Научно-популярные документальные фильмы

[Otobrajaemiy]

Представьте, что вы никогда не сможете умереть. Не из-за эликсира бессмертия или медицинского чуда, а из-за фундаментальных законов квантовой физики. Звучит невероятно? Добро пожаловать в мир квантового бессмертия — самой странной идеи современной науки, где ваше сознание всегда оказывается в тех вселенных, где вы продолжаете жить, независимо от опасности.

 

[Otobrajaemiy]

Как дроны учатся ориентироваться по звездам

История навигации по звездам уходит корнями в эпоху великих морских путешествий. В те времена капитаны использовали секстанты и хронометры, чтобы определять свои координаты с точностью до 2.8 километров. Инженеры из Университета Южной Австралии переосмыслили (https://www.mdpi.com/2504-446X/8/11/652) эту древнюю технику для современных дронов. Главным прорывом стал алгоритм, который позволяет определять местоположение без сложных стабилизирующих систем.

Процесс навигации происходит так: дрон выполняет круговой полет, фотографируя небо во всех направлениях компаса. Алгоритм анализирует серию снимков, устраняет погрешности и синхронизирует камеру с системой ориентации дрона. Точность определения позиции составляет около 4 километров.

Один из авторов проекта подчеркивает: "Наша система намного проще и легче традиционных звездных навигационных систем. Она не требует стабилизирующего оборудования, что делает ее идеальной для небольших дронов."

Технология особенно актуальна для полетов над океанами и в зонах где GPS-сигнал может быть заглушен. Кроме того, она найдет применение в длительном экологическом мониторинге удаленных территорий.

 

[Otobrajaemiy]

Двойные звёзды как космические корабли

Исследователь из Брюссельского свободного университета Клемент Видаль выдвинул (https://arxiv.org/abs/2411.05038) интригующую гипотезу о том, как развитые цивилизации могли бы путешествовать по галактике. Ключевая идея состоит в использовании двойных звёздных систем.

Главное преимущество двойной системы в том, что цивилизация может использовать одну звезду как источник энергии, а вторую — для создания тяги. В своей работе Видаль детально анализирует конфигурацию из нейтронной звезды и звезды малой массы на тесной орбите, где сильная гравитация нейтронной звезды может служить готовым источником энергии для управления всей системой.

Принцип движения основан на асимметричном выбросе материи одной из звёзд. Это может достигаться с помощью неравномерного нагрева звёздной поверхности или создания асимметричных магнитных полей. При выбросе материи в одном направлении вся система получает импульс в противоположную сторону, что позволяет ей двигаться в пространстве.

Особенно интересен предложенный механизм управления: если активировать устройство в определённой точке орбиты, система будет двигаться в одном направлении. Изменяя продолжительность активации или ориентацию устройства, можно корректировать курс.

Учёный указывает на реальные системы, которые демонстрируют необычные ускорения: пульсары PSR J0610-2100 ("чёрная вдова") и PSR J2043+1711 ("красная спинка").

По вашему мнению: это просто фантазия или гипотеза заслуживает право на жизнь?

 

[Otobrajaemiy]

Обнаружены рекордные электроны из космоса

Астрофизики зафиксировали (https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.221001) самые энергетически мощные электроны из когда-либо зарегистрированных, достигающих Земли. Эти космические лучи обладают энергией в триллионы раз превышающей энергию видимого света, и предположительно исходят от источника, находящегося относительно недалеко от нашей Солнечной системы.

Открытие было сделано в результате анализа 10-летних наблюдений обсерватории HESS в Намибии. Новые электроны достигают энергии в 40 тераэлектронвольт (ТэВ), что значительно превышает обычный показатель в несколько сотен гигаэлектронвольт (ГэВ).

Обнаружение стало возможным благодаря интересному методу наблюдения: когда космические лучи входят в атмосферу Земли, они сталкиваются с атомами и молекулами воздуха, создавая каскад вторичных частиц. Специальные алгоритмы позволили учёным выделить электроны из общего потока частиц, что привело к обнаружению ранее невиданного диапазона высокоэнергетических космических электронов.

Исследователи определили, что источник этих частиц должен находиться в пределах нескольких тысяч световых лет от нашей Солнечной системы. Наиболее вероятным кандидатом на роль источника является пульсар — нейтронная звезда, испускающая лучи электромагнитного излучения из своих полюсов.

 

[Otobrajaemiy]

Телескоп Джеймса Уэбба обнаружил древнейшие галактики во Вселенной

Космический телескоп Джеймса Уэбба снова бьёт рекорды! В рамках проекта GLIMPSE учёные обнаружили (https://arxiv.org/pdf/2411.13640) пять галактик-кандидатов, которые существовали всего через 200 миллионов лет после Большого взрыва. Это значит, что их свет путешествовал к нам около 13.6 миллиардов лет!

Как это удалось увидеть? Помог эффект гравитационного линзирования – явление, предсказанное Эйнштейном. Массивное скопление галактик Abell S1063 действует как гигантская лупа, искривляя и усиливая свет далёких объектов. Без этого природного увеличительного стекла галактики были бы слишком тусклыми даже для мощного "Уэбба".

Интересный факт: из-за расширения Вселенной эти потенциальные галактики сейчас находятся от нас на расстоянии около 34 миллиардов световых лет!

Учёные считают, что это могут быть одни из первых галактик во Вселенной – у природы было всего 150 миллионов лет, чтобы их сформировать.

Открытие ставит новые вопросы о ранней Вселенной. По словам руководителя исследования Василия Кокорева, телескоп обнаруживает больше ярких древних галактик, чем предполагали существующие модели.

 

[Otobrajaemiy]

Атлас человеческого тела на клеточном уровне

Грандиозный научный проект Human Cell Atlas (HCA) подходит (https://www.nature.com/collections/jccbbdahji) к важному рубежу. Учёные почти завершили первую версию карты человеческого тела, включающую все 37.2 триллиона клеток. И результаты выглядят потрясающе!

За восемь лет работы проект объединил более 3600 исследователей из 102 стран. Они изучают 18 биологических систем организма, от костей до мозга. Недавно опубликованные изображения показывают невероятную детализацию человеческого тела на клеточном уровне.

Особую ценность проект представляет для медицины. Исследователи отмечают, что хотя мы знаем о более чем 100 000 генетических вариантов, связанных с заболеваниями, мы до сих пор не понимаем, в каких именно клетках они активны. Атлас поможет это выяснить.

Благодаря использованию ИИ и машинного обучения, проект значительно ускорился с момента своего старта в 2016 году. Эта работа может совершить революцию в разработке лекарств и персонализированной медицине, позволяя учитывать клеточное разнообразие каждого пациента.

 

[Marijuan]

Помимо известных нам восьми планет Солнечной системы есть ещё одна, неизвестная нам? Орбиты других небесных тел могут указывать на существование такой планеты. И уже есть идеи, где эту планету искать. Поиски девятой (а возможно, ещё и десятой) планеты Солнечной системы обсуждают физик Алексей Семихатов и астроном Владимир Сурдин.

Помимо известных нам восьми планет Солнечной системы есть ещё одна, неизвестная нам? Орбиты других небесных тел могут указывать на существование такой планеты. И уже есть идеи, где эту планету искать. Поиски девятой (а возможно, ещё и десятой) планеты Солнечной системы обсуждают физик Алексей Семихатов и астроном Владимир

Владимир Сурдин один из самых популярных астрономов

 

[Otobrajaemiy]

Владимир Сурдин один из самых популярных астрономов

Да, нравится его смотреть. Популизатор хороший. Хотя слышал студенты его говорят что он суровый учитель)

 

[Otobrajaemiy]

 

[Otobrajaemiy]

Как выглядит частица света?

Невероятное достижение в мире физики! Исследователи из Университета Бирмингема сделали то, что раньше считалось невозможным – они создали (https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.203604) визуализацию формы фотона, той самой частицы, из которой состоит свет.

Почему это так сложно? Фотоны – удивительные частицы. Именно они позволяют нам видеть мир, попадая на сетчатку глаза или матрицу фотоаппарата. Но сфотографировать сам фотон нельзя, поскольку частицы света не взаимодействуют друг с другом.

Команда физиков нашла оригинальное решение, разработав специальную версию квантовой теории поля. Они изучили, как фотон излучается атомом на поверхности кремниевой наночастицы. Оказалось, что наночастица существенно влияет на поведение фотона, делая его излучение в тысячи раз более вероятным и даже позволяя ему многократно поглощаться атомом.

То, что мы видим на изображении – это не привычная нам фотография, а карта вероятностей. Чем ярче область на изображении, тем выше шанс обнаружить там фотон в конкретный момент времени. Интересно, что вся эта информация о распределении интенсивности существует в "волновой функции" фотона ещё до того, как частица будет обнаружена.

Учёным пришлось решить сложнейшую математическую задачу. Используя комплексный анализ, они преобразовали бесконечное количество возможных взаимодействий света с наночастицей в ограниченный набор из нескольких сотен "комплексных" световых мод. Это позволило впервые точно рассчитать форму фотона.

 

[Marijuan]

 

[Marijuan]

 

[Otobrajaemiy]

Solar Orbiter запечатлел беспрецедентно детальные изображения Солнца

Европейское космическое агентство опубликовало серию уникальных снимков Солнца, полученных с помощью аппарата Solar Orbiter. Эти изображения демонстрируют высокую детализацию фотосферы - слоя, излучающего видимый солнечный свет.

Используя инструмент Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI), учёным удалось зафиксировать конвективные ячейки на поверхности Солнца диаметром около 1000 километров. Особый интерес представляет карта магнитных полей, показывающая их концентрацию в областях солнечных пятен, что объясняет пониженную температуру этих регионов.

Впечатляющие результаты получены также с помощью инструмента Extreme Ultraviolet Imager (EUI), который зафиксировал корону - внешнюю атмосферу Солнца, где можно наблюдать выбросы плазмы вдоль магнитных силовых линий. Эти выбросы формируют солнечный ветер, способный вызывать полярные сияния на Земле и других планетах.

Для создания полных изображений потребовалась сложная процедура съемки и обработки данных: 25 отдельных снимков, сделанных за 4 часа, были объединены в мозаику разрешением 8000 пикселей. В оригинальном качестве можно скачать по этой ссылке (https://www.esa.int/Science_Explora...iews_show_sunspots_fields_and_restless_plasma) (нажмите на картинку и у вас появятся варианты скачивания).

 

[Otobrajaemiy]

"Кот Шрёдингера", который живёт 20 минут

Команда учёных из Китайского университета науки и технологий создала (https://www.nature.com/articles/s41566-024-01555-3) состояние "кота Шрёдингера" с рекордным временем жизни, используя охлаждённые атомы иттербия-173.

Что особенного в этом достижении? В квантовой физике спины атомов используются как сверхчувствительные датчики для измерения магнитных полей и других физических явлений. Состояние "кота Шрёдингера" - это квантовая суперпозиция двух противоположных спиновых состояний, которая обеспечивает максимальную чувствительность измерений.

Исследователи использовали хитрый трюк: они поместили атомы иттербия-173 (со спином 5/2) в оптическую решётку и с помощью лазерных импульсов создали суперпозицию состояний со спинами +5/2 и -5/2. Самое удивительное, что это состояние оказалось устойчивым к шумам и пространственным вариациям решётки, сохраняясь более 20 минут.

Чувствительность измерений в этой системе достигла предела Гейзенберга - фундаментального ограничения в квантовой механике. Это открытие может найти применение в атомной магнитометрии, квантовых вычислениях и поиске новой физики за пределами Стандартной модели.

 

[Otobrajaemiy]

 

[Otobrajaemiy]

 

[Otobrajaemiy]

Механический кубит

Физики из ETH Zürich создали (https://www.science.org/doi/10.1126/science.adr2464) первый в мире полностью механический кубит, решив одну из ключевых проблем квантовых вычислений: время когерентности.

Это критически важный параметр для квантовых компьютеров, показывающий, как долго кубит может сохранять квантовое состояние без потери информации. В традиционных электромагнитных кубитах это время крайне мало - квантовое состояние разрушается практически мгновенно из-за взаимодействия с окружающей средой. Именно поэтому учёные обратились к механическому решению.

В основе изобретения лежит пьезоэлектрический диск на сапфировой подложке, работающий как миниатюрный барабан. Он может находиться в состоянии покоя, вибрации или их суперпозиции - уникальном квантовом состоянии, когда система существует одновременно в нескольких конфигурациях.

Устройство состоит из двух частей: механического резонатора и сверхпроводящего кубита, каждый на отдельном сапфировом основании. Благодаря особой технологии изготовления и использованию сверхпроводящих материалов, механический кубит демонстрирует значительно более длительное время когерентности по сравнению с существующими решениями.

Сейчас исследователи работают над улучшением характеристик устройства, экспериментируя с новыми материалами. Следующий важный этап - интеграция механических кубитов с квантовыми вентилями для создания полноценного квантового компьютера.

 

[Otobrajaemiy]

 

[Otobrajaemiy]

Память живет не только в мозге?

Исследователи из Нью-Йоркского университета совершили открытие (https://www.nature.com/articles/s41467-024-53922-x), бросающее вызов традиционным представлениям о памяти. Оказалось, что клетки за пределами мозга также способны к обучению и формированию воспоминаний, используя те же механизмы, что и нейроны.

Для проверки этой гипотезы ученые провели серию экспериментов, основанных на давно известном в неврологии "эффекте распределенного обучения". Этот эффект демонстрирует, что информация лучше усваивается при изучении с перерывами, чем при интенсивном "зубрежке". В лабораторных условиях исследователи взяли два типа немозговых клеток человека - из нервной ткани и почек.

Чтобы отследить процесс обучения, команда генетически модифицировала клетки, встроив в них флуоресцентный белок-маркер. Когда "ген памяти" активировался, белок начинал светиться, позволяя точно фиксировать реакцию клеток. Затем клетки подвергались воздействию химических сигналов, имитирующих работу нейромедиаторов в мозге.

Результаты превзошли ожидания. При подаче сигналов с интервалами клетки не только активировали "ген памяти", но делали это гораздо интенсивнее и дольше, чем при непрерывной стимуляции. "Это показывает, что способность учиться через повторения с интервалами - фундаментальное свойство всех клеток", - объясняет руководитель исследования Николай Кукушкин.

Открытие может революционизировать наше понимание работы организма. По словам ученых, различные органы, возможно, могут "запоминать" важную информацию: поджелудочная железа может хранить данные о режиме питания, а раковые клетки - о схемах химиотерапии.

 

[Otobrajaemiy]

Учёные заставили свет отбрасывать тень

Исследователи из Национальной лаборатории Брукхейвена провели эксперимент (https://www.eurekalert.org/news-releases/1064416?), который противоречит базовым представлениям о физике света. Им удалось создать условия, при которых лазерный луч отбрасывает тень - явление, считавшееся теоретически невозможным.

"Раньше считалось, что лазерный свет не может отбрасывать тень, поскольку свет обычно проходит через другой свет без взаимодействия", - объясняет ведущий автор исследования Рафаэль Абрахао. Однако ученым удалось преодолеть это ограничение с помощью сложной оптической установки.

Эксперимент построен на взаимодействии двух лазеров. Мощный зеленый лазер пропускался через рубиновый куб, который затем освещался сбоку синим лазером. В результате зеленый луч начинал блокировать часть синего света, проецируя свои очертания на экран. Контрастность получившейся тени достигала 22% - примерно столько же, сколько у тени дерева в солнечный день.

Физика этого явления оказалась весьма интригующей. Когда зеленый лазер проходит через рубин, он увеличивает поглощение кристаллом синего света. При этом образуются особые квазичастицы - поляритоны, которые представляют собой гибрид фотонов и атомов материала. Технически именно они, обладая массой, создают тень, но без фотонов этот эффект был бы невозможен.

Хотя практическое применение этого открытия пока не очевидно, исследователи считают, что оно может привести к созданию новых методов производства, визуализации и освещения.

 

[Otobrajaemiy]

Посмотреть вложение 13234
Учёные заставили свет отбрасывать тень

Исследователи из Национальной лаборатории Брукхейвена провели эксперимент (https://www.eurekalert.org/news-releases/1064416?), который противоречит базовым представлениям о физике света. Им удалось создать условия, при которых лазерный луч отбрасывает тень - явление, считавшееся теоретически невозможным.

"Раньше считалось, что лазерный свет не может отбрасывать тень, поскольку свет обычно проходит через другой свет без взаимодействия", - объясняет ведущий автор исследования Рафаэль Абрахао. Однако ученым удалось преодолеть это ограничение с помощью сложной оптической установки.

Эксперимент построен на взаимодействии двух лазеров. Мощный зеленый лазер пропускался через рубиновый куб, который затем освещался сбоку синим лазером. В результате зеленый луч начинал блокировать часть синего света, проецируя свои очертания на экран. Контрастность получившейся тени достигала 22% - примерно столько же, сколько у тени дерева в солнечный день.

Физика этого явления оказалась весьма интригующей. Когда зеленый лазер проходит через рубин, он увеличивает поглощение кристаллом синего света. При этом образуются особые квазичастицы - поляритоны, которые представляют собой гибрид фотонов и атомов материала. Технически именно они, обладая массой, создают тень, но без фотонов этот эффект был бы невозможен.

Хотя практическое применение этого открытия пока не очевидно, исследователи считают, что оно может привести к созданию новых методов производства, визуализации и освещения.