На главнуюПользователиНовые сообщенияОбратная связь
DGR.Su - Компьютерный форум Опросы, споры и мнения Точные науки Архив

Предлагаю здесь выкладывать последние открытия в физике.

Страница 5 из 5 1  2  3  4  5 
lotar 24.03.2013, 23:57
Сделан важный шаг на пути создания нанокатализаторов
Ученые из Брукхэвенской национальной лаборатории и университета Стони Брук (Stony Brook University) разработали технологию, позволяющую контролировать размер нанокластеров с точностью до одного атома.

Используя новую технологию, д-р Майкл Уайт (Michael White) из Брукхэвенской лаборатории и его коллеги изготовили модельный нанокатализатор на основе сульфида молибдена, который может применяться в процессе гидродесульфуризации и других химических реакциях.

В ходе проведенного исследования ученые изучали реактивную способность очень стабильного или «магического» кластера, состоящего из 4 атомов молибдена и 6 атомов серы, размещенных на золотой подложке. Исследователи установили, что такая конфигурация позволяет всем атомам молибдена вступать в реакцию с другими молекулами.

Ученые планируют в ближайшее время провести исследование более крупных нанокластеров и выявить среди них наиболее подходящие на роль нанокатализаторов, сообщается в пресс-релизе Брукхэвенской лаборатории.
lotar 25.03.2013, 00:00
Создан новый источник излучения для литографии в дальнем ультрафиолете
Новая технология позволит многократно увеличить объем чипов памяти.


Новый источник излучения для использования в системах литографии в дальнем ультрафиолете (Extreme UltraViolet Lithography, EUVL), разработан в университете штата Калифорния в г. Сан-Диего (США) совместно с компанией Cymer.

Группа исследователей под руководством Марка Тиллака (Mark Tillack), подала патентную заявку на использование сделанного ими открытия, которое позволяет использовать в EUVL-системах импульсы СО2-лазера большой продолжительности.

> В настоящее время используются EUVL-системы, где лазерное излучение на длине волны в области вакуумного ультрафиолета с ультракороткими импульсами направляется непосредственно на маску и через нее на кремниевую пластину. Подобные системы в перспективе позволят осуществить массовый переход в производстве микросхем на технологический процесс 32 нм. Однако стоимость их пока очень высока, а производительность недостаточна.

В процессе, разработанном калифорнийскими учеными, используется преобразование энергии излучения СО2 лазера в излучение в вакуумном ультрафиолете. Такой вариант существенно удешевит создание и эксплуатацию промышленных лазерных установок, к тому же эффективность использования излучения в этом случае также выше.

Д-р Тиллак считает, что использование нового источника для литографии позволит создавать модули флэш-памяти размером в 200 Гбайт, что в итоге приведет к постепенному вытеснению с рынка жестких дисков.
lotar 25.03.2013, 00:03
Новый лазер обходит капризы квантовой физики

Специалисты из института гравитационной физики Макса Планка (Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik) и университета Лейбница (Leibniz Universität Hannover) построили лазер с самым низким в мире значением фотонного шума.


Что такое фотонный шум, легче всего представить на примере сильного дождя: пусть в среднем каждую минуту на землю падает практически одинаковое количество капель, но каждую десятую долю секунды по поверхности ударяет разное их число. То их 35, то 3, то 19 на квадратный метр и так далее.


В обычном луче света, падающем на поверхность, число фотонов также хаотически колеблется вокруг среднего значения. И даже в классическом лазере, производящем когерентное излучение, от фотонного шума никуда не убежать — он происходит из "статистической" природы излучения, из законов квантовой физики.


Обмануть физические законы, конечно, нельзя, но в ряде случаев их можно "перехитрить": это доказали исследователи из двух упомянутых учреждений, создав лазер, в котором фотонный шум был уменьшен в 10 раз. Получился так называемый "сжатый" лазерный свет (squeezed laser light) со значительно более равномерным распределением фотонов по времени.


В основе нового прибора — кристалл с двойным преломлением. Его подсвечивали зелёным лазером, который влиял на электронное облако атомарной решётки, заставляя его колебаться с частотой этого "зелёного излучения". Это была подготовка кристалла к приёму инфракрасного лазерного луча.


Такой луч, с длиной волны вдвое большей, чем у первого лазера, пройдя через кристалл, претерпевал удивительное превращение. Дело в том, что кристалл превращался в "склад инфракрасных фотонов", часть которых оказывалась запасена "до поры до времени" (это очень похоже на давние опыты по "остановке" света). При этом кристалл сам выдавал "ИК-фотоны" обратно в луч, в мгновения, когда его интенсивность падала, и, напротив, забирал их из потока, когда их число было слишком велико.


Фактически кристалл автоматически заполнял "паузы" в потоке, делая инфракрасный луч куда более равномерным (похоже на работу стабилизатора напряжения, не так ли?).


Но зачем нужен луч, фотоны в котором следуют друг за другом с одинаковым промежутком? Такое излучение может пригодиться во множестве областей. Например, в квантовой криптографии. Любое вмешательство в такой подготовленный поток, передающий ключ, будет легко обнаружено, поскольку вызовет скачкообразный рост фотонного шума.


Но куда интереснее, что новый лазер призван существенно повысить чувствительность приёмников гравитационных волн. Один из авторов этого лазера, Роман Шнабель (Roman Schnabel) из института гравитационной физики, говорит: "Мы можем увеличить досягаемость гравитационных приёмников втрое, что позволит наблюдать, к примеру, слияние пары чёрных дыр на другом краю Вселенной".


Шнабель и его коллеги приспосабливают сейчас новый лазер к германо-британскому гравитационному приёмнику GEO 600, одному из самых совершенных приборов такого рода (о его создании и принципе работы мы подробно рассказывали здесь).


Хотя до сих пор ни одна научная группа, "просматривающая" небо при помощи подобных установок, не обнаружила гравитационные волны, учёные надеются, что, среди прочих ухищрений, "сжатый свет" позволит им, наконец, поднять чувствительность гравитационных приёмников настолько, что удастся надёжно зафиксировать неуловимые пока сигналы Вселенной.


Дело в том, что в таких системах используются лучи света, бегающие между зеркалами. Точность измерения расстояния между последними столь высока (на многие порядки меньше диаметра атома), что возможное прохождение гравитационной волны легко потеряется просто на фоне фотонного шума в применённом лазерном луче.


Потому сокращение этого шума в 10 раз — большой прорыв на ниве гравитационной астрономии, стремящейся впервые разглядеть чёрные дыры, внутреннюю структуру нейтронных звёзд и многие другие интересные вещи.


Читайте о лазерном луче с сечением в виде колец, установке, излучающей при нажатии кнопки один фотон, и луче света с отрицательной скоростью.
lotar 25.03.2013, 00:04
Ученые исследуют невидимые границы Солнечной системы
Спутникам НАСА STEREO удалось зафиксировать нейтральные атомы, исходящие с самого края Солнечной системы. На основании полученных данных ученые из Калифорнийского университета в Беркли составили первую карту распределения нейтральных частиц в области, где солнечный ветер сталкивается с холодным межзвездным газом.

Как утверждает руководитель исследования проф. Роберт Лин (Robert Lin), эта область гелиосферы настолько разрежена, что не может быть исследована с помощью оптических телескопов. Но у астрономов появилась возможность изучить ее, используя нейтральные атомы.

Проф. Лин и его коллеги пришли к выводу, что обнаруженные атомы изначально представляли собой высокоэнергетические ионы, которые передали свой заряд холодным атомам межзвездной среды. Потеряв электрический заряд, не удерживаемые больше магнитным полем частицы начинали двигаться назад в сторону Солнца, где они фиксировались датчиками спутников STEREO, сообщает EurekAlert.

Ученые надеются, что новый спутник НАСА IBEX (Interstellar Boundary Explorer), который должен быть запущен в конце этого года, поможет им лучше узнать эту малоизученную область Солнечной системы.
lotar 25.03.2013, 00:05
Представлен оптический чип с рекордным быстродействием
Исследователи компании Intel представили кремниевый чип, преобразовывающий электрические сигналы в оптические с рекордной скоростью 200 Гбит/с.

Как пишет Technology Reviеw, в новом чипе входящий луч света разбивается на восемь каналов. С каждым каналом работает отдельный модулятор - устройство, кодирующее электрические сигналы в оптические. После кодирования каналы вновь соединяются. В проведенных испытаниях каждый модулятор работал со скоростью 25 Гбит/с с минимальными помехами.

Как отмечают разработчики компании, прежде чем подобные оптические чипы будут выведены на рынок, они будут усовершенствованы. На чипе планируется расположить 25 модуляторов, каждый из которых будет работать со скоростью 40 Гбит/с.

Устройства с оптическими соединениями выгодно отличаются от обычных чипов тем, что для передачи данных в них не используются нагревающиеся металлические проводники.
lotar 25.03.2013, 00:08
Реинкарнация кота Шрёдингера стала возможной
Одна из самых интересных и животрепещущих научных проблем – связь между квантовым миром и классической физикой. Каким образом происходит так называемый коллапс волновой функции, а знаменитый кот Шрёдингера покидает смешанное состояние и вдруг оказывается либо жив, либо мёртв?

Британские учёные решили добавить ещё немного тумана в этом вопросе и провели эксперимент, в ходе которого им удалось подставить под сомнение одну из основ квантовой теории – эффект наблюдателя.


Согласно интерпретации квантовой механики Бора и Гейзенберга (её ещё называют "Копенгагенской"), изменение квантового состояния объекта, например фотона, происходит при его измерении. До измерения фотон находится в так называемой суперпозиции – то есть во всех вероятных состояниях, в том числе противоречащих друг другу.


Как, например, в знаменитом мысленном эксперименте Эрвина Шрёдингера.




Шрёдингер для иллюстрации редукции волновой функции предложил следующий мысленный эксперимент. В закрытый ящик помещён кот. В ящике также имеется механизм, содержащий радиоактивное ядро и ёмкость с ядовитым газом. Параметры устройства подобраны так, что вероятность распада ядра за 1 час составляет 50%. Если ядро распадается, оно приводит механизм в действие, он открывает ёмкость с газом, и кот умирает. Согласно "Копенгагенской интерпретации", если над ядром не производится наблюдения, то его состояние описывается суперпозицией (смешением) двух состояний, и мы не можем сказать, что на самом деле с котом. Они находится в состоянии "ни жив ни мёртв". Но ведь в реальной жизни кот не может быть одновременно в двух состояниях! (иллюстрация с сайта wikimedia.org)


Надав Кац (Nadav Katz) из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (University of California, Santa Barbara) и его коллеги опубликовали результаты другого, быть может, не столь захватывающего, но зато вполне лабораторного опыта.


Учёным удалось "вернуть" квантовое состояние частицы обратно. Причём после измерения этого самого состояния. Фактически это означает, что можно сохранить жизнь коту вне зависимости от условий коллапса волновой функции. Жив ли он, мёртв ли – не важно. Мы всегда может отыграть обратно.


По словам Маркуса Бюттикера (Markus Büttiker) из университета Женевы (Université de Genéve), для сторонников "Копенгагенской интерпретации" любое упоминание о возможности обратного коллапса, то есть возврата в квантовое состояние неопределённости, кажется поразительным: "Открыв коробку, мы должны увидеть какое-то одно из двух возможных состояний кота – других вариантов быть не должно".


Тем не менее, согласно более ранней интерпретации квантовой механики, предполагавшей так называемую квантовую декогерентность, редукция не считалась каким-то внезапным процессом. Наоборот, квантовое состояние, утверждает эта теория, должно "плавно" коллапсировать, по мере того как квантовая система взаимодействует с окружающей средой.


Ещё в 2006 году Александр Коротков (Alexander Korotkov) из Калифорнийского университета в Риверсайде (University of California, Riverside) и Эндрю Джордан (Andrew Jordan) из университета Рочестера (University of Rochester) показали, что должен существовать какой-то интервал, во время которого можно остановить редукцию.


Доктор Кац и его группа решили подтвердить возможность получения такого эффекта экспериментально и измерили изменение квантового состояния сверхпроводникового фазового (потокового) кубита.




Вспомним о соотношении неопределённостей Гейзенберга: всякий квантовый объект характеризуется чем-то вроде координаты Х и импульса Р, которые не могут одновременно принимать точно определённые значения. Такие переменные называются в квантовой механике сопряжёнными между собой. Какой из этих двух переменных характеризовать квантовое состояние нашей системы – вопрос удобства. Кубит – это такая система, в которой число частиц аналогично импульсу, а фазовая переменная (энергетическое состояние) – координате. Фазовый кубит был впервые реализован в лаборатории Делфтского университета (Technische Universiteit Delft) несколько лет назад и с тех пор активно изучается. На иллюстрации показана элементарная схема фазового кубита и его фотография (изображение Ioffe L. B., et al/Nature).


Кубит может иметь два энергетических состояния – высокое и низкое. Американские учёные разработали такую его схему, чтобы он мог находиться в любом из них, то есть фактически поддерживать суперпозицию. Это, напомним, соответствует состоянию шрёдингеровского кота — "ни жив ни мёртв".


Любая попытка измерить энергию напрямую должна была, по классическим представлениям, "заставить" кубит оказаться в одном из двух состояний, то есть вызвать редукцию волновой функции. Но в новом эксперименте этого удалось избежать!


В чём же успех?


"Фокус в том, что можно хитрым образом измерить энергию косвенно", — объясняет руководитель исследования.


Американцы решили использовать туннельный эффект, когда микрочастица способна переходить в другое состояние, а её энергия при этом меньше определённого барьера, требуемого законами классической физики.


В ходе эксперимента варьировали "высоту" барьера так, чтобы устройству было сложнее изменить фазу (магнитного потока). Для инициации перехода с одного уровня на другой установку облучали микроволновым импульсом – "перемещая" высокоэнергетический кубит на более низкий уровень, и наоборот.




Открытый в кубитах эффект, возможно, позволит разработать новую, более точную и устойчивую модель квантового компьютера, считают авторы эксперимента .


Поскольку момент фазового "скачка" фиксировался аппаратурой (он сопровождается сигнальным колебанием магнитного поля), радостные учёные смогли косвенно измерить энергетическое состояние кубита. "Это означает, что мы смогли измерить коллапс и избежать при этом влияния эффекта наблюдателя", — говорит доктор Кац.


Если упростить полученные результаты, то это приблизительно равнозначно тому, как если бы мы открыли крышку ящика, убедились, что кот жив, и закрыли крышку обратно, вернув его в исходное, неопределённое состояние.


Поскольку энергетических уровней всего два, то при измерении они вызывали отмену предыдущего состояния.


Полученные отзывы уже характеризуют результаты эксперимента как "прорыв". Так, например, думает профессор Бюттикер.


А специалист по квантовой физике Влатко Ведрал (Vlatko Vedral) из университета Лидса (University of Leeds) считает, что результаты эксперимента могут привести к пересмотру всей системы восприятия "классической" реальности: "Теперь мы даже не можем сказать, что измерения формируют реальность, – ведь можно элиминировать эффекты замеров и начать всё заново".


"Квантовый мир стал ещё более хрупким, а реальность ещё более таинственной", – резюмирует Максимилиан Шлоссхауэр (Maximilian Schlosshauer) из университета Мельбурна (University of Melbourne).


Вспоминаются слова Ньютона о том, что он ощущает себя маленьким мальчиком, играющим в камушки на берегу огромного океана истины. Только теперь получается, что чем больше камень, брошенный в этот океан, тем выше поднимается его уровень.


Э
Страница 5 из 5 1  2  3  4  5 
Похожие темы
Здесь не стихи, здесь... моя душа...
Как выкладывать фото через галерею
Самые заметные открытия уральских археологов
Фотографии церемонии открытия Олимпийских игр в Пекине
Самые сенсационные открытия и изобретения челябинцев