Иллюстрация: M.K.L. Man et al / Science, 2021. Физики провели визуализацию волновых функций экситонов в монослое диселенида вольфрама с помощью измерения импульсов у выбитых из них электронов. Для определения импульсов электронов они применяли технику фотоэлектронной спектроскопии с угловым и временным разрешением. Исследование опубликовано в Science Advances, доступен также препринт. Экситонами называют связанные состояния электронов и дырок, то есть незаполненных вакансий в спектре электронных состояний в кристалле, которые можно описывать как квазичастицы. Экситоны проявляются как корреляция состояний электрона, который был возбужден светом и переведен из валентной зоны в зону проводимости, и дырки, которая осталась после этого в валентной зоне. С их помощью физики изучают разнообразные физические явления такие, как бозе-конденсацию, топологические изоляторы и сверхтекучесть. Взаимодействие между электроном и дыркой похоже на притяжение между ядром и электроном.
Архив рубрики: Наука
Новый взгляд на жизнь по отношению к остальным явлениям во Вселенной: от теории к практике
Иллюстрация: Кадр из фильма на YouTube. Данная статья мотивирована необходимостью построить более общую картину, что такое жизнь (и какой она может быть) по отношению к остальным явлениям во Вселенной. (Является переводом довольно любопытной научной статьи от 16 апреля 2020 года). Зачем нужно новое определение для жизни? Мы утверждаем, что большинство стандартных определений жизни ограничены и могут помешать будущим астробиологическим исследованиям в задаче поиска новых форм жизни. На данный момент в NASA используется такое определение – “самоподдерживающаяся химическая система, способная к эволюции Дарвина”. Несмотря на то, что это довольно точное описание жизни, которая присутствует в данный момент на планете Земля, поиск во Вселенной явлений, которые соответствуют этому определению, похож на игру в дартс игроком, который концентрируется только на центре мишени. Для тех кто не знает, как устроен дартс, мы перечислим три основные проблемы при таком подходе к игре: Попасть сложно из-за слишком маленькой целевой зоны; Это не самая выгодная зона для попадания (гораздо лучше целиться в 3х60); Есть множество других довольно выгодных участков для прицеливания.
Впервые проведена теоретическая и экспериментальная оценка количества пузырей углекислого газа в пиве
Иллюстрация: Gérard Liger-Belair & Clara Cilindre / ACS Omega, 2021. Химики смогли эффективно теоретически и экспериментально проанализировать образование пузырьков углекислого газа в пиве при параметрах, типичных для коммерческих марок напитка. Оказалось, что в бокале, который заполнен 250 миллилитрами лагера с пятипроцентным содержанием спирта, охлажденного до шести градусов Цельсия, образуется порядка сотен тысяч пузырьков CO2 при уровне жидкости около 10 сантиметров. Статья опубликована в журнале ASC Omega. На сегодняшний день лагер (пиво низового брожения) — наиболее доступный и широко потребляемый вид пива. Как правило, бутылочные и баночные напитки такого типа находятся под давлением газообразного CO2, а значит (за счет обмена молекулами между жидкой и газообразной фазой) содержат и некое количество этого вещества, растворенного в самой жидкости. Присутствие CO2 влияет на темпы образования и роста пузырьков газа в жидкости, а вместе с этим — на вкусовые и ароматические качества пива. За последние годы ученые уже исследовали подобные эффекты для других напитков — например,
Анализ гамма-излучения Юпитера впервые использовали для поиска следов аннигиляции темной материи
Иллюстрация: Rebecca Leane and Tim Linden / arxiv.org, 2021. Недавно физики впервые проанализировали гамма-излучение Юпитера в поисках следов аннигиляции темной материи. По мнению ученых, газовые гиганты в ходе движения сквозь галактическое гало могут захватывать и накапливать частицы темной материи за счет своей большой массы и малой температуры. В ходе анализа исследователи изучали данные, накопленные за 12 лет работы космического гамма-телескопа «Ферми», но не нашли в них убедительных доказательств избытка гамма-квантов, источником которых могла бы быть темная материя. Однако, на нижней границе диапазона чувствительности телескопа физики смогли зарегистрировать пик интенсивности гамма-излучения Юпитера, который требует дополнительного анализа с помощью телескопов нового поколения. Препринт статьи доступен на сайте arxiv.org. Физики уже очень давно заняты поиском избыточной материи неизвестного происхождения, о которой мы косвенно знаем по целому ряду наблюдаемых явлений.
Математическое моделирование позволило открыть новые механизмы взрыва сверхновых
В 1987 году рядом с нашей Галактикой Млечный Путь взорвалась гигантская звезда. Это была ярчайшая и ближайшая сверхновая со времён изобретения телескопа (почти 400 лет назад), и почти все обсерватории повернулись в эту сторону, чтобы тщательнее рассмотреть событие. Самым интересным результатом наблюдения оказалось то, что особые обсерватории, расположенные глубоко под землёй, смогли засечь стеснительные субатомные частицы, нейтрино, поток которых устремился из центра взрыва. Впервые предположение о том, что эти частицы являются движущейся силой взрывов сверхновых, было высказано в 1966 году. Обнаружение этих частиц стало источником комфорта для теоретиков, пытавшихся разобраться в том, как работают взрывы. Однако в последовавшие десятилетия астрофизики постоянно натыкались на один, вроде бы фатальный, недостаток моделей, основанных на нейтрино. Нейтрино известны своей индифферентностью, и как именно нейтрино передают энергию обычной материи звезды в экстремальных условиях схлопывания, оставалось непонятным.
Загадка жизни во вселенной или что мы знаем о том как зарождается жизнь на экзопланетах
Экзопланета Kepler-452b (справа) по сравнению с Землёй (слева). Изучать планеты, похожие на Землю, имеет смысл. Но может оказаться, что они не будут самыми вероятными кандидатами на обнаружение жизни в нашей Галактике или во Вселенной вообще. Одна из наиболее захватывающей целей из тех, что поставило перед собой человечество – найти внеземную жизнь. Биологическую активность, появившуюся и не прекращающуюся на каком-нибудь мире за пределами Земли. Эту возможность подпитывает не только наше воображение. У нас полно непрямых свидетельств, определяющих другие потенциальные места, где могла бы появиться жизнь. Появиться в результате процессов, похожих на те, что происходили в прошлом Земли. Если сравнить существующие условия с тем, что, по нашему мнению, требуется жизни, предположения становятся осмысленными. Рассуждать о том, сколько вообще может быть «потенциально обитаемых» планет – в Солнечной системе, в Млечном пути, в местной группе галактик, или даже в обозримой Вселенной – занятие интересное. Однако нужно честно описать предположения, используемые для получения этих оценок.
