий, — популярное направление микро- и макроэнергетики.

​

 

Мифы об эволюции человека





​

 

​

 

5 потрясающих фактов о самом крупном нейтринном эксперименте DUNE.


- Чтобы поймать поток нейтрино из Иллинойса в Южной Дакоте будет использован детектор длинной в милю. ​

- Вес камней, удаленных из шахт, будет сопоставим с весом 80 Эйфелевых башен. ​

- Температура Аргона в детекторе будет, примерно, равна температуре атмосферы Сатурна (-180С)
- Конструкторы, при проектировании DUNE, вдохновлялись устройством танкеров, перевозящих газ.
- DUNE будет способен работать не только с нейтрино, но и, возможно, засечь распад протона.
​

 

Sony запатентовала контактные линзы, записывающие увиденное

Компания запатентовала уникальную концепцию контактных линз, которые не только делают снимки и записывают видео, но и выступают хранилищем информации.

Возможности существующих концептов «умных» контактных линз от Google и Samsung ограничены мониторингом глюкозы и дополненной реальностью для коррекции зрения с помощью телескопических объективов.

«Умные» контактные линзы от Sony – это миниатюрное сложное электронное устройство с собственным программным обеспечением, в состав которого входят встроенный в объектив блок захвата изображения, главный блок управления, модуль хранения, антенна и пьезоэлектрический датчик.

Встроенный пьезоэлектрический датчик фиксирует, как долго веки остаются закрытыми, чтобы отличать бессознательное мигание от сознательного. Это необходимо для управления съемкой объекта на фото и видео.

Заряжать линзы планируется по воздуху от смартфона, планшета или компьютера за счет электромагнитной индукции, радиоволн или резонанса электромагнитного поля. Линзы также будут обладать функциями увеличения и автофокуса.

==========================================================

Космонавтов оденут в костюмы, напоминающие вторую кожу

Современные скафандры смотрятся красиво, но они неудобны в ношении. Именно по этой причине ученые MIT разрабатывают новую эластичную одежду для космонавтов. Их последняя разработка выглядит слишком уж футуристической.

Грубо говоря, скафандр, разработанный специалистами Массачусетского технологического института, работает как усадочная пленка. Так называемый BioSuit отходит от использования газа в скафандре. В его случае давление создается за счет металлических катушек, пишет Gizmodo.

Космонавт, облаченный в обычный скафандр, находится в воздушном шаре газа, который обеспечивает необходимое для жизни в безвоздушном пространстве давление в треть атмосферного. Мы хотим получить тот же эффект, но за счет механического противодавления. Применение давления непосредственно к коже позволит нам полностью отказаться от газа, — объяснил профессор аэронавтики, астронавтики и инженерных систем Массачусетского технологического института Дава Ньюман, который руководит разработкой BioSuit.

===================================================

Спектроскопия квазаров

«Измеряя отношение первичного состава вещества, первичного водорода к первичному дейтерию, можно определить, каково же количество барионов во Вселенной. На сегодняшний день мы ответ этот знаем. Он заключается в том, что привычное барионное вещество (вещество, которое представляет собой все частицы Стандартной модели) составляет всего лишь 4% от всего вещества во Вселенной, а 96% составляют какие-то неведомые нам формы материи. Часть из них представляет собой темную материю, часть — темную энергию».

О спектроскопии квазаров, определении первичного состава вещества, космологических эпохах и измерении фундаментальных констант.



==================================================

Как выглядело бы наше небо, если вместо Солнца были бы другие звёзды.



===================================================

​

 

Энергия будущего

Многие эксперты полагают, что мы уже сожгли половину мирового запаса нефти. В конце концов, также закончатся запасы угля и природного газа. По мере того, как запасы сокращаются, будут расти цены, а энергию будет добывать все труднее и труднее. Добавьте к этому урон, наносимый окружающей среде и нашему здоровью, во время добычи и сжигания топлива, а также политические конфликты. Есть ли выход?





​

 

Планета трех солнц
Посмотреть вложение 34035
Посмотреть вложение 34036 ​

​

Спойлер

Группа астрономов, использующая приемник SPHERE на Очень Большом Телескопе ESO, впервые получила изображение планеты, обнаруженной в тройной звездной системе. Раньше считалось, что орбита такой планеты должна быть неустойчивой, и в результате эта планета с большой вероятностью будет быстро выброшена из системы. Но этой планете каким-то образом удалось «выжить». Неожиданный наблюдательный результат наводит на мысль, что такие системы могут оказаться более распространенными, чем считалось. Работа будет опубликована в онлайн-выпуске журнала Science 7 июля 2016 г.
​

Помните родную планету Люка Скайуокера, Татуин, в саге о Звездный войнах? Это был странный мир, где на небе горело два солнца. И вот теперь астрономы нашли планету в еще более экзотической звездной системе. Здесь наблюдатель либо вообще не увидит ночи, либо будет каждый день встречать по три восхода и заката, смотря по сезону — а каждый из этих сезонов будет длиться дольше человеческой жизни.​

​

Удивительная планета была открыта группой астрономов из Аризонского университета в США. На Очень Большом Телескопе ESO (VLT) в Чили они получили прямые изображения планеты HD 131399Ab [1], не похожей ни на один из известных миров — ее орбита вокруг ярчайшей из тройки звезд во много раз шире, чем у всех остальных планет, найденных в кратных, то есть состоящих из нескольких звезд, системах. Из-за сложных и переменных гравитационных воздействий других двух звезд системы такие орбиты часто неустойчивы – устойчивость в этой ситуации крайне маловероятна.​

​

Планете HD 131399Ab, расположенной примерно в 320 световых годах от Земли в созвездии Центавра, около 16 милионов лет – это одна из самых молодых экзопланет, открытых на сегодняшний день, и к тому же, одна из очень немногих, для которых были получены прямые изображения. Из этой группы она еще и одна из самых холодных и наименее массивных, с температурой 580 градусов по Цельсию и массой в четыре Юпитера.​

​

"HD 131399Ab – одна из немногих экзопланет, наблюдавшихся непосредственно, и первая планета с такой интересной динамической конфигурацией"—говорит Дэниэл Эпай (Daniel Apai) из Аризонского университета в США, один из соавторов новой работы.​

​

"На половине орбиты этой планеты, путь по которой она совершает за 550 земных лет, на ее небе видны три солнца, причем два более слабых всегда поблизости друг от друга, а их видимое удаление от более яркого светила меняется в течение года", — добавляет Кевин Вагнер (Kevin Wagner), первый автор статьи и открыватель HD 131399Ab [2].​

​

Кевин Вагнер, докторант Аризонского университета, идентифицировал планету среди сотен кандидатов и провел сопутствующие наблюдения для подтверждения ее природы.​

​

Планета также стала первой, открытой с приемником SPHERE, смонтированным на телескопе VLT. SPHERE чувствителен к инфракрасным лучам, что позволяет ему регистрировать тепловое излучение молодых планет, а также обладает многими изощренными конструктивными особенностями – корректирует атмосферные искажения изображений и блокирует яркую засветку в окрестности изображений звезд.​

​

Хотя для точного определения траектории планеты в системе тройной звезды еще требуются многократные и длительные повторные наблюдения, имеющиеся наблюдательные данные и компьютерное моделирование позволяют предложить следующий сценарий: вокруг самой яркой звезды системы, HD 131399A, на 80% более массивной, чем Солнце, на расстоянии около 300 а.е. (одна астрономическая единица, а.е., равна среднему расстоянию между Землей и Солнцем) обращаются менее массивные звезды B и C. При этом B and C, разделенные примерно таким же расстоянием, как Солнце и Сатурн (10 а.е.), еще и вертятся вокруг общего центра тяжести, как вращающаяся гантель.​

​

В рамках этого сценария планета HD 131399Ab обращается вокруг звезды A по орбите радиусом около 80 а.е., то есть примерно вдвое дальше от нее, чем Плутон от Солнца. Этот радиус составляет примерно треть расстояния между звездой A и парой B/C. Авторы работы указывают, что возможен целый набор таких орбитальных сценариев и окончательный вердикт о долговременной устойчивости системы может быть вынесен только после планируемых продолжительных наблюдений, которые помогут более жестко ограничить диапазон возможных параметров орбиты планеты.​

​

"Если бы планета оказалась дальше от самой массивной звезды группы, ее бы выбросило из системы", — объясняет Эпай. "Проведенное нами компьютерное моделирование показало, что орбита такого типа может быть устойчивой, но если внести хоть небольшое изменение в начальные условия, она может очень быстро превратиться в неустойчивую".​

​

Планеты в кратных звездных системах представляют особый интерес для астрономов и планетологов, так как они дают примеры функционирования механизма образования планет в экстремальных сценариях. Нам, привыкшим к тому, что Земля обращается по почти круговой орбите вокруг одиночной звезды, кратные звездные системы кажутся экзотическими, хотя на деле они встречаются столь же часто, как одиночные звезды.​

​

"Неясно, как именно эта планета оказалась на столь широкой орбите в экзотической системе, и мы не можем пока сказать, как этот факт повлияет на наше понимание типологии планетных систем, но он свидетельствует, что разнообразие в этой области больше, чем многие предполагали", — заключает Кевин Вагнер. "Планеты в кратных системах исследуются гораздо реже, чем в планетных системах единичных звезд, хотя потенциально они столь же многочисленны".​

​

Примечания​

[1] Обозначения трех компонент тройной звезды в порядке убывания блеска: HD 131399A, HD 131399B и HD 131399C. Планета обращается вокруг самой яркой звезды системы и поэтому обозначается HD 131399Ab.​

​

[2] В течение большой части года новооткрытой планеты ее солнца появляются на небе в тесном соседстве, и там происходит знакомая нам смена дня и ночи, только восходы и закаты каждый день тройные. Но по мере движения планеты по орбите солнца на небе расходятся все дальше друг от друга, пока не достигают точки, где закат одного солнца сопровождается восходом другого. Тогда на планете устанавливается почти постоянный день, который длится на протяжении примерно четверти орбитального периода – около 140 земных лет.​

​

 

Посмотреть вложение 34630
Нейросеть определит состав атмосфер экзопланет
​

Спойлер

Посмотреть вложение 34625 ​

Ученый из Университетского колледжа в Лондоне создал нейросеть, которая поможет определить атмосферный состав экзопланет. Разработка будет представлена на

Нужно, войти или зарегистрироваться для просмотра скрытого текста.

ациональном астрономическом собрании в Ноттингеме, статья ученых ранее была опубликована The Astrophysical Journal.​

Спойлер

Задача нейросети RobERt (Robotic Exoplanet Recognition) будет состоять в том, чтобы отфильтровывать данные об излучении, которое исходит от далеких планетных систем, и по спектру получать информацию о газах, находящихся в атмосфере планеты.​

Нейросеть относится к классу глубоких сетей доверия DBN и состоит из трех скрытых слоев (скрытые слои находятся между входным и выходным слоем) — на первый слой из 500 нейронов, подается входная информация, которую он отфильтровывает и передает на следующий слой. Второй слой из 200 нейронов дополнительно уточняет данные и передает их на последний слой, который уже окончательно определяет, какие газы присутствуют в атмосфере планеты.
Нейросети удалось добиться точности распознавания в 99,7 процентов. «RobERt научился учитывать такие факторы, как шум, ограниченные диапазоны длин волн и смеси газов. Он может определять такие компоненты, как вода и метан, в атмосфере со смешанным составом с высокой вероятностью, даже если входные данные состоят из ограниченного диапазона волн», — комментирует автор работы.
Кроме того, RobERt может работать аналогично алгоритму Deep Dream «в обратную сторону», самостоятельно генерируя спектры, которые могут соответствовать тому или иному газу. По словам ученого, это может быть полезно, когда нужно определить присутствие газов при неполной информации. В таких случаях искусственный интеллект сможет заполнить пробелы.​

Физики нашли способ отличать сверхкомпактные звёзды от чёрных дыр

Спойлер

Учёные из МФТИ, ИТЭФ и НИУ ВШЭ придумали способ отличить черные дыры от компактных массивных объектов, которые внешне неотличимы друг от друга — для этого нужно изучить энергетический спектр частиц, которые пролетают по соседству, в одном случае он будет непрерывным, а в другом — дискретным, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review D.
Посмотреть вложение 34626
Абстракция на тему “Черная дыра”. Источник - пресс-служба МФТИ.

Черные дыры, существование которых предсказано теорией Эйнштейна, имеют горизонт событий — границу, из-за которой ничто, даже свет, не может вернуться во внешний мир. Радиус этой границы называют радиусом Шварцшильда, в физическом смысле это радиус объекта, для которого вторая космическая скорость становится больше скорости света, а значит, ничто не может преодолеть его тяготение.

Черные дыры звездной массы возникают в результате гравитационного коллапса, происходящего в тот момент, когда звезда «выжигает» все термоядерное горючее и сила газового давления уже не может противостоять гравитации. Если звезда достаточно массивна, она схлопывается до размера меньше радиуса Шварцшильда, превращаясь в черную дыру. Однако время у горизонта событий замедляется настолько, что для внешнего наблюдателя процесс коллапса почти останавливается (точно так же корабль, падающий в черную дыру, с точки зрения удаленного наблюдателя будет вечно падать к горизонту), поэтому все черные дыры, которые мы наблюдаем – это вечно коллапсирующие объекты.

Астрофизики пока не смогли «увидеть» черные дыры непосредственно, однако есть множество объектов, «подозреваемых» в том, что они являются черными дырами. Большинство учёных уверено, что в центре нашей Галактики находится сверхмассивная черная дыра, известны двойные системы, где один из компонентов, скорее всего, чёрная дыра. Однако некоторые астрофизики считают, что могут существовать компактные массивные объекты, которые чуть-чуть не дотягивают до статуса черной дыры, их радиус лишь немного превышает радиус Шварцшильда. Не исключено, что некоторые из «подозреваемых» на самом деле как раз такие объекты. Но внешне они не отличимы от черных дыр.

Эмиль Ахмедов, Федор Попов и Даниил Калинов придумали способ увидеть разницу между ними, точнее между компактными массивными объектами и коллапсирующими объектами.

, — объясняет Федор Попов, сотрудник лаборатории физики высоких энергий МФТИ.

Он и его коллеги рассмотрели поведение скалярных частиц (спин таких частиц равен нулю, примером такой частицы может быть, например, бозон Хиггса) в окрестностях черных дыр и массивных компактных объектов.

Ученые получили аналитические выражения для энергетического спектра частиц. Оказалось, что вблизи поверхности сверхкомпактной звезды, радиус которой чуть больше радиуса Шварцшильда, есть «потенциальная яма» - область пространства, где частицы попадают в гравитационную «ловушку». Задача в этом случае становится аналогичной простой задаче по квантовой механике, где нужно найти спектр частиц в потенциальной яме. Этот спектр оказывается дискретным, то есть в нем есть значения энергий, где частиц нет. Проще говоря, потенциальная яма не выпускает частицы определенных энергий, и в спектре возникает «пустое место».

В случае чёрной дыры вблизи сферы Шварцшильда не возникает стационарных потенциальных ям, поскольку идет постоянный процесс коллапса, граница «ямы» убегает, и энергетический спектр оказывается сплошным.

«Мы берём, рассеиваем пучок частиц на этом объекте, и смотрим на спектр. И видим, что если в этом спектре нет дискретных уровней, то это чёрная дыра, а если есть - то это компактный объект. Хотя мы сделали свою работу для бесспиновых частиц, можно предположить, что так же будет вести себя и спектр других типов частиц», — говорит Федор Попов.

Он отмечает, что это пока лишь теоретическая работа, у нас пока нет средств наблюдать спектры частиц в окрестностях возможных черных дыр, однако шаг к этому сделан.

Астрономы открыли новый тип черных дыр, существовавших в юной Вселенной​

Спойлер

Астрофизики из Гарварда нашли первые доказательства того, что в самых ярких галактиках в первые эпохи жизни Вселенной существовали гигантские черные дыры, возникшие в результате прямого гравитационного коллапса огромных облаков газа, минуя стадию его превращения в звезды, сообщает

Нужно, войти или зарегистрироваться для просмотра скрытого текста.

​

Спойлер

"Главная особенность этого процесса заключается в том, что он приводит к рождению гигантских черных дыр в один присест. Размеры тех черных дыр, которые существовали в первые дни жизни Вселенной, говорят о том, что их рождение из небольшого звездного "зародыша" было крайне маловероятным – они просто бы не успели накопить достаточно массы за время своего существования", — заявил Абрахам Лоеб (Abraham Loeb) из Гарвардского университета (США).​

Лоеб и его коллеги пришли к такому выводу, наблюдая за несколькими древнейшими галактиками Вселенной, которые мы видим, благодаря гигантскому расстоянию между Землей и ними, в том виде, в котором они существовали в первый миллион лет жизни мироздания после Большого Взрыва.
Ученых интересовало то, как распределены облака из газа и пыли в этих галактиках и как они устроены. Как объясняет Лоеб, в "нормальных" современных галактиках такие облака очень неоднородны по своему составу – в них присутствуют более плотные и менее плотные области, в результате чего такие газопылевые скопления постепенно распадаются на части, и в более плотных участках начнут рождаться звезды.
Почти 15 лет назад Лоеб и его коллеги из Гарварда предположили, что в первых галактиках Вселенной этот газ, благодаря почти полному отсутствию в нем пыли и элементов тяжелее водорода и гелия, мог быть гораздо более однородным. Если такое облако достигало очень больших размеров, вмещая в себя миллионы или даже миллиарды масс Солнц, то тогда оно превращалось сразу в сверхмассивную черную дыру.
Сейчас ученым удалось найти намеки на то, что так все и происходило, в галактике CR7, одной из самых ярких "звездных семей" ранней Вселенной, найденной в прошлом году при помощи телескопов VLT и "Хаббл". Изучая эту галактику, группа Лоеба обнаружила, что в ее звездах и газе нет следов присутствия элементов тяжелее гелия, что стало первым намеком на наличие облаков, в которых рождаются черные дыры.
Вторым намеком стало то, что в CR7 присутствует несколько крупных облаков газа, внутри которых, как показывают расчеты Лоеба и его коллег, должны родиться сверхмассивные черные дыры, а не особо крупные звезды или скопления новых светил. Пока ученые не зафиксировали рентгеновского излучения, главного следа рождения черной дыры, однако они уверены, что в этих облаках вряд ли может возникнуть что-то иное – в данных облаках газа слишком жарко для того, чтобы в них могли родиться светила.
Как отмечают исследователи, подобные черные дыры являются относительно редкими обитателями космоса – они могли формироваться только в первые эпохи жизни Вселенной, и сегодня они просто не смогут возникнуть из-за того, что первые поколения звезд "замусорили" все галактики тяжелыми элементами. Сейчас Лоеб и его коллеги пытаются найти галактику в далеком прошлом Вселенной для раскрытия тайн того, как рождались эти редкие черные дыры.​

Найдено множество сверхмассивных черных дыр​

Спойлер

Астрономы под руководством Фионы Харрисон (Fiona Harrison) из Калифорнийского технического университета доложили об обнаружении целого «хора» сверхмассивных черных дыр. Поглощая материю вокруг себя, черная дыра производит мощные вспышки в рентгеновском диапазоне, именно по ним и удалось обнаружить объекты. Статья об исследовании опубликована в The Astrophysical Journal, кратко о его результатах

Нужно, войти или зарегистрироваться для просмотра скрытого текста.

на сайте NASA.

Спойлер

Новые данные получены космической обсерваторией NASA NuSTAR, они помогли точно идентифицировать большое количество черных дыр — источников лучей высоких энергий. «Мы смогли увидеть черные дыры, скрытые под густой толщей пыли и газа. Наши знания о высокоэнергетическом рентгеновском фоне возросли с 2 процентов до 35», — сказал Фиона Харрисон.​

До появления данных от NuSTAR рентгеновский фон в области высоких энергий был лишь пятном, без каких-либо конкретных источников. Но теперь стоит задача определить и подсчитать отдельные источники. В целом же, астрономы получили возможность разобраться с тем, как изменяется со временем процесс поглощения материи черными дырами. А это ключевой фактор роста не только их самих, но и галактик, скрывающих их.​

​

​

 

Я уверен, что вы все слышали о квантовом эксперименте, где подтверждается влияние наблюдателя на реальность… Не все так однозначно.
​

[doublepost=1471717744][/doublepost]

===================================================

6 крупнейших тайн физики, которые до сих пор не удаётся разгадать

В наше время существует два противоположных друг другу мнения: мы уже почти всё знаем об устройстве нашей Вселенной, остались непринципиальные детали; мы не знаем ничего, ибо чем больше открытий, тем больше вопросов.

Что такое темная энергия?

Вселенная продолжает расширяться все быстрее, несмотря на то, что основная действующая в ней сила — сила притяжения, или гравитация, — этому противодействует. Учитывая это, астрофизики предположили, что существует невидимый агент, который противодействует этой самой гравитации. Они называют его темной энергией.
В общепринятом понимании темная энергия — это «космологическая постоянная», неотъемлемое свойство самого пространства, которое имеет «отрицательное давление». Чем больше расширяется пространство, тем больше его (пространства) создается, а с ним и темной энергии. На основании наблюдаемых темпов роста Вселенной ученые сделали вывод, что темная энергия должна составлять не менее 70% от общего содержания Вселенной. Но по-прежнему непонятно, что это и где это искать.

Что такое темная материя?

Очевидно, что около 84% материи во Вселенной не поглощает и не излучает свет. Темная материя не может быть непосредственно увидена. Ее существование и свойства фиксируются благодаря ее гравитационному воздействию на видимую материю, излучению и изменению структуры Вселенной. Эта темная субстанция пронизывает окраины Галактики и состоит из «слабо взаимодействующих массивных частиц». До сих пор ни один из детекторов не смог обнаружить эти частицы.

Почему существует «стрела времени»?

Время движется вперед. Этот вывод можно сделать на основании свойства Вселенной под названием «энтропия», которое определяется как уровень увеличивающегося беспорядка. Нет никакого способа, чтобы обратить вспять рост энтропии после того, как это уже произошло.
«Стрела времени» — это концепция, описывающая время как прямую, протянутую из прошлого в будущее. «Во всех процессах существует выделенное направление, в котором процессы идут сами собой от более упорядоченного состояния к менее упорядоченному». Но основной вопрос в следующем: почему энтропия находилась на низком уровне в момент зарождения Вселенной, когда сравнительно небольшое пространство переполнялось колоссальной энергией?

Существуют ли параллельные Вселенные?

Астрофизические данные свидетельствуют о том, что пространственно-временной континуум может быть «плоским», а не изогнутым, а значит, он продолжается бесконечно. Если это так, то наша Вселенная — лишь одна из бесконечно большой Мультивселенной. По расчетам, проведенным в 2009 году физиками Андреем Линде и Виталием Ванчуриным, после Большого взрыва образовалось десять в десятой степени в десятой степени в седьмой степени (10^10^10^7) вселенных. Много. Очень много. Если параллельные Вселенные существуют, то сможем ли мы когда-нибудь обнаружить их присутствие?

Почему материи значительно больше, чем антиматерии?

Вопрос даже не в том, почему вещества больше, чем противоположно заряженного антивещества, а в том, почему что-то вообще существует. Некоторые ученые предполагают, что после Большого взрыва материя и антиматерия были симметричны. Если бы это было так, то видимый нами мир был бы сразу же уничтожен — электроны вступили бы в реакцию с антиэлектронами, протоны — с антипротонами и так далее, оставляя за собой лишь огромное число «голых» фотонов. Однако по какой-то причине материи существенно больше, чем антиматерии, что позволяет нам всем существовать. Этому нет общепринятого объяснения.

Каким образом измерить коллапс квантовых волновых функций?

В странном царстве фотонов, электронов и прочих элементарных частиц квантовая механика является законом. Частицы не ведут себя как крошечные шарики, они действуют как волны, которые распространяются на огромные площади. Каждая частица описывается волновой функцией, которая говорит о ее возможном расположении, скорости и других свойствах.
Частица имеет диапазон значений для всех свойств до того времени, пока ее экспериментально не измерили. В момент обнаружения ее волновая функция «разрушается». Но как и почему измерения частиц в той реальности, которую мы воспринимаем, несут крах для их волновой функции? Вопрос о проблеме измерения может показаться эзотерическим, но приблизиться к пониманию того, что такое наша реальность, да и существует ли она вообще, нам еще предстоит.​