Современные достижения физики – 10 самых ярких достижений физики 2017 года

Содержание

10 самых ярких достижений физики 2017 года

Декабрь – время подводить итоги. Редакция проекта «Вести.Наука» (nauka.vesti.ru) отобрала для вас десять самых интересных новостей, которыми нас в уходящем году порадовали физики.

Новое состояние вещества

Технология заставляет молекулы самостоятельно собираться в нужные структуры.

Состояние вещества под названием экситоний было теоретически предсказано почти полвека назад, но получить его в эксперименте удалось только сейчас.

Такое состояние связано с образованием конденсата Бозе из квазичастиц экситонов, представляющих собой пару из электрона и дырки. Мы уже объясняли, что означают все эти мудрёные слова.

Компьютер на поляритонах


Новый компьютер использует квазичастицы поляритоны.

Эта новость пришла из Сколково. Учёные Сколтеха реализовали принципиально новую схему работы компьютера. Её можно сравнить со следующим методом поиска нижней точки поверхности: не заниматься громоздкими вычислениями, а опрокинуть над ней стакан с водой. Только вместо поверхности было поле нужной конфигурации, а вместо воды – квазичастицы поляритоны. Наш материал поможет разобраться в этой квантовой премудрости.

Квантовая телепортация «Земля-спутник»


Квантовое состояние фотона впервые «переслали» с Земли на спутник.

Квантовая телепортация (передача квантового состояния с помощью запутанных фотонов) – одна из самых многообещающих технологий последних десятилетий.

В 2017 году китайские физики сделали новый шаг к квантовому интернету. Они впервые осуществили телепортацию одиночных фотонов со спутника на Землю. Расстояние между «пунктом А и пунктом Б» составило 1400 километров, а передача сигнала велась по лазерному лучу.

«Вести.Наука» сообщали подробности этого выдающегося достижения.

Металлический водород

Алмазные наковальни позволяют создать огромные давления.

В самом начале 2017 года пришла волнующая новость: физики из Гарвардского университета заявили, что им удалось получить стабильный металлический водород.

Напомним, что твёрдое вещество называется металлом, если часть его электронов не привязана к атомам, а свободно движется по всему кристаллу. Теоретически предсказано, что при самых экстремальных давлениях в металлическую форму переходит и водород. На практике такое состояние удавалось воссоздать лишь на тысячную долю секунды.

И вот гарвардские учёные объявили, что смогли создать стабильный образец. Стабильный металлический водород, как ожидается, сохранится и при обычных условиях. Более того, будет столь вожделенным для человечества сверхпроводником при комнатной температуре.

Мы рассказывали об этом громком эксперименте и о возражениях скептиков.

Лазер рекордной мощности

Новый лазер установил мировой рекорд по средней мощности.

В уходящем году команда британских и чешских учёных заявила об успешном испытании лазера-рекордсмена. Устройство, получившее название «Бивой» в честь силача из чешских легенд, развивает среднюю мощность в один киловатт.

Эта цифра может показаться скромной, тем более на фоне «собратьев» лазера, выдающих до 1015 ватт. Но такие громадные значения достигаются лишь в кратких импульсах излучения, которые испускаются достаточно редко. В связи с долгими паузами между импульсами средняя по времени мощность таких гигантов невелика. Так что по этому параметру «Бивой» действительно впереди планеты всей.

Мы говорили о том, где человечеству может пригодиться эта «силушка богатырская».

Столкновение фотонов на Большом адронном коллайдере


Уникальная установка позволяет проверять построения, давно выполненные теоретиками.

Столкновение двух фотонов, или, как говорят специалисты, рассеяние света на свете – это классический эффект, который теоретически описан во многих учебниках квантовой физики. Но наблюдать его экспериментально до сих пор не удавалось, во всяком случае «в чистом виде», без посредничества мезонов.

И тут в очередной раз на помощь физикам пришёл Большой адронный коллайдер. «Вести.Наука» объясняли, чего удалось добиться исследователям и при чём здесь атомы свинца.

Взаимодействие фотонов при комнатной температуре


Явление впервые наблюдалось при комнатной температуре.

У фотонов много разных способов взаимодействовать друг с другом, и занимается ими наука под названием нелинейная оптика. И если рассеяние света на свете удалось наблюдать лишь недавно, то эффект Керра давно знаком экспериментаторам.

Однако в 2017 году его впервые удалось воспроизвести для отдельных фотонов при комнатной температуре. Мы подробно рассказывали об этом интересном явлении, которое тоже в каком-то смысле можно назвать «столкновением частиц света», и о технологических перспективах, которые в связи с ним открываются.

Кристалл времени

Творение экспериментаторов демонстрирует «кристаллическую» упорядоченность не в пространстве, а во времени.

В пустом пространстве ни одна точка не отличается от другой. В кристалле всё иначе: есть повторяющаяся структура, которая называется кристаллической решёткой. Возможны ли подобные структуры, которые без затрат энергии повторяются не в пространстве, а во времени?

Как оказалось, да. Рассказываем, как это выглядит на практике.

Странное поведение вихрей в полупроводниках


Сверхпроводимость позволяет создавать провода, в которых не теряется энергия.

(фото AmpaCity).

Вихри Абрикосова – это кольцевые токи в сверхпроводниках. Это явление давно изучается физиками, и всё же в уходящем году оно преподнесло учёным сюрприз.

Исследователи получили уникальные изображения этих структур и обнаружили, что поведение вихрей не укладывается ни в какие существующие теории. Начать с того, что они движутся со скоростью более 70 тысяч километров в час (это быстрее любого космического зонда). Какие ещё безобразия вытворяют эти квантовые токи, читайте в нашем материале.

«Звёздные» термоядерные реакции на Земле


Физики воссоздали в термоядерном реакторе условия в недрах звёзд.

Промышленный термоядерный реактор – заветная мечта человечества. Но эксперименты длятся уже более полувека, а вожделенной практически бесплатной энергии нет как нет.

И всё же в 2017 году был сделан важный шаг в этом направлении. Исследователи впервые практически в точности воссоздали условия, царящие в недрах звёзд. Рассказываем, как им это удалось.

Будем надеяться, что и 2018 год будет столь же богат на интересные эксперименты и неожиданные открытия. Следите за новостями. Кстати, мы делали для вас и обзор 15 самых интересных астрономических событий уходящего года.

nauka.vesti.ru

Последние достижения в физике — это… Что такое Последние достижения в физике?

Последние достижения в физике

Космология

Открытие тёмной энергии

На основании проведённых в конце 1990-х годов наблюдений сверхновых звёзд типа Ia был сделан вывод, что постоянная Хаббла изменяется, и расширение Вселенной ускоряется со временем. Затем эти наблюдения были подкреплены другими источниками: измерениями реликтового излучения, гравитационного линзирования, нуклеосинтеза Большого Взрыва. Полученные данные хорошо объясняются наличием тёмной энергии, заполняющей всё пространство Вселенной.

Физика элементарных частиц

Главным результатом современной теоретической ФЭЧ является построение Стандартной модели физики элементарных частиц. Данная модель базируется на идее калибровочных взаимодействий полей и механизме спонтанного нарушения калибровочной симметрии (механизм Хиггса). За последние пару десятков лет её предсказания были многократно перепроверены в экспериментах, и в настоящее время она — единственная физическая теория, адекватно описывающая устройство нашего мира вплоть до расстояний порядка 10−18 м.

В последнее время имеются опубликованные экспериментальные результаты, не укладывающиеся в рамки Стандартной модели, — рождение мюонных струй на коллайдере Тэватрон, установке CDF в протон-антипротонных столкновениях при полной энергии 1,96 ГэВ.[1][2][3] Впрочем, многие физики считают найденный эффект артефактом анализа данных (статью коллаборации CDF согласились подписать только около двух третей её участников).[4]

Перед физиками, работающими в области теоретической ФЭЧ, стоят две основные задачи: создание новых моделей для описания экспериментов и доведение предсказаний этих моделей (в том числе и Стандартной модели) до экспериментально проверяемых величин.

Квантовая гравитация

Два основных направления, пытающихся построить квантовую гравитацию, — это теории суперструн и петлевая квантовая гравитация.

В первой из них вместо частиц и фонового пространства-времени выступают струны и их многомерные аналоги — браны. Для многомерных задач браны являются как бы многомерными частицами, но с точки зрения частиц, движущихся внутри этих бран, они являются пространственно-временными структурами. Во втором подходе осуществляется попытка сформулировать квантовую теорию поля с отсутствием привязки к пространственно-временному фону. Большинство физиков сейчас полагают, что правильный второй путь.

Квантовые компьютеры

Квантовый компьютер — это гипотетическое вычислительное устройство, существенно использующее при работе квантовомеханические эффекты, такие как квантовая запутанность и квантовый параллелизм. Идея квантовых вычислений, впервые высказанная Ю. И. Маниным и Р. Фейнманом состоит в том, что квантовая система из L двухуровневых квантовых элементов (кубитов) имеет 2L линейно независимых состояний, а значит, вследствие принципа квантовой суперпозиции, 2L-мерное гильбертово пространство состояний. Операция в квантовых вычислениях соответствует повороту в этом пространстве. Таким образом, квантовое вычислительное устройство размером L кубит может выполнять параллельно 2L операций.

Нанотехнологии

Нанотехнология — область прикладной науки и техники, имеющая дело с объектами размером менее 100 нанометров (1 нанометр равен 10−9 метра). Нанотехнология качественно отличается от традиционных инженерных дисциплин, поскольку на таких масштабах привычные, макроскопические, технологии обращения с материей часто неприменимы, а микроскопические явления, пренебрежительно слабые на привычных масштабах, становятся намного значительнее: свойства и взаимодействия отдельных атомов и молекул, квантовые эффекты.

В практическом аспекте это технологии производства устройств и их компонентов, необходимых для создания, обработки и манипуляции частицами, размеры которых находятся в пределах от 1 до 100 нанометров.[5] Однако нанотехнология сейчас находится в начальной стадии развития, поскольку основные открытия, предсказываемые в этой области, пока не сделаны. Тем не менее, проводимые исследования уже дают практические результаты. Использование в нанотехнологии передовых научных достижений позволяет относить её к высоким технологиям.

Примечания

dic.academic.ru

Десять крупнейших событий 2017 года в физике и астрономии

Гравитационные волны от слияния нейтронных звёзд

Столкновение нейтронных звёзд. Иллюстрация: NSF/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet.

Завершённый туннель ускорителя. Фото: European XFEL / Heiner Muller-Elsner.

Компактный нейтринный детектор, который сжимает в руках физик Бьёрн Шольц, по форме и размеру напоминает обычную бутылку. Фото: Juan Collar/uchicago.edu.

Планеты системы TRAPPIST-1 в сравнении с планетами Солнечной системы. Иллюстрация: NASA/JPL-Caltech.

Снимок колец Сатурна, полученный с помощью аппарата «Кассини». Фото: Space Science Institute/JPL-Caltech/NASA.

Самым значимым открытием 2017 года стала первая в истории регистрация гравитационных волн от слияния двух нейтронных звёзд. Астрономам впервые удалось одновременно зафиксировать возникшие при слиянии гамма-вспышки, а затем найти и исследовать место, где произошла космическая катастрофа, — в 100 миллионах световых лет от Земли.

Обнаружили гравитационные волны 17 августа гравитационно-волновые детекторы LIGO (США) и Virgo (Франция, Италия), а спустя пару секунд космические обсерватории «Интеграл» (ЕКА) и «Ферми» (НАСА) зафиксировали короткие гамма-вспышки. К поиску источника сигнала подключились наземные и космические обсерватории, которые затем в течение нескольких десятков дней следили за постепенно гаснущим остатком «взрыва». В работе приняли участие и российские исследователи из ИКИ РАН, ГАИШ МГУ и ФТИ им. А. Ф. Иоффе.


Это открытие имеет отношение сразу к нескольким проблемам астрофизики. В первую очередь — к вопросу о происхождении мощных гамма-лучевых всплесков, которые испускают за доли секунды энергии больше, чем Солнце за миллиарды лет.


Астрофизики давно предполагали, что источником всплесков может быть слияние двух нейтронных звёзд, но теперь они получили экспериментальное доказательство справедливости разработанной теории. В результате столкновения звёзд одновременно с гамма-всплеском часть звёздного вещества с большой скоростью выбрасывается в окружающий космос. Это явление, открытое в 2013 году, получило название килоновой. Затем радиоактивные элементы из образовавшегося облака распадаются на стабильные, порождая его излучение. Астрономы обнаружили в облаке большое количество тяжёлых элементов, таких как золото и платина, что позволяет считать слияния звёзд настоящими галактическими фабриками тяжёлых элементов, отсутствовавших в молодой Вселенной.

Квантовый компьютер в 53 кубита

Квантовые компьютеры, с которыми связаны большие ожидания, пока не созданы, но в 2017 году сделаны важные шаги на пути к воплощению этой идеи в жизнь. Квантовые вычислительные устройства работают с кубитами — объектами, хранящими наименьший элемент информации, аналогами бита в обычном компьютере. Количество кубитов определяет возможности квантового компьютера.


В ноябре в журнале «Nature» опубликованы статьи, посвящённые моделированию квантовых систем с помощью квантовых компьютеров из 51 и 53 кубитов. До этого подобные универсальные устройства были ограничены 20 кубитами. Увеличение количества кубитов в 2,5 раза многократно повысило возможности вычислителей. 51-кубитный квантовый компьютер создан под руководством Михаила Лукина, работающего в Российском квантовом центре и Гарвардском университете. 28 июля года такое устройство было представлено на Международной конференции по квантовым технологиям в Москве.

Стабильный металлический водород

В январе физики из Гарварда сообщили, что они впервые в истории получили небольшое количество стабильного металлического водорода. Образец имел размеры 1,5 х 10 мкм. Теоретически существование металлического водорода при больших давлениях было предсказано в 1935 году. В природе такие условия реализуются в недрах звёзд и планет-гигантов. С 1996 года его несколько раз получали ударным сжатием, но существовал водород в таком состоянии очень короткое время.


Для получения стабильного металлического водорода команда из Гарварда использовала установку, где алмазные наковальни развивали давление 495 гигапаскалей, что примерно в пять миллионов раз больше нормального атмосферного давления.


Помимо чисто научной ценности у этого экзотического материала может найтись и практическое применение — он обладает высокотемпературной сверхпроводимостью (в данном случае она наступала при -58оС).

Рентгеновский лазер на свободных электронах начал работу

1 сентября состоялась официальная церемония открытия самого крупного в мире Европейского рентгеновского лазера на свободных электронах XFEL (x-ray free electron laser), в создании которого принимала участие и Россия. На самом деле лазером, то есть источником оптического излучения определённого вида, эта установка не является. В ней рентгеновское излучение, аналогичное по свойствам лазерному, создаёт пучок электронов, разогнанный до скоростей, близких к скорости света. В XFEL для этого используется самый большой в мире сверхпроводящий линейный ускоритель длиной 1,7 км. Ускоренные электроны попадают в ондулятор — устройство, создающее в пространстве периодически изменяющееся магнитное поле. Двигаясь в нём по зигзагообразной траектории, электроны излучают в рентгеновском диапазоне. Новая уникальная установка будет генерировать ультракороткие рентгеновские вспышки с рекордной частотой — 27 000 раз в секунду, а её пиковая яркость ожидается в миллиард раз выше существующих источников рентгеновского излучения.

Более 60 научных коллективов уже подали заявки на проведение экспериментов. С помощью рекордно ярких и очень коротких рентгеновских импульсов исследователи смогут увидеть не только расположение атомов в молекулах, но и происходящие там процессы. Это позволит выйти на новый уровень в исследованиях в области физики, химии, материаловедения, наук о жизни, биомедицины. Например, при создании новых лекарств специалисты, зная точное расположение атомов в молекулах белков, смогут подобрать вещества, которые будут блокировать или, наоборот, стимулировать их работу. Знание же структуры кристаллов позволит разрабатывать материалы с заданными свойствами.

Регистрация нейтрино по упругому отскоку

В сентябре 2017 года большой международный коллектив физиков, в том числе и из России, сообщил об открытии упругого когерентного рассеяния нейтрино на ядрах вещества. Это явление предсказал в 1974 году теоретик из Массачусетского технологического института Даниэль Фридман. Нейтрино — неуловимая частица, и для её поимки исследователи строят огромные установки, содержащие десятки тысяч тонн воды. Фридман выяснил, что из-за волновых свойств нейтрино будет согласованно взаимодействовать со всеми протонами и нейтронами ядра, что значительно повысит число рассматриваемых взаимодействий — отскоков нейтрино от ядра. За 461 день исследователи наблюдали 134 таких события.

Это открытие не заставит переписывать учебники. Его значение заключается в создании экспериментаторами детектора небольшого размера, в котором находится всего лишь 14,6 кг кристаллов иодида цезия. Малые переносные нейтринные детекторы найдут разнообразные применения, например для мониторинга ядерных реакторов. К сожалению, они не смогут заменить детекторы-гиганты во всех экспериментах, поскольку детектор, основанный на когерентном рассеянии, не способен различать типы нейтрино.

Темпоральный кристалл — два варианта

В марте две команды исследователей из США сообщили об обнаружении нового состояния материи, получившего название кристалла времени — темпорального кристалла (см. «Наука и жизнь» № 6, 2017 г., «Рябь времени, или Когда физика лучше фантастики»). Это новая идея в физике, широко обсуждаемая в последние годы. Подобные кристаллы представляют собой вечно движущиеся структуры частиц, сами по себе повторяющиеся во времени. Одна группа использовала цепочку атомов иттербия, в которой под действием лазеров колебалась проекция магнитного момента системы. Другая рассматривала кристалл, содержащий порядка миллиона расположенных в беспорядке дефектов, каждый из которых обладал своим магнитным моментом. Когда такой кристалл подвергли воздействию импульсов микроволнового излучения для перевёртывания спинов, физики зафиксировали отклик системы на частоте, которая составила лишь долю частоты возбуждающего излучения. Работы вызвали дискуссию: можно ли считать подобные системы темпоральными кристаллами. Ведь теоретически системы должны колебаться без внешнего воздействия. Но в любом случае такие темпоральные кристаллы найдут применение в роли суперточных сенсоров, например для измерения малейших изменений температуры и магнитных полей.

Экзопланеты, похожие на землю

В последние годы астрономы обнаружили много экзопланет — планет, обращающихся вокруг других звёзд. Однако находки землеподобных планет в зоне, где может существовать жидкая вода, а значит, и жизнь (зона обитаемости), не так уж и часты. В феврале астрономы НАСА объявили об открытии в системе красного карлика TRAPPIST-1 семи экзопланет (три планеты найдены ещё в 2016 году), из которых пять близки по размеру к Земле, а две несколько меньше Земли, но крупнее Марса. Это больше, чем в какой-либо другой системе. По крайней мере три планеты, а возможно и все, находятся в зоне обитаемости.

TRAPPIST-1 — ультрахолодная, с температурой около 2500 К, карликовая звезда массой всего лишь 8% массы Солнца (то есть чуть больше планеты Юпитер), расположенная примерно в 40 световых годах от Земли. Планеты находятся очень близко к звезде, а орбита самой дальней из них намного меньше орбиты Меркурия. В августе астрономы, использующие космический телескоп Хаббл, сообщили о первых намёках на содержание воды в системе TRAPPIST-1, что делает возможным существование там жизни.


В апреле астрономы сообщили об открытии каменистой планеты по размеру в 1,4 раза больше Земли в зоне обитаемости другого красного карлика — LHS 1140. Света она получает в два раза меньше, чем Земля. Авторы открытия считают её хорошим кандидатом для поиска внеземной жизни.


В декабре американские астрономы сообщили об открытии восьмой планеты в системе звезды Кеплер-90, расположенной на расстоянии около 2500 световых лет от Земли. Эта система по числу планет наиболее близка к Солнечной системе. Правда, найденная планета располагается слишком близко к звезде, и температура на её поверхности более 400оС. Интересно, что планета была найдена при обработке данных телескопа Кеплер с помощью нейронной сети.

Завершение миссии «Кассини»

15 сентября падением на поверхность Сатурна завершилась 13-летняя миссия космического зонда «Кассини». Запущенный в 1997 году, он с 2004 года исследовал седьмую планету, передав на Землю огромное число данных и уникальных фотографий. Последний этап его жизни — «Большой финал» начался 26 апреля 2017 года. «Кассини» совершил 22 пролёта между планетой и внутренним кольцом. Такие глубокие «нырки» дали много новой информации, в частности об электрической и химической связи ионосферы Сатурна с кольцами.

На основании данных зонда в 2017 году астрономы пришли к выводу, что кольца Сатурна значительно моложе планеты, которой около 4,5 млрд лет. Возраст колец оценили в 100 млн лет, так что они современники динозавров.


Исследователи решили «уронить» зонд на планету, чтобы он случайно не занёс земные бактерии на спутники Сатурна Титан и Энцелад, где, возможно, имеются местные микроорганизмы.

Кварковый термояд

В ноябре в журнале «Nature» появилась статья, в которой два физика, из США и Израиля, теоретически предположили возможность протекания на кварковом уровне реакции, аналогичной термоядерной, но со значительно большим выделением энергии. Как известно, при термоядерной реакции лёгкие элементы сливаются с выделением энергии. Подобная реакция может происходить и при столкновении элементарных частиц, которые, по современным представлениям, состоят из кварков. В этом случае кварки столкнувшихся частиц будут взаимодействовать и перегруппировываться. В результате появится новая частица с другой энергией связи кварков и выделится энергия.


Исследователи указали две возможные реакции. В первой из них при слиянии двух очарованных кварков будет выделяться энергия 12 МэВ. При слиянии же двух нижних кварков должно выделяться 138 МэВ, что почти в восемь раз больше, чем в отдельном слиянии дейтерия и трития в термоядерной реакции (18 МэВ). Практическое применение этих предположений пока не рассматривается в силу малости жизни кварков.

Экситоны удалось сконденсировать


В декабре команда физиков из США, Великобритании и Нидерландов объявила об открытии новой формы материи, которую они назвали экситоний. Квазичастица экситон — особое возбуждённое состояние кристалла, которое можно представить как соединение электрона и дырки, похожее на атом водорода, — была предсказана в 1931 году советским физиком Яковом Ильичём Френкелем.


Экситон относится к бозонам, частицам с целым спином, а при достаточно низкой температуре система бозонов переходит в особое состояние, называемое конденсатом, в котором все частицы находятся в одном и том же квантовом состоянии и ведут себя как одна большая квантовая волна. Благодаря этому бозе-жидкость становится сверхтекучей или сверхпроводящей. Исследователям удалось обнаружить бозе-конденсат экситонов в кристаллах 1T-TiSe2.


Открытие важно для дальнейшего развития квантовой механики, а на практике, возможно, найдёт применение сверхпроводимость и сверхтекучесть экситония.

www.nkj.ru

Открытия в физике за последние годы

2013 год.

Открытие на Большом адронном коллайдере бозона Хиггса ожидаемо признано самым значительным научным прорывом 2013 года. Это достижение стало триумфом человеческого интеллекта и кульминацией десятилетий работы многих тысяч физиков и инженеров. Помимо всего прочего оно потребовало от человечества немалых финансовых затрат: одно только строительство Большого адронного коллайдера (БАК) обошлось почти в 6 миллиардов евро. По мнению Альбертса, с этого открытия начинается эра новой физики. Так это или не так, покажет будущее, но, несмотря на пышный букет открытий 2012 года, бозон Хиггса занял верхнюю строчку на безальтернативной основе. Зацепив своим коллайдером следы существования бозона Хиггса (до конца-то пока не доказано, что это именно он, но, кажется, ни у кого в этом отношении нет никаких сомнений), физики всего мира могут облегченно вздохнуть и с гордостью заявить: «Мы все-таки были правы!»

Второй физический прорыв заключается в успешной работе международной группы из 250 исследователей над китайским нейтринным экспериментом Дайя-бэй, в ходе которого ученым удалось определить значение последнего и до тех пор неизвестного параметра из шести, управляющих осцилляциями нейтрино, то есть превращением одного их вида (существуют электронные, мюонные и тау-нейтрино) в другой. Уже само по себе определение фундаментального параметра — это событие, которое случается не каждый год, но самое-то главное, что этот параметр, называемый углом смешивания тэта-один-три, оказался ненулевым.Это нарушает симметрию между нейтрино и антинейтрино и, возможно, в будущем позволит физикам объяснить, почему во Вселенной так много нормальной материи и почти нет антиматерии, если во время Большого взрыва они родились в равных количествах.

Третий физический прорыв имеет отношение к таинственному фермиону Майораны, гипотетической частице, которая одновременно является собственной античастицей и потому сама с собой может аннигилировать. Предсказанная более семидесяти лет назад, эта частица так и не была обнаружена, однако несколько лет назад теоретики предсказали, что при особых условиях и сверхпроводимости коллективное движение электронов может привести к появлению квазичастиц, ведущих себя точно так же, как вели бы себя фермионы Майораны.В этом году группа физиков и химиков из Нидерландов экспериментально доказала, что такие квазичастицы действительно существуют.
Этот эксперимент мог бы оказаться не больше чем любопытным физическим кунштюком, но оказалось, что «квазичастицы Майораны» могут очень пригодиться в будущих квантовых компьютерах, поскольку они запоминают свое прежнее квантовое состояние.

2014 год.

Самые выдающиеся открытия в 2014 году в области физики. На первом месте среди важнейших событий идет высадка на комете аппарата «Philae», от стыковавшегося от зонда «Rosetta», запущенного ESA. Эксперты назвали эту высадку прорывом года. Девять других достижений затрагивают все сферы физики, начиная от ядерной и до акустики. Для того чтобы попасть в этот список, исследование должно отвечать нескольким требованиям — иметь принципиальное значение, обеспечивать значительный прогресс в знаниях, демонстрировать тесную связь между теорией и экспериментом и представлять интерес для всех физиков.

Квазар и космическая паутина

Себастьяно Канталупо (Sebastiano Cantalupo), Пьеро Мадау (Piero Madau) и Хавьер Прочаска (Xavier Prochaska) из Калифорнийского университета в Санта-Крус (США) и Фабрицио Арригони-Батайя (Fabrizio Arrigoni-Battaia) и Джозеф Эннави (Joseph Hennawi) из Института Макса Планка в Гейдельберге (Германия) использовали излучение, исходящее от квазара, чтобы получить представление о космической паутине. Материя во Вселенной вовсе не распределена равномерно и существует в своеобразной волокнистой структуре с огромными пустыми пространствами. Считается, что нити космического водорода образовались через 380 000 лет после Большого Взрыва (сама Космическая Паутина, в основном состоящая из темной материи, возникла много раньше), и его существование доказывалось многими физиками. Астрономы замечали материю, в том числе, встроенную в галактику, но при этом не могли обнаружить нити холодного газа. Канталупо и его коллеги обнаружили излучение этого газа в тот момент, когда он поглощает ультрафиолетовый свет, испускаемый квазарами. По словам исследователей, будущие измерения с использованием других квазаров обещают дать гораздо больше информации о ранней Вселенной.

Нейтрино, сбежавшие с Солнца

Коллаборация Борексино, в которую входят ученые в том числе из России, получила свою награду за то, что первой зарегистрировала потоки нейтрино от основной ядерной реакции на Солнце.
Почти вся энергия, вырабатываемая в коре Солнца, включает в себя цепочку ядерных реакций, которая начинается со слияния двух ядер водорода с образованием ядра дейтерия. Расчеты ученых свидетельствовали о том, что около 60 млрд нейтрино проходят каждую секунду через каждый квадратный сантиметр поверхности Земли, но низкоэнергетические нейтрино обнаружить было чрезвычайно трудно, поэтому теория долгое время не могла быть доказана. Детектор Борексино, установленный в подземной лаборатории Гран Сассо под Апеннинскими горами в Италии, обнаружил несколько pp-нейтрино. Вообще-то самом деле команда Борексино не ожидала увидеть нейтрино, но детектор был так хорошо отстроен, что исследователям удалось измерить поток 66 ± 7 млрд нейтрино на квадратный сантиметр, что подтверждает давнюю теорию солнечной синтеза.

Термоядерный синтез с помощью лазера

Омар Хуррикан (Omar Hurricane) и его коллеги из Национальной лаборатории в Лос-Аламосе (США) удостоились награды за то, что впервые получили топливо в ходе эксперимента лазерного термоядерного синтеза. Ядерный синтез обещает огромное количество чистой энергии, но физики, работающие над различными экспериментами в этом направлении, практически не получают результатов. Хуррикан и его коллеги использовали ультра-мощный лазер, чтобы раздавить крошечные гранулы дейтерия и трития топлива. Таким образом, удалось увеличить количество энергии термоядерного синтеза, выделяемого в процессе. Ученые сосредоточились на достижении стабильного сжатия гранул, и в одном случае удалось добиться выделения энергии в 2,5 раза больше, чем было затрачено лазерной энергии. Хотя результат по-прежнему далек от долгожданной цели, последние результаты являются важным шагом на пути к термоядерной энергетике. На этот эксперимент у команды ушло 5 лет.

Магнитное поле одиночных электронов

Шломи Котлер (Shlomi Kotler), Ницан Акерман (Nitzan Akerman), Нир Навон (Nir Navon), Инон Гликман (Yinnon Glickman) и Рое Озери (Roee Ozeri) из Института Вейцмана (Израиль) отмечены за то, что первыми измерили чрезвычайно слабое магнитное взаимодействие двух одиночных электронов.
С 1920-х годов известно, что электрон обладает спином и связанным с ним магнитным моментом. Исследователи уже давно смогли измерить магнитное поле отдельных электронов. А вот обнаружить магнитные взаимодействия между двумя электронами оказалось гораздо сложнее. Магнитные взаимодействия максимально сильны, когда электроны находятся друг от друга на атомном расстоянии. Однако в этот момент измерить магнитное взаимодействие практически невозможно, так как слабое магнитное взаимодействие «забивается» другими волнами. Если же электроны отодвигать дальше друг от друга, то магнитное взаимодействие теряется. Котлер и его коллеги преодолели эти проблемы, оставив два электрона в длительном запутанном состоянии, что гарантировало среду с низким уровнем постороннего «шума». В таком состоянии ученые смогли измерить силу взаимодействия двух электронов с помощью лазера, а также определить были спины электронов параллельны или антипараллельны.

«Локализация Андерсона» в действии

Араш Мафи (Arash Mafi) и его коллеги из университета Нью-Мехико (США), университета Висконсин-Милуоки (США), и университета Клемсона (США) награждены за использование феномена «локализации Андерсона» для создания более совершенного оптического волокна для передачи изображений.
Неупорядоченное состояние в оптическом волокне, как правило, размывает передаваемое изображение, но Мафи и его коллеги показали, что, создав «правильный» беспорядок в нужном месте, можно повысить способность волокна к передачи четких изображений. Им удалось получить изображение более четкое, чем в лучших доступных коммерческих аппаратах. Технология включает в себя использование «локализации Андерсона», в результате чего свет не распространяется в среде с определенной степенью беспорядка. Команда создала волокно из 80000 нитей двух различных материалов, которые расположены случайным образом рядом друг с другом. В результате получилось неупорядоченное состояние в поперечном направлении и порядок в том направлении, в котором распространялся свет.

Магнитные голограммы для хранения данных

Были отмечены премией Александр Хитун (Alexander Khitun) и Фредерик Герц (Frederick Gertz) из университета Риверсайд Калифорнии (США), а также наши российские ученые из Института радиотехники и электроники РАНза создание нового типа голографической памяти устройства, основанного на интерференции спиновых волн (магнонов). Голографическая память имеет большой потенциал для хранения и извлечения больших объемов информации, но плотность хранения ограничена длиной волны света. Спиновые волны, используемые Хитуном в устройствах магнитной голографии, гораздо короче, чем волны видимого света, и поэтому могут быть использованы для хранения данных на более высоких плотностях. Прототип устройства состоит из двух крошечных магнитов, соединенных магнитным проводом. Данные сохраняются, посылая спиновые волны большой амплитуды по проводам и переворачивая ориентацию магнитов. Данные считываются посредством отправки волн меньшей амплитуды.

Лазеры зажигают «сверхновые» в лаборатории

Джанлука Грегори (Gianluca Gregori) и Йена Мейнеке (Jena Meinecke) из Оксфордского университета (Великобритании) и международная команда получила награду за использование одной из самых мощных в мире лазерных установок для создания крошечных версий взрывов сверхновых.
Взрывы сверхновых оставляют после себя горячие, плотные красивые облака пыли и газа. Один из таких «остатков» в созвездии Кассиопея долгое время оставался загадкой для астрономов из-за неправильной запутанной структуры, которая предполагает наличие очень сильных магнитных полей. Эту сверхновую и смоделировали ученые, которые выпустили три лазерных луча в крошечный углеродный стержень, помещенный в заполненную аргоном камеру. Взрыв создал асимметричную ударную волну, которая расширяется за счет аргона, так же как и сверхновая в космосе. Пластиковые сетки, которые имитировали неравномерное распределение газа в регионе сверхновой, были размещены на пути ударной волны, и в результате возникли сильные магнитные поля, аналогичные тем, которые наблюдаются в Кассиопее. Эта технология может быть также использоваться, чтобы смоделировать широкий спектр астрофизических процессов, говорят исследователи.

Сжатие квантовых данных

Авраам Стейнберг (Aephraim Steinberg) и его коллеги из Университета Торонто (Канада) были отмечены за то, что впервые продемонстрировали квантовый аналог сжатия данных в лаборатории.
Обычные схемы сжатия данных не могут применяться, когда речь идет о квантовой информации, так как они требуют измерения значений битов данных, которые будут сжаты — а сам этот процесс разрушает квантовую информацию. Еще в 2010 г. чешские физики доказали, что последовательность одинаково подготовленных квантовых битов можно сжать, хотя и не так сильно, как обычные данные. Стейнбергу и его коллегам удалось это проделать в лабораторных условиях — они уместили информацию, содержавшуюся в трех квантовых битах на основе фотонов, в два таких бита. Метод может проложить путь для более эффективного использования квантовой памяти и предлагает новую методику тестирования квантовых устройств.

Перемещение объектов звуковым пучком


Кристин Деморе (Christine Démoré) и Майк Макдональд (Mike MacDonald) из Университета Данди (Великобритания), Патрик Дал (Patrick Dahl) и Габриэль Спалдинг (Gabriel Spalding) Университета Уэсли (США) и их коллеги получили награду за создание первого «притягивающего» луча, который может тянуть объекты за счет звуковой волны.
Это открытие из области фантастики — физики выявили условия, при которых возможно передвигать объект к источнику исходящего луча, который несет импульс. Генератор звукового пучка выстреливает два пучка ультразвуковых волн в сторону объекта. Лучи имеют круглые волновые фронты, которые, искривляясь, создают импульс. Когда волна попадает в цель, искривленный импульс перенаправляется в виде обычного импульса. Некоторые из этих импульсов перенаправляются таким образом, что тянут объект в сторону источника внутреннего импульса. Это свойство может применяться, например, в медицине, когда необходимо управлять жидкостями и тканями в живом организме, или, например, доставлять лекарства в точное место в организме.


2015 год. 

Большой адронный коллайдер обновился


Глубоко под Землей, на французско-швейцарской границе, Большой адронный коллайдер с ревом вернулся к работе в начале апреля после двухлетней модернизации. Мощная машина затмила собственные рекорды, снова и снова сталкивая частицы вместе.
Во время первого запуска между 2009 и 2013 годами, БАК достиг мощности в 8 тераэлектронвольт (ТэВ), столкнув бесчисленное число протонов и собрав достаточно данных (достигнув степени погрешности в «пять сигма», что означает высокие шансы существования сигнала), чтобы объявить об открытии долгожданного бозона Хиггса. Эта частица, которая передает массу другим, была последней из частиц, обнаруженных среди предсказанных Стандартной моделью.
Физики возлагают большие надежды на второй запуск БАК. Они отчаянно хотят открыть новые частицы, которые приведут нас к еще не открытым землям: суперсимметрии и темной материи, например. А чтобы получить более интересные — более сложные и с более высокой энергией — столкновения, физики CERN недавно начали сталкивать ионы свинца. Это как переключиться с теннисных мячей на пушечные ядра: у ядра свинца в 82 раза выше энергия, чем у протона. В последнем воплощении БАК ежесекундно происходит около миллиарда столкновений этих пушечных ядер.

Крошечные ускорители уже в пути

2015 год отметился не только большими ускорителями. Маленькие тоже прекрасны, и если говорить о физических машинах, их гораздо дешевле строить.
В сентябре CERN дала зеленый свет дополнительному финансированию эксперимента под названием Advanced Wakefield Experiment, или AWAKE. В 2016 году AWAKE начнет ускорять частицы, посылая их в серфинг на волнах электрического заряда. Эта техника позволит ученым производить столкновения при все более и более высоких энергиях без необходимости больших машин и обойти высокий бюджет, который требуют такие машины.

Вселенная (пока) оказалась не голограммой

Луч солнца может показаться вам одним плавным и непрерывным потоком света. Тем не менее больше века ученые знали, что свет, масса и все формы энергии передаются дискретными пакетами. Свет приходит к нам в виде фотонов, например. Нечто имеющее массу является по большей части суммой субатомных частиц, протонов и нейтронов. Время и пространство тоже, на первый взгляд, плавные и непрерывные. Но если нет?
Одна из потрясающих идей на эту тему вышла из теории струн: пространство и время могут существовать в виде пакетов — по сути, сама Вселенная может быть пиксельной. Эксперимент, который провели на Национальной ускорительной лаборатории Ферми в Иллинойсе, проверил одну из теорий такой «вселенной-голограммы». Holometer включал пару лазерных интерферометров, которые должны были уловить легкое дрожание самого пространства-времени. Но собрав данных за год, Holometer не выявил никаких признаков того, что мы живем в пиксельной реальности из двумерных битов. Однако эксперимент Holometer только начался, говорят ученые. Они также занимались поиском высокочастотных гравитационных волн и планируют проверить другие модели пространства-времени с помощью своих лазеров.

Слухи о трещинах в Стандартной модели

Когда Большой адронный коллайдер отправился спать на прошлой неделе (даже ускорителям нужны праздничные каникулы), физики, работающие на самом мощном в мире ускорителе частиц, представили первые результаты работы модернизированного БАК в ходе второго запуска.
БАК выявил всплеск, который может быть новой частицей. Она даже может быть новым типом Хиггса, более тяжелым его близнецом, как предполагает теория суперсимметрии. Работая независимо друг от друга, эксперименты ATLAS и CMS оба выявили избыток энергии в 750 миллиардов электрон-вольт. Если БАК нашел новую частицу, это может быть первым намеком на то, как она выглядит. Но представители каждого эксперимента предупреждают, что эти события пока согласуются с известной физикой и могут, учитывая объемы собранных данных, быть просто ошибкой. К счастью, когда БАК вернется к работе в 2016 году, все станет известно наверняка.

Темную материю… по-прежнему очень тяжело найти

Ну, о темной материи простому обывателю уже известно, наверное, все. Что-то в космосе неладно. Большая часть Вселенной, кажется, отсутствует. Когда астрономы вглядываются в небеса, они видят, что галактики движутся так, будет на самом деле гораздо тяжелее, чем кажутся. Они видят, что свет изгибается вокруг невидимой массы. Физики так и не пришли к единому мнению, чем может быть эта темная материя.
2015 год по сути подтвердил, что да, темную материю очень и очень сложно найти. Несмотря на перечень объявлений и интригующих находок, этот год закончился на мрачноватой ноте (для темной, или даже мрачной, материи). На прошлой неделе самый чувствительный в мире детектор слабовзаимодействующих массивных частиц (вимпов) опубликовал свои результаты: ничего. Вимпы (WIMP) — один из лучших кандидатов на роль темной материи, но эксперимент темной материи LUX, Large Underground Xenon, не нашел никаких следов оной в низкомассовом диапазоне, в котором другие эксперименты ранее подмечали возможные проявления темной материи.

Обновление, которое поможет в поиске гравитационных волн

Недавно улучшенная обсерватория Advanced Laser Interferometrt Gravitational-Wave Observatory начала генерировать данные в этом году после обновления на 200 миллионов долларов. Физики на Advanced LIGO ищут гравитационные волны. Эти реверберации могут течь через и вокруг нас, как последствия жестокой космической драмы — взрывающихся сверхновых, к примеру, или сталкивающихся черных дыр — предсказанные в рамках общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Два американских детектора LIGO, работающие в унисон в Хэнфорде и Ливингстоне, работают также в партнерстве с подобными обсерваториями по всему миру в надежде, что какой-либо обнаруженный ими сигнал будет надежным.

Новые ускорители на горизонте

Конечно, БАК — впечатляющая машина. На текущий момент это звезда шоу ускорителей частиц. Но работать он будет не вечно. Началась работа над еще более мощными и большими машинами.
32-километровый и прямой Международный линейный коллайдер имеет хорошие шансы быть построенным в ближайшие пару лет. (Хозяином будет Япония и деньги тоже ее). В отличие от БАК, который ускоряет частицы, протоны и ионы, закручивая их петлями, МЛК будет сталкивать очень легкие частицы: электроны и их антиматериальных партнеров, позитроны. Ускоритель должны быть прямым, потому что, в отличие от частиц БАК, электроны и позитроны теряют энергию всякий раз, когда проходят через петлю. БАК не смог бы сталкивать электроны на высоких энергиях, если бы захотел. МЛК, впрочем, будет запускать электроны с одного конца трубы, позитроны с другого, и те будут встречаться в центре.
В апреле 2015 года на встрече в Токио ученые и инженеры МЛК совместно обсудили технический проект и запросили государственное финансирование, чтобы переходить к финальным шагам и строительству. Японское правительство уже одобрило эти планы.

Иранскую физику толкнули вперед

Иранская наука, пожалуй, больше всего выиграла, когда Иран заключил сделку с группой мировых держав (США, Великобританией, Китаем, Германией и Евросоюзом). В дополнение к отказу от участия гонки и последующему послаблению санкций, эта сделка может стать новой эрой для иранской физики. Уже планируют построить международную физическую лабораторию на месте старого завода по обогащению урана Фордо в 130 километрах к юго-западу от Тегерана.Мировые державы также озабочены честностью Ирана по отношению к хранению плутония и урана боевого класса. Предлагают использовать детектор антинейтрино для обнаружения побочных продуктов ядерного распада и определения уровня содержания плутония в реакторе.

Открытия нейтринных обсерваторий

Нейтрино стали большими призерами в этом году. Их много, но они крайне неохотно взаимодействуют, из-за чего их трудно обнаружить. И они принесли Такааки Каджите и Артуру Макдональду Нобелевскую премию за их работу в области осцилляции нейтрино.
Этот же танец нейтрино, изменяющий их аромат — важный, потому что указывает на наличие массы у нейтрино — также попался на глаза комитету премии Breakthrough Prize 2015 года. В отличие от нобелевки, Breakthrough Prize в 3 миллиона долларов разделили между 1370 физиками. (Нобелевская премия составила порядка 1,2 миллиона долларов).
Исследования нейтрино только начинаются. По всему миру экзотические, хитроумные детекторы терпеливо ожидают нейтринные проявления. OPERA в Италии, Супер-Камиоканде в Японии, IceCube в Антарктиде и NOVA в Иллинойсе — все они что-то нашли в этом году. И хотят больше.

imgonnatellyouabtphysx.blogspot.com

Самые громкие открытия и прорывы российских учёных 2018 года

Какие достижения российской науки больше всего удивили нас в 2018 году? Редакция проекта «Вести.Наука» (nauka.vesti.ru) подготовила обзор самых значимых открытий, которые совершили исследователи нашей страны в различных сферах науки и техники.

Физика

В этом году на счету российских физиков сразу несколько настоящих прорывов. К примеру, специалисты из НИТУ «МИСиС» и двух институтов РАН создали самый качественный в мире усилитель сигнала для квантового компьютера, который издаёт минимально возможный уровень шума. Устройство также может применяться в радиотелескопах и других приборах, работающих со сверхслабым радиоизлучением.

Ещё одно открытие в сфере квантовых технологий – светодиод, способный излучать несколько миллиардов одиночных фотонов в секунду. Эта разработка поможет сделать квантовые линии связи такими же быстрыми, как и классические.

Приблизить эру квантового интернета и оптических квантовых коммуникаций позволит ещё одна технология. Речь идёт о «переводе» квантовой информации из одного ключевого способа хранения в другой. Залогом успеха стала квантовая «телепортация».

Кстати, о средствах связи. Рассмотрев сложные математические аспекты гравитационных волн, специалисты заявили, что это явление вполне можно использовать как «телеграф». По крайней мере, в теории.

Говоря об экспериментальных достижениях, нельзя не вспомнить работу физиков из МГУ, которые подтвердили предсказанный ранее эффект управления атомным ядром. Это достижение позволит создавать часы и хронометры, в десятки раз более точные, чем самые лучшие современные атомные часы.

Также мы сообщали о том, как искусственный интеллект позволил российским физикам «обмануть» квантовую механику и создать сверхчувствительный измеритель магнитного поля. Подобные измерения нужны для работы будущих квантовых компьютеров и современных детекторов в медицине, геологоразведке и даже астрономии.

Нельзя не напомнить и о новом источнике питания – мощных и долговечных ядерных батарейках, которые разработала команда физиков из нескольких российских вузов. Кардиостимуляторы, которые не надо подзаряжать, и компактные космические аппараты – вот лишь некоторые возможные применения новой технологии.

Космос

Конструкторам будущих космических зондов придётся учитывать новую угрозу для успешного завершения миссии. На Деймосе (втором по величине спутнике Марса) исследователи обнаружили необычную опасность для посадочных модулей – облака электрически заряженной пыли.

Тем временем их коллеги нашли способ справиться с другой угрозой, но не для космических аппаратов, а для земных жителей. Российские физики предложили атаковать потенциально опасные астероиды ядерными зарядами. Эффективность своей идеи они доказали экспериментально: смоделировали падение потенциально опасного астероида на Землю и раздробили его на мелкие осколки при помощи лазеров.

Кроме того, российские астрофизики смоделировали изменения марсианской погоды в течение годового цикла и впервые очень подробно рассмотрели выброс чёрной дыры.

Химия

Томские химики представили новый подход к созданию композиционных материалов для применения в травматологии и ортопедии. Их золь-гель метод, способный улучшить структуру биоактивных покрытий, поможет уменьшить процент отторжения имплантатов.

Тем временем учёные из МФТИ повысили эффективность солнечных батарей при помощи фтора.

А их коллеги из того же вуза разобрались в сложнейших «настройках» короля пластмасс – полипропилена. С помощью этих знаний можно уже на стадии синтеза задавать материалу нужные характеристики: от эластичности до твёрдости.

Также вспомним ещё одно важное исследование, в ходе которого были созданы тормоза для молекулярных машин. Благодаря им наночастицы, используемые, к примеру, для адресной доставки лекарств, можно будет остановить или заставить сменить направление.

Медицина и генетика

Российские специалисты в 2018 году представили новые методы генной терапии для лечения последствий инфаркта миокарда и для восстановления периферических нервов после травм и повреждений.

Учёные из Сибирского отделения РАН с помощью технологии редактирования генов получили мышей, которые не страдают ни одной из форм аллергии. Модифицированные животные, как ожидается, помогут изучить неизвестные ранее механизмы развития аллергии.

Кстати, о редактировании генов. Российская компания Visual Science при поддержке экспертов из Сколтеха создала научно достоверную 3D-анимацию системы редактирования генома CRISPR. В ней показаны реальные молекулярные структуры, а также работа нативных (природных) и генно-инженерных CRISPR-комплексов.

Тем временем биохимики обнаружили новый антибиотик в слюне сибирского бурого медведя. Соединение пригодится в борьбе со смертельно опасными патогенами – стафилококками. Они, напомним, являются возбудителями широкого спектра заболеваний – от воспаления ран до пневмонии и менингита.

Конечно же, нельзя не упомянуть об успехах российских специалистов в борьбе с онкологическими заболеваниями. Исследователи нашли белок, делающий клетки рака более чувствительными к химиотерапии, а также создали из оксида вольфрама наночастицы, избирательно убивающие раковые клетки. Эти открытия сделают борьбу со злокачественными опухолями более эффективной.

Также напомним о новом средстве от старческих нейродегенеративных расстройств, инновационных бинтах, заживляющих кожу без рубцов, наночастицах, которые сократят потерю крови при травмах в 15 раз, и особом напитке для снижения тяги к алкоголю. Все эти новшества были созданы учёными, работающими в нашей стране, в уходящем году.

Археология

Исследователи из Института археологии РАН обнаружили во Владимирской области финский могильник, возраст которого оценивается в две тысячи лет. Это очень ценная находка, ведь финские могильники в древнерусских городах – большая редкость. Теперь учёные получат больше данных о культуре и быте племён, которые были предшественниками славян в Волго-Окском регионе.

Несколько важных находок были сделаны в Москве: учёные обнаружили клад из старинных монет и белокаменные надгробия XVI-XVII веков.

Кроме того, археологи подвели итоги раскопок, предшествующих строительству парка Зарядье. «Улов» исследователей – 15 тысяч древностей (в том числе монеты, оружие, бытовая утварь, конская сбруя). Сейчас многие из этих артефактов являются экспонатами Подземного музея Зарядья.

Также мы сообщали о настоящем расследовании в Ростове Великом. В Успенском соборе был обнаружен пустой саркофаг XIII века. Пока неизвестно, кому он предназначался и был ли в нём кто-то когда-либо похоронен вообще. Специалисты выдвинули несколько версий.

Между тем в самом центре Ростова-на-Дону археологи раскопали три сотни погребений возрастом около двух тысяч лет. Они входят в состав двух некрополей, созданных племенами меотов, которые в I тысячелетии до нашей эры населяли восточное и юго-восточное побережье Азовского моря.

Другая громкая находка была сделана в этом году в Крыму. Неподалёку от Севастополя экспедиция Института археологии РАН обнаружила неразграбленный позднескифский могильник II—IV веков нашей эры. Найденные при раскопках артефакты позволят восстановить историю Крыма римского периода и воссоздать картину жизни поздних скифов, сообщили эксперты.

Палеонтология

В этом году российские палеонтологи описали ранее неизвестных науке древних ящеров, обитавших на Земле 120 миллионов лет назад. Новый род получил название сибиротитан (Sibirotitan), а вид – Sibirotitan astrosacralis. Динозавр стал вторым завроподом, получившим в нашей стране научное наименование, а также одной из древнейших титанозавровых форм, найденных в Азии.

К слову, совсем недавно неподалёку от Ульяновска были найдены останки другого крупного четвероногого динозавра, который, судя по всему, также является представителем титанозавров. Ранее эксперты были уверены, что эволюция этих ископаемых гигантов проходила преимущественно в Южной Америке.

Тем временем самарские исследователи обнаружили самый полный в мире череп ветлугазавра. Это ископаемый род земноводных, которые обитали на севере современной России и Гренландии в раннем триасе.

Немало споров вызвала другая уникальная находка. В Якутии были найдены останки детёныша древнего пещерного льва, причём благодаря вечной мерзлоте они прекрасно сохранились. Однако после тщательного изучения останков специалисты заявили, что якутский замёрзший львёнок может оказаться другим зверем.

В заключение напомним о работе российских психологов, актуальной в преддверии Нового года. Исследователи выяснили, какой поступок является самым романтичным для женщин и мужчин и какие сюрпризы они точно не хотели бы получить.

nauka.vesti.ru

Великие физики мира и их открытия

Самые крупные фигуры в науке физике — это те, кто оказался способен разгадать тот или иной фундаментальный вопрос, связанный с устройством Вселенной. Часто инструментом физика оказывалась теория, а ответ рождался исключительно на бумаге. Примером тому являются величайшие физики-теоретики, такие как Эйнштейн, Ньютон и Фейнман. Другие ученые разгадывали тайны природы, вооружившись силой научного эксперимента. Именно таким образом Генри Кавендиш «взвесил» Землю, находясь в пристройке своего поместья, а Эрнест Резерфорд с помощью золотой фольги обнаружил существование ядер атомов. Итальянец Энрико Ферми на заброшенной баскетбольной площадке сумел произвести первое в истории деление атомов. Ниже мы немного расскажем о жизни этих ученых за пределами науки.

Демокрит

Демокрит

Демокрит родился в древнегреческой колонии, руины которой находятся сейчас на западном побережье Турции. И хотя в Греции классического периода абдериты считались смешными провинциалами, Демокрит был иным. Он много путешествовал, и многие его труды были написаны под влиянием бесед с египетскими математиками, магами из Персии, вавилонскими астрономами. Одна из легенд гласит, что Демокрит под старость выжег себе глаза, сконцентрировав лучи Солнца вогнутым медным щитом. Сделал он это с той целью, чтобы свет, чувственно воспринимаемый глазом, не затмил остроты его ума. По отзывам современников, Демокрит с юмором смотрел на мир, и часто его шутки встречали критику со стороны других философов. Многие его просто недолюбливали. Платон попытался организовать кампанию (по счастью, провалившуюся) против Демокрита, для чего велел скупить и сжечь все его труды, хотя достоверность этой легенды не слишком высокая.

Фалес Милетский

Фалес Милетский

О жизни Фалеса практически не осталось записей. Предполагают, что он учился у жрецов Египта. Некоторые исследователи считают, что он какое-то время жил в Афинах, а возможно, и в самом Египте — Фивах и Мемфисе. Из более конкретных фактов о его жизни можно сказать, что он умел предсказывать солнечные затмения и заявил о таковом в тот год, когда Лидийское царство пошло войной на соседнюю Мидию. Мы достоверно знаем, что последняя битва между этими двумя царствами — битва на Галисе (так называлась река) — закончилась заключением мира, поскольку полное солнечное затмение, когда «день превратился в  ночь», было воспринято как проявление божественной воли. Именно это затмение предсказал Фалес, после чего стал известен и знаменит.

Аристотель

Аристотель

Аристотель был знатного рода. Его отцом был Никомах, врач при дворе Аминты III, царя Македонии (северная провинция Греции). Первым наставником Аристотеля был отец, а завершил он свое образование в Афинах, в Академии Платона. Там Аристотель состоял два десятилетия, до самой смерти Платона, а впоследствии он возглавил знаменитый Ликей, где до него учил Сократ. Аристотель считался самым влиятельным философом греческой философской мысли, и  его труды были посвящены физике, астрономии, биологии и логике, став «воплощением мудрости» от Европы до Азии. Надо заметить, что взгляды Аристотеля были во многом ошибочны, и наше настоящее понимание физики началось с того момента, когда люди стали ставить под сомнение его теории.

Aрхимед

Aрхимед

Помимо своих работ в области гидростатики и математики Архимед известен нам также своими инженерными изобретениями. Вошли в легенды военные машины, которые он изобретал для защиты Сиракуз от римских завоевателей во время Второй Пунической войны. По отзывам современников, его «коготь» позволял поднимать и переворачивать корабли, тогда как «тепловые лучи», направленные на корабли, заставляли их загораться еще до того, как они могли атаковать город. Но когда римляне окончательно взяли Сиракузы, Архимед по стечению обстоятельств погиб. Увлеченный какой-то математической задачей, он игнорировал приказ римского легионера явиться к консулу Марцеллу, и тот зарубил его.

Аль-Бируни

Аль-Бируни

На научном наследии Древней Греции выросли многие ученые арабского мира. Источники утверждают, что Аль-Бируни говорил на семи языках и почитался во всем исламском мире с самых его восточных окраин. Много лет он прожил в древнем хорезмском царстве на территории современного Афганистана. Источником вдохновения для Аль-Бируни стала наука Индии, и основной вклад ученого был в сфере механики и гидродинамики, которые он объединил, считая, что последнее — это «движение флюидов». Еще этот ученый запомнился тем, что рассчитал радиус Земли и протяженность ее экватора, используя для этого наблюдения с горного пика (в настоящее время территория Пакистана). Для этого он строил огромные прямоугольные треугольники с точками на горизонте и в центре Земли.

Аль-Хайсам

Аль-Хайсам

В средневековой Европе Аль-Хайсам был известен под латинизированным именем Альхазен, а  часто его именовали просто «физик». Возможно, это самый плодовитый ученый Золотого века ислама. В X веке его родной город Басра стоял на пересечении торговых путей и  был культурной столицей региона, а заканчивал Аль-Хайсам свое образование в Доме мудрости — исламской академии, основанной в 20-е годы IX века халифом ал-Мамуном в  Багдаде. Однако мудрость свою Аль-Хайсаму долгое время пришлось скрывать под маской помешательства. Легенда гласит, что его слава дошла до Каира, и ученого пригласили в Египет строить плотину на Ниле, что представлялось тогда невозможным. Для спасения жизни Ибн аль-Хайсам был вынужден симулировать сумасшествие до самой смерти пригласившего его ал-Хакима.

Аверроэс

Аверроэс

Во времена жизни Аверроэса Аль-Андалус — халифат, объединивший территории современных государств Испании и Португалии — был самым мощным государством исламского мира. (Имя «Андалусия» было унаследовано южной провинцией Испании.) Аверроэс родился в  одной из самых влиятельных семей того времени, его отец был главным судьей и муфтием Кордовы. Как и все уважающие себя ученые, Аверроэс не только внес вклад в физику, но и работал в области медицины и астрономии. Помимо наук оказал глубокое влияние на философию, дав начало сразу двум философским течениям в схоластике XIII века, объединившим религиозные истины с  критическими философскими взглядами — наиболее радикальными взглядами тех лет.

Галилео Галилей

Галилео Галилей

Вклад этого ученого в науку был настолько велик, что мы узнаем его по одному лишь имени, без фамилии. Сын музыканта, Галилео Галилей выбрал для себя карьеру в науке. Однако он никогда не упускал возможности зарабатывать в  бизнесе, поскольку его семья часто нуждалась в  средствах. Изобретенный им телескоп оказался настолько прибыльным проектом, что с  его помощью он выхлопотал себе пожизненное государственное обеспечение. Но благодаря новаторству средств наблюдения описанная им картина Вселенной вошла в конфликт со взглядами церкви, и, чтобы избежать заключения и  сохранить свой доход, Галилею пришлось отречься от своих взглядов.

Роберт Гук

Роберт Гук

Удивляет, как мало правды о Роберте Гуке содержалось в тех многочисленных легендах, которыми была наводнена Англия XVII века. Гук был ключевой фигурой, стоявшей у основания Лондонского королевского общества в 1660-е годы вместе с Эдмундом Галлеем и Кристофером Реном. Гуку довелось быть в центре многих перипетий научной революции, включая исследования Робертом Бойлем свойств газов, открытие Ньютоном закона всемирного тяготения и использования Гюйгенсом колебательных систем для отсчета времени. Также Гук первым использовал микроскоп для исследования биологических образцов. Роберт Гук сообщал о крошечных включениях в тканях растений. Эти включения по виду напомнили ему монашеские кельи, так что получили называние «клетки».

Роберт Бойль

Роберт Бойль

В своей книге 1661 года «The Sceptical Chymist» («Химик-скептик») Роберт Бойль предпринял первую попытку изучать на научной основе свойства элементов. (Да, в те годы неуклюжий идол алхимии еще не был повержен.) Помимо науки Бойль известен еще и тем, что он, будучи президентом Лондонского королевского общества, как миссионер участвовал в Ост-Индийской компании и много лет был одним из ее директоров. По завещанию, написанному практически в начале научной карьеры (1661 год), Бойль оставил капитал для финансирования ежегодных чтений о Боге и религии, и первая из знаменитых «Лекций Бойля» состоялась через год после его смерти, в 1692 году. «Лекции Бойля» продолжались регулярно вплоть до 1905 года, а с 2004 года их возобновили в Лондоне. Они проходят ежегодно, в феврале.

Исаак Ньютон

Исаак Ньютон

Разработанный Ньютоном принципиально новый математический аппарат имел не меньшую значимость, чем его знаменитые работы по оптике и  движению. Исчисление бесконечно малых, ныне известное как дифференциальное исчисление, позволило Ньютону применять математику к  невероятно переменчивым явлениям природы. Потерявший в детстве отца и отвергнутый матерью, Ньютон был молчаливым, замкнутым и  обособленным и всю жизнь чувствовал себя одиноким. Он столь строго относился к  собственным трудам, что проходило не одно десятилетие, прежде чем он публиковал их. Многие из его работ по математическому анализу и механике движения были написаны в то время, когда он жил в своем фамильном доме в Линкольншире подальше от Черной Смерти — эпидемии чумы, которая выкашивала города Англии.

Бенджамин Франклин

Бенджамин Франклин

До начала своей карьеры посла и государственного деятеля Бенджамин Франклин, будущий отец-основатель Соединенных Штатов, был не менее увлеченным исследователем и изобретателем. Запомнился он своими опытами с электричеством, среди которых были и такие, где ему посчастливилось остаться в живых. Речь идет о его знаменитом эксперименте с воздушным змеем в грозу. Повторяя именно этот опыт, погиб сподвижник Михаила Ломоносова, профессор Георг Рихман. Франклин также проявлял интерес к метеорологии и термодинамике, особенно к эффекту охлаждения воды при ее испарении. Также Франклин известен изобретением нового музыкального инструмента. Его стеклянная гармоника (или гласкорд) представляла собой вал со стеклянными полушариями, помещенный в продолговатый футляр, до определенного уровня наполненный водой. Музыкант извлекал из нее звуки, прикасаясь к резонирующим полушариям.

Генри Кавендиш

Генри Кавендиш

Генри Кавендиш родился в аристократической научной семье. Его отец был членом Лондонского королевского общества, а вскоре в это общество вошел и  сам Генри. Впоследствии двоюродный брат Генри отдал лабораторию Кавендиша в дар Кембриджскому университету, и  она и  по сей день является ведущим исследовательским центром в мире. Сам Генри Кавендиш отличался социальной замкнутостью. Он трудился в своей лаборатории на заднем дворе фамильного дома, где в 1760-е годы открыл водород. Генри был настолько замкнут, что общался с помощниками записками, но тем не менее всегда присутствовал на ужинах Лондонского королевского общества, хотя и  там говорил мало. В  результате многие открытия Кавендиша стали известны только после его смерти.

Джозеф Блэк

Джозеф Блэк

Джозеф Блэк выбрал для себя медицинскую карьеру, но, будучи родом из семьи виноделов, в детстве наблюдал много природных и искусственных химических процессов, сопровождавших ремесло винодела. Интерес к химии он пронес через всю свою жизнь, и это привело его к  открытию в  1750-х годах «связанного воздуха», как он назвал тогда углекислый газ, или диоксид углерода. Таким был первый шаг к пониманию природы химических элементов. Блэк также был членом шотландского Покерного клуба, водил знакомство с  экономистом Адамом Смитом и философом Дэвидом Юмом, а с Джеймсом Уаттом работал в одном университете и  помогал ему создавать паровой двигатель.

Алессандро Вольта

Алессандро Вольта

Первым электрическим прибором, который изобрел Вольта, был электрофор. Вопреки легендам Вольта не изобрел дисковый электростатический генератор, а только популяризировал его, дав попутно свое имя. Свое внимание Вольта направил на химию, считая ее более живой дисциплиной, чем физика. (Возможно, в  конце XVIII века так оно и  было.) В  итоге Вольта объединил их в  физическую химию, сформулировав закон емкостного сопротивления, который гласит, что протекающий в электролите заряд пропорционален приложенному потенциалу заряженного объекта. Вскоре после того, как Вольта сконструировал свой «вольтов столб» (1800 год), Наполеон Бонапарт аннексировал Италию. Вольта был удостоен чести лично продемонстрировать императору свое изобретение и в 1801 году получил от Наполеона титул графа и сенатора.

Дальтон Джон

Джон Дальтон

Джон Дальтон, как сын квакеров, не мог обучаться в английских университетах, не одобрявших религиозных диссидентов. Дальтон был самоучкой, но усвоил некоторые уроки также от Джона Гоуха, представителя натурфилософии из Манчестера. (Гоух также обучал английского философа Уильяма Хьюэлла, придумавшего слово «ученый».) Уже будучи избранным в Лондонское королевское общество, Дальтон остался в Манчестере и вел скромное существование. В его честь названа атомная единица массы (а.е.м.) — дальтон (Да). Это 1/12 массы атома углерода-12.

Джозеф Генри

Джозеф Генри

История науки утверждает, что Джозеф Генри первым открыл электромагнитную индукцию, однако незадолго до него Фарадей уже наблюдал это электромагнитное явление, так что честь открытия индукции принадлежит именно ему. А  работы Генри в  области электромагнетизма привели к созданию в конце 1830-х годов проволочного телеграфа. Генри также изобрел электрический звонок — простое электромеханическое устройство, которое можно встретить, наверное, в каждом доме. Еще он основал Национальный институт продвижения науки (National Institute for the Promotion of Science), который в 1846 году стал частью Смитсоновского института, а сам Генри в 1846—1878 годах был первым секретарем этого института.

Майкл Фарадей

Майкл Фарадей

Рожденный в нищете, Майкл Фарадей работал рассыльным в книжном магазине, а после переплетчиком. Побывав на лекции химика Гемфри Дэви в Королевском институте, Фарадей решил посвятить себя другому делу. Он записал, переплел и преподнес Дэви четыре его лекции, а также письмо с просьбой взять его на работу. Это так впечатлило лектора, что спустя несколько лет Фарадей стал лаборантом, а после и личным ассистентом Дэви. Но личные научные амбиции и достижения Фарадея привели к конфликту с именитым наставником. Полагают, что этот конфликт поверг Фарадея в глубокое уныние. Впоследствии британцы высоко оценили открытия Фарадея. Только исследований тогда он уже почти не вел.

Джеймс Прескотт Джоуль

Джеймс Прескотт Джоуль

Джеймс Джоуль родился по соседству от пивоварни своего отца, и, конечно, ему была уготована судьба продолжать семейный бизнес. Вполне естественно, что сначала исследования Джоулем тепла и химии проводились ради вкусного пива, а  наука оставалась хобби. Однако Джоулю посчастливилось попасть в ученики к Джону Дальтону, проживавшему в  соседнем Манчестере. Хобби и работа неожиданно соединились, когда Джоуль затеял модернизацию паровой машины пивоварни и решил поставить на нее новомодный электрический двигатель. Он задался вопросом, можно ли сравнить эффективности старой паровой машины и нового электродвигателя, и  в  итоге получил численное значение единицы теплоты. Механический эквивалент тепла оказался равен 772,55 фута на фунтсилу и в настоящее время приравнен к 1 джоулю.

Лорд Кельвин

Лорд Кельвин

Уильям Томсон и лорд Кельвин — это один и тот же человек. Будучи сыном профессора математики, Томсон получил образование в  школе при университете Глазго в Шотландии. Надо ли удивляться, что у мальчика возник глубокий интерес к физике? Уже успев заслужить в 1892 году за работы в области термодинамики пэрство и титул «Первый барон Кельвин», он также пытался разработать телеграф и вычислительную машину. Кстати, он принимал участие в прокладке первого трансатлантического кабеля и изобрел аналоговую вычислительную машину, позволяющую просчитывать время приливов и  отливов. Точность этой машины оказалась такой, что она использовалась и в 1970-е годы.

Никола Тесла

Никола Тесла

На своей родине Никола Тесла уже давно стал национальным героем, а в Белграде (Тесла был этническим сербом) действует официальный музей этого ученого и его архив. Город, в котором родился Тесла, в настоящее время находится на территории Хорватии, и редко в каком хорватском городе не увидишь указателя «Ulica Nikole Tesle» (Улица Николы Теслы). Однако сам Тесла был австрийским подданным и  большую часть своей взрослой жизни провел в Соединенных Штатах. Его отец хотел видеть сына священником, но юный Никола, когда слег с холерой, дал обещание, если выживет, выучиться на инженера — свою юношескую мечту. В двадцать с небольшим лет он уехал в Америку и, работая там в компании Томаса Эдисона, а затем в компании его конкурента Джорджа Вестингауза, заложил основы современной электротехники.

Вильгельм Рёнтген

Вильгельм Рёнтген

Слову «рентгенограмма» сам Вильгельм Рёнтген предпочитал «икс-лучи» (X-лучи). Он не стал добиваться патента на свой метод получения изображения, вполне обходясь академическим жалованьем. В  1901 году он был удостоен первой в истории Нобелевской премии по физике. И пустил деньги на благотворительность: весомую сумму он пожертвовал Вюрцбургскому университету. По окончании Первой мировой войны разразилась инфляция, и Рёнтген оказался на мели. В 77 лет он умер от рака кишечника, который, впрочем, едва ли мог быть вызван его научными занятиями.

Джозеф Джон Томсон

Джозеф Джон Томсон

Отец-основатель физики элементарных частиц Джозеф Томсон установил, что атомы не являются неделимыми твердыми «шариками», а  состоят из еще меньших частиц. Томсон был в школе отличником, и его родители хотели, чтобы сын стал механиком паровых машин. Но сам Томсон выбрал для себя Тринити-колледж при Кембриджском университете. Здесь он учился физике и математике. Томсон остался верен университету и в 1884 году получил там ученое звание профессора физики. Сын Томсона Джордж, так же как и отец, был удостоен Нобелевской премии по физике за исследование дуальной корпускулярноволновой природы электрона — той самой частицы, которую открыл его отец.

Генрих Герц

Генрих Герц

Генрих Герц прожил только 36 лет, умерев от гранулематоза Вегенера — аутоиммунного воспаления стенок сосудов. Меж тем научного наследия, созданного за столь короткую жизнь, оказалось достаточно, чтобы его именем была названа единица частоты — фундамент во всех сферах научной деятельности, а часто и за ее пределами. Передатчик с искровым промежутком конструкции Герца был использован Маркони и другими исследователями, которые развивали радиотехнологии, а  впоследствии и  телевидение (сейчас к ним добавились и беспроводные сети). Герц также открыл фотоэлектрический эффект, который впоследствии стал пробным камнем для понимания физики на квантовом уровне.

Мария и Пьер Кюри

Мария и Пьер Кюри

Мария Складовская была урожденной полячкой, но, по сути, была лишена родины. Мария укрылась от притеснений во Франции: в Российской империи, в которую входила Польша, под запретом был даже польский язык. Мария окончила Сорбонну с двумя дипломами — по физике и математике. Тогда она встретила Пьера, который к тому времени уже успел совершить открытие. Он обнаружил, что магниты теряют заряд при нагревании выше определенной температуры, получившей название точки Кюри. Впоследствии Пьер погиб в автокатастрофе на пике своей научной славы, а Мария заняла его место, став первой во Франции женщиной–профессором физики.

Макс Планк

Макс Планк

Макс Планк стал в физике вторым после Галилея несостоявшимся музыкантом. Наставник, мюнхенский профессор физики Филипп фон Жолли, однажды сказал Планку: «В физике не осталось ничего принципиально нового, что можно было бы открыть». Но Планк доказал ошибочность этого мнения, хотя для этого ему потребовалось больше двух десятилетий упорной работы. Личная жизнь Планка была отмечена трагедиями. Умерла его первая жена, родившая ему двух сыновей и двух дочерей-близняшек. Старший сын Карл погиб в битве при Вердене, а младший — Эрвин — был казнен за участие в неудавшемся заговоре против Гитлера. Обе дочери умерли при родах.

Эрнест Резерфорд

Эрнест Резерфорд

Будучи рожденным на небольшой ферме на Северном острове Новой Зеландии, Резерфорд начал свою академическую карьеру в Канаде, но вскоре сменил место работы на Манчестер, а потом и Кембридж в Англии, где сумел написать свои лучшие труды. Имя Эрнеста Резерфорда, позже удостоенного рыцарского титула и ставшего пэром Англии бароном Резерфордом Нельсоном, красной нитью проходит через всю раннюю историю ядерной физики. Чедвик, Гейгер, Бор и Ган — все они работали под началом Резерфорда, который поддерживал их своими теориями, продвигая каждого в  его научном направлении. Резерфорд был похоронен в Вестминстерском аббатстве в Лондоне недалеко от могилы Исаака Ньютона. Синтезированный в  1997 году новый элемент с  атомным номером 104 в  его честь получил название резерфордий.

Лиза Мейтнер

Лиза Мейтнер

Обойденная вниманием нобелевского комитета, выбравшего немецкого физика Отто Гана (он параллельно с ней открыл деление ядер), Мейтнер все же сумела оставить свой след в истории. Речь идет о ее совместной с племянником Отто Фришем работе, в которой она определила, что процесс ядерного деления может породить цепную реакцию, способную привести к большим выбросам энергии. Позже она отказалась присоединиться к  Манхэттенскому проекту, где разрабатывалось оружие, использующее энергию деления ядер. Имея еврейские корни, была вынуждена спасаться от нацистов в Швеции. Там Лиза провела последние годы своей академической карьеры, в 1960 году возвратилась в Кембридж, Англия, где в 1968 году умерла. Синтезированный в 1997 году новый элемент с атомным номером 109 в ее честь был назван мейтнерием.

Нильс Бор

Нильс Бор

Бор занимал ответственные позиции не только в науке. Одно время он играл в футбол, выступая за копенгагенский любительский клуб «Академиск» на позиции вратаря. В науку Нильс Бор ворвался столь же энергично, к своему 28-летию перекроив планетарную модель атома в соответствии с квантовыми представлениями. К 36-летию он сумел открыть в Копенгагене Институт теоретической физики и стал его первым руководителем (сейчас это Институт Нильса Бора). После прихода нацистов к власти в  Германии Бор принимал активное участие в  устройстве судеб многих ученых-эмигрантов, бежавших в Копенгаген, а после войны инициировал создание МАГАТЭ (Международное агентство по атомной энергии), направленное на контроль ядерных технологий, и ЦЕРН.

Альберт Эйнштейн

Альберт Эйнштейн

В школе Эйнштейн считался средним учеником, а его почерк и вовсе был ужасным. Но с ранних лет он шел в науке собственным путем. Вынужденные переехать в Италию родители оставили сына, который оканчивал гимназию, в Мюнхене. Позже Альберт поступил в Политехникум. Несмотря на несомненные способности, средние оценки омрачили его раннюю научную карьеру. В 1903 году ему дали рекомендацию на должность эксперта III класса в Патентное бюро в Берне. Спокойная работа позволила Эйнштейну посвящать свободное время исследованиям, проложившим ему дорогу к славе.

Жорж Леметр

Жорж Леметр

Весьма необычная фигура в зале физической славы, Жорж Леметр изучал математику и физику и одновременно готовился принять сан католического священника. Но не эта особенность дала ему возможность попасть в  столь важный список, а тот факт, что он был первым исследователем, продвигавшим теорию Большого взрыва — взрывного расширения Вселенной из «первоначального атома». Его интуитивная догадка опередила время, и потребовалась еще пара десятилетий, чтобы исследователи нашли подтверждающие факты. В 2005 году Леметр занял 61-ю строку в  проведенном в  Бельгии телевизионном опросе «Бельгийцы всех времен».

Энрико Ферми

Энрико Ферми

Старший брат Энрико Ферми — Джулио — умер, когда Энрико был еще ребенком, и это стало большой трагедией для дружной итальянской семьи. Чтение научных книг помогло маленькому Энрико пережить трагедию, а в 24 года Энрико Ферми стал первым в Италии профессором ядерной физики. Не прошло и десяти лет, как он открыл дверь к почти ничем не ограниченной энергии атома. В 1938 году Ферми поехал в Швецию для получения Нобелевской премии, но обратно в Рим уже не вернулся. Имея еврейские корни, он чувствовал ужесточившуюся в  Европе хватку фашизма и  предпочел продолжать исследования физики деления ядер в США, где пять университетов предложили ему место профессора физики. Как и многие его коллеги, Энрико Ферми умер от рака желудка, не осознавая всей опасности радиоактивного излучения.

Поль Дирак

Поль Дирак

В условиях послевоенного аскетизма Поль Дирак, в будущем ведущий английский физик-теоретик, сумел окончить лишь инженерный факультет Бристольского университета, но после сдачи экзаменов по математике получил стипендию Бристольского университета и грант от отдела образования своего родного города Бристоля. Таким образом, у него появилась возможность поступить в  аспирантуру Кембриджского университета, и  уже через пять лет он опубликовал свою «Квантовую теорию электрона», где ввел «уравнения Дирака», открывшие новые направления исследования в  квантовой физике. Уравнения Дирака для электрона считаются в научном мире столь же значимым прорывом, как и теория относительности Эйнштейна.

Вернер Гейзенберг

Вернер Гейзенберг

Вернер Гейзенберг — ключевая фигура в физике, поскольку его соотношение неопределенностей изучают на первых лекциях по квантовой механике. После прихода к власти нацистов клубок противоречий вокруг этого ученого, ставшего ведущим теоретиком «Уранового клуба» (ядерная программа нацистов, аналогичная Манхэттенскому проекту), нарастал. Германии не хватало ресурсов, чтобы в необходимые сроки сделать атомное оружие. Есть предположение, что Гейзенберг намеренно совершал теоретические ошибки, чтобы замедлить работу. После войны он работал над мирными ядерными технологиями и до выхода в отставку в 1970 году занимал пост директора Института физики Макса Планка.

Ханс Бете

Ханс Бете

Ханс Бете, как и многие европейцы с еврейскими корнями, спешно уехал в 1930-е годы в США. В Америке он стал главным теоретиком Манхэттенского проекта, участвовал в создании водородной бомбы, в которой использовалась энергия термоядерного синтеза. Важна роль Бете для астрофизики: он разработал теорию звездного нуклеосинтеза, открыв протон-протонный цикл термоядерных реакций и предложив шестиступенчатый углеродно-азотный цикл, когда легкие атомы сливаются в недрах массивных звезд в более тяжелые элементы. Его вклад в теорию Большого взрыва равен нулю: Гамов включил его фамилию в список соавторов ради шутки.

Ричард Фейнман

Ричард Фейнман

Находчивый рассказчик Ричард Фейнман был самым знаменитым физиком второй половины XX века. Он не только преуспевал во многих сферах физики элементарных частиц, но и зажигательно играл на бонго. Та, которую он любил с 13 лет, к моменту свадьбы была обречена на смерть от туберкулеза. Второй брак оказался неудачным, зато последний был счастливым. На конференции в Европе Фейнман встретил англичанку Гвинет Ховарт, на которой женился. У них родился сын, позже пара усыновила еще ребенка. Ричард с Гвинет в шутку задумали поездку в республику Тыва, но в конце 1970-х у Фейнмана обнаружили редкую форму рака. Он отказался от медицинской помощи и 15 февраля 1988 года умер.

Марри Гелл-Ман

Марри Гелл-Ман

Марри Гелл-Ман поработал в Йельском университете, Массачусетском технологическом институте, Институте перспективных исследований и Калифорнийском технологическом институте. Он предложил классификацию элементарных частиц-адронов — тяжелых частиц, подверженных сильному взаимодействию, таких как протоны и нейтроны. Интересующийся буддизмом Гелл-Ман назвал модель, разработанную в соавторстве с Кадзухико Нисидзимой, «восьмеричный путь»: в ней присутствовали октеты неких частиц. Эта модель привела к предположению о существовании кварков. Гелл-Ман основал Институт Санта-Фе, содействующий изучению «сложных адаптивных систем», объединяющих, например, биологию, экономику и лингвистику.

Питер Хиггс

Питер Хиггс

Питер Хиггс предположил существование бозона, который дает всем материальным частицам инерционную массу. Эта частица была открыта на Большом адронном коллайдере в 2012 году. Прежде бозон называли частицей Бога, а теперь за ней закрепилось имя Хиггса, хотя ее пытаются назвать по именам всех трех первооткрывателей — бозоном Энглера–Браута–Хиггса. Хиггс утверждает, что выбрал профессию физика, когда узнал, что Поль Дирак окончил Бристольский университет, как и он сам. Большая часть академической карьеры Хиггса прошла в Эдинбургском университете. Здесь в 1964 году он предложил механизм спонтанного нарушения электрослабой симметрии, из которого следовало существование новой частицы. По одной из легенд, Хиггс придумал этот механизм после дождливой прогулки в Грампианских горах недалеко от Эдинбурга.

Стивен Хокинг

Стивен Хокинг

Прикованный боковым амиотрофическим склерозом к креслу-коляске и утративший способность говорить из-за трахеостомии, Стивен Хокинг, став уже, по сути, мозгом, говорящим при помощи компьютера, сумел добиться столь же высокого научного авторитета, как и  Альберт Эйнштейн. С  1974 года Хокинг стал членом Лондонского королевского общества, а в 1979—2009 годах был Лукасовским профессором математики. До него этот пост занимали только Поль Дирак и Исаак Ньютон. Его книга «Краткая история времени», впервые изданная в США в 1988 году, стала одной из наиболее продаваемых научно-популярных книг по физике.

Поделиться ссылкой

sitekid.ru

10 самых ярких достижений физики 2017 года

Декабрь – время подводить итоги. Редакция проекта «Вести.Наука» (nauka.vesti.ru) отобрала для вас десять самых интересных новостей, которыми нас в уходящем году порадовали физики.

Новое состояние вещества

Состояние вещества под названием экситоний было теоретически предсказано почти полвека назад, но получить его в эксперименте удалось только сейчас.

Такое состояние связано с образованием конденсата Бозе из квазичастиц экситонов, представляющих собой пару из электрона и дырки. Мы уже объясняли, что означают все эти мудрёные слова.

Компьютер на поляритонах

Эта новость пришла из Сколково. Учёные Сколтеха реализовали принципиально новую схему работы компьютера. Её можно сравнить со следующим методом поиска нижней точки поверхности: не заниматься громоздкими вычислениями, а опрокинуть над ней стакан с водой. Только вместо поверхности было поле нужной конфигурации, а вместо воды – квазичастицы поляритоны. Наш материал поможет разобраться в этой квантовой премудрости.

Квантовая телепортация «Земля-спутник»

Квантовая телепортация (передача квантового состояния с помощью запутанных фотонов) – одна из самых многообещающих технологий последних десятилетий.

В 2017 году китайские физики сделали новый шаг к квантовому интернету. Они впервые осуществили телепортацию одиночных фотонов со спутника на Землю. Расстояние между «пунктом А и пунктом Б» составило 1400 километров, а передача сигнала велась по лазерному лучу.

«Вести.Наука» сообщали подробности этого выдающегося достижения.

Металлический водород

В самом начале 2017 года пришла волнующая новость: физики из Гарвардского университета заявили, что им удалось получить стабильный металлический водород.

Напомним, что твёрдое вещество называется металлом, если часть его электронов не привязана к атомам, а свободно движется по всему кристаллу. Теоретически предсказано, что при самых экстремальных давлениях в металлическую форму переходит и водород. На практике такое состояние удавалось воссоздать лишь на тысячную долю секунды.

И вот гарвардские учёные объявили, что смогли создать стабильный образец. Стабильный металлический водород, как ожидается, сохранится и при обычных условиях. Более того, будет столь вожделенным для человечества сверхпроводником при комнатной температуре.
Мы рассказывали об этом громком эксперименте и о возражениях скептиков.

Лазер рекордной мощности

В уходящем году команда британских и чешских учёных заявила об успешном испытании лазера-рекордсмена. Устройство, получившее название «Бивой» в честь силача из чешских легенд, развивает среднюю мощность в один киловатт.

Эта цифра может показаться скромной, тем более на фоне «собратьев» лазера, выдающих до 1015 ватт. Но такие громадные значения достигаются лишь в кратких импульсах излучения, которые испускаются достаточно редко. В связи с долгими паузами между импульсами средняя по времени мощность таких гигантов невелика. Так что по этому параметру «Бивой» действительно впереди планеты всей.

Мы говорили о том, где человечеству может пригодиться эта «силушка богатырская».

Столкновение фотонов на Большом адронном коллайдере

Столкновение двух фотонов, или, как говорят специалисты, рассеяние света на свете – это классический эффект, который теоретически описан во многих учебниках квантовой физики. Но наблюдать его экспериментально до сих пор не удавалось, во всяком случае «в чистом виде», без посредничества мезонов.

И тут в очередной раз на помощь физикам пришёл Большой адронный коллайдер. «Вести.Наука» объясняли, чего удалось добиться исследователям и при чём здесь атомы свинца.

Взаимодействие фотонов при комнатной температуре

У фотонов много разных способов взаимодействовать друг с другом, и занимается ими наука под названием нелинейная оптика. И если рассеяние света на свете удалось наблюдать лишь недавно, то эффект Керра давно знаком экспериментаторам.

Однако в 2017 году его впервые удалось воспроизвести для отдельных фотонов при комнатной температуре. Мы подробно рассказывали об этом интересном явлении, которое тоже в каком-то смысле можно назвать «столкновением частиц света», и о технологических перспективах, которые в связи с ним открываются.

Кристалл времени

В пустом пространстве ни одна точка не отличается от другой. В кристалле всё иначе: есть повторяющаяся структура, которая называется кристаллической решёткой. Возможны ли подобные структуры, которые без затрат энергии повторяются не в пространстве, а во времени?

Как оказалось, да. Рассказываем, как это выглядит на практике.

Странное поведение вихрей в полупроводниках

Вихри Абрикосова – это кольцевые токи в сверхпроводниках. Это явление давно изучается физиками, и всё же в уходящем году оно преподнесло учёным сюрприз.

Исследователи получили уникальные изображения этих структур и обнаружили, что поведение вихрей не укладывается ни в какие существующие теории. Начать с того, что они движутся со скоростью более 70 тысяч километров в час (это быстрее любого космического зонда). Какие ещё безобразия вытворяют эти квантовые токи, читайте в нашем материале.

«Звёздные» термоядерные реакции на Земле

Промышленный термоядерный реактор – заветная мечта человечества. Но эксперименты длятся уже более полувека, а вожделенной практически бесплатной энергии нет как нет.

И всё же в 2017 году был сделан важный шаг в этом направлении. Исследователи впервые практически в точности воссоздали условия, царящие в недрах звёзд. Рассказываем, как им это удалось.

Будем надеяться, что и 2018 год будет столь же богат на интересные эксперименты и неожиданные открытия. Следите за новостями. Кстати, мы делали для вас и обзор 15 самых интересных астрономических событий уходящего года.

tainoe.info

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *