Физика

Ученые из МФТИ с коллегами исследовали сплошные пленки гетероструктур пермаллой-платина и пермаллой-вольфрам методом ферромагнитного резонанса. Были обнаружены новые возможности управления параметром затухания спинового тока. Работа опубликована в Physics of Metals and Metallography.

В работе российского коллектива ученых был проведен эксперимент по спиновой накачке в широком температурном диапазоне (5—300 К) для образцов гетероструктур пермаллоя(20 нм)/вольфрама(5 нм) и пермаллоя(20 нм)/платины(5 нм).

Камеры Тони Тайсона раскрыли тёмное содержимое Вселенной. Теперь, с камерой обсерватории Рубин с разрешением 3,2 миллиарда пикселей, он готов изучать тёмную материю и тёмную энергию с беспрецедентной детализацией. 

23 июня 2025 года Тони Тайсон принял участие в презентации в Вашингтоне, округ Колумбия, чтобы представить изображение, создание которого заняло почти 30 лет: 10 миллионов галактик, парящих на чернильно-чёрном фоне. Чтобы рассмотреть каждую галактику в деталях, пришлось бы растянуть изображение на 400 телевизоров. Это первый портрет космоса из обсерватории Веры К. Рубин (1), нового астрономического комплекса, построенного Соединёнными Штатами на горе в Чили. И он охватывает всего 0,05% галактик, которые гигантская камера обсерватории запечатлеет в течение следующего десятилетия. 

Эта камера открывает новую эру невероятно ярких фотографий в астрономии; это также главное творение Тайсона. 

Тайсон, космолог из Калифорнийского университета в Дэвисе и главный научный сотрудник обсерватории Рубин, работал в Bell Labs в 1970-х годах, когда столкнулся с новым чипом для получения изображений. Он назывался прибором с зарядовой связью (CCD). И тогда Тайсон понял, что он может произвести революцию в изучении Вселенной. Преобразуя входящий свет в электрические сигналы, CCD-датчики прекрасно подходят для обнаружения слабых, далёких объектов в космосе. Тайсон использовал эту технологию для создания первой высокоточной карты тёмной материи — загадочной тяжёлой субстанции, которая связывает галактики, словно невидимый клей. 

Сегодня поговорим про одно из величайших творений человеческой мысли — попытку понять, как выстроена на микро- и макроуровне вся Вселенная, и найти единый свод законов, которые ей управляют. Гипотетическая объединенная физико-математическая теория, описывающая все четыре фундаментальных взаимодействия, что она такое — Святой Грааль, до которого наука вот-вот доберется и решит все проблемы? Или, может быть, все-таки миф, корни которого следует искать в человеческой психологии и который на самом деле не сбудется никогда? Давайте разбираться. 

Дополненная реальность (augmented reality, AR) — это технологии, которые сводятся к обширному цифровому аннотированию окружающего мира, в первую очередь — урбанизированных территорий с хорошим мобильным интернетом. Краткий обзор технологий, значительно выигравших от внедрения дополненной реальности, приведён в этом переводе, опубликованном на Хабре в корпоративном блоге компании RuVDS. Однако до сих пор непонятно, каким станет общедоступный интерфейс, который позволил бы результативно пользоваться дополненной реальностью и легко выходить из неё. Инвазивные технологии с вживлением электродов в мозг пока преимущественно остаются фантастикой, а такие устройства как «Google Glass» слишком громоздкие и дорогие, поэтому ожидаемо проваливаются на рынке. Но, возможно, подходящий интерфейс уже найден, и им станут умные контактные линзы, разработанные компанией Mojo Vision в начале 2020-х.   

Международный коллектив ученых, в который входят ученые из МФТИ, исследовал данные, полученные в результате измерения космических лучей, исходящих из остатков сверхновой звезды Кассиопея А. Они сделали вывод, что пока что данные не позволяют судить о том, являются ли эти остатки источниками космических лучей с энергиями порядка ПэВ. Однако через 5—10 лет, как ожидают ученые, данных будет достаточно, чтобы сделать однозначный вывод. Работа опубликована в журнале Astrophysical Journal Letters.

Один ПэВ — это тысяча ТэВ. Это огромная энергия, которая может освободиться, если одновременно аннигилируют около миллиона таких частиц, как протоны или нейтроны. Для сравнения, в Большом Адронном Коллайдере максимально достигнутая в экспериментах энергия ускоренных частиц в сотни раз меньше. Даже в космосе мало что может разогнать частицы до таких энергий. 

Диффузионное ускорение ударной волной, исходящей от сверхновых звезд, не позволяет ускорить протоны до энергий выше 100 ТэВ. Однако физик Белл ещё в 2004 году предложил решение — возможность усиления магнитных полей с помощью неустойчивостей, вызванных космическими лучами. В сочетании с интенсивной ударной волной и экстремальными условиями это действительно может привести к ускорению частиц до 1 ПэВ и выше.

Исследователи из МФТИ открыли новый тип электромагнитных волн в активных двумерных системах. Это открытие может привести к значимым изменениям в технологиях и нашем понимании электромагнитных явлений на наноуровне. Работа опубликована в журнале JETP Letters.

Физики из МФТИ решили изучить поведение электромагнитных волн в активной среде, где имеется лишь очень тонкий (двумерный) проводящий слой — двумерная электронная система. В роли таких систем может выступать как индивидуальное вещество (несколько слоев графена, черного фосфора или других веществ), так и сложные объекты (гетероструктуры), образующие плоские «ловушки» для электронов, в результате чего последние могут двигаться лишь в двух измерениях.

Выпуск N443

В 2020 г. открыли интересное событие. Это т. н. «красная новая низкой светимости». Сразу же заподозрили, что это может быть поглощением звездой планеты.

Теперь представлены результата анализа наблюдений на телескопе имени Джеймса Вебба, проведенные через 2.5 года после события. Забегая вперед, то, что мы имеем дело с поглощением планеты звездой остается гипотезой. Авторам удалось более‑менее определить параметры звезды. Это маломассивная звезда массой 0.7-0.85 солнечных. Точнее определить сложно из‑за поглощения света. Тем не менее, оценка важна, потому что она означает, что поглощение произошло не из‑за расширения звезды (для этого надо уйти с Главной последовательности). Значит, планета «вспиралилась» из‑за приливного сокращения орбиты.

Если это было слияние, то планета была массивной (типа Юпитера или Нептуна). Скорее всего, планета не была разорвана приливами. Но, вообще говоря, неясностей много. К тому же, расчеты (не в этой статье) показывают, что такие события должны быть очень редкими.

Вывод статистики Ферми-Дирака и Бозе-Эйнштейна. Удивительно, как вывод законов природы может быть настолько согласован, лаконичен и красив. Поразительно слаженная работа физики и математики в достижении истины.

Physics-Informed Machine Learning — одно из перспективных направлений в ML. Здесь ключевую роль играют физически-информированные нейронные сети (Physics-Informed Neural Networks, PINNs). Однако процесс их обучения сопряжён с рядом трудностей. В этой статье кратко обсудим, как можно решить эти проблемы и повысить эффективность обучения PINNs.

Ученые из МФТИ построили цифровой аналог квантовой механики. Эта модель позволяет естественным и удобным образом моделировать любые квантовые явления на компьютере. Работа опубликована в Theoretical and Mathematical Physics.

В ходе своего исследования ученым удалось построить новую математическую модель — цифровую квантовую механику, которую можно использовать для численного моделирования квантовых явлений.

Картинка: freepik

Многие знают и даже сталкивались с таким явлением, как «ионный ветер» — направленным движением воздуха, которое вызывается стекающими с одного электрода и ускоряющимися к другому электроду зарядами.

Благодаря простоте реализации, подобный эффект может быть протестирован практически любым желающим, хоть немного знакомым с электроникой и электротехникой.

Законы физики часто подкрепляются постулатами – принимаемыми без доказательств допущениями, которые помогают объяснить картину мира. Некоторые из этих постулатов со временем превращаются в догмы и их начинают путать с самими законами. Классическим примером служит постулат о случайной природе распада радиоизотопов. Несмотря на давно изучаемые фотоядерные реакции и многочисленные данные о непостоянстве радиоактивности, физики с традиционным образованием с подозрением относятся к экспериментам, демонстрирующим такое непостоянство. Под подозрение попал и Симон Эльевич Шноль (1930–2021) — выдающийся советский и российский биофизик. Он собрал множество доказательств влияния космофизических факторов на процессы, считающиеся случайными. Однако его данные, противоречащие общепринятым постулатам, в лучшем случае игнорировались научным сообществом, а в худшем – подвергались незаслуженной критике.

Одним из наиболее спорных направлений его исследований стало обнаружение вариаций скорости α-распада плутония-239. Для их поиска Шноль использовал визуальное сравнение поминутных гистограмм, построенных на основе ежесекундной регистрации α-частиц кремниевыми счётчиками. Более наглядные и объективные свидетельства вариабельности распада плутония можно получить простым просмотром графиков изменения радиоактивности по времени. Для выявления таких аномалий пришлось построить множество графиков и проанализировать около 2,4 Гб данных с записями результатов посекундной регистрации количества α-частиц, проводившейся С.Э.Шнолем и сотрудниками его лаборатории с 2000 по 2011 годы.

В статье рассмотрены различные варианты организации охлаждения контейнерных дизельных электростанций (КДЭС). Проведено численное моделирование (CFD) движения воздушных потоков при разных схемах расположения приточных решёток. Полученные результаты позволяют оценить равномерность охлаждения оборудования и выявить причины перегрева в замкнутом объёме контейнера. На основе анализа сформулированы практические рекомендации для повышения надёжности систем охлаждения.

Международный коллектив ученых теоретически исследовал свойства кварк-глюонной плазмы. Оказалось, что за счет термического испарения глюонного конденсата момент инерции кварк-глюонной плазмы может быть отрицательным. Работа опубликована в журнале Physical Review D.

Целью исследования коллектива ученых из ОИЯИ и МФТИ  являлось изучение свойств быстро вращающейся кварк-глюонной плазмы. Самым простым параметром, характеризующим вращение, является момент инерции, который и исследовался в работе.

Евангелие от Иоанна начинается всем известной фразой "В начале было Слово". Однако в оригинале на греческом там написано "В начале был Логос". Слово "Логос" имеет множество значений и одно из них - число. Так что перевод этого предложения с греческого оригинала мог бы быть и совершенно иным, нежели тот, к которому мы привыкли.

Мы привыкли думать, что математика - это язык, на котором написаны законы природы. Мы используем формулы, чтобы описать движение планет, поведение электронов, расширение Вселенной. Но что, если мы всё время смотрели на картину мира, перевернутую с ног на голову?

Что, если математика - не просто язык, а сама субстанция реальности? Что, если наша Вселенная - не физический объект, описываемый уравнениями, а само уравнение, реализованное в себе?

Это не фантастика. Это - гипотеза математической Вселенной (далее - ГМВ), одна из самых радикальных, красивых и спорных идей современной физики и философии науки. В этой статье мы разберём её от истоков до последствий, рассмотрим, как она соотносится с теорией струн, квантовой теорией поля, петлевой квантовой гравитацией и информационным подходом к физике - и почему она может изменить всё, что мы думаем о реальности.

Современная наука, как может, борется с трением, представляющим в ряде применений существенную проблему (не всегда, иногда, трение — это даже хорошо). 

Обычно, с трением борются двумя наиболее распространёнными подходами: подбором пар трения и разработкой смазочных материалов (в реальности, даже ещё больше на самом деле - например, динамические методы, вроде той же вибрации; магнитные подвесы, воздушные подшипники и прочее). 

Однако, современная наука предлагает теперь и ещё один, весьма удивительный подход: реализацию сверхтекучести при комнатной температуре!

Автомобили встречаются в играх повсеместно, это стандартный элемент многих жанров. Если в игровом мире есть перемещение на дальние расстояния, то есть вероятность, что для него используется автотранспорт (если только вы не в фэнтези-мире, где перемещаются на лошадях. Прощу прощения, но в моём посте не будет информации о программировании лошадей).

С самого детства я играл во множество гоночных и транспортных игр. Я всегда старался находить новые гонки. Но со временем я понял, что меня не просто впечатляют новые машины или трассы; меня привлекала уникальность каждого игрового процесса и поведения машин, несмотря на то, что по сути своей все они были легковыми автомобилями.

Здесь важно сказать следующее: игры — это не физические движки, а впечатления. И гоночные игры больше других намеренно манипулируют реальностью, чтобы дать нам эти впечатления. Например, мы ожидаем от шутеров определённого поведения; пуль, летающих по прямой, отдачу при выстрелах, перезарядку. Если эти ожидания не оправдываются, игра начинает казаться «не такой». Но в случае транспорта степень допущений может быть огромной.

Возьмём для примера Mario Kart. Это гонки, максимально далёкие от реалистичности; машинки дрифтят по песку, вы бросаете в друзей черепашьи панцири и гоняете в картах с мультяшными пропорциями и физикой. Тем не менее, эту игру обожают, ведь она «продаёт» реализацию фантазии о гонках.

На противоположном краю спектра находятся такие реалистичные симуляторы, как iRacing и Assetto Corsa. В них игровой процесс тщательно отточен, чтобы передавать все нюансы и трудности реального автоспорта. Люди тратят тысячи долларов на оборудование, позволяющее воссоздать ощущение нахождения за рулём. Тем не менее, в основе всех этих игр лежит программирование автомобилей. Они лишь по-разному расставляют приоритеты аспектов игрового опыта.

Ученые из Российского квантового центра, ВШЭ и МФТИ сделали новое теоретическое исследование незатухающих токов в мезоскопических одномерных системах с парными перескоками фермионов. Работа была опубликована в Physical Review Journals.    Это исследование является важным шагом в понимании влияния парных перескоков на амплитуду незатухающих токов. 25 лет назад физики-экспериментаторы успешно продемонстрировали, что мощные постоянные токи без потерь могут течь в несверхпроводящих металлических кольцах, но не было теории, которая правильно объясняла бы величину или направление неожиданно больших токов. 

В предыдущей серии

В прошлой части мы говорили о классических версиях мультивселенной, связанных с инфляцией, циклами и струнной теорией. Теперь посмотрим на более смелые идеи: от квантовых миров Эверетта до гипотезы симуляции и математической Вселенной Тегмарка.

Несколько лет назад я собрал свой «лего магнум опус» — замечательный Pirates of Barracuda Bay — и решил с этими конструкторами завязать. Классные наборы все дорогие, да и места под них уже нет. Осенью я начал работать в YADRO и узнал о «конструкторах для взрослых» — цифровых схемах. Детали по цене гораздо приятнее LEGO, и уже на входе получаешь инженерный вайб, которым манят дорогие датские игрушки.

Здорово, но есть две проблемы. Я не умею работать паяльником — раз. Места под компоненты дома нет — два. На помощь спешат макетные платы и…. виртуальные конструкторы цифровых схем. Минус инженерный вайб, конечно, но прощупать собственный интерес хватит. 

Что по матчасти? Инженерного опыта у меня нет, знания об электричестве остались преимущественно в школе. На «Истовом инженере» есть курс схемотехники для начинающих — осилю его, а там посмотрим. В этом и в будущих постах буду делиться своим прогрессом и открытиями. Поехали!