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 =---

«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
+1 0
Где все-таки находился Ноев ковчег

Где все-таки находился Ноев ковчег

22 июл, 19:29
0 3
Что это? луна, планета? что?…

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

22 июл, 17:51
+24 13
Как русские в старину опреде…

Как русские в старину определяли время

21 июл, 23:05
+1 0
Тайны Хара-Хото

Тайны Хара-Хото

21 июл, 22:49
+2 1
Люди населяют Австралию уже …

Люди населяют Австралию уже 65 тысяч лет

20 июл, 22:58
0 1
Киммерия и Скифия

Киммерия и Скифия

20 июл, 22:13
0 1
Загадки истории. Аненербе

Загадки истории. Аненербе

20 июл, 22:11
+3 2
Самые первые цивилизации Земли

Самые первые цивилизации Земли

20 июл, 22:09
+4 27
В Шотландии сфотографировали…

В Шотландии сфотографировали «Лох-несское чудовище»

20 июл, 22:07
+21 15
Палеонтологи доказали, что т…

Палеонтологи доказали, что тираннозавры бегали медленнее человека

18 июл, 23:25
+5 12
Ученые обнаружили доказатель…

Ученые обнаружили доказательство подлинности Туринской плащаницы

18 июл, 17:32
+11 19
Загадочное место России — Са…

Загадочное место России — Самарская лука

18 июл, 12:16
+11 2
Десять удивительных доказате…

Десять удивительных доказательств высоких технологий древности

17 июл, 23:49
+21 2
Вот откуда Платон знал, где …

Вот откуда Платон знал, где искать следы Атлантиды?

17 июл, 23:44
+10 5
Эмдер. Сибирская троя

Эмдер. Сибирская троя

17 июл, 23:33
+18 13
"Никакого экоцида не было": …

"Никакого экоцида не было": антропологи переписали историю острова Пасхи

17 июл, 23:24
+7 3
Самые опасные и захватывающи…

Самые опасные и захватывающие места на планете

17 июл, 23:09
+10 2
Как США военную базу на ЛУНЕ строили

Как США военную базу на ЛУНЕ строили

17 июл, 23:07
+2 14
12 октября в Землю врежется …

12 октября в Землю врежется астероид. Насколько астероид большой? Астрономы не знают ответа на страшный вопрос

17 июл, 17:14
+12 5
Тихоходки смогут пережить па…

Тихоходки смогут пережить падение астероида и взрыв сверхновой

17 июл, 00:09
+3 4
10 фактов о потерянной Атлан…

10 фактов о потерянной Атлантиде, о которых знают далеко не все

16 июл, 23:33
+6 12
Река, которая меняла свое на…

Река, которая меняла свое название более 300 раз

16 июл, 23:18
+8 22
Учёные просканировали тысяче…

Учёные просканировали тысячелетнюю мумию монаха и нашли здоровый мозг

16 июл, 23:14
+23 7
Турция город Зеугма!Раскопал…

Турция город Зеугма!Раскопали фрески древнего Рима,и обнаружили надписи на Русском

6 июл, 12:01
+335 463
Группа учёных утверждает – и…

Группа учёных утверждает – им удалось расшифровать послание, дошедшее до нас из 10950 года до н.э.

14 июл, 23:28
+92 73
АТЛАНТИДА НАЙДЕНА: ВБЛИЗИ КУ…

АТЛАНТИДА НАЙДЕНА: ВБЛИЗИ КУБЫ НА ДНЕ ПОКОИТСЯ ГИГАНТСКИЙ ГОРОД!

5 июл, 11:12
+74 43
В Пакистане поймана 15-тонна…

В Пакистане поймана 15-тонная доисторическая акула

6 июл, 21:53
+60 57
Русские нашли древние «звезд…

Русские нашли древние «звездные врата» и тайно путешествуют к Сатурну

3 июл, 18:58
+42 62
Ленинградец, разгадавший тай…

Ленинградец, разгадавший тайну цивилизации племени майя

2 июл, 23:37
+41 7
Известный швейцарский климат…

Известный швейцарский климатолог: «Я бы посоветовал человечеству последние 3 спокойных года больше посвятить…

8 июл, 23:31
+38 33
О КОСМИЧЕСКОМ ЗАКОНЕ БЛАГОДАРНОСТИ

О КОСМИЧЕСКОМ ЗАКОНЕ БЛАГОДАРНОСТИ

23 июн, 22:20
+34 35
Блог
В этом озере нельзя купаться. Я был поражен, когда узнал, почему.
21 апр 15, 23:26
+942 183
Яндекс.Метрика
Что это? луна, планета? что? снято В С. Калбатау Жарминский район ВКО

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

В сети набирает просмотры ролик который расположен ниже. На видео — появление в небе образа огромной планеты, якобы после урагана который прошел в С. Калбатау

22 июл, 17:51
+24 13
Учёные просканировали тысячелетнюю мумию монаха и нашли здоровый мозг

Учёные просканировали тысячелетнюю мумию монаха и нашли здоровый мозг

Здоровый мозг обнаружен в голове 1000-летней мумии буддийского монаха. Удивительные результаты принесла томография реликвии, хранящейся в китайском монастыре.

16 июл, 23:14
+23 7
В Шотландии сфотографировали «Лох-несское чудовище»

В Шотландии сфотографировали «Лох-несское чудовище»

Житель шотландской деревни Киллиарн сделал фотографию «Лох-несского чудовища», которое прогуливалось по суше. Мужчина по имени Джимми Райт утверждает, что с

20 июл, 22:07
+21 15
Десять удивительных доказательств высоких технологий древности

Десять удивительных доказательств высоких технологий древности

Скептики говорят о том, что в прошлом не существовало никаких цивилизаций с развитыми технологиями и невероятными сооружениями. Каждый странный артефакт или след

17 июл, 23:49
+21 2
Эмдер. Сибирская троя

Эмдер. Сибирская троя

Это затерянная в приобской тайге Ханты-Мансийского округа столица древнего княжества Эмдер, еще 19 лет тому назад известная исключительно по героическому эпос

17 июл, 23:33
+18 13
12 октября в Землю врежется астероид. Насколько астероид большой? Астрономы не знают ответа на страшный вопрос

12 октября в Землю врежется астероид. Насколько астероид большой? Астрономы не знают ответа на страшный вопрос

Весной 2015-го года известный астрономический ресурс astrowatch.net впервые привлек внимание широкой публики к астероиду 2012 TC4 (число 2012 в названии астеро

17 июл, 17:14
+12 5
Загадочное место России — Самарская лука

Загадочное место России — Самарская лука

Самарская Лука — колыбель мировой цивилизации. Так считает самарский писатель, славист-этнограф и краевед Евгений Бажанов. В поисках доказательств теории «прои

18 июл, 12:16
+11 2