Революционная теория меняет представление о том, что находится внутри черной дыры, а также о загадочной темной энергии.

Черные дыры — это области пространства, где гравитация настолько сильная, что даже свет не может вырваться наружу, не говоря уже о материи. Согласно общей теории относительности Эйнштейна, все, что окажется за горизонтом событий черной дыры, упадет в ее центр и будет уничтожено огромной гравитацией. Этот центр, известный как сингулярность, является местом, где материя сжимается в бесконечно малую точку. В этой сингулярности наше понимание физики пространства и времени разрушается. Однако с помощью законов квантовой механики, которая описывает природу Вселенной на уровне атомов и более мелких частиц, физики создали теорию, предполагающую, что сингулярность — это не конец, а новое начало. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.

Черную дыру часто описывают как объект, который поглощает материю и энергию и отправляет все в точку сингулярности, где происходит их исчезновение. Но авторы исследования считают, что черные дыры имеют и другую сторону — так называемую белую дыру, из которой выходит материя и энергия обратно в космос.

Физики использовали упрощенную теоретическую модель черной дыры, известную как плоская черная дыра. Если обычные черные дыры имеют, как считается, сферическую форму, то горизонт событий плоской черной дыры представляет собой плоскую двухмерную поверхность. Физики считают, что такой же горизонт событий может существовать у известных черных дыр.

С помощью квантовой механики ученые пришли к выводу, что сингулярность черной дыры можно заменить областью с большими квантовыми колебаниями, то есть временными изменениями в энергии пространства. В этих областях, в отличие от сингулярности, пространство и время не заканчиваются. Вместо этого они переходят в состояние белой дыры, которая, как считают ученые, находится с другой стороны черной дыры. Таким образом, в белой дыре может начинаться новый отсчет времени.

Кроме того, авторы исследования считают, что время происходит из таинственной темной энергии, которая заполняет Вселенную и отвечает за ее расширение. Физики воспринимают темную энергию как нечто вроде точки отсчета, а энергию и время — как взаимодополняющие компоненты, которые можно измерять. Ученые считают, что теоретически можно пройти через черную дыру и выйти уже из белой дыры, но где можно оказаться и что происходит по ту сторону — предположить очень сложно.

Теперь физики намерены провести более глубокое исследование предполагаемой связи между природой времени на самом фундаментальном уровне и загадочной темной энергией.

Источник: Phys

Ученые впервые синтезировали металлорганическое соединение, состоящее из радиоактивного элемента берклий и углерода.

Металлорганические соединения состоят из атомов металлов, окруженных каркасом на основе углерода. Такие соединения, созданные с помощью первых из 15 радиоактивных химических элементов, известных как актиноиды, являются довольно распространенными, особенно это касается урана. Радиоактивный элемент берклий находится дальше урана в периодической таблице, и химики на его основе впервые создали металлорганическое соединение. Это открытие знаменует собой значительный шаг вперед в понимании химического поведения актиноидов и бросает вызов давним теориям о химии элементов, следующих за ураном в периодической таблице химических элементов. Исследование опубликовано в журнале Science.

Радиоактивный химический элемент берклий впервые был обнаружен в 1949 году, и он входит в состав актиноидов в периодической таблице химических элементов. Эти элементы имеют атомные номера от 89 до 103. Берклий имеет атомный номер 97.

Берклий очень тяжело изучать, ведь он очень радиоактивен, и производят очень малое количество этого элемента каждый год. Для манипуляций с этим элементом часто используют один из самых стабильных изотопов: берклий-249.

Именно его использовали химики, чтобы впервые создать металлорганическое соединение на основе берклия и углерода. По словам ученых, им впервые удалось доказать, что между этими двумя элементами образуется химическая связь.

Новое металлорганическое соединение получило название беркелоцен, ведь его структура очень похожа на структуру еще одного металлорганического соединения под названием ураноцен, созданного на основе урана. В беркелоцене атом берклия зажат между двумя углеродными кольцами.

По словам химиков, это открытие дает новое понимание того, как ведут себя берклий и другие актиноиды по сравнению с их аналогами в периодической таблице химических элементов. Учитывая тот факт, что металлоорганические соединения очень чувствительны к кислороду и влаге в воздухе, для синтезирования берклия и углерода были созданы специальные условия.

Химики сделали также неожиданное открытие. Расчеты ученых показали, что атом берклия в беркелоцене проявляет четырехвалентное состояние окисления, которое стабилизируется химическими связями между берклием и углеродом. Но это противоречит традиционному пониманию периодической таблицы химических элементов, которое предполагает, что берклий будет вести себя скорее как лантаноид тербий.

Химики считают, что это открытие требует разработки более точных моделей поведения актиноидов в периодической таблице химических элементов. Такие модели имеют решающее значение для решения критических вопросов, связанных с долгосрочным хранением и очисткой ядерных отходов.

Источник: Interesting Engineering

Ученые обнаружили, что вода при определенных условиях имеет два разных жидких состояния.

Вода не похожа ни на одно другое вещество, с которым мы сталкиваемся каждый день. Это одно из немногих веществ, которые могут естественным образом существовать в твердом, жидком и газообразном состоянии одновременно при нормальных условиях. Вода также необычна тем, что в твердом состоянии, то есть в виде льда, она имеет более низкую плотность, чем в жидком состоянии. Теперь физики обнаружили еще одно скрытое свойство воды: в экстремальных условиях вода может разделиться на два отдельных жидких состояния. Исследование опубликовано в журнале Nature Physics, пишет Earth.

Теперь же физики выяснили, что при высоком давлении и низкой температуре вода разделяется на два жидких состояния: с высокой плотностью и с низкой плотностью. После подтверждения это открытие может оказать значительное влияние на мир физики.

Обычно жидкости являются однородными, все молекулы текут вместе и невозможно отличить одну молекулу от другой. Это правило касается и воды. Но более 30 лет назад физики предположили, что при определенной температуре и определенном давлении вода перестает быть однородной жидкостью. Несколько десятилетий эта теория оставалась недоказанной, но новое моделирование ученых подтвердило это предположение.

С помощью суперкомпьютеров ученые создавали моделирование поведения воды в течение двух лет, ведь это потребовало огромного количества данных и расчетов. В результате моделирование помогло физикам определить критическую точку, когда вода спонтанно разделяется на состояние жидкости с высокой и низкой плотностью. Этой критической точкой являются условия, когда вода имеет температуру минус 75 градусов Цельсия и к ней применено давление 1250 атмосфер. В этой критической точке вода демонстрирует резкие колебания между состоянием жидкости с высокой и низкой плотностью. Это неожиданное явление развивается на молекулярном уровне.

Воссоздать необычное поведение воды в контролируемых лабораторных условиях ученые пытаются уже давно, но пока что это не удалось. Авторы исследования считают, что на основе нового моделирования теперь получится воссоздать странную двойственную природу воды во время экспериментов.

Физики считают, что это открытие может потенциально привести к созданию синтетических жидкостей, которые демонстрируют подобные изменения состояний, но в обычных условиях. Это могут быть пористые жидкости, которые ведут себя подобно губкам и способны улавливать загрязняющие вещества или способствовать опреснению воды.

На сегодняшний день открытие физиков предлагает наиболее точное предсказание явления, которое еще никогда не наблюдали напрямую. Но когда будет экспериментальное подтверждение, то оно может изменить представление не только о воде, но и о физике жидкостей.

Источник: Earth