Можно ли удерживать энергию бесконечно долго? Благодаря новому эксперименту, проведённому физиками, стало ясно: да, это возможно — с помощью так называемого связанного состояния в континууме.

Это поразительное достижение может стать основой для создания более эффективных устройств, которым не требуется постоянная подача энергии.

Исследование, подтверждающее реальность этого явления, опубликовано в журнале Physical Review Letters и описано изданием Interesting Engineering.

Идея удержания энергии в системе на первый взгляд противоречит нашему интуитивному пониманию. Почти век назад, в 1929 году, легендарные физики Джон фон Нейман и Юджин Вигнер предложили гипотетическое состояние, в котором волна остаётся “запертой” внутри системы, несмотря на то, что вокруг неё находится открытое пространство, куда она должна бы распространиться. Это поведение назвали связанным состоянием в континууме. Его можно представить как звук или свет, застрявшие в одном месте — не рассеиваются, не уходят наружу, хотя внешне ничто не мешает им это сделать.

Долгое время ученые считали, что такие состояния возможны лишь в теоретических моделях. Но недавний эксперимент показал обратное — физики сумели реализовать это явление в реальности. Они использовали механические волны и особую конструкцию из кварцевых стержней цилиндрической формы, которые выступали в роли резонаторов. Система была устроена так, чтобы можно было точно управлять тем, как эти стержни взаимодействуют друг с другом — то есть как именно механические волны переходят от одного к другому.

Оказалось, что при определённой конфигурации, волна полностью “запирается” в одном из стержней и не рассеивается. Энергия остаётся внутри системы — ни малейших потерь. Это поведение ученые идентифицировали как поляризационно-защищённое связанное состояние в континууме.

Далее исследователи пошли ещё дальше — они соединили несколько таких стержней в единую цепочку. В результате наблюдалось уникальное поведение: волна не только сохранялась, но и могла растягиваться вдоль всей цепи, не теряя энергии. Это явление известно как плоская полоса (flat band). С физической точки зрения, несмотря на наличие возможности движения, волна не распространяется — энергия остаётся строго локализованной в системе.

Когда обе волновые особенности — индивидуально связанные состояния и плоская полоса — объединяются, они формируют так называемую связанную полосу в континууме. Это уникальное состояние, при котором энергия может свободно перемещаться по системе, но не рассеивается. В отличие от обычной волны, которая теряет силу, проходя через среду, такая волна сохраняет свою энергию, даже находясь в движении.

Это открытие имеет колоссальное прикладное значение. Сегодня множество устройств — от микроволновых печей до смартфонов и смарт-часов — используют резонаторы, чтобы усиливать сигналы (например, звуковые или электромагнитные). Однако такие резонаторы имеют серьёзный недостаток: они теряют энергию и требуют постоянного питания, чтобы работать.

Новые же структуры, основанные на связанных состояниях в континууме, открывают перспективу создания резонаторов, которые сохраняют энергию без потерь. Это означает возможность разработки технологий, где устройства смогут работать значительно дольше, эффективнее, а возможно — и автономно, без постоянного подключения к источнику энергии.

Таким образом, то, что когда-то считалось чисто теоретическим парадоксом, теперь становится реальностью. Новое поколение энергоэффективных технологий может быть построено на этих принципах, что может изменить подход к проектированию многих устройств в будущем.

Источник: Interesting Engineering

Новое исследование Трансполярного дрейфа показывает, что пути перемещения арктических веществ могут кардинально измениться в условиях усиливающегося изменения климата.

Это вызывает серьезную обеспокоенность среди ученых, поскольку подобные перемены угрожают хрупким полярным экосистемам, которые уже находятся под давлением из-за глобального потепления.

Исследование было проведено международной группой ученых под руководством специалистов из Бристольского университета (Великобритания). Оно дало наиболее полное на сегодняшний день понимание механизмов работы транспортной системы, известной как Трансполярный дрейф. Ученым удалось установить, какие факторы — в том числе рост температуры Земли — оказывают влияние на это важное арктическое поверхностное течение. Выяснилось, что именно климатические изменения могут существенно усилить распространение загрязняющих веществ, созданных человеком.

В рамках исследования были детально изучены маршруты, по которым материалы из сибирских рек перемещаются через Северный Ледовитый океан. Эти маршруты оказались удивительно изменчивыми и чувствительными к климатическим изменениям. Результаты экспериментов и моделирования усилили опасения по поводу увеличения масштабов распространения загрязнений, а также возможных последствий для арктической экологии, особенно в свете ускоряющегося темпа изменения климата.

Трансполярный дрейф переносит не только морской лед и пресную воду, но и большое количество взвешенных веществ, поступающих с континентального шельфа Сибири. Все эти материалы следуют через центральную часть Арктики и попадают в Атлантический океан через пролив Фрама. Этот поток влияет на перемещение природных веществ, таких как питательные соединения, газы и органические молекулы. Помимо этого, дрейф переносит и продукты антропогенного происхождения — в частности, микропластик и тяжелые металлы.

Доктор Джорди Лаукерт, ведущий автор исследования и научный сотрудник по химической океанографии в Бристольском университете, отмечает, что эти вещества оказывают непосредственное влияние на биогеохимию Арктики и состояние экосистем. Кроме того, большое значение имеет то, как пресная вода из рек изменяет океанические течения и их структуру.

Северный Ледовитый океан, по словам исследователей, представляет собой особенно нестабильную среду. Вместо стабильного и прямолинейного перемещения речные вещества следуют по меняющимся и сезонным маршрутам, которые формируются под воздействием множества факторов. Среди них — изменения в состоянии прибрежных шельфов, особенности морских течений, а также процессы образования, дрейфа и таяния морского льда. Такая сложная динамика усиливает вероятность быстрого и широкомасштабного перераспределения как природных веществ, так и загрязнений.

В ходе работы ученые также установили, что морской лед играет гораздо более активную роль, чем считалось ранее. Он не просто транспортирует материалы, а активно участвует в их сборе и перераспределении. В период своего роста лед способен «захватывать» материалы из разных речных источников, образуя сложные и неоднородные смеси, которые затем могут быть перемещены на значительные расстояния по всей Арктике.

База исследования — образцы, собранные в рамках проекта MOSAiC — крупнейшей в истории арктической экспедиции. В ней участвовали семь ледоколов и более 600 ученых со всего мира. Благодаря этим данным исследователи также подвергли сомнению прежнее представление о Трансполярном дрейфе как о стабильной транспортной системе. Новые данные свидетельствуют о том, что этот механизм может быть гораздо более подвижным и чувствительным, чем считалось ранее, а значит, его роль в арктической экосистеме требует пересмотра в контексте ускоряющегося изменения климата.

Источник: PHYS.org

Инновационная, но пока спорная медицинская практика по очистке крови от микропластика набирает популярность в Лондоне.

Клинику Clarify Clinics, предлагающую такую услугу, возглавляет Яэль Коэн, и именно она продвигает аферез — метод фильтрации крови, уже применяемый в медицине, например, при сдаче плазмы или лечении аутоиммунных заболеваний.

Суть процедуры проста: у пациента берут кровь, пропускают через специальный фильтр и возвращают обратно. Коэн утверждает, что это может помочь вывести из крови микропластик — мельчайшие частицы пластика, которые уже обнаружены в мозге, кишечнике, крови, плаценте, а также в окружающей среде, от глубин океана до горы Эверест. Она также заявляет, что пациенты после процедуры чувствуют облегчение от усталости, “туманного” сознания, длительного ковида, аутоиммунных расстройств и даже волчанки. Некоторым якобы настолько комфортно, что они спят прямо во время сеанса.

Однако научное сообщество настроено скептически. На данный момент:

• Нет достоверных клинических исследований, подтверждающих, что именно этот метод эффективно удаляет микропластик из крови.
• Воздействие микропластика на здоровье человека всё ещё недостаточно изучено.
• Единственное, что можно сказать точно — плазмаферез как метод безопасен, но его применение вне стандартных медицинских показаний вызывает вопросы.

Журналист Wired Мэтт Рейнольдс сам прошёл процедуру и сдал анализы. В его крови обнаружили около 190 частиц микропластика на миллиметр, что, по словам экспертов, соответствует нижней границе известных показателей. Но неясно, связано ли это с самой процедурой или с естественными колебаниями.

Интерес к подобным технологиям подпитывает и хайп вокруг Брайана Джонсона — миллионера, увлеченного идеей вечной молодости, который экспериментировал с плазменными обменами между поколениями (в том числе с участием своего сына), вдохновляя богатых на вложения в подобные процедуры.

Итог: идея очистки крови от микропластика кажется привлекательной, особенно на фоне повсеместного загрязнения, но пока это скорее дорогая спа-услуга для озабоченных здоровьем людей, чем научно обоснованное лечение.

Источник: Futurism