Влад Свар предлагает Вам запомнить сайт «ТАЙНЫ ПЛАНЕТЫ ЗЕМЛЯ»
Вы хотите запомнить сайт «ТАЙНЫ ПЛАНЕТЫ ЗЕМЛЯ»?
Да Нет
×
Прогноз погоды

Планета есть колыбель разума.../Циолковский/

Присоединиться к сайту нажатием кнопки

Десять главных прорывов в физике и химии

развернуть

Завершился очень неоднозначный 2016 год, и самое время подвести его научные итоги в области физики и химии. Ежегодно в рецензируемых журналах по всему миру публикуется несколько миллионов статей по этим отраслям знания. И лишь несколько сотен из них оказываются действительно выдающимися работами. Научные редакторы Лайфа отобрали 10 самых интересных и важных открытий и событий минувшего года, о которых необходимо знать каждому.

1. Новые элементы в таблице Менделеева

Самым приятным событием для российских любителей науки стало появление в таблице Менделеева четырёх новых элементов — нихония, московия, теннессина и оганесона. К открытию трёх последних причастны физики-ядерщики из Дубны — Лаборатория ядерных реакций ОИЯИ под руководством Юрия Оганесяна. Пока об элементах известно очень мало, а их время жизни измеряется секундами или даже миллисекундами. Помимо российских физиков в открытии участвовала Ливерморская национальная лаборатория (Калифорния) и Национальная лаборатория Оак-Ридж в Теннесси. Приоритет в открытии нихония был признан за японскими физиками из института RIKEN. Официальное включение элементов состоялось совсем недавно — 30 ноября 2016 года.

2. Хокинг решил парадокс потери информации в чёрной дыре

В июне в журнале Physical Review Letters вышла публикация одного из, вероятно, самых популярных физиков современности — Стивена Хокинга. Учёный заявил о том, что наконец решил 40-летнюю загадку парадокса потери информации в чёрной дыре. Кратко его можно описать так: из-за того что чёрные дыры испаряются (испуская излучение Хокинга), мы даже теоретически не можем отследить судьбу каждой отдельной частицы, упавшей в неё. Это нарушает фундаментальные принципы квантовой физики. Хокинг вместе с соавторами предположили, что информация обо всех частицах хранится на горизонте событий чёрной дыры, и даже описал, в каком именно виде. Работа теоретика получила романтичное название "мягкие волосы у чёрных дыр".

Фото: © NASA/CXC/M.Weiss

3. Излучение чёрных дыр увидели на модельной "глухой" дыре

В этом же году Хокинг получил ещё один повод для торжества: экспериментатор-одиночка из Израильского технологического института, Джефф Штейнхауэр обнаружил следы неуловимого излучения Хокинга в аналоговой чёрной дыре. Проблемы с наблюдением этого излучения в обычных чёрных дырах связаны с его низкой интенсивностью и температурой. Для дыры массой с Солнце следы излучения Хокинга будут полностью теряться на фоне реликтового излучения, заполняющего Вселенную.

Штейнхауэр построил модель чёрной дыры с помощью бозе-конденсата холодных атомов. Он содержал в себе две области, одна из которых двигалась с небольшой скоростью — символизируя падение материи на чёрную дыру, — а другая со сверхзвуковой скоростью. Граница между областями играла роль горизонта событий чёрной дыры — никакие колебания атомов (фононы) не могли пересекать её в направлении от быстрых атомов к медленным. Оказалось, что из-за квантовых флуктуаций на границе всё равно рождались волны колебаний, которые распространялись в сторону дозвукового конденсата. Эти волны являются полным аналогом излучения, предсказанного Хокингом.

4. Надежда и разочарование физики элементарных частиц

2016 год выдался очень удачным для физиков Большого адронного коллайдера: учёные перевыполнили план по количеству протон-протонных столкновений и получили огромный массив данных, на полную обработку которого уйдёт ещё несколько лет. Самые большие ожидания теоретиков были связаны с наметившимся ещё в 2015 году пиком двухфотонных распадов при 750 гигаэлектронвольтах. Он указывал на неизвестную сверхмассивную частицу, которую не предсказывала ни одна теория. Теоретики успели подготовить около 500 статей, посвящённых новой физике и новым законам нашего мира. Но в августе экспериментаторы рассказали, что никакого открытия не будет: пик, привлёкший внимание нескольких тысяч физиков со всего мира, оказался простой статистической флуктуацией.

Кстати, в этом году об открытии новой необычной частицы заявили эксперты из другого эксперимента в мире элементарных частиц — коллаборации D0 Тэватрона. До открытия БАКа этот ускоритель был крупнейшим в мире. Физики обнаружили в архивных данных протон-антипротонных столкновений рождение необычной частицы, носящей в себе сразу четыре разных квантовых аромата. Эта частица состоит из четырёх кварков — мельчайших кирпичиков материи. В отличие от других открытых тетракварков в ней были одновременно "верхний", "нижний", "странный" и "прелестный" кварки. Правда, подтвердить находку на БАКе не удалось. Ряд физиков высказался по этому поводу довольно скептично, указав, что специалисты Тэватрона могли принять за частицу случайную флуктуацию.

5. Фундаментальная симметрия и антиматерия

Фото: © Thomas Mc Cauley/CERN

Важным результатом для ЦЕРН стало первое измерение оптического спектра антиводорода. Почти двадцать лет физики шли к тому, чтобы научиться получать антиматерию в больших количествах и работать с ней. Главная сложность здесь в том, что антиматерия способна очень быстро аннигилировать при контакте с обычным веществом, поэтому крайне важно не только создать античастицы, но и научиться их хранить.

Антиводород — это простейший антиатом, который способны получать физики. Он состоит из позитрона (антиэлектрона) и антипротона — электрические заряды этих частиц противоположны зарядам электрона и протона. У общепринятых физических теорий есть важное свойство: их законы симметричны при одновременном зеркальном отражении, обращении времени и замене зарядов частиц (CPT-инвариантность). Следствие этого свойства — почти полное совпадение свойств у материи и антиматерии. Однако некоторые теории "новой физики" нарушают это свойство. Эксперимент по измерению спектра антиводорода позволил с большой точностью сравнить его характеристики с обычным водородом. Пока, на уровне точности в миллиардные доли, спектры совпадают.

6. Самый маленький транзистор

Есть среди важных результатов этого года и практически применимые, хотя бы и в отдалённом будущем. Физики из Национальной лаборатории в Беркли создали самый маленький в мире транзистор — размер его затвора составляет всего один нанометр. Обычные кремниевые транзисторы при таких размерах не способны работать, квантовые эффекты (туннелирование) превращают их в обычные проводники, не способные перекрывать электрический ток. Ключом к победе над квантовыми эффектами оказался компонент автомобильной смазки — дисульфид молибдена. 

7. Новое состояние вещества — спиновая жидкость

Фото: © Nagler S.E. et als. / Nature Materials

Другой потенциально применимый результат — открытие в 2016 году нового примера квантовой жидкости, хлорида рутения. Это вещество обладает необычными магнитными свойствами. Некоторые атомы ведут себя в кристаллах как маленькие магнитики, пытающиеся выстроиться в какую-нибудь упорядоченную структуру. Например, оказаться полностью сонаправленными. При температурах вблизи абсолютного нуля почти все магнитные вещества становятся упорядоченными, кроме одного — спиновых жидкостей.

У такого необычного поведения есть одно полезное свойство. Физики построили модель поведения спиновых жидкостей и выяснили, что в них могут существовать специальные состояния "расщеплённых" электронов. На самом деле электрон, конечно, не расщепляется — он по-прежнему остаётся единой частицей. Такие состояния-квазичастицы могут стать основой для квантовых компьютеров, абсолютно защищённых от внешних воздействий, разрушающих их квантовое состояние.

8. Рекордная плотность записи информации

Физики из Университета Делфта (Голландия) отчитались в этом году о создании элементов памяти, в которых информация записывается в отдельных атомах. На квадратном сантиметре такого элемента можно записать около 10 терабайт информации. Единственный минус — небольшая скорость работы. Для перезаписи информации используется манипулирование одиночными атомами — для записи нового бита специальный микроскоп поднимает и поодиночке переносит частицу на новое место. Пока объём памяти тестового образца составляет всего один килобайт, а полная перезапись требует несколько минут. Зато технология вплотную приблизилась к теоретическому пределу плотности записи информации.

9. Пополнение в семействе графенов

Химики из Мадридского автономного университета в 2016 году создали новый двумерный материал, расширяющий количество собратьев графена. На тот раз в основу плоского одноатомного листа легла сурьма — элемент, широко применяющийся в полупроводниковой промышленности. В отличие от остальных двумерных материалов графен из сурьмы — антимонен — чрезвычайно стабилен. Он даже способен выдержать погружение в воду. Теперь двумерные формы есть у углерода, кремния, германия, олова, бора, фосфора и сурьмы. Учитывая, какими необычными свойствами обладает графен, остаётся только ждать более подробных исследований его собратьев.

Фото: © AFP/EAST NEWS

10. Главная научная премия года

Особняком выделим в списке Нобелевские премии по химии и физике, которые были вручены 10 декабря 2016 года. Соответствующие им открытия были сделаны ещё во второй половине XX века, но сама премия — важное ежегодное событие научного мира. Премию по химии (золотую медаль и 58 миллионов рублей) получили Жан-Пьер Соваж, сэр Фрейзер Стоддарт и Бернард Феринга "за проектирование и синтез молекулярных машин". Это невидимые человеческому глазу и даже самому мощному оптическому микроскопу механизмы, способные выполнять простейшие действия: вращаться или двигаться на манер поршня. Несколько миллиардов таких роторов вполне способны заставить вращаться стеклянную бусину в воде. В будущем такие конструкции вполне можно использовать в молекулярной хирургии. 

Восстание невидимых машин: за что дали Нобелевскую премию по химии в 2016 году?

"Физическую" премию получили британские учёные Дэвид Таулес, Дункан Халдан и Джон Майкл Костерлиц за, как указал нобелевский комитет, "теоретические открытия топологических фазовых переходов и топологических фаз материи". Эти переходы помогли объяснить очень странные, с точки зрения экспериментаторов, наблюдения: например, если взять тонкий слой вещества и измерять его электрическое сопротивление в магнитном поле, то окажется, что в ответ на равномерное изменение поля проводимость меняется ступенчато. О том, как это связано с бубликами и кексами, можно прочитать в нашем материале:

Сдвиг по фазе: за что дали Нобелевскую премию по физике в 2016 году?

***

Ну а о том, чего ждать от 2017 года, остаётся только гадать. По меньшей мере стоит надеяться на новые шаги в создании квантовых компьютеров: в 2016 году было сделано много маленьких шагов на пути к их реализации. Очень хочется надеяться, что в ближайшие годы мы нащупаем намёки на Новую физику — пока Стандартная модель и теория относительности и не думают сдавать позиции.

Антон Соколов


Источник →

Опубликовано 06.01.2017 в 21:00

Комментарии

Показать предыдущие комментарии (показано %s из %s)
Показать новые комментарии
Комментарии Facebook

                                                   ---= НОВОЕ НА САЙТЕ =---

Куда пропали лунные камни?

Куда пропали лунные камни?

17 авг, 22:34
0 0
Как духи предсказали самую б…

Как духи предсказали самую большую катастрофу в России, но никто не обратил на это внимание

17 авг, 16:27
+10 1
Ученые раскрыли, как на само…

Ученые раскрыли, как на самом деле появились первые животные на Земле

17 авг, 09:03
0 0
Разумное объяснение необычны…

Разумное объяснение необычным явлениям

16 авг, 22:17
+1 0
О чём думают грибы?

О чём думают грибы?

16 авг, 22:16
+1 0
Сибирские «Врата в ад» увели…

Сибирские «Врата в ад» увеличиваются на 20 метров в год

16 авг, 22:04
+9 1
На экваторе Марса обнаружены…

На экваторе Марса обнаружены залежи воды

16 авг, 22:01
+1 0
В Антарктиде найден самый др…

В Антарктиде найден самый древний лед

16 авг, 22:00
+1 0
Цветы возрастом в 100 миллио…

Цветы возрастом в 100 миллионов лет найдены в янтаре из Бирмы

16 авг, 21:59
+1 0
Лулу Хёрст - сильнейшая деву…

Лулу Хёрст - сильнейшая девушка XIX века, шокировавшая всех

15 авг, 23:28
+2 2
Алексей Анпилогов: Капица ок…

Алексей Анпилогов: Капица оказался прав: революции в альтернативной энергетике ждать без толку

15 авг, 22:43
+1 9
Феномены древних цивилизаций

Феномены древних цивилизаций

15 авг, 16:52
+1 0
Демон Мара — злой дух или богиня?

Демон Мара — злой дух или богиня?

15 авг, 16:51
+3 7
В поисках Иркуйема - легенда…

В поисках Иркуйема - легендарного огромного бурого медведя с севера

15 авг, 16:49
+1 0
«Секретное оружие» России «з…

«Секретное оружие» России «зашвырнуло на сушу» 20 кораблей США

15 авг, 16:45
0 1
Пришельцы вконец обнаглели! …

Пришельцы вконец обнаглели! НЛО уже не церемонясь сбивают американские "Шаттлы"

15 авг, 12:45
+11 13
Почему Николу Тесла можно на…

Почему Николу Тесла можно назвать величайшим безумным учёным в истории?

15 авг, 08:24
+12 11
Человечество может быть "пер…

Человечество может быть "первенцем Вселенной", считает ученый

14 авг, 23:22
-2 8
Империя Арата на среднерусск…

Империя Арата на среднерусской равнине

14 авг, 21:39
+11 13
Почему Московская Русь выжил…

Почему Московская Русь выжила и победила?

14 авг, 21:38
+5 4
Начало китайской цивилизации

Начало китайской цивилизации

14 авг, 21:37
+3 5
Загадки истории. Древние кар…

Загадки истории. Древние картографы, кто они?

14 авг, 21:36
+10 6
Крушение НЛО на высоте 611

Крушение НЛО на высоте 611

14 авг, 11:12
+23 1
Привороты, заговоры и другие…

Привороты, заговоры и другие ритуалы ведьм

13 авг, 19:34
+6 0
«Человек может все. Даже сме…

«Человек может все. Даже смерть — это еще не конец»: 25 цитат Николы Теслы, гения, который знал, как можно…

23 июл, 10:12
+55 21
Что это? луна, планета? что?…

Что это? луна, планета? что? снято В С. Калбатау Жарминский район ВКО

22 июл, 17:51
+47 42
Наконец-то это произошло! Уч…

Наконец-то это произошло! Ученый перехватил сигнал от неизвестной цивилизации

28 июл, 12:26
+41 25
Кричащий и движущийся камень…

Кричащий и движущийся камень в белорусском лесу

28 июл, 10:27
+36 20
То что они увидели в небе их…

То что они увидели в небе их сильно поразило! НЛО подтвержденное на видео

24 июл, 14:04
+33 8
Египетские фараоны оказались…

Египетские фараоны оказались гибридом человека и инопланетян

27 июл, 11:20
+28 91
“Врата богов” и порталы в иные миры

“Врата богов” и порталы в иные миры

5 авг, 20:45
+26 6
Самая огромная звезда из все…

Самая огромная звезда из всех нам известных

29 июл, 22:59
+26 1

Последние комментарии

Владимир Лоскутов
Дак наши ребята старались, однако.
Владимир Лоскутов «Секретное оружие» России «зашвырнуло на сушу» 20 кораблей США
Дмитрий Маркин
PALORIA
Дмитрий Маркин
Блог
В этом озере нельзя купаться. Я был поражен, когда узнал, почему.
21 апр 15, 23:26
+943 185
Яндекс.Метрика
Крушение НЛО на высоте 611

Крушение НЛО на высоте 611

Высота 611 в Приморье – единственное в мире место падения НЛО, достоверно известное, документально подтвержденное и изученное учеными. Падение НЛО 29 я

14 авг, 11:12
+23 1
Почему Николу Тесла можно назвать величайшим безумным учёным в истории?

Почему Николу Тесла можно назвать величайшим безумным учёным в истории?

Никола Тесла считается великим, но печально известным учёным. Его можно назвать как гением, так и безумцем, но в нестандартном уме и прекрасном воображении ему

15 авг, 08:24
+12 11
Карфаген - проклятие Рима

Карфаген - проклятие Рима

Развалины Карфагена, величайшего города Древнего мира, находятся в Тунисе. До сих пор тайны его не раскрыты, а возможно, они так и уйдут в небытие — виллы совр

13 авг, 09:47
+12 9
Империя Арата на среднерусской равнине

Империя Арата на среднерусской равнине

«Это может перевернуть традиционные представления об истории человечества». Так мировые СМИ комментируют ряд публикаций в российской и в американской печати, о

14 авг, 21:39
+11 13
Пришельцы вконец обнаглели! НЛО уже не церемонясь сбивают американские "Шаттлы"

Пришельцы вконец обнаглели! НЛО уже не церемонясь сбивают американские "Шаттлы"

Оказывается, НЛО пришельцев уже не только пристально наблюдают за нашими военными объектами. Они давно перешли к активным действиям и в случае необходимости пр

15 авг, 12:45
+11 13
Как духи предсказали самую большую катастрофу в России, но никто не обратил на это внимание

Как духи предсказали самую большую катастрофу в России, но никто не обратил на это внимание

Одно из священных мест в Хакасии - горная гряда Сундуки. По местным преданиям на вершину этой гряды не может взойти простой смертный, т.к. там властвуют духи.

17 авг, 16:27
+10 1
Загадки истории. Древние картографы, кто они?

Загадки истории. Древние картографы, кто они?

На первый взгляд карта Атлантики, нарисованная на шкуре газели турецким адмиралом Пири Реисом в 1513 году,- причудливый плод воображения, но она покрыта серие

14 авг, 21:36
+10 6