physħ — физика и космос

07 Jun 2016 17:01

Самым ярким научным событием этого года стало, конечно, детектирование гравитационных волн. Руководители проекта интерферометра LIGO, которому это удалось, сейчас собирают все подряд премии по физике — буквально на днях, например, им вручена премия Кавли. Но нам-то интереснее, а что же, собственно, дальше.

А дальше, как обычно, развитие и улучшение технологии. Например, проект eLISA хочет вынести интерферометр в космос — чтобы шума поменьше было. Будут запущены три космических аппарата, летящие на расстоянии около 1 миллиона км друг от друга и около 50 миллионов км от Земли.

И это уже не просто прожект, хотя старт основной миссии планируется только на 2030 годы. Ещё в декабре 2015 года был запущен аппарат LISA Pathfinder, который должен продемонстрировать техническую осуществимость всего проекта.

Ключевым элементом eLISA станут двухкилограммовые кубики, находящиеся в состоянии свободного падения. При этом должна быть достигнута высокая «свободность» этого падения, то есть действие каких-либо сил за исключением гравитационных на кубики должно быть пренебрежимо мало.

Так вот, к чему я это всё пишу. Как стало известно сегодня, LISA Pathfinder успешно справился со своей задачей. Более того, удалось продемонстрировать пятикратный запас точности по сравнению с необходимым. А в диапазоне высоких частот (около 0,1–1 Гц) результат ещё более впечатляющий — уровень шумов в 100 раз меньше расчётного.

Остаётся только сожалеть, что в 2011 году NASA отказалась от поддержки этого изначально совместного с Европейским космическим агентством проекта, и теперь европейцы вынуждены тянуть его в одиночку. Это сильно затягивает сроки его реализации. Пока что называется дата 2034 год, но, как всегда, она может быть в любой момент пересмотрена в зависимости от финансового положения агентства.

physħ — физика и космос

31 May 2016 16:19

Вряд ли ошибусь, если скажу, что главным научным событием июля, да и всего лета в этом году станет выход космического аппарата «Юнона» на орбиту Юпитера.

Первым и пока единственным космическим аппаратом, надолго задержавшимся у самой крупной планеты Солнечной системы, был «Галилео», запущенный аж в 1989 году. На Юпитере он проработал с 1995 по 2003 год, и вот уже 13 лет как мы получаем сведения об этой планете только от телескопов да редких аппаратов, пролетающих мимо и направляющихся к более далёким объектам.

«Юнона», правда, проработает на орбите не очень долго — меньше двух лет. За это время она совершит 37 оборотов, изучая атмосферу и магнитное поле газового гиганта. В феврале 2018 года аппарат будет выведен с орбиты и сгорит внутри Юпитера.

Интересна причина, почему «Юнону» уничтожат. Дело в том, что с каждым витком растёт количество радиации, получаемой аппаратом, и может так случиться, что в какой-то момент его оборудование выйдет из строя и не позволит ни продолжить миссию, ни штатно её завершить. И такой неуправляемый кусок железа может столкнуться с одним из спутников Юпитера, например, с Европой, где, как известно, есть вода и может существовать жизнь. Вот чтобы не нарушить падением инородного тела хрупкий баланс гипотетически существующей там экосистемы, и решено сжечь аппарат, пока он ещё будет на связи.

А рассказать о «Юноне» меня подвигла свежая новость о том, что аппарат вошёл в зону гравитационного воздействия Юпитера. Выйти на орбиту он должен 4 июля, пока же можно следить за траекторией его полёта на замечательном сайте http://whereisjuno.info/

physħ — физика и космос

27 May 2016 21:14

Что нужно для зарождения жизни? Ну кроме воды, конечно. Учёные почти уверены, что достаточно какой-нибудь аминокислоты и немного фосфора — это ключевые компоненты.

Удивительно, но их смогли обнаружить на астероиде. Речь, конечно же, о 67P/Чурюмова — Герасименко, исследованной практически вдоль и поперёк Розеттой и Филами. Там нашли не только простейшую аминокислоту глицин, но и её прекурсоры.

Таким образом, становится всё больше свидетельств в пользу того, что основные компоненты, необходимые для возникновения жизни, могут возникать даже в весьма малопривлекательных условиях — например, на астероидах, откуда уже они могли попасть на Землю.

physħ — физика и космос

26 May 2016 16:23

Мир физики гудит, обсуждая возможное открытие пятой фундаментальной силы, действующей наравне с гравитацией, электромагнетизмом, а также сильным и слабым ядерным взаимодействием.

Затравкой стал необычный пик, который увидела команда венгерских физиков. Вообще-то они искали одного из кандидатов в частицы тёмной материи — так называемый тёмный фотон. Для этого брался кусок лития-7, который облучали протонами относительно небольшой энергии. В результате получали изотоп бериллий-8 в возбуждённом состоянии. Такой изотоп может излучить или фотон, или пару электрон-позитрон.

В эксперименте следили за тем, под каким углом вылетают электрон и позитрон. Ожидалось, что чем больше угол между ними, тем меньше таких пар. Но оказалось, что под углом 140 градусов чуть больше частиц, чем под соседними. Такой пик можно объяснить, если ввести существование не известного ранее бозона — его сейчас называют просто бозоном X. Авторы изначального эксперимента надеются, что это и есть тот тёмный фотон, который они искали. Эксперимент шёл более трёх лет и был опубликован в архиве в прошлом году.

А в апреле этого года в архиве появилась теоретическая статья американской группы, которая предложила не менее изящное объяснение — этот бозон это переносчик неизвестного ранее пятого фундаментального взаимодействия. В поддержку своего мнения они там ещё привели пару нестыковок в других экспериментах, которые тоже можно объяснить этой гипотезой.

Проблема, однако, в том, что пока больше никто венгров не проверил, хотя работы вроде идут. А у них там довольно странная штука: пик на 140 градусах видно только если бериллий-8 рождается протонами с энергией 1,10 и 1,04 МэВ. Если же он рождается протонами с энергией 1,2 или 0,8 МэВ, то пик волшебным образом пропадает.

Ну и странно, конечно, что такую лёгкую частицу (а бозон X имеет массу раз в 50 меньше массы протона), не замечали в экспериментах раньше.

В общем, как обычно в таких ситуациях, пока рано вестись на хайп. Будем ждать будущих экспериментов от независимых групп. Ну а теоретики, конечно, пока будут рождать гипотезы одну причудливее другой, пока полёт их фантазии не будет ограничен новыми экспериментальными данными.

Если хочется почитать подробнее, то вот вам подборка ссылок:
* Изначальная статья с описанием эксперимента и его результатов: https://arxiv.org/abs/1504.01527 (опубликована в PRL http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.116.042501)
* Статья американских теоретиков http://arxiv.org/abs/1604.07411
* Обсуждение в Nature News http://www.nature.com/news/has-a-hungarian-physics-lab-found-a-fifth-force-of-nature-1.19957
* Материал в N+1 https://nplus1.ru/news/2016/05/26/fifth-force
* Материал в Газете.ру http://www.gazeta.ru/science/2016/05/26_a_8265521.shtml

physħ — физика и космос

24 May 2016 18:36

http://cdn.phys.org/newman/gfx/news/hires/2016/imagestellar.jpg

physħ — физика и космос

24 May 2016 18:17

Ну и для затравки давайте поделюсь с вами свежим видео от Стенфордского ускорителя SLAC, на основе которого работает самый яркий на сегодня рентгеновский лазер. В этот раз они решили популять им в капельки воды и заснять, что при этом с ней происходит в первые 9 микросекунд. Ну происходит, на самом деле, понятно что - капелька разрывается, а если это не капелька, а струя, то в ней ещё и начинают бежать всякие ударные волны. Музыкальное сопровождение тоже можно заценить :) https://www.youtube.com/watch?v=v5bH01qNN0Y

physħ — физика и космос

02 Jun 2016 21:11

Вы, конечно же, без труда узнали на гифке сверху частичку Юпитера. Но наверное, недоумеваете, что это за мигающее чёрно-белое нечто. Так вот, это изображение той же области Юпитера, но полученное в диапазоне радиоволн.

Зачем? Очень просто. Большинство сложных молекул излучает и поглощает излучение в этом диапазоне, поэтому такие картинки показывают, сколько таких молекул там содержится.

В данном случае радиотелескоп был настроен на молекулу аммиака. Сделав несколько фотографий, астрономы могут изучать процесс формирования и распространения аммиачных облаков. Облака, кстати, состоят не только из чистого аммиака, который при юпитерианских температурах — а там около −100°C — представляет собой на поверхности лёд. Есть там ещё и капельки гидросульфида аммония.

А самое интересное, что радиоволны, в отличие от видимого света, могут проникать под поверхность облаков на значительное расстояние — до 100 километров. Так что, учёные таким образом изучают не только внешнюю поверхность атмосферы, но и её толщу. Например, могут строить карты движения вертикальных потоков аммиака.

Но это, конечно, только прелюдия к прилёту «Юноны», о которой я рассказывал в предыдущем сообщении. У неё на борту установлен микроволновой детектор, которым она сможет померить в глубине концентрацию водяных паров. Астрономы будут одновременно вести наблюдения за аммиаком и водой, и смогут сделать ещё больше выводов о том, как же устроена сложная динамика юпитерианской атмосферы.

physħ — физика и космос

27 May 2016 21:14

А вот и поясняющая инфографика от Европейского космического агентства

physħ — физика и космос

26 May 2016 16:25

Вот картинка, из которой видно, как пик наблюдается только в каком-то интервале энергий облучающих протонов http://journals.aps.org/prl/article/10.1103/PhysRevLett.116.042501/figures/3/medium

physħ — физика и космос

25 May 2016 18:00

Я думаю, все знают, что в теории относительности Эйнштейна гравитация оказывает влияние на скорость течения времени. Ну Interstellar-то точно все смотрели и все помнят эпическое "На этой планете день длится семь земных лет".

Ну так вот известно опять же, что в центре космических тел, например, Земли или Солнца гравитация сильнее, чем на их поверхности. Это означает, что ядро нашей планенты "моложе", чем её кора.

Намного ли? Три физика из Дании решили посчитать - и у них получилось на 2,5 года. При том, что возраст Земли, напомню, оценивается в 4,5 млрд лет.

Ссылка на статью, если кому интересны подробности расчёта: http://dx.doi.org/10.1088/0143-0807/37/3/035602

physħ — физика и космос

24 May 2016 18:36

Для тех, кто любит красивые астрофотографии, ловите изображение звёздной ассоциации (это такой небольшой кластер звёзд) Vulpecula OB1, полученное космическим телескопом Гершель. Кстати Vulpecula в названии ассоциации - это указание на её расположении в соответствующем созвездии, которое на русском звучит как Лисичка. Честно признаться, к своему стыду до сегодняшнего дня не знал о его существовании.

Для тех, кому интересны подробности, поясню, что фотография получена в инфракрасном диапазоне и соответствует температуре излучения от -220ºC до -260ºC. Красно-оранжевые области здесь - это холодные филаменты межзвёздного газа, которые связывают между собой очень горячие и при этом очень большие звёзды класса OB (отсюда и название ассоциации). Такие звёзды называют голубыми гигантами.

Кстати, если вы вдруг не знали, голубые гиганты живут совсем недолго по космическим меркам - они быстро сжигают большую часть своего термоядерного топлива и взрываются. Звёзды в асоциации Vulpecula OB1 одни из самых больших в нашей Галактике, и им осталось жить каких-то пару миллионов лет.

physħ — физика и космос

24 May 2016 18:13

Всем привет! Это мой авторский канал. На нём будет много физики и космоса и немного моих мыслей о разном.