Темная материя, загадочное вещество, которое составляет большую часть материальной Вселенной, остается совершенно неуловимой. И хотя эксперименты на земле и в космосе пока не нашли его следов, их результаты помогают ученым исключить множество теоретических возможностей. В начале этого года было опубликовано три исследования, использующих данные гамма-лучевого космического телескопа Ферми NASA, собранные за шесть лет, и NASA расширяет его миссию по поиску темной материи, используя новаторский подход.
Физики Большого адронного коллайдера в Европе испытали свойства природы на самых высоких энергиях в истории и не нашли ничего особенного: совсем ничего нового. Такого, пожалуй, 30 лет назад, когда проект только задумывался, не мог предвидеть никто. Печально известный «двухфотонный пик», который появился в данных в декабре, исчез бесследно: оказался скорее статистической флуктуацией, нежели новой фундаментальной частицей. По сути, столкновения на ускорителем на текущий момент не выявили ничего, кроме каталогизированной, но неполной Стандартной модели физики элементарных частиц. Среди осколков столкновений физики не нашли никаких частиц, которые могли бы объяснить темную материю, оказаться братьями и сестрами бозона Хиггса, никаких дополнительных измерений, никаких лептокварков… и никаких суперсимметричных частиц, которые дополнили бы наши уравнения и удовлетворили бы принципу «естественности», который может лежать в основе всех законов природы.
Недавно проведенное исследование показало, что можно создать новую форму света, связав свет с одним электроном, в результате чего будут совмещены свойства обоих. По мнению ученых из Имперского колледжа в Лондоне, которые проводили исследование, связанный свет и электрон могут обладать свойствами, которые приведут к созданию схем, работающих с пакетами света — фотонами — вместо электронов.
Мы живем в окружении высокотехнологичных материалов и химических веществ, которые позволяют работать нашим батареям, солнечным элементам, мобильным телефонам. Но разработка новых технологий требует существенных вложений времени, денег, а иногда и рискованных экспериментов. К счастью, теперь у нас есть секретное оружие, которое позволяет нам экономить время, деньги и не рисковать: компьютеры.
Подтверждено официально: намеки, указывающие на возможную экзотическую новую частицу на Большом адронном коллайдере в Швейцарии, испарились. Об этом заявили вчера на конференции физиков в Чикаго. Все началось в декабре прошлого года, когда физики двух коллабораций БАК объявили, что нашли загадочные следы экзотической частицы, не предсказанной Стандартной моделью физики элементарных частиц — возможно, более тяжелого братца бозона Хиггса или неуловимого гравитона, квантового переносчика гравитации. Ни одна из групп не смогла привести достаточно веские доказательства открытия, но обе сообщили об обнаружении сигнала на одном и том же участке в данных. В попытке объяснить возможную частицу, работы ученых полились рекой.
Ученые много лет искали различные способы заставить водород войти в металлическое состояние. Металлическое состояние водорода — это святой Грааль в материаловедении, поскольку его можно использовать для сверхпроводников: материалов, которые не препятствуют току электронов, что повышает эффективность передачи электроэнергии во много раз. Впервые за все время ученые под руководством Виктора Стружкина из Университета Карнеги, смешав водород с натрием, экспериментально произвели новый класс материалов, которые обещают изменить картину в области сверхпроводников и могут быть использованы для хранения водородного топлива. Исследование было опубликовано в Nature Communications.
Возможно, вы попадали в такую ситуацию: вы спешите на важную встречу и ваши часы говорят, что вы успеваете. Но, к вашему разочарованию, партнер говорит, что вы опаздываете. Настенные часы показывают, что вы опоздали на пять минут. Оправившись от этого, безусловно, тяжелого потрясения, вы задаетесь вопросом: как это вообще возможно? Ведь вы из тех людей, кто приобретая новые часы, сразу же точно их настраивает — с точностью до секунды.
Невероятно чувствительный детектор темной материи LUX, погребенный под километровой толщей пород, не нашел ничего за 20 месяцев поиска темной материи — чем существенно сузил диапазон возможных свойств загадочной субстанции. 21 июля на 11-й конференции, посвященной темной материи (IDM2016), которая прошла в Шеффилде, Великобритания, ученые представили результаты работы LUX. На конференции собрались ученые, которые стремятся понять темную материю — из этого загадочного вещества, как полагают, состоит 4/5 массы Вселенной. Пока напрямую ее никто не наблюдал.
Шатурский филиал Объединенного института высоких температур РАН 12 июля начал проводить испытания электромагнитного ускорителя, способного разогнать материю до первой космической скорости. С его помощью можно будет выводить на орбиту полезные грузы. Рельсотрон — особое устройство, способное разгонять предметы до сверхвысоких скоростей с помощью магнитных полей и электричества. Как правило, рельсотрон представляет собой набор из нескольких параллельных проводников, так называемых рельс, по которым проходит ток сверхвысокой силы. Если рельс касается проводник, то установка его разгонит и вытолкнет с огромной скоростью.
Черные дыры представляют собой объекты, у которых так много материи сосредоточено в одной точке, что ничто — даже свет — не может выйти из определенной области вокруг них. Это было особенностью ньютоновой гравитации; это особенность общей теории относительности Эйнштейна; и когда у нас будет полная квантовая теория гравитации, мы в полной мере ожидаем от нее того же. Когда достаточно массивная звезда умирает и ее ядро коллапсирует, проходя стадию атомов, ядер, нейтронов и свободных кварков, происходит забавное событие: даже двигаясь со скоростью света, ничто не может покинуть эту область пространства.
Молния может ударить дважды — а то и трижды — в одно место, а ученые из обсерватории LIGO — найти гравитационную волну. Они думают, что это начало новой эпохи в понимании нашей Вселенной. Их «молния» — неуловимая, сложная в обнаружении, гравитационная волна, произведенная невероятными событиями вроде сталкивающихся черных дыр. Энергия, производимая этим событием, нарушает саму ткань пространства-времени, подобно ряби от брошенного в пруд камня. Ученые LIGO объявили об обнаружении ряби гравитационной волны, продолжив, таким образом, серию открытий после исторического первого обнаружения, объявленного в феврале этого года.
Магнитное поле Земли защищает нас от смертельной космической радиации, и без него, как известно, жизнь не могла бы существовать. Движение жидкого железа во внешнем ядре планеты, явление «геодинамо», порождает это поле. Но как оно появилось и после поддерживалось на протяжении всей истории Земли — это загадка для ученых. Новая работа, опубликованная в Nature группой во главе Александром Гончаровым из Университета Карнеги, проливает свет на историю этого невероятно важного геологического образования.
Астрономы, работающие с космическим телескопом Хаббла NASA, открыли, что Вселенная расширяется на 5-9 процентов быстрее, чем считали. «Эта неожиданная находка может быть важным ключом к пониманию всех тех загадочных частей Вселенной, на которые приходится 95% от всего и который не излучают свет — темной энергии, темной материи и темного излучения», говорит ведущий автор исследования и нобелевский лауреат Адам Рисс из Научного института космического телескопа. Результаты будут опубликованы в The Astrophysical Journal.
Шел 2016 год, физики работали не покладая рук. Четыре года назад БАК подтвердил существование бозона Хиггса, предсказанного Стандартной моделью. Все шло к тому, что БАК должен найти и другие новые частицы — сама природа, казалось, требовала их. Но все данные, собранные учеными, лишь разбивали их мечты в пух и прах. Стандартная модель и общая теория относительности работают прекрасно, но физики чувствуют, что где-то есть подвох. Они думают, что эти теории неполные, не соотносятся одна с другой и порой приводят к парадоксам, лечения которым еще не нашли. Должно быть что-то еще. Но где искать?
Физики выяснили, что ядро Земли на 2,5 года моложе поверхности планеты. Другими словами, ядро планеты стареет медленнее, чем ее внешние слои. Происходит это благодаря гравитации и ее одной удивительной способности замедлять течение пространства-времени.
Ничто не вечно. И наша Вселенная, конечно, тоже умрет. Поговаривают, ее ждет вечное расширение и, в конце концов, смерть от энтропии. Вселенная увеличивается, и энтропия растет и будет расти, пока все, что нам дорого, не умрет. Но это сантименты, а мы люди ученые, поэтому нам интересно, как будет выглядеть конец Вселенной? Чем он будет сопровождаться? Не, ну любопытно же.
Если вы спросите ученого, с чего, по его мнению, началась Вселенная, в большинстве случаев вы получите ответ: Большой Взрыв. Наша Вселенная, полная звезд, галактик и космических структур, разделенных гигантскими просторами пустого космоса, не всегда была такой и такой не родилась. Вселенная стала такой, расширившись и остыв из горячего, плотного, однородного состояния, в котором не было никаких галактик, звезд и даже атомов. Все существующее в нынешней форме не существовало 13,8 миллиарда лет назад, но узнали мы об этом лишь в последние 100 лет. Казалось бы, уже давно, но многие люди не знают о теории Большого Взрыва простейших вещей — и мы здесь, чтобы исправить это досадное недоразумение.
В прошлом месяце миллиардер Юрий Мильнер и астрофизик Стивен Хокинг объявили о проекте Breakthrough Starshot: невероятно амбициозном плане отправить первый сделанный людьми космический аппарат в другую звездную систему в нашей галактике. Гигантский лазерный массив мог бы запустить аппарат размером с микрочип к другой звезде на скорости в 20% от световой. Но непонятно, как это небольшое устройство сможет связаться с нами через огромное межзвездное пространство. Как насчет квантовой запутанности? Можно ли применить ее для такой связи?
Прошло 30 лет с момент самого ужасного ядерного инцидента в истории нашего мира, и до сих пор непонятно, насколько плохо он сказался на местной дикой природе. Конечно, мы говорим об аварии в Чернобыле. 26 апреля 1986 года эксперимент, предназначенный для проверки безопасности ядерного реактора, пошел не так, как планировалось. Произошла авария, и радиация выплеснулась в наш мир. С тех пор Чернобыль стал синонимом ядерной катастрофы.
На текущий момент есть лишь пара не самых уверенных сигналов, но физики уже начинают поговаривать о возможности того, что ряд наблюдений Большого адронного коллайдера (БАК) в прошлом декабре приведет нас к целой новой области физики. Эти сигналы указывают на новую частицу, которая в случае своего существования ставит под вопрос наше доверие к Стандартной модели физики. Да-да, той самой, которую окончательно подтвердил БАК всего четыре года назад. Возможно, Европейская организация ядерных исследований, ЦЕРН, с помощью своего массивного коллайдера сначала подтвердила Стандартную модель, а теперь ее уничтожит.