A física quântica é a mais recente. Além: um físico contou como contornar as leis da mecânica quântica. Interação de fótons à temperatura ambiente

À medida que mais um ano se aproxima, é hora de mais uma vez sentar, juntar as mãos, respirar fundo e olhar para algumas das manchetes científicas às quais talvez não tenhamos prestado atenção antes. Os cientistas estão constantemente criando novos desenvolvimentos em vários campos, como nanotecnologia, terapia genética ou física quântica, e isso sempre abre novos horizontes.

Os títulos de artigos científicos lembram cada vez mais os títulos de contos de revistas de ficção científica. Considerando o que 2017 nos trouxe, só podemos esperar o que o novo 2018 trará.

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Fonte: muz4in.net

Os cientistas criaram cristais temporais, para os quais as leis da simetria do tempo não se aplicam

De acordo com a primeira lei da termodinâmica, é impossível criar uma máquina de movimento perpétuo que funcione sem uma fonte adicional de energia. No entanto, no início deste ano, os físicos conseguiram criar estruturas chamadas cristais temporais, o que colocou em dúvida essa tese.

Os cristais temporais atuam como os primeiros exemplos reais de um novo estado da matéria chamado "não-equilíbrio", no qual os átomos têm temperatura variável e nunca estão em equilíbrio térmico entre si. Os Cristais do Tempo possuem uma estrutura atômica que se repete não apenas no espaço, mas também no tempo, permitindo que mantenham vibrações constantes sem ganhar energia. Isso acontece mesmo no estado estacionário, que é o estado de menor energia, quando o movimento é teoricamente impossível porque requer energia.

Então, os cristais do tempo quebram as leis da física? A rigor, não. A lei da conservação da energia só funciona em sistemas com simetria no tempo, o que implica que as leis da física são as mesmas em todos os lugares e sempre. No entanto, os cristais temporais violam as leis da simetria do tempo e do espaço. E não só eles. Os ímãs também são considerados objetos assimétricos naturais porque possuem pólos norte e sul.

Outra razão pela qual os Cristais do Tempo não violam as leis da termodinâmica é que eles não são completamente isolados. Às vezes, eles precisam ser "empurrados" - isto é, dar um impulso externo, após o qual já começarão a mudar seus estados repetidamente. É possível que no futuro esses cristais encontrem ampla aplicação no campo da transmissão e armazenamento de informações em sistemas quânticos. Eles podem desempenhar um papel crucial na computação quântica.

Asas de libélula "ao vivo"

A Enciclopédia Merriam-Webster afirma que uma asa é uma pena móvel ou um apêndice de membrana usado por pássaros, insetos e morcegos para voar. Não deveria estar vivo, mas os entomologistas da Universidade de Kiel, na Alemanha, fizeram algumas descobertas surpreendentes que sugerem o contrário – pelo menos para algumas libélulas.

Os insetos respiram pelo sistema traqueal. O ar entra no corpo através de aberturas chamadas espiráculos. Em seguida, passa por uma complexa rede de traqueias que fornecem ar a todas as células do corpo. No entanto, as próprias asas são compostas quase inteiramente de tecido morto, que seca e se torna translúcido ou coberto de padrões coloridos. Áreas de tecido morto percorrem as veias e são os únicos componentes da asa que fazem parte do sistema respiratório.

No entanto, quando o entomologista Reiner Guillermo Ferreira olhou para a asa de uma libélula Zenithoptera macho através de um microscópio eletrônico, ele viu minúsculos tubos traqueais ramificados. Esta foi a primeira vez que algo assim foi visto em uma asa de inseto. Muita pesquisa será necessária para determinar se essa característica fisiológica é exclusiva desta espécie, ou talvez ocorra em outras libélulas ou mesmo em outros insetos. É até possível que esta seja uma única mutação. A presença de um suprimento abundante de oxigênio pode explicar os padrões azuis brilhantes e complexos encontrados nas asas da libélula Zenithoptera, que não contêm pigmento azul.

Carrapato antigo com sangue de dinossauro dentro

Claro, isso fez as pessoas pensarem imediatamente no cenário do Jurassic Park e na possibilidade de usar sangue para recriar dinossauros. Infelizmente, isso não acontecerá em um futuro próximo, porque é impossível extrair amostras de DNA dos pedaços de âmbar encontrados. O debate sobre quanto tempo uma molécula de DNA pode durar ainda está em andamento, mas mesmo de acordo com as estimativas mais otimistas e sob as condições mais ideais, sua vida útil não é superior a alguns milhões de anos.

Mas enquanto o carrapato, chamado Deinocrotondraculi ("Terrível Drácula"), não ajudou a restaurar os dinossauros, ainda continua sendo um achado altamente incomum. Agora sabemos não apenas que os dinossauros emplumados tinham ácaros antigos, mas também infestaram ninhos de dinossauros.

Modificação de genes humanos adultos

Repetições palindrômicas curtas e regularmente espaçadas agrupadas, ou CRISPR, são o auge da terapia genética hoje. A família de sequências de DNA que atualmente formam a base da tecnologia CRISPR-Cas9 poderia teoricamente mudar o DNA humano para sempre.

Em 2017, a engenharia genética deu um salto decisivo depois que uma equipe do Centro de Pesquisa Proteômica em Pequim anunciou que havia usado com sucesso o CRISPR-Cas9 para eliminar mutações causadoras de doenças em embriões humanos viáveis. Outra equipe, do Francis Crick Institute, em Londres, fez o caminho oposto e pela primeira vez usou essa tecnologia para criar deliberadamente mutações em embriões humanos. Em particular, eles "desligaram" um gene que promove o desenvolvimento de embriões em blastocistos.

Estudos mostraram que a tecnologia CRISPR-Cas9 funciona - e com bastante sucesso. No entanto, isso desencadeou um debate ético ativo sobre até que ponto se pode usar essa tecnologia. Teoricamente, isso poderia levar a "crianças projetadas" que podem ter as características intelectuais, atléticas e físicas de acordo com as dadas pelos pais.

Ética à parte, a pesquisa foi ainda mais longe em novembro, quando o CRISPR-Cas9 foi testado pela primeira vez em um adulto. Brad Maddu, 44, da Califórnia, sofre da síndrome de Hunter, uma doença incurável que pode levá-lo a uma cadeira de rodas. Ele foi injetado com bilhões de cópias do gene corretivo. Serão vários meses até que se possa determinar se o procedimento foi bem-sucedido.

O que veio primeiro - esponja ou ctenóforos?

Um novo relatório científico, publicado em 2017, deve acabar de uma vez por todas com o debate de longa data sobre a origem dos animais. Segundo o estudo, as esponjas são as “irmãs” de todos os animais do mundo. Isso se deve ao fato de que as esponjas foram o primeiro grupo que se separou no processo de evolução do ancestral comum primitivo de todos os animais. Isso aconteceu cerca de 750 milhões de anos atrás.

Houve um debate acalorado no passado, que se resumiu a dois candidatos principais: as esponjas acima mencionadas e os invertebrados marinhos chamados ctenóforos. Enquanto as esponjas são as criaturas mais simples que ficam no fundo do oceano e se alimentam passando e filtrando a água através de seus corpos, os ctenóforos são mais complexos. Eles se assemelham a uma água-viva, são capazes de se mover na água, podem criar padrões de luz e têm um sistema nervoso simples. A questão de qual deles foi o primeiro é a questão de como era nosso ancestral comum. Este é considerado o momento mais importante para traçar a história da nossa evolução.

Enquanto os resultados do estudo proclamam corajosamente que a questão está resolvida, apenas alguns meses antes, outro estudo foi publicado que dizia que nossas “irmãs” evolutivas são ctenóforas. Portanto, ainda é cedo para dizer que os últimos resultados podem ser considerados confiáveis ​​o suficiente para sanar quaisquer dúvidas.

Guaxinins passam em teste de inteligência antigo

No século VI aC, o antigo escritor grego Esopo escreveu ou coletou muitas fábulas, que em nosso tempo são conhecidas como "Fábulas de Esopo". Entre eles estava uma fábula chamada "O Corvo e o Jarro", que descreve como um corvo sedento jogou pedras em um jarro para elevar o nível da água e, finalmente, ficar bêbado.

Vários milhares de anos depois, os cientistas perceberam que essa fábula descreve uma boa maneira de testar a inteligência dos animais. Experimentos mostraram que os animais experimentais entendiam causa e efeito. Os corvos, como seus parentes, gralhas e gaios, confirmaram a veracidade da fábula. Os macacos também passaram neste teste e os guaxinins também foram adicionados à lista este ano.

Durante o teste da fábula de Esopo, oito guaxinins receberam recipientes de água com marshmallows flutuando em cima. O nível da água estava muito baixo para alcançar. Dois dos sujeitos jogaram pedras no tanque com sucesso para aumentar o nível da água e conseguir o que queriam.

Outros sujeitos de teste encontraram suas próprias soluções criativas, que os pesquisadores não esperavam. Um dos guaxinins, em vez de jogar pedras no contêiner, subiu no contêiner e começou a balançar de um lado para o outro até capotar. Em outro teste, usando bolas flutuantes e afundantes em vez de pedras, os especialistas esperavam que os guaxinins usassem bolas afundantes e descartassem as flutuantes. Em vez disso, alguns animais começaram a mergulhar repetidamente a bola flutuante na água até que a onda crescente pregou os pedaços de marshmallow na tábua, o que facilitou sua extração.

Físicos criaram o primeiro laser topológico

Físicos da Universidade da Califórnia em San Diego afirmam ter criado um novo tipo de laser - um laser "topológico" cujo feixe pode assumir qualquer forma complexa sem dispersão de luz. O dispositivo é baseado no conceito de isolantes topológicos (materiais que são isolantes dentro de seu volume, mas conduzem corrente na superfície), que recebeu o Prêmio Nobel de Física em 2016.

Normalmente, os lasers usam ressonadores de anel para amplificar a luz. Eles são mais eficientes do que os ressonadores de ângulo agudo. No entanto, desta vez, a equipe de pesquisa criou uma cavidade topológica usando um cristal fotônico como espelho. Em particular, foram utilizados dois cristais fotônicos com topologias diferentes, sendo um deles uma célula em forma de estrela em uma rede quadrada, e o outro uma rede triangular com orifícios de ar cilíndricos. O membro da equipe Boubacar Kante comparou-os a um bagel e um pretzel: embora ambos sejam pães com furos, o número diferente de furos os diferencia.

Assim que os cristais atingem o lugar certo, o feixe assume a forma desejada. Este sistema é controlado por um campo magnético. Permite alterar a direção na qual a luz é emitida, criando assim um fluxo luminoso. A aplicação prática direta disso é capaz de aumentar a velocidade da comunicação óptica. No entanto, no futuro, isso é visto como um passo à frente na criação de computadores ópticos.

Cientistas descobrem excitonium

Físicos de todo o mundo ficaram muito entusiasmados com a descoberta de uma nova forma de matéria chamada excitonium. Esta forma é um condensado de quasipartículas, excitons, que são o estado ligado de um elétron livre e um buraco de elétron, que é formado como resultado da perda de um elétron da molécula. Além disso, o físico teórico de Harvard Bert Halperin previu a existência do excitonium na década de 1960, e os cientistas vêm tentando provar que ele está certo (ou errado) desde então.

Como muitas grandes descobertas científicas, havia uma boa dose de chance nessa descoberta. A equipe de pesquisadores da Universidade de Illinois que descobriu o excitonium estava realmente dominando uma nova tecnologia chamada espectroscopia de perda de energia por feixe de elétrons (M-EELS) - projetada especificamente para identificar excitons. No entanto, a descoberta ocorreu quando os pesquisadores estavam apenas fazendo testes de calibração. Um membro da equipe entrou na sala enquanto todos os outros assistiam às telas. Eles disseram ter detectado um "plasmon de luz", um precursor da condensação de excitons.

O líder do estudo, professor Peter Abbamont, comparou a descoberta ao bóson de Higgs - não será de uso imediato na vida real, mas mostra que nossa compreensão atual da mecânica quântica está no caminho certo.

Cientistas criaram nanorrobôs que matam o câncer

Pesquisadores da Universidade de Durham afirmam ter criado nanorrobôs que podem detectar células cancerígenas e matá-las em apenas 60 segundos. Em um teste universitário bem-sucedido, os minúsculos robôs levaram de um a três minutos para penetrar na membrana externa de uma célula de câncer de próstata e destruí-la imediatamente.

Os nanorobôs são 50.000 vezes menores que o diâmetro de um fio de cabelo humano. Eles são ativados pela luz e giram a uma velocidade de dois a três milhões de revoluções por segundo para conseguir penetrar na membrana celular. Quando atingem seu alvo, podem destruí-lo ou injetá-lo com um agente terapêutico útil.

Até agora, os nanorrobôs foram testados apenas em células individuais, mas os resultados encorajadores levaram os cientistas a passar para experimentos com microorganismos e pequenos peixes. O próximo objetivo é passar para roedores e depois para humanos.

Asteroide interestelar pode ser nave alienígena

Faz apenas alguns meses desde que os astrônomos anunciaram alegremente a descoberta do primeiro objeto interestelar a voar através do sistema solar, um asteroide chamado 'Oumuamua. Desde então, eles observaram muitas coisas estranhas acontecendo com este corpo celeste. Às vezes, ele se comportou de forma tão incomum que os cientistas acreditam que o objeto pode ser uma espaçonave alienígena.

Em primeiro lugar, sua forma é alarmante. 'Oumuamua tem a forma de um charuto com uma proporção de comprimento para diâmetro de dez para um, algo que nunca foi visto em nenhum dos asteróides observados. No início, os cientistas pensaram que era um cometa, mas depois perceberam que não era porque o objeto não deixou uma cauda ao se aproximar do Sol. Além disso, alguns especialistas argumentam que a velocidade de rotação do objeto deveria ter quebrado qualquer asteroide normal. Tem-se a impressão de que foi criado especialmente para viagens interestelares.

Mas se for criado artificialmente, então o que poderia ser? Alguns dizem que é uma sonda alienígena, outros pensam que poderia ser uma espaçonave cujos motores falharam e agora estão flutuando pelo espaço. De qualquer forma, os participantes de programas como SETI e BreakthroughListen acreditam que 'Oumuamua requer mais estudos, então eles apontam seus telescópios para ele e ouvem qualquer sinal de rádio.

Embora a hipótese de alienígenas não tenha sido confirmada de forma alguma, as observações iniciais do SETI não levaram a lugar nenhum. Muitos pesquisadores ainda estão pessimistas sobre as chances de que o objeto possa ser criado por alienígenas, mas de qualquer forma, a pesquisa continuará.

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23:30 27.06.2019

formalismo lagrangeano. Coordenadas generalizadas. Parte 1

Olá queridos camaradas! Antes de você está a 5ª edição do ciclo diamat, istmat e fizmat. Hoje, talvez, o terceiro componente prevaleça. E talvez eu deva me desculpar antecipadamente com os letristas que a física, talvez, seja demais, e diante dos físicos que ela será exposta com muita liberdade. E, no entanto, na chamada moderna. publicações populares da física teórica escoam, via de regra, interpretações exclusivamente vulgares de suas disposições, que não aproximam o leitor ou espectador de sua compreensão, mas criam apenas algum tipo de ilusão para ele

14:35 30.05.2019

“Descoberta do ano” foi feita por cientistas de São Petersburgo: esse fenômeno físico mudará tudo

No final do ano passado, um grupo de professores da Universidade de Mineração de São Petersburgo e do Instituto de Física e Energia (Obninsk) fez uma descoberta incrível que o mundo não pôde deixar de apreciar. Seu trabalho vem acontecendo desde 2010, e os resultados receberam merecidamente o status de descoberta do ano. O novo fenômeno físico permitirá aumentar a eficiência do controle de mísseis balísticos intercontinentais, criar novas instalações nucleares autônomas e até criar espaçonaves capazes de voar em condições extremas do espaço profundo.

18:08 25.02.2019

Preservação e transformação

Como deve ser nas ciências exatas, a princípio haverá um pouco de teoria seca. E então veremos como essa teoria se manifesta na prática e como essa mesma prática levou pessoas maravilhosas a uma teoria maravilhosa. Também falaremos sobre como na mente de alguns outros cientistas, a partir de descobertas científicas, ou a matéria desaparece, deixando apenas equações, ou a causalidade entra em colapso, abrindo caminho para um milagre divino. E também falaremos sobre a transição da quantidade para a qualidade, sobre potenciais barreiras e reações em cadeia ramificada, e ainda veremos uma dessas reações (que

20:59 31.10.2018

Astrônomos revelam como é o buraco negro no centro da Via Láctea

Usando o receptor GRAVITY ultrassensível do ESO, a equipe do Very Large Telescope (VLT) conseguiu observar pela primeira vez muito perto do ponto sem retorno a matéria orbitando um buraco negro. Ele está localizado no coração da nossa galáxia Via Láctea, tem uma massa de quatro milhões de massas solares, e o acúmulo de gás ao seu redor gira a uma velocidade de 30% da velocidade da luz. Cientistas europeus observaram flashes de radiação infravermelha nos limites do objeto massivo Sagitário A*. Esta observação foi a confirmação de que o objeto no centro da galáxia

04:13 01.06.2018

Água de fogo. Novo formato de garrafa para água mineral pode causar incêndio

Para a Copa do Mundo FIFA 2018, eles lançaram uma garrafa de água em forma de bola de futebol. Mas as leis da física intervieram em uma bela jogada de marketing: acabou sendo uma lente quase perfeita e, em um dos escritórios de São Petersburgo, essa garrafa quase causou um incêndio. Poucas pessoas sabem que qualquer recipiente transparente é geralmente perigoso para incêndio - tanto de vidro quanto de plástico. Às vezes, as causas dos incêndios florestais nem eram pontas de cigarro ou fogueiras não apagadas, mas garrafas esquecidas na floresta ou seus fragmentos - a luz do sol que passava era focada

12:39 26.04.2018

O que é "mecânica binária"?

Estamos falando da mecânica, que gerencia com duas dimensões: quilograma e metro. E nesta mecânica não há segundos. Postulados da mecânica binária. Em primeiro lugar, todos os corpos do Universo estão em constante mudança, em segundo lugar, uma mudança em um corpo corresponde a uma mudança em outros corpos. Em terceiro lugar, o número de mudanças em um determinado corpo pode ser correlacionado com o número de mudanças em outros corpos (corpos de referência). Um corpo de referência é um corpo cujas mudanças são cíclicas. Além disso, estamos falando tanto de uma mudança nas características dos corpos quanto na localização

15:26 21.03.2018

A mais recente teoria de Stephen Hawking provará a existência de universos paralelos

Antes de sua morte, o grande cientista, em grupo com colegas, desenvolveu sua teoria final por vários anos. Agora está sendo revisado em uma das revistas científicas, e será publicado após verificação. Essa teoria deve mostrar quais características nosso mundo deve ter se for parte do multiverso. Os colegas de Hawking dizem que esse trabalho lhe renderia o Prêmio Nobel, que ele nunca recebeu em vida. A teoria é chamada de uma saída suave da inflação eterna. Cientistas que ajudaram

15:54 22.02.2018

Rússia lançará satélites de vidro em órbita

Em 4 de maio de 1976, a NASA enviou um satélite muito incomum em órbita chamado LAGEOS (LASer GEOdynamics Satellite, na foto). Ele não tinha eletrônicos, motores e fontes de alimentação a bordo. Na verdade, esta é apenas uma bola de latão com um diâmetro de 60 cm e uma massa de 407 kg com revestimento de alumínio. 426 refletores de canto são espaçados uniformemente na esfera, dos quais 422 são preenchidos com quartzo fundido e 4 são feitos de germânio (para radiação infravermelha). O satélite entrou em uma órbita de 5.860 km, onde irá girar pelos próximos 8,4 milhões de anos, mantendo

13:49 19.12.2017

Uma pena que é pior que doping: Rússia é suspeita de fraude nas Olimpíadas de Física

Se as suspeitas forem confirmadas, os alunos russos serão privados do primeiro lugar Em outras palavras, estamos falando do fato de que, em vez de escolares, estudantes universitários participaram da Olimpíada. Um porta-voz do IPhO disse que a organização tem uma fonte valiosa de Moscou que está pronta para fornecer informações sobre as maquinações do russo

18:33 14.12.2017

Físico Brian Cox sobre colônias espaciais e o futuro da raça humana

O professor acredita que nos próximos 10 a 20 anos nos tornaremos uma civilização espacial e assim garantiremos nosso futuro, se não fizermos algo estúpido, por exemplo, não iniciarmos uma guerra no Oceano Pacífico O professor Brian Cox tem grandes esperanças para o futuro da humanidade. Segundo o cientista britânico, a solução para muitos dos nossos problemas terrestres está no espaço, onde existem recursos inexplorados que podem satisfazer as necessidades cada vez maiores da raça humana. Isso, é claro, desde que possamos manter nossa tendência à estupidez. Se pudermos evitar

12:02 11.12.2017

Físicos obtiveram pela primeira vez o estado da matéria previsto há quase 50 anos

O indescritível excitonium, cuja existência não pôde ser comprovada experimentalmente por quase meio século, finalmente se mostrou aos pesquisadores. Isso é relatado em um artigo que uma equipe científica liderada por Peter Abbamonte (Peter Abbamonte) publicou na revista Science. Descrevemos anteriormente o que são quase-partículas em geral e os chamados buracos em particular. Vamos falar sobre isso em poucas palavras. O movimento dos elétrons em um semicondutor é convenientemente descrito usando o conceito de um buraco, um lugar onde está faltando um elétron. Um buraco, é claro, não é uma partícula, como

19:08 19.10.2017

Ondas gravitacionais da fusão de duas estrelas de nêutrons detectadas

O Observatório Europeu do Sul (ESO) relata que, pela primeira vez na história, os astrônomos observaram ondas gravitacionais e luz (radiação eletromagnética) geradas pelo mesmo evento cósmico. As ondas gravitacionais são previstas pela relatividade geral, bem como por outras teorias da gravidade. Estas são mudanças no campo gravitacional que se propagam como ondas. É relatado que em 17 de agosto de 2017, ondas gravitacionais e sinais eletromagnéticos foram observados pela primeira vez, nascidos durante a fusão de duas estrelas de nêutrons. este

13:38 03.10.2017

Anunciados vencedores do Prêmio Nobel de Física

Os cientistas americanos Rainer Weiss, Kip Thorne e Barry Barish receberam o Prêmio Nobel de Física de 2017. Os cientistas fundaram o observatório de ondas gravitacionais interferométricas a laser LIGO, que possibilitou a detecção experimental de ondas gravitacionais. Os vencedores do Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina já são conhecidos. O prêmio foi concedido aos cientistas americanos Jeffrey Hall, Michael Rozbash e Michael Young por seu estudo do relógio celular.

08:11 12.09.2017

China criou um motor que viola as leis da física

Especialistas chineses desenvolveram uma amostra funcional do EmDrive, cuja ação não pode ser explicada no âmbito das leis de conservação, relata o Daily Mail, citando o CCTV-2. Não são fornecidos detalhes técnicos da invenção. No entanto, o vídeo sobre a invenção diz que em breve o motor será testado no espaço. O EmDrive é um dispositivo composto por um magnetron que gera micro-ondas e um ressonador que armazena a energia de suas vibrações. Isso cria um impulso que não pode ser explicado pela lei da conservação da energia. Quão

12:55 07.06.2017

Transistor de spin de carbono desenvolvido

O físico Joseph Friedman, juntamente com colegas da Universidade do Texas em Dallas, desenvolveu um sistema de computação inovador feito inteiramente de carbono que poderia substituir os atuais transistores de silício e computadores baseados neles. A eletrônica moderna funciona com transistores de silício, nos quais os elétrons carregados negativamente formam uma corrente elétrica. Além da transferência de carga, os elétrons possuem outra propriedade, o spin, que recentemente atraiu a atenção dos cientistas e pode se tornar a base de uma nova

14:24 13.05.2017

Astrônomos descobriram toda uma "ninhada" de buracos negros que violam as leis da física

Os astrônomos descobriram três buracos negros supermassivos no universo primitivo que se tornaram um bilhão de vezes mais massivos que o Sol em apenas 100.000 anos, algo que é impossível do ponto de vista das teorias astronômicas atuais, de acordo com um artigo publicado no Astrophysical Journal. Quasar 3C 273 como representado por um artista do ESO/M. Kornmesser Nenhum modelo teórico atual pode explicar a existência desses objetos. Sua descoberta no início do universo questiona as teorias atuais de formação de buracos negros, e agora teremos que criar novas.

Quando se trata de sistemas de amarração espacial, geralmente se pensa em elevadores espaciais e outras estruturas ciclópicas, que, se forem construídas, estarão em um futuro muito distante. Mas poucas pessoas sabem que experimentos com a implantação de cabos no espaço foram realizados repetidamente, com objetivos diferentes, e o último terminou em fracasso no início de fevereiro deste ano. Gemini 11 amarrado ao alvo Agena, foto da NASA. Como o cabo no porão foi cortado no HTV-KITE Experiment HTV-KITE apresentado pelo artista, foto de JAXA em 27 de janeiro de

19:26 27.01.2017

A humanidade conseguiu "criar" um material completamente novo

Cientistas americanos apresentaram ao público um relatório sobre o trabalho de obtenção de hidrogênio metálico. Foi possível criar, embora uma quantidade tão pequena de matéria, simulando condições de alta pressão muitas vezes maiores do que no núcleo da Terra. Além dessa condição, temperaturas ultrabaixas também foram mantidas. O hidrogênio estava imprensado entre dois diamantes. Os cientistas ainda precisam diminuir o nível de pressão para ver se o hidrogênio pode manter seu estado. Atualmente, todas as opções para manter o estado de fase estabelecido do hidrogênio em

22:43 19.01.2017

O último grande projeto da ciência soviética: o colisor Protvino

A cem quilômetros de Moscou, perto da cidade científica de Protvino, nas florestas da região de Moscou, um tesouro no valor de dezenas de bilhões de rublos foi enterrado. Não pode ser desenterrado e roubado para sempre escondido no solo, só tem valor para a história da ciência. Estamos falando do complexo de armazenamento de acelerador (UNK) do Instituto Protvino de Física de Altas Energias, uma instalação subterrânea desativada quase do tamanho do Grande Colisor de Hádrons. O comprimento do anel acelerador subterrâneo é de 21 km. O túnel principal com um diâmetro de 5 metros foi colocado a uma profundidade de 20 a 60 metros (dependendo do terreno).

O ano começou com a obtenção do Santo Graal - os físicos conseguiram transformar hidrogênio em metal. O experimento confirmou os desenvolvimentos teóricos da primeira metade do século passado. Pesquisadores da Universidade de Harvard resfriaram o elemento a -267 graus Celsius e o submeteram a uma pressão de 495 gigapascals, mais do que no centro da Terra.

“No Ocidente, eles vão parar de beber álcool e mudar para um alcossintetizador inofensivo”

Os próprios experimentadores compararam a produção do primeiro hidrogênio metálico do planeta com a aquisição da tigela sagrada - o principal objetivo dos lendários cavaleiros. Mas a questão permanece se o hidrogênio manterá suas propriedades quando a pressão for aliviada. Os físicos esperam que não.

A viagem no tempo é possível

Revisar o conceito de tempo por teóricos da Universidade de Viena e da Academia Austríaca de Ciências. De acordo com as leis da mecânica quântica, quanto mais preciso o relógio, mais cedo ele submete o fluxo do tempo ao efeito da incerteza quântica. E isso limita a capacidade de nossos instrumentos de medição, não importa quão bem eles sejam.

O tempo não pode ser medido. Mas você pode viajar nele usando curvatura, um cientista da Universidade da Colúmbia Britânica (Canadá). É verdade, embora esta seja apenas uma admissão teórica. Não há materiais necessários para criar uma máquina em tempo real.

Mas as partículas quânticas são capazes de ir ao passado, mais precisamente, influenciando outras partículas no tempo. Essa teoria foi confirmada em 2017 por cientistas da Chapman University (EUA) e do Perimeter Institute for Theoretical Physics (Canadá). Sua pesquisa teórica levou a uma conclusão curiosa: ou fenômenos físicos podem se propagar no passado, ou a ciência se depara com uma forma não material de interação de partículas.

Exatamente duas camadas de grafeno podem parar uma bala

A energia escura não existe. Mas não é exatamente

As disputas sobre a energia escura - uma constante hipotética que explica a expansão do universo - não param desde o início do milênio. Este ano, os físicos chegaram à conclusão de que a energia escura não existe, afinal.

Cientistas da Universidade de Budapeste e seus colegas dos EUA que o erro está na compreensão da estrutura do universo. Os proponentes do conceito de energia escura partiram do fato de que a matéria é homogênea em densidade, mas não é assim. O modelo de computador mostrou que o Universo consiste em bolhas, por assim dizer, e isso elimina as contradições. A energia escura não é mais necessária para explicar fenômenos inexplicáveis.

No entanto, construído em um supercomputador da Universidade de Durham (Grã-Bretanha) levou os astrofísicos a conclusões opostas. E dados do espectrômetro alfa magnético da Estação Espacial Internacional que a energia escura existe. Isso foi afirmado independentemente por dois grupos de pesquisadores: da Alemanha e da China.

E o mais importante, o XENON1T, o detector de matéria escura mais sensível do mundo, deu o primeiro . No entanto, ainda não há resultados positivos. Mas os cientistas estão satisfeitos que o sistema geralmente funciona e mostra erros mínimos.

Cientistas não entendem mais como a IA funciona

Tecnologia

A gravidade é a chave para outras dimensões

Os físicos há muito sonham em construir uma teoria de tudo - um sistema que descreva exaustivamente a realidade. Não permite uma das quatro interações fundamentais - gravidade. Partículas que carregariam a interação gravitacional não foram encontradas. Então, de acordo com as leis da mecânica quântica, não há ondas.

Solução engenhosa para os cientistas problemáticos do Instituto Max Planck. Na opinião deles, o campo gravitacional surge justamente no momento em que uma onda quântica se torna uma partícula.

Outro obstáculo para a construção de uma teoria de tudo é a ausência de uma ação inversa à força de atração, esse fator também viola a simetria das fórmulas ideais. No entanto, cientistas da Universidade de Washington em abril de 2017 uma substância que se comporta como se tivesse uma massa negativa. O efeito já foi alcançado antes, mas o resultado nunca foi tão preciso e certo.

O interesse no estudo da gravidade é aumentado pela teoria de que a gravidade é influenciada por outras dimensões. Físicos do Instituto Max Planck (Alemanha), usando os mais modernos detectores de ondas gravitacionais, vão confirmar ou desmentir a existência de outras dimensões em um ano. No final de 2018 ou o mais tardar - no início de 2019.

“Bitcoin falhou como moeda”

Tecnologia

A mecânica quântica está condenada

É fácil ver que a maioria das descobertas da física moderna está relacionada ao estudo da mecânica quântica. No entanto, os cientistas acreditam que a teoria quântica em sua forma atual não durará muito. E a chave para entender o mundo será a nova matemática.

À luz de tais declarações, não está claro como perceber a notícia de que experimentadores do Instituto Niels Bohr pela primeira vez na história da ciência farão os qubits girarem na direção oposta. Ou que a segunda lei da termodinâmica sob certas circunstâncias no mundo quântico, de acordo com físicos do Instituto de Física e Tecnologia de Moscou. Talvez tudo isso deva ser tomado como confirmação da teoria atual. Talvez - como um passo em direção a uma nova física, que descreverá com mais precisão a realidade.

Enquanto isso, os cientistas continuam a procurar fenômenos que reconciliem os mundos de Einstein e Newton. Talvez isso ajude - uma nova forma de matéria. A propósito, acabou sendo um condensado, embora até agora os teóricos tenham discutido muito sobre sua natureza.

MOSCOU, 20 de maio- RIA Notícias. Eugene Polzik, professor de física do Instituto Niels Bohr em Copenhague, um dos pioneiros do teletransporte quântico, explicou à RIA Novosti onde fica a fronteira entre os mundos "real" e "quântico", por que é impossível teletransportar uma pessoa e como ele conseguiu criar matéria com "massa negativa".

Cinco anos atrás, sua equipe realizou pela primeira vez um experimento de teletransporte não de um único átomo ou partícula de luz, mas de um objeto macroscópico.

Recentemente, ele presidiu o Conselho Consultivo Internacional do Centro Quântico Russo (RQC), substituindo Mikhail Lukin, o criador de um dos maiores computadores quânticos do mundo e líder mundial em computação quântica. De acordo com o professor Polzik, ele se concentrará no desenvolvimento e realização do potencial intelectual de jovens cientistas russos e no fortalecimento da participação internacional no trabalho do RCC.

“Eugene, a humanidade será capaz de teletransportar algo mais do que partículas únicas ou uma coleção de átomos ou outros objetos macroscópicos?

- Você não tem ideia de quantas vezes me fazem essa pergunta - obrigado por não me perguntar se é possível teletransportar uma pessoa. Falando em termos muito gerais, a situação é a seguinte.

O Universo é um objeto gigantesco "emaranhado" no nível quântico. O problema é que não conseguimos "ver" todos os graus de liberdade desse objeto. Se pegarmos um objeto grande em tal sistema e tentarmos observá-lo, as interações desse objeto com outras partes do mundo darão origem ao que é chamado de "estado misto" no qual não há emaranhamento.

O chamado princípio da monogamia opera no mundo quântico. É expresso no fato de que, se temos dois objetos perfeitamente emaranhados, ambos não podem ter "conexões invisíveis" tão fortes com quaisquer outros objetos do mundo circundante quanto entre si.

Voltando à questão do teletransporte quântico, isso significa que, em princípio, nada nos impede de confundir e teletransportar um objeto do tamanho de pelo menos todo o Universo, mas na prática interferirá no fato de não vermos todas essas conexões ao mesmo tempo. Portanto, temos que isolar objetos macro do resto do mundo quando conduzimos tais experimentos e permitir que eles interajam apenas com os objetos "necessários".

Por exemplo, em nossos experimentos, conseguimos fazer isso para uma nuvem contendo um trilhão de átomos, devido ao fato de estarem no vácuo e mantidos em uma armadilha especial que os isolava do mundo exterior. Essas câmeras, a propósito, foram desenvolvidas na Rússia - no laboratório de Mikhail Balabas na Universidade Estadual de São Petersburgo.

Mais tarde, passamos para experimentos em objetos maiores que podem ser vistos a olho nu. E agora estamos realizando um experimento sobre o teletransporte de oscilações que ocorrem em finas membranas de materiais dielétricos medindo milímetro a milímetro.

Agora, por outro lado, estou pessoalmente mais interessado em outras áreas da física quântica, nas quais, ao que me parece, avanços reais ocorrerão em um futuro próximo. Com certeza vão surpreender a todos.

- Onde exatamente?

“Todos nós sabemos muito bem que a mecânica quântica não nos permite saber tudo o que acontece no mundo ao nosso redor. Graças ao princípio da incerteza de Heisenberg, não podemos medir simultaneamente todas as propriedades dos objetos com a maior precisão possível. E neste caso, o teletransporte se transforma em uma ferramenta que nos permite contornar essa limitação, transmitindo não informações parciais sobre o estado do objeto, mas todo o objeto em si.

As mesmas leis do mundo quântico nos impedem de medir com precisão a trajetória do movimento de átomos, elétrons e outras partículas, pois é possível saber a velocidade exata de seu movimento ou sua posição. Na prática, isso significa que a precisão de todos os tipos de sensores de pressão, movimento e aceleração é severamente limitada pela mecânica quântica.

Recentemente, percebemos que nem sempre é assim: tudo depende do que colocamos em termos de "velocidade" e "posição". Por exemplo, se usarmos durante essas medições não sistemas de coordenadas clássicos, mas suas contrapartes quânticas, esses problemas desaparecerão.

Em outras palavras, no sistema clássico, estamos tentando determinar a posição de uma determinada partícula em relação a, grosso modo, uma mesa, uma cadeira ou algum outro ponto de referência. No sistema de coordenadas quânticas, zero será outro objeto quântico com o qual o sistema de interesse interage.

Descobriu-se que a mecânica quântica torna possível medir ambos os parâmetros - tanto a velocidade do movimento quanto a trajetória - com uma precisão ilimitadamente alta para uma certa combinação de propriedades do ponto de referência. O que é essa combinação? A nuvem de átomos que serve como zero do sistema de coordenadas quânticas deve ter uma massa negativa efetiva.

Na verdade, é claro, esses átomos não têm "problemas de peso", mas se comportam como se tivessem massa negativa devido ao fato de estarem localizados de maneira especial em relação um ao outro e estarem dentro de um campo magnético especial. No nosso caso, isso leva ao fato de que a aceleração da partícula diminui em vez de aumentar sua energia, o que é absurdo do ponto de vista da física nuclear clássica.

Isso nos ajuda a nos livrar das mudanças aleatórias na posição ou velocidade das partículas que ocorrem quando medimos suas propriedades com lasers ou outras fontes de fótons. Se colocarmos uma nuvem de átomos com uma "massa negativa" no caminho desse feixe, ele primeiro interagirá com eles, depois voará pelo objeto em estudo, essas perturbações aleatórias se cancelam e poderemos meça todos os parâmetros com precisão infinitamente alta.

Tudo isso está longe de ser uma teoria - há alguns meses já testamos essas ideias experimentalmente e publicamos o resultado na revista Nature.

- Existem aplicações práticas para isso?

- Há um ano, eu já disse, falando em Moscou, que um princípio semelhante de "remover" a incerteza quântica pode ser usado para melhorar a precisão do LIGO e outros observatórios gravitacionais.

Antes era apenas uma ideia, mas agora começou a tomar forma concreta. Estamos trabalhando em sua implementação em conjunto com um dos pioneiros das medições quânticas e participante do projeto LIGO, o professor Farid Khalili do RCC e da Universidade Estadual de Moscou.

Claro, ainda não estamos falando sobre a instalação de tal sistema no próprio detector - este é um processo muito complicado e demorado, e o próprio LIGO tem planos que simplesmente não podemos cortar. Por outro lado, eles já estão interessados ​​em nossas ideias e estão prontos para nos ouvir mais.

De qualquer forma, primeiro precisamos criar um protótipo funcional de tal instalação, que mostrará que podemos realmente ultrapassar o limite de precisão de medição, imposto pelo princípio da incerteza de Heisenberg e outras leis do mundo quântico.

Faremos os primeiros experimentos desse tipo em um interferômetro de dez metros em Hannover, uma cópia menor do LIGO. Agora estamos montando todos os componentes necessários para este sistema, incluindo o suporte, fontes de luz e uma nuvem de átomos. Se tivermos sucesso, tenho certeza de que nossos colegas americanos nos ouvirão - ainda não há outras maneiras de contornar o limite quântico.

- Os defensores das teorias quânticas deterministas, que acreditam que não há acidentes no mundo quântico, considerarão tais experimentos como prova da correção de suas idéias?

Para ser honesto, eu não sei o que eles pensam sobre isso. No próximo ano, estamos organizando uma conferência em Copenhague sobre as fronteiras entre a física clássica e quântica e questões filosóficas semelhantes, e eles podem participar se quiserem apresentar sua visão desse problema.

Eu mesmo aderi à interpretação clássica de Copenhague da mecânica quântica e reconheço que as funções de onda não são limitadas em tamanho. Até agora, não vemos sinais de que suas disposições estejam sendo violadas em algum lugar ou estejam em desacordo com a prática.

Nos últimos anos, os físicos realizaram inúmeros testes das desigualdades de Bell e do paradoxo de Einstein-Podolsky-Rosen, que excluem completamente a possibilidade de que o comportamento de objetos no nível quântico possa ser controlado por algumas variáveis ​​ocultas ou outras coisas que vão além do quântico clássico. teoria.

Por exemplo, alguns meses atrás houve outro experimento que fechou todos os possíveis "buracos" nas equações de Bell usadas por teóricos de variáveis ​​ocultas. Podemos apenas, parafraseando Niels Bohr e Richard Feynman, "calar a boca e experimentar": parece-me que devemos nos fazer apenas aquelas perguntas que podem ser respondidas por meio de experimentos.

- Se voltarmos ao teletransporte quântico– considerando os problemas que você descreveu: encontrará aplicação em computadores quânticos, satélites de comunicação e outros sistemas?

- Tenho certeza de que as tecnologias quânticas penetrarão cada vez mais nos sistemas de comunicação e entrarão rapidamente em nosso cotidiano. Como exatamente, ainda não está claro - informações, por exemplo, podem ser transmitidas tanto por teletransporte quanto por linhas convencionais de fibra óptica usando sistemas de distribuição de chaves quânticas.

A memória quântica, por sua vez, acredito, também se tornará realidade depois de algum tempo. No mínimo, será necessário criar repetidores de sinais e sistemas quânticos. Por outro lado, como e quando tudo isso será implementado ainda é difícil de prever.

Mais cedo ou mais tarde, o teletransporte quântico não se tornará exótico, mas uma coisa comum que todas as pessoas podem usar. É claro que é improvável que vejamos esse processo, mas os resultados de seu trabalho, incluindo redes de dados seguras e sistemas de comunicação por satélite, desempenharão um papel importante em nossas vidas.

- Até que ponto as tecnologias quânticas penetrarão em outras áreas da ciência e da vida que não dizem respeito à TI ou à física?

Esta é uma boa pergunta, mas que é ainda mais difícil de responder. Quando os primeiros transistores apareceram, muitos cientistas acreditavam que encontrariam aplicação apenas em aparelhos auditivos. E assim aconteceu, embora agora apenas uma proporção muito pequena de dispositivos semicondutores seja usada dessa maneira.

No entanto, parece-me que um avanço quântico realmente acontecerá, mas não em todos os lugares. Por exemplo, quaisquer gadgets e dispositivos que interagem com o ambiente e de alguma forma medem suas propriedades inevitavelmente atingirão o limite quântico, sobre o qual já falamos. E nossas tecnologias os ajudarão a contornar esse limite, ou pelo menos minimizar a interferência.

Além disso, já resolvemos um desses problemas, usando a mesma abordagem de "massa negativa", melhorando os sensores quânticos de campos magnéticos. Esses dispositivos têm uma aplicação biomédica muito específica - eles podem ser usados ​​para monitorar o trabalho do coração e do cérebro, avaliando as chances de ter um ataque cardíaco e outros problemas.

Meus colegas do RCC estão fazendo algo semelhante. Agora estamos discutindo juntos o que conseguimos alcançar, tentando combinar nossas abordagens e obter algo mais interessante.

Dezembro é tempo de fazer um balanço. Os editores do projeto Vesti.Science (nauka.site) selecionaram para você as dez notícias mais interessantes que os físicos nos agradaram no ano passado.

Novo estado da matéria

A tecnologia força as moléculas a se auto-montarem nas estruturas desejadas.

Um estado da matéria chamado excitonium foi previsto teoricamente há quase meio século, mas só agora foi possível obtê-lo em um experimento.

Este estado está associado à formação de um condensado de Bose a partir de quasipartículas de éxciton, que são um par de um elétron e um buraco. Nós somos o que todas essas palavras complicadas significam.

Computador Polariton

O novo computador usa quasipartículas de polariton.

Esta notícia veio de Skolkovo. Os cientistas da Skoltech implementaram um esquema fundamentalmente novo de operação do computador. Pode ser comparado com o seguinte método para encontrar o ponto mais baixo da superfície: não se envolva em cálculos complicados, mas despeje um copo de água sobre ele. Apenas em vez da superfície havia um campo da configuração necessária e, em vez de água - quase-partículas de polariton. Nosso material nesta sabedoria quântica.

Teletransporte quântico "Terra-satélite"

O estado quântico de um fóton foi primeiro "enviado" da Terra para um satélite.

E aqui, mais uma vez, o Grande Colisor de Hádrons veio em auxílio dos físicos. "News. Science", o que os pesquisadores conseguiram alcançar e o que os átomos de chumbo têm a ver com isso.

Interação de fótons à temperatura ambiente

O fenômeno foi observado pela primeira vez à temperatura ambiente.

Os fótons têm muitas maneiras diferentes de interagir uns com os outros e são tratados em uma ciência chamada óptica não linear. E se a dispersão da luz pela luz foi observada apenas recentemente, o efeito Kerr há muito é familiar aos experimentadores.

No entanto, em 2017, foi reproduzido pela primeira vez para fótons individuais à temperatura ambiente. Estamos falando desse fenômeno interessante, que em certo sentido também pode ser chamado de "colisão de partículas de luz", e das perspectivas tecnológicas que se abrem em relação a ele.

Cristal do Tempo

A criação de experimentadores demonstra uma ordem "cristalina" não no espaço, mas no tempo.

No espaço vazio, nenhum ponto é diferente de outro. Em um cristal, tudo é diferente: há uma estrutura que se repete, que é chamada de rede cristalina. São possíveis estruturas semelhantes, que se repetem não no espaço, mas no tempo sem gastar energia?

Reações termonucleares "estrelas" na Terra

Físicos recriaram condições nas entranhas das estrelas em um reator termonuclear.

Um reator termonuclear industrial é o sonho acalentado da humanidade. Mas os experimentos vêm acontecendo há mais de meio século, e a cobiçada energia praticamente gratuita não existe.

E, no entanto, em 2017, um importante passo foi dado nessa direção. Pela primeira vez, os pesquisadores recriaram quase exatamente as condições que prevalecem nas profundezas das estrelas. como eles fizeram isso.

Esperemos que 2018 seja igualmente rico em experiências interessantes e descobertas inesperadas. Acompanhe as novidades. A propósito, também fizemos uma revisão do ano de saída para você.