Connect with us

Технологии

Как ведет себя железо в недрах Земли: ученые воспроизвели процесс и раскрыли эту тайну

Published

on

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.

Ударное событие в железе, вызванное лазером, на установке высокомощных лазеров (HPLF), где рентгеновская абсорбционная спектроскопия (XAS) использовалась для определения температуры плавления и микроскопической структуры железа при давлениях
Фото: European Synchrotron Radiation Facility

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

Continue Reading
Advertisement

Технологии

Печатать текст можно силой мысли, и довольно точно: что придумали ученые

Published

on

Meta делает значительный шаг вперед в развитии интерфейсов мозг-компьютер, создавая искусственный интеллект, который способен с высокой точностью преобразовывать мозговую активность в текст.

Эта технология может привести к революции в области коммуникации, особенно для людей, утративших способность говорить из-за болезней или травм.

Исследование было проведено Meta совместно с международной группой ученых, в ходе которого использовались магнитоэнцефалография (МЭГ) и электроэнцефалография (ЭЭГ) для регистрации мозговых сигналов 35 добровольцев. Во время эксперимента участники набирали текст, а система фиксировала их мозговую активность. Главная особенность разработанной технологии заключается в ее трехкомпонентной архитектуре: кодировщик изображений создает представления, кодировщик мозга выравнивает их с сигналами МЭГ, а затем специальный декодер восстанавливает текст на основе полученной информации.

Результаты исследования оказались впечатляющими. Разработанный искусственный интеллект способен расшифровывать до 80% символов, что как минимум в два раза превышает эффективность традиционных систем, работающих на основе ЭЭГ. Это открывает возможности для создания более точных интерфейсов мозг-компьютер, которые могут применяться в самых разных сферах — от медицины до новых форм взаимодействия человека с техникой.

Вторая часть исследования была посвящена изучению того, как мозг преобразует мысли в язык. Разработанная системой искусственного интеллекта модель позволяет анализировать, каким образом и в какие моменты времени в процессе мышления формируются слова, слоги и отдельные буквы. Это дает ученым новый инструмент для понимания механизмов человеческой речи и мышления, а также может привести к усовершенствованию систем распознавания мыслей.

Эти исследования открывают широкие перспективы в развитии нейроинтерфейсов и могут стать основой для технологий, способных помочь людям, имеющим ограниченные возможности общения. Если такие системы продолжат развиваться с той же скоростью, с которой это происходит сейчас, они могут выйти за пределы лабораторных условий уже в ближайшие годы, став доступными для более широкой аудитории и найдя применение в реальных сценариях.

Источник: TechSpot

Continue Reading

Технологии

Первый в мире гибридный квантовый суперкомпьютер уже запущен в работу

Published

on

Гибридная система предназначена для решения задач, на которые классические суперкомпьютеры тратят значительно больше времени.

Инженеры успешно активировали Reimei — первый в мире гибридный квантовый суперкомпьютер. 20-кубитная квантовая машина была интегрирована в Fugaku, один из самых мощных суперкомпьютеров, занимающий шестое место в мировом рейтинге. Об этом сообщает Interesting Engineering.

Эта гибридная система предназначена для решения задач, которые требуют значительных вычислительных ресурсов и на выполнение которых традиционные суперкомпьютеры затрачивают существенно больше времени. Устройство размещено в научном институте Riken в японской префектуре Сайтама, и его основное предназначение — поддержка исследований в области физики и химии.

В отличие от большинства квантовых компьютеров, работающих на сверхпроводящих кубитах, Reimei использует захваченные ионные кубиты. Эта технология обладает рядом преимуществ, включая повышенную стабильность и более точное управление. Метод основан на изоляции заряженных атомов или ионов в электромагнитном поле, создавая так называемую ионную ловушку. Манипуляция ионами осуществляется с помощью точно откалиброванных лазеров, которые изменяют их квантовые состояния, позволяя выполнять сложные вычисления.

Применение данной технологии дает ученым возможность управлять ионными кубитами так, чтобы они сохраняли и обрабатывали квантовую информацию более эффективно. Захваченные ионные кубиты демонстрируют более длительное время когерентности и позволяют создавать больше взаимосвязей между кубитами. В то же время сверхпроводящие кубиты обеспечивают более быстрые операции и упрощают процесс изготовления квантовых чипов.

Представители института Riken пояснили, что выбор квантовой системы компании Quantinuum был обусловлен уникальной архитектурой этого решения. В основе работы Reimei лежит процесс, называемый “ионный челнок”, который позволяет физически перемещать кубиты в вычислительной системе по мере необходимости. Этот метод значительно повышает сложность выполняемых алгоритмов и улучшает обработку квантовой информации.

Одна из ключевых проблем квантовых вычислений — высокая чувствительность кубитов к внешним помехам, вызывающим “шум”, который приводит к вычислительным ошибкам. Для повышения точности Reimei использует стратегию группировки нескольких физических ионных кубитов в так называемые “логические кубиты”. Это позволяет хранить одну и ту же информацию в нескольких местах, обеспечивая более надежную защиту данных и снижение вероятности ошибок.

Источник: Interesting Engineering

Continue Reading

Технологии

Мы не одиноки во Вселенной: новая теория повышает вероятность существования разумных инопланетян

Published

on

Люди, возможно, не являются такой уж уникальной особенностью во Вселенной.

Для того чтобы человечество появилось на Земле, должно было произойти множество событий. Наша планета должна была быть на правильном расстоянии от Солнца, а затем возникли первые живые клетки, животные и приматы. Учитывая все эти необходимые условия, может показаться, что наше существование — это случайность. В течение десятилетий существовала модель “сложных шагов” происхождения человечества, которая поддерживала идею, что наше появление было крайне маловероятным. Эта модель утверждала, что эволюция разумной жизни, подобной человеческой, вряд ли могла произойти на других планетах Вселенной. Однако новая теория ставит под сомнение эту идею, предлагая, что разумная жизнь может быть гораздо более распространенным явлением, чем предполагалось.

Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, предлагает альтернативный способ понимания того, почему эволюция человека потребовала миллиардов лет. Согласно новой теории, если бы человечество вымерло, возможно, на Земле возникла бы другая форма разумной жизни. Это открывает возможность того, что разумная жизнь не является редкостью, а представляет собой предсказуемый результат эволюционных процессов, которые могли бы происходить на любой планете.

Модель “сложных шагов”, предложенная физиком Брэндоном Картером в 1983 году, предполагала, что человеческая жизнь на Земле могла возникнуть только в определенные моменты, когда планета была пригодна для жизни. Картер отметил, что люди появились на Земле во второй половине жизни Солнца, когда оставалось всего несколько миллиардов лет солнечного света. Это привело его к выводу, что для эволюции человеческой жизни на любой планете требуется гораздо больше времени, чем существует окно пригодности для жизни на большинстве планет.

Основное внимание в модели “сложных шагов” уделялось пяти важным событиям: происхождению жизни, фотосинтезу, появлению эукариот, возникновению многоклеточных животных и людей. Каждое из этих событий происходило лишь один раз в истории Земли, и для того чтобы они произошли, потребовалось множество удачных стечений обстоятельств. По этой логике, люди — это продукт множества маловероятных биологических изменений, произошедших по цепочке.

Однако новая теория предлагает альтернативное объяснение редкости этих событий, предполагая, что они могут быть не такими редкими, как принято считать. Ученые предполагают, что разумная жизнь может возникать как результат планетарных петель обратной связи между геологией и биологией Земли, где одно биологическое изменение делает следующее более вероятным или даже неизбежным. Эволюция жизни и планеты происходят вместе, и каждый шаг, сделанный биосферой Земли, делает следующее эволюционное событие более вероятным.

Таким образом, люди смогли эволюционировать, когда биосфера Земли позволила это. Более того, на других планетах биосферы могли развиваться даже быстрее, чем на Земле. Ученые полагают, что на Земле многие события, которые привели к появлению человека, происходили не один раз, а несколько.

Согласно новой теории, каждое биологическое изменение может повлиять на окружающую среду так, что она не позволит подобным изменениям повториться. Иными словами, вероятность одного эволюционного события не является независимой от других. На протяжении большей части истории Земли наша планета не была пригодна для существования людей, а появление животных стало возможным только после того, как Земля прошла через определенные геологические изменения, такие как появление кислорода в атмосфере около 2 миллиардов лет назад.

Таким образом, наше появление не было просто случайностью, а стало результатом множества неизбежных событий, каждое из которых повышало вероятность появления следующего.

Эта теория не является прямым доказательством существования инопланетной жизни, но она открывает новые перспективы для поиска внеземных цивилизаций. Ученые предлагают способы исследования планет за пределами Солнечной системы, которые могли бы указать на существование инопланетной жизни. Теория подсказывает, что разумная жизнь может быть более распространенной, чем мы думали ранее, и это открывает новые горизонты для поиска жизни в других уголках Вселенной.

Источник: Popular Science

Continue Reading

В тренде