Zerus79

S.T.A.L.K.E.R

Китайские исследователи предложили концепцию 60-тонного танка с компактным ядерным реактором и электромагнитной рельсовой пушкой, расчётная дальность которой достигает 450 километров. В наиболее продвинутой версии, рассчитанной на период после 2045 года, боевую машину предполагается оснастить реактором тепловой мощностью около 10 мегаватт и рельсотроном с энергией выстрела 50 мегаджоулей.

Концепцию разработали специалисты компании Inner Mongolia First Machinery Group, связанной с производством китайской бронетехники, и Пекинского технологического института. Исследование финансировалось Государственной ключевой лабораторией технологий проектирования и производства специальных транспортных средств.

Авторы предлагают развивать электрические системы танка в три этапа. До 2035 года предполагается создать 60-тонную платформу с электромагнитной пушкой энергией около 10 мегаджоулей и расчётной дальностью до 150 километров. Электроэнергию должен вырабатывать дизельный генератор мощностью около 1500 лошадиных сил, дополненный суперконденсаторами и маховичными накопителями энергии.

На первом этапе также рассматривается электромагнитная защита энергией около двух мегаджоулей. Такие системы используют кратковременный мощный электрический импульс для воздействия на приближающийся боеприпас или процесс его проникновения в броню.

На втором этапе, рассчитанном на 2035–2045 годы, энергию рельсовой пушки планируется увеличить до 20 мегаджоулей, а расчётную дальность — до 300 километров. Мощность дизельной энергетической установки должна возрасти примерно до 2000 лошадиных сил. Около пяти тонн массы машины предполагается выделить под накопители энергии, включая твердотельные аккумуляторы и сверхпроводящие системы хранения.

После 2045 года исследователи предлагают перейти к ядерной энергетической установке. Компактный реактор со свинцово-висмутовым теплоносителем должен развивать около 10 мегаватт тепловой мощности. Его предполагаемый объём ограничен примерно двумя кубическими метрами, масса радиационной защиты — тремя тоннами, а топливо должно обеспечивать работу не менее пяти лет без замены.

Энергию реактора предполагается использовать для питания 50-мегаджоульной электромагнитной пушки. Расчётная начальная скорость её снаряда составляет около 3,5 километра в секунду, а максимальная дальность — примерно 450 километров. Для выстрела рельсотрону требуется за очень короткое время получить десятки мегаджоулей энергии, поэтому реактор должен работать совместно с мощными накопителями, которые постепенно заряжаются между выстрелами.

Одной из главных технических задач станет отвод тепла. Вместе с реактором внутри ограниченного объёма машины необходимо разместить систему преобразования энергии, охлаждение, радиационную защиту, накопители, вооружение и броню. Энергетическая установка также должна выдерживать вибрации и ударные нагрузки, характерные для движения тяжёлой бронетехники. Для отдельных компонентов рассматривается устойчивость к ускорениям примерно до 30 g.

Большая доступная электрическая мощность может использоваться не только для рельсотрона. Исследователи рассматривают электрическую архитектуру как основу для мощных датчиков, средств радиоэлектронной борьбы, активной защиты и других энергоёмких систем.

Проект пока находится на стадии исследований и моделирования. Авторы указывают на необходимость дополнительных многофизических расчётов и испытаний на уровне полноценной машины перед переходом к практической реализации. Создание прототипа ядерной версии танка пока не объявлялось.

Взято с сайта new-science.ru

Новость вышла на рецензируемой научной публикации, в китайском военно-техническом журнале Acta Armamentarii

Современные системы искусственного интеллекта могут значительно лучше справляться со сложными задачами по физике, чем показывают популярные тесты. Международная группа исследователей повторно проверила результаты ведущих ИИ-моделей и обнаружила, что значительная часть зафиксированных ошибок была связана не с рассуждениями ИИ, а с проблемами самих тестов — неверными эталонными ответами, неоднозначными условиями и ошибками автоматической проверки.

Исследователи проанализировали шесть широко используемых физических бенчмарков, предназначенных для оценки способности языковых моделей решать научные и количественные задачи. Для разных разделов физики к проверке привлекали преподавателей и аспирантов с соответствующей специализацией. Эксперты изучали не только ответы моделей, но и условия задач, эталонные решения и результаты автоматического оценивания.

Оказалось, что во многих проверенных случаях ответы, первоначально отмеченные как неправильные, на самом деле не свидетельствовали об ошибке ИИ в физическом рассуждении. Причиной могли быть ошибочные эталонные решения или задачи, допускающие несколько интерпретаций. После экспертной проверки исследователи исправили такие эталоны, а некорректные или недостаточно определённые задания отредактировали либо исключили из оценки.

После этого результаты моделей заметно выросли. Например, показатель GPT-5.6 Sol на наборе HLE-Physics увеличился с 47,3 до 78,7%, а на CMT-Benchmark — с 61,0 до 87,2%. На 54 оставшихся после проверки задачах CritPt показатель corrected pass@4 достиг 94,4%. Существенный рост после исправления тестов наблюдался также на UGPhysics, PRISM-Physics и PHYBench.

При этом результаты не означают, что ИИ уже способен заменить физиков или самостоятельно проводить полноценные научные исследования. Авторы оценивали прежде всего текстовые задачи с проверяемым конечным ответом. Реальная научная работа требует постановки новых вопросов, оценки предположений, работы с экспериментальными данными и проверки новых гипотез — это гораздо более широкий набор способностей.

Исследование указывает на другую проблему: некоторые существующие тесты могут уже плохо подходить для оценки наиболее мощных ИИ-систем. Если после экспертной корректировки модели решают подавляющую часть закрытых задач, дальнейшее сравнение систем потребует более сложных и тщательно проверенных специалистами заданий. Авторы считают, что результаты популярных бенчмарков сегодня могут существенно недооценивать способность передовых моделей решать корректно сформулированные задачи по физике.

Взято с сайта new-science.ru

Исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv и пока не прошло рецензирование.

В эволюционной биологии приспособленность организма часто представляют в виде условного «ландшафта». Высокие участки соответствуют сочетаниям признаков, обеспечивающим лучший успех в выживании и размножении, а низкие — менее выгодным вариантам. Естественный отбор способен постепенно перемещать популяцию в сторону более высокой приспособленности.

Однако вершина такого ландшафта не обязательно представляет собой единственную точку. Разные сочетания признаков могут обеспечивать практически одинаковую приспособленность. Такое явление называют вырожденностью эволюционного ландшафта — множество разных фенотипов могут иметь одинаковый эволюционный успех.

Обычно предполагается, что после достижения такого участка дальнейшие изменения становятся в основном нейтральными. Если один вариант не даёт преимущества перед другим, популяция, казалось бы, должна перемещаться между ними преимущественно случайным образом под действием мутаций и генетического дрейфа.

Рази Фахарельдин и Наама Бреннер из Техниона проверили это предположение с помощью упрощённой математической модели эволюции. В ней учитывались мутации, естественный отбор, изменчивость внутри популяции и геометрическая форма ландшафта приспособленности. Затем исследователи использовали компьютерное моделирование, чтобы проследить изменение популяций на протяжении большого числа поколений.

Модель показала, что даже на участке, где все рассматриваемые варианты обладают одинаковой максимальной приспособленностью, движение популяции может иметь определённое направление. Со временем она смещалась в более «плоские» области ландшафта — туда, где небольшое изменение признаков с меньшей вероятностью приводит к резкому снижению приспособленности.

Авторы назвали этот эффект направленным дрейфом. Его причиной становится взаимодействие между изменчивостью популяции и геометрией ландшафта приспособленности. Более искривлённые участки сильнее ограничивают допустимые изменения признаков, тогда как плоские области позволяют популяции выдерживать более широкий диапазон изменений без значительных потерь приспособленности.

Иными словами, два фенотипа могут быть одинаково успешными в текущих условиях, но различаться тем, насколько опасными окажутся небольшие мутации вокруг каждого из них. Если один вариант расположен в более «плоской» части ландшафта, случайные изменения с меньшей вероятностью вытолкнут его потомков в область низкой приспособленности.

При этом естественный отбор не выбирает устойчивость как отдельную цель. Согласно модели, предпочтение более устойчивых областей возникает само по себе в результате сочетания мутаций, отбора, разнообразия внутри популяции и формы пространства возможных признаков.

Это означает, что эволюционная устойчивость к мутациям теоретически может появляться даже без прямого отбора на эту особенность. Популяция постепенно оказывается в области, где случайные изменения оказывают на неё меньше негативного воздействия.

Такой результат меняет интерпретацию некоторых процессов, которые обычно рассматриваются как нейтральная эволюция. Если разные варианты организма имеют одинаковую наблюдаемую приспособленность, это ещё не означает, что переходы между ними будут полностью случайными.

Исследование также показывает, что небольшие различия между особями могут содержать информацию о структуре эволюционного ландшафта. Распределение вариантов внутри популяции способно отражать не только текущий естественный отбор, но и путь, по которому популяция двигалась в прошлом.

Авторы отмечают сходство обнаруженного эффекта с некоторыми процессами в машинном обучении. При обучении нейронных сетей алгоритмы также нередко оказываются в более плоских областях пространства решений, где небольшие изменения параметров слабее влияют на результат. Однако механизмы, приводящие к такому поведению в эволюции и машинном обучении, различаются.

Работа пока не доказывает, что такой направленный дрейф в том же виде происходит во всех реальных биологических популяциях. Исследование основано на минимальной математической модели гладкого ландшафта приспособленности. Следующим шагом должна стать проверка того, насколько эффект сохраняется в более сложных моделях и можно ли обнаружить его признаки в данных о природных популяциях.

Если механизм подтвердится в реальных биологических системах, он поможет объяснить, почему эволюция способна приводить организмы к устойчивым состояниям даже тогда, когда такая устойчивость напрямую не увеличивает их текущую приспособленность.

Взято с сайта New-Science.ru

Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Японские физики предложили использовать Землю как гигантский природный детектор тёмной материи. Проанализировав данные о магнитном поле планеты за десять лет, исследователи обнаружили десятки сигналов, соответствующих некоторым теоретическим признакам сверхлёгких частиц — аксионов и тёмных фотонов. Пока ни один из этих сигналов нельзя считать доказательством существования тёмной материи, поскольку у них могут быть более обычные природные или техногенные объяснения.

Идея основана на том, что пространство между поверхностью Земли и ионосферой способно работать как огромный электромагнитный резонатор. По словам физика-теоретика Ацуси Таруи, эта естественная система может усиливать электромагнитные волны именно в том диапазоне частот, который соответствует рассматриваемым массам гипотетических частиц тёмной материи.

Одним из кандидатов на роль тёмной материи являются аксионы. Эти чрезвычайно лёгкие гипотетические частицы были предложены ещё в 1970-х годах для решения проблемы в физике элементарных частиц. Позднее выяснилось, что при определённой массе они могут одновременно объяснять часть скрытой массы Вселенной.

В отличие от многих других кандидатов в частицы тёмной материи, аксионы должны слабо взаимодействовать с электромагнитными полями. В присутствии сильного магнитного поля они теоретически способны превращаться в фотоны. Именно поэтому физики пытаются искать их не только в лабораторных экспериментах, но и возле нейтронных звёзд и других объектов с мощными магнитными полями.

Японские исследователи решили использовать вместо искусственного магнита магнитное поле самой Земли. Если аксионы постоянно проходят через планету вместе с потоком галактической тёмной материи, их взаимодействие с геомагнитным полем должно создавать чрезвычайно слабые электромагнитные колебания. Пространство между поверхностью планеты и ионосферой при определённых частотах способно дополнительно усиливать такой сигнал.

Для проверки этой идеи команда изучила данные магнитных наблюдений Британской геологической службы, собранные с 2012 по 2022 год. Исследователи искали очень узкие и устойчивые сигналы на частотах, соответствующих диапазону возможных масс аксионов.

После учёта фоновых помех физики обнаружили 65 потенциальных аксионных сигналов. Когда статистические требования сделали более строгими, число кандидатов сократилось до 25. Их происхождение пока неизвестно, поэтому авторы не утверждают, что обнаружили аксионы.

Учёные также проверили возможность поиска другого кандидата на роль тёмной материи — тёмного фотона. В некоторых моделях физики за пределами Стандартной модели такая частица может обладать массой и крайне слабо взаимодействовать с обычным веществом.

При поиске тёмных фотонов первоначальный анализ выявил до 342 потенциальных сигналов. После применения более строгого критерия отношения сигнал/шум осталось 31 событие, которое заслуживает дальнейшего изучения.

Существующие данные пока не позволяют определить, связаны ли какие-либо из найденных сигналов с аксионами, тёмными фотонами или неизвестными источниками электромагнитных помех. Однако различие между двумя гипотезами даёт исследователям способ проверить их в будущем.

Сигнал от аксионов должен зависеть от магнитного поля Земли, напряжённость и направление которого меняются в разных регионах планеты. По расчётам исследователей, потенциальный аксионный сигнал должен быть слабее вблизи полюсов и значительно сильнее в районе Юго-Восточной Азии.

Для тёмных фотонов такая зависимость от геомагнитного поля не требуется. Если один и тот же сигнал будет иметь практически одинаковую интенсивность в разных частях Земли, это будет больше соответствовать гипотезе тёмных фотонов. Если же его амплитуда станет меняться вместе с характеристиками магнитного поля планеты, это может указывать на аксионную природу.

Пока проверить эту разницу невозможно, поскольку использованные в анализе данные поступили только с одной обсерватории в Великобритании. Следующим шагом должны стать одновременные наблюдения на нескольких геомагнитных станциях в разных частях мира.

Если один и тот же устойчивый сигнал удастся независимо зарегистрировать на разных континентах и его интенсивность будет меняться именно так, как предсказывают модели, это позволит значительно лучше проверить гипотезу о происхождении сигнала из тёмной материи.

Главным результатом работы пока стало не обнаружение новой частицы, а демонстрация необычного метода её поиска. Земное магнитное поле вместе с ионосферой фактически может выполнять роль природного детектора планетарного масштаба, позволяя искать сверхлёгкую тёмную материю без строительства гигантской экспериментальной установки.

Взято с сайта New-Science.ru

Физики пытаются объяснить необычно энергичный фотон, который, по имеющимся моделям распространения света во Вселенной, не должен был сохранить такую энергию после путешествия на огромном расстоянии. Событие связано с гамма-всплеском GRB 221009A — самым ярким из когда-либо зарегистрированных подобных взрывов, получившим неофициальное название BOAT (Brightest Of All Time). Анализ данных указывает на возможную регистрацию фотона с энергией около 300 ТэВ, что вновь вызвало интерес к теориям за пределами современной физики частиц.

Гамма-всплеск GRB 221009A произошёл примерно 2,4 миллиарда световых лет от Земли и был обнаружен 9 октября 2022 года. В течение короткого времени он стал самым мощным гамма-событием, когда-либо наблюдавшимся астрономами. Всплеск был настолько ярким, что его излучение повлияло даже на верхние слои атмосферы Земли, а учёные по всему миру направили на него десятки телескопов.

Обычно такие события связаны с гибелью массивных звёзд и образованием чёрных дыр либо слиянием компактных объектов. При этом в момент взрыва выделяется колоссальное количество энергии, а частицы и излучение ускоряются до экстремальных значений.

Однако именно самые энергичные фотоны от GRB 221009A поставили перед физиками новую загадку.

Согласно современным представлениям, фотоны очень высокой энергии не должны беспрепятственно пересекать Вселенную на миллиарды световых лет. Причина связана с взаимодействием гамма-излучения с так называемым внегалактическим фоновым светом — слабым излучением, которое заполняет пространство между галактиками.

При столкновении такого гамма-фотона с фотоном низкой энергии может возникать пара электрон-позитрон. В результате высокоэнергичный фотон исчезает, а его энергия превращается в массу новых частиц. Чем выше энергия фотона, тем меньше расстояние, которое он способен пройти через космическое пространство.

Именно поэтому обнаружение фотона с энергией порядка 300 ТэВ после путешествия из далёкой галактики стало неожиданным.

Новый анализ данных китайского широкоугольного черенковского детектора LHAASO и других инструментов указывает на возможное наличие такого сверхэнергичного события. По оценке исследователей, энергия фотона составила около 300 ТэВ, с диапазоном неопределённости примерно от 262 до 343 ТэВ.

Если интерпретация верна, возникает вопрос: каким образом такой фотон смог достичь Земли?

Одно из возможных объяснений заключается в том, что существующие модели распространения гамма-излучения требуют уточнения. Например, некоторые теории предполагают существование аксионоподобных частиц — гипотетических объектов, которые могут взаимодействовать с фотонами в сильных магнитных полях.

Согласно такой гипотезе, часть гамма-излучения могла превращаться в аксионоподобные частицы возле источника, путешествовать через Вселенную практически без потерь, а затем снова превращаться в фотоны рядом с Млечным Путиём.

Однако сами исследователи подчёркивают: одних только аксионоподобных частиц недостаточно, чтобы полностью объяснить наблюдение. Возможны и другие варианты — от особенностей работы источника до более фундаментальных изменений в описании взаимодействия света и материи.

Ещё одна интересная возможность связана с нарушением лоренц-инвариантности — одного из фундаментальных принципов специальной теории относительности Эйнштейна. Эта идея предполагает, что законы физики могут немного отличаться при экстремально высоких энергиях.

Такие эффекты активно ищут физики, однако до сих пор ни один эксперимент не дал убедительного подтверждения нарушения специальной теории относительности. Поэтому подобные наблюдения рассматриваются прежде всего как способ установить новые ограничения на возможную новую физику.

Главная ценность события заключается не только в самом фотоне, а в том, что оно позволяет проверять физику в условиях, недоступных земным ускорителям.

Даже крупнейшие установки вроде Большого адронного коллайдера не способны напрямую создавать частицы с такими энергиями. Космические источники — гамма-всплески, активные ядра галактик и сверхновые — становятся своеобразными природными ускорителями, которые позволяют изучать Вселенную в экстремальных режимах.

Однако окончательные выводы делать пока рано. Учёным необходимо подтвердить, что зарегистрированный сигнал действительно является фотоном с такой энергией, а не результатом статистической особенности или ошибки интерпретации данных.

Если наблюдение подтвердится, оно станет одним из самых интересных указаний на возможную физику за пределами Стандартной модели. Если же найдётся обычное астрофизическое объяснение, результат всё равно поможет лучше понять, как самые мощные взрывы во Вселенной ускоряют частицы и распространяют гамма-излучение.

Гамма-всплеск GRB 221009A уже стал уникальным объектом для исследований. Теперь он может стать ещё и естественной лабораторией для проверки фундаментальных законов природы на энергиях, которые невозможно получить на Земле.

Взято с сайта new-science.ru

Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.

Международная группа физиков предложила использовать необычные квантовые материалы для поиска лёгких частиц тёмной материи. По расчётам исследователей, такие материалы могут оказаться значительно чувствительнее существующих детекторных систем и открыть доступ к области параметров, которую современные эксперименты практически не способны исследовать.

Тёмная материя, согласно современным оценкам, составляет около 85% всей материи во Вселенной. Она не испускает, не поглощает и не отражает свет, поэтому непосредственно наблюдать её невозможно. О её существовании судят по гравитационному воздействию на галактики и крупномасштабную структуру Вселенной.

Особенно трудно искать лёгкие частицы тёмной материи, поскольку при взаимодействии с обычным веществом они передают крайне небольшую энергию. Поэтому для их регистрации необходимы материалы, способные реагировать на чрезвычайно слабые энергетические возмущения.

Исследователи выделили три перспективных материала: диселенид титана TiSe₂, рутенат стронция Sr₂RuO₄ и алмаз с проводимостью p-типа. Их электронная структура позволяет усиливать слабые сигналы, которые теоретически могут возникать при взаимодействии вещества с частицами лёгкой тёмной материи.

Ключевую роль играют низкоэнергетические коллективные колебания электронов — плазмоны. В предложенных материалах такие возбуждения возникают при очень небольших энергиях и поэтому могут значительно сильнее реагировать на взаимодействие с лёгкими частицами, чем материалы, используемые в современных детекторах.

Команда провела квантово-механические расчёты из первых принципов, моделируя отклик каждого материала на возможные взаимодействия с тёмной материей. Результаты показали, что новые детекторы могли бы исследовать ранее недоступные диапазоны масс и параметров частиц.

Наиболее перспективным оказался диселенид титана. По расчётам, детектор на основе TiSe₂ в некоторых диапазонах может повысить чувствительность примерно на два-три порядка, то есть в сотни и потенциально до тысячи раз по сравнению с материалами, которые сегодня рассматриваются в качестве стандартных кандидатов.

Дополнительное преимущество двух предложенных материалов заключается в направленной чувствительности. Их отклик зависит от того, под каким углом предполагаемая частица тёмной материи движется относительно кристаллической структуры.

Поскольку Земля вращается вокруг своей оси, ориентация такого детектора относительно предполагаемого потока частиц постоянно менялась бы. Это должно создавать характерные суточные изменения интенсивности сигнала, которые можно использовать для отделения возможных событий тёмной материи от фоновых процессов.

Такой эффект особенно важен для будущих экспериментов, поскольку одной высокой чувствительности недостаточно: исследователям необходимо убедительно отличать редкие взаимодействия неизвестных частиц от шумов, естественной радиоактивности и других источников ложных событий.

Предложенные материалы имеют и практическое преимущество — все три уже можно получать существующими методами. Диселенид титана исследователи считают особенно удобным для масштабируемого производства. В работе использовались образцы TiSe₂ миллиграммового масштаба, полученные методом химического транспорта из газовой фазы в лаборатории Университета Л’Акуилы.

Учёные подчёркивают, что значение работы не ограничивается тремя рассмотренными материалами. Многие другие квантовые материалы также обладают низкоэнергетическими коллективными возбуждениями, которые пока почти не изучались с точки зрения регистрации тёмной материи.

Это открывает новое направление на пересечении физики элементарных частиц, физики конденсированного состояния и материаловедения. Вместо поиска только новых схем детекторов исследователи предлагают подбирать материалы, электронная структура которых сама по себе усиливает чрезвычайно слабые сигналы.

Следующим этапом станет экспериментальная проверка рассчитанной чувствительности и создание детекторов, способных работать с такими квантовыми материалами при низких энергетических порогах. Если прогнозы подтвердятся, подобные системы смогут значительно расширить область поисков лёгкой тёмной материи.

Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.

Исследователи Google DeepMind и Google Research разработали систему WeatherNext Cyclones, которая прогнозирует траекторию, интенсивность и размеры тропических циклонов. В испытаниях модель получила примерно сутки дополнительной заблаговременности по сравнению с ведущими оперативными системами. Иными словами, прогноз той же точности можно получить примерно на день раньше.

Система обучалась на глобальных атмосферных данных и базе IBTrACS, содержащей сведения почти о 5000 исторических тропических циклонах. Исследователи проверили её на штормах 2023–2025 годов. Согласно статье в Nature, WeatherNext Cyclones улучшила прогнозы траектории, максимальной скорости ветра и размеров области сильных ветров примерно на один день или больше.

Особенно заметна разница на горизонте около пяти суток. Средняя ошибка прогноза траектории WeatherNext Cyclones составляла примерно 230 километров, тогда как у ансамблевой модели ECMWF — около 370 километров, а у другой ИИ-модели Google GenCast — около 335 километров.

WeatherNext Cyclones не выдаёт одну единственную траекторию. Она строит до 1000 возможных сценариев развития шторма, что позволяет оценивать вероятность редких и опасных событий, например быстрого усиления перед выходом на сушу. Прогноз может рассчитываться на период до 15 суток, а один полный расчёт выполняется менее чем за минуту на специализированном процессоре TPU.

Во время сезона ураганов 2025 года систему уже использовали специалисты Национального центра ураганов США. При формировании урагана Melissa WeatherNext заранее показывала высокий риск того, что он достигнет пятой категории перед выходом на Ямайку.

Авторы подчёркивают, что ИИ не должен заменять метеорологов. Его задача — дополнять традиционные физические модели и давать специалистам дополнительный источник прогноза.

Главное преимущество системы заключается именно во времени. Дополнительные сутки могут дать прибрежным регионам больше возможностей для эвакуации, подготовки инфраструктуры и предупреждения населения.

Взято с сайта new-science.ru