Астрономы впервые определили точное положение и природу источника таинственных быстрых радиоимпульсов

радиотелескопы
Во время так называемых быстрых радиоимпульсов (Fast Radio Burst. FRB), в течение крошечных долей секунды, в космическое пространство излучается огромное количество энергии, которое равно энергии, излучаемой Солнцем на протяжении 10 тысяч лет. Вероятно, что такие события происходят во Вселенной тысячами в день, но из-за их случайной природы ученым-астрономам за все время удалось зарегистрировать и записать параметры всего 16 таких импульсов. Более того, ученым до сих пор неизвестно, что же на самом деле вызывает такие мощные выбросы энергии. На этот счет у них имеется масса теорий, включая космические струны, рождение звезд, разрушение нейтронных звезд, испарение черных дыр и, конечно, инопланетян.

Из-за их кратковременности и случайного характера, быстрые радиоимпульсы могут быть обнаружены спустя многие месяцы и годы после породившего их события путем "просеивания" огромного количества данных, собираемых радиотелескопами по всему миру. А некоторое время назад группа ученых разработала новую методику, позволяющую регистрировать быстрые импульсы практически моментально, что позволит нацеливать другие телескопы на выбранную точку ночного неба для более подробного изучения этого явления и его последствий.

При помощи новой методики ученые изучили импульс и его послесвечение, которое продолжалось в течение шести дней после самого события. И этот тут же дало результаты, источник этого импульса и его природа были определены с точностью, в 1000 раз превышающую точность произведенных ранее подобных вычислений. Этот необычный радиоимпульс, зарегистрированный в апреле 2015 года, прибыл из недр эллиптической галактики, расположенной на удалении 6 миллиардов световых лет от Земли.

Звезды в этой галактике очень стары и это позволило предположить, что источником импульса не мог быть взрывной процесс рождения молодой звезды. С учетом некоторых признаков ученые склонны считать, что источником импульса было столкновение двух компактных нейтронных звезд, однако, не все такие импульсы происходят из источников одного типа. "Наше открытие немного приподнимает завесу тайны о природе источников FRB-импульсов" - рассказывает Саймон Джонстон (Simon Johnston), австралийский ученый-астроном, - "С получением возможности точного определения положения источника импульса, мы получили в свое распоряжение новый метод изучения строения Вселенной. И теперь, используя все это, мы можем попытаться произвести поиски "пропавшей без вести" антиматерии, темной материи и других загадочных феноменов".

Когда FRB-импульс излучается в пространство, его более высокочастотная составляющая движется быстрее низкочастотной составляющей и достигает приемного оборудования радиотелескопов немного раньше. Эта разница во времени заключает в себе достаточно большое количество научной информации, в частности, она указывает на плотность материи в пространстве, через которое двигались волны импульса. И для произведения точных вычислений на основе данных радиоимпульса требуется знание более-менее точного положения его источника и расстояния до него.

"Регистрация быстрых радиоимпульсов позволит нам "взвесить" Вселенную, по крайней мере ее часть, состоящую из нормальной материи" - рассказывает Саймон Джонстон, - "Поученные нами первые результаты таких измерений почти полностью совпали со значениями, полученными в результате расчетов математических моделей, что указывает на правильность такой методики исследований".

И в заключение следует отметить, что вышеупомянутая новая методика станет еще более значимым инструментом в течение нескольких следующих лет, когда в эксплуатацию будет введено несколько новых радиотелескопов, обладающих широкими возможностями, высокой чувствительностью и другими характеристиками. Это позволит ученым регистрировать новые FRB-импульсы, определять их параметры, параметры их источника и на основе всего этого делать новые научные открытия.

Источник

Компания Panasonic демонстрирует первый рабочий прототип высокоскоростной беспроводной системы WiGig Spot

точка доступа WiGig Spot
Представители компании Panasonic Corp произвели демонстрацию работы разработанной ими новой технологии беспроводной передачи информации под названием WiGig Spot. Прототип точки доступа беспроводной сети смог обеспечить скорость передачи, минимум в 10 раз превышающую скорость передачи в обычных беспроводных сетях, сеть настолько быстра, что передача 2-х гигабайтного файла 120-минутного фильма осуществляется всего за 10 секунд. Данная технология демонстрируется в помещении аэропорта Narita International Airport и цель демонстрации заключается в ознакомлении широкой массы людей с технологиями беспроводных сетей следующего поколения.

Помимо демонстрации возможностей новой технологии, специалисты компании Panasonic проводят испытания в реальных условиях эффективности работы некоторых использованных в ней технических решений. Точка доступа WiGig Spot работает на частоте 60 ГГц, обеспечивая соблюдение стандарта IEEE 802.11ad. Радиоволны такой частоты имеют гораздо меньшие возможности с точки обеспечения зоны покрытия по сравнению с диапазонами в 2.5 и 5 ГГц, в которых работает сейчас обычный Wi-Fi. Однако, специалистам WiGig Spot удалось обойти все ограничения и заставить устройство WiGig Spot покрывать большую площадь при помощи уникальной технологии формирования диаграммы направленности.

В составе точки доступа WiGig Spot находятся три независимых модуля беспроводной связи. Используя вышеупомянутую технологию формирования луча, каждый из модулей обеспечивает угол покрытия чуть больше 120 угловых градусов. Объединение трех модулей обеспечивает круговое покрытие и человек может получить доступ в беспроводную сеть, находясь в любом месте относительно точки доступа.

И в заключение следует отметить, что развертывание полномасштабной сети WiGig Spot в аэропорту Narita International Airport будет произведено к 2020 году. Сначала доступ к этой сети будет осуществляться при помощи специализированных стационарных терминалов, но после того, как в смартфонах и компьютерах появится поддержка стандарта WiGig, к сети со своих собственных устройств сможет подключаться большее количество пользователей.

[video=https://youtu.be/phOonspnmdc]

Источник

Ученые определили положение границы, разделяющей мир квантовой и обычной физики

схема квантового мира
Законы квантовой физики не проявляются на уровне нашей обыденной жизни, мы всегда можем определить точное положение каждого объекта в каждый момент времени. Но поведение элементарных частиц, подчиняющихся законам квантовой физики, четко не определено и может быть описано только распределением вероятностей. Столь разительное отличие в законах физики, поведении объектов и в других явлениях должно определять наличие четкой границы между двумя мирами, и достаточно долго ученые-физики пытались различными путями определить точное положение этой границы. Теперь, группа ученых из Лейденского университета считает, что им удалось установить точное положение вышеупомянутой границы, о чем они сообщили в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.

Основным критерием определения границы между квантовым и обычным мирами, является размер и масса (энергия) существующих в этих мирах объектов. "Мы планировали наши эксперименты таким образом, чтобы иметь в запасе некоторое пространство для маневров с массой и размерами частиц" - рассказывает Тджерк Устеркамп (Tjerk Oosterkamp), физик из Лейденского университета, - "И это дало нам возможность исследовать то, что происходит на стыке квантового и обычного миров, постепенно приближаясь к границе между ними с разных сторон".

Согласно существующей модели квантовой механики, положение квантовой частицы описывается распределением вероятностей. Однако очень часто бывает так, что это распределение спонтанно нарушается. Когда происходит нарушение такого распределения и если частица находится вблизи границы между мирами, ее положение становится четко определенным, что говорит о переходе этой частицы из квантового в обычный мир. И, чем ближе квантовая частица находится к границе, тем чаще происходят нарушений распределения вероятностей. Связав воедино частоту нарушений, массу и другие параметры квантовых частиц, ученые вывели формулу, позволяющую вычислить точное положение границы между мирами.

положение границы квантового мира
Ученые группы Устеркампа определили границу, положение которой выражается не миллиметрами, не секундами и не другими привычными нам всем величинами. Положение этой границы выражается в количестве случаев нарушения распределения вероятностей за определенный период времени для объектов определенного размера. Согласно полученным данным, граница проходит в промежутке от 31 нарушения на одну единицу атомной массы ежегодно при размерах объектов в 10 нанометров до 1 нарушения в 100 лет при размере объекта в 1 нанометр. Такие понятия, естественно, тяжелы для понимания обычными людьми, тем не менее, здесь четко прослеживается тенденция, что, чем большие размеры имеет объект, тем чаще происходят нарушения и тем ближе он находится к миру обычной физики.

В своих будущих экспериментах ученые планируют уменьшить количество спонтанных нарушений распределения вероятностей, вызванных влиянием различных побочных факторов и эффектов. Это, в свою очередь, позволит им более точно определить положение "верхней" границы квантового мира и "нижней" границы мира обычной физики.

Источник

Создан программный алгоритм, самостоятельно разрабатывающий и планирующий эксперименты в области квантовой физики

планирование эксперимента алгоритмом
Группа ученых Антона Цайлингера (Anton Zeilinger) из Института квантовой оптики и информации Венского университета (Quantum Optics and Quantum Information at the University of Vienna), на счету которой находится немало открытий, рекордов и других достижений в области квантовой физики, создала программный алгоритм, позволяющий разрабатывать и планировать новые эксперименты в области квантовой физики. Поскольку компьютер в своей работе не полагается на интуицию и прочие чисто человеческие черты, он находит столь экзотические пути решения некоторых проблем, что это ставит в тупик даже разработавших алгоритм ученых.

Идея создания такого алгоритма родилась во время планирования новых экспериментов, в ходе которых ученые-физики собирались провести исследования некоторых квантовых состояний. Однако, несмотря на "мозговой штурм", ученым так и не удалось найти подходящего пути для реализации их задумок. "После многих неудачных попыток придумать план проведения эксперимента, мы пришли к выводу, что нам мешает наша же интуиция, на основе которой строятся некоторые из представлений о квантовых процессах и которые являются несколько неправильными" - рассказывает Марио Кренн (Mario Krenn), один из ведущих ученых группы Антона Цайлингера.

В результате всех усилий ученых на белый свет появился алгоритм, получивший наименование "Melvin". За несколько часов работы этот алгоритм сумел найти решение проблемы, над которой достаточно долго и безуспешно бились создавшие его ученые, а структура и план предложенного компьютером эксперимента весьма и весьма удивила ученых, имеющий достаточно богатый опыт в области квантовой физики.

"Представьте себе, что вы хотите провести эксперимент по изучению определенных квантовых состояний. Люди начинают рассматривать необходимые им экспериментальные установки с учетом их интуитивного понятия, которое тяготеет в сторону симметрии. А алгоритм Melvin выяснил, что самой простой реализацией эксперимента является асимметричная установка, принципы устройства которой весьма и весьма парадоксальны. Человек никогда не смог бы выдумать такого решения" - рассказывает Антон Цайлингер.

Ученые при помощи алгоритма Melvin произвели расчеты еще нескольких других экспериментов и в каждом случае они получили десятки новых и удивительных результатов, некоторые из которых были столь экзотическими, что буквально поставили ученых в тупик. "Решения, найденные алгоритмом, очень трудно понять. Но из них нам удалось извлечь несколько новых экспериментальных уловок, которые никогда не смогли бы прийти нам в голову. А оборудование для некоторых из экспериментов, спланированных компьютером, уже создается в нашей лаборатории" - рассказывает Марио Крен.

Алгоритм Melvin не просто осуществляет перебор вариантов экспериментальных компонентов, он способен обучаться на базе своих же предыдущих успешных решений, что позволяет значительно ускорить процесс разработки более сложных экспериментов. В ближайшем будущем австрийские ученые планируют использовать алгоритм Melvin для его использования в более широкой области квантовой механики, что, по их мнению, даст возможность обнаружить и исследовать некоторые абсолютно новые явления и эффекты.

Источник