У астрономов (да и у всего человечества) праздник: представлен первый снимок черной дыры. Он был создан с использованием Event Horizon Telescope (EHT), виртуального телескопа, состоящего из нескольких радиотелескопов по всему миру. Изображение демонстрирует материал вокруг сверхмассивной черной дыры в центре галактики на расстоянии 55 миллионов световых лет. И да, черная дыра — это концентрированная физика, сумасшедшие гравитационные явления на грани возможного и невозможного, экстремальные условия (подробнее о том, как устроены черные дыры, можно почитать здесь). Но есть несколько вопросов.
Сработало. Event Horizon Telescope (EHT) — «телескоп горизонта событий» — всегда казался маловероятным: создать виртуальный телескоп размером с Землю, чтобы сфотографировать тень черной дыры. Каждая часть этого предложения немножечко безумна. Но сработало. Спустя более десяти лет технической разработки и сбора средств, астрономы собрали EHT и показали первый снимок черной дыры: пузырек чистой гравитации, дыра в пространстве-времени, настолько странное предсказание общей теории относительности, что сам Альберт Эйнштейн долгое время не верил, что это вообще возможно.
Исследователи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе обнаружили и охарактеризовали новую форму кислорода — «легчайшую» из всех известных версий этого химического элемента с тремя нейтронами и восемью протонами. Кислород — один из самых распространенных элементов в Солнечной системе, однако кислород-11 можно получить только в лаборатории. Он распадается сразу после создания, испуская два протона, и его можно наблюдать только по продуктам его распада. Распад с двумя протонами является новейшим из открытых каналом ядерного распада.
Все, что вы видите вокруг, состоит из элементарных частиц — кварков и лептонов, которые могут объединяться с формированием более крупных частиц, таких как протоны или атомы. Но этим не ограничивается: эти субатомные частицы могут также соединяться экзотическим образом, какого мы никогда не видели. Коллаборация ЦЕРН LHCb объявила об открытии новых частиц, которые получили название «пентакварков». Результаты их работы могут помочь нам открыть множество загадок теории кварков, важнейшей части Стандартной модели.
Один из величайших научных поисков нашего времени — это охота на темную материю. Физики полагают, что это вещество наполняет вселенную и думают, что могут увидеть доказательства этого в том, как вращаются галактики. Дело в том, что галактики вращаются так быстро, что их должно было разорвать на части, но по всей видимости (или невидимости) существует некая скрытая масса, которая обладает достаточной гравитационной силой, чтобы удерживать их вместе.
Если верить всему, что пишут в Интернете (в том числе и мы), квантовых физиков можно поздравить. Звучит круто: ученые (да еще и российские) повернули время вспять. Прям «Назад в будущее». Все началось со статьи в Scientific Reports с провокационным названием «Стрела времени и ее обращение на квантовом компьютере IBM». В ней авторы заявили, что провели эксперимент, который по их словам, открывает новые направления исследований «обращения времени и обратного хода времени».
Еще в 1961 году физик и нобелевский лауреат Юджин Вигнер изложил мысленный эксперимент, который продемонстрировал один из наименее известных парадоксов квантовой механики. Эксперимент показывает, как странная природа вселенной позволяет двум наблюдателям — скажем, Вигнеру и другу Вигнера — испытывать различные реальности. С тех пор физики используют мысленный эксперимент «друга Вигнера» для исследования природы измерений и споров о том, существуют ли объективные факты.
«Самая непостижимая вещь во вселенной — это то, что она понятна», однажды сказал Альберт Эйнштейн. В наши дни, однако, Вселенную трудно назвать понятной или даже уникальной. Фундаментальная физика переживает кризис, связанный с двумя популярными концепциями, которые часто называют «multiverse» и «uglyverse», что дословно расшифровывается как «множественная вселенная» и «уродливая вселенная».
Где-то в начале этого года Брайан Метцгер понял, что предоставлен сам себе — никаких входящих писем, никаких уроков — и что может быть, только может быть, он нащупал ответ на одну из самых упорных загадок астрономии. Он озверел и попытался зацепиться за этот ответ, переживая, что небольшая ошибка может все испортить, или что кто-нибудь другой составит все части воедино первым. «Пытаешься угнаться, потому что другие люди, возможно, тоже это видят», говорит Метцгер, астрофизик Колумбийского университета.
Пятьдесят лет назад смартфоны показались бы совершенно волшебными компьютерами. Точно так же, как классические компьютеры были почти невообразимы для предыдущих поколений, сегодня мы сталкиваемся с рождением совершенно нового типа вычислений: чего-то настолько мистического, что его можно назвать волшебным. Это квантовые компьютеры. Если слово «квантовый» вам незнакомо, вы не одиноки. Этот очень холодный, маленький, чувствительный и очень странный мир может показаться сомнительной системой, на которой предлагается построить коммерческую вычислительную машину, но это именно то, над чем работают IBM, Google, Rigetti Computing и другие компании.
Трио ученых Колумбийского университета обнаружили новые свидетельства того, что звуковые волны переносят массу. В своей статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, Анджело Эспозито, Рафаэль Кричевский и Альберто Николис описали использование эффективных методов теории поля для подтверждения результатов, полученных командой в прошлом году, когда они пытались измерить массу, переносимую звуковыми волнами.
К концу этого столетия, говорит астрофизик Мартин Рис, мы должны получить ответ на вопрос, живем мы в мультивселенной или нет, а также насколько разнятся законы физики в составляющих ее вселенных. Ответ на этот вопрос, по мнению Риса, определит, «как мы должны интерпретировать «биодружественную» вселенную, в которой мы живем (и которую делим с инопланетянами, с которыми однажды сможем вступить в контакт)». Те же фундаментальные законы применимы ко всей области, которую мы можем исследовать с помощью телескопов.
О природе самой Вселенной многое неизвестно. Именно любопытство, присущее людям, ведущее к поиску ответов на эти вопросы, и движет науку вперед. Мы уже накопили невероятное количество знаний, и успехи двух наших ведущих теорий — квантовой теории поля, описывающей Стандартную модель, и общей теории относительности, описывающей гравитацию — демонстрируют, насколько далеко мы продвинулись в понимании самой реальности.
В 2018 году лауреатом Нобелевской премии по физике стал 96-летний Артур Эшкин. Он был награжден за изобретение оптического пинцета, позволяющего удерживать микроскопические предметы размером с ДНК с помощью лазерного света. Как оказалось, это не единственная его идея, достойная престижной награды — в своем подвале он разработал устройство, которое способно многократно снизить стоимость электрической энергии и остановить загрязнение природы.
Если физики элементарных частиц добьются своего, новые ускорители смогут в один прекрасный день тщательно исследовать самую любопытную субатомную частицу в физике — бозон Хиггса. Спустя шесть лет после открытия этой частицы на Большом адронном коллайдере, физики планируют новые огромные машины, которые будут растягиваться на десятки километров в Европе, Японии или Китае.
Почти в двух десятках подземных лабораторий, разбросанных по всему миру, уставленных чанами с жидкостью или блоками из металла и полупроводников, ученые ищут следы темной материи. Их эксперименты становятся все сложнее и сложнее, а поиск проходит все точнее, но пока никто не нашел прямых доказательств существования таинственной субстанции, из которой состоит 84% всей материи во Вселенной. Согласно новому исследованию, мы должны зреть в корень, то есть еще глубже.
Большой Адронный Коллайдер — это одно из самых удивительных изобретений человечества, ответственное за открытие многочисленных субатомных частиц, включая неуловимый бозон Хиггса. И в последнее время новые данные намекают на новые открытия за пределами Стандартной модели. И это очень удивительно, ведь, как утверждают ученые, мы можем расшифровать менее 1% данных от ускорителя. Поэтому открытия БАК можно назвать «большим везением». Или же все-таки нет?
Исследователи из Уппсальского университета в Швеции предложили новую модель Вселенной, способную, по их мнению, решить загадку темной энергии, которая, как считают многие физики-теоретики, ответственна за расширение пространства. Новая статья ученых, опубликованная в журнале Physical Review Letters, описывает новый структурный концепт и роль темной энергии для нашей Вселенной, которая, как считают исследователи, движется на краю расширяющегося пузыря. Пресс-релиз исследования опубликован на сайте EurekAlert!
Еще со школьных уроков физики нам известно, что электрический ток, проходящий по проводнику, сталкивается с сопротивлением. Из-за этого много энергии затрачивается впустую, но в 1911 году ученые заметили странную особенность некоторых материалов, возникающую при низких температурах. Они становятся сверхпроводниками, то есть проводят ток свободно, без какого-либо сопротивления. Из-за работоспособности только на холоде, их невозможно использовать в смартфонах, но кажется скоро они смогут работать даже при комнатной температуре.
Из чего состоит Вселенная на самом базовом, фундаментальном уровне? Существует ли мельчайший из возможных кирпичик или набор кирпичиков, из которых можно построить буквально все в нашей Вселенной и которые нельзя разделить на что-то еще меньшее? На этот вопрос у науки есть много интересных ответов, впрочем, которые нельзя назвать финальными и окончательными. Потому что в физике всегда есть место для неопределенности, особенно когда речь заходит о том, что мы найдем в будущем.