Физика

Ученые из «Технологического института сверхтвердых и новых углеродных материалов», входящего в состав Национального исследовательского центра «Курчатовский институт», и МФТИ использовали эффект Холла, чтобы исследовать фоновые концентрации примесей в синтетическом алмазе, так как они сильно влияют на физические свойства сверхчистых алмазов. Исследователи пришли к выводу, что добавка малого дополнительного количества атомов азота может значительно уменьшать ток утечки в электронных устройствах из синтетического алмаза. Работа была опубликована в Applied Physics Letters. 

Традиционно чистоту алмазов контролируют оптическими методами, а именно — спектроскопией поглощения в УФ, видимом и ИК диапазоне, а также спектроскопией комбинационного рассеяния света (КРС). Данные методы позволяют обнаружить различные примеси в алмазе, однако их предел обнаружения в большинстве случаев не лучше, чем 1015 см-3. Исследователи из Троицка и Долгопрудного показали возможность использования ещё более точного метода, основанного на эффекте Холла. Данный эффект заключается в возникновении электрического напряжения в образце, через который протекает электрический ток, в магнитном поле. 

Не так давно появилось очень интересное направление практического применения фундаментальной физики, которое даёт возможность существенно превзойти классические технологии — и речь пойдёт о квантовой радиолокации.

Ученые из МФТИ нашли новое интегральное представление различных произведений функций Эйри, которое позволяет написать точное решение многих задач математической физики. В частности, описывать квантовое движение электрона в постоянном внешнем электрическом поле, что дает возможность распространить теорию туннельной ионизации молекул на случай сильных полей — крайне важный аспект для аттосекундной физики. Работа опубликована в Zeitschrift für angewandte Mathematik und Physik.

Туннельная ионизация является ключевым этапом в отслеживании перемещения электронов и образовавшихся «дырок» в молекулах. В перспективе это может привести к возможности управления их движением, что, в свою очередь, откроет новые горизонты в молекулярной биологии, фармацевтике, органической химии и других направлениях промышленности. 

Для освоения этой технологии, помимо сложностей технологических, предстоит также преодолеть сложности математические. Дело в том, что существующая теория туннельной ионизации молекул построена только для случая слабых полей, в то время как требуется исследовать эти процессы в сильных полях.

Российским ученым в своем новом исследовании удалось сделать важный шаг для построения точного математического описания процесса туннельной ионизации.

Российский ученый сделал научное открытие в области сверхпроводимости — он обнаружил, что в тонкий слой нормального металла (N), покрывающий сверхпроводник, могут входить и там находиться вихри, несмотря на малую толщину N слоя, а также в N слое может существовать пространственно-модулированное безвихревое состояние. Работа была опубликована в Physical Review B.

В новом исследовании было обнаружено, что в тонкий нормальный слой, покрывающий сверхпроводник, могут входить и там располагаться вихри. Известно, что из-за проникновения сверхпроводящих электронов в нормальный слой в нем наводится сверхпроводимость, и появляется своя длина когерентности xN, которая может быть много больше xS. Удивительным свойством данной системы оказалось возможность размещения в N слое вихрей, несмотря на его малую толщину dN<<xN. Этот результат противоречит устоявшимся представлениям о том, что размер сверхпроводника должен превышать xS или xN, чтобы в нем мог разместиться вихрь.

Любите качественный звук и хотите понять, как устроена акустика изнутри? В этой статье я делюсь опытом самостоятельной сборки Hi-Fi колонок Opti 17 — от заказа компонентов до финального теста звучания. Подробно о динамиках, кроссоверах, корпусах и нюансах настройки, которые делают звук живым и прозрачным. Для всех, кто хочет соединить теорию с практикой и собрать аудиосистему своими руками.

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.