Los resultados científicos del año: Física

Sociedad Americana de Física resumió los resultados del año. Entre las cosas interesantes este año -. Partículas desconocidas del espacio profundo, unidades de ordenadores cuánticos, la fusión nuclear, bolas de fuego, así como algunas estadísticas y filosofía

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la capacidad de detectar la materia oscura h4> d5f29f2012.png

Se sabe que una parte importante de nuestro universo se compone de materia oscura - partículas de naturaleza incomprensible, con sujeción únicamente a la interacción gravitatoria. No emiten o absorben la radiación electromagnética que no cumpla con ellos directamente a través de un telescopio.

Uno de los candidatos a materia oscura son neutrinos estériles (en Giktayms sobre ellos ya escrito). Con una probabilidad muy baja (10 -21 sup> con -1 sup>), pueden decaer en neutrinos ordinarios y de rayos gamma. Sobre la base de las suposiciones sobre su peso, la energía de rayos gamma debe ser del orden de varios keV (banda X).

De hecho, este año ya dos telescopio orbital ("Chandra» NASA y el "ESA XMM-Newton") encontrados en la emisión de dos galaxias distintas pico inusual en el 3,6 keV. Parece que este (todo a plena capacidad):

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La intensidad de la línea disminuye al aumentar la distancia desde el centro de la galaxia. Por supuesto, para demostrar que no se tire, pero al menos no contradice (densidad de la materia oscura disminuye en la periferia de las galaxias) y no encuentra otra explicación razonable. Para mediciones más precisas se han previsto con el telescopio japonés ASTRO-H, que puso en órbita el próximo año.

El modelo inflacionario h4> 89314da51e.png

Uno de los puntos más finos de la cosmología - es la expansión del universo en los primeros momentos después del Big Bang. Teoría altamente probable es modelo inflacionario , suponiendo una extremadamente rápida expansión del universo en algún momento y le permite evitar una serie de problemas que aparecen en otros modelos. La idea es que si el modelo inflacionario es correcta, entonces debe de alguna manera se refleja en la posterior evolución del universo y que estamos viendo ahora.

En particular, tenemos que ver algunas de las características de la CMB (fondo de microondas del universo, la naturaleza de los cuales data del Big Bang), es decir, su rotación (rotatorio) polarización. Esto es algo así como la polarización circular de la luz. La verdadera medida no tiene por polarizador de Gafas 3D, pero algo un poco más complicado.

En realidad, detectar esta función en la polarización tuvo éxito en 2014. El dispositivo, se las arregló para hacer esto, llama BICEP2 . Este telescopio refractor de radio (bueno, ¿eh?), Medición de la radiación de fondo cósmico de microondas a una frecuencia de 150 GHz utilizando la matriz de sensores superconductores complicado. Los lentes de plástico son enfriados por helio líquido a 4 K, y la matriz en sí - a 250 mK. El aparato está instalado en el Polo Sur para observar la misma parte del cielo.

Desafortunadamente, después de un tiempo se descubrió que el resultado podría ser debido a la dispersión de la radiación por el polvo cósmico. Al parecer, el experimento continuará acumulando estadísticas.

Los avances en la fusión por confinamiento inercial h4> 8403401328.jpg

Tome un pequeño frasco con una mezcla de deuterio-tritio e iluminar fuertemente por todos lados por los láseres de alta potencia. Si la radiación es fuerte, se comprimirá el vial en la medida en que no habría una reacción de fusión termonuclear. El principal problema aquí - para crear un super-poder láseres pulsados ​​y elija los parámetros para la máxima energía del pulso del rendimiento de la reacción
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En particular, es importante seleccionar el perfil de tiempo óptimo del pulso de láser. Típicamente, los aumentos de la energía láser con el tiempo, en el que, en las etapas (para ahorrar energía):

La compresión es lento en la primera etapa y mucho más fuerte con la intensidad máxima del láser (referido como un perfil "low-pie" ). El problema es que en un determinado momento el objetivo parece comenzar a romperse, y la reacción se terminó.

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En 2013 (el artículo salió a principios de 2014) en National Ignition Fondo (Livermore, EE.UU.) sugiere que un perfil de la viga agudo ( "alto-pie" ) evitará el colapso prematuro de la meta. El experimento mostró , la idea resultó ser correcta. Además, es posible entender las inexactitudes de los modelos teóricos. Una buena ventaja es que en el nuevo proceso apareció retroalimentación positiva: partículas alfa formadas como resultado de la síntesis, la mezcla se calienta adicionalmente, que soportan las altas temperaturas requeridas para la fusión.

Como resultado, la eficiencia de la reacción aumentó (por diferentes parámetros) a aproximadamente 50%. Sin embargo, la relación de la energía recibida gastado a todavía por debajo de la unidad.

La primera observación del espectro de rayos en bola h4> 16a54bf19a.png

Y sobre esto en Giktayms ya escrito .

Centros de SIV en diamante h4> 9e610149ee.png

A veces parece que los defectos de la red tienen propiedades muy útiles. Por ejemplo, si un diamante es uno de los átomos de carbono se sustituye por nitrógeno, y la vecina eliminado por completo, se obtiene NV-Center (nitrógeno-vacante). Sus niveles de energía son muy similares a los niveles de energía del átomo de: que son estrechas, tienen tiempos de vida razonables, y las transiciones entre ellos se encuentran en el espectro visible e infrarrojo, que es útil para la manipulación.

Imaginemos que tenemos un pedacito de diamante, y sabemos que no es exactamente un NV-centro. Si hacemos incidir en ella, se emitirá exactamente un fotón. Desde aquí, tomar dos piezas de diamante - irradian dos fotones idénticos. Pero ya se puede utilizar para experimentos en la información cuántica.

Otra cosa buena es que un pedazo de diamante es durable. Con un solo átomo no habría sucedido: que puede volar, oxidar, o algo más. Por lo tanto, los NV-centros son muy queridos en la óptica cuántica, aunque no es lo ideal.

De hecho, la esencia de la apertura que logró encontrar otro sistema de este tipo. Como su nombre indica, es prácticamente el mismo, sólo que el nitrógeno se reemplazó por el silicio. Al final resultó que, dicho centro supera NV-centros en una serie de características - y eso significa que los próximos años, la investigación SiV promete ser fructífera
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único fotón transistores h4> 465242122b.png

Este año, las fuentes de fotón único añadió transistor de fotones, y no uno, sino dos. No estamos hablando del transistor electrónico y óptico, eso es, la gestión potente haz de luz con un débil (lo ideal - un solo fotón).

Echemos un átomo de hidrógeno. Él tiene un espectro de líneas: una gran cantidad de los niveles de energía de electrones correspondientes a diferentes orbitales electrónicos. Cuanto más alto sea el nivel, mayor es el radio de la órbita del electrón. Así, por el número de nivel en la región de 50-70 radio de la órbita de decenas de micras. Tal átomo se llama el Rydberg y se ve muy interesante: un pequeño núcleo y un enorme "abrigo" electrónico alrededor. ¿Qué pasa si resbalón en "escudo" otro átomo?

Nos fijamos en la imagen : Laser Light (rosa) presentó varios átomos de Rydberg (núcleo rojo y nubes de electrones de color gris). Átomos verdes cayeron bajo el "escudo" de los vecinos y se proyectaron en una jaula de Faraday - que no sienten los campos externos y no interactúan con la luz. Si se elimina Rydberg "escudo", los átomos verdes volverán a ser capaz de interactuar con el mundo exterior. - Por ejemplo, absorber fotones

Para activar el "escudo" sólo un fotón. Incluido "escudo" - átomos verdes examinados y no absorben la luz - la luz pasa a través de ellos. Apague el "escudo" - átomos verdes intensificaron y absorber la luz - la luz no pasa. La idea es bastante simple, pero tomó mucho tiempo para poner en práctica. Este año fue dos gruppam de Alemania. Para los modelos de utilidad aquí es muy lejos, pero para la ciencia, este fue un paso muy bienvenido.

La entropía y el diagnóstico de la leucemia h4> 9d8d20e370.png

Hay física estadísticos como parámetro entropía - una medida del desorden. Normalmente todos (& lt; zanuda_mode & gt; cerrados & lt; / zanuda_mode & gt;) sistemas tratan de estados con mayor entropía. Deje que cualquier sistema es descrito por dos variables A y B, y sólo podemos probar en A. No sabemos nada sobre B - pero si el sistema está viva y en evolución, entonces B tiende al valor en el que se maximiza la entropía del sistema.

Si somos capaces de considerar la entropía de la A y B conocido, luego de decidir el problema inverso, encontraremos B, correspondiente a la máxima entropía. Este será el valor más probable en un sistema vivo.

Ahora lo mismo, pero en la medicina. Sistema viviente - un hombre no dos parámetros, y mucho más. Podemos tratar de algunos de ellos (como yo lo entiendo, algo así como las concentraciones de proteína), encontrar la manera de calcular la entropía y el esquema propuesto para restaurar algunos parámetros desconocidos. Estas incógnitas son muy útiles para el diagnóstico de la leucemia, y posiblemente un número de otras enfermedades graves. De todos modos, al parecer, los primeros resultados eran bastante alentador.

La flecha del tiempo h4> eb7ad1223c.png

Por lo tanto, la entropía aumenta con el tiempo. O viceversa: el tiempo fluye en la dirección en la que la entropía (desorden) más. Esta definición de la flecha termodinámica del tiempo. Hay dos flechas de tiempo: la cosmológica (la dirección del universo está en expansión) y psicológica (como sentimos el tiempo). Una de las cuestiones físicas (y filosóficas) fundamentales -. Por eso, creemos que el sentido de estas flechas coinciden

Este servicio está disponible Hawking argumenta en "Breve historia del tiempo". Su explicación de las flechas termodinámica y psicológicos con sencillez y elegancia. Nuestro cerebro es esencialmente una computadora que procesa los datos de entrada. Independientemente de que él les ordena o que se borren, que gastó energía liberada en forma de calor. Cálculo preciso muestra que cuando la memoria de la computadora y la entropía total de los aumentos de entorno - y por lo tanto el tiempo para que los flujos en la dirección de aumentar la entropía
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En trabajo pregunta a este año es casi el mismo, pero el enfoque a la solución un poco diferente. Los autores proponen un experimento mental: dos vasos comunicantes, una de gas y otra sin; entre buques pena demonio de Maxwell y el contador que cuenta el número de moléculas en qué dirección voladas. Flecha termodinámica que apunta hacia la igualación de las concentraciones de gases. Si el tiempo psicológico fluye hacia el mismo contador, que cuenta el número de moléculas que forma volaron Si la flecha del tiempo en la dirección opuesta, el contador cuenta el número de moléculas de vuela - una especie de memoria del futuro.

Ahora un poco de movimiento una de las moléculas en el principio del tiempo psicológico. Si la misma dirección que la flecha del tiempo, no pasa nada: el estado final del sistema es aproximadamente la misma, el contador cuenta atrás de los primeros pasos en los mismos momentos de tiempo (tal vez un poco más en el futuro). Si las flechas se dirigen de manera opuesta, el sistema no será capaz de volver a un estado de "todo el gas en un único recipiente", porque la probabilidad de este proceso es muy baja y es muy sensible a las condiciones iniciales. Ese es el cambio mínimo en las condiciones iniciales cambia completamente el mostrador.

Por lo tanto, la memoria (metros) varía poco con un cambio débil del pasado para flecha colineal de tiempo, y radicalmente reestructurada para opuesta. En este último caso, la memoria no se puede calificar de memoria, porque ya no es mantener lo que pasó. Los autores no se detienen, y presentan algunas características de la teoría de la memoria generalizar a otros tipos de memoria y hace un buen momento para discutir una variedad de otros aspectos interesantes. Lo que es notable, con todo esto en 8 páginas que escriben sólo 4 fórmulas y hacer un dibujo.

En lugar de una conclusión h4> Es bueno ver publicación filosófica profunda en las páginas de una de las principales revistas de física. No menos agradable osoznovat que somos unos pasos más cerca de la computación cuántica. Vamos a esperar a nueva e interesante trabajo en el próximo año.

Fuente: geektimes.ru/post/243715/

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