Connect with us

Технологии

Ученые впервые напрямую зафиксировали «темные точки», способные двигаться быстрее света

Исследователи из Техниона в Израиле впервые экспериментально подтвердили давнее теоретическое предсказание: особые «темные точки» внутри световых волн могут перемещаться со сверхсветовой скоростью. Речь, однако, не идет о материи, энергии или информации, поэтому теория относительности не нарушается.

Published

on

Abstract warp-speed tunnel with colorful light streaks converging into a black vanishing point, conveying deep space motion.

Группа ученых из Израильского технологического института сообщила о важном прорыве в оптике и электронной микроскопии: исследователи впервые напрямую наблюдали динамику так называемых оптических фазовых сингулярностей — «темных точек» внутри световой волны. Результаты опубликованы в журнале Nature.

Именно эти структуры, как показал эксперимент, при определенных условиях могут двигаться быстрее скорости света. Однако сенсационную формулировку важно понимать правильно: быстрее света движется не физический объект и не сигнал, а область нулевой интенсивности внутри волны. Поэтому открытие не опровергает специальную теорию относительности.

Авторы работы проверяли идею, впервые сформулированную еще в 1970-х годах: теория допускала, что оптические сингулярности могут демонстрировать сверхсветовое движение, особенно в моменты их рождения или исчезновения. До сих пор это оставалось предсказанием, которое не удавалось напрямую измерить.

Для наблюдения за этим явлением ученые использовали сложную установку, объединившую лазерную систему, специализированный электронный микроскоп и высокоточный оптико-механический комплекс. Это позволило получить исключительно высокое пространственное и временное разрешение и буквально отследить движение таких «темных точек».

Эксперимент проводился на гексагональном нитриде бора. В этом материале свет образует поляритоны — гибридные свет-материальные возбуждения, которые распространяются заметно медленнее, чем свет в вакууме. Именно в такой среде стало возможно наблюдать, как вихревые темные структуры в волне оказываются сверхсветовыми по отношению к обычной световой скорости.

Исследователи подчеркивают, что речь идет не о передаче информации быстрее света. Нулевая точка в волне не переносит массу и сама по себе не является носителем энергии в том смысле, в каком это запрещает релятивистская физика. Поэтому никакого конфликта с фундаментальными законами здесь нет.

Значение работы выходит за рамки одного эффектного результата. Авторы считают, что новая методика поможет изучать предельно быстрые и труднодоступные процессы в нанофотонике, квантовых системах, сверхпроводимости и других областях, где важна динамика волн и скрытых микроструктур.

Источник:  Nature

Continue Reading
Advertisement

Технологии

Учёные создали пластик, который может сам разлагаться за шесть дней

Новый материал с «спящими» бактериальными спорами и ферментами способен разрушаться по команде без образования вредного микропластика. Разработка может стать важным шагом в борьбе с пластиковыми отходами.

Published

on

By

Plastic bottle and plastic bag float underwater in clear blue water, highlighting ocean plastic pollution.

Учёные разработали новый вид пластика, который можно запрограммировать на саморазрушение. Как пишет DailyGalaxy, исследователи внедрили в материал спящие бактериальные споры и ферменты, способные расщеплять пластик.

В основе разработки лежит двухферментный подход. Учёные использовали бактерии Bacillus subtilis, которые были генетически запрограммированы на выделение двух взаимодополняющих ферментов. Один из них — липаза Candida antarctica — разрывает случайные цепи пластика, а второй — липаза Burkholderia cepacia — отвечает за последовательную деполимеризацию.

Эти споры добавили в поликапролактон — пластик, который применяется в 3D-печати и медицинских устройствах. В обычном состоянии бактерии оставались неактивными и не влияли на прочность материала.

Однако после добавления питательного раствора, нагретого до 50°C, споры активировались. Ферменты начали быстро разрушать пластик, фактически запуская процесс его «самоуничтожения».

По словам одного из ведущих авторов исследования Чжуоцзюня Дая, внедрение микробов позволяет материалу «оживать» и разлагаться по команде, превращая прочность пластика в управляемую характеристику.

В ходе эксперимента пластик полностью разложился за шесть дней и не образовал микропластика — одной из главных экологических проблем при традиционном разрушении пластиковых материалов.

Пока первый прототип создан на основе поликапролактона, однако исследователи считают, что тот же принцип можно будет применить и к другим видам пластика, особенно одноразовым изделиям, которые составляют значительную часть мировых отходов.

Разработка может оказаться особенно важной для борьбы с загрязнением океанов. Большая часть пластикового мусора сохраняется в воде годами, и возможность безопасного разложения материала прямо в водной среде стала бы серьёзным шагом вперёд.

Источник: DailyGalaxy

Continue Reading

Технологии

Юпитер технически не вращается вокруг Солнца: учёные объяснили, почему

Хотя в школе обычно говорят, что все планеты вращаются вокруг Солнца, с точки зрения физики это упрощение. Юпитер настолько массивен, что общий центр масс системы Юпитер—Солнце находится за пределами солнечной поверхности.

Published

on

By

Sun at center with planets orbiting in a line against a starry space background.

Когда Галилео Галилей 7 января 1610 года впервые увидел спутники Юпитера в самодельный телескоп, он получил одно из первых доказательств того, что не все небесные тела вращаются вокруг Земли.

Это открытие стало важным ударом по старой птолемеевской модели, согласно которой Земля считалась центром Вселенной, а Солнце и планеты обращались вокруг неё. Позднее наблюдения звёздного параллакса окончательно подтвердили гелиоцентрическую картину мира.

Однако современные астрономические данные показывают, что даже школьная формула «планеты вращаются вокруг Солнца» не совсем точна.

На самом деле планеты и звёзды движутся вокруг общего центра масс — барицентра. Гравитация работает в обе стороны: Солнце притягивает планеты, но и планеты, пусть значительно слабее, притягивают Солнце.

Солнце содержит около 99,86% всей массы Солнечной системы. Остальные 0,14% приходятся на планеты, карликовые планеты, спутники, астероиды и кометы. Но даже этого достаточно, чтобы общий центр масс системы постоянно смещался.

Особенно заметную роль играет Юпитер. Если исключить Солнце, на него приходится около 70% массы всей остальной Солнечной системы. Из-за этого барицентр системы Юпитер—Солнце расположен не внутри Солнца, а сразу за пределами его поверхности.

NASA объясняет это так: Юпитер в 318 раз массивнее Земли, поэтому общий центр масс Юпитера и Солнца не совпадает с центром Солнца, а находится возле его внешней границы или за ней.

Подобный принцип действует и для других тел. Земля и Луна, например, тоже вращаются вокруг общего барицентра, расположенного примерно в 5 тысячах километров от центра Земли. А спутники Плутона обращаются не строго вокруг самой карликовой планеты, а вокруг общего центра масс всей системы.

Барицентр всей Солнечной системы также не всегда находится в центре Солнца. Из-за влияния Юпитера и Сатурна он часто смещается и иногда оказывается за пределами солнечной поверхности.

Поэтому с научной точки зрения точнее говорить, что планеты вращаются не просто вокруг Солнца, а вокруг общего центра масс Солнечной системы. В случае Юпитера это особенно заметно: его масса настолько велика, что он фактически обращается вокруг точки за пределами Солнца.

Источник: IFL Science

Continue Reading

Технологии

Учёные доказали, что мозг способен развиваться даже после 90 лет

Новое исследование американских учёных показало, что когнитивные способности можно улучшать в любом возрасте. Даже короткие ежедневные упражнения и здоровые привычки помогают мозгу адаптироваться и сохранять потенциал развития.

Published

on

By

Left: white puzzle pieces on dark wood; right: smiling elderly couple embracing outdoors, split by a white divider.

Долгое время считалось, что с возрастом работа мозга неизбежно ухудшается, а после определённого рубежа улучшить когнитивные способности почти невозможно. Однако новое масштабное исследование учёных из Техасского университета показывает обратное: мозг способен развиваться и адаптироваться даже после 70, 80 и 90 лет.

Исследование, опубликованное в журнале Scientific Reports, длилось три года и охватило почти 4 тысячи человек в возрасте от 19 до 94 лет. Учёные использовали показатель BrainHealth Index, который оценивает общее состояние мозга, включая мышление, психологическую устойчивость и социальные связи.

Самым важным результатом стало то, что улучшения зафиксировали почти во всех возрастных группах. Даже участники с высокими начальными показателями продолжали демонстрировать прогресс после более чем тысячи дней наблюдения. Особенно заметные улучшения были у тех, кто начинал с более низкого уровня.

При этом речь не шла о многочасовых тренировках. Лучшие результаты показывали люди, которые уделяли упражнениям для мозга всего 5–15 минут в день и постепенно внедряли здоровые привычки в повседневную жизнь.

Директор Центра здоровья мозга доктор Сандра Бонд Чепмен отметила, что общество слишком долго исходило из устаревшего представления о том, будто заботиться о мозге нужно только после появления проблем. По её словам, мозг определяется не возрастом, а возможностями.

Авторы исследования также выделили эффект восстановления. Даже в сложные периоды жизни — во время болезни, потери работы или ухода за близкими — часть участников смогла сохранить или улучшить состояние мозга благодаря освоенным когнитивным стратегиям.

Доктор Лори Кук подчеркнула, что каждый мозг уникален и требует индивидуального подхода. По её словам, отказ от универсальных решений позволяет людям осознанно инвестировать в здоровье и работоспособность собственного мозга.

Исследование может стать важным сигналом для тех, кто после 30 лет начинает воспринимать ухудшение памяти или концентрации как неизбежность. Учёные подчёркивают: мозг не «запрограммирован» раз и навсегда, а его состояние можно поддерживать и улучшать на протяжении всей жизни.

Источник: Geekweek

Continue Reading
Advertisement

В тренде