Физика

Хорошая реакция на первый пост о космическом симуляторе Orbiter и, как минимум, двести человек, которые заинтересовались и скачали аддоны к нему, привели меня к идее продолжить цикл постов образовательной и игровой направленности. Также, я хочу облегчить переход от первого поста, в котором всё делает автоматика, не требуя ваших действий, к самостоятельным экспериментам, чтобы не получился анекдот о рисовании совы. Этот пост имеет следующие цели:

• Рассказать о семействе разгонных блоков «Бриз»
• Дать представление об основных параметрах орбитального движения: апоцентре, перицентре, наклонении орбиты
• Дать представление об основах орбитальной механики и запусках на геостационарную орбиту (ГСО)
• Предоставить простое руководство по освоению ручного выхода на ГСО в симуляторе

В мире, где всё стремится стать лучше, быстрее, выше и сильнее, учёные из австралийского Проекта Авогадро достигли новой вершины: создали самый круглый в мире объект.

Сделали они это не ради самого факта, а в попытке решить "проблему килограмма". В отличие от прочих мер, которые теоретически могут быть измерены где угодно благодаря различным физическим законам и свойствам, килограмм всё ещё остаётся привязанным к конкретному физическому объекту: цилиндру из сплава платины и иридия, созданному в 1889 году.

В среду, 12 февраля, в журнале Nature была опубликована статья, описывающая результаты последних экспериментов на установке National Ignition Facility (NIF) Ливерморской национальной лаборатории, в ходе которых впервые выход энергии в результате индуцированной лазерами управляемой термоядерной реакции превысил количество энергии, переданной топливу. Необходимые для начала ядерного синтеза давление и температура достигаются в установке NIF с помощью 192 лазеров, которые синхронно облучают крошечную мишень из замороженного дейтерия и трития.



Мишень представляет собой шарик диаметром 2 мм, внешний слой которого сделан из пластика, а внутренний — из тяжёлых изотопов водорода. Шарик находится внутри золотого цилиндра с отверстиями, сквозь которые внутрь попадает излучение лазеров. Под воздействием этого излучения внутренние стенки цилиндра начинают испускать рентгеновские лучи, которые равномерно «поджаривают» мишень со всех сторон. Её внешняя оболочка мгновенно испаряется и с огромной силой сжимает топливо до давления в 100 миллионов атмосфер. Всё это происходит в течение нескольких наносекунд. Пиковая мощность лазерной вспышки достигает 500 тераватт.

Команда астрономов Австралийского национального университета (Australian National University) нашла звезду, которая, по оценкам измерений, зародилась вскоре после Большого Взрыва, около 13.7 млрд.лет назад. Вывод этого открытия изложен в работе, к которой доступен препринт. Чтобы не плодить множество догадок, что есть слова учёных, а что — популяризация других учёных и интерпретация журналистов, привожу перевод аннотации их работы, а далее толкования данных и выводов из других статей.

Одиночная низкоэнергетическая, бедная железом сверхновая, возможно, была источником материала для звезды SMSS J 031300.36-670839.3

Пропорции химических элементов в 4 маломассивных звёздах и их крайне малая металлизированность показывает, что газ, из которого они образовались, был крайне мало обогащён металлами, и, вероятно, произошёл в результате низкоэнегетического взрыва сверхновой. Такие сверхновые дают большую долю лёгких элементов типа углерода и очень мало железа. Существование сверхновых такого рода необычно, потому что предполагается, что первые звёзды были крайне массивными, и при разрушении из неустойчивого состояния быстро обогащали железом галактики. Долю железа от сверхновой в спектре звезды обнаружить не удалось. Спектр SMSS J031300.36-670839.3 вообще не показывает признаков железа, что [в погрешностях измерений] говорит о его доле менее 10^-7.1 [=8*10^-8] в сравнении с солнечной концентрацией.

Учёные активно изучают возможности получения новых материалов, аналогичных графену, — состоящих из слоя вещества толщиной в один атом. Существенный прогресс в последнее время был продемонстрирован в получении фосфорена — материала, состоящего из одного слоя атомов фосфора.

Кристаллическая структура фосфорена (Credit: Han Liu et al.)

На следующей неделе в Женеве состоится первая встреча рабочей группы ЦЕРН по созданию нового коллайдера. Предполагается, что длина его окружности составит от 80 до 100 км против 26,7 км Большого адронного коллайдера, а максимальная энергия разгоняемых частиц составит около 100 тераэлектронвольт против 14 ТэВ у БАК. Когда именно будет построен новый коллайдер, и каковы будут его точные характеристики, пока говорить рано. Для сравнения — от начала работы над проектом БАК до ввода его в эксплуатацию прошло 25 лет.

В Технологическом институте Карлсруэ создали новый композитный материал, плотность которого меньше плотности воды, а прочность на сжатие достигает 274 мегапаскалей, что сравнимо с магниевыми и алюминиевыми сплавами и некоторыми сортами стали. Прочность нового материала превышает прочность любых искусственных и естественных материалов, которые легче воды.

Шаровая молния — крайне редкое природное явление. Очень долго сам факт существования таких молний был под сомнением. Получить её в лабораторных условиях пока никому не удалось, немногочисленные фотографии и видеозаписи, сделанные случайными очевидцами, имеют слишком низкое качество, чтобы представлять научную ценность.

17 января в журнале «Physical Review Letters» была опубликована статья китайских учёных, которым удалось летом 2012 года заснять шаровую молнию во время наблюдений за обычными молниями на Тибетском нагорье. Съёмка осуществлялась обычной цветной видеокамерой с разрешением 640х480 и черно-белой скоростной камерой с разрешением 1280х400 и скоростью съемки в 3000 кадров в секунду, а так же двух бесщелевых спектрометров.


Слева внизу — сама молния. Справа — её спектр. В средней и верхней части кадра — спектр обычной линейной молнии, которая породила шаровую.

В ноябре было объявлено о прекращении на МКС эксперимента «Плазменный кристалл». Специальное оборудование для эксперимента было помещено в грузовой корабль «Альберт Эйнштейн» и сгорело вместе с ним над Тихим океаном. Так закончилась длинная история, наверное, самого известного космического эксперимента. Я хочу рассказать о нём и чуть-чуть рассказать о науке на МКС в целом.

Физики из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) впервые в мире осуществили телепортацию квантовых битов информации с одного участка кремниевой микросхемы в другое место на той же микросхеме, на расстояние 6 мм. При этом они ещё и поставили мировой рекорд по количеству телепортированных кубитов: 10 000 в секунду.

Это принципиально важное достижение для создания квантовых компьютеров на кремниевых чипах.

Технологический процесс с проектными нормами 32 нм.
Два ядра ARMv7 с тактовой частотой 1,3 ГГц
Оперативная память – 1 Гбайт.

Технологический процесс с проектными нормами 150 нм.
Одно ядро PowerPC с тактовой частотой 200 МГц.
Оперативная память – 256 Мбайт.

Сверху – параметры центрального процессора iPhone5, внизу – марсохода Curiosity. Бортовой компьютер марсохода стоит приблизительно в двести раз дороже нового айфона. Почему так? Центральный процессор космического аппарата должен быть устойчивым к воздействию радиации. На Хабре уже была хорошая обзорная статья о космической электронике, а я постараюсь подробнее рассказать о физических принципах и эффектах, стоящих за сбоями и отказами в космосе.

14 июня 2013 года в городе Магуреле возле Бухареста началось строительство научно-исследовательского центра Extreme Light Infrastructure — Nuclear Physics (ELI-NP), который должен вступить в строй в 2017 году. Это один из трёх центров европейского инфраструктурного мегапроекта ELI (Extreme Light Infrastructure), в рамках которого будут построены лазерные установки на максимально достижимом уровне мощности.

Швейцарский летательный аппарат Solar Impulse (Солнечный Импульс), способный совершать круглосуточные полёты, используя лишь энергию солнца, заряжая батареи днём и потребляя энергию ночью, на днях начал своё путешествие через Америку. Самолёт пересечёт всю территорию США с запада на восток не использовав при этом ни капли топлива.

Уникальная машина взлетела с аэродрома неподалёку от Сан-Франциско 3 мая в 6 часов утра по тихоокеанскому времени и приземлилась в Фениксе в час ночи субботы. Таким образом, этот перелёт занял примерно 18 часов, в то время как то же расстояние на машине можно было бы преодолеть за 12 часов. Но дело не в скорости. «Мы не гонимся за скоростью, – говорит пилот Бертран Пикар, – мы хотим продемонстрировать, что можем находиться в воздухе столько времени, сколько хотим, используя только солнечную энергию».

Здравствуйте! Квантовая механика продолжается во второй части цикла Элиезера Юдковски, и сегодня вы узнаете немного больше о конфигурациях, а также поймёте, почему процесс наблюдения влияет на объект наблюдения. Критики в адрес непонятливого человечества, само собой, тоже будет предостаточно. В общем, не проходите мимо!

Учёные из университета Беркли создали наушники на основе графена.
Благодаря выдающимся физическим и электрическим свойствам этого материала, даже опытный образец без каких-либо оптимизаций выдал частотные характеристики, сопоставимые с характеристиками современных коммерческих продуктов.

Здравствуйте! Я хотел бы представить вашему вниманию отличное введение в квантовую механику, написанное Элиезером Юдковским; быть может, он известен вам по своему сайту lesswrong.com, посвящённому рационализму, предрассудкам, когнитивным парадоксам и ещё многим интересным вещам.

Квантовый скачок, s02e18 — Pool Hall Blues

Хотите почувствовать себя профессиональным игроком в бильярд, но совершенно не умеете играть? Система PoolLiveAid, разработанная в Университете Алгарве (Португалия), предоставит Вам такую возможность. Камеры, установленные над столом, считывают положение кия и шара, затем просчитывается потенциальная траектория, которая проецируется на стол. Причём, всё это в реальном времени!

Вообщем, смотрите сами:


И объяснение (есть английские субтитры):

Много шума слышно в последнее время в научной блогосфере о недавнем эксперименте, в котором физики создали газ из квантовых частиц с отрицательной температурой – ниже абсолютного нуля. Это довольно странно, т.к. предполагается, что абсолютный ноль – это такая температура, при которой движение атомов прекращается, когда подвижные частицы в обычном состоянии, полностью останавливаются. По всей видимости, это настолько холодно, насколько только может быть. Может ли быть что-то холоднее?

Вот краткий ответ. Можно создать отрицательные температуры. Фактически это было сделано впервые в 1951 году. Но это не то, как на самом деле звучит – эти температуры не холоднее абсолютного нуля. Например, вы не можете охлаждать, что-либо до тех пор, пока температура не упадёт ниже абсолютного нуля. На самом деле, как я постараюсь объяснить, объекты с отрицательной температурой ведут себя как будто они теплее, чем объекты с любой положительной температурой.

Процессор? Песок? А какие у вас с этим словом ассоциации? А может Кремниевая долина?
Как бы там ни было, с кремнием мы сталкиваемся каждый день и если вам интересно узнать что такое Si и с чем его едят, прошу под кат.

Начало

(осторожно, картинки!)


В далеком 1997 году в Ливерморе (Калифорния) началось строительство комплекса NIF — National Ignition Facility, он же — национальный комплекс зажигания. Цель этого огромного комплекса — изучение и осуществление ICF — инерциального управляемого (термоядерного) синтеза. Ключевое отличие этого вида синтеза от других состоит в том, что термоядерное топливо удерживает само себя за счет инерции. (напомню, в токамаке, который собираются запустить в 2019 году во Франции, плазма удерживается магнитным полем) Процесс должен протекать следующим образом: мишень (топливный шарик, о нем подробнее дальше) нагревается до температуры, которая позволяет пройти синтезу до того, как плазма разлетится в разные стороны, то есть реакция идет импульсно.
В NIF к этой проблеме подошли так: