Исследование , опубликованное в журнале Science , впервые экспериментально демонстрирует, что электронные и механические свойства металла связаны. Ранее теоретически предполагалось, что связь будет, но считалось, что она будет слишком мала, чтобы обнаружить ее в эксперименте.
Доктор Клиффорд Хикс, специалист по физике конденсированных сред, работавший над исследованием, сказал: "Механические свойства обычно описываются в терминах связей между атомами, в то время как электронные свойства металлов описываются состояниями, которые распространяются на многие атомы".
"Обычно считается, что на атомную решетку (термин, используемый для описания расположения атомов) металла и его механические свойства не влияет то, какие электронные состояния заняты, а какие пусты, но в этой работе мы показываем, что это не всегда правильное предположение".
Исследователи из Бирмингемского университета и Института химической физики твердого тела имени Макса Планка (Дрезден, Германия) провели эксперименты со сверхпроводящим металлом рутенатом стронция (Sr 2 RuO 4 ).
Измеряя искажение решетки в зависимости от приложенного напряжения, команда обнаружила, что когда Sr 2 RuO 4 сжимается примерно на 0,5%, показатель механической жесткости, известный как модуль Юнга, уменьшается примерно на 10%, а затем увеличивается примерно на 20% при дальнейшем сжатии материала. Это изменение соответствует занятию нового набора электронных состояний при переходе, который был идентифицирован ранее с помощью электронных, но не механических измерений.
Испарение происходит вокруг нас постоянно, от пота, охлаждающего наши тела, до росы, сгорающей на утреннем солнце.
В последние годы некоторые исследователи были озадачены, обнаружив, что вода в их экспериментах, которая содержалась в губкообразном материале, известном как гидрогель , испарялась с большей скоростью, чем можно было объяснить количеством тепла, или тепловой энергии , которую получала вода. Превышение было значительным — удвоение или даже утроение или более теоретической максимальной ставки.
После проведения серии экспериментов и моделирования, а также пересмотра некоторых результатов различных групп, которые утверждали, что превысили температурный предел, команда исследователей из Массачусетского технологического института пришла к поразительному выводу: при определенных условиях, на границе раздела, где вода встречается с воздухом, свет может непосредственно вызывать испарение без необходимости в нагревании, и на самом деле он делает это даже эффективнее, чем тепло. В этих экспериментах вода содержалась в гидрогелевом материале, но исследователи предполагают, что это явление может происходить и при других условиях.
Результаты опубликованы на этой неделе в статье в PNAS постдока Массачусетского технологического института Яодонга Ту, профессора машиностроения Ган Чена и четырех других.
Исследователи говорят, что это явление может играть определенную роль в формировании и эволюции тумана и облаков, и поэтому его было бы важно включить в климатические модели для повышения их точности. Он также может играть важную роль во многих промышленных процессах , таких как опреснение воды на солнечных батареях, возможно, создавая альтернативы этапу предварительного преобразования солнечного света в тепло.
Технология, которая создает сжатый свет в вакуумной камере LIGO. Снимок был сделан с одного из обзорных экранов камеры в то время, когда "соковыжималка" работала и накачивалась зеленым светом.
В 2015 году Лазерно-интерферометрическая гравитационно—волновая обсерватория (LIGO) вошла в историю, когда впервые напрямую обнаружила гравитационные волны - рябь в пространстве и времени, создаваемую парой сталкивающихся черных дыр.
С тех пор LIGO и его дочерний детектор в Европе Virgo обнаружили гравитационные волны от десятков слияний черных дыр, а также от столкновений между родственным классом звездных остатков, называемых нейтронными звездами. В основе успеха LIGO лежит его способность измерять растяжение и сжатие ткани пространства-времени в масштабах, в 10 тысяч триллионов раз меньших размера человеческого волоса.
Какими бы непостижимо малыми ни были эти измерения, точность LIGO по-прежнему ограничена законами квантовой физики. В очень крошечных, субатомных масштабах пустое пространство заполнено слабым "потрескиванием" квантового шума, который мешает измерениям LIGO и ограничивает чувствительность обсерватории.
Теперь, в статье, принятой к публикации в Physical Review X, исследователи LIGO сообщают о значительном прогрессе в квантовой технологии под названием "сжатие", которая позволяет им обойти этот предел и измерить колебания в пространстве-времени во всем диапазоне гравитационных частот, обнаруженных LIGO.
Эта новая технология "частотно-зависимого сжатия", действующая в LIGO с момента возобновления ее работы в мае 2023 года, означает, что детекторы теперь могут исследовать больший объем Вселенной и, как ожидается, обнаружат примерно на 60% больше слияний, чем раньше. Это значительно повышает способность LIGO изучать экзотические события, которые сотрясают пространство и время.
"Мы не можем контролировать природу, но мы можем контролировать наши детекторы" - Лиза Барсотти, старший научный сотрудник Массачусетского технологического института.
"Теперь, когда мы превзошли этот квантовый предел , мы можем гораздо больше заниматься астрономией" - объясняет Ли Маккаллер, доцент кафедры физики Калифорнийского технологического института и один из руководителей нового исследования. "LIGO использует лазеры и большие зеркала для проведения своих наблюдений, но мы работаем на уровне чувствительности, который означает, что устройство подвержено влиянию квантовой сферы".
Полученные результаты также имеют значение для будущих квантовых технологий, таких как квантовые компьютеры и другая микроэлектроника, а также для фундаментальных физических экспериментов. "Мы можем взять то, чему научились у LIGO, и применить это к задачам, требующим измерения расстояний субатомного масштаба с невероятной точностью", - говорит Маккаллер.
Законы квантовой физики диктуют, что частицы, включая фотоны, будут случайным образом появляться в пустом пространстве и вылетать из него, создавая фоновое "потрескивание" квантового шума, которое вносит уровень неопределенности в лазерные измерения LIGO. Квантовое сжатие, уходящее корнями в конец 1970-х годов, представляет собой метод подавления квантового шума, или, более конкретно, для перемещения шума из одного места в другое с целью проведения более точных измерений.
Термин "сжимание" относится к тому факту, что светом можно манипулировать, как животным из воздушного шарика. Чтобы сделать собаку или жирафа, можно зажать одну секцию длинного воздушного шарика в маленьком точно расположенном суставе. Но тогда другая сторона воздушного шара увеличится до большего, менее точного размера. Свет можно аналогичным образом сжать, чтобы он был более точным по одному признаку, такому как его частота, но в результате он становится более неопределенным по другому признаку, такому как его мощность. Это ограничение основано на фундаментальном законе квантовой механики, называемом принципом неопределенности, который гласит, что вы не можете знать одновременно положение и импульс объектов (или частоту и мощность света).
С 2019 года двойные детекторы LIGO сжимают свет таким образом, чтобы улучшить свою чувствительность к верхнему частотному диапазону гравитационных волн, которые они обнаруживают. Но точно так же, как сжатие одной стороны воздушного шара приводит к расширению другой стороны, сжатие света имеет свою цену. Сделав измерения LIGO более точными на высоких частотах, измерения стали менее точными на более низких частотах.
Международная команда обнаружила удаленный всплеск космических радиоволн продолжительностью менее миллисекунды. Этот "быстрый радиовсплеск" (FRB) является самым удаленным из когда-либо обнаруженных. Его источник был обнаружен Очень Большим Телескопом (VLT) Европейской южной обсерватории (ESO) в галактике, расположенной так далеко, что ее свету потребовалось 8 миллиардов лет, чтобы достичь нас. FRB также является одним из самых энергичных из когда-либо наблюдавшихся, за крошечную долю секунды он выпустил эквивалент общего излучения нашего Солнца за 30 лет.
Изображение художника (не в масштабе) иллюстрирует путь быстрого радиовсплеска FRB 20220610A от далекой галактики, где он возник, до Земли, в одном из спиральных рукавов Млечного Пути.
Обнаружение вспышки, названной FRB 20220610A, было сделано в июне прошлого года радиотелескопом ASKAP в Австралии, и это побило предыдущий рекорд команды по расстоянию на 50 процентов.
"Используя набор антенн ASKAP, мы смогли точно определить, откуда произошел взрыв", - говорит Стюарт Райдер, астроном из Университета Маккуори в Австралии и соавтор исследования под названием "Яркий быстрый радиовсплеск, который исследует Вселенную при красном смещении 1" и опубликованного в Science.
Температура воды вокруг Антарктики. На западной стороне Антарктиды температура воды на морском дне приближается к 2 градусам Цельсия - и это достаточно тепло, чтобы растопить лед, который лежит поверх него.
По данным ученых, 71 из 162 шельфовых ледников, окружающих Антарктиду, сократился в объеме за 25 лет с 1997 по 2021 год, при этом чистый выброс талой воды в океаны составил 7,5 триллиона метрических тонн. Работа опубликована в журнале Science Advances .
Они обнаружили, что почти все шельфовые ледники на западной стороне Антарктиды испытали потерю льда . Напротив, большинство шельфовых ледников на восточной стороне остались прежними или увеличились в объеме.
По подсчетам ученых, за 25 лет в океан было экспортировано почти 67 триллионов метрических тонн льда, что было компенсировано добавлением 59 триллионов метрических тонн льда на шельфовые ледники, что привело к чистым потерям в размере 7,5 триллионов метрических тонн.
Трое ученых получили Нобелевскую премию по физике за то, что впервые на долю секунды заглянули в сверхбыстрый мир вращающихся электронов - область, которая однажды может привести к усовершенствованию электроники или диагностике заболеваний.
Награда досталась франко-шведской физикке Анне Л'Юйе, французскому ученому Пьеру Агостини и уроженцу Венгрии Ференцу Краушу за их работу с крошечной частью каждого атома, которая вращается вокруг центра и является фундаментальной практически для всего: химии, физики, наших тел и наших гаджетов.
График, показывающий плотности всех элементов от Z = 1 до 100, с тяжелыми металлами, помеченными красными треугольниками. Красный треугольник в правом верхнем углу - это осмий (Z = 76) элемент с самой высокой экспериментально измеренной массовой плотностью
Плотность некоторых астероидов выше, чем у любых известных элементов, существующих на Земле. Это говорит о том, что они, по крайней мере частично, состоят из неизвестных типов "сверхплотной" материи, которые не могут быть изучены обычной физикой.
Ян Рафельски и его команда с физического факультета Аризонского университета в Тусоне, США, предполагают, что они могут состоять из сверхтяжелых элементов с атомным номером, выходящими за предел периодической таблицы.
Они смоделировали свойства таких элементов, используя модель атомной структуры Томаса-Ферми, сосредоточившись, в частности, на предлагаемом "островке ядерной стабильности" при Z = 164 и около него, и расширили свой метод, включив в него более экзотические типы сверхплотных материалов. В настоящее время эта работа опубликована в Европейском физическом журнале Plus.
Взять с собой побольше вкусняшек, запасное колесо и знак аварийной остановки. А что сделать еще — посмотрите в нашем чек-листе. Бонусом — маршруты для отдыха, которые можно проехать даже в плохую погоду.
В математике гипотеза Калаби была гипотезой о существовании некоторых «хороших» римановых метрик на некоторых комплексных многообразиях. Описано Эудженио Калаби (1954 , 1957 ) и математически доказано Шинг-Тунг Яу (Медаль Филдса в 1982).
Гипотеза Калаби утверждает, что начиная со случая одного комплексного измерения (и двух вещественных), исходя из общей топологии и формы, где средняя кривизна равна нулю, можно найти метрику или геометрию, где кривизна везде равна нулю. Для случая высоких размерностей гипотеза Калаби конкретно указывает на кривизну Риччи (которая совпадает с гауссовой кривизной для двух вещественных измерений, но отличается от нее, если размерность выше двух), а условие равенства нулю средней кривизны Риччи заменяется условием обращения в нуль первого класса Черна. Калаби утверждал, что если топологическое условие обращения в нуль первого класса Черна выполняется, то должна существовать кэлерова метрика с нулевой кривизной Риччи. Таким образом, весьма широкое и размытое утверждение заменялось гораздо более узким и строгим — и именно поэтому большинство математиков сочли это довольно неожиданным.
Принято было считать, что никто никогда не сможет записать точное решение гипотезы Калаби за исключением разве что нескольких частных случаев. Если это предположение было правильным — что и было впоследствии доказано, — то ситуация становилась безнадежной, и тогда утверждение Калаби можно охарактеризовать как «слишком хорошее, чтобы быть правдой».
Можно провести следующую аналогию с теорией чисел. Хотя существует множество чисел, записать которые на бумаге не составляет ни малейшего труда, существует гораздо более обширный класс чисел, которые мы никогда не сможем записать в явном виде. Эти числа, называемые трансцендентными, включают в свое множество, например, e (2,718…) и π (3,1415…), запись которых даже с триллионом знаков после запятой все равно не будет полной. С технической точки зрения это происходит потому, что такие числа нельзя получить путем алгебраических преобразований и они не являются корнями полинома с рациональными коэффициентами. Ввести их можно только при помощи определенных правил, это означает, что мы можем дать сколь угодно точное и обширное их описание, но никогда — дословное.
