Ученые представили доказательства возможности существования девятой планеты Солнечной системы


Некоторое время назад Плутон был исключен из списка полноценных планет и перенесен в разряд карликовых планет, став после этого самым крупным объектом пояса Койпера. Однако, согласно исследованиям, проведенным учеными из Калифорнийского технологического института, количество планет в Солнечной системе осталось неизменным и равно, по-прежнему, девяти. Исследователи Константин Батыгин (Konstantin Batygin) и Майк Браун (Mike Brown) уверены, что планета, масса которой в десять раз превышает массу Земли, может вращаться вокруг Солнца по очень вытянутой эллиптической орбите на расстоянии, в 20 раз превышающем расстояние от Солнца до Нептуна (60 миллиардов километров). А один оборот вокруг Солнца эта Планета Х совершает за 10-20 тысяч земных лет.

Существование Планеты Х является пока еще гипотетическим фактом, но который подтверждается результатами многочисленных математических компьютерных моделирований, основанных на анализе орбит движения шести объектов пояса Койпера, находящегося во внешней части Солнечной системы. Эти объекты движутся по несколько необычным орбитам, наклоненным на 30 градусов к плоскости эклиптики системы, плоскости, в которой вращаются восемь основных планет нашей системы.


Ученые утверждают, что необычность орбит движения объектов пояса Койпера можно объяснить наличием ранее неизвестной большой планеты или наличием дополнительной массы материи в поясе Койпера. Однако, последний вариант маловероятен из-за того, что в этом случае масса всего пояса Койпера должна в сто раз превышать его реальную массу. Этот факт также нельзя объяснить влиянием движения обычных планет системы, так как орбиты планет слишком разнятся друг от друга и их влияние не может вызвать столь упорядоченные наклон и выравнивание орбит объектов пояса Койпера.
Результаты расчетов математических моделей показали, что перигелий орбиты (самая близкая точка к Солнцу) Планеты Х, "сдвинут по фазе" на 180 градусов по отношению к движению других планет системы. Такое движение девятой планеты является своего рода стабилизатором резонансного состояния, в котором находятся шесть анализируемых объектов пояса Койпера. Это состояние делает орбиты движения объектов устойчивыми и препятствует их столкновениям друг с другом.

В дополнение к объяснению необычных траекторий движения шести объектов пояса Койпера, гипотеза о существовании девятой планеты объясняет и аномалии траекторий еще двух объектов, Седны и 2012 VP113. Эти аномалии наблюдались учеными четыре раза за последние три года и до последнего времени этому явлению не нашлось никакого разумного объяснения.

Ученые полагают, что факт наличия девятой планеты может пролить свет на некоторые загадки происхождения Солнечной системы. Это указывает на наличие некоего пятого ядра, в дополнение к известным в теории четырем, вокруг которых происходило уплотнение пыли и газа протопланетарного диска и из которых сформировались Юпитер, Сатурн, Уран, и Нептун. Позже это пятое ядро, зародыш планеты, было "изгнано" из системы Юпитером или Сатурном, что объясняет сильно эксцентрическую орбиту движения девятой планеты.

Ученые из Калифорнийского технологического института утверждают, что, несмотря на большое расстояние, большие наземные телескопы должны быть в состоянии разглядеть девятую планету, которая очень подобна Нептуну. И они надеются, что их исследования станут толчком к организации "охоты" на девятую планету Солнечной системы.

"Все те ученые, которые сильно расстроились из-за Плутона, могут успокоиться, зная, что в Солнечной системе может находиться еще одна планета, которую нам предстоит обнаружить в будущем" - рассказывает Майк Браун, - "Теперь нам остается только найти эту Планету Х, после чего в Солнечной системе опять будет насчитываться девять планет".


Источник

Астрономы обнаружили очередные странности "окруженной мегасооружением" звезды KIC 8462852


В октябре прошлого года ученые-астрономы, обнаружив периодические изменения яркости свечения звезды KIC 8462852, выдвинули интригующее предположение, что эта звезда окружена огромным мегассоружением, сферой Дайсона, состоящей, к примеру, из солнечных батарей и построенной технологически развитой внеземной цивилизацией. Яркость свечения этой звезды, удаленной от Земли на 1480 световых лет, колеблется на уровне 20 процентов, в то время, как движение гигантской планеты, размером с Юпитер, блокировало бы не более одного процента от общего светового потока. Ученые из института SETI, нацелив на эту область космоса объективы оптических и антенны радиотелескопов, не обнаружили там ни радиоволн, ни импульсов лазерного света, которые были бы доказательствами существования гипотетической внеземной цивилизации.

Чуть позже, для объяснения факта периодического затемнения света звезды KIC 8462852, ученые выдвинули гипотезу о том, что эта звезда окружена достаточно многочисленным "семейством" комет, плотные хвосты которых периодически блокируют свет звезды. Однако, результаты одних из самых последних исследований говорят о том, что такое объяснение весьма и весьма маловероятно.

Автором статьи, опубликованной в онлайн-журнале arXiv, является ученый-астроном Брэдли Шэефер (Bradley Shaefer) из университета Луизианы (Bradley Shaefer). В своих исследованиях он произвел анализ 1232 фотопластин и фотоснимков, хранящихся в астрономическом архиве Гарвардского университета, самые первые из которых датированы началом прошлого века. Анализ данных позволил выяснить, что колебания яркости звезды KIC 8462852 имеют не только периодический характер, за все время наблюдений ее яркость плавно снижалась достаточно быстрыми темпами. И, вполне вероятно, что эти два явления взаимосвязаны друг с другом.

С момента первых наблюдений до настоящего времени яркость свечения звезды KIC 8462852 уменьшилась на величину от 16.5 до 19.3 процентов. "Эта тенденция является абсолютно нехарактерной для звезд такого типа" - пишет Брэдли Шэефер, - "Яркость свечения таких звезд должна быть достаточно стабильной на протяжении долгого времени. Любые значимые изменения яркости должны происходить во временных рамках, исчисляющихся миллионами лет".

Кроме выяснения очередной загадочной особенности поведения звезды KIC 8462852, Брэдли Шэефер подсчитал ориентировочное количество комет, которым можно объяснить наблюдаемые явления, и это количество очень и очень велико. Ранее ученые оценивали, что для объяснения 20-процентных периодических колебаний яркости звезды потребуется наличие там минимум 36 гигантских комет. Однако, для того, чтобы объяснить почти 20-процентное изменение яркости свечения в течение одного столетия, в той области космоса сейчас должны находиться 648 тысяч комет, диаметром 200 километров каждая. Для сравнения, самая большая из известных комет в Солнечной системе имеет диаметр в 60 километров. А суммарная масса всех гипотетических комет, вращающихся вокруг звезды KIC 8462852, в четыре раза превышает суммарную массу всех объектов пояса Койпера.

"Я не вижу возможности существования 648 тысяч гигантских комет в пределах одной звездной системы. Но, даже если все это существует на самом деле, вероятность того, что их орбиты столь четко синхронизированы и расположены так, что движение комет приводит к постепенному снижению яркости звезды, стремится к нулю" - пишет Брэдли Шэефер, - "А если рассматривать, что все это происходит в промежутке времени, длиной в столетие, то "кометная гипотеза" объяснения изменений яркости звезды совершенно не выдерживает никакой критики".

К сожалению, Брэдли Шэефер сам не выдвигает собственной альтернативной теории, его работа лишь служит очередным подтверждением тому факту, что в районе звезды KIC 8462852 происходит нечто странное. Как это часто бывает, у современной науки пока еще не имеется подходящего объяснения наблюдаемым явлениям, но это не является причиной сразу списывать все загадки на деятельность некоей внеземной цивилизации.

Источник

Первые в мире механические часы, изготовленные при помощи трехмерной печати


В современном мире технологии трехмерной печати используются достаточно широко для самых различных целей, начиная от производства деталей реактивных двигателей и заканчивая изготовлением абсурдных и бесполезных вещей. Но до последнего времени технологии трехмерной печати обходили стороной технологии измерения времени, если только не брать в расчет изготовление корпусов и некоторых других деталей для опытных образцов смарт-часов и обычных электронных часов. А недавно, швейцарский инженер Кристоф Лаймер (Christoph Laimer) сделал то, что можно назвать первыми в мире функционирующими механическими часами, изготовленными при помощи трехмерного принтера. Несомненно, часы Кристофа Лаймера не могут конкурировать с часами TAG Heuer или Swatch, тем не менее, факт их изготовления уже является достижением сам по себе.

В отличие от электронных часов, традиционные механические часы, особенно дорогостоящие, являются своего рода произведениями часового искусства. Для изготовления деталей их механизмов, для сборки необходима уйма кропотливой работы, требующей высокой точности. Именно с точностью изготовления деталей и наблюдаются некоторые проблемы у современных технологий трехмерной печати. Тем не менее, Кристофу Лаймеру все же удалось изготовить работающий пластиковый часовой механизм, у которого есть все необходимые атрибуты, маятник, пружина и даже турбийон, специальный механизм, позволяющий компенсировать зависимость точности хода часов от их положения в пространстве.

Естественно, часы, изготовленные на трехмерном принтере, никто не будет носить с собой и, тем более, использовать их по прямому назначению. Они весьма велики по размерам даже по сравнению с карманными часами. Кроме этого, их требуется заводить каждые 30 минут, именно на такое время хватает энергии заведенной пружины этих часов. Тем не менее, изготовление функционирующего часового механизма является первым шагом проникновения технологий трехмерной печати в новую для этого область изготовления часов и измерений времени.

Кристоф Лаймер выложил трехмерные модели и все файлы для трехмерной печати в открытый доступ. Таким образом, каждый желающий сможет, пользуясь инструкцией, изготовить, собрать и модернизировать пластиковый часовой механизм. Следует отметить, что не все детали часового механизма изготовлены при помощи трехмерной печати, в механизме используются металлические оси, винтики и некоторые другие деталюшки. Хотя технологии трехмерной печати в недалеком будущем придут к тому, что и эти мелкие металлические детальки также смогут быть изготовлены при их помощи.


Источник

Ученые предложили способ телепортации памяти живых существ


О телепортации, технологии мгновенного перемещения из одной точки пространства в другую, мечтают многие из людей, когда им доводится втискиваться в переполненный вагон метрополитена или в общественный транспорт. В настоящее время ученым удается лишь телепортировать на расстояние квантовое состояние квантовых частиц, а способы перемещения материальных объектов остаются на сегодняшний день лишь предметом научной фантастики. Тем не менее, есть большая вероятность того, что телепортация материальных объектов все же станет реальностью в далеком или очень далеком будущем, ведь многочисленные группы ученых продолжают вести интенсивные исследования в этом направлении.

О некотором прогрессе в направлении реализации телепортации сообщили ученые Тонгкэнг Ли (Tongcang Li) из университета Пурду, США, и Занг-ци Иин (Zhang-qi Yin) из университета Цинхуа, Китай. В опубликованной ими статье физики описывают метод, позволяющий телепортировать "воспоминания" (т.е. внутреннее квантовое состояние) живых микроорганизмов. Наилучшими кандидатами для испытаний этого метода ученые считают микроорганизмы вида микоплазмы (mycoplasma), они являются маленькими, распространенными и успешно выдерживают воздействие сверхнизких температур.

Ученые предлагают поместить эти микроорганизмы на крошечную мембрану электромеханического генератора и охладить их до криогенной температуры. Во время предыдущих исследований ученые продемонстрировали, что мембрана такого генератора при особых условиях может находиться в состоянии квантовой суперпозиции, естественно, что микроорганизм, находящийся на поверхности такой мембраны, также перейдет в состояние квантовой суперпозиции.

При помощи дополнительных сверхпроводящих цепей, формирующих своего рода цельную квантовую систему, ученые предлагают запутать на квантовом уровне две квантовые системы, два резонатора с бактериями на поверхности их мембран. И после этого, "внутреннее спин-состояние" одной бактерии может быть телепортировано другому микроорганизму.

Тот метод, который описали ученые-физики, сможет сработать лишь только в отношении крошечных микроорганизмов, ведь метода помещения в состояние квантовой суперпозиции больших и сложных объектов еще не придумано. Кроме этого, организмы сложных живых существ вряд ли смогут пережить охлаждение до сверхнизкой температуры.

И даже если ученым все же удастся телепортировать некоторое количество квантовой информации от одного микроорганизма к другому, это еще не будет означать, что были телепортированы какие-то "воспоминания" а не другая информация. Однако, ученые надеются, что подобные эксперименты, проведенные над фотосинтетическими микроорганизмами, позволят им выяснить роль квантово-волновых функций в процессе естественного фотосинтеза, что, в свою очередь, позволит разработать новые и более совершенные технологии искусственного фотосинтеза.

Источник

Ученые впервые "сплели узлы" из сверхохлажденного квантового газа


Различным группам исследователей уже не раз доводилось плести узлы из всяких удивительных вещей, ДНК, света и даже воды. А недавно, группе из университета Аальто (Aalto University), Финляндия, возглавляемой Микко Меттененом (Mikko Mottonen), удалось "завязать в узел" еще более экзотическую субстанцию, так называемый конденсат Бозе-Эйнштейна (Bose-Einstein condensate, BEC). Следует отметить, что данные эксперименты проводились учеными в рамках более обширной программ исследований свойств квантовой материи и результаты этих исследований могут оказать достаточно большое влияние на развитие некоторых технологий будущего, квантовых коммуникаций, квантовых вычислений и т.п.

Конденсат Бозе-Эйнштейна - это необычное газообразное вещество, состоящее из облака атомов, охлажденных до температуры, близкой к температуре абсолютного нуля. Все атомы этого облака взаимосвязаны на квантовом уровне и это приводит к весьма интересному эффекту - все облако становится одним большим квантовым объектом.

При помощи магнитного поля с тщательно подобранной формой и силой, группа Меттенена заставила облако конденсата Бозе-Эйнштейна, состоящее из атомов рубидия, свернуться в достаточно сложный узел, называемый расслоением Хопфа (Hopf fibration), имеющий форму тора, состоящего из взаимосвязанных кругов. "Этот узел является весьма сложным и интересным с визуальной точки зрения" - рассказывает Микко Меттенен, - "Работая с такими формами, вы начинаете ценить их сложность и элегантность".


Но узлы могут быть не только красивыми, ученый-физик 19-го века Лорд Кельвин (Lord Kelvin) считал, что атомы являются узлами эфира, жидкой субстанции, которая заполняет собой все пространство Вселенной. Намного позже эта и другие подобные идеи стали основой теории квантовых топологических областей, в которых частицы описываются математическими формами, подобными сложным узлам.

"Эти квантовые узлы имеют огромное значение с точки зрения фундаментальной физики" - рассказывает Меттенен, - "А наш эксперимент показывает, что создание подобных структур в квантовой области является вполне возможным делом".

Вполне вероятно, что такие или подобные виды квантовых узлов могут быть использованы в качестве элементов устройств нового класса, которые называются квантовыми топологическими компьютерами. Следует отметить, что данное направление рассматривается многими организациями, в том числе и компанией Microsoft, как одно из наиболее перспективных направлений развития вычислительной техники. "Я надеюсь, что наши последние эксперименты могут дать ощутимый толчок дальнейшему развитию этого перспективного направления" - рассказывает Меттенен.

Источник

Создана лазерно-пузырьковая "ручка", способная "писать" наночастицами, размером в 1 нанометр


Исследователи из Техасского университета в Остине разработали новую пузырьковую литографическую технологию (bubble-pen lithography), которая при помощи микропузырьков может "писать" на поверхности, используя в качестве чернил наночастицы из кремния, золота и других материалов, размерами от 1 до 100 нанометров. Практическое внедрение этой технологии позволит более простым способом создавать крошечные механизмы, биомедицинские датчики, элементы оптических компьютеров, солнечные батареи и другие устройства.

Существующие литографические технологии, которые используются для нанесения слоев определенных материалов на основание, не способны оперировать наночастицами, устанавливая их строго в заданное положение, разрешающая способность таких технологий ограничена так называемым оптическим дифракционным пределом. Кроме этого, технологические литографические машины достаточно дороги, громоздки и требуют их установки в специальных "чистых" помещениях.


Разработанная технология пузырьковой литографии полностью свободна от вышеперечисленных недостатков. Под управлением программы, использующей данные, подготовленные в другой специализированной CAD-программе, пузырьковая литографическая установка способна нанести слой наночастиц на необходимое место, делая это способом, похожим на работу трехмерного принтера. Путем фокусировки луча лазера на заданной точке пространства, в этой точке создается горячая область, в которой, в свою очередь, возникает микроскопический пузырек из водяного пара. Силы теплового и поверхностного натяжения, конвекция, перепады давления и другие эффекты от присутствия пузырька привлекают к нему наночастицы из окружающего пространства.

После этого лазер, действуя как оптический пинцет, передвигает микропузырь с "прилипшими" к нему наночастицами в нужную точку пространства и выключается. Микропузырь исчезает, а наночастицы оседают на поверхности материала основания. В случае необходимости размер пузыря может быть увеличен или уменьшен путем изменения мощности луча лазера, что позволяет увеличивать точность позиционирования, регулировать размеры захватываемых пузырем наночастиц и другие параметры процесса.


Такая технология может оказаться очень полезной в области биомедицины, давая исследователм в руки способ управления перемещениями клеток, бактерий, вирусов и других биологических материалов для их исследований и испытаний новых лекарственных препаратов. Кроме этого, при помощи технологии пузырьковой литографии можно будет быстро и недорого изготавливать опытные образцы наномеханизмов и наноматериалов, которые затем пойдут в массовое производство.

А в скором времени ученые из Техаса собираются создать миниатюрную версию устройства пузырьковой литографии, размер которой будет сопоставим с размером мобильного телефона. Это портативное устройство можно будет использовать в экспресс-диагностике некоторых видов заболеваний и для изготовления опытных образцов различных наноустройств.


Источник

Компания Toshiba готовит своего робота-пловца к погружению в бассейн реактора станции Фукусима


На аварийной японской атомной электростанции Фукусима имеется еще немало работы по уборке радиоактивных отходов, обломков и мусора. Часть этой работы может быть сделана людьми, использующими защитные костюмы и предпринявшими другие меры предосторожности. Однако есть области, куда людям, даже снабженным наилучшими защитными средствами, вход категорически запрещен. С работой в таких областях могут справиться только роботы, и один из таких роботов был изготовлен компанией Toshiba. А его первой и основной задачей станет поиск, извлечение и утилизация прутов топливных элементов из активной зоны третьего реактора станции.

Конечно, уровень радиации в зоне третьего реактора не столь высок, как в зоне первого реактора. Однако, имеющаяся радиация также является препятствием к появлению там людей. А на дне бассейна третьего реактора находится некоторое количество прутов отработанных топливных элементов, которые и являются основным источником радиации в этом месте. И для того, чтобы получить возможность произведения дальнейших работ по расчистке и деактивации помещений реактора требуется сначала найти все топливные элементы, извлечь их, обработать и запечатать их в защитные контейнеры.

Несмотря на то, что с момента аварии на станции Фукусима уже прошла почти половина десятилетия, использование роботов не дало значимых результатов в деле ликвидации последствий аварии. Большинство имеющихся роботов не в состоянии работать в условиях высокой радиации, с этим могут справиться только индивидуально разработанные и изготовленные системы, снабженные серьезной антирадиационной защитой и ориентированные на выполнение какого-либо определенного круга работ. А то, как можно понять, не самый универсальный, не самый эффективный и весьма дорогостоящий подход. Однако пока такой подход является единственным вариантом выполнения некоторых работ, таких, как очистка активной зоны аварийного реактора.


Робот-подводник компании Toshiba оборудован рядом камер, которые дают его операторам круговой обзор. На его нижней части установлена подвеска с двумя манипуляторами, управление которыми осуществляется отдельными операторами при помощи джойстиков. Естественно, что выполнение роботом каких-либо действий двумя манипуляторами сразу требует очень слаженной работы операторов. Поэтому в скором времени начнутся тренировки нескольких команд операторов, которые и займутся впоследствии задачей расчистки зон третьего и четвертого реакторов станции.

Вся конструкция робота изготовлена из высокопрочных материалов. Представители компании Toshiba сообщают, что даже если этого робота переехать большим грузовиком, он не поломается и будет в состоянии продолжать работу. Такая высокая надежность необходима из-за того, что робот, отправленный в зону реактора, уже никогда не сможет покинуть эту зону, так как он станет сам источником сильной радиации. Кроме этого, в зону реактора не сможет проникнуть человек для ремонта робота, как к нему не сможет приблизиться человек даже в том случае, если робота извлекут из активной зоны.

Согласно намеченным планам, первый робот-подводник компании Toshiba, сразу после завершения тренировок людей-операторов, отправится в зону четвертого реактора в этом году, где ему предстоит обнаружить, собрать и поместить в контейнеры 566 топливных стержней. Вся эта работа будет продолжаться до 2018 года, после чего робот отправится в бассейн следующего аварийного реактора, где ему предстоит выполнить аналогичную работу.


Источник

Курчатовский институт и "Акрон" будут вместе развивать инновации

Курчатовский институт и компания "Акрон" договорились совместно развивать инновации в разных наукоемких сферах. У первой стороны есть уникальный научный потенциал. Вторая предоставит базу для реализации проектов. Особое внимание уделят разработке программных комплексов, технологий очистки загрязненных территорий и повышению энергоэффективности в химической промышленности. Источник