Физика

Российские ученые провели моделирование параметров вытянутой плазмы в токамаке, используя код SPIDER. Им удалось получить численную оценку вириальных отношений, описывающих связь равновесных характеристик тороидальной плазмы через интегральные величины, определяемые по данным внешних магнитных измерений. Ранее для них были получены аналитические оценки, а сейчас проверялась их точность. Работа опубликована в журнале Physics of Plasmas.

Термоядерный синтез является одной из самых многообещающих технологий для получения чистой и практически неистощимой энергии. Параметры плазмы бета (βp) и внутренней индуктивности (ℓi) являются ключевыми параметрами, которые характеризуют работу токамаков и определяют равновесие плазмы. Проблема разделения этих параметров возникла более 60-ти лет назад, когда В.Д. Шафранов (член-корреспондент АН СССР с 1981, академик РАН с 1997 года) в своих работах показал, что их комбинация естественно появляется в интегральных следствиях уравнений равновесия. С тех пор исследователи стремятся найти эффективные методы для их разделения, что является важной задачей для диагностики плазмы и теории.

 Ученые из МФТИ, Института прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН и Курчатовского института провели три серии расчетов равновесия плазмы в токамаке: при низком, среднем и высоком давлении.

В течение XX-XXI века физики и философы продолжают искать универсальный признак, отличающий живую материю от неживой. Этот признак, вероятно, помог бы сузить круг поисков внеземной жизни и упростил создание искусственной. Одним из наиболее перспективных свойств такого рода кажется метаболизм, то есть, обмен веществ между организмом и окружающей средой, в результате чего отработанная энергия выделяется в окружающую среду в виде тепла, а энтропия всей системы возрастает. На Хабре недавно появилась отличная статья «Теория хаоса, синергетика, неравновесная термодинамика – науки о сложных адаптивных системах» от уважаемого @dionisdimetor затрагивающая круг этих взаимосвязанных вопросов. Тем интереснее, что около 10 лет назад удалось получить кристаллы, которые в присутствии катализатора демонстрируют процесс, очень похожий на дыхание: они забирают из атмосферы газообразный кислород и могут его запасать. Такой «обмен веществ» не является «метаболизмом», поскольку он полностью обратим, но открывает удивительные технологические возможности, о которых мы поговорим под катом.

Что будет с космосом через 500 лет? Колонии на Марсе, добыча ресурсов на Луне, межзвёздные полёты и галактический капитализм. Узнайте, как технологии будущего формируют бизнес уже сегодня!

Друзья, данная статья носит развлекательный характер, многие вещи в ней сознательно гиперболизированы и преподнесены с юмором — пусть научпоп будет иногда еще и веселым. Определенный язык и слова порой специально подобраны, чтобы вызывать эмоции, выводить на эмоции. И всё‑таки юмор — это тоже способ доносить идеи. Эта статья — шутка. Но в каждой шутке — лишь только доля шутки...

По долгу службы мне часто приходится дискутировать или просто общаться с людьми о роли философии и науки в познании мира. В последнее время (ну или мне так кажется) участились случаи проявления настолько тотальной узости кругозора, что у меня периодически прям бомбит, хотя я тот еще меланхолик и вывести меня из внешне безразличного равновесия почти невозможно. Тотальная узость кругозора проявляется в борьбе с философией. Люди буквально думают, что есть вот «новука» — она всё доказала и изобрела, а есть «феласофея» — что‑то вроде просто болтовни. В большинстве случаев аргументов у борцов с философией нет никаких, потому что о настоящей философии они знают чуть меньше, чем ничего. Они часто думают, что бедные люди прошлого жили 100 500 тысяч лет в невежестве, пока наконец новука не изобрела всем смартфоны и стало хорошо. Изобретение смартфона (или чего‑то в таком духе) — это чуть ли не главный и единственный критерий ценности и истинности знания у борцунов с философией. Пока у меня жестко бомбит, решил написать эмоциональный и яркий пост о развитии философии и науки в истории. Поехали.

Коллектив ученых из МФТИ разработал компьютерную программу, которая позволяет получать изображения космических объектов на основе данных телескопов с высокой точностью. Для этого им потребовалось решить ряд задач компьютерного моделирования. Работа опубликована в Journal of Physics: Conference Series.

Космический мониторинг представляет собой систематический подход к наблюдению и отслеживанию объектов, находящихся в космосе. Сюда относятся как естественные тела — планеты, звезды, галактики, так и созданные человеком — спутники, ракеты и даже мусор, оставшийся после запуска космических аппаратов.

Авторы исследования решили сосредоточиться на процессах формирования изображений на фотодетекторах, исследуя, как именно эта информация может быть собрана в различных условиях наблюдений. Эти процессы включают в себя захват и интерпретацию визуальной информации о небесных телах. Чтобы воспроизвести эти наблюдения и создать изображения, учёные разработали математическую модель, учитывающую характеристики оптических устройств и специфические условия окружающей среды. 

Когда большинство из нас думает о науке, мы нечасто задумываемся о базовой вещи для этого предприятия: о том, в чём на самом деле заключается его цель. Реальность — это сложное явление, и единственные инструменты, которые у нас есть, чтобы понять, что она собой представляет и как работает, — это сочетание того, что мы можем наблюдать, измерять и исследовать. Когда мы суммируем весь набор этих наблюдательных и экспериментальных знаний, мы получаем запись всех явлений, о существовании которых мы знаем. Таким образом, наука стремится понять всё это и объяснить как можно проще и убедительнее: максимально увеличить нашу способность предсказывать явления природы с помощью минимального количества предположений, параметров и переменных – только таких, которые абсолютно необходимы.

Мы продвинулись невероятно далеко в нашем понимании Вселенной и можем точно описать все частицы и взаимодействия, которые описывают все, что мы можем непосредственно обнаружить и измерить. Стандартная модель элементарных частиц точно и безошибочно описывает электромагнитные, сильные ядерные и слабые ядерные взаимодействия, а общая теория относительности описывает гравитацию для всех форм материи и энергии. Инфляционный Большой взрыв описывает происхождение нашей Вселенной. А современные загадки, такие как тёмная материя, тёмная энергия и загадка бариогенеза, намекают на то, что Вселенная гораздо богаче, чем мы себе представляем.

Можно ли решить все эти вопросы, разработав «теорию всего»? Хотя эта идея по-прежнему привлекает многих, против неё есть веские аргументы. И вот почему теории всего может просто не быть.

Как кусок кремния и немного металла превращаются в память, способную хранить гигабайты данных и оперировать ими за наносекунды?

В этой статье-ликбезе мы, опираясь на схемы и наглядные анимации, пройдём все ступени: от планетарной модели атома из средней школы и устройства транзистора до организации банков и чипов оперативной памяти, чтобы сложить полную и наглядную картину работы RAM.

Ученые из МФТИ и Объединенного института высоких температур РАН промоделировали двухфазное течение в пористых средах с использованием неоднородной сетевой модели. Их исследование поможет более эффективно добывать углеводороды и исследовать подземные пласты. Работа опубликована в журнале «Компьютерные исследования и моделирование».

Моделирование двухфазного течения в пористых средах — задача критически важная для нефтедобычи, гидрологии и многих других областей. 

Авторы предлагают новую модель, основанную на сетевом представлении пористой среды. Эта модель представляет собой двумерную сеть, где узлы соответствуют порам, а ребра — капиллярам различного радиуса. 

28 сентября 2025 года празднуется 80-летие атомной промышленности. А ещё в 2025-м году исполняется 120 лет, как Эйнштейн вывел формулу эквивалентности массы и энергии (в контексте его теории, не отрицая вклада других исследователей - мы поговорим и про них). Представляю вам текстовое изложение моей лекции, посвящённой этим событиям. Я не физик, но специализируюсь в теории и истории энергии и энергетики, поэтому не могу пройти мимо истории и смысла самой знаменитой формулы. Я попытался дать наиболее простое и в то же время полное объяснение этой формулы, с позиции современных знаний о физических явлениях. Я искал подобные объяснения во многих источниках, но либо натыкался на лес формул без пояснения их смысла, либо на что-то простенькое и поверхностное. Итак, [еще одно] объяснение смысла . Углубленные знания в физике и математике не требуются. Критика и дополнения приветствуются!

Группа российских ученых из МФТИ, МИФИ и Института ядерных исследований РАН достигла значительного прогресса в изучении квантовой запутанности, создав и успешно протестировав инновационную экспериментальную установку для измерения поляризационных корреляций фотонов, образующихся при аннигиляции электрон-позитронных пар. Результаты исследования опубликованы в журнале РАН «Приборы и техника эксперимента». 

Квантовая запутанность — это удивительное явление, когда две или более частиц связаны между собой таким образом, что их квантовые состояния оказываются скоррелированными, даже если эти частицы пространственно разделены. 

Аннигиляция электрон-позитронных пар в состоянии покоя является одним из классических источников запутанных фотонов, обладающих взаимно-перпендикулярной поляризацией. Но взаимодействие этих фотонов с веществом может привести к декогеренции — потере квантовой запутанности.

Разрешение противоречий в понимании комптоновского рассеяния запутанных и декогерентных фотонов является главной задачей недавнего исследования российский ученых. Некоторые теоретические работы ставили под сомнение результаты предыдущих экспериментов, утверждая об идентичности рассеяния в запутанном и декогерентном состояниях. Это противоречие требовало прямого экспериментального сравнения. 

Внутри лаборатории, расположенной у подножия Скалистых гор, среди лабиринта линз, зеркал и другого оптического оборудования, прикреплённого к виброустойчивому столу, к потолку поднимается устройство, напоминающее дымоходную трубу. В последний раз в серебристой трубе находилось облако из тысяч переохлаждённых атомов цезия, которые были подняты вверх с помощью лазеров, а затем оставлены, чтобы они снова опустились вниз. При каждом цикле мазер — устройство, подобное лазеру, которое генерирует микроволны — воздействовал на атомы, заставляя их внешние электроны переходить в другое энергетическое состояние.

Устройство, называемое цезиевыми фонтанными часами, находилось в середине двухнедельного цикла измерений в исследовательском центре Национального института стандартов и технологий (NIST) в Боулдере, штат Колорадо, где оно постоянно фонтанировало атомами. Детекторы внутри измеряли фотоны, испускаемые атомами, возвращающимися в исходное состояние. Атомы совершают такие переходы, поглощая определённое количество энергии, а затем излучая её в виде света определённой частоты, что означает, что волны света всегда достигают своей максимальной амплитуды с регулярной, надёжной периодичностью. Эта периодичность обеспечивает естественную временную точку отсчёта, которую учёные могут определить с необычайной точностью.

В данной статье речь пойдёт не о современных VR-гарнитурах, игровых мирах и метавселенных, а о чём-то более фундаментальном. Как положено философу, я абстрагирую идею виртуальной реальности от её технического воплощения, чтобы рассмотреть её в максимально обобщённом виде, разобраться, что представляет собой настоящий генератор виртуальной реальности, каковы его физические и логические пределы и насколько мы приблизились к его созданию. Также я опишу, как будет проходить поэтапная интеграция искусственного и естественного интеллекта через нейроинтерфейс. Но для начала нам всё же потребуется краткий обзор истории развития VR-технологий, которые на мой взгляд всё ещё находятся в каменном веке. Вы спросите: да как может судить о виртуальной реальности безнадёжно отставший от жизни динозавр, который не то что VR-очки никогда не примерял, но даже ни разу не смотрел кино в 3D, и не знает ничего лучше старых добрых компьютерных игр нулевых годов, в которые не играл уже лет 10? Да, признаю, что я весьма далёк от современной VR-индустрии и её продуктов, но у меня есть генератор виртуальной реальности получше – биологический мозг.

Стивен Вольфрам — британский физик, математик и программист. Уже более 20 лет он разрабатывает свою версию «Теории всего», которая раньше вызывала в основном критику и несогласие, а сегодня становится всë более популярной.

Одним из важнейших аспектов нормальной работы многих устройств является охлаждение, не говоря уже о его бытовом значении. Развитие технологий, а также их более широкое распространение требует поиска альтернативы классическим громоздким и плохо масштабируемым компрессионным системам охлаждения. Ученые из лаборатории прикладной физики университета Джонса Хопкинса (Балтимор, США) разработали новую систему на основе наноматериалов, которая в два раза эффективнее. Из чего именно состоит новая система охлаждения, каковы принципы ее работы, и что показали практические испытания? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

Наш мир представляет собой огромную, сверхсложную единую систему. Во всей Вселенной всё связано со всем. Однако несмотря на то, что весь мир - это единая система, он сам в свою очередь подразделяется на части, которые также являются системами. Те системы, из которых состоит мир, находятся в иерархическом порядке по отношению друг к другу: одна система может быть достаточно полно описана лишь с опорой на другую систему - систему более глубокого уровня, но и эта система более глубокого уровня также основывается на другой системе еще более глубокого уровня и так далее. Из каких же систем состоит мир, и какая система в итоге представляет собой предельную основу всего Мироздания?

Внимание, эвристика и метафоричность для быстрой усвояемости.

Вдохновление: интерпретация Эверетта, фрактал Барнсли и DLA, Зурек, правило Хебба, GFlowNets как политика и прочие.

Междисциплинарность.

Современный человек, вспоминая о прежних временах, частенько относится к ним с достаточной долей самодовольства, мол, «чего они там знали и могли уметь, — с ветки на ветку прыгали, вот и всё» :-). 

Однако, изучая историю, мы каждый раз натыкаемся на удивительные примеры того, что в корне развеивает этот озвученный подход, ибо «древние таки кое‑что умели!».

И сегодня мы поговорим о паре таких примеров — как люди, ещё в древности, делали свои собственные холодильники.

Да простые, да «без нанотехнологий» — но, оно работало, и это главное!

Кстати сказать, этот подход не утратил свою актуальность и поныне, так как знать технологические приёмы создания низких температур, без какого‑либо электропитания и современных материалов — это, как минимум, интересно, а как максимум, может вполне и пригодиться в каких‑то неожиданных ситуациях...

Исследователи из России представили новые оригинальные результаты исследования теплофизических свойств твердого и жидкого никеля вблизи точки плавления. Работа, опубликованная в журнале Journal of Applied Physics, посвящена использованию современных квантовых вычислительных методов и экспериментальных методик для понимания свойств этого металла.

Никель, с его высокой температурой плавления около 1728 К, обладает уникальными физическими свойствами, которые делают его важным объектом для исследования в области термодинамики и электроники. Однако традиционные методы измерения физико-химических свойств, таких как плотность, теплопроводность и электропроводность, сильно затруднены при высоких температурах, что побуждает ученых искать новые подходы.

Работа Альберта Эйнштейна от 27 сентября 1905 года (опубликована в журнале Annalen der Physik 120 лет назад!), где впервые сформулирована связь между массой и энергией (в логике теории относительности). Приведен оригинальный текст с комментариями и подробным разбором @avshkol. К 120-летию «чудесного года» и к Дню работника атомной промышленности, отмечаемому 28 сентября.

Критика и замечания (как к моим комментариям к статье Эйнштейна, так и к его работе) приветствуются.

Обычно в учебных курсах по нерелятивистской квантовой механике формализм для описания спинового углового момента сразу дается в готовом виде без каких‑либо удовлетворительных объяснений. Подходить к лекторам с вопросами об этом, как правило, тоже бесполезно — вразумительного ответа не получить, так как большинство физиков не знают ответа на этот вопрос. Вам будут говорить что угодно, но не точный ответ на вопрос.

В учебниках аналогично — в лучшем случае вам сначала расскажут что‑нибудь про свойства спиноров и про матрицы Паули, а потом будет разрыв в переходе к конечным формулам.

Я решил написать статью, которая закроет этот разрыв. Вдохновила меня на это другая статья на Хабре «О спинорах человеческим языком», в которой, к сожалению, этот переход к физике хотя и был начат, но тоже так и не был осуществлен. От этой статьи переход можно сделать быстро (поэтому рекомендуется начать с нее).