Автор Тема: Новости науки и технологии  (Прочитано 672125 раз)

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4020 : Декабрь 11, 2018, 16:45:58 »
Нейросеть оживила фигуры людей на фотографиях


Chung-Yi Weng / YouTube

Американские разработчики создали алгоритм, способный оживлять фигуры людей на двумерных изображениях. Он создает для нарисованного человека трехмерную модель, а затем воспроизводит анимацию с выбегающей из картины моделью. Посвященная разработке статья опубликована на arXiv.org.

Смотря на фотографию, человек обычно может представить, как двигались объекты в кадре после того, как он был сделан. Для алгоритмов эта задача пока достаточно сложна. Пока исследователи в основном занимаются разработкой алгоритмов, которые могут воссоздать лишь небольшую часть движений людей на изображениях. К примеру, в прошлом году разработчики из Тель-Авивского университета и компании Facebook научили алгоритм анимировать мимику лица на портретах.

Другая группа разработчиков из Вашингтонского университета и Facebook под руководством Иры Кемельмахер-Шлицерман (Ira Kemelmacher-Shlizerman) создала алгоритм, который может создать на основе одного двумерного кадра полноценную анимацию с выбеганием человека за пределы фотографии:



Созданная исследователями система представляет собой связку из нескольких разработанных ранее алгоритмов и собственного кода. Изначально она принимает двумерное изображение и обрабатывает его с помощью нейросети Mask R-CNN. На этом этапе алгоритм распознает на изображении область с человеком и отделяет ее от фона. Затем еще один разработанный ранее алгоритм превращает область изображения с человеком в двумерную модель скелета, состоящую из прямых сегментов и их соединений. После этого еще один алгоритм создает реалистичный фон в областях кадра, изначально закрытых человеком.


Схема работы алгоритма
Chung-Yi Weng et al. / arXiv.org, 2018


После создания двумерной модели алгоритм создает на ее базе трехмерную модель и накладывает на нее текстуру, созданную на основе изображения человека из исходного кадра. В результате пользователь получает модель, которая может совершать произвольные движения, к примеру, выбегать из кадра. Кроме того, пользователь может вручную изменить положение частей тела модели перед началом анимации.

Разработчики создали несколько режимов работы алгоритма. В одном из них алгоритм создает обычную анимацию на мониторе, а в другом он может выводить ее в дополненной реальности. К примеру, таким способом разработчики превратили обычную картину на стене в интерактивную.

В прошлом году группа Иры Кемельмахер-Шлицерман создала другой алгоритм для создания реалистичной анимации. Он способен вставлять запись чужой речи в произвольный видеоряд, изменяя мимику человека на ролике таким образом, чтобы она соответствовала произносимым в этот момент словам. А в начале 2018 года индийские разработчики представили другой алгоритм для оживления статичных кадров. Они научили его преобразовывать фотографии с артефактами движения в короткие реалистичные видеоролики с подходящим движением.

Источник: N+1

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4021 : Декабрь 11, 2018, 16:49:28 »
Созданы вечно текущие капли первородной материи


Фото: Z22 / Wikimedia

Физики Брукхейвенской национальной лаборатории (штат Нью-Йорк, США) впервые получили капли кварк-глюонной плазмы на релятивистском коллайдере тяжелых ионов (RHIC). Вещество в подобном состоянии, характеризующееся почти нулевой вязкостью, существовало в первые мгновения Большого взрыва. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature Physics.

Кварк-глюонная плазма представляет собой агрегатное состояние вещества, при котором адроны — класс элементарных частиц, включающий в себя протоны и нейтроны, — разделяются на асимптотически свободные кварки и глюоны. Это состояние аналогично плазме, когда атомы ионизируются, при этом происходит разделение зарядов, а ядра и электроны могут свободно перемещаться. Однако плазма остается квазинейтральной, то есть общий заряд внутри любой ее части равен нулю. Внутри адронов кварки удерживаются конфайнментом, при этом цвета (особая квантовая характеристика) каждого кварка должны компенсировать друг друга, в результате чего адронное вещество остается бесцветным. Кварк-глюонная плазма квазибесцветна.

Кварк-глюонная плазма, образующаяся при высоких температурах, является почти идеальной жидкостью, в которой отсутствует вязкость. Считается, что она существовала в первые мгновения Большого взрыва и быстро охладилась, что привело к адронизации — формированию бесцветных адронов из цветных кварков, антикварков и глюонов, которые при низких температурах не могут существовать в свободном состоянии.

Ученые провели на RHIC столкновения между атомами золота и ускоряемыми ионами: протонами, дейтронами и ядрами гелия-3 — при энергии в системе центра масс (система, в которой частицы имеют равные и противоположно направленные импульсы), равной 200 гигаэлектронвольт. Согласно теоретической модели, если во время столкновения образуется кварк-глюонная плазма с экстремально низкой вязкостью, то детекторы коллайдера должны зафиксировать облака частиц, сохранивших «форму» ускоряемых ионов. Протоны оставляют круговой «след», дейтроны — эллиптический, а гелий-3 — треугольные.

Результаты эксперимента показали, что наблюдаемые паттерны частиц, выпущенных при столкновении атомов золота и ионов, совпадают с теми, что должны возникать при образовании капель кварк-глюонной плазмы.

Источник: Lenta.Ru

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4022 : Декабрь 11, 2018, 17:09:49 »
Аксионы сдвинут кулоновский потенциал и энергию электронов в атоме водорода


Selym Villalba-Chávez et al. / Physical Review D, 2018

Физики-теоретики из Германии рассчитали поправки к закону Кулона и энергии электронов в атоме водорода, связанные с рождением виртуальных аксионов. Несмотря на то, что Квантовая электродинамика с аксионами относится к неперенормируемым теориям, ученым удалось получить выражения, которые хорошо работают при низких энергиях. К сожалению, проверить эти предсказания в эксперименте пока нельзя, поскольку величина эффекта примерно в сто тысяч раз меньше погрешности измерительных приборов. Статья опубликована в Physical Review D, препринт работы выложен на сайте arXiv.org.

Впервые аксионы были предложены в 1977 году в рамках механизма Печчеи-Квинн, который решил проблему сохранения CP-четности в сильных взаимодействиях. Эта проблема заключается в том, что лагранжиан Квантовой хромодинамики (КХД) содержит члены, которые явным образом нарушают CP-инвариантность теории, то есть изменяются при одновременной замене частиц на античастицы и зеркальном отражении системы. Такое нарушение приводит к ряду эффектов, которые не наблюдаются на практике — например, придает нейтрону электрический дипольный момент порядка 10−39 кулон на сантиметр, тогда как экспериментальное ограничение составляет менее 10−46 кулон на сантиметр. Устранить это противоречие в рамках КХД нельзя. Чтобы «очистить» теорию, Роберто Печчеи и Хелен Квинн добавили в нее новое массивное псевдоскалярное поле, которое «высаживает в ноль» нужные параметры. Подобная модификация напоминает механизм Хиггса, с помощью которого физики исправили недостатки теории Ферми и построили перенормируемую теорию электрослабых взаимодействий. К сожалению, в отличие от механизма Хиггса, теория Печчеи-Квинн до сих пор не подтверждена.

В самом деле, чтобы подтвердить теорию на практике, нужно независимым образом «почувствовать» предсказанное ей псевдоскалярное поле. Самый простой способ сделать это — зарегистрировать частицу-переносчик нового взаимодействия, гипотетический аксион. К сожалению, аксионы слабо взаимодействуют с частицами Стандартной модели и имеют маленькую массу, а потому зарегистрировать их очень сложно. Большинство аксионных детекторов полагается на аксион-фотонное взаимодействие, которое модифицирует уравнения Максвелла и позволяет аксиону распадаться на два фотона в присутствии сильного магнитного поля. Подстраивая частоту колебаний электромагнитного поля и «слушая» возникающие резонансы, такие детекторы могут заметить распады аксионов. Теоретически, аксионное поле также можно увидеть с помощью различных косвенных эффектов — например, оценивая производство аксионов на ранних этапах эволюции Вселенной. Тем не менее, до сих пор ученые так и не смогли зарегистрировать аксионы. Поэтому физики ищут другие способы, которые могли бы дать гораздо более высокую чувствительность.

Группа ученых под руководством Селим Вильяльба-Чавеса (Selym Villalba-Chávez) рассмотрела один из таких способов, который полагается на модификацию закона Кулона за счет аксион-фотонного взаимодействия. Теоретически, такую модификацию можно очень точно измерить с помощью атомной спектроскопии или экспериментов, напоминающих эксперимент Генри Кавендиша по измерению гравитационной постоянной. В частности, некоторые физики считают, что с помощью аксионов можно решить «загадку радиуса протона» — противоречие между экспериментами с обычным и мюонным водородом.

Чтобы уточнить закон Кулона, сперва надо найти поляризационный оператор фотона, то есть поправку к его свободному пропагатору. Грубо говоря, пропагатор — это корреляционная функция, которая описывает вероятность перехода частицы между двумя точками пространства. В первом приближении, такой переход происходит «безоблачно» — фотон вылетает из стартовой точки, интерферирует сам с собой и достигает конечного пункта путешествия. Однако в квантовой теории поля нужно учитывать и менее вероятные процессы, связанные с поляризацией вакуума, то есть с рождением и уничтожением виртуальных частиц. Чтобы описать распады фотона, которые происходят во время путешествия, нужно вычислить его поляризационный оператор. Из-за поляризационных поправок пропагатор фотона изменяется, и его электрический заряд начинает зависеть от энергии. Чем больше энергия фотона, тем чаще он распадается на электрон-позитронные пары и тем меньше его эффективный заряд. Поэтому потенциал Кулона в Квантовой электродинамике (КЭД) изменяется и превращается потенциал Юлинга, а уровни энергий электронов в атоме водорода сдвигаются. В принципе, виртуальные аксионы тоже должны модифицировать фотонный пропагатор и закон Кулона, однако до сих пор ученые такие поправки не рассматривали.


Однопетлевая поправка к пропагатору фотона
Selym Villalba-Chávez et al. / Physical Review D, 2018


Основное препятствие, которое мешало физикам вычислить аксионные поправки к фотонному пропагатору — это неперенормируемость аксионной КЭД. Другими словами, в этой теории возникает бесконечное число расходимостей, которые нельзя «поглотить» в константы перенормировки. Поэтому в теорию приходится добавлять бесконечное число свободных параметров, которые нельзя рассчитать теоретически, и аксионная КЭД теряет самодостаточность. Тем не менее, группа Вильяльба-Чавеса заметила, что бо́льшую часть свободных параметров можно «выбросить», если заранее ограничить точность вычислений некоторой постоянной величиной. В этом случае в неперенормируемой аксионной КЭД можно вычислить поправки к закону Кулона с помощью стандартных приемов перенормируемой теории. В то же время, для практических приложений, таких как измерение спектра атома водорода, бесконечная точность не требуется. Следовательно, с помощью «урезанной» аксионной КЭД можно сделать вполне проверяемые на практике предсказания.

Чтобы упростить расчеты, физики добавили в теорию «фиктивные» духовые поля и параметры Вильсона, которые описывают поведение теории на больших энергиях. Затем ученые рассчитали однопетлевые поправки к пропагаторам фотона и аксиона и нашли перенормированные значения массы аксиона и электрического заряда. В результате параметры теории стали зависеть от масштаба энергий. Используя уточненные значения параметров, исследователи вычислили поправки к закону Кулона. Оказалось, что в аксионной КЭД потенциал ведет себя степенным образом: δV/V ~ 1/(mr)2, где m — масса аксиона, а r — расстояние до заряда. Это отличается от «чистой» КЭД, в которой электрический потенциал экспоненциально падает при приближении к заряду.

Наконец, с помощью найденного потенциала физики рассчитали поправки к энергии электронов в атоме водорода и показали, что они пропорциональны логарифму отношения константы аксионной связи и боровского радиуса: δε ~ g2/aB3log(g/aB2). Теоретически, это отношение можно использовать для экспериментального измерения константы связи. К сожалению, если подставить в формулу значения константы, предсказанное различными моделями аксионов, получится, что поправка к энергии не превышает 10−12 миллиэлектронвольт. Это в сто тысяч раз меньше, чем погрешность самых точных измерений. Поэтому на практике предсказания ученых пока проверить нельзя — и тем более на них нельзя списать «загадку радиуса протона». Тем не менее, ученые считают, что их наработки можно будет использовать и в других задачах, в которых возникают поляризационные операторы.

Аксионы очень слабо взаимодействуют с частицами Стандартной модели, а потому ученые рассматривают их в качестве кандидатов на роль темной материи. К сожалению, в течение долгого времени физики не могли проверить эту гипотезу — чувствительность детекторов была слишком маленькой, и они в принципе не могли уловить частицы, предсказанные различными моделями аксионов. В апреле этого года группа ADMX впервые достигла такой точности, при которой удалось проверить узкий диапазон масс аксионов, предсказанных теорией Кима — Шифмана — Вайнштейна — Захарова. В июле физики-теоретики из Университета Брауна предложили новый, более точный способ поиска аксионов, который основан на прецессии спина электронов в присутствии аксионов и сильного электрического поля. А в августе британские исследователи численно смоделировали эволюцию аксионной звезды и рассчитали ее фазовую диаграмму — теоретически, такая звезда может взорваться и испустить сильный поток релятивистских аксионов, которые можно зарегистрировать на Земле.

Источник: N+1

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4023 : Декабрь 12, 2018, 23:36:24 »
Разработан оптический микрочип, который ускорит создание квантового компьютера



Международная команда исследователей сделала большой шаг к созданию оптического компьютера, который потенциально сможет разрабатывать новые лекарственные препараты и оптимизирует методы сбережения энергии.

Ученые разработали первый оптический микрочип для генерирования, манипуляции и регистрации определенного состояния света, известного как сжатый вакуум и необходимого для квантовых вычислений. У оптического микрочипа есть большинство базовых функций, необходимых для создания квантовых компьютеров. Статья об исследовании опубликована в Science Advances.

В проекте участвовали Университет Гриффита в Квинсленде, Университет Мюнстера в Германии, Австралийский национальный университет и Университет Нового Южного Уэльса при поддержке ARC Centre of Excellence for Quantum Computation and Communication Technology.

«При помощи этого устройства мы сделали важный технологический шаг по направлению к созданию оптического квантового компьютера, который решит определенные проблемы гораздо быстрее современных компьютеров», — рассказывает профессор Элеанор Хантингтон из Австралийского национального университета.


Строение микрочипа и экспериментальной установки / © Francesco Leznini

Внутри микрочипа, который полтора сантиметра в ширину, пять сантиметров в длину и 0,5 сантиметра в толщину, находятся компоненты, взаимодействующие со светом. Они соединены маленькими каналами — волноводами, направляющими свет внутри микрочипа подобно тому, как кабели соединяют части электрической цепи.

«Помимо возможности разрабатывать новые препараты и материалы, а также улучшать способы сбережения энергии, оптические квантовые вычисления помогут в установлении сверхбыстрых поисков в базах данных и решат сложные математические проблемы в различных сферах», — говорит Мирко Лобино, доцент Университета Гриффита.

По словам доктора Франческо Лензини, ведущего автора исследования, в работе они преодолели одну из главных сложностей в создании оптического квантового компьютера.

«Это первый эксперимент, интегрировавший три основных шага, необходимых для оптического квантового компьютера. Они включают в себя генерирование квантовых состояний света, их манипуляцию быстрым и реконфигурируемым способом и их регистрацию», — объясняет ученый.

Источник: Naked Science

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4024 : Декабрь 13, 2018, 23:11:10 »
Найдена древняя галактика, переполненная темной материей



Согласно современным теоретическим моделям, в старых галактиках должно быть меньше темной материи, чем в современных. Однако обнаружение древней галактики в девяти миллиардах световых лет от Земли может привести к переосмыслению этих моделей.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Astrophysical Journal, астрономы из Техасского университета в Остине описывают необычную галактику, наполненную темной материей.

Темная материя — вещество, не отражающее свет, но регистрируемое по своему гравитационному воздействию на обычное вещество. Впервые ее обнаружили в 1970-х, во время изучения спиральных галактик, внешние регионы которых вращались слишком быстро, чтобы находиться под воздействием только видимых звезд и газа в них. Астрономы пришли к выводу, что должна существовать еще некоторая невидимая масса. Десятилетия наблюдений за галактиками показали, что почти у всех галактик есть огромные количества этой «темной материи»: более того, во Вселенной ее в пять раз больше, чем обычной, видимой материи.

Большинство астрофизиков считают, что на ранних стадиях развития галактики темной материи в ней немного. Считается, что галактики только со временем начинают накапливать темную материю путем неизвестного — пока что — процесса.


На композитном изображении пылевой звездообразующей галактики DSFG850.95 видны молодные звезды (окрашены в синий) и пыль (окрашена в красный) / © Patrick Drew (UT Austin)/STScI/ALMA

Новые наблюдения, проведенные в обсерватории Макдональд в Техасе, показали нечто противоположное — древнюю галактику, наполненную темной материей.

В своем исследовании астрономы описывают галактику DSFG850.95, находящуюся в девяти миллиардах световых лет от Земли. Другими словами, свет от нее достигает нашей планеты за девять миллиардов лет. Это можно смело назвать взглядом в далекое прошлое нашей Вселенной.

В отличие от других древних галактик, DSFG850.95 буквально переполнена темной материей, согласно наблюдениям, проведенным в обсерватории Макдональд.

Это противоречит главенствующей теории, согласно которой старые галактики фундаментально отличаются от современной Вселенной.

«Галактика, которую мы обнаружили, явно противоречит этому убеждению. Похоже, в ней темная материя ведет себя обычно, как и во Вселенной наших дней», — заявляют ученые.

Источник: Naked Science

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4025 : Декабрь 13, 2018, 23:16:24 »
Ученые установили новый рекорд высокотемпературной сверхпроводимости



Работу возглавил Михаил Еремец, физик из Института химии Макса Планка (Германия), который в 2014 году установил предыдущий рекорд высокотемпературной сверхпроводимости на уровне 203 Кельвинов (минус 70° С).

Немецкие ученые утверждают, что достигли нового рубежа сверхпроводимости. Согласно их статье, они добились течения электрического тока без сопротивления при самой высокой температуре: всего 250 Кельвинов, или минус 23° С. Несмотря на то что сверхпроводящий материал команды еще не проверен, шансы на обновление результата достаточно велики. Исследование доступно на сайте arxiv.org.

Сверхпроводимость, впервые обнаруженная в 1911 году, вызывает большой интерес среди ученых. Обычно поток электрического тока сталкивается с определенной степенью сопротивления — подобно тому, как сопротивление воздуха создает помехи движущемуся объекту. Чем выше проводимость материала, тем меньше электрическое сопротивление, следовательно, ток может течь более свободно. Однако при низких температурах в некоторых материалах происходит нечто странное. Сопротивление снижается до нуля, и ток течет беспрепятственно. Возникает эффект Мейснера — полное вытеснение магнитного поля из объема проводника, — и материал переходит в сверхпроводящее состояние.

Достижение сверхпроводимости при комнатной температуре, то есть выше нуля градусов по Цельсию, считается главной целью для ученых, ведь такой результат произвел бы революцию в электрической эффективности, значительно улучшив электрические сети, высокоскоростную передачу данных и электродвигатели. Над этим работают многие лаборатории по всему миру, время от времени они сообщают об успешных результатах, которые затем, однако, не проходят тесты на воспроизводимость.

Еремец с коллегами достигли предыдущего рекорда по высокотемпературной сверхпроводимости, используя сероводород. В новом исследовании использовался другой материал — гидрид лантана (LaH10), — находящийся под давлением около 170 гигапаскалей, что сравнимо с условиями в центре земного ядра. В этом году команда сообщала, что достигла сверхпроводимости при использовании этого материала при 215 Кельвинов (минус 58,15° C, минус 72° F), и теперь, всего через несколько месяцев, они улучшили этот результат.

Новая температура в 250 Кельвинов, или минус 23° C, составляет почти половину средней зимней температуры на Северном полюсе (минус 40° C).

«Этот скачок на 50 Кельвинов, по сравнению с предыдущим критическим значением температуры, указывает на реальную возможность достижения сверхпроводимости при комнатной температуре (то есть при 273 Кельвинах) в ближайшем будущем", — уверены авторы работы.

Существует три теста, которые считаются золотым стандартом для сверхпроводимости — из них команда пока достигла только двух: падение сопротивления ниже критического температурного порога и замена элементов в материале более тяжелыми изотопами для наблюдения соответствующего падения температуры сверхпроводимости. Третий — это эффект Мейснера, и ученые пока не наблюдала этого явления, так как их материал имеет диаметр всего несколько миллиметров и расположен внутри алмазной капсулы под высоким давлением. Однако переход к сверхпроводимости оказал влияние и на внешнее магнитное поле, что, хоть пока и не может считаться подтверждением эффекта, тем не менее выглядит достаточно многообещающе.

Источник: Naked Science

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4026 : Декабрь 13, 2018, 23:35:32 »
Десять самых важных научных событий 2018 года



Наука не стоит на месте, о чем свидетельствуют постоянные открытия, новые разработки и технологические решения, с каждым разом повышающие планку для новых достижений.

Ежегодно ученые по всему миру совершают научные прорывы, которые могут улучшить жизнь на Земле и меняют наше восприятие реальности. Всякое событие такого рода в очередной раз напоминает, на какие невероятные вещи способен человеческий разум.

Прорыв № 1. Обращение старения у мышей

В исследовании, опубликованном в марте 2018 года в журнале Cell, команда исследователей из Бостона под руководством доктора Дэвида Синклера объявила об открытии способа обращения старения у мышей. Старение у млекопитающих связано с молекулой никотинамид-аденин-динуклеотида (NAD), необходимой для выживания. Со временем уровни NAD естественным образом падают, что приводит к возрастным заболеваниям. Когда Синклер обнаружил возможность повысить уровни NAD при помощи пищевой добавки у престарелых мышей, клетки омолодились — и общее здоровье испытуемых улучшилось.

В идеале Синклер и его команда надеются провести такой же эксперимент на людях. Если результаты совпадут, ученые смогут разработать пищевую добавку, способную замедлить старение и уменьшить вероятность развития возрастных заболеваний — вроде рака и болезни Альцгеймера.

Прорыв № 2. Изменение экспрессии генов после пребывания в космосе

Также в марте 2018 года NASA объявило об удивительном открытии в ходе своей программы по изучению близнецов. Как оказалось, время, проведенное в космосе, на самом деле может изменить экспрессию некоторых генов. По возвращении из космоса ДНК Скотта Келли претерпело некоторые изменения. NASA отправило Скотта Келли в космос, а его брата-близнеца Марка Келли оставило на Земле. Когда Скотт вернулся, ученые тщательно изучили его физиологию. Результаты Скотта сравнили с результатами Марка: так, были обнаружены некоторые изменения в экспрессии генов Скотта. И хотя изменение экспрессии генов во время космического полета не редкость, ученые считают, что около семи процентов изменений перманентны. Считается, что изменения происходят из-за комбинации недостатка кислорода, повышенного воспаления и изменений в получаемых питательных веществах.


Астронавты Марк Келли и Скотт Келли / © NASA

Прорыв № 3. Лабораторное создание гибрида овцы и человека для выращивания человеческих органов
 
Семнадцатого февраля ученые объявили о создании овечьих эмбрионов, которые на 0,01% — человеческие, если говорить о количестве клеток. Это стало вторым успешным созданием гибрида человека и животного: в 2017 году были получены эмбрионы из клеток свиньи и человека. Эмбрионы не развивались после 28 дней. Ученые надеются, что выращивание гибридов человека и животного поможет разработать метод выращивания человеческих органов в лабораторных условиях.

Прорыв № 4. Определение источника высокоэнергетических нейтрино

Двенадцатого июля ученые опубликовали исследование, в котором описывалось, как им удалось выяснить точный источник нейтрино, или «частицы-призрака». Нейтрино — субатомные, практически безмассовые частицы, не имеющие заряда. Они не больше электрона и могут путешествовать через Вселенную по прямой траектории, ни во что не врезаясь и не взаимодействуя с другими частицами. Иначе говоря, их сложно зарегистрировать.

В сентябре 2017 года астрономы из обсерватории IceCube на Южном полюсе смогли зарегистрировать высокоэнергетические нейтрино и определить их происхождение. Оказалось, они были испущены блазаром TXS 0506 +056 в 3,7 миллиарда световых лет от Земли, в направлении созвездия Ориона.

Ученые считают, что частицы помогут разгадать многие тайны космоса. Способность частицы путешествовать через пространство упрощает задачу в понимании феноменов, происходящих в миллиардах световых лет от Земли. Также нейтрино могут помочь ученым раскрыть тайны прошлого Вселенной — например, почему вещества после Большого взрыва оказалось больше, чем антивещества. Некоторые считают, что это может даже перевернуть фундаментальные представления о физике.

Прорыв № 5. ДНК-нанобот, способный убивать раковые клетки

В феврале 2018 года ученые объявили о серьезном прорыве в разработке наноботов для выслеживания и уничтожения раковых клеток. Во время испытаний на мышах, которым были введены человеческие раковые клетки, роботы смогли найти клетки и отрезать их от источника крови, в результате чего те высохли и погибли. Другим клеткам и частям тела никакого вреда нанесено не было.

В сущности говоря, лечение полностью остановило рост опухоли. Ученые надеются, что наноботы в итоге помогут в лечении онкобольных.


Схематическое описание работы ДНК-наноботов / © Nature Biotechnology

Прорыв № 6. Обнаружение жидкой воды на Марсе

Ученые десятилетиями пытались найти признаки жидкой воды на Марсе. Несмотря на то что топография Красной планеты и подземные залежи льда намекают на водное прошлое, ученым не удавалось обнаружить следы жидкой воды вплоть до июля 2018 года.

Двадцать пятого июля Итальянское космическое агентство (ASI) объявило, что исследователи при помощи радара Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding Instrument (MARSIS) нашли подземное озеро на Марсе — шириной около 20 километров, на глубине полутора километров.

Прорыв № 7. Успешное клонирование обезьян в Китае

В то время как овец, свиней, мышей, кошек, собак и коров в прошлом успешно клонировали, клонирование приматов исторически представляло собой серьезный вызов для ученых. Двадцать четвертого января 2018 года Шанхайский институт нейробиологии объявил об успешном клонировании двух обезьян, которых назвали Хуахуа и Чжунчжун.

Ученые применили метод, при помощи которого была клонирована знаменитая на весь мир овечка Долли. Они надеются использовать клонов обезьян для изучений человеческих болезней.


Одна из клонированных обезьян, Чжунчжун / © QIANG SUN AND MU-MING POO/CHINESE ACADEMY OF SCIENCES

Прорыв № 8. Самый старый наскальный рисунок

В этом сентябре исследователи сообщили об обнаружении самого древнего рисунка, созданного Homo sapiens. Археологи нашли каменную чешуйку с девятью красными линиями в пещере в Южной Африке. Они пришли к выводу, что этому объекту около 73 тысяч лет, то есть он на 30 тысяч лет старше всех найденных ранее рисунков. Археологи считают, что это изображение поможет узнать о том, как люди использовали символы, которые в итоге привели к становлению языка и даже цивилизации.

Рисунок обнаружили в пещере Бломбос, в 300 километрах к востоку от Кейптауна. Ученые также нашли зубы, копейные наконечники, бусы из ракушек и инструменты, сделанные из костей. Они не совсем уверены, для чего предназначались нарисованные линии, но уверены в том, что они были нанесены намеренно.

Прорыв № 9. Успешная посадка модуля InSight на Марс

InSight отправился к Красной планете 5 мая 2018 года с военно-воздушной базы Вандерберг в штате Калифорния. Запуск этого модуля стал первой межпланетной миссией, стартовавшей с Западного побережья США. InSight взлетел на ракете Atlas V вместе с кубсатами MarCO-A и MarCO-B, сопровождавшими модуль последующие 6,5 месяца.

Двадцать шестого ноября зонд опустился на марсианскую поверхность. Это была первая успешная посадка на Марс с августа 2012 года, когда на Красную планету прибыл ровер «Кьюриосити».

Следующие два земных года InSight будет зондировать поверхность и недра Красной планеты. Для этого модуль использует два основных научных инструмента: тепловой зонд, который погрузится на пять метров в марсианскую кору, и набор из трех невероятно точных сейсмометров, которые будут отслеживать «марсотрясения», падения метеоритов и другие явления.


Первое качественное фото марсианской поверхности, сделанное зондом InSight / © NASA

Прорыв № 10. «Вояджер-2» выходит в межзвездное пространство

Космический аппарат «Вояджер-2», начавший миссию в далеком 1977 году, исследовал Солнечную систему на протяжении четырех десятилетий. Он стал единственным зондом, изучавшим Нептун и Уран во время планетных облетов. По завершении своей планетарной миссии аппарат летел к границе Солнечной системы.

Десятого декабря NASA сообщило, что 5 ноября «Вояджер-2» вышел в межзвездное пространство, став вторым устройством, созданным людьми и покинувшим Солнечную систему. Первым межзвездным путешественником стал аппарат «Вояджер-1», покинувший гелиосферу в августе 2012-го.

Источник: Naked Science

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4027 : Декабрь 13, 2018, 23:41:17 »
Нейросеть восстановила фазовое изображение из полной темноты


Alexandre Goy et al. / Physical Review Letters, 2018

Американские разработчики научили нейросеть восстанавливать распределение фазы света из кадров, на которых на каждый пиксель матрицы попадает в среднем всего один-два фотона. Авторы успешно протестировали алгоритм на изображениях микросхем и обычных фотографиях произвольных объектов. Алгоритм может помочь исследовании прозрачных и полупрозрачных объектов в условиях недостаточного облучения, рассказали авторы статьи в Physical Review Letters в интервью MIT News.

Большая часть фототехники использует матрицы, которые регистрируют интенсивность попадающего на них света. Однако помимо интенсивности свет от объектов также содержит в себе информацию о фазе, не регистрируемую обычными камерами. Для большей части применений данных об амплитуде достаточно, однако для некоторых также важны данные о фазе, к примеру, при исследовании прозрачных и полупрозрачных объектов. При прохождении света через такой объект он выходит из объекта с некоторым отставанием по сравнению со светом от того же источника, проходящим через воздух или вакуум, в результате чего между ними возникает сдвиг фаз.

Это свойство используется в некоторых видах микроскопии, рентгенографии и других методах создания изображений, что позволяет повышать контраст между объектами с почти одинаковой прозрачностью. Зачастую такие методы используются в биологических и медицинских исследованиях с живыми объектами, чувствительными к излучению. К примеру, при облучении ионизирующим излучением объект, в том числе и человек, может получить опасную дозу излучения. Из-за этого исследователи работают над созданием методов, позволяющих повысить чувствительность съемки без потери качества получаемого изображения.

Группа разработчиков из Массачусетского технологического института разработала алгоритм, который может создавать фазовое изображение полупрозрачных объектов, имея в качестве входных данных кадр, в котором на каждый пиксель приходится один-два фотона. Ученые использовали немного модифицированную сверточную нейросеть IDiffNet из своей недавней работы.


Схема экспериментальной установки
Alexandre Goy et al. / Physical Review Letters, 2018


Оптическая схема состоит из лазера, излучающего на длине волны 632,8 нанометров, свет от которого проходит через систему линз к к фазовому пространственному модулятору света. В его основе лежит жидкокристаллическая панель, которая способна менять фазу проходящего света на каждом пикселе на величину до 2π. После этого свет от модулятора попадает на светочувствительную матрицу, способную регистрировать только интенсивность излучения. Ученые сравнили разные способы обработки сигнала с матрицы нейросетью, в том числе прямую обработку сырых данных, а также использование предварительно обработанных данных. Для такой предварительной обработки авторы выбрали аппроксимирующую функцию, которая связывает фазу падающего на матрицу света с квадратным корнем из измеряемой ей интенсивности света. Авторы отмечают, что благодаря этому нейросеть получает данные об особенностях распространения света от объекта (его изображении на модуляторе) до матрицы.


Исходные изображения и полученные в результате работы нейросети. Первое изображение в каждой из нижних пар получено со средней интенсивностью 1000 фотонов на пиксель, а второе со средней интенсивностью один фотон на пиксель
Alexandre Goy et al. / Physical Review Letters, 2018


Для обучения нейросети авторы работы использовали два датасета, содержащих по 9,5 тысяч фотографий — изображения микросхем и изображения повседневных объектов из датасета ImageNet. Исследователи составили пары из исходного изображения, а также изображения, которое проецировалось на матрицу с такой интенсивностью, что на каждый пиксель попадали в среднем 1-2 фотона, а отношение сигнала к шуму стремилось к единице. В качестве проверочных данных они использовали новые снимки, не использованные во время обучения, на которых были изображены объекты таких же типов. В результате ученым удалось показать, что нейросеть способна качественно восстановить картину распределения фаз при таком низком освещении. Наилучшие результаты показал метод с использованием аппроксимирующей функции, примененный на датасете с микросхемами. Кроме того, нейросеть показала более качественные результаты, чем классический в этой области алгоритм Гершберга-Саксона, который проверили на тех же изображениях.

В мае другая группа американских исследователей также использовала нейросетевой алгоритм для восстановления ярких изображений по кадрам, снятым в практически полной темноте - при освещении около 0,1 люкса. В результате нейросеть научилась создавать более качественные фотографии с меньшим уровнем шума, чем аналогичные методы.

Источник: N+1

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4028 : Декабрь 13, 2018, 23:55:34 »
Петлевая квантовая гравитация предсказала переход между черной и белой дырой


Mario Klingemann / flickr.com

Американские физики рассчитали квантовые поправки к геометрии макроскопической черной дыры Шварцшильда-Крускала, которые возникают в рамках петлевой квантовой гравитации. В результате ученые обнаружили, что сингулярность превращается в поверхность перехода, которая соединяет черную и белую дыру. Физики утверждают, что их расчеты свободны от ограничений, возникавших в предыдущих работах. Статья опубликована в Physical Review Letters, кратко о ней сообщает Physics, препринт работы выложен на сайте arXiv.org. Параллельно авторы выпустили более подробную версию статьи в Physical Review D (препринт).

В настоящее время физики не сомневаются в существовании черных дыр, поскольку его подтверждает множество независимых данных — в частности, наблюдения за сверхмассивными черными дырами в центрах галактик и гравитационные волны, излученные при слиянии двойных систем массой порядка нескольких десятков масс Солнц. Тем не менее, все такие наблюдения позволяют изучить только «внешние» свойства черной дыры, связанные с пространством-временем за пределами ее горизонта событий. Что же происходит внутри черной дыры, не знает никто — по современным представлениям, как только предмет пересекает горизонт, он навсегда теряется для внешнего мира. Хуже того: когда объект достигает сингулярности в центре дыры, квантовые и гравитационные эффекты становятся так сильны, что Стандартная модель (СМ) и Общая теория относительности (ОТО) перестают работать. Что происходит в этот момент с объектом — одна из самых больших загадок современной физики.

Чтобы решить эту загадку, нужно объединить СМ и ОТО и построить единую теорию, которая одинаково хорошо описывает квантовые эффекты и гравитацию. К сожалению, физики до сих пор не смогли этого сделать. Главная проблема кроется в том, что СМ работает с квантовыми полями, которые «живут» на фоне плоского пространства-времени, а ОТО описывает пространство-время классическим образом, не позволяющим проквантовать гравитационное взаимодействие (по крайней мере, привычным для физики элементарных частиц способом). Чтобы объединить эти теории, нужна принципиально новая идея.

Одна из теорий, которая претендует на роль «Теории всего» — это петлевая квантовая гравитация (ПКГ). В этой теории пространство-время дискретно (в отличие от непрерывного пространства-времени ОТО), то есть состоит из маленьких петелек, размеры которых сравнимы с планковским масштабом. Основы петлевой квантовой гравитации были заложены в середине 80-х годов прошлого века Абаем Аштекаром (Abhay Ashtekar) и Ли Смолиным (Lee Smolin). К сожалению, математический аппарат, на который полагается петлевая гравитация, довольно сложен, и долгое время физикам не удавалось использовать его, чтобы посчитать какие-то реальные эффекты, возникающие на границах применимости СМ и ОТО.

Тем не менее, в 2006 году Аштекар показал, что теория петлевой квантовой гравитации устраняет сингулярность Большого взрыва — в этой теории исходные размеры Вселенной конечны, хотя и очень малы. В том же году ученые рассмотрели квантование пространства-времени на фоне упрощенной модели черной дыры и разработали общий подход, который позволяет работать с сингулярностями. Этот подход включает в себя четыре основных шага. На первом шаге классическая теория гравитации переводится в гамильтонову форму с помощью переменных связности (переменных Аштекара). На втором шаге теория квантуется с помощью коммутационных соотношений, которые «спускаются» из полной теории ПКГ. На третьем шаге с помощью голономий (переносов) связности вокруг подходящих петель, охватывающих минимально допустимую площадь, конструируются ограничения на квантовый гамильтониан. Наконец, на последнем шаге рассчитываются «эффективные уравнения», которые учитывают квантовые поправки к классическим уравнениям, и вычисляются физические последствия таких поправок.

На этом подходе основан, по крайней мере, десяток теоретических статей, которые исследуют сингулярность внутри черной дыры (подробнее можно прочитать в обзоре Алехандро Переса). Тем не менее, все эти статьи отличаются реализацией третьего шага, физический смысл которого остается под вопросом. Как правило, исследователи отбирают подходящие петли с помощью нескольких квантовых параметров — одни их жестко фиксируют, другие считают, что они сохраняются на эффективных траекториях в фазовом пространстве, третьи оставляют им еще больше свободы. Поэтому во всех работах эффективная динамика получилась разной. Более того, во всех статьях эффективную геометрию не удавалось продолжить в асимптотическую область, то есть «склеить» ее с пространством за пределами черной дыры.

В новой статье Аштекар с соавторами, похоже, устранили эти паталогические проблемы. Здесь ученые рассмотрели квантовые поправки к геометрии макроскопической черной дыры Шварцшильда-Крускала, которая имеет ряд важных особенностей. Во-первых, кривизна пространства-времени в этой геометрии ограничена сверху. Во-вторых, пространство-время допускает неограниченное число «ловушек» (черных дыр), «анти-ловушек» (белых дыр) и свободных регионов. Белая дыра — это объект, который может выбрасывать материю, но не может поглощать. В-третьих, в свободном регионе можно пренебречь квантовыми поправками. Кроме того, для простоты ученые считали, что черная дыра существует вечно, а не образуется в результате коллапса материи. Эти ограничения позволили физикам вывести несколько условий необходимости и достаточности, с помощью которых они выводят эффективные уравнения.

Как и в предыдущих работах, ученые придерживалимь стандартного подхода из четырех шагов. В рамках этого подхода исследователи поместили петли на поверхность перехода, на которой кривизна пространства максимальна, и зафиксировали квантовые параметры на фазовых траекториях. Поскольку каждое решение допускает только одну поверхность перехода, петли и квантовые параметры были выбраны корректно. Наконец, ученые вывели эффективные уравнения и «склеили» внешнюю область с областью, которая содержит сингулярность.

В результате физики получили, что из-за квантовых поправок сингулярность превращается в поверхность перехода, которая соединяет черную и белую дыру. Грубо говоря, в этом рассмотрении эволюция черной дыры выглядит следующим образом. Сначала черная дыра поглощает материю. Кроме того, дыра постепенно испаряется за счет излучения Хокинга, а ее горизонт событий сжимается. Когда радиус горизонта достигает планковских масштабов, в игру вступают квантовые эффекты, которые заставляют черную дыру превратиться в белую. После этого дыра выбрасывает всю поглощенную материю обратно в космос. Таким образом, информационный парадокс, согласно которому информация обо всех объектах, попавших в черную дыру, бесследно теряется, в этой модели не возникает. Более того, в отличие от классической черной дыры, полученное физиками решение обратимо во времени.


Диаграмма Пенроуза, описывающая переход между черной дырой (снизу) и белой дырой (сверху)
C. Rovelli / Aix-Marseille University; adapted by APS/Alan Stonebraker


Впрочем, стоит отметить, что теория петлевой квантовой гравитации имеет ряд недостатков, которые физики пока не смогли устранить. Самый большой из них — отсутствие классического предела, в котором ПКГ переходит в Общую теорию относительности. Проще говоря, петлевая гравитация может быть очень красивой теорией, однако до сих пор ученые так и не доказали, что она действительно описывает наш мир. Второй существенный недостаток — до сих пор ПКГ не предсказала никаких эффектов, которые не были предсказаны СМ или ОТО и которые могли бы быть проверены в эксперименте. Разумеется, группа Аштекара называет ряд эффектов, которые как будто подкрепляют их теорию — например, быстрые радиовсплески (FRB) или частицы очень высоких энергий, — однако на деле они выглядят не очень убедительно, поскольку все их в принципе можно списать на другие теории. Кроме того, для полноты нужно рассматривать квантовые поправки во всем внутреннем объеме дыры, а не ограничиваться сингулярностью, как поступила группа Аштекара.

В прошлом месяце мы писали об успехах другой квантовой теории гравитации — так называемой асимптотически безопасной квантовой гравитации. В рамках этой теории физики-теоретики Астрид Эйххорн (Astrid Eichhorn) и Аарон Хельд (Aaron Held) рассчитали отношение масс t-кварка и b-кварка и показали, что оно согласуется с данными измерений на ускорителях. Впрочем, некоторые теоретики считают теорию с асимптотической безопасностью довольно «скучной», поскольку она не вводит новые красивые сущности, как теория струн или петлевая квантовая гравитация.

Подробно прочитать про парадоксы черных дыр, которые возникают при попытке совместить Общую теорию относительности и Стандартную модель, можно в интервью с физиком-теоретиком Эмилем Ахмедовым «Никакого парадокса нет» и «Уйдем по направлению световой бесконечности».

Источник: N+1

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4029 : Декабрь 14, 2018, 17:03:52 »
Израильтяне займутся разработкой противоракетного лазера


Излучатель лазерного комплекса Nautilus THEL на испытаниях в США
U.S. Army


Министерство обороны Израиля объявило о намерении заказать предприятиям оборонно-промышленного комплекса разработку боевых лазерных установок, которые можно было бы использовать для защиты объектов от неуправляемых ракет и минометных мин. Как сообщает Breaking Defense, на проект лазерной установки планируется потратить не менее 800 тысяч долларов. Благодаря новым комплексам военные планируют существенно снизить расходы на отражение ракетных ударов и сократить время реагирования на начало обстрела.

Объявление о планируемой разработке противоракетного лазера было сделано вскоре после массированного обстрела израильской территории боевиками ХАМАС. В середине ноября текущего года боевики ХАМАС с территории сектора Газа выпустили по Израилю 460 неуправляемых ракет в течение одного дня. Для отражения ракетного удара использовались комплексы противоракетной обороны «Железный купол» (Iron Dome), которые не смогли перехватить все боеприпасы.

Батарея «Железного купола» состоит из центра управления, радиолокационной станции и трех пусковых установок по 20 противоракет Tamir в каждой. Комплекс, предназначенный для перехвата различных ракет с дальностью до 70 километров, способен определять место падения боеприпаса противника и отменять команду на его уничтожение, если тот должен упасть в ненаселенном районе. Стоимость одной противоракеты Tamir составляет около ста тысяч долларов. В настоящее время на территории Израиля развернуты десять батарей «Железного купола».

В министерстве обороны Израиля полагают, что лазерные противоракетные комплексы могли эффективно дополнить возможности батарей «Железного купола», существенно уменьшив время реагирования на начало ракетного удара. Когда именно планируется начать разработку нового комплекса, пока неизвестно. Также военные не раскрывают, какие именно компании будут привлечены к проекту. По словам председателя Израильского космического агентства генерал-майора в отставке Ицхака Бен-Исраэля, наработки в области лазерного оружия у Израиля есть, и первый противоракетный лазер может развернут уже через год.

В 2015 году израильская компания Rafael Advanced Defense Systems представила два варианта перспективной боевой лазерной системы «Железный луч» (Iron Beam). Разрабатываемый комплекс был представлен в варианте системы противоракетной обороны, предназначенной для поражения ракет и артиллерийских снарядов. Комплекс является мобильным, а лазерные установки смонтированы внутри стандартных грузовых контейнеров, установленных на грузовых шасси. В его состав входят радиолокационная станция, пункт управления и две лазерные установки, мощностью «несколько десятков киловатт» каждая.



В 2017 году компания объявила о создании системы защиты объектов от беспилотных летательных аппаратов «Жужжащий купол» (Drone Dome) с боевым маломощным лазером. Предполагается, что этот комплекс позволит обеспечить круговую защиту объектов от дронов противника. В его состав входят электронно-оптические и инфракрасные сенсоры, а также радиолокационная станция и система радиоэлектронного подавления. В целом «Жужжащий купол» может работать как в автономном режиме, так и под контролем оператора.

О готовности создать боевой лазер также объявила компания Israel Aerospace Industries. Руководство этой фирмы заявило, что прототип системы уже создан и прошел первые испытания, показав хорошие результаты. Эти проверки проводились на малой мощности. Испытания прототипа на полной мощности планируется провести в 2019 году. Лазерный комплекс Israel Aerospace Industries можно будет использовать для обороны объектов от ракет малой дальности.

Следует отметить, что прежде министерство обороны Израиля уже заказывало разработку противоракетного лазера. Во второй половине 1990-х — первой половине 2000-х годов в стране разрабатывалась боевая установка с химическим лазером Nautilus THEL (Tactical High Energy Laser, тактический высокоэнергетический лазер). В этом проекте участвовали и несколько американских компаний. Во время испытаний прототип комплекса успешно сбил 28 реактивных снарядов системы залпового огня «Катюша».

В 2006 году израильские военные закрыли проект Nautilus THEL из-за его потенциальной опасности для окружающей среды — в состав комплекса входили несколько баков с химическими веществами, использовавшимися в качестве источника энергии. Кроме того, наличие таких баков делало установку технически сложной и маломаневренной. После закрытия проекта военные сосредоточились на развитии эшелонированной системы противоракетной обороны с различными противоракетами.

В настоящее время в состав системы противоракетной обороны Израиля входят комплексы «Железный купол», «Праща Давида» (David's Sling), «Стрела-2» и «Стрела-3» (Arrow). В целом система обеспечивает защиту от ракет с дальностью полета от 70 до 2000 километров.

Источник: N+1

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4030 : Декабрь 15, 2018, 23:32:53 »
Сверхмощный лазер сможет доставлять космические корабли на Марс за несколько дней



Проект Breakthrough Starshot ставит своей целью исследовать соседнюю звездную систему с использованием сверхмощных лазерных лучей и космических кораблей очень маленьких размеров.

У истоков этого проекта стоят покойный Стивен Хокинг (Stephen Hawking), астроном Гарвардского университета Ави Леб (Avi Loeb) и российско-американский миллиардер Юрий Мильнер. Концепция основана более чем на 80 научных исследованиях межзвездных путешествий.

«Перед нами поставили цель: изучить целый ряд различных методов того, как можно отправить объект к другой звезде. В итоге мы решили, что единственный надежный способ сделать это — построить огромный лазер, вероятно, в Чили», — рассказывает один из сотрудников проекта Питер Клупар (Peter Klupar).

В рамках него ученые рассчитывают отправить примерно 1000 крошечных космических кораблей StarChip в направлении альфы Центавра — ближайшей к Земле после Солнца звездной системы. Скорость этих зондов будет составлять 20 процентов от скорости света (около 215 миллионов километров в час), а каждый «чип» будет весить чуть меньше одного грамма.

Еще один пункт назначения — Проксима Центавра, ближайшая к Земле звезда после Солнца, которая может иметь обитаемую планету. Отправка StarChips планируется в середине 2030-х, а до своей сверхскорости корабли смогут разгоняться в течение нескольких минут, благодаря мощному лазерному взрыву, излучаемому в космос с поверхности Земли.

Однако астрономы предупреждают и об опасностях такого предприятия: лазерный луч мощностью в 100 гигаватт (а именно такая мощность требуется для успешной отправки чипов) будет настолько сильным, что сможет сжечь любой город за считаные минуты, если отразится от какого-либо объекта в космосе и вернется на Землю. Еще одним препятствием могут стать облака газа и пыли, которые прячутся между звездами, — такой материал может попросту уничтожить быстродвижущийся космический корабль.


Иллюстрация отправки «нанокораблей» с помощью мощного лазерного луча © Breakthrough Prize

Вместе с тем, если все пройдет успешно, камеры Starchips смогут предоставить человечеству первые масштабные фотографии миров размером с Землю уже к 2060-м: само путешествие займет около 25 лет, а на получение данных уйдет еще четыре с лишним года, в зависимости от пункта назначения.

В качестве примера астрономы обращаются к успешному опыту запуска экспериментальных четырехграммовых спутников, называемых «спрайтами», построенных и испытанных сотрудниками Корнеллского университета. В июне 2017 года флот из шести таких мини-кораблей отправился в космос на борту индийской ракеты. Они были оснащены датчиком температуры и передавали на Землю данные через радиозвуковой сигнал. По словам Клупара, такие крошечные космические корабли могут рассматриваться как предшественники StarChips.

Но, помимо звездных систем Центавра, у Starshot есть более близкая цель — Солнечная система. В 2030 году сотрудники проекта надеются построить базовую станцию с лазерным излучением мощностью один гигаватт в горах Сьерра-Невада. Это позволило бы проверить концепцию межзвездных миссий StarChip на основе лазера, однако все может обойтись в 10 раз дешевле. Идея состоит в том, чтобы продвигать зонды мимо планет, лун, астероидов и остальных объектов на одном проценте от скорости света.

Ученые полагают, что с помощью их технологии им удастся добраться до Марса за несколько дней, до Юпитера — за несколько недель, а до Плутона — за несколько месяцев. Для последнего результата зонду NASA New Horizons потребовалось около девяти лет. Вариант StarChip, разработанный для Солнечной системы, будет весить около 100 граммов — примерно в 100 раз массивнее, чем межзвездный. Запуск этого проекта потребует участия многих стран и их одобрения, так как вспышка одногигаваттного лазера может повредить проходящие на этом участке спутники.

Ученые оценивают этот проект в миллиард долларов, при этом большая часть инвестиций будет направлена на лазерный луч. Однако после постройки станции простые и частые исследования дальнего космоса могут стать гораздо более дешевыми.

Источник: Naked Science

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

Что-то я не верю однако в такие проекты! Гигаваттные мощности в течении десятков лет? Да у нас ещё технологий таких нет и не предвидится! Если бы они были, то в первую очередь их бы использовали в военных целях. Десятки киловатт - это да, существует. До гигаватта, тоже существуют, но время их работы не более 0,5 секунды. Затем приходится зеркала менять, да и оптика не выдержит: какая-нибудь муха или даже комар влетит на оптику, - он конечно же испарится, но оптике придёт конец! А сложности с наведением? К тому же Земля вращается! А если в луч попадёт самолёт? Про птичек я уже не говорю. Да и с однограммовых спутников ожидать чего-либо серьёзного не приходится. Так что полагаю, пока не придумают какой-либо движитель, отличный от реактивного, о дальнем космосе даже мечтать не приходится.

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4031 : Декабрь 17, 2018, 21:17:19 »
Найден способ построить машину времени


Кадр: фильм «Машина времени 1960»

Ученые Массачусетского университета пришли к выводу, что машину времени, способную переместить человека в прошлое, можно построить с помощью двух голых сингулярностей. Об этом сообщает издание Science Alert.

Общая теория относительности допускает существование замкнутых времениподобных кривых при специфических условиях, которые предотвращают нарушение принципа причинности. Таким образом, природа не допускает возникновения парадоксов из-за путешествия во времени.

Однако временные петли могут образовываться при наличии в физической системе экзотической материи с отрицательной массой, существование которой во Вселенной не доказано.

В новой работе физики показали, что в некоторых случаях петли времени могут образовываться без экзотической материи. Для этого необходимо расположить параллельно друг другу два сверхдлинных стержня, в центре которых находится сингулярность — точка с бесконечной плотностью, температурой и давлением.

Согласно современным научным представлениям, сингулярности находятся в центре черных дыр, однако в данном случае они должны быть закрыты горизонтом событий. Тогда между стержнями возникнет замкнутая времениподобная кривая.

Источник: Lenta.Ru

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4032 : Декабрь 18, 2018, 16:06:59 »
У России нашли климатическое оружие


Фото: Mark Farmer / AP

Китайские ученые сообщили, что Россия и Китай совместно работают над проектом ионизации атмосферы Земли в целях научных исследований. Обе страны уже провели эксперименты по нагреванию верхней части воздушной оболочки на высоте 500 километров. Газета South China Morning Post сообщает, что проект может также применяться в военных целях, хотя исследователи ничего об этом не знают.

Как пишет издание, эксперименты проводились с помощью многофункционального радиокомплекса «Сура», предназначенного для изучения ионосферы — оболочки с высокой плотностью свободных электронов. Он расположен возле города Васильсурска, в 150 километрах от Нижнего Новгорода. 7 июня в атмосфере над европейской частью России были вызваны электромагнитные возмущения, которые затронули площадь в 126 тысяч квадратных километров. На данном участке было в 10 раз больше отрицательно заряженных частиц, чем в окружающих регионах. 12 июня ученые добились увеличения температуры ионизированного газа более чем на сто градусов Цельсия.

Возмущения в ионосфере были зарегистрированы научно-исследовательским спутником Zhangheng-1, предназначенным для мониторинга электромагнитных полей и волн в атмосфере. По словам китайских ученых, даже слабый пучок радиоизлучения может вызвать заметные возмущения в ионосфере. Подобное явление может наблюдаться перед землетрясениями, что делает Zhangheng-1 пригодным для предсказания стихийных бедствий.

Хотя ученые заявили, что не знают о возможном применении результатов эксперимента в военных целях, издание пишет, что возмущения в ионосфере могут нарушать спутниковую связь потенциального противника. В настоящее время Китай строит аналог российской «Суры» и американского HAARP, который сможет ионизировать атмосферу над Южно-Китайским морем.

Источник: Lenta.Ru

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4033 : Декабрь 18, 2018, 16:14:57 »
Квантовый демон Максвелла «телепортирует» энтропию из кубита



Физики описали пространственно-разнесенного квантового демона Максвелла. Устройство может найти применение в квантовых компьютерах и микроскопических холодильниках точечного действия.

Ученые из Московского физико-технического института с коллегами из США и Швейцарии описали пространственно-разнесенного квантового демона Максвелла — устройство, локально нарушающее второй закон термодинамики в системе, которая находится на расстоянии одного-пяти метров от демона.

Устройство может найти применение в квантовых компьютерах и микроскопических холодильниках точечного действия. Исследование опубликовано в журнале Physical Review B.

Второй закон утверждает, что энтропия, то есть неупорядоченность, энергетически изолированной системы не может самопроизвольно уменьшаться.

«Наш демон делает так, что устройство, которое называется кубитом, переходит из менее упорядоченного состояния в более упорядоченное, — поясняет ведущий автор исследования Андрей Лебедев, сотрудник МФТИ и Федеральной высшей технической школы Цюриха. — При этом кубит не изменяет свою энергию и находится от демона на огромном, по меркам квантовой физики, расстоянии».


Схематическое изображение демона Максвелла / Википедия

До сих пор авторы исследования и другие физики описывали и конструировали только квантовых демонов Максвелла с очень малым радиусом действия. Поскольку демона необходимо особым образом подготовить перед каждым взаимодействием с кубитом, а на это уходит энергия, глобально второй закон не нарушается.

Демон-очиститель

Роль кубита в исследовании выполняет сверхпроводящий искусственный атом — микроскопическое устройство, из которого ранее тот же коллектив предложил сделать квантовый магнитометр. Такой кубит состоит из тонких пленок алюминия, нанесенных на кремниевый чип.

Эта система называется искусственным атомом, потому что при температуре, близкой к абсолютному нулю, она ведет себя как атом с двумя энергетическими уровнями — основным и возбужденным.

Для кубита характерны «грязные» (смешанные) и «чистые» состояния. Если он пребывает или в основном, или в возбужденном состоянии, но не известно, в каком именно, то говорят о грязном. В таком состоянии можно говорить о классической вероятности найти искусственный атом на одном из своих уровней.

Но как и настоящий атом, кубит может находиться в квантовой суперпозиции основного и возбужденного состояния. Так в квантовой физике описывают особое состояние, которое не тождественно ни одному из двух базисных.

Такое состояние называют чистым, его нельзя описать только в терминах классической вероятности. Оно считается более упорядоченным, но может существовать лишь доли секунды, прежде чем переходит в грязное.

Роль демона выполняет второй такой же кубит. Он присоединяется к рабочему кубиту коаксиальным кабелем, который проводит микроволновые сигналы. Согласно принципу неопределенности Гейзенберга, оказавшись связанными, кубиты начинают самопроизвольно обмениваться виртуальными фотонами — порциями микроволнового излучения. Посредством фотонов кубиты меняются состояниями.

Демон приводится в чистое состояние, затем он обменивается состояниями с рабочим кубитом, отдавая чистое взамен на грязное с такой же энергией. Перейдя в чистое состояние, рабочий кубит снижает свою энтропию, сохранив прежнюю энергию.

Выходит, что демон Максвелла на расстоянии «съедает» энтропию кубита — энергетически изолированной системы. Если смотреть на кубит локально, возникает впечатление, что второй закон нарушен.

Квантовый нанохолодильник

Возможность на расстоянии очищать состояние рабочего кубита ценна с практической точки зрения. В отличие от грязного, чистое состояние кубита можно относительно легко и предсказуемо перевести в основное или в возбужденное при помощи электромагнитного поля.

Эта операция нужна для работы квантового компьютера: при его запуске требуется перевести все кубиты в основное состояние. При этом присутствие демона вблизи кубитов нежелательно, так как процесс его очистки может губительно повлиять на состояние компьютера.

Еще одно применение связано с тем, что перевод рабочего кубита в чистое состояние и затем в основное вызывает охлаждение точки пространства, где находится кубит. Это значит, что кубит работает как нанохолодильник, которым можно точечно охлаждать, например, участки молекул.

«Обычный холодильник воздействует на весь свой объем, а такой кубитный нанохолодильник будет охлаждать конкретную точку. В ряде случаев это может быть эффективнее, — объясняет соавтор исследования, заведующий лабораторией физики квантовых информационных технологий МФТИ Гордей Лесовик. — Например, в том же квантовом компьютере можно было использовать так называемое алгоритмическое охлаждение — в коде основной, „квантовой“ программы написать подпрограмму, которая будет прицельно охлаждать самые горячие кубиты».

«А поскольку любую тепловую машину можно запустить в обратную сторону, мы имеем еще и точечный нагреватель. Чтобы его включить, нужно переводить рабочий кубит из суперпозиции не в основное, а в возбужденное состояние. Тогда там, где находится кубит, станет горячее», — добавляет ученый.

Обе операции можно проводить многократно, потому что чистое состояние кубита живет доли секунды, после чего оно снова переходит в грязное, поглощая или излучая энергию в случае с холодильником и нагревателем соответственно. На каждом шаге точка нахождения кубита будет остывать или нагреваться сильнее.

Кроме радиуса действия демона, авторы статьи дают оценку максимальной температуры коаксиального кабеля между двумя кубитами, при которой вся система сохраняет свои квантовые свойства, без чего действие демона невозможно.

Хотя эта температура крайне низка (считаные градусы выше абсолютного нуля), она все же выше рабочей температуры кубитов примерно в 100 раз, что существенно облегчает реализацию предложенной схемы на практике.

Авторы уже работают над постановкой описанного в статье эксперимента.

Исследование профинансировано Швейцарским национальным научным фондом, Министерством энергетики США, Российским фондом фундаментальных исследований, Фондом развития теоретической физики и математики «БАЗИС», Министерством образования и науки России и правительством России.

Источник: Naked Science

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4034 : Декабрь 18, 2018, 16:19:06 »
Ученые придумали, как соединить квантовую физику с классической



Физики из Сколтеха придумали новый метод, позволяющий рассчитывать динамику больших квантовых систем. В его основу положена идея о совмещении квантовых вычислений с классическими.

Метод успешно применен к задачам ядерного магнитного резонанса. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review B.

Любой материальный объект вокруг нас состоит из атомов, а атомы — из отрицательно заряженных электронов и положительно заряженных ядер. Многие атомные ядра, в свою очередь, являются крошечными магнитами, которые могут возбуждаться под воздействием радиочастотного магнитного поля.

Это явление известно как «ядерный магнитный резонанс» (ЯМР). Оно было открыто в первой половине XX века. Пять нобелевских премий было получено с тех пор за открытие и применения ЯМР, наиболее известное из которых — магнито-резонансная томография (МРТ).

Несмотря на более чем полувековую историю, в теории ЯМР до сих пор остаются нерешенные проблемы. Одна из них — количественное предсказание отклика ядерных магнитных моментов в твердых телах на возмущение радиочастотным импульсом.

Этот вопрос — частный случай более общей проблемы описания динамики систем, состоящих из большого количества квантовых частиц. Прямое компьютерное моделирование таких систем требует огромных вычислительных ресурсов, которыми никто на Земле не обладает.

Привлекательный приближенный подход к описанию многочастичных систем — это использование квантовой физики только для моделирования центральной части системы, в то время как оставшаяся часть моделируется классически, то есть без квантовых суперпозиций.

Однако в таком подходе совмещение квантовой динамики с классической является нетривиальной задачей из-за тех же квантовых суперпозиций: в то время как классическая система в каждый момент времени пребывает только в одном состоянии, квантовая может быть в нескольких состояниях одновременно — как кот Шредингера, который то ли жив, то ли мертв.

Как следствие, непонятно, каким из состояний в суперпозиции обусловлено действие квантовой части системы на классическую.

Исследователям из Сколтеха — аспиранту Григорию Старкову и профессору Борису Файну — удалось преодолеть трудности и предложить гибридный вычислительный метод, совмещающий в себе квантовое моделирование с классическим.

«Идея метода, — поясняет Григорий Старков, — состоит в том, чтобы компенсировать влияние усредняющего эффекта квантовых суперпозиций на классическое окружение, не нарушая наиболее важных динамических корреляций».

Предложенный метод был тщательно протестирован для различных систем как путем сравнения с прямыми численными расчетами, так и непосредственно с результатами экспериментов.

Ожидается, что метод существенно расширит возможности ученых по моделированию магнитной динамики ядер в твердых телах, что, в свою очередь, поможет изучать сложные материалы методами ЯМР.

«Эта работа стала результатом многолетних усилий. За последние 70 лет много групп по всему миру пытались делать такие расчеты. Нам удалось продвинуться дальше остальных, — комментирует Борис Файн. — Мы очень надеемся, что наш гибридный подход найдет широкое применение как в ЯМР, так и за его пределами».

Источник: Naked Science

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4035 : Декабрь 18, 2018, 16:23:28 »
Ученые отвергли возможность перемещений через червоточины



Новые исследования теоретической модели червоточины привели физиков-теоретиков к выводу о том, что кротовые норы крайне нестабильны для перехода по ним из одной точки пространства в другую.

Ученый из РУДН и его коллеги из Бразилии поставили под сомнение концепцию использования стабильных червоточин в качестве порталов для перехода в разные точки пространства-времени. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review D.

Червоточины (или кротовые норы) — популярная тема в научной фантастике. Это своего рода тоннель, соединяющий две отдаленные друг от друга точки в пространстве — или даже две вселенные — посредством искривления пространства-времени. Теоретически по такому тоннелю можно переходить из одной точки в пространстве в другую, не преодолевая непосредственное расстояние между ними. Физик из РУДН Роман Конопля оценил возможность такого межзвездного путешествия.

«Наша надежда на существование этих экзотических объектов зиждется на том, что уравнения Эйнштейна учитывают червоточины в качестве их решения. Однако, чтобы червоточины были проходимы и не коллапсировали из-за гравитационных эффектов, отталкивающая сила на узком участке кротовой норы должна быть невероятно высока», — объясняет он.

Обычно физики-теоретики предлагают два варианта отталкивающей силы: концентрация темной энергии или вакуумных флуктуаций квантовых полей вокруг узкого участка. Оба решения довольно необычны и требуют немалого воображения и оптимизма.

В 2011 году ученые из Греции и Германии обнаружили, что силу отталкивания можно объяснить без введения новых полей или необычных типов вещества. Согласно их вычислениям, отталкивание может происходить просто в результате квантовых поправок теории Эйнштейна на основе теории струн в низкоэнергетическом приближении (так называемая теория Эйнштейна — Гаусса — Бонне с дилатоном). Если червоточина окажется стабильной по отношению к небольшим флуктуациям пространства и времени, она станет перспективной теоретической моделью, вдохновленной фундаментальной теорией струн.

«Некоторые предварительные исследования иностранных коллег указывали на потенциальную возможность такой стабильности. Но мы подтвердили, что согласно теории Эйнштейна с квантовыми поправками червоточина крайне нестабильна. Получается, нестабильная система не может существовать в природе, так как любая реакция с окружающей средой приведет к ее распаду. Математически это выражается в неограниченном росте изначально пренебреженного отклонения системы от статистического баланса. К сожалению, это означает, что у нас все еще нет теоретически согласованной модели червоточины без экзотических предположений», — подытоживает Конопля.

Источник: Naked Science

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4036 : Декабрь 19, 2018, 22:52:54 »
Для создания новой памяти ученые подогрели атомы ксенона


University of Basel, Department of Physics

Швейцарские ученые предложили и экспериментально проверили метод контролируемого фазового перехода атомов ксенона из твердого состояния в жидкое в порах металлорганической супрамолекулярной структуры. Технология может быть использована в области разработки запоминающих устройтсв на молекулярном уровне. Исследование опубликовано в Small.

Количество цифровой информации в мире растет очень быстро, поэтому ученые и инженеры по всему миру работают над созданием веществ и методов, позволяющих увеличить емкость запоминающих устройств и уменьшить их физический размер. Способов кодирования и хранения информации в твердотельных накопителях много. Один из них основан на различных фазовых переходах вещества. Обычно для этих целей используют аморфное и кристаллическое состояние кристаллов халькогенидов в сочетании с германием, сурьмой и теллуром.

Группа исследователей под руководством Томаса Юнга (Thomas Jung) из Базельского университета предложили систему, позволяющую записывать информацию на атомарном уровне. Ранее они сумели создать самоорганизующуюся в супрамолекулярную структуру сеть органометалических комплексов, адсорбированных на поверхности меди Cu(111). Подобные структуры позволяют упростить создание квантовых загонов и, соответственно, процесс производства высокотехнологичных устройств, в которых они используются.

В новом исследовании физики экспериментально проверили, возможно ли осуществить контролируемый «фазовый переход» ксенона в ячейках супрамолекулярных ансамблей (под «фазовым переходом» авторы подразумевают возникающее движение атомов в структуре металорганической сетки). Для этого они поместили атомы ксенона в поры сетки и следили за их поведением при нагревании и при действии электрических импульсов на единичный загон. Повышение температуры проводили медленно (две десятые кельвина в минуту) до 16 кельвинов — при большем нагреве атомы ксенона начинают перескакивать в соседние ячейки. Чтобы проследить за процессами, которые проходили в системе, и создать электрические импульсы, ученые использовали сканирующий туннельный микроскоп (СТМ).


«Фазовый переход» из статичного состояния (слева) в подвижное (справа) под действием температуры в трех соседних ячейках, которые содержат семь, ноль и один атом ксенона соответственно. Внизу - микрофотография СТМ, вверху - структурная модель.
Aisha Ahsan et al., / Small, 2018


В твердом состоянии, при низких температурах, атомы ксенона оставались статичными, и занимали определенное положение в порах. При 16 кельвинах они стали перемещаться по метастабильным сорбционным положениям в поре, и на снимках СТМ ученые увидели кольца внутри тех ячеек сетки, которые были заполнены несколькими атомами. В зависимости от заполнения ячейки, то есть стабильности ксеноновых кластеров, температуры «фазового перехода» оказались разными.


Конденсация атомов ксенона под действием импульса положительной полярности.
Aisha Ahsan et al., / Small, 2018


Когда экспериментаторы воздействовали точечными электрическими импульсами отрицательной полярности, даже при четырех кельвинах, они добились такого же эффекта, как при нагревании. А действием импульсов положительной полярности, авторы вызвали обратный процесс — «конденсацию» Xe в статичное положение в порах на определенных активных центрах.

На примере этой системы авторы показали возможность использования супрамолекулярных структур в технологиях хранения информации, основанных на фазовых переходах. Одновременно с этим продолжаются попытки улучшить запоминающие устройства такого вида на надмолекулярном уровне. В одной из таких работ, ученым удалось создать и исследовать материал, ускоряющий процесс записи информации.

Источник: N+1

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4037 : Декабрь 19, 2018, 22:56:14 »
CMS видит небольшое отклонение от Стандартной модели в двухфотонном канале при 95 ГэВ


Вверху: распределение событий с рождением двух фотонов большой энергии по их инвариантной массе в данных CMS 2016 года. Бугорок при 90 ГэВ показывает, с десятикратным усилением, как выглядел бы вклад от стандартного бозона Хиггса такой массы. Внизу: те же данные за вычетом плавного фона. График из обсуждаемой статьи

Коллаборация CMS завершила длившийся более года поиск новых бозонов Хиггса, распадающихся на два фотона. Её статья подтверждает предварительные данные прошлого года. В частности, при энергии около 95 ГэВ по-прежнему заметно отклонение от Стандартной модели. Любопытно, что именно в этой области еще 15 лет назад коллайдер LEP тоже увидел слабый намек на отклонение. Такое совпадение не оставляет теоретиков равнодушными; они уже обсуждают, какие варианты Новой физики способны вместить в себя оба отклонения.

Надо сказать, что, обжегшись на несостоявшихся открытиях прошлых лет, теоретики сейчас относятся к таким отклонениям довольно осторожно. Поэтому теоретические публикации с их обсуждениями идут, но ажиотажа не наблюдается. Однако ситуация кардинально изменится, если это отклонение подтвердится в полной статистике сеанса Run 2. Впрочем, эти данные будут обработаны еще нескоро. Пока что эта ситуация может считаться еще одним аргументом в пользу того, что нам нужен новый, гораздо более прозорливый электрон-позитронный коллайдер.

Источник: CMS Collaboration. Search for a standard model-like Higgs boson in the mass range between 70 and 110 GeV in the diphoton final state in proton-proton collisions at √s = 8 and 13 TeV // препринт arXiv:1811.08459 [hep-ex].

Подробности : Элементы большой науки

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4038 : Декабрь 19, 2018, 23:11:12 »
Что такое «парадокс убитого дедушки» и как его решить



Путешествия во времени — одна из самых интригующих фантастических концепций. Но она вызывает много вопросов — как у физиков, так и у философов, — а также может привести к разным парадоксам. «Парадокс убитого дедушки» — один из них.

Концепция путешествий во времени вовсю используется в литературе и кино, вне зависимости от жанров. Зачастую в центре всех таких историй — изменения, внесенные путешественником в события прошлого, которые приводят к настоящим катастрофам в будущем. Стоит вспомнить хотя бы рассказ Рэя Брэдбери «И грянул гром».

Эта дилемма, также известная как «парадокс убитого дедушки», представляет собой главное возражение физиков и философов против путешествий во времени: возможное нарушение причинности. И хотя путешествия во времени пока лишь спекуляция, вероятные результаты нарушения принципа причинности и того, как природа может их предотвратить, — предметы горячих споров среди таких ученых, как Стивен Хокинг и Кип Торн.

Что такое «парадокс убитого дедушки»

«Парадокс убитого дедушки» представляет гипотетическую ситуацию, в которой путешественник во времени отправляется в прошлое и совершает что-то, приводящее к тому, что он никогда не существовал (обычно рассматривается случайная смерть дедушки путешественника), или к событию, которое делает его путешествие невозможным. Парадокс происходит из-за того, что этот человек никогда не рождался. А раз его никогда не было, то как он мог отправиться в прошлое и убить дедушку? Таким образом, сама идея путешествий во времени приводит к возможному нарушению причинной связи — правила, гласящего, что следствию всегда предшествует причина.


Согласно Специальной теории относительности, прошлое (причина) всегда предшествует будущему (следствию) / © Helen Klus

Давайте представим себе сценарий, в котором молодой талантливый изобретатель — назовем его Евгением — создает в 2018 году машину времени. Так как Евгений никогда не знал своего дедушку, он решает отправиться в прошлое, чтобы встретиться с ним. После тщательного исследования он выясняет, где именно находился его дедушка — все еще молодой и холостой — в 15:43, 22 ноября 1960 года. Он садится в машину времени и начинает свой путь.

К сожалению, Женя все воспринимает буквально, и, когда он выяснил, где будет его дедушка, он отправился именно в то самое место. Он «приземляется» прямо туда, где в этот момент должен находиться его дедушка… с весьма предсказуемым результатом. Проведя быстрый ДНК-тест, он понимает, что это действительно был отец его отца, садится обратно в машину и ждет своего исчезновения.

Что делать дальше

Физики и философы предлагали несколько решений парадокса. Принцип самосогласованности Новикова, разработанный в 1970-х русским физиком Игорем Дмитриевичем Новиковым («Эволюция Вселенной», 1979 год), предлагает использование геодезических линий для описания кривизны времени (примерно так описывается кривизна пространства в Общей теории относительности Эйнштейна). Эти замкнутые, подобные времени кривые не позволят нарушить какие-либо причинно-следственные связи, находящиеся на одной кривой. Принцип также предполагает, что путешествие во времени будет возможным только в области, где присутствуют эти замкнутые кривые, — например, в присутствии червоточин, как описал это Кип Торн с коллегами в статье 1988 года «Червоточины, машины времени и условие слабой энергии» (Wormholes, Time Machines, and the Weak Energy Condition). В таком случае события были бы цикличными и самосогласованными. Это, в свою очередь, подразумевает, что путешественники во времени не смогли бы изменить прошлое — будь то посредством каких-то физических преград или отсутствием возможности совершить такой выбор. Так что как сильно ни старался бы Евгений, он бы не смог приземлить свою машину на ту самую точку, даже если бы вдруг решительно настроился бы убить своего дедушку.


Игорь Дмитриевич Новиков / © Фотоархив ГАИШ МГУ

Эта идея позднее была расширена студентами Калтеха Фернандо Эшеверриа и Гуннаром Клинхаммером совместно с Кипом Торном. В своей статье они представили бильярдный шар, брошенный в прошлое через червоточину по траектории, которая в итоге помешала бы ему попасть в нее. Они утверждали, что физические свойства червоточины изменили бы траекторию шара таким образом, что он бы не смог помешать сам себе, или что шар не может попасть в червоточину по причине фактического вмешательства со стороны.

Таким образом, если следовать теории Новикова, любые действия, предпринятые путешественником во времени, становятся уже свершившейся историей, а наблюдателям эти события не дает увидеть горизонт Коши.

По возвращении в 2018 год наш Евгений обнаруживает, что дом его семьи пропал, как и другие  следы его существования. Прочитав о теории Новикова и бильярдных шарах ученых из Калтеха, он проклинает Вселенную за бездействие. И в этот момент понимает, что, может, Вселенная не вмешалась, так как для этого требовалось некоторое корректирующее действие. Он бежит обратно к машине времени, чтобы изменить собственные действия и спасти свое будущее.


Решение Эшеверриа и Клинкхаммера / © Wikipedia

Решение Новикова может выглядеть несколько надуманным, так как для него определенно требуется множество механизмов, пока неизвестных физике. Именно по этой причине это решение «парадокса убитого дедушки» научное сообщество отвергает.

Может ли быть более экономное решение парадокса, построенное на уже существующих аспектах физики, введенных другими теориями? Оказывается, такая гипотеза, как многомировая интерпретация квантовой механики, может его предоставить.

Многомировая интерпретация квантовой механики спешит на помощь!
 

Многомировую интерпретацию квантовой механики предложил Хью Эверетт III в 1950-х в качестве решения проблемы коллапса волновой функции, наблюдаемой в известном эксперименте Юнга с двумя щелями.

По мере прохождения через щель электрон может быть описан волновой функцией с конечной вероятностью прохождения либо через щель № 1, либо через щель № 2. Когда электрон появляется на экране, он выглядит размазанным, словно волна. А в других случаях проявляет себя как частица. Это называется коллапсом волновой функции. Другими словами, волна будто исчезает, а на ее месте остается частица. Это, в свою очередь, ключевой фактор Копенгагенской интерпретации квантовой механики. Но ученые не понимали, почему коллапсирует волновая функция.

Эверетт задал другой вопрос: а коллапсирует ли волновая функция вообще?

Он представил ситуацию, при которой волновая функция продолжает расти по экспоненте, не коллапсируя. В итоге вся Вселенная обретает одно из двух возможных состояний: «мир», в котором частица прошла через щель № 1, и «мир», в котором частица прошла через щель № 2. Эверетт утверждал, что такое же «деление» состояний происходит во всех квантовых событиях, многочисленные исходы которых существуют в разных мирах в состоянии суперпозиции. Волновая функция для нас выглядит так, будто она коллапсирует, поскольку мы живем в одном из таких миров, не способных взаимодействовать друг с другом.


Диаграмма разделения миров согласно многомировой интерпретации квантовой механики / © Wikipedia

Следовательно, когда Евгений прибывает в 1960 год, Вселенная разделяется. Он уже находится не в том мире, из которого прибыл (пусть это будет Мир № 1). Вместо этого он создал и занял новый мир. Когда он путешествует в будущее, то движется вместе с хронологией этого мира. Он никогда не существовал в нем и, по сути, никогда не убивал своего дедушку. Его дедушка продолжает существовать в добром здравии в Мире № 1.

Подведем итог

Конечно, ни одно из предложенных решений и гипотез не делает путешествия во времени реальностью. Специальная теория относительности Эйнштейна и ограничения на скорость объекта с массой ставят серьезные преграды для этого. Тем не менее они предоставляют интересные решения головоломке. По иронии судьбы самое правдоподобное решение «парадокса убитого дедушки» исходит из единственной физической гипотезы, породившей еще больше фантастических историй, чем многие другие идеи и гипотезы, высказанные учеными за последнее столетие.

Любопытно, что многомировая интерпретация также может ответить на еще одну головоломку, связанную с путешествиями во времени. Если такая технология когда-то и станет чем-то большим, чем фантастика, где все путешественники во времени? Почему они до сих пор не прибыли к нам, чтобы рассказать о своем открытии?

Вероятный ответ — мы живем в первичном мире, в котором машинам времени суждено быть созданными. А изобретатели и их попутчики просто попадают в другие миры, которые сами и порождают. Если это действительно так, то изобретение машины времени приведет наш мир к тому, что из него пропадет множество физиков и изобретателей.

Источник: Naked Science

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4039 : Декабрь 20, 2018, 23:05:29 »
Доказано космическое происхождение жизни


Изображение: HILL / SPIRE / PACS / HERSCHEL / ESA, MOTTE, HOBYS KEY PROGRAMME CONSORTIUM, BOULANGER / XMM-NEWTON-SOC / EPIC / XMM-NEWTON / ESA

Ученые НАСА впервые получили дезоксирибозу, компонент ДНК, смоделировав в лаборатории условия космической среды. Результаты исследования указывают на то, что органические молекулы, необходимые для существования жизни, изначально появились в космосе, а затем упали с кометами на Землю. Об этом сообщает издание Science News.

Специалисты охладили смесь воды и метанола до температуры минус 260 градусов Цельсия внутри вакуумной камеры. После этого они подвергли лед действию ультрафиолетового излучения, имитируя условия в облаках из межзвездного газа и пыли. Результаты химического анализа показали, что в замороженной воде и спирте появился сахар дезоксирибоза, а также другие углеводы, которые были получены в аналогичных экспериментах в прошлом.

Известно, что сахара могут формироваться в результате химических реакций с участием формальдегида, присутствующего в кометах. Однако до сих пор ученым не удавалось получить дезоксирибозу, которая содержит меньше атомов кислорода, чем соединения, полученные исследователями ранее.

Источник: Lenta.Ru

 

Последние сообщения на форуме:

[Рекламная пауза] A diagnostic, psoas vomiting, fluctuant, was. от igosiyu Сегодня в 18:15:31
[Публикации] Re: Очередной роман от Шизофреника, "Попаданец"(tm) от digitalman Сегодня в 14:32:14
[Религия] Re: Религия - опиум для народа от Новичёк Сегодня в 11:50:30
[Наука] Re: Квантовые вычисления от digitalman Сегодня в 03:07:35
[Источники питания] Re: Батарейка "Крона" от digitalman Сегодня в 00:19:53
[Наука] Re: DEFCON от digitalman Сегодня в 00:13:40
[Ремонт и модернизация электроники] Re: Как переделать приёмник? от othon Сегодня в 00:06:32
[Наука] Re: Новости науки и технологии от Новичёк Январь 23, 2019, 22:12:22
[Информация к размышлению (Публикации)] Re: О ситуации с ГМО в России и мире. от Новичёк Январь 23, 2019, 22:10:10
[Религия] Re: Религия - опиум для народа от Новичёк Январь 23, 2019, 20:27:11
[Для компьютера] Re: Клавиатура для ношения на руке, идея, (мозговой штурм) от digitalman Январь 23, 2019, 19:43:35
[Наука] Re: DEFCON от john Январь 23, 2019, 18:45:49
[Источники питания] Re: Батарейка "Крона" от john Январь 23, 2019, 18:43:35
[Наука] Re: DEFCON от digitalman Январь 23, 2019, 16:07:16
[Источники питания] Re: Батарейка "Крона" от digitalman Январь 23, 2019, 13:58:52
[Источники питания] Re: Батарейка "Крона" от john Январь 23, 2019, 12:32:56
[Разное] Классический Мультивибратор(генератор прямоугольных импульсов) [Схема] от digitalman Январь 23, 2019, 06:33:36
[Источники питания] Re: Батарейка "Крона" от digitalman Январь 23, 2019, 02:11:47
[О разоблаченных шарлатанах и созданных ими "учениях"] Re: Разоблачение шарлатанов от digitalman Январь 21, 2019, 19:18:26
[История] Re: Самая старая таблица элементов от digitalman Январь 21, 2019, 19:09:20
 Rambler's Top100