Connect with us

Технологии

Считалось невозможным: физики решили 100-летнюю загадку энергии, как это изменит технологии

Published

on

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

Continue Reading
Advertisement
Click to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Технологии

Полет Кэти Перри и Лорен Санчес в космос назвали подделкой и ритуалом Сатаны

Published

on

14 апреля Кэти Перри, Лорен Санчес и ещё четыре известные женщины отправились в космос на борту ракеты Blue Origin, став частью исключительно женского экипажа.

За 11 минут полета они достигли высоты 107 км и официально оказались в открытом космосе. Однако не все уверены в том, что полностью женский экипаж действительно покинул Землю, поскольку в Интернете появилось множество диких теорий заговора.

Скептики раскритиковали запуск, назвав его “голливудской подделкой”, заявив, что в нем использовалась “худшая компьютерная графика, которую когда-либо создавало любое из этих фальшивых космических агентств”. Согласно теориям заговора, миссия Джеффа Безоса New Shepard полностью проходила внутри киностудии, а команда “плавала” в резервуарах с водой. Некоторые интернет-теоретики пошли еще дальше, заявив, что вся миссия была “сатанинским” ритуалом, возглавляемым Кэти Перри и Джеффом Безосом.

Хотя ни одно из этих утверждений не имеет под собой реальной основы, психологи утверждают, что эта миссия стала “идеальным штормом для конспирологических теорий”. Доктор Дэниел Джолли, эксперт по психологии заговоров из Ноттингемского университета, рассказал: “Эта миссия объединяет две области, которые долгое время были плодородной почвой для теорий заговора: исследование космоса и культуру знаменитостей”.

Хотя событие транслировалось в прямом эфире и освещалось мировыми СМИ, интернет-теоретики считают, что все это было ложью. Подобно теории заговора, окружающей высадку на Луну, многие сторонники теорий заговора утверждают, что полеты в космос невозможны, и поэтому полет Кэти Перри и Лорен Санчес тоже был фальшивкой. Между тем сторонники теории “плоской Земли” предположили, что само пространство является фальшивым, поэтому ракета просто не могла никуда улететь. А некоторые заявили, что на нашивках на комбинезонах женщин были “секретные сатанинские символы”.

Особый интерес вызвала именно Кэти Перри, которую посчитали посланницей Сатаны. Впрочем, доктор Джолли поясняет, что это конспирологическое утверждение не ново. “Идея о том, что знаменитости являются частью сатанинских культов или тайных ритуалов, на удивление распространена в онлайн-пространствах теорий заговора. Она связана с давними страхами о скрытом зле среди сильных мира сего, которые существуют уже много веков. В эпоху Интернета эти старые теории приобрели новые формы, часто смешивая религиозные образы с более современными тревогами по поводу контроля, манипуляции и влияния СМИ. Кэти Перри часто становилась объектом подобных нарративов, как и многие другие знаменитости, которых считают могущественными”, — рассказал доктор.

Миссия Blue Origin NS-31 стартовала с космодрома №1 компании Blue Origin, расположенного примерно в 60 км к северу от города Ван-Хорн, штат Техас. После старта ракета New Shepard вынесла капсулу с экипажем чуть выше линии Кармана — границы, используемой для обозначения границы космоса. Проведя несколько минут в состоянии невесомости, капсула вернулась на Землю и благополучно приземлилась всего через 11 минут после старта на трех парашютах.

Источник: Daily Mail

Continue Reading

Технологии

Водные системы США захватывают “жуткие монстры”: ученые советуют отрубать им голову при встрече

Published

on

Департамент охраны природы Миссури (MDC) сделал резкое заявление о том, что северные змееголовы, которые считаются инвазивными и потенциально разрушительными для экосистем, захватили водоемы в нескольких штатах США.

Этот вид, который ученые называют почти “дикими зомби”, представляют собой серьёзную угрозу для местных экосистем, так как они могут существенно снизить популяцию спортивной рыбы и других местных видов.

В своем заявлении MDC напомнил рыболовам, что северные змееголовы являются запрещенным видом, и их импорт, экспорт, продажа и владение ими в Миссури также являются незаконными. В случае встречи с этим видом рыбы эксперты настоятельно рекомендуют немедленно убить змееголова, отрезав ему голову и выпотрошив его.

Инвазивный северный змееголов (Channa argus) на измерительной доске
Фото: USFWS

Кроме того, в инструкциях рыбакам указано несколько ключевых шагов, которые необходимо предпринять при встрече с северным змееголовом:

  1. Убедиться, что это действительно северный змееголов — его можно отличить от местных видов по более длинным анальным плавникам.
  2. Не оставлять рыбу на берегу, так как она может выжить вне воды и даже доползти обратно в водоем.
  3. Сделать фотографию и записать точное местоположение.
  4. Убить рыбу, отрезав ей голову или запечатав в пластиковый пакет.
  5. Сообщить о находке местным властям.

Эколог Анджела Соколовски из MDC заявила, что северный змееголов невероятно инвазивен и может существенно снизить популяцию спортивной рыбы, что оказывает негативное воздействие на экосистемы. В некоторых странах власти рекомендуют замораживать рыбу или помещать ее на лед на длительное время, однако специалисты сходятся во мнении, что её не следует возвращать в дикую природу живой.

Северный змееголов (Channa argus) — инвазивный вид, который не является коренным для Северной Америки. В природе он обитает в озерах и прудах России и Восточной Азии. В последние два десятилетия этот вид распространился по многим штатам США, вероятно, благодаря продаже в зоомагазинах и ресторанах. Змееголов может вырасти до одного метра в длину, имеет уникальные узоры на теле, напоминающие питона, и обладает способностью дышать воздухом, что позволяет ему выживать в водоемах с низким содержанием кислорода. Интересно, что этот вид также может жить без воды в течение нескольких дней, если его кожа остаётся влажной.

Впервые северный змееголов был зафиксирован в США в 2002 году, когда рыбак случайно поймал одну особь в пруду штата Мэриленд. Вскоре стало понятно, что это была не единичная встреча, а начавшаяся масштабная инвазия, которая затронула несколько штатов.

Источник: IFLScience

Continue Reading

Технологии

Физики наконец-то разгадали 60-летнюю космическую загадку: о чем речь

Published

on

Ученые представили теорию, которую можно проверить, связывающую космические лучи сверхвысокой энергии с магнитными потоками, возникающими при слиянии нейтронных звезд.

Это исследование было опубликовано в журнале Physical Review Letters. Космические лучи сверхвысокой энергии — это самые энергичные частицы, которые известны во Вселенной. Их энергия более чем в миллион раз превышает энергию частиц, которые ускоряются в самых мощных ускорителях частиц на Земле.

Хотя эти космические лучи были обнаружены более 60 лет назад, ученые до сих пор не могли найти точное объяснение их происхождению, которое учитывало бы все наблюдаемые данные. Однако физики предложили теорию, которая может быть проверена с помощью наблюдений, и которая предлагает убедительное объяснение того, как создаются самые энергичные частицы во Вселенной.

По мнению ученых, космические лучи сверхвысокой энергии ускоряются в турбулентных магнитных потоках, возникающих в процессе слияния двух нейтронных звезд. Эти потоки вырываются из остатка слияния звезд до того, как образуется черная дыра. В таких слияниях также создаются мощные гравитационные волны. Это открытие помогает не только объяснить происхождение космических лучей, но и лучше понять катастрофические события, происходящие во Вселенной.

Нейтронные звезды представляют собой то, что остается после смерти массивной звезды, которая взорвалась сверхновой. Эти звезды чрезвычайно плотные и состоят почти полностью из нейтронов, одного из двух компонентов атомных ядер. Во время слияния нейтронных звезд в результате гравитационного коллапса могут образовываться черные дыры.

Космические лучи, являясь частицами с чрезвычайно высокой энергией, могут путешествовать через всю Вселенную почти со скоростью света. Эти частицы часто достигают Земли, где могут вызывать различные эффекты, такие как появление вторичных частиц в атмосфере.

Новая теория впервые объясняет некоторые загадочные особенности космических лучей сверхвысокой энергии. Это включает тесную корреляцию между их энергией и их электрическим зарядом, а также с энергией событий слияния нейтронных звезд. Ученые полагают, что космические лучи сверхвысокой энергии действительно образуются в процессе слияния нейтронных звезд, и что этот процесс также сопровождается образованием таких редких химических элементов, как ксенон и теллур. Эти гипотезы можно проверить с помощью наблюдений.

Кроме того, физики предполагают, что нейтрино с чрезвычайно высокой энергией, возникающие в результате столкновений космических лучей, обязательно сопровождаются гравитационной волной, которая создается при слиянии нейтронных звезд. Эта гипотеза также поддается проверке. Таким образом, новая теория не только помогает объяснить природу космических лучей, но и открывает новые возможности для наблюдения и анализа таких экстраординарных событий, как слияние нейтронных звезд.

Источник: SciTechDaily

Continue Reading

В тренде