Главная Общество Наука

Призрачная связь поможет охотникам за неуловимыми волнами

Призрачная связь, устанавливающаяся между парами, тройками и т.д. провзаимодействовавших и разнесенных в пространстве квантовых частиц (так называемыми "спутанными" (entangled), или, как еще переводят, "запутанными" частицами), может когда-нибудь лечь в основу принципиально нового способа регистрации гравитационных волн (своего рода "ряби" в пространственно-временном континууме). По крайней мере так считают Е Ео (Ye Yeo) и его коллеги из Национального сингапурского университета (National University of Singapore - NUS).

Достаточно мощные всплески гравитационных волн рождаются в результате таких экстремальных событий, как взрывы сверхновых, слияния сверхкомпактных объектов (нейтронных звезд и черных дыр), но даже и в этом случае задача по регистрации этого феномена, предсказанного еще Общей теорией относительности Эйнштейна, остается величайшим вызовом современной технике. И вот теперь группа физиков-теоретиков предлагает искать следы воздействия этих самых гравитационных волн, "отпечатывающихся" на "спутанных" квантовых частицах (с точно определенными начальными спинами), что оказываются на пути их распространения.

"Спутанность" - это исключительно квантовый по своему происхождению эффект, не имеющий аналогов в нашем макромире. "Спутанные" некогда частицы, даже удаленные друг от друга, остаются столь прочно связанными, что как бы "знают" о состоянии друг друга, и измерение свойств одной такой частицы мгновенно затрагивает другие - вне зависимости от того, как далеко они друг от друга находятся. Спутанными могут оказаться также два или большее число параметров одной частицы (например, спин электрона и его импульс, в результате чего измерение (и изменение) свойств взаимоотражаются на "партнерах").

Вопрос с этой "спутанностью" - довольно тонкий и неочевидный, на неискушенный взгляд - это явный парадокс (и история таких "парадоксов" также восходит к Эйнштейну, с недоверием относившегося к зарождающимся концепциям квантовой механики (парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена - ЭПР, подробнее см. здесь)). Завершенной теории "спутанных" состояний не создано и по сию пору... С одной стороны, здесь не приходится вести речь о мгновенной передаче информации или "телепортации" в том смысле, который в нее вкладывают писатели-фантасты, ну а с другой стороны, как известно, фиаско до сих пор терпели попытки приписывать таким "сообщающимся между собою" частицам так называемые скрытые параметры (впрочем, в последнее время были возобновлены попытки эти самые "скрытые параметры" в том или ином виде реанимировать, и тем самым от парадокса все-таки "уйти").

Для неспециалистов самым "обескураживающим" оказывается то обстоятельство, что квантовая механика на самом деле вовсе не ставит своей задачей какое-либо "объяснение" поведения квантовых объектов, она ограничивается лишь предсказаниями вероятностей тех или иных процессов. На самом деле движущиеся частицы не могут быть смоделированы "вращающимися шариками", более того, они в принципе не имеют даже непрерывных траекторий, поэтому на вопрос о том, как именно осуществляется переход из начального состояния в конечное, современная физика не дает ответа... Не объясняется также и то, почему и как спины произвольно удаленных частиц оказываются коррелированными, нельзя утверждать, будто коррелированные величины существуют после разлета частей системы, и мы просто не знаем, каковы они в действительности. Проблема в том, что каждая из подсистем приобретает какое-то значение указанной величины лишь в момент ее измерения...

Производство и управление "спутанными" частицами - дело непростое и малопредсказуемое, однако при всем при этом "эфемерная" связь действительно способна придать спутанным состояниям особую чувствительность, достаточную для того, чтобы ощутить биение слабых гравитационных волн, которым удается пока избегать обнаружения всеми другими известными методами, что напридумывали за последние годы изобретательные ученые. Таким образом, релятивистская квантовая теория информации может внести свой посильный вклад в обнаружение "чаши Грааля" теории гравитации...

Вычисления Е Ео и его коллег показывают, что гравитационная сила, порождаемая проходящей гравитационной волной, меняет немного импульс "спутанных" частиц, и это в свою очередь отражается на их изначальном спиновом состоянии. В принципе этот эффект может быть обнаружен, но он настолько мал, что способов его регистрации пока не существует. Но Е Ео считает, что нужный эффект может быть все-таки усилен с помощью некоего процесса, именуемого "подкачкой спутанности" (или "замещением спутанности" - "entanglement swapping"), что позволяет парам частиц, которые никогда реально не контактировали, тоже стать "спутанными".

"Спин и импульс становятся спутанными все в большей степени, так, что изменение одного параметра приводит к еще большему изменению другого", - объясняет физик Крис Адами (Chris Adami) из Лаборатории реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory - JPL) в Пасадене (США, штат Калифорния), специализирующийся в области квантовой механики.

Сет Ллойд (Seth Lloyd), эксперт по квантовым вычислениям из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology - MIT, нужно отметить, что профессор Ллойд сам в свою очередь известен весьма неординарными "информационными" аналогиями, применяемыми к различным космическим объектам и даже ко всей Вселенной в целом), впечатлен этой теоретической работой. Он считает настоящим достижением выявление такой связи между гравитационными волнами и явлением квантовой спутанности. "Набор таких "спутанных" частиц с точно выявленными спинами мог бы использоваться для обнаружения гравитационных волн", - считает он. Однако при этом Ллойд не думает, что гравитационный датчик, основанный на явлении "спутанности", реален в ближайшей перспективе, даже после предварительного усиления. "Это реальный эффект, но невероятно слабый, - говорит он. - Чтобы получить на выходе что-либо заметное, потребовалось бы столь мощное гравитационное поле, что оно разорвало бы исследовательскую лабораторию" (комментарий не очень понятный, ведь если речь идет о прохождении гравитационной волны, то еще задолго до того, как усиление "разорвет" лабораторию, ее можно будет зарегистрировать...).

Так что вопрос о том, помогут ли "спутанные" частицы обнаружить долгожданные гравитационные волны или, напротив, только окончательно "запутают" ученых, остается открытым...

Источник:
Spotting the quantum tracks of gravity waves - New Scientist

Ссылка:
Detection of Gravitational Wave - An Application of Relativistic Quantum Information Theory - arXiv.org - quant-ph

Справка

"Спутанные" частицы

"Спутанными" (entangled) называются пары, тройки и в принципе любые наборы частиц, подчиняющихся законам квантовой механики, которые описываются единой волновой функцией, не допускающей представления в виде произведения волновых функций отдельных частиц. Поведение таких частиц (ими могут быть фотоны, электроны, протоны, атомы и даже крупные молекулы) настолько сильно скоррелировано, что каждая из них как бы "чувствует" присутствие партнеров на любых расстояниях. "Спутанные" частицы демонстрируют немало таких свойств, что выглядят совершенно необычными и даже невозможными с точки зрения классической физики. В частности, использование "спутанных" частиц дает возможность с высокой точностью переносить квантовое состояние одной частицы на другую или на другие - этот процесс и называется квантовой телепортацией.

Статья

Найден мощнейший источник гравитационных волн

Удалось найти свидетельство того, что два белых карлика облетают друг друга по столь тесной орбите, что вот-вот сольются, устроив космический катаклизм. О J0806 говорят как о главном кандидате для экспериментов, целью которых будет непосредственное обнаружение еле уловимой "ряби", что сотрясает пространство-время.

Статья

Датчик гравитационных волн уходит под землю

Гравитационные волны - это своего рода "рябь" в пространственно- временном континууме, которая возникает тогда, когда массивные космические тела испытывают ускорение (точнее говоря, гравитационные волны излучаются массами, движущимися с переменным ускорением). Альберт Эйнштейн предположил их существование в рамках своей Общей теории относительности еще в 1915 году. Двигаться гравитационные волны должны были со скоростью света. Однако эти волны очень слабы и их регистрация до сих пор находится на грани технических возможностей.

Статья

Рябь пространства-времени может объяснить феномен "темной энергии"

Разработана новая теория, способная объяснить ускоряющееся расширение Вселенной, причиной которого ныне считается загадочная "темная энергия". Другой возможный кандидат - это "рябь" в пространстве и времени, возникшая на самых ранних этапах развития нашего космоса. Зона этой "ряби" простирается далеко за пределы той области окружающего нас мира, которую мы можем наблюдать с помощью любых телескопов.

Статья

Изобретена телепортация нового типа и получены пятерки "спутанных" фотонов

Коллектив ученых из Китая и Австрии разработал и успешно применил метод физического эксперимента, позволяющий получать пятерки "спутанных" квантов света. Исследователям также впервые удалось осуществить квантовую телепортацию нового типа, которую они назвали телепортацией открытого назначения. Это достижение знаменует собой важный шаг на пути к созданию квантовых компьютеров.

Статья

Телепортация на атомном уровне

Ученые из Соединенных Штатов и Австрии независимо друг от друга осуществили квантовую телепортацию одиночных атомов. Принципиальная возможность подобного процесса была осознана в начале девяностых годов прошлого века. Этим эффектом очень интересуются разработчики квантовых компьютеров, которые рассчитывают использовать его в своих устройствах.

Статья

Впервые получены триплеты и квартеты спутанных световых квантов

Независимо друг от друга физики из Канады и Австрии впервые получили системы "спутанных" световых квантов, в которые объединено более двух частиц. Исследователи из Университета Торонто изготовили тройку "спутанных" фотонов, а их коллеги из Венского университета - четверку.

Статья

Первые звезды были зажжены стерильными нейтрино

Открытие пока еще не обнаруженного типа нейтрино может помочь в разрешении целого ряда астрофизических загадок, начиная с выяснения природы темной материи и заканчивая тайной рождения первых звезд.

Статья

Хокинг признал свой проигрыш и расплатился

Крупнейший британский физик и космолог профессор Кембриджского университета Стивен Хокинг впервые представил на суд специалистов революционную теорию черных дыр. Из его доклада вытекает, что черная дыра искажает и перепутывает поглощенную информацию, но все же не разрушает ее и в конце концов в процессе своего исчезновения даже выпускает из своих объятий.

Статья

Теорию суперструн проверят экспериментально

Теорию суперструн можно проверить экспериментально, изучая последствия Большого взрыва. Такое заявление сделал американский физик Ричард Истэр. До сих пор теория суперструн подвергалась критике как малоосмысленная "философия", которая не может получить экспериментального подтверждения на нынешнем этапе развития науки. Проявить себя теория суперструн может только в случае экстремально малых расстояний и при очень высоких энергиях.

Статья

Гравитационная линза показывает сердце отдаленной галактики

В настоящее время известно уже множество примеров наблюдений галактик, действующих подобно "гравитационным линзам". Лучи света, проходя рядом с ними, отклоняются мощным гравитационным полем. За счет такого "линзирования" на небе появляется несколько дополнительных видимых изображений какого-нибудь отдаленного объекта, расположенного за такой галактикой - например, это может быть яркий квазар. Теперь астрофизики раскрыли важную тайну, связанную с этим феноменом.

Статья

Информация может быть отрицательной

То, что истинно в нашем обычном повседневном мире, может совершенно не работать в случае сверхмалых расстояний. Теперь выясняется, что существование "отрицательного знания" вполне возможно в условиях квантового мира.

Статья

Физики доказали, что рукописи не горят

Известный популяризатор науки и специалист по черным дырам Стивен Хокинг на пару с Кипом Торном, по всей видимости, проспорил Джону Прескиллу полное собрание томов Британской энциклопедии. В 1997 году эти три космолога заключили между собой ставшее вскоре широко известным пари относительно того, исчезает или нет информация, поглощаемая черными дырами вместе с материальными носителями, то есть меняется ли вообще внутреннее состояние черной дыры в зависимости от конкретных характеристик частиц, которые ею поглощены.

Статья

Американские физики спасли теорию Эйнштейна: информация действительно не может передаваться быстрее света

Группа американских физиков, не щадя своего времени и средств, помогла торжеству здравого смысла: они доказали, что следствие не может предшествовать своей причине. Эксперименты подтвердили, что недавнее сенсационное исследование, согласно которому свет, казалось, распространялся со скоростью, превышающей его же собственную скорость в вакууме, не противоречит основополагающему для физики понятию причинно-следственной связи.

Статья

Подтверждено существование тримеров Ефимова

Австрийские и американские физики впервые смогли найти подтверждение существования предсказанного еще 35 лет назад редкого "квантового состояния Ефимова" трех частиц, подчиняющихся статистике Бозе-Эйнштейна.

Статья

Черные дыры играют сами c собой в смертельный футбол

Когда сталкиваются сверхмассивные черные дыры, представляющие собой ядра соседних галактик, пространство вокруг них буквально трещит по швам, только держись! Мощнейший всплеск гравитационного излучения сообщает всему миру о том, что эти монстры яростно сливаются в одну еще более массивную черную дыру. "Пинок", который эта система получает в момент столкновения, может даже выбить получившуюся в результате черную дыру вон из родной галактики. Новое исследование описывает последствия такого межгалактического столкновения с точки зрения современной теоретической физики.

Статья

Раскрыта тайна происхождения экстремальных гелиевых звезд

Международная группа астрономов смогла выявить происхождение очень необычного и редкого типа звезд - так называемых "экстремальных гелиевых звезд". Выяснилось, что такие объекты формируются в ходе слияния двух белых карликов.

Статья

Величайшие взрывы как последствия звездных "измен"

Новое исследование заставляет признать, что полной ясности с гамма-всплесками все еще нет, и механизмы, породившие на свет большую часть исследованных коротких GRBs, могут быть более изощренными - с предварительным обменом звездными компаньонами в пределах шаровых скоплений.

Статья

Впервые точно измерена масса белого карлика

С помощью космического телескопа "Хаббл" британским астрономам удалось получить качественно новую информацию о самом близком и самом ярком белом карлике - то есть звезде, массой сравнимой с массой Солнца, а по размерам уступающей нашей Земле.

Статья

Астрономы занялись инспекцией звездных автострад

Благодаря изображениям высокого разрешения, полученным космическим телескопом "Хаббл", группа американских астрономов впервые сумела воссоздать картины "дорожной обстановки", характерной для плазменных струй-"джетов", что исторгают новорожденные звезды.

Статья

Черная дыра в профиль

Пока современные технологии еще не дают возможности "погрузиться" в черную дыру, однако физики-теоретики уже смоделировали тот вид, который получат первые наблюдатели, рискнувшие изучить этих монстров.

Статья

Тайна рождения звездных монстров

С помощью данных, полученных Инфракрасной космической обсерваторией, астрономы сумели приоткрыть завесу тайны, окружающей рождение самых монструозных гигантских звезд Галактики, что сияют в сотню тысяч раз ярче нашего Солнца.

Статья

Космическая игра в прятки позволила прозондировать атмосферу экстрасолнечной планеты

Небольшой спутник MOST - первый космический телескоп Канады - сумел узнать нечто новое об атмосфере и облачности таинственной инозвездной планеты HD209458b (движущейся по орбите вокруг звезды HD209458a).

Статья

Ранняя Вселенная была заполнена черными мини-дырами

Британские исследователи нашли свидетельства в пользу экзотичной теории, согласно которой ранняя Вселенная представляла собой пространство, заполненное одними лишь крошечными первородными черными дырами.

Статья

Черные дыры могут содержать совершенную жидкость

Черные дыры - это самые экстремальные и загадочные объекты во Вселенной, они то и дело удивляют ученых. Теперь выяснилось, что материал, содержащийся в черных дырах, можно уподобить "совершенной жидкости" с ультранизкой вязкостью. При этом температура внутри черной дыры соответствует 2 триллионам градусов Цельсия - при такой экстремальной температуре обычное вещество полностью разрушается и превращается в "суп" из субатомных частиц.

Статья

Инопланетяне теряются в шуме

Американскому исследователю из Мичиганского университета удалось выявить еще одну потенциальную проблему, которая, возможно, мешает нам наладить нормальную связь с внеземными цивилизациями. Новая работа, опубликованная в American Journal of Physics, носит наименование "Физические Пределы Связи, или Почему любая достаточно развитая технология неотличима от шума".

Статья

NASA ударилось в фантастику (12 проектов)

Институт передовых концепций NASA объявил о начале первой фазы отбора предложений по развитию исследований космоса. Выступая посредником между космическим агентством и людьми, готовыми предложить революционные концепции, которые могли бы кардинальным образом изменить подход NASA к космическим исследованиям, сотрудники института выбрали 12 проектов, претендующих на то, чтобы значительно расширить границы изученного космоса.

Статья

Настоящие монстры питаются пончиками

Международная группа ученых нашла новые свидетельства того, что массивные черные дыры окружены газовыми облаками, имеющими форму пончика (тора), которые в зависимости от своего расположения на линии визирования к Земле могут блокировать от нас "вид" черной дыры, находящейся в центре.

Статья

"Трилистник" позволил достать сердце монстра

Тщательный анализ наблюдений редкого "учетверенного" квазара, осуществленных космической рентгеновской обсерваторией "Чандра", позволил получить свидетельства того, что отдельная звезда в расположенной между нами и этим квазаром галактике смогла резко увеличить рентгеновское излучение, доходящее от этого квазара до нас. Это открытие дает в руки астрономам новый и чрезвычайно точный инструмент для изучения газовых потоков вокруг сверхмассивных черных дыр, наблюдаемых как квазары.

Статья

В центре Млечного пути - необъяснимый жар

Космическая рентгеновская обсерватория NASA "Чандра" обнаружила обширную область в центре Млечного пути, заполненную чрезвычайно горячим газом. Интенсивность и спектр высокоэнергетического рентгеновского излучения, порождаемого этим газом, пока представляют собой настоящую научную загадку. Нет ни одного известного класса космических объектов, с помощью которых можно было бы все это объяснить.

Статья

Прорыв в компьютерном моделировании двойной системы черных дыр

Американским физикам удалось получить важный промежуточный результат в решении одной из фундаментальных и до сих пор нерешенных проблем Общей теории относительности - речь о моделировании поведения двух черных дыр, движущихся по спиралевидным орбитам вокруг общего центра масс. Ожидается, что такая двойная система представляет собой мощный источник гравитационных волн.

Статья

"Чандра" открывает новый этап в исследованиях темной энергии

Полученные космической рентгеновской обсерваторией "Чандра" снимки ионизированного газа в скоплениях галактик позволили астрономам применить новый метод определения массы и энергии, содержащихся в нашей Вселенной. Было получено независимое подтверждение небывалого явления: примерно 6 млрд лет назад стадия замедляющегося расширения Вселенной прекратилась и сменилась стадией ускоренного расширения, продолжающегося до сих пор.

Статья

Немецкие математики установили, что Вселенная по форме напоминает дудку

Вселенная может иметь форму не какого-нибудь там шара или додекаэдра, а... рожка или горна. Точнее говоря весь наш космос вытянут в этакую длинную трубку, с узким концом с одной стороны и "раструбом" с другой. Такая "конструкция" нашей Вселенной кроме всего прочего подразумевает, что она конечна, а в каких-то ее местах встречаются области, где можно увидеть собственный затылок.

Статья

Механическая "рука" вплотную приблизилась к квантовому пределу

Узнать, на самом ли деле действие принципа неопределенности распространяется на макроскопические объекты, было основной целью американских экспериментаторов. Они изучали движения вибрирующего механического манипулятора, изготовленного из нитрида кремния. Размер изучаемого объекта в эксперименте не превышал 8 мкм - то есть "рука" была совсем крошечной по обыденным масштабам, однако все еще оставалась макроскопическим объектом. Мы находимся в начале новой экспериментальной эры, когда взаимодействие между двумя полностью квантовыми системами может быть изучено экспериментально, что вполне может быть названо квантовой электромеханикой.

Статья

Обвинения в "изменах" с постоянной тонкой структуры пока не сняты

Современные теории, которые призваны объединить эйнштейновскую относительность с квантовой механикой и тем самым решить одну из сверхзадач всей современной физики, привели к шокирующему предсказанию: фундаментальные константы не только могут, но даже обязаны изменяться в пространстве и времени. Однако теперь с помощью исследования спектров отдаленных квазаров удалось наложить строгие ограничения на возможные вариации во времени одной из важнейших физических констант - постоянной тонкой структуры.

Статья

Галактики, проевшие дырки в космосе, устроили Космический Ренессанс

Астрономы в очередной раз обнаружили наиболее отдаленную галактику из всех, известных на настоящий момент. Она находится от нас на расстоянии приблизительно 13,2 миллиарда световых лет. Излучение от этой галактики, именуемой Abell 1835 IR1916, доносит до нас информацию о Вселенной, которой было только 3 % от ее теперешнего возраста. Этот свет был испущен спустя примерно 470 миллионов лет после Большого взрыва и может рассказать нам о том, как формировались первые галактики после "темных веков", имевших место в истории ранней Вселенной.

Статья

Ученые нашли "звезду-спринцовку", подражающую черным дырам

Астрономы наблюдали нейтронную звезду Circinus X-1, испускающую струи вещества со скоростью, очень близкой к скорости света. Это самый быстрый поток вещества, когда-либо наблюдаемый от объекта в нашей Галактике, скорость сравнима со скоростью самых быстрых джетов, исторгаемых ядрами других галактик. Однако в тех галактиках струи порождаются сверхмассивными черными дырами, масса которых составляет миллионы и даже миллиарды солнечных масс.

Статья

На крупнейшей карте Вселенной обнаружили темную энергию

Астрономы составили самую детальную на текущий момент 3D-модель окружающей нас Вселенной и уверены, что эта карта позволяет откинуть все сомнения по поводу "темной энергии": она действительно существует и заполняет весь космос.

Статья

Темная энергия: астрономы узнали время "космического рывка" в истории Вселенной

Адам Рисс и его коллеги с помощью космического телескопа "Хаббл" наблюдали 6 вспышек от отдаленных сверхновых, которые взорвались приблизительно 9-11 млрд лет назад. Выяснилось, что свет от этих взрывов был менее ярок, чем ожидалось, исходя из их красных смещений и современных темпов расширяющейся Вселенной, это доказывает, что расширение Вселенной в те отдаленные времена замедлялось. А вот момент, когда сила темной энергии преодолела гравитацию, положил начало все ускоряющемуся расширению нашей Вселенной, которое продолжается до сих пор.

Статья

Сверхновые - это взрывающиеся яйца

Взрывные волны от сверхновых имеют форму яйца, они вовсе не строго сферичны, как считалось ранее. Этот факт - то есть обнаружение такой небольшой асимметрии в процессах звездных взрывов - может сделать сверхновые еще более точным инструментом для измерений расстояний в космосе и для уточнения параметров таинственной антигравитации - темной энергии, заполняющей Вселенную.

Статья

Темная энергия уходит в тень: получено новое свидетельство существования антигравитации

Астрономы Слоановского цифрового обзора неба объявили о получении еще одного независимого свидетельства существования таинственной темной энергии. Исследователи нашли своеобразный отпечаток темной энергии (или, как они называют это явление, "тень" темной энергии) путем изучения корреляций между изображениями миллионов галактик, полученных в ходе реализации программы SDSS, и картой распределения вариаций температуры реликтового излучения, "нарисованной" зондом WMAP.

Статья

Super-WIMPs: темная материя может оказаться необнаружимой в принципе

90 % всей материи Вселенной не просто скрывается в виде "не испускающего свет" вещества, а содержится в форме частиц, названных super-WIMPs (сверхслабо- взаимодействующие массивные частицы), перед которыми, в отличие от "просто" WIMPs, совершенно бессильны все известные способы обнаружения темного вещества.

Статья

"Частица бога" не откроет тайну американцам

Один из ключевых вопросов современной физики высоких энергий - подтверждение или опровержение существования теоретически предсказанной еще в 1964 году экзотичной субатомной частицы, называемой бозоном Хиггса. Предполагается, что бозон Хиггса сыграл основную роль в механизме, посредством которого некоторые частицы (кварки, лептоны) во время Большого взрыва приобрели массу, а другие остались безмассовыми (фотоны).

Статья

"Твикинг" гравитации покончит с потребностью в странных силах

Факт существования темной энергии, казалось бы, однозначно подтвержден наблюдениями за удаленными сверхновыми и экспериментами с микроволновым космическим фоном. Однако теперь группа американских физиков показывает, что факт непрерывно ускоряющегося расширения Вселенной, который лег в основу подобной гипотезы, можно объяснить и не призывая на помощь мистическую "дарк энерджи".

Статья

Копейкина опровергают американцы, но Эйнштейн пока не пострадал

Альберт Эйнштейн, возможно, был прав, постулировав, что скорость гравитации равна скорости света, но вопреки заявлению Копейкина и Фомалонта, сделанному ими в самом начале этого года, это положение все еще не доказано экспериментально. Очередной удар по позициям нашего соотечественника Сергея Копейкина нанесли специалисты из Лаборатории Беркли.

Статья

Физики надеются обнаружить изменение фундаментальных констант со временем

Две группы физиков на протяжении последних лет провели целый ряд аккуратных экспериментов в надежде обнаружить непостоянство природных констант, до сих пор считавшихся не изменяющимися со временем. До настоящего момента данные на эту тему добывались астрофизическими методами и указывали на возможность подобных вариаций.

Статья

Ученые продолжают собирать "семейный альбом" фотографий Вселенной: юность (5 млрд лет назад)

Ученые, работающие с орбитальной рентгеновской обсерваторией "Чандра", получили снимок юной Вселенной, которая моложе своего нынешнего состояния приблизительно на 5 млрд лет. На картинке запечатлена область из созвездия Большой Медведицы, известная под названием "Северо-западная дыра Локмана".

Статья

Удалось провести самые детальные наблюдения рождения черной дыры

Обнаруженный в глубоком космосе сверхмощный кратковременный выброс энергии, о котором удалось быстро оповестить 33 обсерватории во всем мире, позволил не только получить надежное свидетельство в пользу теории происхождения черных дыр в результате звездных взрывов, но и провести самые детальные на сегодняшний момент наблюдения таинственных явлений, получивших название GRB (всплеск гамма-излучения).

Статья

Астрономы обнаружили "потерявшиеся" барионы

Астрономы обнаружили новый тип разогретого межгалактического газа, с помощью которого можно локализовать невидимое присутствие темного вещества во Вселенной. Газовое облако, в триллион раз массивнее, чем наше Солнце, и в 150 раз более горячее, окружает нашу местную группу галактик, в которую входит Млечный путь, туманность Андромеды и еще приблизительно 30 мелких галактик.

Статья

Обнародован "портрет" юной Вселенной, полученный зондом WMAP

Новые данные от зонда WMAP обеспечили космологов информацией, позволяющей нарисовать реальную картину раннего этапа в развитии Вселенной. Кроме того, определен возраст нашего мира с беспрецедентной точностью. Он составляет 13,7 млрд лет. Самое большое удивление ученые испытали, когда при анализе данных выяснилось, что первая генерация звезд появилась спустя всего лишь 200 млн лет после Большого взрыва.

Статья

Впервые удалось измерить скорость гравитации

Впервые с приемлемой точностью удалось измерить скорость гравитации. Измерялось небольшое видимое изменение позиции квазара, вызванное изгибом пути радиоволн от этого источника в поле тяготения Юпитера. Результат важен с точки зрения "закрытия" некоторых вариантов современных теорий и поддержки других - он связан с космологическими теориями множественных вселенных и так называемой теории струн или суперструн.

Статья

Найдена пара гигантских черных дыр, обреченных слиться в межгалактическом катаклизме

Ядро галактики NGC 6240 представляет собой систему из двух супермассивных коллапсаров, и в будущем ей грозят серьезные потрясения. Это доказали немецкие астрономы из Института внеземной физики имени Макса Планка с помощью орбитальной рентгеновской обсерватории "Чандра". Открытие подтверждает теории формирования супермассивных черных дыр.

Статья

Американский физик придумал, как сбежать из черной дыры

Сет Ллойд считает черные дыры верными помощниками физиков в деле создания теории квантовой гравитации и к тому же надеется, что они когда-нибудь послужат человечеству в качестве продвинутых квантовых компьютеров. При этом результаты вычислений такие монструозные "калькуляторы" будут выдавать прямиком через хокинговское излучение.

Статья

Материю кварковых звезд отыскали в новой форме сверхтекучести

Исследователи из Университета Райса выявили эффекты, которое могут указывать на существование новой экзотической формы неуравновешенной сверхтекучести, родственной сверхпроводимости и "странной материи" внутри кварковых звезд.

Статья

Открыт новый загадочный мезон

Новый массивный мезон может являться частью большого семейства частиц, именуемых пси-мезонами, но существуют и более экзотические возможности, которые включают в себя дикварки, а также гибридные мезоны.

Статья

Раз в 10 000 лет Земля купается в темной материи

Солнечная система в своем движении через космическое пространство может регулярно сталкиваться с чрезвычайно разреженными скоплениями экзотических элементарных частиц, сохранившимися со времен раннего детства Вселенной. Об этом свидетельствуют вычисления швейцарских физиков.

Статья

Бозон Хиггса потяжелел

Международный коллектив физиков, работающих на гигантском американском протон-антипротонном коллайдере "Тэватрон", заново измерил массу t-кварка, которая оказалась несколько больше ранее принятого значения. Это объясняет негативный результат экспериментов по поиску так называемого бозона Хиггса, которые в конце прошлого десятилетия проводились в ЦЕРНе.

Статья

Музыка сверххолодных атомов

Американские ученые из Университета Дьюка экспериментально наблюдали сверхтекучесть вырожденного квантового газа, образованного атомами с полуцелыми спинами. Они работали с резонансным конденсатом, созданным из атомов лития-6. Именно эту новую форму квантового конденсата несколько месяцев назад впервые получила группа Деборы Джин.

Статья

Впервые удалось получить "стадо" из частиц-индивидуалистов

Американские ученые сообщили о том, что им впервые удалось наблюдать образование так называемого "фермионного конденсата", составленного из пар атомов в охлажденном газе. В течение ряда лет существовало мнение о родственности явлений сверхпроводимости (с которой связаны фермионы) и бозе-конденсации. Теперь это может помочь в создании сверхпроводящих материалов, имеющих самое широкое практическое применение.

Статья

В лаборатории получено принципиально новое - "супертвердое" - состояние вещества

Физики из Пенсильванского университета получили принципиально новое - "супертвердое" - состояние вещества путем охлаждения гелия-4 до ультрахолодных температур. Супертвердое тело ведет себя подобно сверхтекучей жидкости (которая течет без сопротивления), но имеет все характеристики кристаллических веществ. Это означает, что теперь можно наблюдать конденсацию Бозе-Эйнштейна не только в газах и жидкостях, но и в твердых телах.

Статья

Мюоны указывают путь к невидимой вселенной

Международная группа физиков из Брукхэвенской лаборатории сообщила о том, что в экспериментах с элементарными частицами удалось обнаружить серьезные отклонения от теоретических предсказаний, даваемых Стандартной моделью. Измерялось колебание мюонов в магнитном поле. Нарушение Стандартной модели - это уже вполне ожидаемое событие, многие ученые полагают, что благодаря этому откроются горизонты новой физики элементарных частиц.

Статья

Мезоны устраивают "похороны" классической физике

Хорошо известные в квантовой механике неравенства Белла впервые были проверены в эксперименте с участием высокоэнергетичных частиц в лаборатории KEK в Японии. Причем именно нарушение этих знаменитых неравенств и является серьезным аргументом в пользу истинности современного понимания квантовой теории и позволяет "похоронить" так называемые "теории скрытых параметров", в определенном смысле привязанные к классической физике.

Статья

Самые выдающиеся открытия 2003 года: темная энергия, пентакварки, бозе-конденсаты, квантовые компьютеры и др.

Многие западные издания выстраивают своеобразные хит-парады научных достижений уходящего 2003 года. Мы публикуем один из таких списков, составленный редакцией издания PhysicsWeb.

Статья

Проблемы с переносчиком слабых взаимодействий

Новые точные измерения, проведенные исследователями из Рочестерского университета, заставили пошатнуться здание Стандартной модели физики элементарных частиц, верой и правдой служившей ученым на протяжении многих десятилетий. Бен Килминстер и профессор Кевин Макфарланд использовали ускоритель частиц в Fermilab, чтобы достичь рекордной точности, достаточной для выявления некоторых характеристик распада top-кварка, самой тяжелой из частиц, известных физикам.

Статья

В эксперименте наблюдалось массовое нарушение комбинированной четности

Физики, работающие в Стэнфордском центре линейных ускорителей, впервые обнаружили чрезвычайно сильные различия между распадами частиц обычной материи и антиматерии. Этот результат очень важен не только для физики элементарных частиц, но и для космологии. В нынешней Вселенной антивещество практически отсутствует - предполагается, что оно исчезло в течение первых мгновений после Большого взрыва.

Статья

Физики научились манипулировать отдельными электронами в атомах

Найден способ снимать отдельные электроны с одиночных атомов золота, а потом заново преобразовывать такие рукотворные ионы в нейтральные атомы. Результаты этого эксперимента могут стать первым шагом на пути к созданию запоминающих устройств, в которых носителями информации будут служить отдельные атомы.

Статья

Темная энергия может быть изучена в лаборатории

Два физика - британский и канадский - утверждают, что для измерения важнейших свойств таинственной "темной энергии", которая все последнее десятилетие буквально сводила с ума астрономов и космологов, достаточно поставить простой лабораторный эксперимент. Его можно провести с помощью хорошо известных устройств, основанных на явлении сверхпроводимости.

Статья

Американские физики научились создавать электронные приборы из отдельных молекул

Американские физики провели серию экспериментов, которые впервые позволили наносить по одному атому на единственную многоатомную молекулу. Дальнейшие исследования в этой области обещают значительно расширить возможности электронных технологий близкого будущего. Стандартными строительными блоками следующих поколений электронных приборов, по всей вероятности, станут отдельные крупные молекулы, а их придется легировать с помощью абсолютно новых технологий.

Статья

Силу, возникающую из пустоты, приспособят к чему-нибудь путному

Генрих Казимир еще в 1948 году предложил эксперимент, который мог бы подтвердить квантовую теорию физического вакуума (то, что вакуум на самом деле не пуст, а заполнен то и дело виртуально возникающими и исчезающими парами частиц и античастиц). Теперь американские исследователи сумели проверить этот эффект с точностью до 0,5 %. Выяснилось, что эффект Казимира действительно должен серьезно влиять на наноразмерные устройства.

Статья

Последняя нерешенная проблема классической физики близка к решению благодаря сверхтекучему гелию

Это кажется невероятным, но теории гидродинамической турбулентности в завершенном виде не существует до сих пор, созданы только так называемые полуэмпирические теории турбулентности. Вообще это является одной из важнейших проблем современной теорфизики. Теперь сделан важный шаг в описании турбулентности в сверхтекучем гелии-3, что может помочь, наконец, в решении проблемы турбулентности и в классических жидкостях.

Статья

Замаскированная квантовая почта может объяснить молчание внеземных цивилизаций

Если внеземные цивилизации действительно существуют и при этом не являются исключительной редкостью, то почему мы так и не смогли до сих пор получить от них никаких сигналов? Два физика объясняют эту ситуацию исключительной осторожностью инопланетян. При этом они считают, что есть возможность отправлять сигналы, не открывая своего местоположения.

Статья

"Эффект бабочки": машина времени и Интернет

"Эффект бабочки" прочно ассоциируется не только с фантастической посылкой Эдварда Лоренца, но и с одним из самых знаменитых рассказов Рэя Брэдбери, который посвящен путешествиям во времени. Ученые-компьютерщики из Корнельского университета решили "перекинуть мостик" от атмосферных исследований и машины времени к сегодняшнему миру Интернета, транснациональных корпораций, терроризма и пандемий. Вопрос об "баттерфляй-эффекте" может быть перефразирован тогда следующим образом: "Может ли единственный "мессидж" по электронной почте из Бразилии вызвать поток необратимых событий в штате Техас?"

Статья

Теория относительности топит субмарины

Бразильский физик решил задачку, "подброшенную" релятивистской теорией, так называемый "парадокс субмарины". Для разбора этого "парадокса" пришлось использовать Общую теорию относительности и включить в решение эффект искривляющих пространство гравитационных сил, получив своеобразный модифицированный релятивистский закон Архимеда.