Наукові результати року: фізика

Американське фізичне товариство оголосив результати року. Серед цікавих речей цього року невідомі частинки від глибини простору, вузлів квантових комп'ютерів, фузії, кульового блиску, а також трохи статистики і філософії.





Можливе виявлення темної речовини Габаритний зображення

Як ви знаєте, що значна частина нашого Всесвіту складається з темної матерії – частинки неперевершеної природи, предмета тільки для гравітаційної взаємодії. Вони не випускають або поглинають електромагнітне випромінювання, яке запобігає їх спостеріганню безпосередньо через телескоп.

Один з кандидатів на темну матерію стерильний (Уже написано про них). З дуже невеликою ймовірністю (10-21 c-1) вони можуть розпадати в звичайні нейтрино і гамма квантові. На основі припущення про їхню масу, квантова гамма повинна мати енергію порядку одиниць кеВ (X-ray діапазон).

Фактично, цього року як багато, як дві орбітальні телескопи ("Чандра" НАСА та "XMM-Newton" ESA) знайшли в радіації двох різних галактик незвичайного піку з енергією 3.6 кВ. Як виглядає щось схоже на це (всі на ліміті):



У той же час інтенсивність лінії зменшується, оскільки вона відходить від центру галактики. Звичайно, це не є доказом, але принаймні це не суперечить ідеям (щільність темної матері зменшується в периферії галактик) і не знаходить інших розумних пояснень. Для уточнення планується взяти вимірювання від японського телескопа ASTRO-H, який буде запущений на орбіту наступного року.

Модель інфляції Р

Однією з тонких точок в косметології є розширення Всесвіту в перші моменти після Великого Bang. Висока ймовірна теорія інфляційна модельВажає вкрай швидке розширення Всесвіту на певній стадії і дозволяє обійти ряд проблем, які з'являються в інших моделях. У теорії, якщо інфляційна модель є правильною, то вона повинна якось вплинути на подальшу еволюцію Всесвіту і що ми бачимо зараз.

Зокрема, ми повинні дотримуватися деяких особливостей СМБ (повний фон Всесвіту, природа якого датується Великим Bang), а саме його вихрових (поляризації) поляризації. Це різновид кругової поляризації світла. Однак для вимірювань вам не потрібно поляризатор від 3D-скел, але щось складніше.

У 2014 році було виявлено цю функцію у поляризації. Цей пристрій називається BICEP2. Це вогнетривкий радіотелескоп (well, yeah?) вимірювання фонового випромінювання на 150 ГГц за допомогою матриці надпровідних датчиків. Поліетиленові лінзи охолоджуються рідким гелем до 4 К, а сама матриця - до 250 мК. Установлений інструмент на Південному полюсі для спостереження за тією ж зоною неба.

На жаль, через деякий час виявилося, що результат може бути викликаний розсіюванням випромінювання на космічному пилі. Продовжувати накопичувати статистику.

Прогрес в інерційних термонуклейних fusion

Візьміть невелику ампулу з сумішшю deuterium-tritium і різко освітлюйте з усіх боків потужними лазерами. Якщо випромінювання потужна, то буде стискати ампулу таким чином, що починається реакція на fusion. Основна проблема тут полягає в створенні надпотужних імпульсних лазерів і вибір імпульсних параметрів для максимального виходу енергії реакції.

Зокрема, дуже важливо підібрати оптимальний часовий профіль лазерного імпульсу. Як правило, потужність лазера зростає з часом, і, покроково (збережити енергію):

Стиснення повільне в першому етапі і значно сильніше при максимальній інтенсивності лазера (наприклад, профіль називається лазером). "низько"). Проблема полягає в тому, що в певній точці ціль, здається, починають зламатися і припиняється реакція.



У 2013 році на початку 2014 року Національний рівень запалювання (Лівермор, США) приймав, що гострий профіль балки (див. нижче)."високий") дозволить уникнути передчасного розпаду цілі. Експеримент показав, що ідея була правильною. Крім того, допускається розуміння неточностей теоретичних моделей. Хороший бонус був тим, що новий процес має позитивний відгук: альфа-частинки, що утворюються в результаті синтезу, додатково нагрівають суміш, яка підтримує високу температуру, необхідну для синтезу.

В результаті підвищення ефективності реакції (за різними параметрами) на 50%. Однак співвідношення отриманої енергії, що споживається, все ще нижче.

Перший перегляд балонного спектра блискавки

Про те, що Джитімс писав.

Центри SiV в алмазі

Іноді виходить, що дефекти кристалічної решітки мають дуже корисні властивості. Наприклад, якщо одна з вуглецевих атомів в діаманті замінюється азотом, а сусідній знімається вільше, то вийде. Центр НВ (нітроген-вакансія). На його рівні енергії дуже схожі на енергетичні рівні атома: вони вузькі, вони прийнятні терміни, і переходи між ними лежать в видимих і інфрачервоних діапазонах, що дуже зручно для маніпулювання ними.

Уявіть, що у нас є невеликий шматочок діаманта, і ми знаємо, що є саме один центр НВ. Якщо на ньому світиться світло, то він випромінить саме одну фотон. Тепер, якщо ви берете два шматки діаманта, вони виділяють дві ідентичні фотони. І це вже можна використовувати для експериментів з квантовою інформацією.

Чим більше, шматочок діаманта міцна. З одного атома це не буде працювати: вона може літати, окиснути або щось. Таким чином, центри НВ дуже популярні в квантовій оптики, хоча вони не ідеальні.

По суті, сутність відкриття полягає в тому, що нам вдалося знайти ще одну аналогічну систему. Як випливає з назви, досить сильно стільки ж, що тільки азотна атом була замінена кремнієм. Як виходить, такий центр перетворює центри НВ в ряді способів, що означає, що наступні кілька років досліджень SiV обіцяє бути плідним.

Однофотонні перетворювачі

Цього року в однофотонному джерела додано однофотонний перетворювач, а не один, але два. Ми не говоримо про електронний, але оптичний транзистор, тобто контроль потужної балки світла за допомогою слабкої (ідеально, однофотон).

Прийміть водню атом. Має лінійний спектр: багато рівнів електрон, що відповідають різним електронним орбітам. Чим вище рівень, тим більший радіус орбіти електрона. Отже, для рівня з числом в області 50-70, радіус орбіти становить десятки мікронів. Такий атом називається ридберг І це виглядає дуже цікавим: крихітний сердечник і величезне електронне пальто навколо нього. Що робити, якщо покласти інший атом під пальто?

Лазерний промінь (рожевий) збуджує кілька атомів Ридберга (червоні нуклеї та сірі електрони). Зелені атоми впало під шубою сусідів і знеболювалися як в Faraday клітці – вони не відчувають зовнішніх полів і не взаємодіють з світлом. При видаленні Пальто Ридберга зелені атоми знову зможуть взаємодіяти з зовнішнім світом – наприклад, поглинати фотон.

Один фотон досить перетворювати на «коат». Увімкнено на «коат» – зелені атоми щитовидні і не вбирають світло – світло проходить через них. Вимкнено «зварити» – активуються зелені атоми та поглинати світло – світло не проходить. Ідея досить проста, але вона встигла реалізувати. Цього року в Німеччині вдалося досягти двох груп. Дуже ласкаво просимо!

Ентропія і діагностика лейкозії

Є такий параметр в статистиці, як ентропія - вимірювання розладу. Як правило, всі системи "boring_mode" мають найвищу ентропію. Дозволяти систему можна за допомогою двох змінних A і B, і ми можемо лише виміряти A. Ми не знаємо нічого про B - але якщо система є живою і еволюцією, то B прагне до значення, при якому максимальна ентропія системи.

Якщо ми можемо розраховувати ентропію за відомою А і Б, то якщо ми вирішуємо проблему, ми знайдемо Б відповідно до максимальної ентропії. Це найбільш ймовірне значення B в живій системі.

Це те ж саме зараз, але в медицині. Жива система - людина, не два параметри, але багато іншого. Ми можемо вимірювати деякі з них (як я розумію це, щось схоже на концентрацію білків), дізнатися, як розрахувати ентропію і, відповідно до запропонованої схеми, відновити деякі невідомі параметри. Ці невідомі доводять бути дуже корисним у діагностиці лейкозії і можливо, ряд інших серйозних захворювань. У будь-якому випадку, початкові результати були досить привабливими.

Стрілка часу

Так ентропія зростає з часом. Або навпаки: часові витрати в напрямку, в якому ентропія (розпорядок) більша. Це визначення термодинамічної стріли часу. Є ще два стріли часу: космологічне стрілка (всесвіт розширюється в його напрямку) і психологічна стрілка (наче час відчувається). Однією з фундаментальних фізичних (як і філософських) питань є те, чому ми думаємо, що всі ці стріли вирівнюються.

Це те, що Hawking говорить в "Дислі історії часу". Його пояснення для термодинамічних і психологічних стріл є простим і елегантним. Наш мозок незамінний комп'ютер, який веде вхід. Незалежно від того, чи організовуєте їх або стирає їх, енергія завершується у вигляді тепла. При роботі комп’ютерних робіт загальна ентропія пам’яті та навколишнього середовища збільшується, що означає, що час для нього потікає в напрямку збільшення ентропії.

У роботі цього року питання однаково, але підхід трохи відрізняється. Авторами запропоновано думаний експеримент: два комунікаційні судна, один з газом, інший без; між судинами стоїть лічильник демонів Максвелла і підраховує, скільки молекул, які летять в якому напрямку. Термодинамічна стрілка спрямована на вирівнювання концентрацій газів. Якщо психологічний час тікає в одному напрямку, лічильник вважає, скільки молекул, в якому напрямку. Увійтий Якщо стрілка часу вказується в зворотному напрямку, лічильник підрахує скільки молекул. літати - своєрідна пам'ять майбутнього.

Тепер перейдемо одну з молекул трохи на початку психологічного часу. Якщо стріли часу вирівнюються, то нічого не станеться: остаточний стан системи буде про те ж саме, лічильник спочатку підрахує пропуски в тих же точках в часі (мая трохи відрізняється в майбутньому). Якщо стріли направляються в зворотному напрямку, система не зможе повернутися в стан "все газ в одному посуді", оскільки ймовірність такого процесу дуже мало і дуже чутлива до початкових умов. Це, мінімальна зміна початкових умов повністю змінює покази лічильників.

Таким чином, пам'ять (знижку) трохи зміниться при невеликій зміні минулого для спрямованих стріл часу, і радикально закріплюється для протилежного. В останньому випадку пам'ять складно назвати пам'ять, оскільки воно перестає зберігати те, що сталося. Автори не зупиняються там, але вводять певні характеристики пам'яті, узагальнення теорії до інших типів пам'яті і в цілому мають великий час обговорення багатьох інших цікавих аспектів. Що дуже важливо, щоб вони тільки написати 4 формули і намалювати одну картину на 8 сторінках.

КількістьНа сторінках одного з провідних фізичних журналів приємно ознайомитися з глибоким філософським виданням. Також приємно знати, що ми кілька кроків ближче до квантових обчислень. Ми з нетерпінням чекаємо більше цікавої роботи в наступному році.

Джерело: geektimes.ru/post/243715/