physħ — физика и космос

Если не брать в расчёт квантовую физику и теорию относительности, то, пожалуй, самым удивительным для меня экспериментом является измерение гравитационной постоянной Кавендишем.

Силы гравитации так малы, что кажется практически невозможно измерить их величину для тел более-менее стандартных размеров. Нужны, как минимум, планеты и звёзды. Тем не менее, Кавендиш ещё в середине 18 (!) века умудрился измерить силу притяжения двух массивных шаров.

Опыт попал во все учебники как «взвешивание Земли». Причём здесь Земля и как её массу пытались определить до Кавендиша, можно почитать в одной из глав книги Адама Харта-Дэвиса «Вся физика в 50 экспериментах. Кот Шрёдингера», опубликованной на Идикаторе: https://indicator.ru/article/2019/01/20/vsya-fizika-v-50-eksperimentah/

В некой неопределённости приходится находиться уже в течение нескольких лет научному сообществу, связанному с физикой элементарных частиц. LHC работает, но физики за пределами Стандартной модели особо не видит. Поиски частиц тёмного вещества пока безрезультатны, несмотря на существенный прогресс в чувствительности детекторов. Есть интересные результаты с нейтрино, но пока что не более того. На этом фоне, наверное, особенно болезненно выглядит новость о задержках с утверждением плана строительства электрон-позитронного коллайдера следующего поколения ILC в Японии.

Я уже писал, что из-за отсутствия намёков на открытие суперсимметрии на LHC, было принято решение сократить энергию столкновения частиц на ILC в два раза — до 250 ГэВ. Это сделает его идеальной «фабрикой бозонов Хиггса», но не более того. Даже всё ещё плохо изученные топ-кварки получать на нём не смогут.

Теперь же ещё и японское правительство тянет с одобрением строительства. В техническом плане проект коллайдера давно готов, технологии разработаны и продемонстрированы, но японцев пугает высокая стоимость проекта — 7,5 млрд долларов. И хотя проект международный, и партнёры вроде как готовы взять на себя часть расходов, но официальные документы всё ещё не подписаны.

В 2018 году переговоры вышли на финишную прямую, и ожидалось, что в середине декабря будет принято официальное решение. Этого, однако, не случилось. Более того, буквально пару недель назад, 7 марта, появилось официальное заявление, что Япония заинтересована в реализации ILC, но в настоящее время не готова дать добро на строительство коллайдера, и начинает официальные переговоры с международными партнёрами (до этого контакты были только на неформальном уровне).

Так что, с ILC придётся подождать. Чуть больше подробностей от Игоря Иванова на Элементах: https://elementy.ru/LHC/novosti_BAK/433441/Yaponiya_po_prezhnemu_ne_gotova_stroit_u_sebya_Mezhdunarodnyy_lineynyy_kollayder

Архэ выложил запись мой лекции об итогах 2018 года в физике. Внутри сверхпроводимость в графене, новый килограмм, загадки нейтрино и многое другое https://youtu.be/ZkhMA1cZmYY

Новая анимация от Maggie Lieu (научный сотрудник ESA)! Здесь Юпитер был снят в ультрафиолетовом спектре для изучения движения облаков и атмосферных ветров, так как его облака отражают УФ-излучение. Слева вверху вы можете наблюдать Ганимед, а темные пятна - это участки со штормами.

Если чувствуете, что не хватает фундаментальных знаний по физике, то самое время записаться на бесплатные онлайн-курсы «Открытого образования». Термодинамика, квантовая физика, механика и даже курс про нанокомпозиты для фотоники — все можно найти здесь: https://goo.gl/hBJggj

В прошлом году мы попрощались с Кеплером, в этом уходит на покой ещё один легендарный аппарат — марсоход Opportunity.

Поздно вечером, 12 февраля 2019 года, на Марс был отправлен последний запрос на выход на связь марсохода Opportunity, который молчит уже полгода. Но он так и не ответил. А сегодня NASA объявило об официальном завершении миссии ровера.

45,16 километров по марсианским просторам и 15 земных лет работы. 5352 солов (марсианские сутки), более 217 000 изображений, в том числе пятнадцать 360-градусных цветных панорам.

Ровер прибыл на Марс (25 января 2004 года), когда Facebook еще не существовал, а «Кассини» только летел к Сатурну. Тогда Opportunity и Spirit, два марсохода проекта Mars Exploration Rover, начали свои научные программы, рассчитанные на 90 дней и 1000 метров пути. Spirit проработал до 2010 года и погиб зимой, так и не выбравшись из песков с двумя сломанными колесами.

Opportunity продолжал работу, пока 10 июня 2018 года не был отправлен в «спячку» из-за начавшейся глобальной пылевой бури после которой он так и не вышел на связь. Было отправлено 835 пакетов команд, была надежда, что ветра на Марсе сдуют часть пыли, покрывающей солнечные панели. Однако не получилось, и научная программа ровера завершена. Все возможные инженерные решения были испробованы и вероятность получения сигнала слишком мала для продолжения работы.

https://m.vk.com/wall-35632477_86546

На «Элементах» Игорь Иванов представил опубликованный недавно технический проект коллайдера, который может прийти на смену Большому адронному: https://elementy.ru/LHC/novosti_BAK/433411/Predstavlen_detalnyy_proekt_budushchego_kollaydera_FCC

Кратко перескажу.

Коллайдер пока носит название FCC (Future Circular Collider). По проекту длина его кольца должна составить без малого 100 км. LHC будет для него выполнять роль разгонного ускорителя.

Существует две основных реализации проекта: как электрон-позитронного коллайдера FCC-ee или как адронного коллайдера FCC-hh. Эти реализации взаимоисключающие, но рабочая идея — реализовать сначала первый из них, а затем реализовать на его месте второй.

Электроны и позитроны частицы лёгкие, поэтому в циклическом коллайдере их максимальная энергия довольно сильно ограничена эффектом торможения от синхротронного излучения. Поэтому FCC-ee рассчитан на энергию столновений до 360 ГэВ. Этого хватит, чтобы рождать векторные бозоны, бозоны Хиггса и пары плохо изученных топ- и антитоп-кварков.

В FCC-hh энергия столкновений протонов может достичь 100 ТэВ, что в 7 раз больше, чем на LHC. Плюс будет повышено количество столкновений.

По предложенному плану FCC-ee будет строиться 18 лет, а затем 15 лет работать в различных режимах. Это, грубо говоря, программа до 2050-х годов. Демонтаж FCC-ee и установка FCC-hh займёт около 10 лет, и ещё 25 лет он будет работать, постепенно увеличивая и энергию частиц, и яркость пучков. Это, получается, программа до где-то 2090-х годов.

Оценочная стоимость всего проекта большая, но не запредельная — порядка 10 млрд швейцарский франков на FCC-ee и ещё 17 млрд на FCC-hh. 27 млрд — это раза в два больше, чем, например, стоимость ITER, но с другой стороны траты растянуты на десятилетия.

Главная проблема, на мой взгляд, — отсутствие достаточной уверенности в том, что этого хватит для действительно крупных открытий. Все хотят физики за пределами Стандартной модели, но простые модели уже, фактически, опровергнуты, и вероятность того, что удастся обнаружить что-то на FCC, кажутся небольшими.

В русскоязычной версии германского портала Deutsche Welle вышла статья о том, как живут молодые учёные-физики в Нижнем Новгороде. В материал вошло и моё интервью: https://p.dw.com/p/3Budm

НАСА показало сближение Новых Горизонтов с астероидом Ультима Туле.

NASA / Johns Hopkins Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute / National Optical Astronomy Observatory

physħ — физика и космос pinned «Казалось бы нет ничего более рационального, чем физика — самая точная из естественных наук. Тем удивительнее, что эта рациональность иногда заставляет учёных выдвигать совершенно безумные идеи. Которые иногда оказываются правдой. Для свежей статьи в блоге…»

Казалось бы нет ничего более рационального, чем физика — самая точная из естественных наук. Тем удивительнее, что эта рациональность иногда заставляет учёных выдвигать совершенно безумные идеи. Которые иногда оказываются правдой. Для свежей статьи в блоге отобрал пять гипотез, в которые иногда не верили даже их авторы, но которые, однако, были подтверждены экспериментально: bit.ly/5-mad-ideas

Свежие новости от космического телескопа TESS.

За первые три месяца наблюдения он обнаружил более 280 кандидатов в экзопланеты, восемь из которых уже подтверждены альтернативными методами (только подтверждённые экзопланеты считаются действительно открытыми). Особо интересны три планеты диаметром менее пяти радиусов Земли.

Об открытии первой из них, π Mensae c, сообщали ещё в сентябре. Это горячая суперземля массой почти в 5 раз больше Земли.

Чуть позже, тоже в сентябре, появилась информация о второй открытой экзопланете — тоже горячей суперземле LHS 3884b.

Наконец, об открытии третьей экзопланеты объявили буквально неделю назад. HD 21749b в 23 раза тяжелее Земли, а температура её поверхности около 150 градусов Цельсия. По всей видимости, она представляет собой ледяной суб-нептун. Интересно, кстати, что в той же системе открыт ещё один кандидат в экзопланеты, который может стать первой открытой TESS планетой со сравнимой с Землёй массой. Правда, обращается она вокруг звезды по орбите с периодом 7,8 дней, так что это очень горячая "земля".

Помимо экзопланет TESS может обнаруживать взрывы сверхновых. В данных, собранных с 25 июля по 22 августа, уже нашли 6 подобных событий, подтверждённых наземными наблюдениями. Главная ценность TESS при этом — возможность наблюдения самых первых дней вспышки.

В частности, данные TESS в перспективе помогут ответить на вопрос, какой механизм возникновения вспышек сверхновых типа Ia встречается чаще: в результате слияния двух белых карликов или в результате набора массы белым карликом, перетягивающим вещество из обычной звезды.

Работа TESS рассчитана на два года. За это время он должен открыть более 10000 кандидатов в экзопланеты и несколько сотен сверхновых.

Тем временем китайский аппарат Chang'e 4 успешно прилунился на обратной стороне Луне. Он должен доставить на неё луноход, а пока он прислал первую фотографию обратной стороны, сделанную с поверхности

Появилась более чёткая фотографии Ультимы Туле от Новых горизонтов. Такой вот «снеговичок». Цвет обусловлен органическими молекулами, толинами, которые образовались из метана под действием солнечного ультрафиолета. В течение нескольких следующих дней должны появиться фото и более высокого разрешения.

Новые сведения об Ультиме Туле от Новых горизонтов. Это то ли «гантеля», которая быстро вращается как пропеллер, то ли даже двойная система. Скоро узнаем

Смотрите, какую круть мне в личку кинули. Это трибьют гитариста Queen Брайана Мэя зонду New Horizons. Для тех, кто не в курсе, Мэй в своё время получил PhD в области астрофизики

https://youtu.be/j3Jm5POCAj8

Пока вы отмечали и отсыпались, «Новые горизонты» совершил пролёт Ультимы Туле, первой своей цели в поясе Койпера после Плутона. Этот снимок он сделал за 37 часов до сближения. Фото высокой четкости ждём утром 2 января

Что-то сегодня прямо день околофилософских статей о переднем крае физики.

На «Элементах» интервью Алексея Левина с ведущими специалистами в области физики элементарных частиц Сергеем Троицким, Георгием Двали и с комментарием главного разработчика теории струн Эдварда Виттена. Тема: в чём заключается «естественность» физических теорий, и насколько она актуальна сейчас при разработке теорий, выходящих за пределы Стандартной модели: http://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/434468/Naturalna_li_estestvennost

А в N+1 интервью Александры Борисовой с одним из главных авторов инфляционной космологической теории Андреем Линде: о множественности миров, о природе наблюдателя в квантовой физике, когда речь идёт о наблюдении Вселенной в целом, о смысле понятия времени во Вселенной, описываемой формально стационарной волновой функцией, и многом другом: https://nplus1.ru/material/2018/12/24/andrew-linde-time-in-physics

Кому треугольных кварк-глюонных капель? Написал для N+1 небольшую заметку о свежей статье в Nature Physics от коллайдера RHIC: https://nplus1.ru/news/2018/12/11/quarkliquid