Физика

Как же LIGO может регистрировать гравитационные волны, если они растягивают свет вместе с пространством между зеркалами?

Image credit: www.ligo.caltech.edu

Этот вопрос непременно возникает, когда заходит разговор о детектировании гравитационных волн (ГВ). Обычно аргумент приводят такой: мы знаем, что есть гравитационное красное смещение, т.е. гравитация растягивает длины волн. Разумно предположить, что в LIGO свет тоже будет растягиваться, и длины волн, которые мы используем как «линейку» для измерения расстояния между зеркалами, растянутся в той же мере, что и само расстояние. Как же можно тогда пользоваться интерферометром для измерения гравитационных волн?

Представим возможные ответы на него:

1. ГВ не влияют на свет, так что вопрос не имеет смысла.
2. ГВ растягивают длину волны света, но очень слабо, так что мы не замечаем.
3. Это не имеет значения, принцип детектирования не чувствителен к длине волны.
4. Детекторы на самом деле и не работают.

Вы наверняка не раз слышали как кто-то где-то сделал самый большой торт в мире или самую большую пиццу или самый большой бургер. Эти рекорды забавные, порой очень смешные, а в случае вышеперечисленных вариантов еще и вкусные. Но они не несут пользы. Ученый мир тоже любит ставить рекорды в размерах чего-то, но последнее время диаметрально противоположные. Исследователи со всего мира стараются использовать самые малые объекты на благо человечества и технологий. Сегодня мы поговорим о перспективе использования доменных стенок и скирмионов внутри ферримагнита для хранения и передачи информации. Сказать, что эти «носители» малы, значит сильно преувеличить. Что и как работает, какие перспективы у сего исследования и почему именно ферримагниты? Ответы будем искать в докладе исследовательской группы. Поехали.

Сегодня, дорогие друзья, я хотел бы немного отойти от серьезных тем, научных изысканий, квантовой физики, нейробиологии и прочего. Как вы знаете, 31 октября это канун дня всех святых или Хеллоуин. Сей праздник или мероприятие, как вам больше нравится, не столь распространен в странах СНГ, как в странах западной Европы и за океаном. Я сам никогда не праздновал этот день, поскольку считаю что, независимо от предыстории этого дня, сейчас он по большей степени является мероприятием для детей. Одеть костюм любимого супергероя или страшного монстра и отправиться «на охоту» за сладостями. Звучит весело, особенно для деток. И это отлично. Но перед самим действом есть один немаловажный этап — подготовка к Хеллоуину. И сегодня мы с вами посмотрим как знание науки поможет не только создать пугающую атмосферу под стать этому дню, но и научить чему-то подрастающее поколение. Ибо, как мы знаем, наука окружает нас всегда и везде. И наука вполне может быть веселым и занимательным занятием. Поехали.

Большинство современных систем распознавания речи человека основаны на методах, которые разбивают запись голоса на фонемы и анализируют их амплитудно-частотные характеристики с целью поиска фонем отдельных букв на основе классификации их по определенным наборам частотных характеристик. Такие методы рассматривают каждую фонему, как единую неделимую единицу звукового сигнала с квазистационарными частотными характеристиками. При таком подходе не учитываются характеристики фонемы, динамически изменяющиеся во времени.

Разгадав тайну гравитации, мы сможем ответить на величайшие вопросы науки: что такое пространство? Что такое время? Что такое Вселенная? Откуда все это взялось? Прославленный научно-популярный автор Маркус Чаун приглашает вас в увлекательное путешествие – с того момента, как в 1666 году гравитация была признана физической силой, до открытия гравитационных волн в 2015 году. Близится тектонический сдвиг в наших представлениях о физике, и эта книга рассказывает, какие вопросы ставит перед нами феномен гравитации.

Отрывок. Луна: попытка к бегству

Приливное влияние Луны на Землю замедляет движение нашей планеты, уменьшая ее вращательный момент. Существует фундаментальный принцип физики, называемый сохранением количества движения при вращении, согласно которому вращательный момент изолированной (замкнутой) системы никогда не меняется. Значит, если вращательный момент Земли уменьшается, вращательный момент другого элемента системы должен компенсировать это, увеличившись. В нашем случае вариант только один — Луна.

18 октября были объявлены лауреаты премии Breakthrough Prize, учреждённой российским бизнесменом Юрием Мильнером совместно с Марком Цукербергом и Сергеем Брином. Девять основных лауреатов в области физики, медицины и математики разделят между собой 21 миллион долларов США. Церемония вручения «научного Оскара» пройдет 4 ноября на базе NASA в Калифорнии, где снимали «Star Trek», а вести ее будет Пирс Броснан.

Кроме того, есть шанс поболеть за школьника из Красноярска Артема Кирсанова, который поедет на вручение премии как финалист Breakthrough Junior Challenge и сам может выиграть 250 000 долларов.


Марк Цукерберг и Юрий Мильнер на одной из церемоний вручения Breakthrough Prize

Давайте посмотрим на то как появилась эта премия и что за научные прорывы в этом году удостоились наград, превышающих в денежном эквиваленте Нобелевские премии.

Дьявол в мелочах. Этой фразой можно очень коротко и точно описать процесс поисков новых строительных кирпичиков современных технологий. Ведь даже ядерное оружие со всей его разрушающей мощью создано на основе процессов протекающих на атомарном уровне. Сегодня мы будем с вами знакомиться с исследованием, также затрагивающим атомы, но не для применения их для разрушения, а для созидания. А именно об управлении электронами и их поведением, что поможет развитию технологий квантовых вычислений и искусственных нейронных сетей. Как ученым удалось, так сказать, посадить электрон на поводок и выгуливать его по заданному пути мы узнаем из их доклада. Поехали.

Нельзя запрячь в одну телегу вола и трепетную лань…
(вольный пересказ известной фразы)

Причина возникновения корпускулярно-волнового дуализма – методологическая ошибка. Сторонники волновой природы света предпочли «не замечать» важнейшие факты, противоречащие их теории, но «не замечать» не получилось и они просто вынуждены были ввести новую сущность – «эфир», что само по себе противоречит важному методологическому принципу – «бритве Оккама» (Ockham, Occam) или принципу Ньютона: «Гипотез не измышляю!».

В прошлый раз мы кратко рассмотрели один из самых замечательных физических принципов — принцип наименьшего действия, и остановились на примере, который, казалось бы, ему противоречит. В данной статье мы разберемся с этим принципом немного подробнее и посмотрим, что происходит в данном примере.

Давид Д’Анджело не всегда интересовался тёмной материей, но теперь он попал на передний край охоты за наиболее неуловимой частицей во Вселенной

Примерно в часе езды от Рима расположилось плотное скопление гор под названием Гран-Сассо-д’Италия. Они известны своей природной красотой и притягивают туристов круглый год, предлагая горнолыжные курорты мирового класса и пешеходные маршруты зимой, а также возможность купаться летом. Для 43-летнего итальянского физика Давида Д’Анджело эти горы – всё равно что второй дом. В отличие от большинства посетителей Гран-Сассо, Д’Анджело проводит большую часть времени под горами, а не на них.

Там, в изобилующем пещерами пространстве в тысяче метров под поверхностью земли, Д’Анджело работает над новым поколением экспериментов, посвящённых охоте за частицами тёмной материи – экзотической формы материи, чьё существование предполагается уже несколько десятилетий, но пока ещё не было доказано экспериментально.

Считается, что тёмная материя составляет до 27% Вселенной, и описание этой неуловимой субстанции – одна из наиболее острых проблем современной физики. Хотя Д’Анджело оптимистично считает, что прорыв произойдёт ещё при его жизни – точно так же думало и предыдущее поколение физиков. В принципе, есть неплохие шансы на то, что частицы, разыскиваемые Д’Анджело, вообще не существуют. Однако для физиков, зондирующих фундаментальную природу Вселенной, возможность провести всю карьеру в «охоте за привидениями», как говорит Д’Анджело – это цена продвижения науки.

Сверхскоростная камера T-CUP

Учёные из Национального научно-исследовательского института (Канада) и Калифорнийского технологического института разработали самую скоростную в мире видеокамеру T-CUP, которая снимает со скоростью 10¹³, то есть 10 триллионов кадров в секунду. Этот прибор позволяет буквально заморозить время, то есть визуализировать явления (и даже свет) в очень медленном темпе.

Всем привет, я снова выхожу на связь и посмотрите с чем! На фото — очень редкий (на 1989г. было выпущено 56 штук) сканирующий электронный микроскоп производства компании TESLA, выставленный в техническом музее г. Брно. Сверхвысоковакуумная колонна, катод с холодной полевой эмиссией позволили достичь гарантированного разрешения в 5нм и увеличения 500000x.



Мне удалось заполучить в свой гараж точно такой же микроскоп, пролежавший с 1990 года в нераспакованном виде. Обзор и все подробности процесса распаковки — под катом.

«Счастье можно найти даже в тёмные времена, если не забывать обращаться к свету». Эти слова сказал вымышленный персонаж, который довольно далек от науки. Но в нашем мире ученые частенько обращаются к свету в поисках своего истинного счастья — новых открытий. А из чего, так сказать, состоит свет? Из фотонов. Эта элементарная частица стала основой для множества открытий, технологий и исследований. Но до сего дня полностью ее свойства никому точно не известны. Но это не мешает ученым продолжать использовать фотоны в своих трудах, практических или теоретических. Сегодня мы с вами будем знакомиться с исследованием фотонной системы, которая по словам ученых позволит заполучить полный контроль над энергией и фазой фотонов. Для этого необходимо использовать свойства атомных и молекулярных систем, где возможен контроль над состоянием электронов посредством внешнего электромагнитного поля. Как, зачем и почему — узнаем из доклада исследователей. Поехали.

Когда я впервые узнал об этом принципе, у меня возникло ощущение какой-то мистики. Такое впечатление, что природа таинственным образом перебирает все возможные пути движения системы и выбирает из них самый лучший.

Сегодня я хочу немного рассказать об одном из самых замечательных физических принципов – принципе наименьшего действия.

1. Энтропия измеряет не беспорядок, а вероятность

Идея о том, что энтропия – это мера беспорядка, совсем не помогает разобраться в вопросе. Допустим, я делаю тесто, для чего я разбиваю яйцо и выливаю его на муку. Затем добавляю сахар, масло, и смешиваю их до тех пор, пока тесто не становится однородным. Какое состояние является более упорядоченным – разбитое яйцо и масло на муке, или получившееся тесто?

Я бы сказала, что тесто. Но это состояние с большей энтропией. А если вы выберете вариант с яйцом на муке – как насчёт воды и масла? Энтропия выше, когда они разделены, или после того, как вы их яростно потрясёте, чтобы смешать? В данном примере энтропия выше у варианта с разделёнными веществами.

Энтропия определяется как количество “микросостояний”, дающих одно и то же “макросостояние”. В микросостояниях содержатся все детали по поводу отдельных составляющих системы. Макросостояние же характеризуется только общей информацией, вроде “разделено на два слоя” или “в среднем однородное”. У ингредиентов теста есть много разных состояний, и все они при смешивании превратятся в тесто, однако очень мало состояний сможет при смешивании разделиться на яйца и муку. Поэтому, у теста энтропия выше. То же работает для примера с водой и маслом. Их легче разделить, тяжелее смешать, поэтому у разделённого варианта энтропия выше.

Одной из самых злободневных проблем современности является энергия, а точнее ее нехватка. Природные ресурсы земли истощаются по мере роста числа населения. Посему люди обратились к восстанавливаемым источникам энергии, использование которых сможет разрешить неминуемый энергетический кризис. Геотермальная, солнечная, гидроэнергия — все это источники восстанавливаемой, практически безграничной (в масштабах жизни человека) энергии. Но есть еще один источник, который называют актуальным скорее писатели-фантасты, нежели ученые. Это сам человек. Но подключать кучу проводов к телу человека и засовывать его в капсулы с «желе» никто не собирается. Теория, о которой сегодня и пойдет речь, основана на эксплуатации трибоэлектрического эффекта, что позволит человеку стать источником энергии для носимых устройств (часы, телефоны и прочее). Давайте же попробуем разобраться в чем суть данного исследования. Поехали.

Идея кажется гениальной: разместить на дроне солнечные батареи, и тогда ему не нужен будет аккумулятор. Без него дроном можно управлять, пока светит солнце. Это прекрасно (предполагая, что ваши намерения чисты). Именно это проделали студенты Сингапурского национального университета.

Но из видео ясно, что их дрон плоский, как лист. Поэтому на самом деле вопрос звучит так: какой массой и размером может обладать такое устройство, чтобы оно смогло подняться в воздух исключительно на солнечной энергии? Я отвечу на этот вопрос и предоставлю вам специальный калькулятор для квадрокоптеров на солнечных батареях.

В биофармацевтической промышленности, как в любом современном высокотехнологическом производстве, все чаще используются методы и инструменты численного моделирования физико-химических процессов для решения самых разнообразных задач, начиная от разработки новых лекарственных форм и методик их производства и заканчивая анализом процессов транспортировки, хранения и доставки лекарственных препаратов.

Amgen — одна из ведущих биофармацевтических компаний мира. Лекарства этой компании помогают миллионам людей, страдающим от серьезных заболеваний. Каждый лекарственный препарат — это продукт кропотливой работы ученых, инженеров и технологов. Специалисты компании Amgen используют мультифизическое моделирование как инструмент, который позволяет обеспечить эффективность и безопасность всех этапов производства. В силу специфики задач, возникающих в этой отрасли, очень часто приходится иметь дело с моделированием сложных физико-химических процессов, поэтому доступность широкого набора математических моделей в программном обеспечении для численного моделирования является ключевым фактором.

Пабло Роланди, директор по организации производственных процессов Amgen, проанализировал, как специалисты компании используют среду численного моделирования COMSOL Multiphysics^® для решения стоящих перед ними задач.

Двадцать первый век наполнен множеством интересных и порой невероятных изобретений. Буквально каждый день появляется что-то новое, обещающее улучшить нашу с вами жизнь. Одним из таких новшеств является интернет вещей, когда различные физические объекты вокруг нас могут коммуницировать друг с другом, формируя некую сеть. К примеру ваш холодильник имеет список продуктов, которые вы хотели купить через интернет. Он может передать эту информацию на ваш компьютер, который оформит заказ. Звучит крайне необычно, но это абсолютно реально. Однако между устройствами должна быть установлена стабильная связь, а для этого в них необходимо встроит определенные делали, в частности одной из таких деталей может быть радиочастотная антенна. Сегодня мы поговорим о новом виде сей детали, изготавливаемой буквально из распылителя, каким обычно красят стены или авто. Из чего эта антенна сделана, какие ее свойства и характеристики, как она поможет развитию интернета вещей — на эти и другие вопросы будем искать ответы в докладе исследователей. Поехали.

Исследователи компьютерного зрения обнаружили имеющийся у нас в распоряжении скрытый мир визуальных сигналов, где есть незаметные движения, выдающие то, что было сказано, и расплывчатые изображения того, что находится за углом

Специалист по компьютерному зрению Антонио Торральба, отдыхая на побережье Испании в 2012 году, заметил на стене своей комнаты в отеле случайные тени, которые, казалось, ничто не отбрасывало. В итоге Торральба понял, что изменившие цвет пятна на стене были не тенями, а тусклыми, перевёрнутыми изображениями патио, находившегося снаружи. Окно работало как пинхол – простейший вид камеры, в которой лучи света проходят через небольшое отверстие и формируют с другой стороны перевёрнутое изображение. На залитой солнцем стене это изображение едва можно было различить. Но Торральба осознал, что наш мир заполнен визуальной информацией, которую не воспринимают наши глаза.

«Эти изображения скрыты от нас, — сказал он, — но они постоянно нас окружают».