Физика

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).

Здравствуйте, дорогие друзья! Иногда в голову приходят интересные идеи. Например, можно ли свести уравнение Шрёдингера к чему‑то другому, уже известному нам? Оказалось — да!

И вариантов таких преобразований безумно много, но сегодня мы остановимся на одном конкретном. Звучит безумно, но оказывается, уравнение Шрёдингера эквивалентно уравнению Навье‑Стокса. И сейчас вы увидите, как перейти от одного к другому.

Что будет, если метеорит вдруг принесёт нам элемент, которого нет сегодня в таблице Менделеева? Куда его можно будет вписать? Казалось бы, всё просто и логично - где-то в конце. Но существует некоторый интересный предел, который определяет максимальный размер ядра атома. Там и таблица заканчивается. А почему это так работает? Об этом и поговорим. Обсуждаем ограничения современной модели и принцип устройства вещества

Предложу сегодня подход и буду признателен, если специалисты его дополнят.

Выведу по шагам, как матрица кодирует параллелограмм на вещественной плоскости и как один параллелограмм преобразовывает второй параллелограмм. Лирику вообще не пишу. Для общего образования статья тоже может быть полезна, если вы интересуетесь математикой.

Представление этого инструментария на плоскости сделает проще изучение его же в 3D. А если надо просто ознакомиться, то пробегитесь по картинкам с пояснениями, не открывая подкаты.

Обозначения и названия введу постепенно: от простого, с первого курса, к математическому сленгу. 3D не рассматриваю, это понимания сути не добавит. Но ключевой тезис по 3D — в конце шестой части.

Ученые из Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН и МФТИ исследовали теоретическую модель, описывающую нелинейный отклик ферромагнитных частиц на внешнее переменное поле крайне высокой частоты. Им удалось обнаружить ряд интересных физических эффектов. Работа опубликована в журнале AIP Advances. 

Новое исследование, проведенное командой учёных, выявило интересные аспекты квантово-параэлектрического поведения тонких пленок SrTiO₃, допированных переходными металлами — марганцем (Mn), железом (Fe), никелем (Ni) и кобальтом (Co). Используя импульсное лазерное напыление, ученые смогли получить пленки толщиной 150 нанометров и проанализировать их свойства с использованием терагерцовой спектроскопии.

Эта статья изучает возможности создания самодельного униполярного генератора на постоянных магнитах (диска Фарадея). В ней описывается расчёты для определения выдаваемого напряжения генератора. Спойлер: телефон зарядить не получится.

Если вы думаете, что в ранней Вселенной всё решалось мгновенно — в стиле «бах, и готово», — то придётся вас разочаровать. Космос любит паузы. Иногда короткие, всего в семь порядков времени, иногда длинные, на целых двадцать порядков. Именно в этих паузах, когда вроде бы «ничего не происходит», и может прятаться самая интересная физика — от аксионов до неклассической геометрии.

Что это за молчаливые промежутки в истории Вселенной, и почему именно они могут оказаться ключами к новым теориям? Давайте посмотрим внимательнее.

Если развернуть историю ранней Вселенной на логарифмической шкале времени, нормированной на планковское время, то бросаются в глаза два особо примечательных интервала: около семи порядков между планковской эпохой и моментом GUT/начала инфляции и около двадцати порядков между окончанием инфляции и хиггсовским переходом. Эти промежутки можно назвать «белыми полосами» космологической хронологии: мы знаем, что Вселенная там существовала, остывала и расширялась, но о том, что именно происходило, мы можем только строить гипотезы.