Технологии
Лазерные “ураганы” ускоряют передачу данных по оптоволокну в 16 раз
Прорыв команды ученых стал возможен благодаря манипулированию металлическими наночастицами с помощью электрического поля для формирования уникального узора, называемого “квазикристалл”.
Исследователи из Университета Аалто разработали инновационный метод создания “вихрей” света — маленьких спиральных структур, которые могут значительно повысить пропускную способность передачи данных. Этот прорыв в области лазерной технологии представляет собой возможное решение для увеличения скорости передачи данных через оптоволоконные кабели.
Современные коммуникационные системы, использующие лазерный свет для передачи данных, сталкиваются с растущим спросом на более эффективные способы кодирования информации. По мере увеличения объема передаваемых данных, становится необходимым разработать новые методы, способные повысить эффективность этих процессов. В этой области и была достигнута важная веха с помощью новых технологий.
Как объясняет один из авторов исследования, Пяйви Термя, исследование фокусируется на “взаимосвязи между симметрией и вращением вихря”. Это позволяет генерировать вихри с определенными характеристиками симметрии, которые могут быть использованы для кодирования и передачи данных. “Наша квазикристаллическая конструкция находится на полпути между порядком и хаосом”, — добавляет ученый.
Что такое световые вихри?
Эти миниатюрные вихри света напоминают ураганы, но в микроскопическом масштабе. Они имеют спокойный темный центр, окруженный ярким кольцом, как глаз бури. Электрическое поле света, проходящее через вихрь, течет в разных направлениях вокруг его центра, создавая характерный рисунок. Этот рисунок может быть использован для кодирования информации.
Технология и квазикристаллы
Прорывная технология была основана на манипуляциях с металлическими наночастицами с помощью электрического поля для формирования квазикристаллов. Квазикристаллы — это структуры, которые имеют регулярный узор, но не повторяются, что делает их отличными для новых методов кодирования. Управление симметрией этих квазикристаллов позволяет создавать сложные световые вихри, которые несут закодированную информацию.
Геометрия вихрей и их потенциал
Исследователи обнаружили, что геометрия материала влияет на тип вихрей, которые он может создавать. Простые формы, такие как квадраты, производят одиночные вихри, в то время как более сложные геометрические узоры, например, шестиугольные, создают двойные вихри. Ранее было трудно создавать более сложные вихри для кодирования данных, но команда из Аалто преодолела это ограничение, открыв возможность создания вихрей любой сложности.
Эксперимент с наночастицами
В своем эксперименте ученые манипулировали 100 000 металлических наночастиц, каждая из которых была в 100 раз тоньше человеческого волоса. В отличие от традиционных методов, исследователи не помещали частицы в области с высокой энергетической активностью, а располагали их в “мертвых зонах” минимального взаимодействия. Это позволило точно настроить электрическое поле для создания вихрей с нужными характеристиками.
Будущее технологий
По словам исследователей, такие вихри могут передаваться по оптоволоконным кабелям и декодироваться на месте назначения. Это позволило бы значительно увеличить объем передаваемых данных, сокращая необходимую полосу пропускания. Ранние прогнозы показывают, что новая технология может повысить пропускную способность оптоволоконных сетей в 8–16 раз по сравнению с текущими методами.
Хотя внедрение этой технологии в практическую эксплуатацию потребует еще нескольких лет, она уже открывает захватывающие перспективы для будущего. Для широкого использования потребуется масштабирование технологии и дополнительные инженерные усилия, но в Университете Аалто уже ведутся исследования в других связанных областях, таких как сверхпроводимость и органические светодиоды, что обещает дальнейшее развитие этой технологии.
Источник: Inteesting Engineering
Технологии
Древняя чернота “захватила” 44 000 км² Сахары и видна из космоса: что породило эту тень
Исследователи опубликовали потрясающее составное изображение, на котором показано вулканическое поле Харудж, расположенное в Сахаре, в центральной Ливии.
Это поле, покрытое древней окаменевшей лавой, выглядит как гигантская черная тень, испещренная золотыми пятнышками, благодаря солнечному свету, который отражается от песка, осевшего между трещинами в лаве.
Вулканическое поле Харудж охватывает около 44 000 квадратных километров и содержит более 150 потухших вулканов. Некоторые из этих вулканов образовались более 6 миллионов лет назад, а другие были созданы совсем недавно, всего несколько тысяч лет назад. Множество слоев лавы, нагроможденных в регионе, придают этому полю его уникальный внешний вид, с возвышающимися жерлами и конусами, некоторые из которых достигают высоты более 100 метров.
Для создания изображения исследователи использовали спутниковые снимки, которые были собраны за последние три года, а затем обработаны с помощью специальной компьютерной программы. Это позволило создать «пиксельную мозаику», исключая элементы, которые могли бы затемнять изображение, такие как облака или пыльные бури. На итоговом изображении яркие золотистые пятна от песка контрастируют с темным фоном из лавы.
Интересно, что вулканическое поле Харудж не расположено вблизи известных тектонических разломов, как большинство вулканов на Земле. Вместо этого, лаву в этом регионе поднял прилив горячего каменистого материала из мантии, который создал магматический резервуар под полем. Это привело к медленному выделению лавы из многочисленных жерл, подобно процессам, происходящим на гавайском вулкане Килауэа, а не к взрывным извержениям.
Некоторые ученые считают, что поле Харудж состоит из двух отдельных вулканических полей: Аль-Харудж-аль-Асвад на севере с более старой лавой и Аль-Харудж-аль-Абьяд на юге, образованным недавно. Однако на данный момент ученые не могут точно определить, где начинаются и заканчиваются эти два поля.
Источник: Live Science
Технологии
На Марс за 45 дней: в NASA испытали топливо для ядерного ракетного двигателя
Ядерный ракетный двигатель, использующий энергию деления атомов для создания тяги, может значительно ускорить путешествия в космос, включая миссии на Марс.
Такой двигатель позволяет космическому кораблю двигаться быстрее, поскольку основан на ядерном реакторе, который генерирует тепло для создания тяги. Новые исследования и успешные испытания топлива для такого реактора, проведенные в Центре космических полетов имени Маршалла, управляемом NASA, дали надежду на значительное сокращение времени полета на Марс.
С использованием современных химических ракетных двигателей путешествие на Марс занимает около 6 месяцев. За это время экипаж сталкивается с многочисленными трудностями: необходимостью защиты от космической радиации, большими запасами воды и пищи, а также с 20-минутной задержкой связи, что усложняет взаимодействие с Землей. Чтобы уменьшить эти проблемы, разработка ядерных ракетных двигателей стремится значительно ускорить процесс.
Ядерный ракетный двигатель использует ядерный реактор, который создает тепло, проходящее через активную зону с жидким водородом. В процессе деления атомов урана выделяется тепло, которое превращает топливо в газ, создающий тягу через сопло двигателя. Эти исследования уже показали, что ядерный двигатель может сократить время полета на Марс до 45 дней, что значительно быстрее текущих методов.
Компания General Atomics Electromagnetic Systems совместно с NASA разработала новое топливо для таких реакторов и успешно испытала его. Топливо выдержало пик температуры 2327 градусов Цельсия, что подтверждает его способность работать в экстремальных космических условиях. Ожидается, что будущее топливо и ядерный ракетный двигатель будут в 2-3 раза более эффективными, чем современные химические двигатели, что позволит сократить полет на Марс до 2-3 месяцев, значительно улучшив условия для астронавтов.
Источник: IFLScience
Технологии
Как ведет себя железо в недрах Земли: ученые воспроизвели процесс и раскрыли эту тайну
Недавнее исследование, проведенное международной командой ученых, изучило поведение железа в экстремальных условиях давления и температуры, аналогичных тем, что присутствуют в недрах Земли.
Железо, являясь основным элементом внутреннего ядра нашей планеты, играет важную роль в геодинамике Земли. Определение температуры плавления и фазовой стабильности железа при таких условиях имеет ключевое значение для понимания структуры и термической истории Земли.
Команда исследователей, включающая ученых из Европейского центра синхротронного излучения в Гренобле и Политехнического института Парижа, использовала сверхбыструю рентгеновскую абсорбционную спектроскопию для анализа поведения железа при высоких температурах и давлениях, имитирующих условия, существующие в недрах Земли. Эти исследования помогли выяснить кривую плавления железа и структурные изменения, которые происходят в нем при экстремальных условиях.
Одной из важнейших целей работы ученых было исследование микроскопического поведения железа при давлениях, превышающих несколько мегабар, и температурах, достигающих тысяч градусов Кельвина. Полученные данные могут способствовать лучшему пониманию свойств ядра Земли, которое в основном состоит из железа, а также других элементов в меньших количествах.
Результаты исследования могут помочь уточнить верхний предел температуры плавления железа на границе, разделяющей внутреннее и внешнее ядро Земли. Эта температура играет ключевую роль в геодинамических процессах и в процессе кристаллизации земного ядра. Также, исследование предполагает, что понимание этих процессов может помочь в изучении того, как образуется внутреннее ядро Земли.
Эксперимент был проведен с использованием лазеров высокой мощности, которые создали горячую плазму в образце железа, генерируя ударную волну, создающую экстремальные условия. Рентгеновские лучи синхронизировались таким образом, чтобы захватить спектр железа в момент прохождения ударной волны через образец, что позволило точно зафиксировать пиковые давление и температуру в железе.
Ученые установили, что при давлении 240 ГПа и температуре 5345 К, непосредственно перед плавлением, структура железа представляет собой гексагональную плотноупакованную (ГПУ) фазу, а не объемноцентрированную кубическую (ОЦК), как предсказывали многие теоретические исследования. Эти результаты оказывают важное влияние на дальнейшие исследования, уточняя теоретические модели и создавая новые ограничения для кривой плавления железа при экстремальных условиях.
Полученные данные могут существенно продвинуть наше понимание геодинамики Земли и помочь в изучении процессов, происходящих в ее недрах, а также в термической эволюции планеты.
Источник: PHYS.org
-
Новости Вашингтона1 week ago
Мужчину нашли с модифицированным оружием после того, как он нацелил пистолет на людей
-
Новости Вашингтона1 week ago
Теперь провести время в Starbucks будет стоить дороже
-
Новости Вашингтона1 week ago
Число обращений в отделения неотложной помощи по причине гриппа возросло
-
Новости Вашингтона2 days ago
Законодатели штата Вашингтон отреагировали на исполнительные приказы Трампа
-
Новости Вашингтона6 days ago
Место бывшего склада Theo Chocolate станет новым центром для игры в пиклбол в Сиэтле
-
Новости Вашингтона7 days ago
Группы в Сиэтле отреагировали на соглашение о прекращении огня между Израилем и ХАМАС
-
Новости Вашингтона1 week ago
Столкновение между сутенерами привело к драматичной перестрелке на проспекте Аврора
-
Новости Вашингтона1 week ago
В Олимпии рассматривают шесть законопроектов, направленных на контроль над оружием