Край Будущего

Давайте разберемся, что это значит на простом языке. Исследователи разработали новый метод сжатия электронного пучка с помощью магнитов, что позволяет направить его по прямой траектории, увеличивая при этом мощность. По сути, представьте, что они взяли длинный шланг и сжали его в узком месте, что дало мощный фонтан воды – вот и тут произошло нечто похожее, только вместо воды – электроны!

В ходе экспериментов на ускорителе, в котором электроны разгоняются до невероятных 99% скорости света (можно только представить, насколько это быстро!), удалось сжать электронный пучок до короткого импульса длиной всего 0,3 микрометра. Это как если бы вы сжали свет в точку – миссия почти невозможная, но физики сделали это!

Этот метод имеет огромный потенциал для изучения таких сложных химических процессов, как создание новых видов плазмы. Плазма, кстати, это тот самый «четвертый агрегатный состояние вещества», которое может позволить нам открывать новые горизонты в науке!

Не менее интригующим является возможность использования этого метода для изучения природы вакуума и фундаментальных свойств пространства. Наша Вселенная полна тайн, и каждый шаг вперед в научных исследованиях может помочь нам заглянуть в самые глубины этих загадок. Представьте себе возможность узнать, как работает пространство на самом базовом уровне! Это как если бы вы нашли старую шкатулку с сокровищами и отрыли новые, ранее неведомые миру секреты!

Таким образом, работа команды из SLAC не просто интересное научное открытие; это также шаг к более глубокому пониманию законов природы и механизмов, управляющих нашим миром. Так что, если вы когда-нибудь задумывались, как электроны могут изменить наше представление о Вселенной, знайте: они уже это делают!

Недавнее исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters, взорвало наши представления о том, как можно изучать квантовые свойства систем без прямого измерения! Ученые предложили использовать тепло в качестве своего рода «свидетеля», что стало настоящим открытием в перекрестке термодинамики и квантовой теории информации. Давайте заглянем в детали этого увлекательного подхода!

Научная концепция вдохновлена знаменитым демоном Максвелла, вымышленным существом из 19 века, которое может сортировать молекулы газа по их скорости и, как бы, нарушать второй закон термодинамики. Эта идея задает вполне человечный вопрос: «А что, если мы могли бы исследовать квантовые системы так же умно?».

Доктор Алекссандр де Оливейра Юниор объясняет, что в их исследовании они заменили классическую память на квантовую, что привело к открытию связи между термальным потоком и уникальными свойствами квантовых систем. Оказалось, что простое обменивание теплом с окружающей средой может раскрывать удивительные особенности квантовых систем!

Традиционные методы измерения квантовых свойств, такие как запутанность и когерентность, зависят от прямых контактов, что зачастую разрушает саму квантовую информацию. В конечном счете, это похоже на то, как если бы вы пытались сделать селфи с двигающимся объектом — каждый раз, когда у вас получалось, ваше мгновение счастья оборачивалось рандеву с шумом!

Теперь новый метод позволяет избежать этой проблемы: вместо того, чтобы проводить прямые измерения, исследователи наблюдают за тепловыми сигналами, исходящими от системы. Как это работает? Давайте представим это на примере. Алиса и Боб хотят проверить, запутано ли их квантовое состояние. Они используют тепловую ванну и квантовую память в качестве дополнительных «свидетелей». После взаимодействия с системой они могут определить, как изменились тепловые параметры — и если изменения выходят за пределы ожидаемого диапазона, значит, у них, похоже, есть запутанное состояние!

Этот подход кажется невероятно многообещающим, и команда уже нашла пути, как можно реализовать его на современных экспериментальных платформах. Профессор Патрик Липка-Бартосик говорит, что технологии вроде ядерного магнитного резонанса или квантовой электродинамики могут быть ключевыми для проверки их теории.

В будущем исследователи подчеркивают желание расширить этот подход для работы с многочастичными квантовыми корреляциями, что, как они признают, может быть настоящей головоломкой! Они предполагают, что такой подход откроет новые горизонты для практических квантовых приложений, делая квантовый мир чуть более доступным для понимания и использования.

Итак, готовьтесь! Этот новый способ измерения тепловых эффектов в квантовых системах может изменить правила игры в области квантовой науки в ближайшие годы. Надеюсь, вам понравилась эта захватывающая экскурсия в мир квантовых исследований!

Космический аппарат NASA Europa Clipper совершил важный маневр, пролетев всего в 884 км. над Марсом, продолжая свой путь к ледяному спутнику Юпитера, Европе. Этот пролёт был стратегическим шагом, предназначенным для коррекции траектории аппарата с помощью гравитации Марса, что позволило ему ускориться дальше в глубокий космос.

Запущенный 14 октября 2024 года с Космического центра Кеннеди NASA, Europa Clipper отправляется в путешествие длиной 1,8 миллиарда миль (2,9 миллиарда километров) к системе Юпитера. Миссия стоимостью 5,2 миллиарда долларов является первой специализированной попыткой NASA исследовать Европу — мир, который может скрывать под своей толстой ледяной оболочкой подземный океан, потенциально подходящий для поддержания жизни.

Аппарат, длиной с баскетбольное поле, с массивными солнечными панелями, является одной из крупнейших миссий по исследованию планет NASA. Пролёт мимо Марса — это не только возможность приблизиться к Красной планете, но и применение техники гравитационной помощи, которая позволяет изменить скорость и траекторию космического аппарата без дополнительного топлива.

Во время ближайшего подхода, который произошел 14 октября, зонд двигался с приблизительной скоростью 24,5 км в секунду. Когда он вышел за пределы гравитационного влияния Марса, его скорость немного снизилась до 22,5 км в секунду.

Этот пролёт также предоставляет возможность протестировать ключевые инструменты космического аппарата. Включение тепловизора позволит захватить многоцветные изображения Марса, а радарный инструмент, предназначенный для проникновения через ледяную оболочку Европы, пройдет свой первый реальный тест. Этот пролёт предоставляет редкую возможность увидеть их работу в космосе впервые.

Космические лучи сверхвысоких энергий (UHECRs) представляют собой частицы с наивысшей энергией во Вселенной, превышающей возможности человеческих экспериментов более чем в миллион раз. Несмотря на то, что их существование известно уже 60 лет, учёные до сих пор не могут найти удовлетворительное объяснение их происхождения, которое бы соответствовало всем наблюдениям.

Однако новая теория, предложенная физиком из Нью-Йоркского университета Гленнис Фаррар, предоставляет жизнеспособное и проверяемое объяснение механизма создания космических лучей сверхвысоких энергий. «После шести десятилетий усилий происхождение этих загадочных частиц, обладающих наивысшей энергией во Вселенной, возможно, наконец-то стало ясным», — говорит Фаррар.

Согласно её теории, эти лучи ускоряются в турбулентных магнитных потоках, возникающих при слиянии двойных нейтронных звёзд. Эти потоки выбрасываются из остатков слияния до формирования конечной чёрной дыры. В процессе слияния также генерируются мощные гравитационные волны, некоторые из которых уже были обнаружены учеными коллаборации LIGO-Virgo.

Теория Фаррар впервые объясняет две загадочные особенности: тесную корреляцию между энергией космических лучей сверхвысоких энергий и их электрическим зарядом, а также экстраординарную энергию нескольких событий с самой высокой энергией.

Это открытие предоставляет новый инструмент для понимания наиболее энергетически экстремальных событий во Вселенной, таких как слияние двух нейтронных звёзд с образованием чёрной дыры. Этот процесс ответственен за создание многих ценных и экзотических элементов, включая золото, платину, уран, йод и ксенон.

Из анализа Фаррар следуют два вывода, которые могут быть проверены в будущих исследованиях. Исследование предполагает, что космические лучи сверхвысоких энергий могут формироваться в процессе слияния нейтронных звёзд, что приводит к синтезу редких тяжёлых элементов, таких как ксенон и теллур. Это открытие даёт учёным новое направление для поиска: они будут искать следы этих элементов в данных о космических лучах сверхвысоких энергий. Теория также предсказывает, что при столкновениях космических лучей сверхвысоких энергий могут образовываться нейтрино очень высоких энергий, которые должны сопровождаться гравитационными волнами, возникающими при слиянии нейтронных звёзд — предполагаемом источнике этих космических лучей.

Эта теория открывает новые перспективы в изучении космических лучей сверхвысоких энергий и может привести к значительному прогрессу в понимании экстремальных процессов во Вселенной.

Оказывается, скорость ветров на полюсах Тулоса достигает 13 километров в секунду, а у экватора — целых 27 километров в секунду, что в сумме составляет невероятные 97 200 км/ч‼

Астрономы никогда прежде не сталкивались с такими мощными ветрами. Даже WASP-127 b не может похвастаться столь внушительными показателями. Более того, атмосфера этой планеты поразительным образом перевернута, что добавляет ей ещё больший элемент удивления. Средняя температура на Тулосе оказалась значительно выше, чем ожидалось — 2500°C вместо предполагаемых 1900 градусов.

"Атмосфера экзопланеты WASP-121 b ставит под сомнение наше понимание погодных процессов не только на Земле, но и на всех планетах. Это нечто, что могло бы быть описано лишь в научной фантастике," — комментирует Джулия Виктория Зайдель, руководитель группы астрономов и научный сотрудник Обсерватории Ниццы.

Но и это ещё не всё. Как и у WASP-127 b, в средней части атмосферы Тулоса бушует струйное течение, охватывающее экватор планеты и движущееся в том же направлении, что и её вращение. В верхних слоях, состоящих в основном из водорода, также наблюдаются потоки, напоминающие струйные течения, однако некоторые из них частично уносятся в открытый космос. Это настоящий атмосферный хаос, который не поддаётся простому объяснению.

"То, что мы наблюдаем, противоречит нашим теоретическим моделям," — подчеркивают исследователи. Это значит, что в наших пониманиях фундаментальных процессов, управляющих атмосферами экзопланет, присутствуют несостыковки.

Что же заставляет эти ветры развивать скорость, сопоставимую с полетом гиперзвуковых ракет? На данный момент это остаётся загадкой, столь же таинственной, как и у WASP-127 b. Экзопланетологи предполагают, что мощное магнитное поле Тулоса или интенсивное ультрафиолетовое излучение от его бело-жёлтой звезды Дилмун могут играть ключевую роль в этом процессе. Возможно, причина заключается в сочетании факторов, о которых мы пока лишь догадываемся. В ближайшее время исследования Тулоса продолжатся.