Инженеры Исследовательского центра телекоммуникаций (INRS) в Канаде разработали самую быструю в мире камеру, которая может снимать с поразительной скоростью 156,3 трлн кадров в секунду. Не ждите от неё видео лопающихся шариков и пробивающих яблоко пуль — для неё это всё очень медленно и скучно. Новая камера фиксирует, как импульс света вязнет в пространстве, что поможет в материаловедении, физике, биологии и в других науках.

Источник изображений: INRS

Центр INRS развивает собственную технологию высокоскоростной съёмки, основа для которой была создана десять лет назад. За это время специалисты последовательно подняли скорость со 100 млрд кадров в секунду (камера CUP) до 10 трлн (T-CUP) и 70 трлн (CUSP или compressed ultrafast spectral photography). Новая модификация платформы (камерой это трудно назвать) позволяет снимать процессы со скоростью 156,3 трлн кадров в секунду. Установка стала называться SCARF или «фемтофотография в реальном времени с кодированной диафрагмой».

Камера SCARF испускает «чирпированный» сверхкороткий импульс лазера, в котором частота изменяется в пределах импульса, который затем проходит через изображаемое событие или объект. По факту происходит следующее: аппарат фиксирует событие сначала на красных длинах волн, затем на оранжевых, желтых и далее по спектру до фиолетового. Поскольку событие происходит очень быстро, к тому времени, когда до него доходит каждый последующий «цвет», оно выглядит по-другому, что позволяет импульсу запечатлеть всё происходящее в целом за невероятно короткий промежуток времени — условно спектрально растянуть время, чем это позволил бы «монолитный» импульс.

После этого весь спектр пропускается через систему отражений, фокусировки, диафрагмирования и кодирования и лишь затем подают на сенсор в виде ПЗС-матрицы. Дальше всё просто — данные передаются в компьютер, и там изображение принимает свою форму, понятную для взгляда пользователя. В чистом виде съёмка с подобной скоростью работает в пределах событий, длящихся не более одной фемтосекунды. Если представить понятные для человека масштабы, то в одной секунде фемтосекунд столько же, сколько секунд проходит в течение 32 млн лет.

Ожидается, что новая камера позволит разглядеть такие явления, как ударные волны, проходящие сквозь материю или живые клетки. Работа опубликована в журнале Nature Communications. Выше можно посмотреть видео работы одной из предыдущих версий установки для съёмки со скоростью 10 трлн кадров в секунду.

Группа британских учёных опубликовала в журнале Nature статью, в которой сообщила о создании наиболее точной модели чёрной дыры. Прямое наблюдение этих объектов в природе крайне затруднено, поскольку чёрные дыры блокируют электромагнитное излучение. Поэтому лабораторное моделирование — это один из путей изучить их свойства и сопоставить с теоретическими представлениями.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

В качестве основы лабораторной модели чёрной дыры учёные из Ноттингемского университета, Королевского колледжа Лондона и Университета Ньюкасла представили охлаждённый до сверхтекучего состоянии изотоп гелий-4. Вещество охладили до -271 °C и закрутили в воронку.

В одном из ранних исследований учёные обратили внимание на то, что воронка воды сильно напоминает гравитационные явления искажения пространства-времени вблизи чёрных дыр. Использование для моделирования жидкости в сверхтекучем состоянии с охлаждением едва ли не до абсолютного нуля привносит в процесс квантовые свойства, а это — путь к квантовой теории поля и сути квантового поведения чёрных дыр. По крайней мере, на уровне квантовой механики ряд процессов должны проходить одинаково и это можно соотнести с теорией.

«Использование сверхтекучего гелия позволило нам изучить крошечные поверхностные волны с большей детализацией и точностью, чем в наших предыдущих экспериментах в воде, — пояснил физик Патрик Шванчара (Patrik Švančara) из Ноттингемского университета, который руководил исследованием. — Поскольку вязкость сверхтекучего гелия чрезвычайно мала, мы смогли тщательно исследовать их взаимодействие со сверхтекучим торнадо и сравнить полученные результаты с нашими собственными теоретическими прогнозами».

Источник изображения: Leonardo Solidoro

Изучая «торнадо в стакане», исследователи смогли выявить сходство между вихревым потоком и влиянием вращающейся чёрной дыры на искривленное пространство-время вокруг нее. В частности, исследователи наблюдали стоячие волны, аналогичные связанным состояниям чёрной дыры, и возбуждения, аналогичные кольцевому замыканию новообразованной чёрной дыры. И это только начало. Теперь, когда исследователи продемонстрировали, что их эксперимент работает так, как они задумали, «вихрь» готов открыть новую область науки о чёрных дырах.

Британская компания First Light Fusion стала первым коммерческим клиентом, получившим допуск для экспериментов на установке Z Machine в Сандийских национальных лабораториях (SNL). Компания First Light Fusion разработала уникальный «ускоритель» давления для запуска термоядерных реакций и эксперименты на американской установке позволили испытать платформу на недостижимых ранее уровнях давления.

Источник изображения: Sandia

Принцип запуска термоядерной реакции на платформе First Light Fusion базируется на создании таких условий вокруг топливной мишени, при которых более лёгкие атомы преодолевают кулоновское отталкивание и сливаются с образованием более тяжёлых, отчего выделяется много энергии. В токамаках, например, для этого создаётся температура свыше 100 млн °C. Но можно пойти другим путём, и в частности обойтись без магнитного удержания. Для этого придумано инерционное удержание, когда вокруг топлива создаётся запредельное давление, к примеру, тем или иным ударным воздействием.

Установка Z Machine (Z-Pinch) в Сандийских лабораториях считается самой мощной импульсной электрической установкой такого типа в мире. В Европе тоже есть подобное устройство — Machine 3, но оно значительно слабее по характеристикам. Британцам нужно было выйти на более высокий уровень, чтобы подтвердить характеристики фирменного «ускорителя» давления. При пиковой мощности в 80 трлн ватт американская установка с помощью электромагнита запускает снаряды с более высокими скоростями, чем любая другая установка в мире.

Компания First Light Fusion получила или купила право на три выстрела. Всего Z Machine в Сандийских лабораториях делает около 200 выстрелов в год. Успешный первый эксперимент First Light установил новый рекорд давления для кварца на сандийской установке, повысив его с 1,5 терапаскаля (ТПа) до 1,85 ТПа, сохранив при этом образцы и обеспечив условия для проведения необходимых измерений. Испытания подтвердили верность используемых теоретических моделей и конструкции прототипа системы поджига.

Интересно, что около года назад компания First Light Fusion подписала с Управлением по атомной энергии Великобритании (UKAEA) соглашение о проектировании и строительстве объекта для размещения нового демонстратора Machine 4. Начало строительства было намечено на 2024 год на территории кампуса Кулхэм в Оксфордшире. Начало эксплуатации установки ожидается в 2027 году. Вряд ли получение допуска к экспериментам на Z Machine в США отменило предыдущий проект. Обуздание термоядерной энергии — это дело муторное и долгое. К этому принято двигаться, выверяя каждый свой шаг.

Добавим, установка Machine 4 компании First Light Fusion будет передавать топливной мишени энергию за счёт удара разогнанного до скорости 60 км/с кварцевого снаряда. При попадании в мишень уникальный «ускоритель скорости» компании разгонит продукты удара до 200 км/с и сфокусирует их на топливной мишени в виде обжимающих мишень сферических волн. Комбинация кинетического и лазерного удара обещает значительно снизить энергопотребление термоядерной установки. Впрочем, Machine 4 тоже станет проверкой концепции, от которой до настоящей термоядерной установки будет очень и очень далеко.

В Великобритании вскоре пройдут первые полевые испытания новой роботизированной платформы для непрерывного мониторинга и ремонта дорожного покрытия. Робота ARRES Prevent создали в компании Robotiz3d, выделенной из Ливерпульского университета. Автоматизированная платформа для ремонта дорожного полотна сможет круглосуточно искать и заделывать трещины в асфальте, предотвращая появление выбоин.

Источник изображения: Robotiz3d

Слежение за качеством дорожного покрытия и ремонтно-восстановительные работы требуют значительных расходов и всё равно не могут решить все проблемы с плохими дорогами. Ежегодно приходится заделывать около 2 млн выбоин по всей стране. Однако это не спасает, и каждый год британские автомобилисты тратят до $2,2 млрд на ремонт своих машин.

Ликвидация трещин в дорожном покрытии способно предотвратить попадание влаги внутрь и не допустить расширения дефектов. Роботы вполне способны помочь в данном вопросе, который взялись решить учёные из Ливерпульского университета, которые впоследствии организовали компанию Robotiz3d.

Сначала была разработана платформа ARRES Eye (Autonomous Road Repair System) для поиска трещин в дорожном покрытии и оценки объёма необходимых работ. Она способна вылавливать дефекты на скорости до 95 км/ч. Роботизированная система ARRES Prevent для проведения ремонтных работ способна за один проход охватить одну полосу дороги протяжённостью до 3 м.

Роботизированная платформа ARRES Prevent для заделывания трещин может работать как автономно в непрерывном режиме (круглосуточно), так и под дистанционным управлением оператора. Можно представить, что всегда найдутся случаи, когда понадобится вмешательство людей. Тем не менее, использование робота для заделывания трещин в полотне покрытия позволит сэкономить до 90 % затрат на работы и ускорить их проведение до 70 %.

Робот ARRES Prevent полностью электрический на батарейном питании. Он прошёл всестороннюю проверку в лабораторных условиях. Вскоре начнутся его испытания в естественной среде на одной из улиц в Хартфордшире, что обещает довести проект до массового внедрения подобных методов обслуживания дорог в практику коммунальных служб и профильных компаний.

Учёные из Университета Уорика (University of Warwick) в ходе анализа данных космического телескопа TESS обнаружили 85 новых кандидатов в экзопланеты с подходящими для жизни условиями. Это означает, что все новые объекты находятся в так называемой обитаемой зоне своей звезды, где климатические условия позволяют воде оставаться жидкой. Эти открытия ещё предстоит подтвердить и, быть может, когда-то это приведёт к открытию инопланетной жизни.

Космический телескоп TESS. Источник изображений: NASA

К настоящему времени открыто свыше 5500 экзопланет. Телескоп TESS внёс свою лепту в эти открытия, охотясь за экзопланетами методом регистрации транзита — прохождения планеты перед диском родной звезды. Кратковременное снижение яркости звезды с определённым периодом позволяет рассчитать массу объекта (экзопланеты), его орбиту, размеры и, следовательно, плотность. Все эти данные позволяют с достаточной точностью выяснить, что за планету мы открыли и насколько она близка по характеристикам к Земле.

Объекту присваивается статус открытой экзопланеты только тогда, когда её размеры и орбита подтверждены двумя различными методами регистрации. Все 85 новых кандидатов пока найдены в данных TESS по транзитам, и они требуют подтверждения. Более того, все новые объекты заслоняли свои звёзды всего по два раза, тогда как уже подтверждённые экзопланеты делали это чаще. И чем чаще это происходит, тем надёжнее данные, а также тем ближе экзопланета находится к звезде, что, в свою очередь, плохо для развития жизни — там слишком жарко и сильная радиация.

Из 85 кандидатов на экзопланеты в обитаемой зоне 25 уже были обнаружены другими командами учёных, что лишний раз подтверждает повторяемость открытий. Но 60 кандидатов названы впервые. Все они находятся в собственных звёздных системах. Предварительные данные говорят, что только что открытые экзопланеты вращаются вокруг своих звёзд с периодом от 20 до 700 суток. Правда, все они больше Земли — от превышения на треть до нескольких десятков раз. Но в этом вина несовершенства наших приборов, которые пока неспособны зарегистрировать по-настоящему землеподобные планеты.

Статистика по открытым экзопланетам

Все новые кандидаты будут дополнительно изучаться для подтверждения и для уточнения данных по ним. Но уже сейчас понятно, что во Вселенной неисчислимое множество планет, и инопланетная жизнь просто по законам больших чисел не должна быть уникальной. Когда-нибудь мы её найдём, а хорошо это будет или плохо — это отдельный вопрос.

В квантовом мире царит неопределённость, которая в момент нарушается фактом наблюдения (измерения). Достигается это на сложных установках. Можно ожидать, что в нашем обычном мире больших и тяжёлых объектов тоже есть место для квантовой неопределённости, но доказать это прямым наблюдением очень и очень сложно. Однако учёные не сдаются.

Одно из зеркал детектора LIGO. Источник изображения: Caltech/MIT/LIGO Lab

Принцип квантовой неопределённости часто иллюстрируют с помощью мысленного эксперимента с кошкой Шрёдингера (в оригинале это кошка, а не кот), когда до открытия коробки с животным оно ни живо, ни мертво. Это позволяет понять контринтуитивные законы квантовой механики, но это не приближает нас к детектированию квантовых явлений на макроуровне.

Свой вариант натурного эксперимента по фиксации квантовой неопределённости в больших объектах предложили учёные из Университетского колледжа Лондона (UCL), Университета Саутгемптона в Великобритании и Института Бозе в Индии. Для исследования учёные предложили использовать систему гравиметрической обсерватории LIGO в США. Это два тоннеля по 4 км, соединённых под прямым углом (буквой Г). По тоннелям многократно с отражением курсирует луч лазера, который способен фиксировать искажения пространства-времени при прохождении через детектор гравитационной волны. Эту же систему можно использовать для выявления квантовой неопределённости с макрообъектами без строгих ограничений по массе и энергии, считают учёные.

В каждом из тоннелей можно подвесить зеркала на концах маятников (или мишени, заслоняющие основные зеркала датчика) и запускать в них по паре вспышек лазера с заданным интервалом. Если квантовая неопределённость в нашем большом мире есть, то первый импульс нарушит движение маятника — в этом проявится так называемый эффект наблюдателя, а второй импульс зафиксирует отклонение от расчётной траектории.

С математической точки зрения эксперимент должен подтвердить или опровергнуть соблюдение двух условий неравенства Леггетта-Гарга. Оно должно выполняться для всех условий классического мира. Если при взаимодействии с 10-кг зеркалами одно из этих условий не выполнится, значит, объект проявит свойства квантовой неопределённости.

С точки зрения математики это будет означать, что вы в данный момент с большой вероятностью сидите на стуле перед монитором, но также с бесконечно малой (но отнюдь не нулевой) вероятностью можете находиться на Луне, Марсе или в галактике Андромеда. Главное, что для доказательства подобной возможности не придётся рисковать жизнью кошки, хотя сам по себе эксперимент с зеркалами в установке LIGO потребует нетривиального оборудования и условий.

Статья об исследовании опубликована в журнале Physical Review Letters. Также она доступна на сайте arxiv.org.

Группа учёных из США подобрала методику изготовления твердотельных аккумуляторов с анодом с использованием металлического лития. При этом они решали задачу максимально увеличить цикличность работы батареи. Созданный прототип размером с почтовую марку показал способность выдерживать до 6000 циклов заряда с потерей не больше 20 % первоначальной ёмкости.

Источник изображения: Nature Materials

Учёные из американской Школы инженерных и прикладных наук Гарвардского университета (SEAS) разработали такой процесс гальванизации кремниевого анода металлическим литием, в ходе которого микрогранулы кремния в составе анода покрываются литием как орешки шоколадной глазурью. Заявленная плотность энергии прототипа батареи оказалась сравнительно небольшой по современным меркам — всего 218 Вт/кг, что примерно в два раза меньше, чем в случае новейших литиевых элементов. Но способность выдерживать 6000 циклов разряда и заряда с потерей не больше 20 % ёмкости — это дорогого стоит.

Сегодня мы можем только мечтать об аккумуляторах с подобной устойчивостью к износу. Обычно они выдерживают в два-три раза меньше полных рабочих циклов. Но учёные не собираются останавливаться на достигнутом, и мечтают также значительно увеличить ёмкость аккумуляторов, благо твердотельные электролиты и аноды с использованием металлического лития предоставляют для этого массу возможностей.

О своём достижении учёные сообщили в статье в журнале Nature Materials, которая свободно доступна по ссылке.

«Литийметаллические анодные батареи считаются святым Граалем аккумуляторов, поскольку их ёмкость в 10 раз превышает ёмкость коммерческих батарей на графитовых анодах и они могут значительно увеличить дальность передвижения электромобилей, — сказал Синь Ли (Xin Li), доцент кафедры материаловедения SEAS. — Наше исследование является важным шагом на пути к созданию более практичных твердотельных аккумуляторов для промышленного и коммерческого применения».

Согласно подсчётам британских учёных, из ежегодного объёма отходов жизнедеятельности каждого взрослого человека можно получить 4–5 л чистого керосина. Это будет экологически чистое топливо в том смысле, что не потребует переработки ископаемых ресурсов. Тем самым Великобритания за счёт своего населения может покрыть до 5 % потребности в авиационном топливе и ускорить движение к углеродной нейтральности.

Источник изображений: BBC

Вопросом переработки сточных вод в топливо для реактивных лайнеров занялась компания Green Fuels из Глостершира (графство на западе Англии). Около 20 лет назад её основатель и директор начал производить биотопливо для автотранспорта из рапса. К сегодняшнему дню у компании множество клиентов по всему миру, которым она продаёт оборудование для перегонки масла в биодизель. В будущем Green Fuels надеется точно также продавать комплексы для перегонки сточных вод в керосин.

Техпроцесс перегонки с отбором фракций был разработан учёными-химиками из Имперского колледжа в Лондоне. Он напоминает работу с ископаемой нефтью. Сначала из сточных вод на перегонных установках отбирается фракция, которая эквивалентна нефти-сырцу. Затем из этой «нефти» происходит отбор керосина. Как показал анализ, полученный из сточных вод керосин соответствует авиационному топливу Джет А-1.

В целом критикующие подобные программы экоактивисты готовы мириться с топливом из отходов жизнедеятельности человека. Это не тот ресурс, от которого можно мечтать избавиться в принципе, но его в избытке и лучше использовать в качестве сырья для топлива, чем отходы сельского хозяйства или растения.

На один рейс пассажирского лайнера из Лондона в Нью-Йорк потребовалось бы переработать ежегодный объём сточных вод 10 000 человек. Из этого можно вычислить, что общий объём поставок топлива из канализации в Великобритании удовлетворил бы около 5 % от общего спроса страны на авиационное топливо.

Отмена совместного проекта «Роскосмоса» и Европейского космического агентства по отправке на Марс ровера «Розалинд Франклин» заставила стороны самостоятельно развивать проект ExoMars. Бывшие партнёры вернут друг другу оборудование и попытаются самостоятельно изготовить недостающие части. Так, Великобритания уже объявила, что инфракрасный спектрометр для марсохода поручено разработать британским учёным, на что из бюджета страны выделили £10,7 млн.

Марсоход «Розалинд Франклин» в представлении художника. Источник изображения: ЕКА

Великобритания стала крупным спонсором проекта ExoMars. Общий объём государственных инвестиций в проект марсохода «Розалинд Франклин», осуществляемых через Космическое агентство Великобритании, достиг £377 млн, как сообщило Министерство науки, инноваций и технологий Великобритании (DSIT). В частности, панорамную камеру PanCam для ориентации ровера на местности создали британские инженеры. Их опыт станет вкладом в разработку инфракрасного спектрометра, но изготовлением прибора будет заниматься другой коллектив.

Разработку и создание одного из важнейших научных приборов марсохода поручили команде учёных под руководством специалистов Университета Аберистуита, что в Уэльсе. Спектрометр уже получил имя Enfys, что в переводе с валлийского означает «радуга». Прибор позволит идентифицировать состав проб с поверхности Марса.

Разрыв отношений с «Роскосмосом» оставил проект также без посадочного модуля и средства доставки. У ЕКА была надежда на возобновление сотрудничества с NASA, но на ближайшие годы в США решили прекратить его финансирование. Возможно, к нему вернутся позже, но гарантий в этом нет. В Европе не теряют надежды отправить ровер на Марс, однако если это произойдёт, то не раньше 2028 года.

Согласно ежегодному индексу Nature, Пекин снова стал лучшим городом мира по качеству и количеству научных работ, а Шанхай занял третье место. Среди 50 лучших городов в этом рейтинге 18 китайских, которые за год улучшили свои позиции, тогда как европейские и американские мегаполисы их ослабили. В списке 200 самых научных городов попал один российский — это Москва, которая расположилась на 60 месте.

Источник изображения: Pixabay

В рейтинге Nature Index ведётся подсчёт научных статей, опубликованных в 82 наиболее влиятельных научных журналах мира. Учитываются города проживания авторов и их «удельный вес» в каждой статье. Например, если авторов было 10, то каждый из них получает весовую долю 0,1. Город, в учреждении которого работает автор, получает 1 за каждую опубликованную научную статью.

В список 2023 года попали 32 города с материкового Китая, и почти все они поднялись в рейтинге по сравнению с прошлогодними позициями, за исключением одного лишь Тайюаня, расположенного в центральной части Китая. Пятёрка городов-лидеров — Пекин, Нью-Йорк, Шанхай, Бостон и район залива Сан-Франциско (где находится знаменитая Кремниевая долина) — осталась неизменной.

Среди остальных городов, вышедших вперёд, произошли заметные изменения. Остальные 18 городов материкового Китая, которые вошли в топ-50, поднялись на более высокие позиции по сравнению с прошлым годом, в то время как большинство крупных городов за пределами Китая, включая Токио, Париж и Лондон, упали в рейтинге. Единственным исключением стал Сеул, который поднялся на две позиции.

По обоим показателям Пекин с большим отрывом опередил занявший второе место Нью-Йорк. В новом рейтинге долевой балл китайской столицы составил 3734,62, а счетный балл (по количеству авторов) — 7841, в то время как для Нью-Йорка эти показатели составили 1924,53 и 4693 соответственно. Другие китайские города-рекордсмены в области наук отстают от столицы, но демонстрируют значительную динамику роста по сравнению с прошлым годом.

Так, расположенный на востоке страны Нанкин переместился с 8-го на 6-е место, опередив Балтимор-Вашингтон и Токио. Южный мегаполис Гуанчжоу поднялся с 10-го на 8-е место, потеснив Париж, который опустился с 10-го на 11-е место. Город Хэфэй на юго-востоке Китая обошел Лос-Анджелес и Лондон по долевому показателю — числу, которое в конечном итоге определяет рейтинг Nature Index, — поднявшись на три позиции и заняв 13-е место в списке этого года.

Когда в 2018 году Nature впервые запустил глобальный рейтинг наукоградов, в топ-50 входило всего 10 китайских городов. Спустя шесть лет это число уже удвоилось.

Крупные китайские города всё активнее вкладывают деньги в науку и технику, которые они считают одной из важнейших движущих сил городского развития. Например, финансовые вложения властей Хэфэя в науку и технологии с 2012 по 2022 год выросли с 4 % от общих государственных расходов города до 14,2 %. Число национальных высокотехнологичных предприятий в городе за тот же период увеличились с 615 до 4578.

Из российских наукоградов в списке 200 лучших городов оказалась только столица — Москва, занявшая 60 позицию. По данным индекса, в этом году авторами научных статей были 749 учёных из научных учреждений Москвы с весовой долей 220,92. Это один из высоких показателей в индексе. Для Москвы он составил 50,7 %. Это означает, что половина авторов российских научных статей работала в московских институтах. Российским учёным есть куда стремиться, хотя санкции в этом им очень и очень мешают. Полный список 200 самых научных городов можно найти по ссылке.

Летом этого года группа учёных проекта «Галилей» (Galileo) во главе с руководителем Ави Лоэбом (Avi Loeb) подняла со дна Тихого океана множество крошечных металлических шариков. По словам Лоэба, это фрагменты либо межзвёздного метеорита, либо инопланетного зонда, взорвавшегося над Землёй в январе 2014 года. После первых публикаций данных о составе образцов учёное сообщество подвергло это заявление критике.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 2.2 / 3DNews

Осенью появились несколько статей, посвящённых находке группы проекта «Галилей». Они, как и статьи Ави Лоэба, не публиковались в ведущих научных журналах и присутствуют только на сайте arХiv. Собственно, спор ведётся либо на этой площадке, либо в средствах массовой информации.

Данные о вхождении в атмосферу Земли некоего межзвёздного тела массой около 460 кг со скоростью около 60 км/с опираются на официальное заявление Министерства обороны США. Никаких других достоверных свидетельств о событии нет. Ряд учёных считают, что датчики военных выдали ошибочные параметры и безоговорочно доверять им нельзя. Но даже если скорость объекта соответствует заявленной, что говорит о его прибытии из-за пределов нашей галактики, от него мало что осталось бы после вхождения в атмосферу — метеорит или что-то иное полностью испарились бы от удара об воздух. Поднимать со дна океана было бы нечего.

«Если бы болид 2014-01-08 был межзвёздным, то практически ничего из него не уцелело бы при входе в атмосферу, — пишут авторы нового исследования, профессора Стивен Деш из Университета штата Аризона и Алан Джексон из Университета Таусона. — Если бы он летел со скоростью, о которой сообщалось (а она должна быть межзвездной), то, по крайней мере, 99,8 %, а возможно, и > 99,9999 % его испарились бы в атмосфере, оставив незначительное количество для осаждения на морском дне».

Также есть проблема доказательства того, что образцы были получены именно от этого метеорита. Учёные не знают, где упал метеор 2014 года и упал ли вообще. Наконец, было бы крайне сложно найти крошечные кусочки именно этого метеорита, обыскивая океан в радиусе 48 км спустя почти 10 лет после его появления. С другой стороны, маленькие металлические шарики встречаются на морском дне повсеместно. Некоторые из них являются микрометеоритами, другие извергаются вулканами или образуются в результате промышленной деятельности нашей цивилизации. Они естественным образом накапливаются на дне океана с течением времени.

Тем не менее, экспедиция из района Папуа-Новой Гвинеи, над которой предположительно распалось межзвёздное небесное тело, привезла собранные со дна Тихого океана образы в виде магнитящихся металлических шариков субмиллиметрового размера. Образцы собирались магнитным тралом. Метеоритное вещество, как известно, магнитится, поэтому вы можете сами, например, отличить обычный камень от камня из космоса.

Поднятые со дна Тихого океана образцы межзвёздного метеорита. Источник изображения: Galileo Project

В статье на сайте arXiv Лоэб описал «аномальные» свойства найденных образцов. В частности, он обратил внимание на пять шариков, которые содержали высокий процент бериллия, лантана и урана. Он назвал эти пять образцов «BeLaU-сферулами». Впоследствии он и другие исследователи предположили, что эти странные шарики могут быть свидетельством инопланетных технологий.

Если предположить космическое происхождение образцов, то они действительно выглядят странно и по составу крайне отличаются от всего, что встречалось ранее. Однако, как отмечается в опубликованной 23 октября в журнале Research Notes of the AAS работе, образцы соответствуют профилю веществ, входящих в угольную золу. Автор исследования Патрисио Галлардо, астроном из Чикагского университета, пишет, что в связи с этим «метеоритное происхождение маловероятно».

Как написал по этому поводу астробиолог NASA Калеб Шарф на сайте X, ранее известном как Twitter: «Что же, они действительно обнаружили свидетельства существования технологической цивилизации... прямо здесь, на Земле».

Но Ави Лоэб продолжает настаивать на своей версии. В частности, он говорит, что без непосредственного изучения образцов, а кроме него их никто не анализировал, невозможно делать какие-либо выводы. Что касается утверждения о земном происхождении образцов от сжигания угля, то в регионе поиска, по заверениям учёных, не должно быть угольной минерализации. Наконец, зольные отходы не магнитятся, что тоже опровергает земную природу образцов.

Учёный заявляет, что 93 % собранных образцов ещё не были проанализированы, и предостерёг критиков от поспешных выводов о происхождении сфер до получения всех данных. Делать окончательные заявления о природе шариков до того, как они будут должным образом проанализированы в рецензируемом исследовании, было бы «непрофессионально», говорит сторонник межзвёздного происхождения образцов.

Международный коллектив физиков впервые наблюдал объёмные спиновые вихри в обычных материалах, что поможет вывести электронику на новый уровень. Речь идёт о таких структурах, как солитоны Хопфа или хопфионы (hopfions). Это устойчивая вихреподобная структура поля, которая может считаться квазичастицей, с которой можно работать — создавать на её основе память, кубиты и элементы логики нейроморфных процессоров.

Компьютерное представление хопфиона с указанием направлений спинов в кольце. Источник изображений: Филипп Рыбаков

Хопфитоны можно считать трёхмерным аналогом скирмионов. Скирмионы, как топологические структуры в плоском 2D-исполнении, открыты достаточно давно. Хопфионы оставались известными науке лишь в виде решений сложных уравнений, тогда как на практике они в простейшем случае напоминали бы бублик поля в объёме материала. Впрочем, в специально синтезированных материалах хопфионы можно было наблюдать, но в более привычных ещё нет.

Совместный коллектив учёных из Швеции, США и Китая смог добиться устойчивого образования хопфионов в толще пластинки из железа и германия. «Наши результаты важны как с фундаментальной, так и с прикладной точки зрения, поскольку появился новый мост между экспериментальной физикой и абстрактной математической теорией, что может привести к тому, что хопфионы найдут применение в спинтронике», — заявил ведущий автор исследования Филипп Рыбаков, научный сотрудник факультета физики и астрономии Уппсальского университета (Швеция).

Более глубокое понимание того, как функционируют различные компоненты материалов, важно для разработки инновационных материалов и технологий будущего. Например, область спинтроники, изучающая спин электронов, открыла многообещающие возможности объединения электрических и магнитных свойств электронов для таких приложений, как новая электроника, включая логику и память. Яркий пример из этого — разработка трековой памяти, предложенная компанией IBM около десяти лет назад.

Наблюдение хопфиона через просвечивающий электронный микроскоп в 180-нм образце. Источник изображения: Fengshan Zheng/Forschungszentrum Jülich

«Поскольку объект новый и многие его интересные свойства еще не открыты, трудно делать прогнозы относительно его конкретных приложений в спинтронике. Однако можно предположить, что наибольший интерес хопфионы могут представлять при переходе в третье измерение практически всех технологий, разрабатываемых на основе магнитных скирмионов: трековой памяти, нейроморфных вычислений, кубитов (основной единицы квантовой информации). По сравнению со скирмионами хопфионы обладают дополнительной степенью свободы за счет трёхмерности и, следовательно, могут двигаться не в двух, а в трёх измерениях», — пояснил Рыбаков.

Инженеры Манчестерского университета с успехом выполнили задачу по созданию и отправке в полёт самого большого в мире квадрокоптера. При этом гигантский беспилотник с 6-метровым размахом рамы остался в рамках допустимых норм для полётов без специального разрешения.

Источник изображения: University of Manchester

Управление гражданской авиации Великобритании без специальных разрешений позволяет полеты БПЛА со взлётной массой не более 25 кг (55 фунтов). Инженеры из Манчестера сделали всё возможное, чтобы не превысить этот лимит, и им это удалось. Итоговый вес самого большого в мире квадрокоптера составил 24,5 кг.

Проект начинался как затея подтолкнуть студентов университета выбрать нетривиальную, лёгкую, недорогую и экологически чистую альтернативу углеродному волокну. В результате был выбран пенокартон толщиной 5 мм, из которого изготовили полый каркас рамы квадрокоптера. Материал был нарезан лазером и склеен термоклеем в одно изделие.

«Пенокартон — интересный материал для работы, — рассказал инженер-исследователь Дэн Конинг (Dan Koning), руководитель группы проектирования и сборки. — При правильном использовании мы можем создавать сложные аэрокосмические конструкции, в которых каждый компонент будет прочным настолько, насколько это необходимо — здесь нет места чрезмерной инженерии. Благодаря такой практике проектирования и после проведения обширных исследований мы можем с уверенностью сказать, что создали самый большой в мире беспилотный квадрокоптер».

Полный размах каждой балки квадрокоптера составляет 6,4 м. Как сообщает нам страничка на сайте университета, на момент написания статьи не было зарегистрировано ни одного специально построенного беспилотного квадрокоптера (с четырьмя роторами) в любой весовой категории, который был бы больше манчестерского аппарата.

Безусловно, существуют прототипы электрических аппаратов с вертикальными взлётом и посадкой, размеры которых превышают модель студентов, но в них используется более четырех пропеллеров, а это уже другой разговор.

Компания QuInAs Technology — британский разработчик энергонезависимой памяти нового типа — сообщил о закупке оборудования для изготовления 20-нм прототипа. Образец должен подтвердить заявленные высокие характеристики UltraRAM от высочайших скоростей чтения до способности выдержать 10 млн циклов перезаписи. После этого компания рассчитывает начать мелкосерийное производство новинки и найти заказчиков среди производителей памяти с мировым именем.

Источник изображений: QuInAs Technology

Память UltraRAM разработана физиками из британских университетов Ланкастера и Уорвика. Для коммерциализации разработки зимой этого года была создана компания QuInAs Technology. Дебют компании состоялся на нынешнем августовском саммите Flash Memory Summit 2023. Более того, она получила престижную награду как «Самый инновационный стартап в области флеш-памяти». Говорят, представители Meta✴ замучили изобретателей вопросами. Уж очень им понравились энергоэффективные параметры новинки.

Журналисты ресурса Tom's Hardware получили возможность посетить лабораторию, в которой создаются образцы UltraRAM и где происходит их тестирование. Специалисты QuInAs Technology продолжают работать на базе физического факультета Университета Ланкастера. На полученные от инвесторов деньги они закупают новое производственное и тестирующее оборудование для лаборатории и на следующем этапе намерены довести образцы UltraRAM до 20-нм технологических норм.

Тестирование 20-нм образцов позволит подтвердить и, вероятнее всего, даже улучшить и без того очень и очень хорошие характеристики будущей энергонезависимой памяти, которая потенциально способна заменить флеш-память 3D NAND. Разработчик ожидает снижение латентности UltraRAM на порядок по сравнению с оперативной памятью DRAM и увеличение циклов перезаписи до 10 млн и даже выше, что на несколько порядков больше, чем у современной 3D NAND. Задержка при чтении UltraRAM должна составить порядка 1 нс.

Также заряд в ячейках UltraRAM способен храниться свыше 1000 лет без утечек, что, в целом, говорит о её высокой энергоэффективности. Память UltraRAM обещает быть в 100 раз более энергоэффективной, чем DRAM и в 1000 раз лучше по этому показателю, чем 3D NAND.

Высочайшая энергоэффективность и защита от утечек обеспечивается инновационным трёхслойным барьером и плавающим затвором из арсенида индия и антимонида алюминия (InAs / AlSb). В обычной памяти 3D NAND оксидный плавающий затвор в ячейке постепенно разрушается, тогда как у памяти UltraRAM затвор практически нейтральный к внешним воздействиям. Чтение также происходит неразрушающим способом, что в сумме даёт такое невероятное по современным меркам число циклов перезаписи. Электроны туннелируют в ячейку через тройной барьер в условиях резонанса и таким же образом покидают её в процессе стирания, что делает процесс записи очень и очень энергоэффективным.

Для продолжения работы над UltraRAM компания получила грант от британского фонда ICURe Exploit от Innovate UK, о чём она должна сообщить в ближайшее время. Средства помогут приблизить коммерциализацию продукта. Как признались в QuInAs Technology, производители памяти ищутся на Тайване, а не в Европе. По всей видимости, первыми новую память примерят на себя процессоры и контроллеры в качестве встраиваемых массивов. Высокоскоростная, устойчивая к износу и энергонезависимая память для процессоров — это ключ к росту производительности, мобильности и даже к новым архитектурам.

Фосфор, как и графен способен образовывать атомарно тонкие полупроводниковые структуры. Это открывает перед ним дорогу в аккумуляторы, солнечные элементы и датчики, которые благодаря этому веществу могут стать лучше. Но всё упирается в проблемы при переходе из лабораторий в массовое производство. Помочь с этим фосфору взялись британские учёные, и у них всё может получиться.

Источник изображения: University College London

Университетский колледж Лондона начал проводить эксперименты с нанонитями фосфора с 2019 года. Нанолисты на основе фосфора впервые были получены учёными в 2014 году. С тех пор исследователи опубликовали свыше 100 статей об этом материале и преимуществах его использования в датчиках и в электронике в целом. Со временем выяснилось, что получение из страниц нанонитей фосфора также позволяет улучшать и изменять свойства материалов, но простых технологий для этого не было.

Британские учёные начали выделять фосфорные нити из листов около четырёх лет назад и вскоре выяснили, что легирование фосфора мышьяком даёт дополнительные преимущества перспективному материалу. В частности, мышьяк обеспечивает нанонитям электронную и дырочную проводимость, что избавляет от необходимости использовать в соединениях с фосфором углерод. Тем самым, например, при изготовлении анодов батарей с использованием нановолокон из фосфора и мышьяка ёмкость аккумуляторов будет выше за счёт удаления из состава электродов углерода.

Аналогично улучшается внутренняя проводимость солнечных батарей и повышается чувствительность датчиков, если в состав материалов для них вводятся нанонити из фосфора, легированного мышьяком.

Для массового производства «чудо-материала» учёные из Университетского колледжа Лондона предложили смешивать кристаллические структуры из листов фосфора и мышьяка с литием, растворённым в жидком аммиаке при температуре -50 °C. Через сутки аммиак удаляется и заменяется органическим растворителем. Атомарно тонкая структура нанолистов позволяет ионам лития перемещаться только в одном направлении, что ведёт к образованию продольных трещин и, в итоге, к образованию множества нановолокон. Эта технология подходит для массового производства нанонитей, утверждают учёные и надеются этим заинтересовать производителей.