05.08.2018

PostHeaderIcon 1.Природу ТМ…2.Что такое голографическая Вселенная?3.Свет, остановленный в оптоволокне…4.Астрономы обнаружили огромную структуру…5.Общение в межзвездном пространстве.6.Теория Большого Взрыва устарела…7.Измерении нашей Вселенной.

Природу тёмной материи сравнили с поведением субатомной частицей.

Обычные теории предсказывают, что частицы тёмной материи не сталкиваются друг с другом, но проскальзывают мимо. Теперь же команда физиков предположила, что эти частицы будут вступать во взаимодействие между собой

Тёмная материя преобладает над обычной в нашей Вселенной, однако учёные до сих пор не могут понять её природу. Поскольку эта субстанция не участвует в электромагнитном взаимодействии, её невозможно наблюдать напрямую.

Сегодня физики полагают, что тёмная материя представляет собой неизведанный экзотический тип вещества, частицы которого движутся в дополнительных измерениях пространства-времени.
Теперь международная группа исследователей предложила теорию, которая гласит, что тёмная материя очень схожа по своей природе с субатомными частицами-пионами, которые ответственны за связывание атомных ядер. Подробно свою гипотезу учёные изложили в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.
«Нечто подобное мы видели и ранее. У пионов и частиц тёмной материи многое совпадает — тип массы, тип взаимодействия и так далее», — утверждает ведущий автор исследования Хитоси Мураяма, профессор физики из университета Калифорнии в Беркли.

Новая теория гласит, что тёмная материя, вероятно, взаимодействует сама с собой внутри галактик или галактических скоплений, изменяя прогнозируемые массовые распределения. Обычные же теории утверждают, что частицы тёмной матери не будут сталкиваться друг с другом и вступать во взаимодействие между собой.

«Такая теория помогает объяснить расхождения между результатами наблюдения и компьютерного моделирования поведения частиц тёмной материи», — поясняет соавтор исследования Эрик Куфлик из Корнельского университета.

В дальнейшем учёные планируют проверить свою теорию экспериментально. Сейчас команда составляет параметры будущего опыта и надеется, что его удастся провести на Большом адронном коллайдере.

___________________________________________________________________________

Что такое голографическая Вселенная?

Недавно физики представили расчеты, согласно которым пространства с плоской метрикой (а это в том числе и наша Вселенная) могут быть голограммами. В своей работе авторы использовали идею AdS/CFT-соответствия между конформной теорией поля и гравитацией. На частном примере такого соответствия ученые показали эквивалентность описания этих двух теорий. Так что же такое голографическая Вселенная и при чем тут черные дыры, дуальность и теория струн?

В основе этой работы лежит так называемый голографический принцип, утверждающий, что для математического описания какого-либо мира достаточно информации, которая содержится на его внешней границе: представление об объекте большей размерности в этом случае можно получить из «голограмм», имеющих меньшую размерность. Предложенный в 1993 году нидерландским физиком Герардом’т Хоофтом принцип применительно к теории струн (называемой также M-теорией или современной математической физикой) воплотился в идее AdS/CFT-соответствия, на которое в 1998 году указал американский физик-теоретик аргентинского происхождения Хуан Малдасена.

В этом соответствии описание гравитации в пятимерном пространстве анти-де Ситтера — пространстве отрицательной кривизны (то есть с геометрией Лобачевского) — при помощи теории суперструн оказывается эквивалентным некоторому пределу четырехмерной суперсимметричной теории Янга-Миллса, определенной на четырехмерной границе пятимерия. В несуперсимметричном случае четырехмерная теория Янга Миллса составляет основу Стандартной модели — теории наблюдаемых взаимодействий элементарных частиц. Теория же суперструн, базирующаяся на предположении существования на планковских масштабах гипотетических одномерных объектов — струн — описывает пятимерие. Приставка «супер» при этом означает наличие симметрии, в которой у каждой элементарной частицы имеется свой суперпартнер с противоположной квантовой статистикой.

Эквивалентность описания означает, что между наблюдаемыми теориями существует однозначная связь — дуальность. Математически это проявляется в наличии соотношения, позволяющего рассчитать параметры взаимодействий частиц (или струн) одной из теорий, если известны таковые для другой. При этом никакого другого способа это сделать для первой теории нет. Идею дуальности и голографический принцип иллюстрируют два примера, демонстрирующие удобство таких аналогий при описания явлений в масштабах от элементарных частиц до вселенной. Вероятно, такое удобство имеет фундаментальные основания и является одним из свойств природы.

Согласно голографическому принципу, две вселенные различных размерностей могут иметь эквивалентное описание. Физики показали это на примере AdS/CFT между пятимерным пространством анти де-Ситтера и его четырехмерной границей. В результате оказалось, что пятимерное пространство описывается как четырехмерная голограмма на своей границе. Черная дыра в таком подходе, существуя в пятимерии, в четырехмерии проявляет себя в виде излучения.

Первый пример — дуальность описания черных дыр и конфайнмента кварков («не вылетания» кварков — элементарных частиц, участвующих в сильных взаимодействиях — адронов). Опыты по рассеиванию на адронах других таких частиц показали, что они состоят из двух (мезоны) или трех (барионы — таких, как например, протоны и нейтроны) кварков, которые не могут находиться, в отличие от других элементарных частиц, в свободном состоянии.

Работа физиков из Индии, Австрии и Японии основана на вычислении энтропии Реньи для соответствия между двумерной конформной теорией поля (описывающей элементарные частицы) и гравитацией в трехмерном пространстве анти-де Ситтера. Ученые на примере квантовой запутанности (которая проявляется тогда, когда свойства объектов, первоначально связанных между собой, оказываются скоррелированными даже при их разнесении на расстояние между собой) показали, что энтропия принимает одинаковые значения в плоской квантовой гравитации и в двумерной теории поля.
Такая не наблюдаемость кварка видна в компьютерных расчетах, однако теоретического обоснования пока не имеет. Математическая формулировка этой задачи известна как проблема «массовой щели» в калибровочных теориях, и это одна из семи задач тысячелетия, сформулированных институтом Клэя. К настоящему моменту только одну из сформулированных задач (гипотезу Анри Пуанкаре) удалось решить — это сделал более десяти лет назад российский математик Григорий Перельман.

При удалении друг от друга взаимодействие между кварками только усиливается, тогда как при приближении их друг к другу — слабеет. Это свойство, названное асимптотической свободой, предсказали американские физики-теоретики и лауреаты Нобелевской премии Фрэнк Вильчек, Дэвид Гросс и Дэвид Политцер. Теория струн предлагает эффектное описание этого явления с использованием аналогии между «не вылетанием» частиц из-под горизонта событий черной дыры и удержанием кварков в адронах. Однако такое описание приводит к не наблюдаемым эффектам и поэтому применяется лишь в качестве наглядного примера.

_______________________________________________________________________

Свет, остановленный в оптоволокне, может стать оптической памятью будущего.

Французские физики из лаборатории Каслер Броссель в Париже завершили своё исследование, в ходе которого им удалось остановить свет, идущий по оптоволокну, а затем вновь запустить его по требованию. Учёные заставили взаимодействовать частицы света и несколько тысяч атомов, их окружающих, и эта методика может лечь в основу инновационной технологии оптический памяти.
Статья, описывающая новый эксперимент, опубликована в журнале Physical Review Letters соавтором исследования профессором Жюльеном Лора и его коллегами из университета Пьера и Мари Кюри. В этой статье учёные сообщают, что они разработали новый вид оптической памяти, интегрированной в оптическое волокно.
Для этого исследователи разработали и проверили способ остановки и сохранения света который, как правило, распространяется в волокне со скоростью около 200 тысяч километров в секунду. Поскольку оптоволокно является центральным связующим звеном всех современных телекоммуникационных технологий, новая возможность даёт шанс на серьёзные изменения в этих технологиях и развитие так называемых оптических коммуникаций.
Также новое исследование, по словам его авторов, даст толчок к развитию будущего квантового интернета, в котором квантовая информация может транспортироваться и синхронизироваться между взаимосвязанными коммуникационными узлами.
«Эта работа представляет демонстрацию концепции так называемой расслоенной оптической памяти. Предыдущие демонстрации были основаны на свободных ансамблях из атомов, а не на реализации волнового наведения, совместимого с уже используемыми сегодня волокнами», — рассказывает ведущий автор исследования и разработчик эксперимента Баптист Гуро (Baptiste Gouraud).
В основе эксперимента лежит довольно простое устройство — обычный имеющийся в продаже оптоволоконный кабель, у которого короткая секция удлинена до 400 нанометров. Эта модификация позволяет во время проведения опыта свету свободно взаимодействовать с облаком охлаждённых лазером атомов.
Используя так называемую методику электромагнитно-индуцированной прозрачности (EIT), исследователи замедлили световой импульс в три тысячи раз по сравнению с его изначальной скоростью распространения по оптоволокну. Затем пучок света удалось полностью остановить.
Информация, представленная лазерным импульсом, передалась атомам в виде коллективного возбуждения, спровоцировав так называемую квантовую суперпозицию. В процесс было вовлечено более двух тысяч атомов цезия, охлаждённых до температур, близких к абсолютному нулю. Это и обеспечило достаточную степень взаимодействия между фотонами (частицами света) и ультрахолодными атомами, чтобы вызвать остановку распространяемого света.
Затем, по прошествии определённого временного промежутка, свет был выпущен обратно в волокно. Первоначальная информация, им переносимая, восстановилась и теперь вновь может быть передана по оптоволоконному кабелю, рассказывается в пресс-релизе.
Пока что данный эксперимент представляет собой лишь доказательство работоспособности концепции. Учёные использовали довольно короткий кабель — длиной около одного километра, а свет остановили полностью всего на 5 микросекунд (ранее учёным удавалось остановить свет на минуту).
Тем не менее французским физикам удалось продемонстрировать потенциальные возможности оптической памяти для коммуникационных технологий будущего. Также учёные выяснили, что импульсы, содержащие только один фотон, могут сохраняться с очень большим отношением сигнал-шум, то есть с почти отсутствующими помехами. Эта функция позволит однажды использовать прибор в качестве квантовой памяти — основного элемента для создания будущих квантовых сетей.

___________________________________________________________________________

Астрономы обнаружили огромную структуру размером в пять миллиардов световых лет.

Огромные размеры нашей Вселенной просто непостижимы, так что возможно представить удивление исследователей, когда они недавно обнаружили в её пределах структуру размером в пять миллиардов световых лет в диаметре. Это больше одной девятой части всей наблюдаемой Вселенной, и, безусловно, самая крупная структура из всех когда-либо обнаруженных.
На самом деле, эта загадочная структура настолько невероятная, что может разрушить наше представление о космосе.
«Если мы правы, эта структура противоречит текущим моделям Вселенной. Найти нечто столь огромное было большим сюрпризом, и мы до сих пор не совсем понимаем, как она вообще появилась», — отметил в пресс-релизе Королевского астрономического общества профессор Лайош Балаш.
Что же представляет собой эта огромная структура? Это не отдельный физический объект, а скорее скопление девяти массивных галактик, гравитационно связанных между собой так же, как и наш Млечный Путь с другими галактиками. Она была обнаружена вследствие выявления учёными кольца из девяти гамма-всплесков, произошедших на сравнительно одинаковом расстоянии от нас, составляющем порядка семи миллиардов световых лет от земли.
Гамма-всплески являются самыми яркими происходящими во Вселенной электромагнитными событиями, как известно вызванными сверхновой звездой. Их выявление обычно говорит о присутствие галактики, так что все гамма-всплески этого кольца пришли из разных галактик. Но их близкое расположение по отношению друг к другу свидетельствует о том, что эти галактики должны быть связаны между собой. Есть только один шанс из двадцати тысяч, что такое распределение гамма-всплесков случайность.
Мега-скопления такого размера невозможны, по крайней мере, с точки зрения текущих теорий. Эти теории предполагают, что Вселенная в больших масштабах должна быть относительно однородной, а это означает, что размеры структур не должны значительно отличаться. На самом деле, теоретический предел размера структур может составлять порядка 1,2 миллиарда световых лет в диаметре.
Подпись к изображению: В центре — кольцевая группа из девяти гамма–всплесков, которые могут свидетельствовать о наличии колоссальной крупномасштабной структуры.
Если расчёты венгерско-американской команды верны, то эта гигантская новая структура размером более пяти миллиардов световых лет в диаметре нанесёт удар по классической модели космоса. На деле, либо исследователи заблуждаются в своих подсчётах, либо учёные должны будут кардинально пересмотреть свои теории относительно эволюции космоса.
Излишне говорить, что это открытие гамма-всплесков может стать причиной изменений фундаментальных научных представлений об астрономии. По крайней мере, это напоминает нам о том, насколько в действительности ничтожно наше представление вселенной.

___________________________________________________________________________

Общение в межзвездном пространстве.

В научной фантастике – в «Звездном пути», например – межзвездная коммуникация никогда не была проблемой; единственное, что нужно было сделать лейтенанту Ухура, — включить рабочие частоты. Но на практике обмен информацией между звездными системами обрывается на проблеме современных радио-технологий. В наши дни управлять космическим летательным аппаратом посредством таких технологий невозможно, если некое космическое тело (планета, например) блокирует сигнал. Еще недавно идея использовать нейтрино для общения в космосе казалась просто нелепой, однако все изменилось после успешного тестирования этой методики.
Ученые проекта МИНЕРВА лаборатории Фермилаб успешно передали сообщение сквозь 240 метров породы, используя нейтрино. Участники эксперимента говорят, что эта демонстрация «показывает реальную возможность использования пучков нейтрино для создания низкоскоростного коммуникационного сигнала, независимо от наличия сетей электромагнитной связи».
Воспользовавшись всего лишь 170-титонным приемником и мощным ускорителем частиц для создания нейтрино, они, имея возможность управлять пучком, в течении двух часов превратили весь этот механизм в «нейтринный телеграф».
Скорость передачи данных полученного соединения достигла 0,1 бит/сек с уровнем ошибок в 1%, расстояния 1,035 километров, включая 240 метров пород, заявляют ученые.
Во время теста ученые передали слово «нейтрино». Приемник МИНЕРВА распознал сообщение с точностью до 99% всего лишь после двух попыток.
Ограниченный диапазон, низкая скорость и невероятные технологии, необходимые для достижения подобных результатов, не помешали ученым заявить, что для использования на практике связка, приемник-ускоритель частиц, требует значительного усовершенствования.
Хотя первые успехи методики использования нейтрино дают надежду на общение в глубоком космосе, пока физики не создадут более интенсивные пучки частиц, более качественные приемники или просто не придумают что-то попроще, это метод останется в области фантастики.

_________________________________________________________________________

Теория Большого Взрыва устарела? Ученые говорят, что у Вселенной нет начала.

Если новая теория получит подтверждение, то это будет означать, что наша Вселенная появилась отнюдь не в результате взрыва. В этой теории предполагается, что Вселенная никогда не была сингулярностью — бесконечно малой областью пространства-времени, наполненной материей бесконечно большой плотности. Может случиться, что у нашей Вселенной и вовсе не было начала.
«В нашей теории предполагается, что возраст Вселенной может быть бесконечно большим», — сказала один из соавторов исследования Саурья Дас, физик-теоретик из Летбриджского университета в Альберте, Канада.
Согласно теории Большого Взрыва наша Вселенная появилась примерно 13,8 миллиарда лет назад из сингулярности. Представление о сингулярности проистекает из уравнений общей теории относительности Эйнштейна, описывающих искажение пространства-времени находящимися в нем массами, а также из другого уравнения, называемого уравнением Рай-Чаудхури, которое служит для предсказания сходимости или расходимости траекторий материальных точек с течением времени. Рассчитав в соответствии с этими уравнениями эволюцию пространства-времени, ученые пришли к выводу, что вся материя Вселенной некогда была сосредоточена в одной точке — космологической сингулярности.
Однако представление о космологической сингулярности содержит в себе элементы противоречия. Согласно положениям теории Эйнштейна законы физики теряют свою силу ещё до достижения состояния сингулярности. Однако современные ученые экстраполируют физические зависимости назад во времени, как если бы уравнения физики в тех условиях имели силу, сказал Роберт Бранденберг, космолог-теоретик из Университета Мкжиль, Монреаль, не участвовавший в новом исследовании.
«Поэтому, когда мы говорим, что наша Вселенная началась с Большого Взрыва, в действительности, мы не имеем логического основания так утверждать», — сказал Бранденбург журналистам издания Live Science.
В своей новой работе Дас и её коллеги опирались на так называемую механику Бома, которая, в отличие от других формулировок квантовой механики, оперирует понятием траектории частицы. Используя эту редко используемую ныне форму квантовой теории, исследователи модифицировали уравнения ОТО Эйнштейна, введя в них небольшой по величине корректирующий член. В результате расчетов, произведенных в соответствии с модифицированными уравнениями ОТО, возраст нашей Вселенной оказался бесконечно большим.
Физический смысл корректирующего члена уравнений ОТО исследователи связывают с плотностью темной материи Вселенной, обладающей, согласно их мнению, свойствами сверхтекучей жидкости, поэтому для проверки своей теории предлагают проанализировать распределение темной материи во Вселенной и сравнить результаты этого анализа с прогнозами, сделанными на основе теоретического расчета.

___________________________________________________________________________

Измерении нашей Вселенной.

Когда кто-то упоминает вслух «другие измерения», мы начинаем думать о всяких параллельных вселенных — альтернативных реальностях, которые существуют параллельно нашей, но в которых все работает или происходит по-другому. Тем не менее, реальность измерений и роли, которые они играют в нашем упорядочении вселенной, серьезно отличается от этого популярного объяснения.
Говоря простыми словами, измерения — это разные грани того, что мы воспринимаем под реальностью. Лучше всего мы знакомы с тремя измерениями, которые окружают нас ежедневно — те, которые определяют длину, ширину и глубину всех объектов в наших Вселенных (оси X, Y и Z соответственно).
Помимо этих трех видимых измерений, ученые предполагают существование других. Теоретические основы теории суперструн говорят, что Вселенная существует в десяти различных измерениях. Эти различные аспекты определяют Вселенную, фундаментальные силы природы и все элементарные частицы в ней.
Первое измерение, как мы отметили, придает длину (оно же ось X). Хорошее описание одномерного объекта — это прямая, которая существует только с точки зрения длины и не имеет никаких других заметных качеств. Добавьте к этому второе измерение, ось Y, или высоту, и получите объект, который стал двухмерным (например, квадрат). Третье измерение включает глубину (ось Z) и придает всем объектам объем. Идеальный пример — куб, который существует в трех измерениях и обладает длиной, шириной, глубиной, а значит, и объемом. Помимо этих трех, существует еще семь измерений, которые не сразу бросаются нам в глаза, но все еще могут восприниматься как имеющие прямое действие на Вселенную и реальность, какой мы ее знаем.
Ученые считают, что четвертым измерением является время, которое определяет свойства всех известных веществ в любой заданной точке. Наряду с тремя другими измерениями, знание положения объектов во времени имеет важное значение для определения положения во Вселенной. Другие измерения прячутся гораздо глубже, а их объяснение иногда бывает сложно понять даже физикам.
Согласно теории суперструн, пятое и шестое измерения возникают там же, где и понятие возможных миров. Если бы мы могли видеть в пятом измерении, мы заметили бы, что тот мир немного отличается от нашего, и получили бы механизмы измерения сходства и различия между нашим миром и другим возможным.
В шестом измерении мы бы видели плоскость возможных миров, на которой могли бы сравнить и расположить все возможные вселенные, которые начались с теми же начальными условиями, что и наша (то есть с Большого Взрыва). В теории, если бы вы могли овладеть пятым и шестым измерениями, вы могли бы путешествовать назад во времени или выбрать другое будущее.
В седьмом измерении у вас есть доступ к возможным мирам, которые начались с другими начальными условиями. Если в пятом и шестом начальные условия были одинаковыми и только последующие действия были разными, здесь все будет другим с самого начала времен. Восьмое измерение снова дает нам плоскость всех возможных историй вселенной, каждая из которых начинается с разных начальных условий и разветвляется бесконечно (называются они бесконечностями, очевидно).
В девятом измерении мы можем сопоставить все возможные истории вселенной, начиная со всех возможных законов физики и начальных условий. В десятом и последнем измерении мы приходим к точке, в которой можем охватить все возможное и вообразимое. За этими пределами мы, простые смертные, не можем представить ничего, это естественное ограничение того, что мы можем постичь в терминах измерений.
Существование этих дополнительных шести измерений, которые мы не можем воспринимать, необходимо для теории струн, чтобы она могла быть кандидатом на фундаментальное объяснение взаимодействий в природе. Тот факт, что мы можем воспринимать только четыре измерения пространства, можно объяснить одним из двух механизмов: либо дополнительные измерения компактны и находятся в мельчайших масштабах, либо наш мир живет в трехмерном подмногообразии, соответствующем бране, которым будут ограничены все известные частицы, кроме гравитации (теория бран).
Если дополнительные измерения компактны, то дополнительные шесть измерений должны быть в форме многообразия Калаби-Яу (на изображении выше). Будучи незаметными нашим органам чувств, они могли определять формирование Вселенной с самого начала. Поэтому ученые считают, что, вглядываясь назад во времени и обнаруживая свет ранней Вселенной с помощью телескопов (который был испущен миллиарды лет назад), они могли бы увидеть, как существование этих дополнительных измерений могло повлиять на эволюцию космоса.
Как и у других кандидатов на теорию великого объединения — «теорию всего» — предположение, что Вселенная состоит из десяти измерений (или больше, в зависимости от модели теории струн, которую вы берете за основу), это попытка примирить Стандартную модель физики элементарных частиц с существованием гравитации. Короче говоря, это попытка объяснить, как взаимодействуют все известные силы в нашей Вселенной и как могут работать другие возможные вселенные.

 

Мой электронный адрес

Если кто хочет со мной связаться, или есть какие то предложение, информации. Об пожеланиях, ошибках и.т.д.. Пишите, вот моя электронная почта:
alavka907@gmail.com

Свежие записи
Август 2018
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Июл    
 12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728293031  
Архивы

Август 2018
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Июл    
 12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728293031