Автор Тема: Новости науки и технологии  (Прочитано 655022 раз)

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9848
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4000 : Декабрь 03, 2018, 16:45:46 »
Алгоритм DeepMind предсказал трехмерную форму белка лучше человека



Свои способности искусственный интеллект продемонстрировал на конкурсе по предсказанию форм белка.

Искусственный интеллект AlphaFold, созданный компанией DeepMind, которая с 2014 года принадлежит Google, победил на соревновании по предсказанию белковых структур Critical Assessment of protein Structure Prediction (CASP). Об этом сообщает издание The Guardian.

Белок — сложное органическое вещество, состоящее из множества аминокислотных остатков. Белки в теле человека строятся на основе 20 стандартных аминокислот, каждый из них — цепь из разной последовательности этих аминокислот. Количество аминокислотных остатков в белке может варьироваться от нескольких сотен до нескольких сот тысяч. Однако функции белка определяются не только составом, но и конформацией (пространственным расположением молекул): например, гемоглобин, который обладает четвертичной структурой, и именно она определяет способность протеина связываться с кислородом и переносить его в ткани.

В нашем организме может находиться от десятков тысяч различных белков до миллиона. Определение их структур, а значит, и функций, позволило бы лучше понять не только работу организма в целом, но и создать новые типы препаратов, борющиеся с самыми разными недугами — от диабета до болезни Паркинсона.

Конкурс CASP проходит каждые два года. На нем команды ученых со всего мира соревнуются в предсказании форм белка, которые недавно открыли, но еще не опубликовали. В это раз в соревновании участвовал искусственный интеллект британской компании DeepMind, названный AlphaFold. Авторы тренировали алгоритм на тысячах известных структур. На предсказание первой структуры ему потребовалось две недели, но сейчас он справляется с этим заданием за пару часов.


Пример определения структуры / ©The Guardian

AlphaFold занял первое место в конкурсе, предсказав наиболее точную форму 25 белков из 43 представленных, в то время как команда, занявшая второе место, справилась с тремя протеинами из 43.

В прошлом году алгоритм DeepMindAlphaGoпревзошел сильнейшего игрока в го. Сейчас основатель компании Демис Хассабис (Demis Hassabis) сказал, что победа в игре никогда не была целью команды, они всегда стремились к решению реальных проблем, таких как предсказание структур белка.

Весной этого года Демис Хассабис признал «риски» ИИ и отметил, что польза или угроза будут зависеть от того, как люди захотят его использовать.

Источник: Naked Science

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9848
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4001 : Декабрь 03, 2018, 16:55:59 »
Физики приблизились к управлению химическими реакциями



Ученые разработали алгоритм для предсказания влияния внешнего электромагнитного поля на состояние сложных молекул. Это шаг к возможности наблюдать электронное движение и в перспективе управлять им.

Группа исследователей из МФТИ и Орхусского университета (Дания) разработала алгоритм на основе созданной ими ранее теории для предсказания влияния внешнего электромагнитного поля на состояние сложных молекул, а конкретно — для расчета скорости их туннельной ионизации.

Туннельная ионизация молекулы — процесс высвобождения электрона через потенциальный барьер, который удерживает его в молекуле. Этот шаг подводит ученых к возможности заглядывать внутрь больших многоатомных молекул, наблюдать электронное движение в них и в перспективе управлять им. Работа опубликована в журнале The Journal of Chemical Physics.

Применяя современные технологии, физики могут восстанавливать электронную структуру молекулы. Для этого используется излучение мощных лазеров. Ученые определяют структуру молекулы, анализируя спектры переизлучения и продукты взаимодействия молекулы с электромагнитным полем лазерного излучения.

Эти продукты — фотоны, электроны и ионы, которые образуются после ионизации или диссоциации (разрушения) молекулы. В предыдущих работах, в которых принимали участие ученые МФТИ из группы Олега Толстихина, было показано, что изучение взаимодействия молекул с сильным электромагнитным полем лазера приводит не только к пониманию электронной структуры молекулы, но и к возможности управления движением электронов в ней с аттосекундным (одна квинтиллионная доля (10−18) секунды) временным разрешением.


Ориентация молекулы нафталина по отношению ко внешнему электрическому полю может быть описана двумя углами β и γ следующим образом. Электрическое поле F направлено вдоль оси z′, угол между молекулярной осью z и осью z′ образует угол β. Угол γ поворота вокруг оси z определяет произвольную конечную ориентацию молекулы по отношению к полю F. Такие углы называются углами Эйлера. На рисунке также показаны две внешние (а и b) орбитали молекулы нафталина — области локализации двух внешних электронов молекулы, которые в присутствии сильного электрического поля ионизуются в первую очередь / Рисунок предоставлен авторами исследования

Аттосекунда — это миллиардная часть миллиардной доли секунды. За это время свет лазера проходит расстояние менее десятитысячной доли микрометра, что соответствует размерам небольшой молекулы.

«Если поместить молекулу в поле сильного лазерного излучения, произойдет ее ионизация: электрон оторвется от молекулы. Двигаясь под действием переменного лазерного поля, электрон может в какой-то момент вернуться к родительскому молекулярному иону.

Результатом их взаимодействия может стать перерассеяние, рекомбинация электрона — или диссоциация молекулы. По этим процессам возможно восстановить картину электронного и ядерного движения в молекуле, что представляет огромный интерес в современной физике», — говорит Андрей Днестрян, член группы теоретической аттосекундной физики в МФТИ.


Зависимость рассчитанных структурных факторов двух внешних (НОМО и НОМО-1, англ. highest occupied molecular orbital) орбиталей молекулы нафталина от углов Эйлера β и γ с рисунка 1. Цветом показана шкала величин модуля структурного фактора — от красного в минимуме до желтого и фиолетового в максимуме. Квадрат модуля структурного фактора определяет скорость туннельной ионизации (из данной орбитали) в направлении, противоположном полю, поскольку электрон имеет отрицательный заряд / Рисунок предоставлен авторами исследования

Сегодняшний интерес к туннельной ионизации объясняется ее ролью в экспериментах по наблюдению электронного и ядерного движения в молекулах с аттосекундным временным разрешением. Так, туннельная ионизация — первый шаг к отслеживанию перемещения электронов и «дырок» вдоль молекулы.

В перспективе это позволит управлять их движением, что поможет контролировать исходы химических реакций и откроет новые возможности в молекулярной биологии, медицине и других областях промышленности. Для успешного извлечения динамики в этих экспериментах необходимы точные и надежные расчеты скоростей туннельной ионизации.

Скорость туннельной ионизации можно интерпретировать как вероятность вылета электрона из молекулы в определенном направлении. Эта вероятность зависит от того, как ориентирована молекула по отношению к внешнему электромагнитному полю.

Существующие теории связывают скорость туннельной ионизации с поведением электронов вдалеке от ядер атомов, составляющих молекулу. Но современные программы квантово-механических расчетов и квантово-вычислительной химии не дают правильного предсказания состояния электронов в этой удаленной области.

«Недавно нам удалось переформулировать асимптотическую теорию туннельной ионизации так, чтобы скорость туннельной ионизации определялась только поведением электронов вблизи ядер. А это поведение может быть рассчитано достаточно точно существующими методами.

Существующие раньше подходы позволяли делать расчеты скоростей туннельной ионизации только для маленьких молекул с небольшим количеством атомов, теперь же это можно делать и для значительно более крупных. Чтобы это продемонстрировать, мы привели в своей работе расчеты для молекул бензола и нафталина», — рассказывает Андрей Днестрян.

Авторы работы рассчитали скорости туннельной ионизации для нескольких молекул в зависимости от их ориентации относительно внешнего поля. Они разработали программу, которая выполняет эти вычисления, и планируют сделать ее общедоступной.

Это позволит экспериментаторам быстро получать по наблюдаемым спектрам структуру исследуемых больших молекул с аттосекундным временным разрешением.

«Эта работа превращает развитую нами в 2011 году асимптотическую теорию туннельной ионизации в мощный метод расчета скоростей ионизации произвольных многоатомных молекул. Это необходимо для решения широкого круга задач физики сильного лазерного поля и аттосекундной физики», — говорит руководитель группы теоретической аттосекундной физики МФТИ Олег Толстихин.

Источник: Naked Science

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9848
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4002 : Декабрь 03, 2018, 17:00:35 »
Ученые нашли взаимосвязь между холодом и уровнем смертности



Как показали наблюдения, низкие температуры оказались ключевым природным фактором, подрывающим здоровье человека

Специалисты Китайского центра по контролю и предотвращению заболеваний при содействии Фуданьского университета (Шанхай) провели крупномасштабное исследование взаимозависимости между пониженным уровнем атмосферной температуры и смертностью. Как показали результаты наблюдений, холод оказался ключевым природным фактором, подрывающим здоровье человека и способным привести к гибели.

Группа ученых проанализировала свыше 1,8 млн естественных летальных исходов, происшедших с 2013 по 2015 годы в более чем 270 китайских городах. В итоге оказалось, в большинстве случаев смерть имела тесную связь с пониженным температурным фоном.

"Холод влияет на сердечно-сосудистую систему и приводит к изменениям в автономной нервной системе человека, воздействует на кровяное давление и имеет отношение к воспалительным процессам, - приводит газета China Daily слова Кань Хайдуна - ведущего исследователя из команды специалистов, занимающихся этим вопросом. - В холодные дни особо заметный негативный эффект испытывают на себе респираторные органы, что может объясняться усилением инфекций в такое время года".

Как показали исследования, в первую очередь от пониженных температур страдают сердце и кровеносная система. Опасность заболеть после сильного охлаждения, согласно анализу, существует в течение двух недель, в то время как последствия перегрева могут привести к недомоганию или гибели лишь в течение двух-трех дней с момента, когда произошел инцидент.

Ученые КНР выяснили, что оптимальной для человеческого организма следует считать температуру в 22,8 градуса Цельсия - именно при таком уровне опасность заболеть оказывается минимальной. По словам специалистов, крайне уязвимыми к холоду следует считать женщин, детей и пожилых людей в возрасте старше 75 лет. Именно на них, как показала практика, недостаточно длительный отопительный сезон в холодное время года может сказаться особенно негативно.

Источник: ТАСС

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9848
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4003 : Декабрь 04, 2018, 19:26:27 »
Российские физики разработали новый способ распознавания образов нейронной сетью



Физики из Петрозаводского государственного университета предложили новый метод запоминания и распознавания образов в импульсной нейронной сети. Его применение позволит выполнять сложные логические и когнитивные задачи при помощи устройств малого размера с небольшим количеством нейронов. Исследование, выполненное при поддержке РНФ, опубликовано в журнале Electronics.

Искусственные нейронные сети, используемые в решении задач машинного обучения, строятся по тем же принципам, что и сети нервных клеток в живом организме. Запоминание и распознавание информации происходит за счет передачи сигналов между отдельными нейронами системы. Обычно нейронные сети реализуются программно, но могут состоять и из физических устройств, среди которых наиболее распространены осцилляторные, то есть колебательные. Показатели каждого нейрона в них, например, электрическое сопротивление, ритмически меняются.
Модельными объектами в новом исследовании стали сети из нескольких нейронов-осцилляторов на базе электрических переключателей из диоксида ванадия. Характеристики этих устройств меняются под воздействием температуры, что позволяет управлять системой. Через подложку, на которой находятся переключатели, распространяется тепло. Каждый нейрон под его воздействием генерирует собственные импульсы, и следующий переключатель, получая сигнал, переходит из открытого состояния в закрытое или наоборот. Этот термический тип связи между нейронами – запатентованная разработка авторов исследования.

Переключения каждого нейрона происходят на определенной частоте, и со временем частоты разных осцилляторов синхронизируются. Состояние системы, при котором это происходит, называется синхронным, и каждое такое состояние может быть использовано для обучения сети. Для этого информацию переводят в векторную форму. Объекты для запоминания описывают по нескольким признакам: размеру, форме, массе, компонентам цвета, скорости движения и т. д. Со значением каждого признака сопоставляются координаты вектора. Например, если описывать объекты по их цветам в модели RGB (Red, Green, Blue), то вектору с координатами (150, 31, 200) будет соответствовать один конкретный цвет – между фиолетовым и лиловым. Каждый вектор соответствует параметрам системы в одном из синхронных состояний. При обучении нейронная сеть запоминает несколько различных векторов. И если после обучения при вводе тестового вектора система возвращается к наиболее близкому из ранее запомненных синхронных состояний, происходит распознавание.

Основой для метода стала обнаруженная физиками частичная синхронизация системы, или синхронизация на субгармониках. Выяснилось, что колебания разных нейронов в сети синхронизируются не только на основной частоте, но и на частотах, равных ее кратным долям. Если учитывать эти субгармоники, частотная область синхронизации значительно расширяется, а число возможных синхронных состояний многократно возрастает. Удалось смоделировать достижение 260 состояний синхронизации для системы из двух осцилляторов и 650 – из трех. Каждое из них потенциально может быть использовано для запоминания и распознавания информации.

Увеличение числа синхронных состояний за счет субгармоник называется эффектом синхронизации высокого порядка. Каждый нейрон при этом имеет несколько синхронных состояний. Так, осцилляторная сеть даже из малого количества составляющих может выполнять сложные операции, к примеру распознавать речь, изображения и видео, а также решать задачи прогнозирования, оптимизации и управления.

«В ряде наших исследований начата разработка методик обучения подобных нейронных сетей и показана их реальная работа в качестве устройств распознавания образов, – отмечает ведущий научный сотрудник Петрозаводского государственного университета Андрей Величко. – В перспективе на основе этих сетей могут быть созданы компактные нейросетевые чипы с наноразмерными осцилляторами. Хотя в своих исследованиях мы использовали только один модельный объект, термически связанные осцилляторы на основе диоксида ванадия, разработанный метод является достаточно общим. Закономерности, которые мы выявили, фундаментальны и могут применяться в исследованиях осцилляторных сетей с различными механизмами и топологией связей нейронов. Мы надеемся на сотрудничество с другими российскими и зарубежными научными группами».

Источник: Газета.Ru

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9848
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4004 : Декабрь 04, 2018, 19:31:31 »
Ученые открыли новые электрохимические методы мониторинга роста микробов



Национальная лаборатория Savannah River в сотрудничестве с Университетом Клемсона и Университетом Южной Каролины продемонстрировала применение электрохимических методов для мониторинга состояния роста и уровня энергии микроорганизмов, используемых в биотехнологии.

В статье, опубликованной в журнале Applied Microbiology and Biotechnology Express, с помощью инновационного метода ученым удалось установить контроль над микробами в реальном времени, снизив экономические издержки по сравнению с традиционными способами.

Микроорганизмы используются во многих отраслях промышленности, включая производство топлива, химикатов, фармацевтических препаратов и пищевых продуктов (этанола, ацетата, разлагаемой пластмассы, пенициллина и йогурта). Как и все организмы, микроорганизмы используют источники пищи, такие как сахара, белки и липиды, для получения органического углерода для роста, а также энергии от электронов, высвобождаемых при разложении пищи. Снижение активности микробной культуры может быть вызвано уменьшением питания, наличием ингибитора роста или заражением. Чтобы этого избежать, такие проблемы необходимо решать незамедлительно.

Чтобы обеспечить оптимальное функционирование микробов, необходимо контролировать их количество клеток и химические побочные продукты. Традиционный подход состоит в том, чтобы принимать периодические образцы из микробных культур для анализа состояния роста клеток. Процесс ручной выборки и анализа слишком трудоемкий и дорогой. В своем исследовании ученые продемонстрировали комплексный автоматизированный подход к мониторингу энергетических уровней микробов.

Первый этап инновационной технологии предупреждает о снижении уровней клеточной энергии. С помощью электродов микробы могут вытягивать энергию в свои клетки, а та небольшая часть культуры, которая контактирует с электродами, служит в качестве системы раннего предупреждения. Энергия, переходящая в микробы от электродов, появляется на экране компьютера в виде увеличивающегося электрического тока. Поскольку электрохимическая активность может контролироваться, этот метод можно использовать для поддержания необходимых условий.

В то же время другой этап метода использует электрохимический импеданс для мониторинга микробов в течение всего цикла роста. Таким образом, культура может быть определена с помощью эквивалентной электрической цепи. Эквивалентная схема затем может применяться для согласования данных импеданса и предоставления ценной информации о микробах, относящихся к физиологическому статусу культуры.

По словам ученых, такой подход дает значительный потенциал для снижения аналитических затрат, а также позволит автоматизировать биологические процессы.

Источник: Naked Science

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9848
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4005 : Декабрь 04, 2018, 19:37:51 »
Ученые из Гарварда запустят эксперимент по охлаждению Земли в следующем году



В то время как большинство исследований, посвященных распылению химических веществ в атмосферу с целью охладить планету, основаны на компьютерном моделировании, этот эксперимент пройдет в реальном мире.

Слухи о подобном эксперименте распространились еще в прошлом месяце — тогда ученые планировали «обмануть» Солнце «оригинальным, но пока еще не доказанным способом по борьбе с изменением климата». Но выяснилось, что речь шла лишь о том, чтобы проверить, осуществима ли солнечная геоинженерия с технической и экономической точек зрения.

Однако эту мысль подхватили другая группа ученых, которые все же хотели претворить эти планы в жизнь и уже значительно продвинулись в вопросе проверки влияния солнечной геоинженерии над нашей головой. Их эксперимент стоимостью в три миллиона долларов может начаться уже в следующем году.

Проект, названный Стратосферным контролируемым экспериментом по пертурбации (Stratospheric Controlled Perturbation Experiment, SCoPEx), — часть исследовательской программы Harvard's Solar Geoengineering. В то время как большинство исследований, посвященных воздействию распыленных химических веществ в атмосферу для охлаждения планеты, основаны на компьютерном моделировании, SCoPEx проведет тестирование в стратосфере Земли.

В ходе эксперимента воздушный шар взлетит до стратосферы — на высоту около 20 километров — и выпустит небольшой аэрозольный баллон карбоната кальция. Как только это произойдет, соединения рассеются в воздушном пространстве длиной около одного километра и диаметром в 100 метров. Затем воздушный шар будет летать туда и обратно сквозь облако в течение 24 часов, анализируя поведение частиц и происходящие в небе процессы.

Цель ученых — увидеть, могут ли частицы в атмосфере, отражающие солнечные лучи, повлиять на охлаждение поверхности планеты. Эксперимент частично воссоздает последствия извержения горы Пинатубо в 1991 году, которое привело к самому мощному выбросу аэрозолей в стратосферу со времен извержения Кракатау в 1883-м. Тогда специалисты зафиксировали падение температуры на 0,5 °C.

Вместе с тем солнечная геоинженерия имеет и свои недостатки. Некоторые исследования показывают, что распыление в атмосферу огромного количества частиц, отражающих солнечный свет, может иметь серьезные последствия, негативно влияя на урожай, погодные условия или озоновый слой. Последний фактор — одна из причин, по которым команда SCoPEx работает с карбонатом кальция: их предыдущие исследования показали, что это соединение безопаснее всего для стратосферы.

Даже если эксперименты окажутся успешными и продемонстрируют, что солнечная геоинженерия стоит того, чтобы ее развивать, это не станет панацеей в борьбе с глобальным потеплением. Человечество по-прежнему должно будет сократить количество выбросов углерода, так как именно это считается главной причиной изменения климата, а солнечная геоинженерия, к примеру, не сможет помочь в других смежных вопросах, таких как закисление океана.

Источник: Naked Science

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9848
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4006 : Декабрь 04, 2018, 19:55:07 »
LIGO сообщила о четырех новых гравитационных волнах


LIGO/Virgo

Группа LIGO/Virgo обнаружила в данных второго сезона наблюдений еще четыре гравитационные волны, излученные при слиянии черных дыр, — события GW170729, GW170809, GW170818 и GW170823. Таким образом, общее число зарегистрированных гравитационных волн достигло одиннадцати. Об этом физики сообщили на Конференции по гравитационно-волновой физике и астрономии (Gravitational Wave Physics and Astronomy Workshop), препринт работы выложен на сайт arXiv.org. Кроме того, ученые опубликовали первый каталог гравитационных волн.

Несмотря на то, что гравитационные волны были предложены Альбертом Эйнштейном в 1916 году, долгое время астрономы не могли их зарегистрировать из-за слабости сигнала. О первом достоверном экспериментальном обнаружении гравитационных волн группа LIGO объявила всего три года назад (ложные заявления поступали и раньше). Чтобы почувствовать слабые колебания геометрии пространства-времени, сопровождающие гравитационную волну, ученые использовали пару лазерных интерферометров, разделенных расстоянием около трех тысяч километров. Когда гравитационная волна проходит через такой интерферометр, длина его плеч изменяется, и интерференционная картина «плывет». Отслеживая корреляции между сдвигами интерференционных картин на обоих детекторах, ученые могут выделить сигнал из теплового шума, рассчитать параметры гравитационной волны и примерно определить направление на ее источник. Подробнее про регистрацию гравитационных волн можно прочитать в материалах «На гребне метрического тензора», «Точилка для квантового карандаша» и «Тоньше протона».

Впрочем, отделить сигнал из фонового шума очень сложно, а потому физики всегда тщательно проверяют данные и рассчитывают статистическую значимость сигнала, прежде чем сообщить о новом событии. Например, о первой в истории регистрации гравитационной волны ученые рассказали через пять месяцев после сбора данных (событие произошло в сентябре 2015, а рассказали о нем в феврале 2016). Методика, с помощью которой исследователи отсеивают шум, настолько сложна, что им приходится проводить конференции, целиком посвященные ее разбору. Поэтому некоторые ученые считали, что LIGO переоценила статистическую значимость сигнала GW150914, и открытие на самом деле не состоялось. Тем не менее, в августе прошлого года последние сомнения были рассеяны, когда астрономы практически одновременно зарегистрировали гравитационные и электромагнитные волны, сопровождающие слияние двух нейтронных звезд (так называемая килоновая). К настоящему времени группа LIGO сообщила о семи гравитационных волнах (шесть волн от слияния черных дыр и одна от нейтронных звезд), а ученые, руководившие экспериментом, получили Нобелевскую премию по физике. Чтобы еще больше увеличить частоту регистраций, ученые модернизировали детектор и объединились с европейским детектором Virgo, который начал работать в августе 2017 года.



На этот раз ученые сообщили о еще четырех гравитационных волнах, излученных при слиянии двойных систем черных дыр и зарегистрированных в ходе второго этапа наблюдений (O2 run). Эти события получили названия GW170729, GW170809, GW170818 и GW170823 (цифры обозначают дату регистрации). Две гравитационные волны оказались рекордными. Так, гравитационные волны события GW170729 были испущены при слиянии черных дыр с массами около 51 и 34 масс Солнца (общая масса 85 масс Солнца); в энергию волн при этом перешло около пяти масс Солнца. Красное смещение системы составляет z ≈ 0,5, то есть волны шли до Земли не менее 5 миллиардов лет. Это самое далекая и массивная двойная система, обнаруженная на данный момент. С другой стороны, событие GW170818, произошедшее на следующий день после знаменитой килоновой, не выделяется массой или расстоянием. Тем не менее, на момент его регистрации детектор Virgo уже присоединился к LIGO, а потому ученые смогли ограничить область, в которой находится источник, 39 квадратными градусами. Не считая событие GW170817, дополненное данными обычных телескопов (наблюдавших электромагнитную компоненту), на данный момент это измерение самое точное.


Массы исходных и конечных компонентов сливающихся систем черных дыр (сверху) и нейтронных звезд (снизу), гравитационные волны от которых поймали детекторы LIGO/Virgo

LIGO-Virgo/Frank Elavsky/Northwestern


Чтобы упростить дальнейший анализ данных, собранных о гравитационных волнах, группа LIGO/Virgo опубликовала каталог событий, включающий в себя результаты первого и второго этапа наблюдений. Этот каталог содержит данные о массе компонент двойных систем, скорости их вращения, излученной энергии, удаленности от Земли, примерном расположении на небесной сфере и многие другие данные (наиболее важные параметры собраны в таблице III на странице 12 препринта). Кроме того, в нем подробно описано устройство детекторов и методы отделения сигнала от шума.


Положение на небесной сфере достоверно зарегистрированных источников гравитационных волн.

LIGO/Virgo


Сообщение ученых показывает, что гравитационная астрономия, зародившаяся всего три года назад, уже может использоваться для полноценных наблюдений за Вселенной. В частности, оно подкрепляет заявления теоретиков, предлагающих использовать гравитационные волны от черных дыр или нейтронных звезд для измерения постоянной Хабла. В самом деле, расчеты показывают, что погрешность этой постоянной можно уменьшить до восьми процентов всего за 25 регистраций — скорее всего, такая статистика наберется уже в течение следующих нескольких лет.

В настоящее время детектор LIGO находится на модернизации, которая закончится в феврале 2019 года. Когда модернизация закончится, чувствительность детектора вырастет еще сильнее — по оценкам ученым, в течение года обсерватория увидит около пяти слияний нейтронных звезд (аналогичных событий GW170817).

Источник: N+1

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9848
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4007 : Декабрь 05, 2018, 20:45:06 »
Видео: развертывание российского боевого лазера «Пересвет»



На кадрах показана подготовка к боевому применению новейшего российского лазерного комплекса «Пересвет».

Как стало известно, недавно лазерные комплексы «Пересвет» заступили на опытно-боевое дежурство. Напомним, речь идет о мощной самоходной лазерной установке, способной, по мнению экспертов, выполнять задачи противовоздушной и противоракетной обороны.

Оружейный комплекс уже успел привлечь к себе повышенное внимание как в России, так и на Западе. При этом его характеристики держат в секрете.

Возможно, на некоторые вопросы ответит новое видео, представленное Минобороны. На кадрах видно, как военные приступают к отработке действий по развертыванию и подготовке «Пересвета» к боевому применению. Сам ролик длится менее минуты.



Между тем новые боевые лазерные комплексы повышенной мощности активно разрабатывают и другие страны, в частности США и Китай.

Источник: Naked Science

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9848
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4008 : Декабрь 05, 2018, 20:56:25 »
Выдвинута новая теория, объясняющая темное вещество и темную энергию



По мнению ученых из Оксфордского университета, темная энергия и темная материя — одно и то же вещество, проявляющее эффекты отрицательной массы.

Ученые из Оксфордского университета нашли вероятный ответ на один из важнейших вопросов современной физики. В новой статье, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics, они объединяют темную материю и темную энергию в один феномен: по их словам, это жидкость, обладающая «отрицательной массой». Если бы вам пришлось толкать отрицательную массу, она бы стала ускоряться по направлению к вам. Эта новая теория также может стать доказательством предсказания Эйнштейна, сделанного 100 лет назад.

Современная общепринятая модель Вселенной, известная как Лямбда-CDM (ΛCDM), ничего не говорит о том, чем физически является эта темная материя и темная энергия. Мы знаем о них только благодаря их гравитационному эффекту, оказываемому на наблюдаемое вещество.

Модель, представленная доктором Джейми Фарнсом из Оксфорда, предлагает новое объяснение этим феноменам.

«Мы считаем, что темную материю и темную энергию можно объединить в жидкость, обладающую некоторым типом «отрицательной энергии», отталкивающую от себя весь другой материал. И хотя это вещество необычно для нас, оно предполагает, что космос симметричен как в положительных, так и отрицательных качествах», — говорит доктор Фарнс.


Симуляция, показывающая формирования гало из 45 тысяч отрицательных масс вокруг галактики в 5 тысяч положительных масс / © Oxford University

Ранее существование отрицательного вещества было исключено, так как считалось, что этот материал потерял бы плотность в процессе расширения Вселенной, что противоречит наблюдениям, указывающим на постоянство темной материи с течением времени. Однако работа доктора Фарнса применяет «тензор создания», который подразумевает постоянное появление отрицательных масс. Это показывает, что при постоянном появлении отрицательных масс жидкость с отрицательной массой не разбавляется в процессе расширения космоса. Более того, она идентична темной энергии.

Теория доктора Фарнса также предоставляет первые точные предсказания поведения гало темной материи. Большинство галактик вращается так быстро, что они должны распадаться на части. Это, в свою очередь, дает основания предполагать, что от распада их удерживает невидимое «гало» темной материи. Новое исследование также включает симуляцию свойств отрицательной массы, предсказывающую формирование гало темной материи — подобного тем, существование которых предполагается в результате наблюдений на современных радиотелескопах.

Альберт Эйнштейн высказал первое предположение о «темной Вселенной» 100 лет назад, когда обнаружил в своих уравнениях параметр, известный как «космологическая постоянная», которую сегодня принято считать синонимом темной энергии. Известно, что Эйнштейн назвал космологическую постоянную своей «самой большой ошибкой», хотя современные астрофизические наблюдения доказывают, что это реальный феномен. В записях 1918 года, описывая космологическую постоянную, ученый рассуждал, что теорию необходимо модифицировать так, чтобы это пустое пространство играло роль притягивания отрицательных масс, распространенных по всему межзвездному пространству. Тем самым Эйнштейн, возможно, предсказал Вселенную, наполненную отрицательными массами.

«Предыдущие подходы к объединению темной энергии и темной материи пытались модифицировать Общую теорию относительности Эйнштейна, что оказалось невероятно сложной задачей. Новый же подход берет две старые идеи, совместимые с теорией Эйнштейна, — отрицательные массы и создание вещества — и совмещает их, — объясняет Фарнс. — Результат получается красивым: темная энергия и темная материя могут быть объединены в единое вещество, причем оба эффекта легко объясняются переносом вещества с положительной массой на море отрицательных масс».

Теорию доктора Фарнса испытают при помощи передовых радиотелескопов обсерватории SKA (Square Kilometre Array), с которой сотрудничает Оксфордский университет.

Источник: Naked Science

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

Если эта теория подтвердится и будет доказано существование отрицательной массы, то тогда станет принципиально возможным создание варп-двигателя на основе пузыря Алькубьерре, который позволяет двигаться в пространстве со сверхсветовой скоростью.
« Последнее редактирование: Декабрь 05, 2018, 20:58:27 от Новичёк »

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9848
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4009 : Декабрь 06, 2018, 18:05:55 »
Ученые: химикаты вызывают раннее половое созревание у девочек


anna_knyazeva_official/instagram.com

Распространенные в бытовой химии и косметике соединения способны вызывать раннее половое созревание у девочек, чьи матери подвергались их воздействию — к такому выводу пришли специалисты из Калифорнийского университета в Беркли. Исследование было опубликовано в журнале Human Reproduction.

В начале 2000-х годов исследователи обратили внимание, что у девочек стали раньше появляться лобковые волосы, расти грудь и начинаться месячные. Чтобы выяснить, с чем это связано, они наблюдали за группой из более чем 300 матерей и их детей, пока те достигли 13 лет.

Как оказалось, важную роль играет, воздействию каких химических веществ подвергалась мать во время беременности. Этот фактор исследователи оценивали по анализам мочи. Оказалось, что раннее половое созревание у девочек было связано с высоким уровнем парабенов в моче будущей матери. Фталаты оказались связаны с более ранним появлением лобковых волос, фенолы — с более ранней менструацией. Чем выше были концентрации веществ, тем больший эффект они оказывали — каждое удвоение концентрации фталатов приближало появление лобковых волос на 1,3 месяца.

Все дело во влиянии этих веществ на эндокринную систему матери, поясняют ученые. Изменение в уровнях гормонов в ее организме во время беременности сказываются на ребенке. Они предупреждают, что ранние менструации повышают риск развития рака груди и яичников. Кроме того, раннее половое созревание влияет на то, как к ним будет относиться общество — они будут выглядеть более взрослыми, но внутри останутся еще детьми.

В особую группу риска ученые выделили женщин, занятых в сельском хозяйстве — они подвергаются наиболее сильному влиянию химикатов.

Источник: Газета.Ru

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9848
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4010 : Декабрь 06, 2018, 18:25:35 »
Что такое парадокс Ферми и что нам с ним делать



С середины XX века астрономы искали признаки разумных внеземных цивилизаций. Но Вселенная до сих пор молчит. Попробуем разобраться почему.

Энрико Ферми — один из «отцов» атомной бомбы, радиоактивных исследований, а также лауреат Нобелевской премии. Его вклад в развитие квантовой механики и теоретической физики сложно переоценить. Однако чаще всего его имя ассоциируется с простым вопросом, который изначально был своего рода шуткой среди ученых, обсуждавших НЛО в Лос-Аламос в 1950 году: где все?

Ферми не был первым человеком, задавшим вопрос о внеземном разуме. Но именно с ним его чаще всего связывают, поэтому в итоге это стало называться парадоксом Ферми. Его можно суммировать так: Вселенная непостижимо огромна, существование разумной инопланетной жизни практически неоспоримо, однако Вселенной уже почти 14 миллиардов лет и у других существ было предостаточно времени для того, чтобы явить себя человечеству, так где же все?

Для начала задумайтесь о космических достижениях человека. Вполне возможно, что в ближайшие десятилетия мы уже отправим первые межзвездные зонды — к системе альфа Центавра. А ведь не прошло еще и века с полета первого человека в космос. На что мы будем способны через сотни, тысячи или даже миллионы лет?


Энрико Ферми, в честь которого и был назван описываемый парадокс / © Smithsonian Institution Archives

Ферми и его коллеги задавались этим вопрос еще за 11 лет до того, как Юрий Гагарин воскликнул: «Поехали!» По идее, технологически развитой инопланетной расе не должно было составить труда колонизировать Галактику, особенно если у нее на это было много миллионов лет.

Но чтобы с уверенностью заявить о том, что мы не одиноки во Вселенной, ученым нужны доказательства. Этих доказательств, мягко говоря, мало, если не сказать, что их нет вообще. А оговорки о том, что законы физики не позволяют космическим кораблям двигаться выше определенной скорости, устраивают далеко не всех.

Возьмем, к примеру, проксиму Центавра. Даже если отправиться к ней на 0,25% от скорости света, туда получится добраться не раньше чем через 16 лет. До системы TRAPPIST-1 — около 160 лет. Долго, но это капля в море по сравнению с возрастом Вселенной, да и Млечного Пути.

Уравнение Дрейка

Прежде всего следует рассмотреть уравнение Дрейка. Это простая математическая формула, изначально предложенная астрономом Фрэнком Дрейком в 1961 году. В двух словах: посредством нее мы пытаемся вычислить количество технологически развитых цивилизаций и сообщающихся сообществ в Галактике. Выглядит уравнение Дрейка так:


Уравнение Дрейка / © PPT-Online

Многие астрофизики долго пытались вычислить каждое значение, но на сегодя уравнение не имеет окончательного решения. R может быть и числом звезд в Галактике — считается, в Млечном Пути их 100 миллиардов. Даже если брать по минимуму, часть звезд с планетными системами составляет около 20%, и у каждой из этих звезд должна быть хотя бы одна пригодная для жизни планета. Предположим, что только на 10% из них смогли развиться разумные формы жизни, способные к общению. Так мы избавляемся от немалых вероятностей, ведь у нас в итоге 10% от 10% от 10%.

L — это время, на протяжении которого на планете существует жизнь, способная установить связь. Предположим, некая раса существовала на своей планете столько же, сколько мы на своей: получится 10^-8 (одна стомиллионная). Итог довольно пессимистичный: результат — два.

При таком результате, учитывая то, что одна из этих рас — мы, которые провели расчеты, в Галактике есть еще одна цивилизация. Но стоит обратить внимание, что речь идет о технологически развитых цивилизациях. Уравнение Дрейка не берет в расчет дотехнологические сообщества.

Шкала Кардашева

К рассуждению о парадоксе Ферми можно смело добавить шкалу Кардашева. Это метод технологического развития цивилизации, разработанный советским астрофизиком Николаем Кардашевым, классифицирующий цивилизации по количеству полезной энергии, которую они могут использовать. Шкала разделяет цивилизации так:

Тип 1. Цивилизация, способная использовать всю энергию, доступную на ее планете.
Тип 2. Цивилизация, способная использовать всю энергию, излучаемую ее звездой.
Тип 3. Цивилизация, способная использовать энергию всей Галактики.

Астроном Карл Саган считал, что мы находимся где-то на 70% пути к цивилизации первого типа и  сможем достичь этого уровня через один-два века. Современные вычисления предполагают, что мы сможем стать цивилизацией второй типа в течении нескольких тысяч лет, а чтобы стать цивилизацией третьего типа, понадобится от 100 тысяч до миллиона лет.


По мнению некоторых ученых, таких как Фримэн Дайсон, цивилизация второго типа будет в состоянии построить так называемую мегаструктуру (также известную, как сфера Дайсона) вокруг своей звезды для максимального сбора ее энергии / © pcworld.com

Будучи цивилизацией второго или третьего типа, существа должны быть способны перемещаться по Галактике на скорости, близкой к световой (или быстрее, если они научатся нарушать известные законы физики).

Учитывая возраст Вселенной и Млечного Пути, а также пример развития нашей собственной цивилизации, похоже, вопросов гораздо больше, чем ответов.

Возможные решения парадокса Ферми

Решение 1. Никого другого нет и не было

Один из возможных ответов гласит: инопланетян нет и никогда не было. Такой сценарий можно легко представить во вселенной Аристотеля и Птолемея — маленьком скоплении сфер, вращающихся вокруг Земли. Но мы живем не в такой Вселенной. После многовековых поисков землеподобных планет за последние два десятилетия космологи будто разбили космическую пиньяту. С каждым годом обнаруживается все больше и больше звезд с планетными системами, примерно в каждой пятой из которых есть землеподобные планеты. Чем больше мы узнаем о Вселенной, тем более абсурдным кажется утверждение, что только на одной из таких планет может существовать жизнь. Астрофизики и астробиологи — вроде Адама Франка, занимающегося поиском и изучением биосфер у экзопланет — считают, что это наименее вероятное решение парадокса Ферми.

Решение 2. Жизнь есть, но не разумная

Некоторые предполагают, что в ближайшие 10-30 лет мы обнаружим следы простейших форм жизни на Марсе или одном из спутников газовых гигантов вроде Европы или Энцелада. Конечно, речь идет о микробах или водорослях. Такое решение меняет вопрос о том, где же все, на более сложный его вариант: что именно мешает бесконечному числу молекул собраться в форму разумной жизни?


Спутник Сатурна Европа, подо льдами которой ученые надеются найти признаки жизни, пусть и не разумной / © NASA/JPL-Caltech/SETI Institute

Тут можно поразмыслить обо всех факторах, поспособствовавших появлению человека. Сначала — искра жизни, за которой последовало образование простых клеток, после чего — сложных многоклеточных организмов, а затем — формирование органов, например мозга. Если человекоподобный разум — редкость, то один из этих шагов может быть очень сложным для преодоления. Например, известно, что на Земле есть несколько миллионов видов живых организмов, но только один из них произвел цивилизацию (по крайней мере, известную нам). Относительное молчание Вселенной предполагает наличие некого «великого фильтра», ограничивающего развитие большего числа разумных существ. Некоторые ученые также полагают, что мы не преодолели этот «великий фильтр» в далеком прошлом, а что он ожидает нас в будущем. То есть дело не в том, что разумная жизнь — редкость, а в том, что она появляется на несколько тысяч лет, прежде чем исчезнуть по неизвестным причинам.

Решение 3. Разумной жизни много, но она молчит

Эта вероятность, также известная как «гипотеза зоопарка», предлагает несколько странных объяснений. Возможно, человечество все еще настолько примитивно, что продвинутые цивилизации на считают нас достойными внимания или общения. Или, возможно, другие цивилизации выяснили, что обнаружение себя приведет к уничтожению со стороны жестоких межгалактических колонизаторов. Или же Солнечная система просто расположена в тихом и спокойном уголке Вселенной — чисто по случайности. Но, пожалуй, одно из самых экзотических объяснений заключается в том, что наша Вселенная — огромная компьютерная симуляция.

Причин для вселенского молчания множество, и нельзя сказать, что какая-либо из гипотез стопроцентно правдива. В любом случае пока что человечеству не удалось обнаружить ни одной внеземной цивилизации. И пока у нас не появится точного объяснения, парадокс Ферми не будет давать астрофизикам спать по ночам, мучая их вопросом о том, где же все.

Источник: Naked Science

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9848
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4011 : Декабрь 07, 2018, 20:02:20 »
«Пересвет» стал убийцей Tomahawk


Кадр: Министерство обороны РФ

Российский боевой лазер «Пересвет» способен противодействовать американским высокоточным дозвуковым крылатым ракетам большой дальности Tomahawk, заявил РИА Новости военный эксперт Алексей Леонков.

«С помощью лазера можно эффективно бороться со средствами воздушного нападения, высокоточным оружием или средствами разведки, которые используют в качестве инструмента оптико-электронные приборы», — сказал специалист.

Поскольку «воздействием сильного излучения электроника быстро выходит из строя», то, согласно эксперту, «Пересвет» будет «ослеплять технику противника надежно и надолго».

«Например, при выходе на цель американские ракеты Tomahawk ищут ее визуально, ориентируясь по цифровому изображению рельефа, заложенному в память головки самонаведения. Если в этот момент по ней отработает такой комплекс, как "Пересвет", поиск прекратится. При потере цели Tomahawk самоликвидируются», — считает Леонков.

В декабре военный аналитик, полковник в отставке Михаил Тимошенко заявил, что для борьбы с вражескими спутниками Россия планирует использовать лазерную установку 1ЛК222, установленную на тяжелом транспортном самолете Ил-76.

Согласно автору The National Interest Майклу Пеку, современный Tomahawk Block IV фактически является летательным беспилотником, который нельзя считать ракетой технологического уровня 1980-х или 1990-х годов, однако «это все еще дозвуковая крылатая ракета холодной войны, которая выглядит динозавром по сравнению со сверхзвуковым и гиперзвуковым оружием, разрабатываемым сегодня».

О разработке боевого лазерного комплекса президент России Владимир Путин объявил в марте 2018 года в ходе послания Федеральному собранию. По словам главы государства, «наличие таких боевых комплексов кратно расширяет возможности России в сфере своей безопасности». Оснащение войск «Пересветами» началось в декабре 2017 года. Год спустя оружие приняли на опытно-боевое дежурство.

Источник: Lenta.Ru

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9848
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4012 : Декабрь 07, 2018, 20:08:30 »
Перепроверка эксперимента не обнаружила признаков темной материи



Результаты итальянского эксперимента по поиску темной материи, опубликованные в 2013 году и непринятые научным сообществам, вновь подверглись сомнениям после эксперимента COSINE-100.

Наблюдения космоса указывают на то, что Вселенная должна быть пронизана неизвестным видом невидимых субатомных частиц. Дополнительная масса, предоставляемая темной материей, необходима для объяснения движения звезд в галактиках и того, как вещество собирается вместе во Вселенной. Несмотря на множество экспериментов по поиску таинственного невидимого вещества, никому пока не удалось обнаружить эти частицы.

Исследователи, работающие над экспериментом DAMA/LIBRA в Национальной лаборатории Гран-Сассо в Италии, утверждают, что у них есть убедительные доказательства взаимодействия темной материи с их датчиком. Теперь эксперимент COSINE-100 занялся поиском частиц при помощи датчика того же типа, что используется в эксперименте DAMA, но не обнаружил никаких признаков темной материи. Статья о проведенном исследовании опубликована в журнале Nature.

И DAMA, и COSINE занимаются поиском частиц темной материи, врезающихся в атомные ядра в кристаллах йодида натрия. При таком столкновении в кристалле должна появиться небольшая вспышка света. Но обычные, земные взаимодействия могут производить похожие вспышки, как, например, при небольшом количестве радиоактивных элементов.

Команда DAMA годами наблюдала за своими кристаллами, пытаясь выявить признаки темной материи. Исследователи сообщили, что количество столкновений в датчике DAMA возрастает и понижается в соответствии с определенной ежегодной закономерностью. Эта закономерность, утверждают они, обусловлена движением Земли через поток темной материи при вращении планеты по орбите вокруг Солнца.

Несколько других экспериментов также пытались отследить этот тип ежегодных изменений, но ничего не обнаружили. Однако они использовали другой материал в своих датчиках. Команда из Йельского университета уверена, что эксперимент COSINE-100, использующий тот же материал, поможет узнать, почему DAMA удается получать свои результаты.

Вместо того чтобы пытаться отследить ежегодные изменения, исследователи, работающие над COSINE-100, сравнили частоту столкновений в своем датчике, расположенном в подземной лаборатории Яньянь в Южной Корее, с количеством ожидаемых реакций на другие источники, включая радиоактивность. Команда не обнаружила признаков сигналов, которые могли бы быть темной материей.

Тем не менее команда DAMA придерживается своих утверждений. Физик Рита Бернабей из римского университета Тор-Вергата, заявила, что COSINE-100 не оказал никакого влияния на результаты, полученные установками DAMA.

В дальнейшем ученые, задействованные в эксперименте COSINE-100, намереваются проверить заявления команды DAMA о ежегодных изменениях в количестве столкновений.

Источник: Naked Science

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9848
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4013 : Декабрь 10, 2018, 19:11:43 »
Крупнейшему городу Азии предсказали скорую катастрофу


Фото: Shutterstock

Ученые Немецкого геологического исследовательского центра в Потсдаме выяснили, что Тегеран, столица Ирана и один из крупнейших городов Азии (население превышает 13 миллионов человек), быстро проседает. Некоторые районы опускаются со скоростью 25 сантиметров в год, что приводит к повреждению зданий и коммуникаций. Причиной служит истощение подземных вод. Об этом сообщает издание Science Alert.

Исследователи проанализировали данные спутниковых радаров, которые просканировали земную поверхность в районе Тегерана, и оценили степень проседания с 2003 по 2017 год. Ученые использовали метод зондирования с помощью интерферометрического радара с синтезированной апертурой (InSAR), что позволяет выявить даже незначительную деформацию грунта.

Геологи выявили несколько участков, которые опускаются со скоростью 25 сантиметров в год (западная часть Тегеранской равнины), приблизительно пять сантиметров в год (в районе международного аэропорта) и 22 сантиметра в год (юго-восточная часть Тегерана). Это проседание вызвано региональным снижением уровня грунтовых вод из-за их интенсивной выкачки. Так, в 2013 году для добычи пресной воды использовались 32 тысячи скважин (в 1968 году их было меньше четырех тысяч). С 1984 по 2011 год средний уровень подземных вод снизился примерно на 12 метров.

По словам ученых, проседание приводит к появлению трещин в грунте и стенах, повреждениям зданий и сдвигам земной поверхности. Уплотнение пород может быть необратимым, однако правильное водопользование поможет избежать катастрофических последствий. Если этого не будет сделано, инфраструктура города может быть серьезно нарушена, особенно в густонаселенных районах города или аэропорту.

Источник: Lenta.Ru

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9848
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4014 : Декабрь 10, 2018, 19:28:02 »
Петлевая квантовая гравитация: пространство-время, сшитое из кусочков



В конце XX века группа физиков-теоретиков разработала теорию, описывающую пространство-время как квантовый феномен. Наряду с теорией струн теория петлевой квантовой гравитации пытается примирить квантовую механику с гравитацией.

В современной физике есть две теории, невероятно точно описывающие крупномасштабные явления и то, что происходит в микромире: Общая теория относительности и Стандартная модель квантовой механики соответственно. Но насколько бы точной и удивительной каждая из этих двух теорий ни была, они не очень хорошо сотрудничают друг с другом.

Сам Альберт Эйнштейн — автор Общей теории относительности — до конца жизни был занят работой над теорией, которая объединила бы квантовую механику и гравитацию. Как известно, у него ничего не вышло. Многие современные физики-теоретики — от Шона Кэрролла до Брайана Грина — считают, что разработка тестируемой, фальсифицируемой и доказуемой теории квантовой гравитации откроет новые горизонты для науки и поможет ответить на множество вопросов: например, что происходит за горизонтом событий черных дыр?

Среди множества подходов к квантовой гравитации самым успешными направлениями считаются теория струн и петлевая квантовая гравитация. Если о теории струн знают и о ней говорят, то ее главный конкурент — петлевая квантовая гравитация — пока не получил такой широкой огласки.


Ли Смолин / © Karol Jarolchowski/Polityka

Петлевая квантовая гравитация представляет собой теорию, пытающуюся выразить современную теорию гравитации (то есть Общую теорию относительности, ОТО) в квантованном формате. Подход этой теории заключается в восприятии пространства-времени как чего-то разбитого на дискретные части. Немало ученых рассматривают петлевую квантовую гравитацию как самую органично разработанную, не считая теории струн.

Как появилась теория петлевой квантовой гравитации

Принято считать, что петлевая квантовая гравитация берет начало в 1986 году, когда Абэй Аштекар разработал квантовую формулировку уравнений поля Общей теории относительности. В 1988-м физики Ли Смолин и Карло Ровелли расширили этот подход — и в 1990 году показали, что при помощи него гравитация квантуется и это можно увидеть при помощи спиновых сетей Роджера Пенроуза.


Карло Ровелли на лекции в Риме / © Marco Tambara/Wikipedia

Вкратце: подход к петлевой квантовой гравитации через спиновую сеть показывает пространство-время как набор частей, соединенных друг с другом. Это можно представить в виде точек (или узлов), представляющих части пространства-времени, соединенные линиями. Иначе говоря, пространство-время можно рассматривать как сеть квантовых узлов. Гладкая структура пространства-времени, описываемая ОТО, становится такой, когда вы «отдаляетесь» от квантовых масштабов до достаточно крупных.

К чему приводит петлевая квантовая гравитация

Как и со всей теоретической физикой, исследующей этот вопрос, физика и математика на этом уровне невероятно сложны. Относительно ценности петлевой квантовой гравитации ведется немало споров, особенно если сравнивать ее с другими подходами — вроде той же теории струн.

Петлевая квантовая гравитация достигла успеха в следующем:

1. Квантование трехмерной пространственной геометрии ОТО;

2. Возможность вычислить энтропию черных дыр;

3. Предсказание Большого отскока в момент Большого взрыва вместо бесконечной сингулярности.


Энтропия черной дыры в петлевой квантовой гравитации / © John Baez

Однако пока что это успехи в области математической физики, так как экспериментально они еще не были подтверждены. А в случае с Большим отскоком — об экспериментальных подтверждениях не может быть и речи.

Предсказание, связанное с энтропией черных дыр, считается самым большим достижением теории. Считается, что петлевая квантовая гравитация предоставляет точный способ описания квантовых состояний черной дыры, а также совпадает с предсказаниями об энтропии черных дыр, сделанными Стивеном Хокингом и другими физиками в 1970-х.


Абэй Аштекар во время лекции / © University of Pittsburg

Преимущества петлевой квантовой гравитации

В пользу петлевой квантовой гравитации есть серьезный аргумент. Дело в том, что ее сторонники рассматривают ее как конечную теорию. Другими словами, сама теория петлевой квантовой гравитации не допускает бесконечностей. Один из главных ее исследователей Ли Смолин в своей книге «Неприятности с физикой» описывает конечность теории тремя пунктами:

• Области и объемы в петлевой квантовой гравитации — всегда конечные дискретные единицы;

• В модели петлевой квантовой гравитации Бэрретта — Крейна (пространство-время как квантовая пена) вероятности развития квантовой гравитации в разные истории всегда конечны;

• Включение гравитации в теорию петлевой квантовой гравитации с теорией вещества — вроде Стандартной модели — не содержит бесконечных выражений. Если гравитацию исключить, придется потрудиться, чтобы избежать их.

Проблемы петлевой квантовой гравитации

Многие недостатки петлевой квантовой гравитации — те же, что и у теории струн. Их предсказания чаще всего связаны с явлениями, которые пока что нельзя протестировать (хотя по части петлевой квантовой гравитации возможность испытать ее экспериментально представляется несколько более вероятной, чем в случае с теорией струн).

Кроме того, не понятно, можно ли утверждать, что петлевая квантовая гравитация более фальсифицируема, чем теория струн. Например, открытие суперсимметрии или дополнительных измерений не станет опровержением петлевой квантовой гравитации, как и их отсутствие не докажет ошибочность теории струн.


Кванты пространства в представлении Карло Ровелли / © Carlo Rovelli/Class.Quant.Grav. 28 (2011)

Самая большая проблема петлевой квантовой гравитации заключается в том, что этой теории еще предстоит показать, каким образом можно взять квантованное пространство и извлечь из него гладкое пространство-время. К тому же некоторые критики теории считают сам способ добавления времени в спиновую сеть надуманным.

Квантовая теория пространства-времени в петлевой квантовой гравитации, по сути, — квантовая теория пространства. Спиновая сеть, описанная теорией, не способна включить в себя время.

Некоторые ученые, занимающиеся этой теорией, вроде того же Ли Смолина, считают, что время в итоге станет необходимым и фундаментальным компонентом теории. В то же время Карло Ровелли уверен, что она в итоге покажет, что времени как такового не существует и что, по сути, это возникающий феномен.

Остается запастись терпением и ждать

Некоторые физики-теоретики, включая Брайана Грина и Ли Смолина, высказывали предположение о том, что петлевая квантовая гравитация и теория струн окажутся двумя способами описания одной и той же фундаментальной физической структуры. Ученые надеются, что исследование двух этих областей в итоге поможет разработать более полную фундаментальную теорию, описывающую основополагающую квантовую теорию, которая, в свою очередь, приведет к успешной единой теории поля, способной полностью примирить ОТО со Стандартной моделью квантовой механики.

Источник: Naked Science

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9848
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4015 : Декабрь 10, 2018, 20:26:43 »
Живем ли мы в одноэлектронной Вселенной: гид по одной из самых экзотических гипотез



В 1940 году два известных физика-теоретика рассуждали об электроне и его свойствах, так у них возникла мысль, что все электроны — один и тот же электрон.

У физиков Джона Уилера и Ричарда Фейнмана был довольно нетрадиционный взгляд на устройство реальности. Например, они теоретизировали, что во всей Вселенной есть всего лишь один электрон, находящийся попеременно во всех точках пространства — начиная от Большого взрыва и до конца всего (будь то Большой разрыв, Большое сжатие, тепловая смерть или что-нибудь еще). Другими словами, речь идет о том, что 1080 электронов, с которыми мы имеем дело в каждый момент времени, — один и тот же электрон. Один электрон, пронизывающий каждый атом и молекулу, независимо от пространства и времени.

Теория одноэлектронной Вселенной, предложенная Джоном Уилером во время телефонного разговора с Ричардом Фейнманом, предполагает, что все электроны и позитроны, по сути, проявления одного объекта, перемещающегося вперед и назад во времени.

«Однажды в аспирантуре Принстона я получил звонок от профессора Уилера, он мне сказал: «Фейнман, я знаю, почему у всех электронов одинаковые заряд и масса». — «Почему?» — «Потому что это один и тот же электрон».
© Ричард Фейнман

К выводу о том, что позитрон — это электрон, двигающийся обратно во времени, Уилера подтолкнула квантовая запутанность. Позже Фейнман высказал эту же гипотезу в своей статье «Теория позитронов», опубликованной в 1949 году в Гарварде.


Ричард Фейнман / © Kevin Fleming/Corbis

Идея основывается на мировых линиях, прочерчиваемых каждым электроном через пространство-время. Уилер предположил, что вместо бессчетного количества таких линий это все может быть частями одной линии, прочерченной одним электроном, подобно огромному запутанному узлу. Каждый момент времени представляет собой часть пространства-времени и пересекается с мировой линией, связанной в узел, множество раз. В точках пересечения половина линий будет направлена вперед во времени, а половина — обратно. Уилер предполагал, что эти обратные секции представляют собой античастицу электрона — позитрон.

Атака клонов

Кванты существуют вне пространства-времени и не занимают трехмерные позиции. Можно даже сказать (но с большой осторожностью), что сами пространство и время создаются взаимодействиями квантов, а именно — путем квантовой запутанности, которая была подтверждена экспериментально. Более того, в «запутанной» Вселенной время может быть просто иллюзией. И это подводит нас к другому важному вопросу: что означает запутанность всех частиц? Что означает существование за пределами пространства и времени для электрона?

Представим себе частицу, движущуюся невероятно быстро во времени в период очень ранних стадий развития Вселенной. Она путешествует настолько далеко в будущее, что «врезается» в «стену» (пусть это будет конец расширения Вселенной, где частица больше не может «двигаться» в энтропии) и отскакивает обратно во времени, где «врезается» уже в Большой взрыв, откуда она и вылетела изначально. Повторение этого процесса снова и снова на очень высокой скорости создаст клонов одной и той же частицы — в нашем случае электрона, — и все будет выглядеть так, будто этих частиц триллионы и они повсюду.


Джон Арчибальд Уилер / ©Wikipedia

Если это слишком сложно, попробуем провести еще один мысленный эксперимент.

Если бы в понедельник вы отправились обратно во времени в воскресенье и вернулись домой, а затем повторяли этот процесс всю неделю (вплоть до пятницы), то у вас получилось бы пять своих копий в то же самое воскресенье! А теперь представьте, что электрон делает это триллионы раз, а «воскресенье» — это современная эпоха во Вселенной.

Именно о такой концепции «позитрона» (античастицы электрона) говорил Ричард Фейнман. Чуть позже физик-теоретик Йоитиро Намбу применил ее ко всему возникновению и аннигиляции пар частица-античастица в своей статье, опубликованной в 1950 году, заявив, что «возможное создание и аннигиляция пар, которые могут происходит в любой момент времени, — это не создание и не аннигиляция, а лишь изменение направления движущихся частиц из прошлого в будущее или из будущего в прошлое».

Это также может быть причиной того, почему невозможно одновременно узнать и импульс электрона, и его позицию (согласно принципу неопределенности Гейзенберга). Чтобы понять, почему Уилер думал об электронах таким образом, нам следует рассмотреть их свойства.

Одноэлектронная Вселенная

Кванты не похожи на привычные всем «объекты». Квантовый мир вообще странный, о нем сам Ричард Фейнман сказал: «Думаю, смело могу сказать, что квантовую механику никто не понимает».

Электроны обладают корпускулярно-волновым дуализмом. Это значит, что они могут вести себя и как частицы, и как волны — в зависимости от взаимодействия. Чтобы точнее концептуализировать кванты, о волновом состоянии следует думать как об области вероятности, которую мы записываем в виде интерференционной картины, а состояние частицы — это та самая вероятность, сколлапсировавшая в одну точку взаимодействия.


Интерференционная картина в эксперименте с двумя прорезями / © Stackexchange

Согласно Общей теории относительности (ОТО), пространство и время едины, но когда речь заходит об ОТО с квантовой механикой, у теоретиков и космологов возникают проблемы. Но они знают, что происхождение Вселенной в современной космологической модели — сингулярность — безвременное состояние пространства, а полного понимания этого факта пока нет.

Нельзя с уверенностью утверждать, что до Большого взрыва была сингулярность — это создало бы противоречие, поместив безвременное во «время». Более того, у безвременного нет временного отношения, его не может существовать до или после чего-либо. Общая теория относительности говорит о том, что время и пространство — одна ткань, а значит, у пространства не может быть своего отдельного времени, а у времени — своего отдельного пространства.

У квантов есть некоторая схожесть с «сингулярностью» Большого взрыва: и то и другое представляет собой безвременную, внепространственную энергию. Так как они и безвременные, и внепространственные, они неразделимы, ведь сама концепция разделения существует в пространственно-временном континууме.

Квантовая относительность

Если кванты и сингулярность неразделимы, следовательно, они одно и то же. Это подводит нас к еще одному важному моменту. Сингулярность не исчезла во взрыве миллиарды лет назад. Кванты — это сингулярность, взаимодействующая сама с собой. Тогда буквально получается, что все — одно. Вот такая квантовая относительность.

Вы можете спросить: а что насчет гравитации? Общая теория относительности гласит, что гравитация — это геометрическое свойство пространства и времени, а экспериментальные данные показывают, что пространство и время — побочные продукты квантовой запутанности. Не так давно ученые выяснили, что некоторые геометрические модели можно использовать для сильного упрощения вычислений квантовых взаимодействий и квантовой запутанности. Далеко идти не надо, чтобы предположить, что геометрия, создающая гравитацию, на самом деле — свойство квантовых областей вероятности.


Квантовая запутанность в представлении художника / © Nicolle R. Fuller/ NSF

Квантовая запутанность обходит ограничения скорости, с которой можно передать информацию. Взаимодействия между запутанными частицами происходят моментально вне зависимости от того, насколько далеко они друг от друга находятся. Говоря топологически, этот факт дает возможность предположить, что между ними нет пространства. Реально ли время или это лишь иллюзия восприятия, созданная наблюдателем? Настолько же пространство иллюзорно, как и время?

Единственный вариант, при котором электрон мог бы одновременно быть «здесь» и «там» — если разделение прошлого, настоящего и будущего иллюзорно. Если существует некоторая первичная ткань, на которой все происходит одновременно, тогда один электрон может напоминать нити в вязаных вещах, при помощи которых выткана ткань. Однако, конечно, у этой гипотезы есть свои серьезные проблемы и вопросы.

Критика и противоречия

Недостающее антивещество. Во Вселенной по Уилеру у нас должно быть равное количество позитронов и электронов, но в реальности это не так. Электронов наблюдается несоизмеримо больше, чем позитронов. По словам Фейнмана, он обсуждал этот вопрос с Уилером и последний предполагал, что недостающие позитроны могут скрываться в протонах (при помощи позитронного захвата).

Кроме того, есть такая вещь, как другие свойства электронов. Эти частицы подвержены распаду. В случае с одним электроном число перевоплощенных вселенных росло бы все больше и становилось бы менее стабильным.

Итог

Теория одноэлектронной Вселенной звучит интригующе и интересно, но доказать ее невозможно. К проблемам теории, описанным выше, можно добавить вопрос о том, почему количество электронов во Вселенной конечно, а не наоборот? Эти простые, но наглядные примеры ставят всю гипотезу под сомнение.

Однако, если теория верна, что еще она может означать для нас? Возможно, любая другая частица — от протонов до нейтронов и даже до таких экзотических частиц, как нейтрино — тоже всего лишь одна частица, путешествующая вперед и назад во времени. Это, в свою очередь, означало бы, что мы не только состоим из одних и тех же частиц, но, по сути, каждый из нас состоит из одного протона, одного нейтрона и одного электрона.

Сам Фейнман, как он признался, никогда не воспринимал идею Уилера всерьез, но именно она натолкнула его на мысль о том, что электрон и позитрон связаны. На основе того, что эти частицы отличаются только зарядом, ученый доказал, что если запустить электрон обратно по оси времени, он будет полностью идентичен позитрону. Конечно, это не соответствует действительности, а всего лишь физическая интерпретация явления. Спустя 25 лет после рассуждений об одноэлектронной Вселенной, в 1965 году Фейнман был удостоен Нобелевской премии по физике.

Возможно, важнейший урок теории одноэлектронной Вселенной заключается в том, что независимо от того, насколько странной и невозможной выглядит идея, вы никогда не узнаете, к чему она может привести, пока не исследуете ее.

Источник: Naked Science

Оффлайн digitalman

  • DiG_Man
  • Full
  • ****
  • Сообщений: 1662
  • Репутация: +0/-0
  • DigitalMan[hi is not Cristopher Lambert]
    • http://vkontakte.ru/digital_man
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4016 : Декабрь 10, 2018, 21:36:18 »
Читал я читал в этой ветке форума про корпускулярно-волновой дуализм,
А когда до этого места дочитал:

Цитировать
В 1940 году два известных физика-теоретика рассуждали об электроне и его свойствах, так у них возникла мысль, что все электроны — один и тот же электрон.

Чуть под стол не свалился, вообще ржака!!

 :D ;D
Глобальный Информационный Сервис: Вся информация принадлежит нам...
[DigitalMan/CapRiuS:A1/Цифровой Человек]
(htap://crs)

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9848
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4017 : Декабрь 11, 2018, 01:22:56 »
Ученые создали новый способ мониторинга ионосферы для повышения надежности систем связи



Так называемый индекс волновой активности полного электронного содержания разработан в Институте солнечно-земной физики РАН

Ученые Института солнечно-земной физики (ИСЗФ СО РАН) открыли новый способ наблюдения за состоянием ионосферы, изменения в которой отражаются на работе радиотехники и электроники. Об этом в понедельник сообщила пресс-служба Российского научного фонда (РНФ).

"Исследователи ИСЗФ СО РАН (Иркутск) разработали алгоритм, позволяющий на основе данных навигационных спутниковых систем следить за состоянием ионосферы Земли в различных регионах. Работа ученых позволит обнаруживать возмущения в ионосфере, которые могут привести к сбоям радиотехнических и радиоэлектронных систем на Земле", - говорится в сообщении.

Ионосфера является частью атмосферы Земли. Кроме нейтральных молекул газов, она содержит заряженные частицы - ионы. Именно они отражают длинные волны и обеспечивают их передачу по всему земному шару. Так называемые возмущения, которыми называют нерегулярные изменения параметров ионосферы (концентрация электронов, ионный состав, температура), - частая причина проблем работы систем связи.

Использование данных спутников GPS и ГЛОНАСС - один из способов мониторинга состояния ионосферы. Исследователи анализируют количество электронов вдоль луча, посылаемого на Землю. На основе этого показателя используются несколько индексов, имеющих ряд недостатков. Ученые ИСЗФ РАН предложили новый, более точный индекс - WTEC (индекс волновой активности полного электронного содержания).

"Мы полагаем, что новый индекс WTEC имеет большой потенциал для исследования ионосферных возмущений - от изучения отдельных событий до построения глобальных карт возмущений. На основе WTEC, который может быть рассчитан в реальном времени, можно будет также оценивать риск возникновения сбоев в радиотехнических системах", - говорит руководитель исследования, научный руководитель ИСЗФ СО РАН Гелий Жеребцов, чьи слова приводятся в сообщении. Научная работа поддержана грантом Российского научного фонда, а статья с результатами опубликована в журнале Results in Physics.

Источник: ТАСС

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

Знание состояния ионосферы крайне важно для точной работы навигационных систем GPS/ГЛОНАСС, поскольку ионосфера вносит задержки в распространение сигналов, а так как координаты навигационного приёмника определяются как раз через задержку распространения, т.е. по сути дела через измерения времени между моментом излучения сигнала спутником и моментом приёма сигнала приёмником, то ионосферная задержка прямо влияет на точность определения координат. Без учёта ионосферной задержки погрешность определения координат может доходить до 300 м. Конечно же, такая ошибка совершенно неприемлема! Для устранения этой ошибки используют данные модели ионосферы, которые передаются в навигационном сообщении. На основе расчёта и учёта ионосферных поправок приёмником точность определения координат возрастает до 3...5 метров. Для армейских приёмников точность ещё выше - это связано с тем, что навигационный сигнал спутников передаётся двух типов: СТ - сигнал стандартной точности, доступный любым потребителям и сигнал высокой точности - ВТ, доступный специальным потребителям и используется для нужд Министерства обороны РФ. Сигналы передаются в двух частотных диапазонах: L1 и L2. Также существует две модификации навигационных спутников: ГЛОНАСС и ГЛОНАСС-М.

Спутники ГЛОНАСС передают в диапазоне L1 (частоты от 1598,0625 до 1605,375 МГЦ) сигналы СТ и ВТ, а в диапазоне L2 (от 1242,9375 до 1248,625 МГЦ) только один сигнал ВТ.

Спутники ГЛОНАСС-М передают в обоих диапазонах L1 и L2 оба сигнала СТ и ВТ в каждом частотном диапазоне.

За счёт того, что частоты в диапазонах L1 и L2 существенно разнесены, состояние ионосферы на них сказывается по разному, т.е. по разности задержки сигналов от одного и того же спутника в диапазонах L1 и L2 можно судить о состоянии ионосферы в направлении каждого конкретного спутника и учесть соответствующую поправку, что конечно же ещё больше повышает точность определения координат.

В отличие от ГЛОНАСС, где каждый спутник (в своей полусфере) работает на своей индивидуальной частоте, как в диапазоне L1, так и в диапазоне L2, спутники GPS используют кодовое разделение  информации с каждого спутника, поэтому работают на двух частотах: диапазон L1 - 1575,42 МГц и L1 - 1227,6 МГц.
Следует отметить, что начиная с 2016 г. ГЛОНАСС также переходит на кодовое разделение сигналов, хотя частотное разделение пока тоже поддерживается

Для любопытных в конце поста привожу основополагающие документы на основе которых построены обе эти навигационные системы - ГЛОНАСС и GPS. Также по мере возможности готов ответить на вопросы интересующихся.



Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9848
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4018 : Декабрь 11, 2018, 16:25:46 »
В России не нашли российского оборудования


Фото: Игорь Онучин / РИА Новости

Современное промышленное оборудование, используемое российскими предприятиями, в большинстве случаев иностранного происхождения, заявил «Коммерсанту» академик РАН, генеральный конструктор Московского института теплотехники (МИТ) Юрий Соломонов.

Эксперт отметил, что производственно-технологическая база, которая «была у нас в 1990-е годы и во многом была утрачена по разным причинам», потребовала восстановления.

«В значительной степени был обновлен парк оборудования, причем самого современного. И не надо ничего скрывать: оборудование было в большинстве случаев иностранным, хотя было и российское, но процент его был очень невелик», — сказал генконструктор.

По его словам, «это оборудование, естественно, оказалось востребованным для решения задачи по диверсификации продукции ОПК (оборонно-промышленный комплекс — прим. «Ленты.ру»)».

Соломонов отмечает, что диверсификация ОПК сталкивается с двумя проблемами. «Первая — это, собственно, сама диверсификация. Вторая куда сложнее. Мы живем в непростое время, связанное с агрессивным взаимоотношением нашей страны с Западом. Это все упирается в импортозамещение», — заметил академик.

Он привел пример, согласно которому «в области медицины ежегодно закупается оборудование на не один десяток миллиардов рублей». «А я по своему опыту знаю, что в 1990-е годы, несмотря на ужасные по сути своей отношения государства и промышленности, мы успешно освоили и изготовили рентгенодиагностическое оборудование фирмы Philips Medicine System. И добились уровня русификации того оборудования практически 90 процентов», — добавил эксперт.

В ноябре президент России Владимир Путин выразил недовольство слишком медленной работой по диверсификации ОПК. Глава государства подчеркнул, что к 2020 году объем гражданской продукции предприятий ОПК должен составить 17 процентов, к 2025 году — 30 процентов, а к 2030 году — 50 процентов.

Источник: Lenta.Ru

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9848
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4019 : Декабрь 11, 2018, 16:30:49 »
Инженеры изобрели прорывное спиновое запоминающее устройство



Оно разработано на основе ферримагнетиков и предоставляет более стабильные обработку и хранение информации.

Международная команда исследователей под руководством инженеров из Национального университета Сингапура (НУС) изобрела новое магнитное устройство для манипуляции цифровой информацией в 20 раз эффективнее и в 10 раз стабильнее, чем коммерческие спинтронные запоминающие устройства. Новаторское спинтронное запоминающее устройство использует ферримагнетики. Об изобретении рассказано в статье журнала Nature Materials. Этот прорыв может ускорить коммерческий рост спиновых технологий.

«Наше открытие может предоставить новую платформу для устройств в спинтронной промышленности, которая сейчас страдает от нестабильности и проблем с масштабированием из-за тонких магнитных элементов, которые в ней используются», — говорит Ян Хёнсоо из НУС.

«Спин токонесущих электронов, в основном представленный данными, которые вы хотите записать, испытывает минимальное сопротивление ферримагнетиков. Представьте разницу в эффективности между ездой на автомобиле по восьмиполосному шоссе и по узкой городской дороге. Тогда как ферромагнетик похож на улочку для электронного спина, ферримагнетик же — широкая автострада, где спин основной информации может преодолевать очень большие расстояния», — объясняет Рахул Мишра, участвующий в разработке.


Квазиклассическая иллюстрация увеличения длины спиновой когерентности в ферримагнетиках по сравнению с ферромагнетиками / © National University of Singapore

При помощи электронного тока исследователи из НУС смогли записать информацию на ферримагнитный элемент памяти в 10 раз более стабильный и в 20 раз более эффективный по сравнению с ферромагнетиком. Команда использовала уникальное расположение атомов в ферримагнетике.

«Соседние атомные магниты в ферримагнетиках противоположны друг другу. Возмущение, вызванное одним атомом при входящем спине, компенсируется следующим, и в результате информация движется быстрее и дальше при меньше мощности. Мы надеемся, что индустрия вычислений и хранения данных сможет воспользоваться нашим изобретением для повышения производительности и возможностей хранения данных в новых спиновых запоминающих устройствах», – говорит профессор Ян.

Исследовательская команда из НУС планирует изучить скорость записи и чтения своего устройства. Они ожидают, что его особые атомные свойства приведут к сверхбыстрой работе. К тому же они планируют сотрудничать с представителями индустрии, чтобы коммерциализировать свое открытие.

Источник: Naked Science

 

Последние сообщения на форуме:

[Наука] Re: Новости науки и технологии от Новичёк Декабрь 12, 2018, 23:36:24
[Экономика] Re: Он вам не Димон от Новичёк Декабрь 12, 2018, 15:50:04
[Для компьютера] Re: Транзистор КТ-["315"], Что это, кто знает? от john Декабрь 12, 2018, 11:02:09
[Наука] Re: Новости науки и технологии от Новичёк Декабрь 11, 2018, 17:09:49
[Наука] Re: Новости науки и технологии от Новичёк Декабрь 11, 2018, 16:49:28
[Наука] Re: Новости науки и технологии от Новичёк Декабрь 11, 2018, 16:45:58
[Наука] Re: Новости науки и технологии от Новичёк Декабрь 11, 2018, 16:30:49
[Наука] Re: Новости науки и технологии от Новичёк Декабрь 11, 2018, 16:25:46
[Родители и дети - проблемы воспитания] Re: Дети и мобильные гаджеты от Новичёк Декабрь 11, 2018, 16:02:34
[Беседка] Re: Шутка юмора :) от digitalman Декабрь 11, 2018, 10:19:42
[Беседка] Re: КОРОВАНЫ[Тссс! Их можно грабить!]. от digitalman Декабрь 11, 2018, 09:55:24
[Для компьютера] Re: Транзистор КТ-["315"], Что это, кто знает? от digitalman Декабрь 11, 2018, 09:48:41
[Для компьютера] Re: Мобильная клавиатура. Разработка. Рабочие материалы. от digitalman Декабрь 11, 2018, 09:44:42
[Палата №6] Почемучка спрашивает: А где лучше жить - В Небоскрёбе или "Землескрёбе"? от digitalman Декабрь 11, 2018, 08:30:36
[Флейм] Все Полимеоы" просрали! от digitalman Декабрь 11, 2018, 07:59:03
["Священные войны"] Re: билл гейтс от digitalman Декабрь 11, 2018, 07:29:02
[Беседка] [Внезапно] "Наступает Новый Год" та, да! от digitalman Декабрь 11, 2018, 07:08:00
[Для компьютера] Re: Мобильная клавиатура. Разработка. Рабочие материалы. от digitalman Декабрь 11, 2018, 05:55:59
[Форум радиолюбителей] Re: CD-ROM как использовать? от digitalman Декабрь 11, 2018, 05:54:36
[Беседка] Re: КОРОВАНЫ[Тссс! Их можно грабить!]. от digitalman Декабрь 11, 2018, 05:32:42
 Rambler's Top100