logo

Ср, 12 07 2017 18:35

ЛІТО 2017: ЩЕДРИЙ УРОЖАЙ ФІЗИЧНИХ ВІДКРИТТІВ

Доктор Немо, Radio Lemberg, 12.07.2017

 

1. ВІСМУТИН 

 

Науковці з університету Вюрцбурга створили новий матеріал – вісмутин (одномолекулярний шар вісмуту на карбіді кремнію), який дозволяє передавати інформацію за допомогою спінтроніки при кімнатній температурі. Це справжній прорив у наноелектроніці, який відкриває горизонти для створення справжніх мікроскопічних пристроїв. 

 

Cпінтроніка або «обертова електроніка» - це давно вивчений розділ наноелектроніки, який для передачі інформації використовує не різницю заряду електронів, а силу їх обертання. 

 

Маніпуляція квантовими станами може призвести до створення напівпровідників з розміром менше 10-нм, що на сьогоднішній день є межею. Однак традиційні матеріали, що використовуються в спінтроніці, сильно залежать від температури і потребують охолодження до мінімуму 232° С. 

 

2. 10-КРАТНЕ СОНЦЕ 

 

2017JulyPhysics0

 

Американська компанія Tri Alpha Energy запустила термоядерний реактор, температура плазми в якому може досягати 70 мільйонів градусів за Цельсієм. 

 

Термоядерний реактор отримав назву Norman на честь покійного засновника компанії Нормана Ростокера, який здатний працювати при діапазоні температур від 50 до 70 мільйонів градусів Цельсія, що відповідає температурі ядра сонця. 

 

Втім, для повноцінного функціонування термоядерного реактору, необхідно аби температура плазми в середині реактора досягла як мінімум мільярда градусів за Цельсієм, тобто майже в 10 разів більше ніж в ядрі сонця. Тому цей результат лише перший крок на шляху приборкання термоядерного синтезу.

 

3. СУПЕР ХОЛОД 

 

2017JulyPhysics

 

Раніше не могли охолоджувати об'єкт до температур нижче так званого "квантового мінімуму". Щоб заморозити що-небудь за допомогою лазера, потрібно заморожувати атоми речовини та їх тепловидільні вібрації, але досі не вдавалося знизити температуру нижче квантового мінімуму. 

 

І ось фізикам удалось розробити барабан з вібраційного алюмінію і знизити його температуру до 360 мкКельвіна, що в 10 000 разів нижче температур у глибинах космосу. Це досягнення є кроком у розробці надпровідної електроніки та вивченні поведінки частинок у квантовому світі. 

 

4. НАЙЯСКРАВІШЕ СВІТЛО 

 

2017JulyPhysics2

 

Уявіть собі об'єднаний світ мільярда сонець. Мова йде про еквівалент того, що фізики нещодавно «пробудили до життя» в лабораторії. Офіційно це стало найяскравішим світлом, коли-небудь зареєстрованим на Землі, але що незвично, це світло міняло зовнішній вигляд об'єктів.

 

5. МОЛЕКУЛЯРНА ЧОРНА ДІРА 

 

2017JulyPhysics3

 

Група фізиків недавно створила те, що повело себе як чорна діра. Вони застосували найпотужніший рентгенівський лазер - Linac Coherent Light Source (LCLS), щоб розбити молекули йодметану та йодбензолу. Дослідники очікували, що промінь "виб’є" більшу частину електронів з атома молекули йоду, залишаючи на їхньому місці вакуум. У експериментах з більш слабкими лазерами ця пустота потім заповнюється електронами з зовнішнього боку атома. Але коли включився LCLS, виникло щось дивовижне. 

 

Замість того, щоб відновитися самостійно, атом йоду почав "пожирати" електрони з сусідніх атомів водню і вуглецю. Це було подібне на крихітну чорну діру в молекулі. Цикл повторявся доти, поки вся молекула не вибухнула. Атом йоду був єдиним атомом, який вів себе таким чином. 

 

6. МЕТАЛІЧНИЙ ВОДЕНЬ 

 

2017JulyPhysics4

 

Його називають «святим Граалем фізики високого тиску», але досі жоден науковець не досяг успіху в створенні металевого водню. В якості можливого надпровідника він є вельми затребуваною формою елементу, який в звичайному стані є газом. Можливість перетворення водню в метал була вперше озвученою в 1935 році. 

 

Фізики припустили, що масивний тиск може викликати подібну трансформацію, проте проблема полягала в тому, що технології не дозволяли домогтися настільки сильного тиску. У 2017 році американська команда змінила стару технологію і вперше провела попередні експерименти всередині пристрою, названого сотою алмазного пресу. Пристрій здійснило приголомшуючий тиск: близько 500 000 МПа.

 

7. КОМП’ЮТЕРНИЙ ЧІП З АРХІТЕКТУРОЮ МОЗКУ 

 

2017JulyPhysics5

 

Коли справа доходить до перспектив електроніки, припускають, що світло замінить електрику. Фізики зрозуміли потенціал світла в цьому відношенні ще кілька десятиліть тому, коли стало ясно, що його хвилі можуть переміщатися паралельно один одному і, таким чином, виконувати відразу кілька завдань. Традиційна електроніка покладається на транзистори, але недавно був винайдений комп'ютерний чіп, який імітує мозок людини. 

 

Він швидко «думає», використовуючи промені світла, які взаємодіють один з одним аналогічно нейронам. У минулому були створені більш прості нейронні мережі, але обладнання для них займало кілька шаф. Вважалося неможливим створення чогось меншого, як колись ІВМ. Однак, змогли зробити з силікону новий повнофункціональний чіп, розмір якого становить всього кілька міліметрів.

 

8. НЕМОЖЛИВА ФОРМА МАТЕРІЇ 

 

2017JulyPhysics6

 

Цей химерний матеріал має жорстку кристалічну структуру, притаманну твердим тілам, але водночас є рідиною. Здається, цей парадокс мав назавжди бути нереалізованим, бо він суперечить відомої фізиці. 

 

Однак дві незалежні наукові групи зробили матеріал під назвою «надрідке тверде тіло». Швейцарські і американські науковці створили подібне за допомогою лазерів, якими міняли щільність атомів в рідкій речовині аж до появи в ній кристалічної структури.

 

9. РІДИНА З ВІД’ЄМНОЮ МАСОЮ 

 

2017JulyPhysics7

 

Фізики також розробили запаморочливу річ: форму матерії, яка притягається до сили, яка відштовхує її. Позитивна маса - це норма, до якої звикли більшість людей: якщо щось штовхати, то об'єкт буде прискорюватися в тому напрямку, у якому його штовхають. Але вперше створено рідину, яка веде себе не так, як все в цьому світі, а зробили її із замороженого бозе-ейнштейнівського конденсату з атомів рубідію, що опромінюються лазерами.

 

10. КРИСТАЛИ ЧАСУ 

 

2017JulyPhysics8

 

Коли Френк Вільчек, фізик-лауреат Нобелівської премії, запропонував ідею кристалів часу, його теорія здавалася божевільною - особливо та частина, яка стосувалася відтворення вічного руху в так званому «основному стані» — найнижчому енергетичному рівні енергії в матерії, коли рух теоретично неможливий, тому бо для нього необхідна енергія, а її майже немає. 

 

Вілчек вважав, що вічний рух може бути досягнуто шляхом зміни основного стану атома кристала зі стаціонарного в періодичне. Така атомна структура об'єкта повторюється в часі, забезпечуючи постійне «перемикання» без необхідності в енергії. Це суперечило законам фізики, але в 2017 році, через п'ять років після того, як Вілчек передбачав подібне, фізики зробили перші «кристали часу», зумівши домогтися обертання азотних домішок в алмазі.

 

11. БРЕҐҐІВСЬКІ ДЗЕРКАЛА 

 

2017JulyPhysics9

Бреґґівським дзеркалом не можна багато відобразити, адже його розмір становить всього від 1000 до 2000 атомів. Але воно може відбивати світло, що робить його корисним в тих місцях, де вкрай потрібні дрібні дрібні дзеркала, наприклад, в сучасній електроніці. Це «дзеркало» має умовну форму: атоми висять в вакуумі, нагадуючи ланцюжок бісеру. 

 

Ще в 2011 році група німецьких фізиків створила найбільше відображення на сьогоднішній день (80 відсотків) — подібне дзеркало зроблено шляхом складання з десяти мільйонів атомів гратчатої структури. З тих пір данська і французька команди значно скоротили кількість необхідних атомів. Замість зв'язування атомів, згрупованих разом, їх «нанизано» в ряд на мікроскопічні оптичні волокна. 

 

Крім перспективних безмежних досягнень в області технологій, це може одного чудового дня виявитися вирішальним у квантових пристроях, бо атоми додатково використовують світлове поле для взаємодії один з одним.

 

12. 2-D МАГНІТ 

 

2017JulyPhysics10

 

Фізики намагалися створити двовимірний магніт починаючи з 1970-х років, але завжди зіштовхувались з невдачею. Справжній 2-D магніт повинен зберігати свої магнітні властивості навіть після того, як його буде розділено до стану, який робить його двовимірним - шару завтовшки всього в один атом. Науковці стали сумніватися, чи можливий такий магніт. 

 

У червні 2017 року на черговій спробі створити 2-D магніт дослідники експериментували з трийодидом хрому. І в них вийшов перший в світі справжній двомірний магніт, причому за диво теплої температури («всього»  мінус 228 градусів за Цельсієм). 

 

На цей час магніт не працює за кімнатної температури, та й кисень пошкоджує його. Та незважаючи на свою крихкість, 2-D магніти дозволять фізикам завершити експерименти, які вважалися неможливими до сих пір.

 

13. КВАНТОВА ТЕЛЕПОРТАЦІЯ З ЗЕМЛІ НА ОРБІТУ 

 

2017JulyPhysics12

 

Телепортація стала вже звичайною операцією в квантовій оптиці. Вона заснована на феномені квантової заплутаності, коли два квантові об'єкти, в нашому випадку - фотони, формуються в одних і тому ж часі й місці, та мають однакові хвильові функції. Навіть якщо їх рознести на велику відстань, зв'язок між ними збережеться і вимірювання одного вплинуть на стан іншого. 

 

Теоретично, відстань не повинна впливати на телепортацію, але заплутаність легко порушити. Минулі експерименти обмежувалися 100 км, але китайській станції «Мо-цзи» вдалося передати сигнал з висоти від 500 км в зеніті до 1400 км, коли вона була на горизонті, і більшу частину цієї дистанції фотон рухався у вакуумі. Для того, щоб мінімізувати вплив атмосфери, китайські науковці розташували наземну станцію в Нґарі, на Тибеті, на висоті більше 4000 метрів.

 

Після запуску одного з пари фотонів з землі фізики виміряли другий, щоб підтвердити, що заплутаність мала місце. Протягом 32 днів вони посилали мільйони фотонів і виявили позитивні результати в 911 випадках.

 

14. ККД СОНЯЧНИХ ПАНЕЛЕЙ ЗРІС ЩЕ НА 20% 

 

2017JulyPhysics14

 

Науковціі з Технологічного інституту Джорджії (США) змогли підвищити ефективність перовскітних сонячних панелей на 20% за рахунок нового методу крапельного друку. 

 

Крапля чорнила, що містить металеві галоїдні перовскітні прекурсори, створюється за допомогою паралельних плит. Завдяки цьому можна швидко надрукувати плівки великої площі на різних матеріалах, навіть гнучких полімерах. 

 

«Ми використовували крапельний низькотемпературний друк, щоб створити перовскітну плівку високої якості з поліпшеними оптоелектронними вдастивостями», - каже Цхікун Лін з Технологічного інституту Джорджії. 

 

Перовскіт - рідкісний мінерал, який здатний абсорбувати світло набагато ефективніше інших матеріалів. Однак існуючі методи друку створюють занадто маленькі кристалічні зерна, чиї межі можуть затримувати електрони, створені в момент проникнення фотонів в матеріал. Більше того, створення великих зерен перовскіту передбачало використання високої температури, що не дуже корисно для полімерних матеріалів. Відкриття дозволить знизити витрати на виробництво і створити гнучкі перовскітні сонячні панелі.

 

DN. Особисто я з нетерпінням очікую універсальну фарбу, кумулюючу сонячну енергію, анонсовану Білом Ґейтсом. Тоді все, що нею покрите, буде регенерувати сонячну енергію, от тут перспективи...

 

PS. якщо хочете присадити дітей за цікаву й веселу науку, то комедійний серіал Еврика — поза всякою конкуренцією http://moviestape.net/katalog_serialiv/dramy/1232-evryka.html

 

 

Eureka

 

Схоже в даній категорії: « Попередня Статті Наступна »

ВСІ СТАТТІ ЗА МІСЯЦЬ

Автори та ресурси

Архів статтей

Radio Lemberg

twfbg+ email  yt

 Radio Lemberg  ©  2016

kaddirect