Получено экспериментальное доказательство необратимости процессов в квантовых системах

Физики измерили скорость производства энтропии в двух простейших системах, — оптической полости и бозе-конденсате, — и показали, что экспериментальные зависимости совпадают с теоретическими расчетами. Обе эти системы можно схематически описать с помощью двух связанных гармонических осцилляторов, а их энтропия производится за счет квантовомеханических колебаний. Таким образом, ученые показали, что обратимость законов квантовой механики во времени не противоречит второму закону термодинамики. Статья опубликована в Physical Review Letter, кратко о ней сообщает Physics, препринт работы выложен на сайте arXiv.org. Энтропию очень удобно использовать, чтобы описывать ход термодинамических процессов: с ее помощью можно измерить и связать между собой такие разные характеристики системы, как температура, беспорядок и информация, а также определить направление процесса и доказать его необратимость.

Читать далее

В России разработан новый метод для исследования физических свойств твердых тел на основе классической схемы Томаса Юнга

Ученые исследовали неупругое рентгеновское рассеяние, основанное на классическом эксперименте с двумя щелями, чтобы по-новому взглянуть на физические свойства твердых тел. Результаты опубликованы в журнале Science Advances. Работа российской группы поддержана грантом Российского научного фонда. Исследовательская группа во главе с физиками из Кельнского университета представила новый способ исследования электронной структуры твердых тел с помощью резонансного неупругого рассеяния рентгеновских лучей, который представляет собой воспроизведение знаменитого опыта Томаса Юнга по интерференции света на двух щелях. Эксперимент проводился в Европейском центре синхротронного излучения (ESRF) в Гренобле.

Читать далее

3D-печать показала эффективность заимствования реальных кристаллических структур с дефектами для конструирования новых материалов

Британские ученые напечатали на 3D-принтере из стали и пластика метаматериалы, чья макроскопическая структура похожа на кристаллические решетки сплавов и сталей после процедуры повышения прочности, которая обычно используются в металлургии. Эксперименты показали, что поведение таких материалов сходно с поведением упрочненных кристаллических решеток, и они оказываются значительно прочнее материалов с другой структурой. Статья опубликована в журнале Nature. Одна из важнейших задач материаловедения — создание легких материалов, не уступающих по прочности сплавам металлов и сталям. С изобретением 3D-печати появилась возможность создавать сложнейшие геометрические схемы. Ученые под руководством Мин Сон Фама (Minh-Son Pham) из Имперского колледжа Лондона воспользовались этой технологией для создания трехмерных микроструктурированных материалов, которые в миллиметровых масштабах повторяли структуру кристаллической решетки металлов.

Читать далее

Обнаружены сегнетоэлектрики с отрицательной электрической емкостью

Физики нашли первый пример вещества со свойствами сегнетоэлектрика, которое может демонстрировать необычную отрицательную электрическую емкость. Возможность существования такого эффекта теоретически предсказал советский физик Лев Ландау около 70 лет назад, но ранее его экспериментальное наблюдение считалось практически невозможным. Авторы называют результаты важными как для фундаментальной науки, так и для технологических приложений. Статья опубликована в журнале Nature. Сегнетоэлектрики — это кристаллические вещества, для которых характерно спонтанное возникновение поляризации при некоторых температурах в отсутствие внешнего поля. Это явление аналогично ферромагнетизму. Открыты эти вещества были около 100 лет назад.

Читать далее

В России предложен новый оптический метод модификации наноструктур для записи информации

Российские ученые разработали оптический метод, позволяющий перестраивать свойства гибридных олигомеров из металла и диэлектрика. Такие олигомеры перспективны для разработки новых устройств записи информации, а также создания сенсоров. Предложенный метод работы с такими структурами быстрее и проще альтернативных. Исследование опубликовано в журнале Laser & Photonics Reviews. Управление свойствами наноструктур – важная задача для контроля излучения наноразмерных источников света, а также для сенсорных приложений. В последние годы такие задачи решаются в области плазмоники, где для управления светом используются различные металлические наночастицы. С развитием нового направления — диэлектрической нанофотоники — ученым удалось преодолеть ряд ограничений, существующих в плазмонике и связанных, в частности, с потерями на оптических частотах.

Читать далее

Разработано эффективное полимерное антиобледенительное нанопрокрытие на основе силикона

Удивительно, но из-за ледяной погоды США ежегодно теряет миллионы долларов: нередко именно она становится причиной остановки работы аэропортов и отключения электричества. Из-за льда, разумеется, страдают и жители России — вряд ли найдется человек, у которого не замерзал автомобиль. Кажется, скоро одной проблемой в мире станет меньше, так как исследователи из Университета Хьюстона создали материал, с которого лед можно стряхнуть одним движением руки. Более того, покрытые новым материалом автомобили и самолеты будут очищаться ото льда прямо во время движения. При создании нового материала ученые использовали новую теорию физики, в котором им требовалось только указать свойства материала — принцип сам подсказывал им, какой материал им необходимо синтезировать.

Читать далее

Обнаружен новый термоэлектрический материал с повышенным КПД

Термоэлектричество представляет собой совокупность явлений, в которых разница температур создаёт электрический потенциал, или электрический потенциал создаёт разницу температур. В современном техническом использовании термин почти всегда относится вместе  к  эффекту  Зеебека,  эффекту  Пельтье  и эффекту Томсона (термоэлектрические явления). По своей этимологии термин “термоэлектричество” мог бы относиться в целом ко всем тепловым двигателям, используемым для генерации электричества, и всем электрическим нагревателям, производимым огромным числом способов, однако реально использование данного термина в таком широком смысле практически не встречается.

Читать далее

В оптической системе впервые получено совпадающее с теорией излучение Хокинга

Физики из Израиля и Мексики получили аналог излучения Хокинга в оптической системе, рассеивая пробный лазерный импульс на мощном импульсе накачки, который изменял показатель преломления среды и создавал аналог горизонта событий. Вычитая сигналы пробного импульса и импульса накачки, ученые получили сигнал от излучения Хокинга, свойства которого совпали с теоретическими предсказаниями. Статья опубликована в Physical Review Letters, препринт работы выложен на сайте arXiv.org. В 1974 году Стивен Хокинг обнаружил, что из-за квантовых эффектов черные дыры должны испускать тепловое излучение, причем температура и интенсивность этого излучения тем выше, чем меньше дыра. Следовательно, если черная дыра поглощает материи меньше, чем теряет, она постепенно испаряется и в конце концов взрывается.

Читать далее

Предложен новый теоретический подход “тысячи мозгов” к описанию работы мозга

Новая “теория тысячи мозгов” предполагает, что мы не формируем единой сложной модели мира, а постоянно синхронизируем работу множества отдельных моделей. Высшие функции мозга выполняет неокортекс (новая кора), у человека разросшийся крупными складками. Здесь происходят анализ сенсорной информации и сознательное мышление, формируются моторные команды и речь. Предполагается, что неокортекс работает, создавая и постоянно обновляя модель окружающего мира, объектов, людей и себя в нем. Однако механизм действия нейронов новой коры остается загадкой, и регулярно появляются новые гипотезы о его функционировании.

Читать далее