Теги → физика
Быстрый переход

Россия может запустить первый квантовый спутник в 2023 году

Уже в следующем году Россия может вывести на орбиту свой первый космический аппарат с оборудованием на основе квантовых технологий. Об этом сообщил заместитель директора Центра компетенций НТИ по направлению «Квантовые коммуникации» НИТУ «МИСиС» Игорь Павлов.

 Источник изображений: pixabay.com

Источник изображений: pixabay.com

Спутнику предстоит распределять квантовые ключи между Москвой и Владивостоком. Они будут использоваться для шифрования информации, которая затем сможет передаваться по различным каналам: посредством мобильной и спутниковой связи, а также через проводные линии.

«Мы в рамках работ по НТИ делали наземный приёмник, и также у нас есть партнёр — компания, которая занимается как раз разработкой оборудования для спутника. Спутниками у нас занимаются "Роскосмос", "Газпром космические системы", а мы разрабатываем оборудование, которое на спутник будет устанавливаться. Первые запуски будут, наверное, в 2023 году уже», — приводит «Газета.Ru» заявления господина Павлова.

В ближайшие пять лет запуски квантовых спутников будут осуществляться в академических целях — для оценки финансовых затрат и тестирования технологии. Затем может быть принято решение о покрытии такой сетью всей территории России.

Добавим, что квантовые коммуникации обеспечивают высочайшую степень защиты информации. Дело в том, что незаметно похитить данные, передающиеся по квантовым каналам, невозможно в силу фундаментальных законов физики.

«Росэлектроника» создаст электронные компоненты для сверхмощных коллайдеров

Государственная корпорация «Ростех» сообщает о том, что в РФ в рамках программы импортозамещения будет разработано семейство специализированных ферритовых приборов — электронных компонентов для усилительной техники. Эти устройства найдут применение в сверхмощных отечественных коллайдерах.

 Источник изображений: pixabay.com

Источник изображений: pixabay.com

Проект реализует НИИ «Феррит-Домен» холдинга «Росэлектроника». Речь идёт о создании узкополосных циркуляторов высокого уровня мощности на базе ферритов. В настоящее время проектируются опытные образцы, а начало серийного производства запланировано на третий квартал 2023 года.

Ожидается, что изделия найдут применение в различных сферах. Это, в частности, оборудование для цифрового телевидения, промышленные установки генерации плазмы, комплексы для исследования элементарных частиц и термоядерного синтеза, а также перспективные ускорители для научных и медицинских целей.

Новые ферритовые приборы помогут в строительстве сверхмощных коллайдеров, которые должны появиться в Сарове, Новосибирске и на Дальнем Востоке. Циркуляторы будут производиться в форм-факторе Drop-In. Это позволит максимально эффективно интегрировать их в архитектуру радиоэлектронной аппаратуры, которая всё чаще создаётся на базе твердотельной техники вместо электровакуумной.

«Новая разработка холдинга "Росэлектроника" является востребованным электронным компонентом для усилительного оборудования различного типа, в том числе в составе уникальных научных установок класса "мегасайенс"», — говорится в сообщении.

В США запустили самый чувствительный в истории детектор тёмного вещества — он будет непрерывно работать 1000 дней

Сообщается, что самый чувствительный в мире детектор тёмного вещества начал научную работу после прохождения тестов в течение 60 дней. Установка расположена на глубине 1,5 км в Подземном исследовательском центре Сэнфорда в городе Лид в штате Южная Дакота. Чувствительность прибора оценивается в 50 раз выше, чем у предыдущей установки. Данные о событиях прибор будет собирать не менее 1000 дней без какой-либо гарантии получения результата.

 Источник изображения: Matthew Kapust

Источник изображения: Matthew Kapust

Впрочем, при поиске тёмного вещества даже отрицательный результат — это шаг вперёд. Поиск в определённом диапазоне масс и энергий заставляет корректировать физическую модель этой гипотетической частицы, задавшей саму основу нашей Вселенной. Именно частицы, поэтому кальку с английского «тёмная материя» в русском языке правильно менять на «тёмное вещество». Материей может быть также поле, это более широкое понятие, а частица, всё же, это вещество.

Новый эксперимент LUX-ZEPLIN (LZ) опирается на два прежних — LUX и ZEPLIN, но представлен более масштабной установкой. Так, если в предыдущем опыте для поиска событий (столкновений частиц обычного и тёмного вещества) использовалось 360 кг жидкого ксенона, то теперь резервуар содержит 7,7 т жидкого и охлаждённого до криогенных температур ксенона. Также контейнер пополнился новыми датчиками, даже двумя типами датчиков: один для обнаружения вспышек от взаимодействия тёмного вещества с атомами ксенона и другой для обнаружения электронов, выбитых таким столкновением.

Кроме того, вокруг ёмкости с ксеноном размещён резервуар с обычной водой и датчиками для регистраций известных науке частиц. Подобная организация позволяет регистрировать события одновременно в ксеноне и в воде. И если события произошли одновременно, то это позволяет сразу исключить тёмное вещество, которое в заданном масштабе с атомами воды никак не взаимодействует. Относительно большая глубина размещения установки и водяной экран позволяют в значительной степени снизить шум — детектирование частиц обычного вещества.

 Принцип работы детектора на при мере устанвки LZ (слева) и LZ/SLAC (справа)

Принцип работы детектора на примере установки LZ (слева) и LZ/SLAC (справа)

В тестовом режиме установка работала 60 дней поле запуска в декабре 2021 года. По результатам проверки вышла статья. Теперь прибор будет не менее 1000 дней собирать данные в надежде зарегистрировать столкновение частицы тёмного вещества с атомом ксенона, которое происходит с теоретической вероятностью не чаще двух раз в год. Уточним, в эксперименте LUX-ZEPLIN учёные ищут частицу WIMP (Weakly Interacting Massive Particle) — гипотетическую слабовзаимодействующую массивную частицу. С атомами обычного вещества «вимпы» взаимодействуют только с помощью гравитации или слабых взаимодействий. Повышение общей чувствительности установки до 50 раз даёт надежду, что в сети учёных, всё же, что-то попадёт.

На острове Русский в Приморском крае за 12,4 млрд рублей построят синхротрон

По данным источников, глава правительства РФ Михаил Мишустин подписал распоряжение о выделении 12,4 млрд руб. на строительство синхротрона в Приморском крае на острове Русский. Проект строительства синхротрона был согласован в апреле 2018 года, но по ряду причин был отложен. Выделение денег из бюджета сдвинет дело с мёртвой точки и создаст на Дальнем Востоке современный центр исследований в области медицины и материаловедения.

Заказчиком строительства синхротрона выступает Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт». Центром комплекса станет корпус площадью около 20 тыс. м2. Планируемые сроки завершения работ — 2026 год.

Синхротрон — это один из вариантов ускорителей элементарных частиц. В данном случае в кольце синхротрона происходит разгон электронов до скоростей близких к скорости света. На этих скоростях электроны генерируют синхротронное излучение и, в частности, мощнейшее рентгеновское излучение. Именно это излучение позволяет изучать свойства новых материалов и биологических образцов от молекул до вирусов, а это антибактериальные и противовирусные препараты нового поколения и материалы с необычными свойствами.

Также в России строится ещё один синхротрон нового поколения — установка «СКИФ» (Сибирский кольцевой источник фотонов). «СКИФ» будет введён в первую очередь эксплуатации в 2024 году. Стоимость проекта превысит 37 млрд руб. и даст работу свыше 10 тыс. учёным на 30 научных станциях «СКИФа». Строится он в наукограде Кольцово под Новосибирском, но это уже другая история.

Тёмное вещество будет искать российско-итальянская нейросеть

Учёные из России и Италии в журнале Computer Physics Communications опубликовали статью, в которой сообщили о создании нейросети для обнаружения загадочного тёмного вещества. Обученный алгоритм будет искать следы взаимодействия тёмного вещества и обычного в эмульсионных детекторах. Обычно детекторы фиксируют пролёты любых заряжённых частиц, что делает обнаружение следов тёмного вещества поиском иголки в стоге сена. Но нейросеть рутиной не испугать.

 Источник изображения: НИТУ «МИСиС»

Источник изображения: НИТУ «МИСиС»

Учёные исходят из предположения, что частицы тёмного вещества могут представлять собой особый класс слабовзаимодействующих массивных частиц или вимпов (WIMP, Weakly Interacting Massive Particles). С обычным веществом вимпы могут взаимодействовать только на очень маленьких расстояниях. Если такое взаимодействие произойдёт, то на эмульсионном детекторе — плёнке со слоем обычного желатина с вкраплениями из наночастиц чувствительного материала — останутся следы.

В пресс-релизе НИТУ «МИСиС» по этому поводу сказано следующее: «Исследователи из НИТУ «МИСиС», Национального института ядерной физики Италии, Неаполитанского университета имени Фридриха II, НИУ ВШЭ и Физического института имени П. Н. Лебедева РАН предположили, что взаимодействия вимпов и видимой материи будут оставлять внутри этих наночастиц характерные следы, направление и свойства которых будут зависеть от положения Земли относительно центра Млечного Пути. Это позволит отличить следы тёмной материи от случайных сигналов, вызванных прохождением заряженных частиц через детектор».

По этим следам — траектории, длительности пролёта и другим визуальным данным — можно вычислить массу частиц, их заряд и другие фундаментальные свойства. Но чтобы не тратить время на следы от пролёта обычных частиц все их необходимо отсеять, а это колоссальная работа, которую планируют поручить нейросети.

Нейросеть на основе принципов глубокого обучения способна отличать реальные следы вимпов от случайного срабатывания детектора. Для подготовки сети учёные подготовили снимки линий, оставленных разными случайными частицами на поверхности эмульсионных пленок, и использовали их для обучения системы. Как показали предварительные проверки, нейросеть лучше классических шумоподавляющих алгоритмов распознает и удаляет следы случайных событий с фотографий эмульсионных пленок. Метод уже применили в экспериментах на итальянском детекторе темной материи NEWSdm, а новый и более мощный алгоритм запустят для анализа снимков с нового 10-кг эмульсионного детектора.

Японцы создали сверхчистые алмазные пластины, каждая из которых может хранить до 25 Эбайт данных

Один из видов точечных дефектов алмазов позволяет использовать его в качестве квантового бита для организации вычислений или хранения данных. Мешать этому может несовершенство технологии выращивания сверхчистых алмазных дисков, что стало вызовом для учёных. Вызов приняли японцы и смогли найти интересное решение проблемы.

 Источник изображения: Saga University

Источник изображения: Saga University

Если в любом узле кристаллической решётки алмаза один из атомов углерода заменить (связать) на атом азота, то такое нарушение кристаллической структуры алмаза будет называться азото-замещённой вакансией в алмазе или NV-центром. Такой точечный дефект обладает квантовыми свойствами, которыми легко управлять светом, магнитными полями или с помощью иных воздействий даже при комнатной температуре. В частности, NV-центр можно использовать для записи и хранения данных.

Особенность алмазных структур с NV-центрами в том, что азота не должно быть слишком много. Поэтому для практического использования алмазных носителей данных необходимо либо выпускать очень большие по площади диски с допустимыми примесями азота (так сказать, «размазать» азот по большой площади), либо выращивать максимально чистые алмазы со строго контролируемым объёмом примесей, что технически намного сложнее.

До сих пор сверхчистые алмазы едва превышали по площади 4 мм2, что крайне мало. Однако японским исследователям из Университета Сага и японской компании Adamant Namiki Precision Jewelery удалось разработать технологию выращивания сверхчистых алмазных пластин диаметром 2 дюйма (5 см). Теоретически каждый такой диск может хранить до 25 Эбайт данных, что эквивалентно записи на один алмазный носитель миллиарда 25-Гбайт дисков Blu-Ray.

Секрет успеха в особой структуре подложки, на которой выращивался алмазный диск. Обычно это ровная плоская поверхность. В процессе роста и на его ранних этапах сверхчистый алмаз на такой поверхности часто ломался под собственным весом. Чтобы предотвратить растрескивание, учёные предложили ступенчатую поверхность подложки, которая распределяла бы вес растущего алмаза более равномерно. Новая подложка позволила вырастить очень и очень чистый алмаз диаметром 5 см с чистотой 3·10-9. Но на этом учёные не успокоились и теперь планируют вырастить алмаз вдвое большего диаметра.

Большой адронный коллайдер снова запущен — его ремонтировали и модернизировали с 2018 года

Сегодня, 22 апреля, в 13:16 по московскому времени по 27-километровому кольцу Большого адронного коллайдера снова понеслись пучки разогнанных элементарных частиц — протонов. БАК стоял на ремонте, и учёные модернизировали его узлы и датчики более трёх лет. Пробным шагом после возвращения к работе стал запуск двух пучков протонов с относительно слабой энергией 450 гигаэлектронвольт (ГэВ). Новые рекорды и высокоэнергетические столкновения впереди.

 Источник изображения: CERN

Источник изображения: CERN

Новый цикл научных работ на БАК начнётся этим летом. Он продлится около четырёх лет. До этого времени специалисты будут работать на ускорителе круглосуточно, чтобы постепенно запустить установку и безопасно увеличить энергию и интенсивность пучков, прежде чем приступить к экспериментам со столкновениями с рекордной энергией в 13,6 тераэлектронвольт (ТэВ).

В ходе третьего цикла (Run 3) на БАК будут собирать данные о столкновениях не только при рекордной энергии, но и в беспрецедентных количествах. Эксперименты с использованием модернизированных датчиков ATLAS и CMS помогут получить больше столкновений, чем за два предыдущих вместе взятых цикла исследований, а датчик LHCb, который полностью реконструирован во время остановки, позволит фиксировать в три раза больше событий.

Ещё более масштабной модернизации подвергся датчик ALICE — специализированный детектор для изучения столкновений тяжёлых ионов. Теперь учёные ожидают от него пятидесятикратного увеличения общего числа зарегистрированных столкновений ионов.

«Беспрецедентное количество столкновений позволит международным группам физиков в ЦЕРНе и по всему миру детально изучить бозон Хиггса и подвергнуть Стандартную модель физики частиц и её различные расширения самым строгим испытаниям», — говорится в пресс-релизе ЦЕРНа.

Повышение энергии столкновений и увеличение светимости потока протонов (количества столкновений частиц в коллайдере на единицу площади пучка) дадут достаточно новых данных, чтобы учёные попытались заглянуть за границы Стандартной модели элементарных частиц.

Модернизированная установка, первоначально созданная, в том числе, для обнаружения бозона Хиггса (с чем она успешно справилась!), позволит провести специальные столкновения протонов с гелием для измерения частоты образования антивещества — аналогов протонов в этих столкновениях, столкновения с ионами кислорода, которые улучшат наши знания о физике космических лучей и кварк-глюонной плазме — состоянии материи вскоре после Большого взрыва.

Физики придумали элемент памяти для работы при сверхнизких температурах

Международная группа учёных из МФТИ и Стокгольмского университета предложила миниатюрное устройство, способное стать элементом памяти, способным работать при сверхнизких температурах. Открытие может лечь в основу как квантовых вычислительных систем, так и помочь в создании более производительной электроники с минимальным потреблением энергии и даже в условиях сверхпроводимости.

 Источник изображения: Nano Letters

Источник изображения: Nano Letters

Учёные проводили эксперименты с так называемым джозефсоновским переходом (контактом). Джозефсоновский переход представляет собой два сверхпроводника, разделённых тонким диэлектриком. По строению это как конденсатор с двумя обкладками, разделёнными диэлектриком, только в случае джозефсоновского перехода при пропускании тока через обкладки, через диэлектрик начинает течь сверхпроводящий ток.

Величину сверхпроводящего тока устанавливает разность фаз между волновыми функциями электронов с обеих сторон барьера (диэлектрика). Примечательно, что электроны с каждой стороны барьера действуют как единое целое с точки зрения этой характеристики, а разница фаз между ними возникает в результате туннельного обмена через диэлектрик. И именно возможность управляемого изменения разности фаз, что в серии экспериментов показали физики, позволяет задавать настройки сверхпроводящим переходам. В одних условиях ток течёт достаточно сильно и его можно считать «1», в других условиях он мал и состояние элемента можно считать «0».

Более того, учёные смогли дистанционно управлять сверхпроводящим элементом без каких либо проводов, что особенно важно для сверхчувствительных квантовых систем. Сделано это оригинальным образом через систему искусственно выстроенных ловушек в кристалле. Как известно, магнитное поле не может проникнуть в сверхпроводник. Физики обошлись тем, что инициировали на кристалле так называемые вихри Абрикосова. Эти вихри интересны тем, что они представляют собой вихреобразную циркуляцию сверхпроводящего тока вокруг нормального ядра. При определенных условиях в области абрикосовского вихря магнитное поле может проникать в сверхпроводник отдельными квантами, в целом не нарушая сверхпроводимости.

Управляя этими вихрями — заставляя с помощью импульсов перескакивать их из одной ловушки в другую — учёные доказали, что могут управлять разностью фаз волновых функций в ближайшем джозефсоновском переходе или, говоря иначе, заставляют сверхпроводящий ток через переходы течь с разной и управляемой интенсивностью. Немного подробнее об этом эксперименте можно прочесть в издании «За науку» или детально в статье в издании Nano Letters.

На квантовом уровне время способно течь в прошлое, показало исследование

Учёные предположили, что внутри квантовых систем, находящихся в состоянии суперпозиции, время может течь в противоположных направлениях одновременно. Поставленный эксперимент частично подтвердил такую возможность. Это ставит мировую науку перед новой задачей — переосмыслить само понятие времени, что важно для развития фундаментальной физики.

 Источник изображения:  Henry Wong / SCMP

Источник изображения: Henry Wong / SCMP

Команда физиков из университетов Бристоля, Вены, Балеарских островов и Института квантовой оптики и квантовой информации (IQOQI-Vienna) показала, как квантовые системы могут одновременно развиваться по двум противоположным направлениям времени — как вперед в будущее, так и назад в прошлое. Работа опубликована в последнем номере журнала Communications Physics и свободно доступна по этой ссылке.

Мерилом времени для эксперимента с временной суперпозицией квантовой системы физики взяли энтропию. В макромире энтропия, которая в ряде физических систем может измеряться количественно, определяет меру сложности, хаотичности или неопределённости системы и в естественных условиях она только увеличивается. У энтропии в наблюдаемых на уровне человека условиях движение всегда вперёд в будущее. Если бы на квантовом уровне удалось обнаружить снижение энтропии, то это с допущениями можно было бы соотнести с движением назад в прошлое.

Поставленный международной группой физиков эксперимент на ограниченной несколькими квантовыми элементами системе показал, что находящаяся в стабильном состоянии система не только увеличивает свою энтропию, но также и снижает её, или, как делают вывод учёные, движется назад во времени. Увидеть подобные явления в макромире невозможно, в нём энтропия событий слишком большая и поэтому необратимая, но на субатомном уровне «откаты назад во времени» вполне регистрируются, что и доказал поставленный эксперимент.

Один из авторов исследования доктор Рубино сказала: «Хотя время часто рассматривается как непрерывно возрастающий параметр, наше исследование показывает, что законы, управляющие его течением в квантово-механических контекстах, гораздо сложнее. Это может говорить о том, что нам необходимо переосмыслить способ представления этой величины во всех тех случаях, где квантовые законы играют решающую роль».

Российская технология позволит существенно снизить стоимость создания квантовых линий связи

Квантовая криптография на основе распределения ключей использует основы квантовой физики, обойти которые нельзя. Но квантовые состояния в виде передаваемых данных настолько чувствительны ко всему на свете, что для передачи ключей необходимы свои собственные оптические каналы. Большую часть времени такие каналы простаивают, но их прокладка и обслуживание требуют затрат. Российские учёные выяснили, как этих расходов можно избежать.

 Источник изображения: Gerd Altmann/Pixabay

Источник изображения: Gerd Altmann / Pixabay

Как сообщает портал N + 1 со ссылкой на российскую компанию QRate, исследователи успешно провели эксперимент по передаче по одному общему оптоволокну квантового сигнала (состояния) и обычного. Трудность здесь в том, что обычный сигнал — это мощное мультиспектральное излучение, а квантовый — это одиночные фотоны, в квантовых состояниях которых зашифрован ключ. Разделение по длинам волн в данном случае ненадёжный помощник, поскольку в оптическом канале возникает эффект комбинационного рассеяния и часть фотонов из потока данных переходит в частотный диапазон ключа (одиночных фотонов).

Снизить помехи и помочь отделить «зёрна от плевел» можно значительно сузив окно приёма одиночных фотонов, а также использовав диапазон для передачи одиночных фотонов, в котором вклад комбинационного рассеяния оказывается меньше всего. Для эксперимента и выбранных для него оптоволоконных линий — это 1310 нм. Важным в этом опыте стало то, что для его проведения использовалось коммерческое оборудование, что обещает быстро привнести разработку в жизнь.

Для передачи обычного сигнала использовалось оборудование компании T8, а для квантового — собственное оборудование QRate. Опыты показали, что данные и ключи можно успешно передавать по общему каналу без развёртывания выделенной линии для квантовых ключей. Скорость генерации ключей при этом составила 27,1 Кбит/с для 25 км линии на волокне с низкими потерями (7,3 Кбит/с для 50 км) и 0,7 Кбит/с для 50 км стандартного волокна. Передача данных во всех случаях проводилась по двум каналам со скоростью 600 Гбит/с на одну несущую.

Данные и закрытые ключи, сгенерированные с помощью квантовых технологий, можно передавать по одним линиям на существующем оборудовании и без лишних затрат на создание выделенных линий для ключей. Скорость генерации при этом снижается, но это может быть не критично для сравнительно небольших расстояний. В то же время техника совершенствуется, и со временем все эти потери можно будет компенсировать.

Открывшая бозон Хиггса команда перешла на более мощную программу анализа данных и ждёт новых открытий в фундаментальной физике

Научное объединение ATLAS перешло на обновленную версию программного обеспечения для автономного анализа данных (Athena). Новое ПО работает быстрее, занимает меньше места в памяти и имеет массу новых инструментов для оценки физических опытов на БАК. С его помощью сложнейшие процессы в коллайдере будут детализироваться с невозможной ранее точностью, что поможет сделать новые открытия в физике.

 Датчик ATLAS, котрый получил данные для обнаружения бозона Хиггса. Источник изображения: CERN

Датчик ATLAS, который получил данные для обнаружения бозона Хиггса. Источник изображения: CERN

В настоящий момент обновлённое ПО начало повторно анализировать данные с детекторов Большого адронного коллайдера, полученные в период с 2015 по 2018 год. Обработка идёт быстрее и позволяет не только найти новые треки частиц в результатах по столкновениям, но также помогает точнее откалибровать датчики для будущих экспериментов. Так, если раньше треки на периферии датчиков было очень сложно отследить из-за высочайшей нагрузки на вычислительные мощности, то модернизированная база данных и программа делают это в разы быстрее и с меньшими ресурсными затратами. На периферии же могут скрываться частицы, о которых наука пока не подозревает.

«Нашей целью было значительно сократить объём памяти, необходимой для работы программного обеспечения, расширить виды физического анализа, которые оно может выполнять и, что наиболее важно, позволить анализировать текущие и будущие наборы данных ATLAS вместе, — сказал Зак Маршалл (Zach Marshall), координатор вычислений ATLAS. — Эти усовершенствования являются ключевой частью нашей подготовки к будущим высокоинтенсивным операциям БАК, в частности, к запуску БАК высокой светимости (HL-LHC), что ожидается примерно в 2028 году и в ходе которого вычислительные ресурсы ATLAS будут чрезвычайно востребованы».

Объём полученных за три года данных этапа исследований Run2 по ATLAS достигает 18 Пбайт. И это число будет только расти. Чтобы физики понимали происходящее на ускорителе, сырые данные должны быть интерпретированы до более-менее понятных значений. Всё это требует колоссальных вычислительных ресурсов, и оптимизация, включая многопоточность, делает это возможным. В архивах вполне могут скрываться открытия, которые до сих пор ускользали от внимания учёных и которые могут многое изменить в фундаментальной физике и в нашем понимании устройства мира.

Свет можно превратить в материю — учёные это подтвердили экспериментально

Без малого сто лет назад физики Грегори Брайт и Джон Уилер теоретически доказали, что из чистого света можно получить материю. Звучит как фантастика, но это вполне согласуется со знаменитой эйнштейновской формулой E = mc². Другое дело, что на практике получить из света (фотонов) материю очень и очень сложно. Но теперь такое явление обнаружено и экспериментально подтверждено.

Согласно теории Брайта и Уилера, которая впоследствии стала называться эффектом Брайта-Уиллера, при взаимодействии двух квантов света (фотонов) возникают две частицы: электрон и позитрон (античастица электрона). Электрон — это вполне себе материя, тогда как позитрон — тоже материя, но с противоположным знаком, то есть антиматерия, как принято говорить.

В природе вокруг себя и даже глубоко во Вселенной мы не наблюдаем антиматерию, что говорит об исключительной редкости столкновений фотонов. Но процессы аннигиляции — самоуничтожение электронов и позитронов при столкновении с выделением двух квантов света в экспериментальных установках наблюдаются давно. Учёные из коллаборации STAR, исследующие подобные явления на коллайдере в Брукхейвенской национальной лаборатории, решили поискать в массиве данных по экспериментам подтверждения эффекта Брайта-Уиллера и нашли их.

Выяснилось, что разгон ядер (ионов) золота до релятивистских скоростей (до 99,99 % от скорости света) и соударение их приводит к эффекту, предсказанному в 1934 году Грегори Брайтом и Джоном Уилером. Разогнанные до таких скоростей частицы сжимаются по оси движения и генерируют сильнейшие электромагнитные поля перпендикулярно оси полёта. Эти электромагнитные поля представляют собой ни что иное, как реальные фотоны — фактически облако фотонов вокруг ядер. Столкновение таких частиц часто сопровождалось столкновением реальных фотонов с фиксацией электронов и позитронов после столкновения.

После изучения массива полученных на коллайдере RHIC данных обнаружились свыше 6 тыс. фактов соударения фотонов с последующим синтезом материи (электронов и их античастиц позитронов), о чём в издании Physical Review Letters некоторое время назад вышла научная статья. Первый шаг к синтезатору материи сделан, как бы фантастически это ни звучало. Но камнем преткновения, как всегда, будет проблема высочайших энергозатрат.

Российские учёные создали датчик для БАК, который поможет в раскрытии тайны пропажи антиматерии из Вселенной

Ответ на одну из загадок Вселенной о полном дисбалансе вещества и антивещества будут искать в новых экспериментах на Большом адроном коллайдере (БАК) с помощью детектора LHCb. Для этого и других экспериментов БАК переводится в режим повышенной светимости, что означает рост радиоактивности из-за увеличения количества соударений частиц в секунду. В таких условиях старые датчики малоэффективны, что поможет обойти российская разработка.

 Источник изображения: НИТУ «МИСиС»

Источник изображения: НИТУ «МИСиС»

Учёные НИТУ «МИСиС» разработала новую технологию производства абсорбера для электромагнитного калориметра эксперимента LHCb. Абсорбер или поглотитель состоит из металлической секции в виде монолитной болванки со строго расположенными сквозными отверстиями. Допуск составляет 50 мкм. Это наложило крайне жёсткие требования на материал, который не должен допускать усадки в процессе литья. В ходе подбора материала идеальным оказался сплав свинца, сурьмы и олова.

Для проверки датчиков были выбраны сцинтилляционные волокна на основе полистирола, производства НИЦ «Курчатовский институт» ИФВЭ, г. Протвино. Такие волокна испускают свет при попадании в них продуктов распада частиц после соударения. Этот подход позволяет измерить энергию и траекторию движения частиц после разрушения протонов, встретившихся в БАК на скорости близкой к скорости света на встречных курсах.

 Источник изображения: НИТУ «МИСиС»

Источник изображения: НИТУ «МИСиС»

Предложенные российскими учёными датчики выгодно отличаются от старых тем, что они монтируются кассетами и могут легко заменяться на новые после износа. Также они выдерживают большие энергии частиц и способны собирать статистику в новых условиях повышенной светимости. Но в целом новые датчики дополнят работу старых и позволят ещё лучше детализировать результаты экспериментов, а повышенная точность измерений — это путь к новым открытиям. Подробнее на сайте института.

Фундаментальная физика сделала шаг вперёд с открытием дважды очарованного тетракварка

Ранее мы сообщали, что объединение LHCb в рамках работы Большого адронного коллайдера обнаружило новую и крайне уникальную по своим свойствам частицу — дважды очарованный тетракварк (T+). Физическое обоснование существования T+ представили бывшие выпускники МФТИ, и эти данные помогут фундаментальной физике сделать шаг вперёд к новым открытиям.

 Источник изображения: Журнал «За науку»

Дважды очарованный тетракварк. Источник изображения: Журнал «За науку»

Современная физическая модель описания внутриатомных взаимодействий в тяжёлых атомах очень и очень приблизительная. Учёные не могут математически точно представить множество явлений и процессов внутри атомов. Идея коллайдеров — ускорителей, которые сталкивают частицы во встречных пучках с такой силой, что те дробятся на множество менее крупных частиц — открывает путь к изучению обломков, чтобы понять целое.

Чтобы открыть один из таких обломков — дважды очарованный тетракварк и другие частицы — свыше 1000 учёных настраивали, ставили опыты, собирали данные и анализировали результаты столкновений на детекторе LHCb Большого адронного коллайдера с 2011 по 2018 год. «За 10 лет работы были записаны петабайты информации с миллиардами событий соударения протонов на Большом адронном коллайдере», — поясняет один из авторов открытия Михаил Михасенко.

Физическим анализом самых интересных событий с последующим построением физической модели для описания полученных результатов занималась сводная группа бывших выпускников МФТИ из Вани Беляева и Ивана Полякова (Курчатовский институт ИТЭФ) и Михаила Михасенко (ORIGINS, Мюнхен). Все трое внесли решающий вклад в открытие новой и революционной частицы. Как выяснилось, что было подкреплено теоретическим обоснованием, дважды очарованный тетракварк стал самой долгоживущей из когда-либо обнаруженных частиц экзотической материи и первой, содержащей два тяжёлых кварка и два лёгких антикварка.

Понимание взаимодействий элементарных частиц в составе только что обнаруженной новой частицы позволит пролить свет на внутриатомные взаимодействия более тяжёлых атомов. Фундаментальная физика обогатится новыми знаниями о строении и взаимодействии материи. Без этих знаний движение вперёд по пути прогресса для человечества просто невозможно.

В Москве в тестовом режиме запустили открытую квантовую сеть

Опытная квантовая сеть с открытым доступом введена в тестовую эксплуатацию в Москве. Об этом сообщает Московский технический университет связи и информатики (МТУСИ).

 Здесь и ниже изображения pixabay.com

Здесь и ниже изображения pixabay.com

Системы квантовых коммуникаций могут гарантировать абсолютную защиту от взлома. Незаметно перехватить данные, передаваемые по таким каналам, не удастся в силу фундаментальных законов природы.

Московская сеть соединяет университеты МТУСИ и НИТУ «МИСиС»: эта платформа доступна для внешних подключений. Сеть настроена таким образом, что допускается её использование заинтересованными организациями, в первую очередь, для разработки современных приложений в сфере информационной безопасности, основанных на применении квантовых ключей.

В настоящее время инфраструктура состоит из пяти узлов, располагающихся в зданиях МТУСИ и НИТУ «МИСиС». Сеть имеет открытую архитектуру и масштабируется по мере появления новых желающих для размещения дополнительных узлов коммутации. В проекте приняли участие специалисты ООО «КуРэйт» и ООО «Код Безопасности».

К сети могут быть подключены различные участники рынка: учебные заведения, коммерческие и государственные организации. В планах развития стоит реализация архитектуры сети с топологией «кольцо». Она позволит комплексно изучать вопросы, связанные с резервированием квантовых сетей.

«Конфигурация квантово-защищённого канала связи соответствует принятой в индустриальных сетях. Распределение квантовых ключей между доверенными узлами осуществляется оборудованием квантового-распределения ключа ООО "КуРэйт". Ключи формируются со скоростью до 30 кбит/с, чего достаточно для одновременного подключения более 10 высокоскоростных шифраторов. Их передача осуществляется по существующим оптическим линиям связи», — говорится в сообщении.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
По мотивам культовой аркадной серии Pac-Man собираются снять полнометражный фильм 5 ч.
Мобильная маркетинговая сеть AppLovin готова купить разработчика движка Unity за $17 млрд, но при одном условии 6 ч.
Создатели Blade Runner: Enhanced Edition объяснили проблемный запуск переиздания человеческим фактором 7 ч.
Шифрование в Windows 11 может повреждать данные, однако у Microsoft есть решение 7 ч.
Иран впервые разместил заказ на импорт товаров с оплатой в криптовалюте 8 ч.
Не выходя из «беты»: аудитория платформенного файтинга MultiVersus достигла 10 млн человек 8 ч.
Условно-бесплатный экшен ARC Raiders уступит место первой игры Embark Studios её командному шутеру 8 ч.
NVIDIA выпустила драйвер GeForce Game Ready 516.94 WHQL с поддержкой Marvel’s Spider-Man Remastered и новыми игровыми оптимизациями 9 ч.
Видео: вампир-убийца и неоновая Япония в анонсирующем трейлере экшена Tokyo Underground Killer 9 ч.
В соцсети «ВКонтакте» началось тестирование обновлённой ленты 11 ч.
Новая статья: Цифровой рубль: деньги, что и вправду любят счёт 3 ч.
Лос-Аламосская национальная лаборатория и SK hynix создали новый класс вычислительных накопителей 4 ч.
Разработчик СЖО CoolIT Systems сообщил о рекордном росте выручки во II квартале 5 ч.
Xiaomi на этой неделе представит самый тонкий в мире складной смартфон MIX Fold 2 5 ч.
По стопам NVIDIA: Micron предупредила акционеров о снижении выручки из-за падения спроса на память 7 ч.
Первый ушёл: ирландский оператор Dataplex приступил к самоликвидации из-за новой политики властей в отношении ЦОД 7 ч.
Китайская компания Biren представила ИИ-ускоритель BR100, который обгоняет по производительности NVIDIA A100 9 ч.
В Китае представили ускоритель вычислений Biren BR100, который превосходит NVIDIA Ampere A100 9 ч.
«Джеймс Уэбб» проверит самую далёкую звезду в нашей Вселенной — до неё почти 13 млрд световых лет 10 ч.
Индийские власти хотят запретить китайские смартфоны дешевле $150 из-за «нечестной конкуренции» 11 ч.