Физика

Несмотря на распространенность робототехники в мире, процесс их создания и совершенствования не прекращается, а только набирает оборотов. Кто-то пытается сделать роботов, чьи движения будут максимально близки к человеческим, кто-то создает машины, оснащенные кучей датчиков и возможностью анализировать множество параметров окружающей среды, а кто-то уделяет внимание мягким роботам. Методов создания мягких роботов множество, и каждый из них обладает рядом преимуществ и недостатков. Последние проявляются особенно явно, когда задачи робота или его среда работы выходят за рамки «нормы». Ученые из Виргинского университета (Шарлотсвилл, Виргиния, США) разработали новый метод создания мягких роботов, способных ходить по воде, как водомерка. В чем особенность новой методики, как именно работают роботы, и где они могут стать полезны? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

Международный коллектив ученых из России и Китая представил исследование, посвященное W-представлениям для многосимвольных статистических сумм и их β-деформаций. Целью недавнего исследования было обобщение W-представлений для многосимвольных статистических сумм. Ученые обобщили уже известные модели и построили интегральные представления для таких сумм, что может привести к новым открытиям в области матричных моделей и их приложений.

Присуждение Нобелевской премии по физике за 2025 год исследователям Джону Кларку, Мишелю Деворе и Джону Мартинису стало не просто признанием их личных заслуг, а символическим актом, отмечающим поворотный момент в истории науки. Формулировка Нобелевского комитета — «за открытие макроскопического квантовомеханического туннелирования и квантование энергии в электрической цепи» — для непосвященного уха может звучать как сухая абстракция. Однако за этими словами скрывается фундаментальное прозрение: квантовая механика перестала быть уделом субатомных частиц и стала почти осязаемым свойством нашего мира.

Физики из МФТИ и Объединённого института высоких температур РАН, работающие над фундаментальными проектами в области физики плазмы и управляемого ядерного синтеза, объявили о значительных продвижениях в изучении безнейтронной (без выделения нейтронов) реакции ядерного синтеза протон–бор. Исследование демонстрирует новый подход к синтезу, который может стать основой для создания экологически чистых источников энергии в будущем. Работа опубликована в журнале Frontiers in Physics (Fusion Plasma Physics).

Международная группа ученых провела теоретическое и экспериментальное исследование соединений лантаноидов с ферромагнитными свойствами, сосредоточив внимание на материале LaCo₂P₂. Исследователям удалось получить уникальные результаты, касающиеся воздействия электрон-бозонных взаимодействий на электронную структуру этих материалов.

Отметим, что материалы с лантаноидами более 60 лет привлекают внимание ученых благодаря их необычным магнитным свойствам. Эти соединения обладают не только интересным электронным строением, но и способностью изменять магнитные свойства за счет варьирования их химического состава.

Я попробовал создать вселенную. Ночью, лежа в кровати, думая о том, что могло бы стать ее фундаментальной основой. Самым базовым кирпичиком, так что бы проще уже некуда. Может ли базовый строительный элемент быть онтологически сложным? Скажем, Теория Струн и ее развитие М-теория, постулируют, что базовым кирпичиком лежащим в основе мироздания, является многомерная брана. Неужели все должно быть так сложно?

Профессор кафедры физики и технологии наноструктур МФТИ Андрей Катанин, работающий в Центре фотоники и 2D-материалов МФТИ, а также в Институте физики металлов Уральского отделения РАН, представил новое исследование, посвященное магнитным свойствам полуметаллов, в частности, диоксида хрома (CrO₂).

В работе ему удалось выяснить, насколько хорошо можно описать магнитные свойства диоксида, начиная с парамагнитной фазы, и оценить влияние обменных взаимодействий и дисперсии магнонов на эти свойства. 

Ученые из Троицкого института инновационных и термоядерных исследований, Московского физико-технического института и Московского энергетического института совершили значительный прорыв в области защиты материалов от экстремальных тепловых нагрузок, характерных для условий управляемого термоядерного синтеза. Результаты их исследования, опубликованные в журнале «Вопросы атомной науки и техники. Серия: Термоядерный синтез», демонстрируют удивительный эффект экранирования вольфрама, основанный на использовании тонкого слоя висмута.

Создание термоядерного реактора — задача колоссальной сложности. Внутри реактора, в камере, где происходит управляемый термоядерный синтез, на материалы стенок обрушиваются мощнейшие потоки плазмы — ионизированного газа с температурой в миллионы градусов. Эти потоки несут колоссальную энергию, способную мгновенно разрушить практически любой материал. Вольфрам, известный своей тугоплавкостью, рассматривается как один из наиболее перспективных материалов для внутренней облицовки реактора. Однако даже вольфрам подвержен разрушению при воздействии потоков энергии порядка 1 кДж/см² в течение 10 мкс. 

Картинка: pikisuperstar, freepik.com

Что мы делаем, когда пытаемся что-то разрезать ножом?

Верно — двигаем его по разрезаемой поверхности.

А что делаем, если хотим отрезать быстрее?

Снова верно: увеличиваем скорость перемещения режущей поверхности по объекту или самого объекта по режущей поверхности (или всё сразу).

А что будет, если скорость перемещения возрастёт до ультразвуковой? И зачем это вообще нужно?

Эти и другие подробности будут описаны ниже под катом ;-)

Многие технологии в момент своего появления казались обычными диковинками, не более чем развлечением. Однако с течением времени их развитие и совершенствование показало, что они обладают огромным потенциалом применения в самых разных отраслях. И распространенность таких технологий настолько широка, что удивить кого-то ими уже не получится. Ярким примером вышесказанного являются камеры. Они используются в мобильных устройствах, системах безопасности, исследованиях, медицине, изучении Космоса и т. д. Другими словами, они повсюду. Важную роль в работе любой камеры играет линза, улучшение характеристик которой позволяет расширить спектр возможностей устройства. Группа ученых из университета разработали новый тип линзы — многослойную мета-линзу, которая может произвести революцию в устройствах фото- и видео-фиксации. Из чего сделана новая линза, каков принцип ее работы, и какие особенности делают ее столь уникальной? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

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.

Представим 2500 год. Колонии на Марсе и Луне давно стали привычной реальностью: космодромы базируются на экваторе Красной планеты, а на обратной стороне Луны кипит производство по добыче гелия-3. Люди летают между галактиками за считанные часы: новые двигатели (от термоядерных до экзотических варп-двигателей) позволяют достичь соседних планет и даже пересечь червоточину – теоретический «портал» в далёкие галактики.

Но так ли это будет и какое место в этом всем занимает бизнес? Отправимся в небольшое путешествие.

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.