Новости науки и техники

2020-09-02 16:45:40 ​​Новая технология позволяет получить аттосекундные импульсы света при помощи обычного промышленного лазера

Группа исследователей из университета Центральной Флориды разработала новый метод, позволяющий получить импульсы света, длительность которых исчисляется аттосекундами, используя на входе свет, вырабатываемый обычным лазером промышленного назначения. Данное достижение открывает возможность производить фиксацию событий и делать измерения с аттосекундной точностью, что, в свою очередь, позволит ученым из самых разных областей науки изучать сверхбыстрые явления и процессы, такие, как движение электронов в атомах или молекулах в их естественных временных рамках.

"Одной из проблем областей науки, работающих с аттосекундными промежутками времени, заключается в том, что лишь несколько, около десятка лазеров во всем мире способны вырабатывать импульсы такой длительности" - рассказывает Майкл Чини (Michael Chini), один из исследователей, - "В основном это огромные дорогостоящие установки, возможностями которых могут пользоваться исследователи лишь из очень узкого круга лиц, имеющего доступ ко всему этому. Целью нашей работы является создание технологии, которая сделает использование аттосекундных импульсов более широкодоступным за счет использование самых обычных лазеров, стоимость которых не превышает 100 тысяч долларов".

Производство чрезвычайно коротких импульсов света, длительность которых сопоставима с длительностью одного колебания электромагнитной волны этого света, делается обычно при помощи импульсов света, вырабатываемых высококачественным лазером, которые пропускаются сквозь трубы, заполненные благородными газами, такими, как ксенон и аргон. За счет этого и без того уже достаточно короткие импульсы, насчитывающие около сотни циклов колебаний электромагнитной волны, сжимаются во времени.

В предложенный учеными из Флориды новый метод практически не отличается от описанного выше за исключением того, что трубы, через которые проходят импульсы света, заполняются не благородными (инертными) газами, а молекулярными газами, такими, как окись азота, имеющими линейные оптические свойства. Полученный учеными эффект сокращения длительности импульса возникает за счет того, что молекулы газа, имеющие собственную электрическую поляризацию, под воздействием электрического поля импульса света успевают выровняться и превращаются в своего рода линейный резонатор.

При помощи первой экспериментальной установки ученым удалось добиться сокращения длительности исходного импульса, которая варьировалась в диапазоне от 100 до 1000 циклов, до длительности в 1.6 длительности цикла электромагнитной волны. В этом методе ключевыми моментами являются выбор молекулярного газа-наполнителя, частота и длительность исходных импульсов света. При правильно подобранных параметрах, в которых обязательно учитывается инерционность молекул газа, новый метод сможет обеспечить сокращение длительности импульса до времени одного колебания электромагнитной волны исходного импульса света. Відкрити / Коментувати

2020-09-01 18:54:34 ​​Исследователи CERN обнаружили первый экзотический "слабоочарованный" тетракварк

Оборудование эксперимента LHCb Большого Адронного Коллайдера позволяет ученым Европейской организации ядерных исследований CERN обнаруживать все более экзотические комбинации кварков, частиц, которые объединяясь, формируют более сложные элементарные частицы, такие, как известные нам протоны, нейтроны и электроны. В частности, ученым эксперимента LHCb уже доводилось наблюдать некоторые виды пентакварков и тетракварков, массивных частиц, которые, судя по их названию, состоят из четырех кварков, а изучение этих частиц дает ученым множество новой информации о силе сильных ядерных взаимодействий, одной из четырех видов фундаментальных сил во Вселенной. И недавно, в рамках семинара, проходившего 12 августа этого года, ученые эксперимента LHCb объявили об обнаружении первого из совершенно нового типа тетракварков, масса которого составляет 2.9 ГэВ (гигаэлектрон-вольта) и в состав которого входит только один очарованный кварк.

Возможность существования кварков была обоснована теоретически еще в 1964 году. С того момента ученым удалось идентифицировать шесть типов кварков и антикварков - нижний, верхний, странный, очарованный, прелестный и истинный. Так как кварки не могут существовать в свободном виде, они группируются и формируют сложные элементарные частицы, к примеру, три кварка или три антикварка формируют частицы-барионы, такие, как протон, а один кварк и антикварк формируют частицы-мезоны.

Датчик эксперимента LHCb ориентирован на изучение так называемых B-мезонов, которые содержат кварк и антикварк. Мезоны этого тяжелого типа порождаются в коллайдере во время столкновений протонов и тут же распадаются на потоки более легких частиц, которые, в свою очередь, распадаются на еще более легкие элементарные частицы. Ученые наблюдали новый тип тетракварка, когда B-мезон распадается на положительный D-мезон, отрицательный D-мезон и положительный каон: B+ -> D+ D- K+. Всего было проанализировано около 1300 случаев такого типа распада.

Существующая "кварковая модель" указывает на то, что некоторые пары D-мезон при таком виде распада могут быть результатом появления некоторых типов промежуточных частиц, таких, как мезон ф(3770), которые появляются и сразу же распадаются: B+ -> ф(3770) K+ -> D+ D- K+. Однако, в теории нет подходящих подобных мезону частиц-посредников, которые имеют массу в 2.9 ГэВ, что приблизительно в три раза больше массы одного протона. Відкрити / Коментувати

2020-08-29 21:47:36 ​​Ученым впервые удалось добиться взаимодействия между двумя пространственно-временными кристаллами

Ученым, впервые в истории науки, удалось засвидетельствовать взаимодействие между двумя материальными образованиями, которые находятся в особом квантовом состоянии, известном под названием "пространственно-временные кристаллы". Результаты данного достижения могут стать основой новых технологий обработки квантовой информации из-за того, что структура пространственно-временных кристаллов остается стабильной и сохраняет свою последовательность, невзирая на изменяющиеся условия окружающей среды. И именно эта стабильность сможет обеспечить надежную работу процессоров мощных квантовых компьютеров, состоящих из сотен и тысяч квантовых битов, кубитов.

Напомним нашим читателям, что пространственно-временные кристаллы практически не имеют ничего общего с обычными кристаллами, которые состоят из соединенных друг с другом атомов, формирующих повторяющуюся в пространстве решетчатую структуру. Теоретическую возможность существования пространственно-временных кристаллов обосновал в 2012 году Нобелевский лауреат Фрэнк Вильчек (Frank Wilczek), а уже в 2016 году ученым удалось создать и наблюдать поведение частиц первого реального пространственно-временного кристалла.

Частицы, из которых состоят пространственно-временные кристаллы, находятся в постоянном движении, они колеблются, вращаются и перемещаются в разных направлениях. Но, несмотря на такое сложное движение, через строго определенные промежутки времени структура всего кристалла возвращается к своей исходной форме, невзирая на любые внешние воздействия.

Международная группа ученых из университетов Ланкастера и Йельского университета, Великобритания, университета Аальто, Хельсинки, создала пространственно-временные кристаллы в среде гелия-3, редкого изотопа гелия, в ядре которого не хватает одного нейтрона. Сверхтекучий гелий-3 был охлажден до температуры в одну десятитысячную градуса выше точки абсолютного нуля (0.0001K или -273.15 градуса Цельсия). И в получившейся после такого охлаждения сверхтекучей жидкости (супержидкости) ученым удалось индуцировать два кристалла, которые слегка "затрагивали" друг друга.

Заглянув в объем супержидкости при помощи специализированного оборудования, ученые увидели, что два кристалла взаимодействуют друг с другом. Частицы одного кристалла, не нарушая его структуры, постоянно перетекают в другой пространственно-временной кристалл и через некоторое время возвращаются назад в процессе, известном под названием эффекта Джозефсона (Josephson effect).

И в заключение следует отметить, что у пространственно-временных кристаллов имеется очень большой потенциал для их практического применения. При их помощи могут быть созданы новые атомные часы, имеющие точность, близкую к максимально возможному теоретическому пределу, на основе таких кристаллов могут быть созданы высокоточные гироскопы и масса других вещей, где пространственно-временные кристаллы будут выступать высокостабильными источниками эталонных сигналов. Відкрити / Коментувати

2020-08-27 21:15:33 ​​Астрономы обнаружили таинственный сигнал "сердцебиения" в гамма-диапазоне, исходящий из космического газового облака

Ученые-астрономы зарегистрировали таинственный периодический сигнал в гамма-диапазоне, напоминающий сердцебиение, исходящий из газового облака, расположенного в направлении созвездия Орла (Aquila). Ритм этого "сердцебиения" зависит от фазы движения и колебаний находящейся неподалеку черной дыры, и такая синхронизация указывает на таинственную взаимосвязь между двумя объектами, черной дырой и газовым облаком.

Несмотря на существующую взаимосвязь, вышеупомянутые объекты находятся на значительном удалении друг от друга, которое составляет порядка 100 световых лет. Пока ученые понятия не имеют, как и за счет каких процессов черная дыра может оказывать влияние на излучение из газового облака, но они стараются это выяснить, используя данные, накопленные за десятилетие наблюдений космического гамма-телескопа Fermi. И, согласно выдвинутой ими теории, виновником всему этому является так называемый микро-квазар, во многом подобный известному микро-квазару V404 Cygni.

Официальное название системы, о которой сейчас идет речь, - SS 433, она находится на удалении 15 тысяч световых лет от нас и располагается в нашей галактике, галактике Млечного Пути. В состав системы SS 433 входит гигантская звезда, масса которой превышает массу Солнца приблизительно в 30 раз, и черная дыра, масса которой равна 10-20 солнечных масс. Эти два объекта вращаются вокруг друг друга по орбите с периодом в 13 суток, а черная дыра, при этом, непрерывно "высасывает" материю из гигантской звезды.

Материя, "похищенная" у звезды, накапливается в виде аккреционного диска, прежде чем кануть в небытие через горизонт событий черной дыры. Однако, части этой материи удается избежать поглощения черной дырой, она, эта материя, извергается на огромной скорости в виде двух джетов (потоков), бьющих вверх и вниз перпендикулярно плоскости вращающегося аккреционного диска.

Высокоскоростные и высокоэнергетичские частицы и невероятно сильные магнитные поля в этих джетах создают мощные потоки излучения в рентгеновском и гамма-диапазонах. Уровень этого излучения не постоянен, период его пиковой интенсивности составляет 162 суток и зависит от взаимного расположения звезды и микро-квазара.

Джеты черной дыры системы SS 433 получили названия Fermi J1913+0515, и очень интересным является тот факт, что их направление не зависит от положения микро-квазара и других факторов. А существование взаимосвязи между микро-квазаром и излучающим газовым облаком является удивительным и неожиданным явлением, определить природу которого помогут лишь результаты дальнейших наблюдений за пространством в районе системы SS 433. Відкрити / Коментувати

2020-08-23 20:26:59 ​​Полученный учеными "черный азот" позволил решить одну из загадок, скрывавшихся в периодической системе

Исследователям из Байройтского университета (Bayreuth University) удалось получить особую форму азота, так называемый "черный азот". Несмотря на его название, это вещество полностью прозрачно, а его структура представляет собой условно "двумерный лист", наподобие листов всем известного графена, и так же как графен, "черный азот" может быть использован в будущем в передовой электронике и других связанных с этим областях.

Напомним нашим читателям, что Периодическая система химических элементов (Таблица Менделеева) устроена в виде повторяющихся периодов, где в каждую колонку собраны элементы с подобным строением и подобными свойствами. Элементы в верхней части колонок имеют меньшее количество протонов и нейтронов в ядре атома, и, как следствие, меньший вес.

Будучи помещенными под высокое давление, элементы из верхних частей колонок периодической системы формируют структуры, называемые аллотропами. И аллотропы элементов из верхней части колонок во многом схожи с аллотропами элементов, находящихся на более низких позициях. Вокруг нас в природе существует множество известных нам аллотропов, к примеру, озон - это аллотроп кислорода, а графит и алмаз - это аллотропы углерода.

Но, как было принято считать ранее, азот имеет только один аллотроп - диазот (N2, dinitrogen), и не имеет других аллотропов, подобно другим элементам его группы. Эту особенность ученые давно считали странностью, и лишь недавно ученым удалось получить ранее неизвестный аллотроп азота, существование которого указывает на то, что азот не является исключением из правил.


"Черный азот" был получен в условиях экстремально высокой температуры и огромного давления. Небольшое количество этого вещества было заключено между плоскостями алмазных наковален, где создавалось давление около 1.4 миллиона атмосфер, а температура поднималась до отметки в 4 тысячи градусов Цельсия. В таких условиях из атомов азота сформировалась структура, которую ученым не доводилось видеть никогда прежде, но которая, тем не менее, выглядела очень и очень знакомой.

Когда ученые "посмотрели" на полученный материал при помощи рентгеновских лучей, они увидели, что из атомов азота сформировались прозрачные двумерные слои, атомы в которых упорядочены в зигзагообразном порядке. Этот материал, подобно графену, должен иметь высокую электрическую и тепловую проводимость, а его название, "черный азот", было дано из-за многих общих черт с "черным фосфором", одним из аллотропов фосфора.

"Проведенные нами последующие эксперименты и вычисления подтвердили сделанное нами открытие" - пишут исследователи, - "Это означает, что азот не является каким-то исключительным элементом, он полностью следует всем "золотым" правилам периодической системы, как и два ближайших к нему элемента, кислород и углерод".

К сожалению, "черный азот" является нестабильным образованием, и он распадается при снижении температуры и давления. Все это делает невозможным его практическое применение. "Тем не менее, такая форма азота остается очень интересной с точки зрения материаловедения" - пишут исследователи, - "Это наглядная демонстрация того, что высокая температура и давление могут произвести материалы, о существовании которых мы даже не подозревали". Відкрити / Коментувати

2020-08-20 20:05:31 ​​Snatcher - робот-хамелеон, вооруженный "языком", сделанным из обычной рулетки

Наблюдая за тем, как ребенок играется с пружинной измерительной рулеткой, вы без труда догадаетесь о том, где исследователи из Сеульского национального университета Науки и техники взяли идею для создания робота-хамелеона, получившего достаточно выразительное название "Snatcher". Этот робот вооружен искусственным "языком", которым он может захватить объекты, находящиеся на удалении около метра от него, потратив на это всего 600 миллисекунд времени.

Искусственный "язык" робота Snatcher на самом деле является гибкой металлической линейкой, взятой из обычной рулетки из-за ее способности очень быстро и очень плотно сворачиваться и разворачиваться. Весь остальной механизм робота-хамелеона изготовлен при помощи технологий трехмерной печати и весит всего 120 граммов. Основу этого механизма составляет приводимое в действие пружиной устройство со специальной защелкой, которая позволяет ему моментально переключаться между режимом разматывания "языка" рулетки и втягивания его назад.

В результате работа механизма робота-хамелеона весьма напоминает то, как работает язык живого хамелеона, хотя механизм, отточенный матерью-природой в ходе эволюции, несколько более точен и совершенен. В нынешней конструкции робота Snatcher на конце его "языка" установлен простой крючок, чем-то напоминающий рыболовный. При помощи этого бесхитростного решения робот способен молниеносно захватывать и притягивать к себе объекты, весом до 30 грамм, при этом, делая это так быстро, что все это трудно отследить невооруженным взглядом.

Исследователи из Сингапура предполагают, что их "детище" может быть установлено на таких устройствах, как беспилотники-квадрокоптеры и т.п., которые получат возможность совершать действия и манипулировать предметами, которые в обратном случае находились бы вне пределов их досягаемости. Помимо этого, длинный "язык" может стать помощником для людей с ограниченными возможностями. Заменив крюк на конце "языка" более совершенным захватом, робот сможет помочь людям включить или выключить какое-то бытовое устройство и выполнить ряд других действий. Відкрити / Коментувати

2020-08-17 18:15:38 ​​Знаете, почему вам стоит удалить ВК? Так ещё и срочно.

В Шарманке вы найдёте ссылку и сами все поймёте.

Ещё, у нас вам расскажут, как обезопасить себя в интернете, так же, вас ждут отборные 
новости мира IT, интернета, гаджетов и не только...

В Шарманке интересно https://t.me/joinchat/AAAAAE6QrlTFjUglL7tfmA Відкрити / Коментувати

2020-08-15 21:03:05 ​​Компания NVidia устанавливает новые рекорды в области обучения искусственного интеллекта

Организация MLPerf, которая проводит комплекс из семи тестов, ставших стандартом де-факто для тестирования систем искусственного обучения, недавно обновила свой рейтинг. И абсолютным лидером в этом рейтинге стала компания NVidia, известная всем как ведущий мировой производитель графических видеокарт и процессоров. Суперкомпьютерная система NVidia, основой которой являются графические ускорители A100, побила все 16 имеющихся рекордов. Но, справедливости ради стоит отметить, что в некоторых категориях компания NVidia была единственным участником, хотя в других категориях соперниками NVidia были такие известные компании, как Alibaba, Dell, Fujitsu, Google и Tencent.

Рейтинг MLPerf поддерживается консорциумом, в который входят как самые значительные "игроки" в области искусственного интеллекта, компании Facebook, Tencent, Google, так и компании-стратапы Cerebras, Mythic и Sambanova. Проводимые тесты основаны на измерении времени, которые требуются компьютеру для обучения нейронных сетей до уровня необходимой точности выдаваемых ими результатов. Отметим, что с момента публикации предыдущего варианта рейтинга MLPerf в 2019 году, производительность систем-лидеров увеличилась в среднем в 2.7 раза. Відкрити / Коментувати

2020-08-13 21:49:58 ​​Лазерный сканер LiDAR позволил ученым заглянуть глубже в океанские пучины

Несколько десятилетий назад Артур Чарлз Кларк - известный английский писатель, ученый, футуролог и изобретатель, предложил идею так называемого подводного телескопа, позволяющего людям рассмотреть все происходящее в глубинах морей и океанов. И недавно, благодаря усилиям исследователей из Океанографической лаборатории Бигелоу (Bigelow Laboratory for Ocean Sciences), идея этого подводного телескопа стала на один большой шаг ближе к реальному воплощению за счет использования одной из современных технологий.

Обычно для изучения экологической обстановки и других процессов, таких, как цветение определенных видов морских водорослей, ученые используют спутниковые фотоснимки. Однако, наилучшие камеры, устанавливаемые на спутниках, способны видеть лишь на 5-10 метров ниже уровня моря. В поисках альтернативных решений исследователи из упомянутой выше лаборатории попробовали использовать установленный на судне лазерный сканер LiDAR (Light Detection and Ranging).

Сканеры LiDAR широко используются сейчас в робототехнике и в беспилотных автомобилях. Они работают, испуская лучи лазерного света в определенных направлениях и точно измеряя количество времени до момента получения сигнала отраженного от любого объекта света. Обработка получаемых данных позволяет не только обнаружить наличие препятствия на пути света, но также вычислить расстояние до препятствия, выяснить его приблизительные размеры и форму.

Первая попытка использования сканера LiDAR в океанографии была предпринята в 2018 году. Она оказалась весьма успешной, исследователям удалось получить данные о процессе цветения одного вида морских водорослей - coccolithophores. Эти примитивные организмы окружают себя защитными пластинами из карбоната кальция, которые рассеивают свет особым способом. Анализируя параметры отраженного лазерного света, ученые смогли установить факт наличия этих водорослей и их концентрацию в морской воде.

Оказалось, что в районе залива Мэна, где проводились данные исследования, наблюдался пик цветения coccolithophores за последние 30 лет. И этот факт был установлен за счет того, что лазерный сканер LiDAR смог заглянуть в три раза глубже, чем это позволяют сделать самые качественные спутниковые снимки. Позже технология была проверена в Саргассовом море и в водах около Нью-Йоркского побережья. И теперь ученые рассчитывают, что использование сканера LiDAR позволит им легко и быстро, а главное, с небольшими затратами, собирать большие количества океанографических данных.

"Новая LiDAR-технология, конечно, еще не дотягивает до уровня подводного телескопа" - пишут исследователи, - "Но ее с уверенностью можно назвать "парой новых глаз", способных заглянуть на недостижимую ранее глубину". Відкрити / Коментувати

2020-08-11 20:58:32 ​​Компания Virgin Galactic представляет футуристический дизайн кабины космического корабля SpaceShipTwo

Представители известной компании Virgin Galactic опубликовали подробности дизайна интерьера кабины первого из своих космических кораблей серии SpaceShipTwo - VSS Unity. Благодаря этому дизайну астронавты и пассажиры космического корабля будут путешествовать на стыке атмосферы и космического пространства в условиях стильного комфорта. На крыше и на боковых поверхностях фюзеляжа космического корабля расположены 12 смотровых иллюминаторов, через которые можно будет любоваться потрясающими видами в то время, когда космический корабль будет развернут верхом в сторону Земли.

Во время запуска, спуска и приземления пассажиры будут надежно зафиксированы на сиденьях, которые будут подогнаны под индивидуальные параметры каждого конкретного человека. Эти высокотехнологичные сиденья изготовлены из высококачественного алюминия и углеродного волокна. Форму этим сиденьям придают накладки из мягкой и упругой полимерной пены, покрытые слоем специальной технической ткани, разработанной компанией Under Armour. Каждое из сидений оснащено отдельным цифровым сенсорным дисплеем, через который пассажиру передается необходимая информация и через который пассажир имеет возможность связаться с членами экипажа корабля VSS Unity.

Во время полета положение сидений будет постоянно регулироваться так, чтобы ослабить влияние ускорения и снизить физические нагрузки на пассажиров. По достижению высоты невесомости или микрогравитации спинки сидений будут сложены для того, чтобы освободить как можно больше пространства в салоне космического корабля для "свободного плавания" пассажиров.

Во время отдельных этапов полета светодиодная подсветка салона будет менять цвет освещения для создания у пассажиров соответствующего настроения. А 16 камер, установленных в разных уголках салона, будут непрерывно следить за пассажирами, определяя тип и уровень испытываемых ими эмоций. Крепление некоторых из сидений устроено так, что их можно легко демонтировать и установить туда стойки с аппаратурой в том случае, если кто-либо из клиентов соберется провести в космосе свои собственные эксперименты и научные исследования. Відкрити / Коментувати