Несмотря на кажущуюся нам монотонность прогнозов погоды, метеорология оказалась источником нетривиальных научных прорывов. Более того, именно эта область около шестидесяти лет назад породила совершенно новую и захватывающую дисциплину — теорию хаоса. Действие разворачивается в известном Массачусетском технологическом институте в Кембридже, США, зимой 1961 года. Перед нами Эдвард Лоренц, преподаватель метеорологии и инструктор инженерной метеослужбы ВВС США, известный своей эксцентричностью. В настоящее время он использует мощный вычислительный комплекс, занимающий помещение размером с его кабинет, для моделирования колебаний температуры и ветра на основе самостоятельно разработанных им уравнений. Данная работа является частью масштабного многолетнего исследования, однако сам Лоренц, по всей видимости, не ожидал, что его научный путь будет посвящен прогнозированию атмосферных явлений и станет его жизненной миссией.
Архив рубрики: Наука
Конформная симметрия фотонных колец вокруг черных дыр может быть источником информации об их колебаниях
Физики установили, что в концентрических кольцах фотонов, вращающихся вокруг черных дыр, присутствует конформная симметрия, при которой внешние кольца представляют собой увеличенную копию внутренних. Данный вывод был сделан на основе анализа изображений черной дыры в галактике Мессье 87. По мнению исследователей, представленных в статье в журнале *Classical and Quantum Gravity*, это открытие подтверждает, что некоторая информация о черной дыре закодирована в фотонных кольцах, что потенциально может способствовать разработке теории квантовой гравитации. Вокруг черных дыр формируется светящаяся область, включающая плазму и фотонные кольца; при этом фотонные кольца обладают специфической структурой, состоящей из фотонов, совершивших различное число полуоборотов вокруг центрального объекта перед направлением к наблюдателю.
Создан и изучен лабораторный аналог аккреционного диска черной дыры
Иллюстрация: V. Valenzuela-Villaseca et al. / Physical Review Letters. Группа Британских и американских физиков осуществила создание лабораторной имитации аккреционного диска, который активно формируется в космическом пространстве при быстром падении газа на сверхмассивные объекты, такие как черные дыры. В рамках данного эксперимента, в отличие от предшествующих работ, не применялись какие-либо физические барьеры или ограничения для потоков; их закручивание было достигнуто посредством нецентрального столкновения восьми плазменных струй. Полученное плазменное кольцо продемонстрировало устойчивость, что открывает перспективы для дальнейшего изучения роли магнитного поля в процессе аккреции вещества. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters. Аккреционные потоки газа вокруг массивных тел представляют собой явление, регулярно наблюдаемое в Вселенной, а свет, излучаемый аккреционным диском, может служить косвенным свидетельством существования черной дыры.
Необычная геометрия волновых функций электронов и структура электронных зон оказались причиной сверхпроводимости двухслойного графена
Иллюстрация: Два немного смещенных друг относительно друга слоя графена. Источник: Wikimedia Commons. Группа специалистов из Соединенных Штатов и Японии синтезировала образец двухслойного графена, угол между слоями которого приблизился к рекордно малому значению, близкому к «магическому». Исследование его сверхпроводимости выявило расхождение с положениями теории Бардина — Купера — Шриффера (БКШ), применимой к стандартным сверхпроводникам. Согласно авторам статьи, опубликованной в журнале *Nature*, сверхпроводимость двухслойного графена обусловлена необычной геометрией волновых функций электронов и особенностями структуры электронных зон. Ранее, в 2011 году, физики-теоретики из США продемонстрировали, что при повороте одного из слоев двухслойного графена на незначительный угол, порядка одного градуса, происходит резкое изменение структуры его электронных зон. В частности, конусы Дирака, описывающие электронные зоны в неповернутом двухслойном графене, при таком смещении трансформируются, образуя плоскость, изолированную от смежных зон.
В России предложен дешевый способ получения водорода с помощью окисления частиц алюминия в воде под воздействием лазерного излучения
На представленной фотографии изображены слева кварцевый реактор, подвергающийся облучению лазером с длиной волны 532 нм, и справа — лазер исследовательского класса. Авторы материала: Ярослав Крафт / ФИЦ угля и углехимии СО РАН. Сотрудники ФИЦ угля и углехимии Сибирского отделения РАН (Кемерово) разработали метод получения водорода, который превосходит по эффективности электролиз, традиционный способ синтеза «зелёного» водорода. В рамках данного исследования учёные осуществили окисление частиц алюминия в водной среде под воздействием лазерного излучения. Расчётные данные свидетельствуют о том, что данная технология потребляет вдвое меньшее количество энергии. Обычно чистый, или «зелёный», водород получают электролизом — процессом расщепления воды на водород и кислород посредством электрического тока, источником которого выступают возобновляемые источники энергии. По мнению авторов эксперимента, основным недостатком данного метода является его высокая стоимость.
Поиск следов электромагнитного взаимодействия обычной и темной материй вновь не увенчался успехом
Ученые из коллаборации PandaX опубликовали результаты анализа, посвященного поиску признаков электромагнитного взаимодействия между обычной и темной материей. В ходе исследования был проведен поиск отклонений в числе фотонов, образовавшихся в объеме 3,7 тонны жидкого ксенона, по сравнению с предсказаниями теоретических моделей. Получение отрицательного результата позволило установить дополнительные ограничения на спектр электромагнитных свойств гипотетических частиц. Данная работа была опубликована в журнале Nature. Следует отметить, что поиск частиц темной материи представляет собой важнейшую научную задачу, над которой физики и астрономы работают на протяжении почти века. Несмотря на то что ее существование подтверждено наблюдениями за движением галактик и реликтовым излучением, ее состав до сих пор остается предметом активных научных дискуссий, включая вопрос о вовлеченности частиц темной материи в электромагнитные процессы.
