| | От | Pout |  |
| К | Pout |  |
| Дата | 27.10.2004 22:00:00 |  |
| Рубрики | Прочее; |  |
Темная энергия может быть уловлена в лаборатории . БАБ не дремлет
содержательная подборка с направления "прорыва"
с сайта (между прочим,Березовского -молодец БАБ)
grani.ru
--------
Темная энергия может быть изучена в лаборатории
[Кристиан Бек и Майкл Маккей www.maths.qmul.ac.uk] Два физика - один из
Великобритании, а другой из Канады - утверждают, что для измерения
важнейших свойств таинственной "темной энергии", которая все последнее
десятилетие буквально сводила с ума астрономов и космологов, достаточно
поставить простой лабораторный эксперимент. Его можно провести с помощью
хорошо известных устройств, основанных на явлении сверхпроводимости.
Речь идет о так называемом джозефсоновском контакте (Josephson
junctions). Именно эффект Джозефсона - то есть протекание
сверхпроводящего тока через тонкую (порядка нанометра) изолирующую или
несверхпроводящую прослойку между двумя сверхпроводниками, -
теоретически предсказанный в 1962 году и уже в следующем году
обнаруженный экспериментально, поможет ответить на самый интригующий
вопрос о природе темной энергии во Вселенной - является ли она
следствием квантовых вакуумных флюктуаций или чем-то иным.
[цитата] статья
{ Силу, возникающую из пустоты, приспособят к чему-нибудь путному
.../Society/Science/m.42171.html
[Измерение эффекта Казимира. Схема с сайта www.eetimes.com] Генрих
Казимир еще в 1948 году предложил эксперимент, который мог бы
подтвердить квантовую теорию физического вакуума (то, что вакуум на
самом деле не пуст, а заполнен то и дело виртуально возникающими и
исчезающими парами частиц и античастиц). Теперь американские
исследователи сумели проверить этот эффект с точностью до 0,5 %.
Выяснилось, что эффект Казимира действительно должен серьезно влиять на
наноразмерные устройства. }
К настоящему времени целый ряд вполне надежных и независимых друг от
друга астрофизических наблюдений показывает, что наша Вселенная на 73%
или даже больше состоит из темной энергии - то есть своего рода
антигравитации, которая заставляет Вселенную расширяться со все
ускоряющейся скоростью. Однако до сих пор доподлинно неизвестно, что
собой представляет эта самая темная энергия. Энергия самого вакуума
принадлежит к числу тех кандидатов, которые в первую очередь приходят на
ум - ведь согласно одной из самых красивых гипотез, вся наша Вселенная и
является одной такой гигантской вакуумной флюктуацией. Однако количество
вакуумной энергии, вычисленное в соответствии с современными теориями,
оказывается приблизительно в 120 раз меньшим того, что требуется для
согласия с наблюдениями.
Квантовые флюктуации возникают потому, что вакуум на самом деле не
является "абсолютной пустотой", как это было принято в классической
физике. Ведь в рамках квантовой механики всегда существуют своего рода
нулевые колебания вакуума, то есть процессы постоянного рождения и
распада пар виртуальных частиц и соответствующих античастиц. Это прямое
следствие фундаментального принципа неопределенности Гейзенберга,
согласно которому у частиц и квантовых полей невозможно одновременно
измерить точное значение координат и импульса (а в случае
"классического" вакуума они были бы известны и равны нулю). Именно
вследствие такой физической "особенности" вакуум и обладает столь
богатой структурой, а "кипение" вакуума выражается в различных эффектах
вроде известного эффекта Казимира. Проявление своеобразной "вакуумной
энергии" можно изучить и в случае джозефсоновского контакта.
В 1982 году Роджер Кох (Roger Koch) и его коллеги из Калифорнийского
университета в Беркли (University of California at Berkeley) и
Лаборатории имени Лоуренца в Беркли (Lawrence Berkeley Laboratory)
{поставили эксперимент}
http://link.aps.org/abstract/PRB/v26/p74
, в ходе которого они изучали частотный спектр колебаний тока в
джозефсоновском контакте. Их установка была охлаждена до температур
порядка милликельвинов, и таким образом тепловые колебания частиц были
сведены к минимуму, оставляя место только квантовым "нулевым"
колебаниям.
Теперь Кристиан Бек ({Christian Beck})
http://www.maths.qmul.ac.uk/~beck/
из лондонского Университета королевы Марии ({Queen Mary University}) и
Майкл Маккей ({Michael Mackey})
из Университета МакГилл ({McGill University}) в Монреале заново
проанализировали полученные тогда данные в свете новых астрофизических
оценок плотности темной энергии во Вселенной. Они предполагают, что
нулевые колебания квантовых полей, измеренные группой Коха, говорят о
том, что плотность вакуумной энергии отлична от нуля, и вместе с тем это
значение не может превысить значение плотности темной энергии во
Вселенной. Используя эту предпосылку, можно предсказать, что в спектре
колебаний на частоте приблизительно nu_c=1,69х1012 герц должен быть
провал.
Таким образом максимальные частоты, которые были достигнуты к настоящему
времени в экспериментах, имеют тот же самый порядок величины, как и
nu_c, и связаны с нижней границей плотности темной энергии во Вселенной.
Бек и Маккей полагают, что будущие эксперименты с новым поколением
"джозефсоновских контактов", оперирующие более высокими частотами, могут
помочь выяснить, действительно ли существует предсказанный ими провал.
Такие эксперименты способны установить связь темной энергии с энергией
вакуума.
Нужно отметить, что за будущими экспериментами по дальнейшему изучению
эффекта Джозефсона дело, скорее всего, не станет. Ведь сверхпроводящие
элементы, магнитные квантовые эффекты и джозефсоновские переходы теперь
оказались на самом переднем краю науки и техники - они теснейшим образом
связаны с новейшими разработками в области квантовых компьютеров и
нанотехнологий.
Источники:
{Could dark energy be studied in the lab?} - PhysicsWeb
http://physicsweb.org/article/news/8/6/17
{Has dark energy been measured in the lab?} - arXiv
{Максим Борисов}
05.07.2004
[справка] справка
Джозефсоновские контакты и квантовые компьютеры
Эффект Джозефсона обнаруживается при изучении вольт-амперной
характеристики джозефсоновских контактов. При пропускании через
джозефсоновские контакты достаточно слабого тока напряжение на контакте
отсутствует, то есть ток является чисто сверхпроводящим (джозефсоновский
ток). Его существование связано с неполным разрушением куперовских пар
электронов при их прохождении через очень тонкую несверхпроводящую
прослойку. Такой режим называется стационарным эффектом Джозефсона, он
обнаружен экспериментально в 1963 году. При увеличении тока через
контакт на контакте возникает напряжение (это называется уже
нестационарным эффектом Джозефсона). Свойство джозефсоновских контактов
переключаться с нулевого на конечное напряжение при превышении током
критического значения в совокупности с малой емкостью позволяет
использовать их в качестве быстродействующих логических элементов
компьютера.
Один или несколько джозефсоновских контактов, включенных в обычную
электрическую цепь, могут обеспечивать автоматический переход от
аналогового способа представления информации к дискретному. Так как
электроны в сверхпроводнике ведут себя "скоррелированно" (образуют так
называемые куперовские пары, обладающие свойствами бозонов), ток и
созданный им магнитный поток квантуются: в кольце из двух
джозефсоновских контактов, включенных параллельно, может укладываться
только целое число длин электронных волн, а внутри такого кольца может
существовать не любой магнитный поток, а только кратный целому числу
квантов магнитного потока.
Элементы быстрой одноквантовой логики, в которых единицей информации
служит квант магнитного потока, позволяют обрабатывать сигналы с
частотами выше 100 ГГц при крайне низком уровне диссипации энергии.
Особенно ценно то, что такая структура является одновременно и
логическим элементом, и ячейкой памяти. Трехмерные структуры, состоящие
из сложенных в стопу джозефсоновских электронных схем, видятся сейчас
как единственная альтернатива планарным полупроводниковым микросхемам.
Наноструктурированная джозефсоновская электроника как нельзя лучше
подходит в качестве физической среды для конструирования квантовых
компьютеров. На основе двумерных сеток джозефсоновских контактов может
быть также создан новый тип компьютерной памяти, строящийся не на базе
традиционной логики, а использующий ассоциативную, распределенную по
всей структуре память, подобно нейронным сетям живых организмов. Такая
система будет способна распознавать образы, принимать оперативные
решения в многофакторных ситуациях (например, в экономике, оборонных
задачах, космических исследованиях) в реальном времени без механического
перебора всех возможных вариантов.
В физических лабораториях уже разработано множество джозефсоновских
элементов и устройств для применения в качестве не только логических
элементов и ячеек памяти, устройств квантового кодирования и передачи
данных, но и генераторов и приемников миллиметровых и субмиллиметровых
излучений, а также высокочувствительных датчиков магнитного поля,
электрического заряда, напряжения, тока, теплового потока и т.д.
Подобные датчики при регистрации малых сигналов имеют чувствительность
вблизи фундаментального квантового предела, т.е. в тысячи, десятки тысяч
раз выше, чем у традиционных полупроводниковых устройств. Это позволяет
использовать их в бесконтактной медицинской диагностике
(магнитокардиографы, магнитоэнцефалографы).
Источники:
"Физическая энциклопедия", М., 1988
----
/Society/Science/m.24146.html
07.04.2004
{[статья] [dot.gif]Экспериментаторы ищут новые силы, предсказанные
теориями суперструн
} {[space1_s.jpg] Самый чувствительный на настоящее время эксперимент
по оценке гравитационного взаимодействия на сверхмалых расстояниях не
дал новых козырей в руки сторонников теории суперструн. Но, несмотря на
все это, идеи дополнительных измерений становятся необычайно популярными
в связи с кризисом стандартных физических моделей, не способных
объяснить новые наблюдения - ускоренно расширяющейся Вселенной, в
которой царит темная энергия. }
/Society/Science/m.55576.html
{[статья] [dot.gif]Самые выдающиеся открытия 2003 года: темная энергия,
пентакварки, бозе-конденсаты, квантовые компьютеры и др.
} {[Зонд WMAP. Изображение с сайта www.gsfc.nasa.gov] Многие западные
издания выстраивают своеобразные хит-парады научных достижений уходящего
2003 года. Мы публикуем один из таких списков, составленный редакцией
издания PhysicsWeb. }
29.12.2003
{[статья] [dot.gif]"Чандра" открывает новый этап в исследованиях темной
энергии
/Society/Science/m.70757.html
} {[Фото NASA/CXC/IoA/S.Allen et al. с сайта chandra.harvard.edu]
Полученные космической рентгеновской обсерваторией "Чандра" снимки
ионизированного газа в скоплениях галактик позволили астрономам
применить новый метод определения массы и энергии, содержащихся в нашей
Вселенной. Было получено независимое подтверждение небывалого явления:
примерно 6 млрд лет назад стадия замедляющегося расширения Вселенной
прекратилась и сменилась стадией ускоренного расширения, продолжающегося
до сих пор. }
- {Максим Борисов}
20.05.2004
/Society/Science/m.70387.html
{[статья] [dot.gif]Теорию суперструн проверят экспериментально
} {[Измерения WMAP. Иллюстрация с сайта Spaceflight Now]
Теорию суперструн можно проверить экспериментально, изучая последствия
Большого взрыва. Такое заявление сделал американский физик Ричард Истэр.
До сих пор теория суперструн подвергалась критике как малоосмысленная
"философия", которая не может получить экспериментального подтверждения
на нынешнем этапе развития науки. Проявить себя теория суперструн может
только в случае экстремально малых расстояний и при очень высоких
энергиях. }
10.02.2004
{[статья] [dot.gif]На крупнейшей карте Вселенной обнаружили темную
энергию
/Society/Science/m.48840.html
} {[Иллюстрация с сайта www.sdss.org] Астрономы составили самую
детальную на текущий момент 3D-модель окружающей нас Вселенной и
уверены, что эта карта позволяет откинуть все сомнения по поводу "темной
энергии": она действительно существует и заполняет весь космос. }
{[статья] [dot.gif]Астрономы обнаружили "потерявшиеся" барионы
/Society/Science/m.22816.html
} {[Иллюстрация с сайта Spaceflight Now] Астрономы обнаружили новый тип
разогретого межгалактического газа, с помощью которого можно
локализовать невидимое присутствие темного вещества во Вселенной.
Газовое облако, в триллион раз массивнее, чем наше Солнце, и в 150 раз
более горячее, окружает нашу местную группу галактик, в которую входит
Млечный путь, туманность Андромеды и еще приблизительно 30 мелких
галактик. }
- {Максим Борисов}
13.02.2003
{[статья] [dot.gif]Super-WIMPs: темная материя может оказаться
необнаружимой в принципе
/Society/Science/m.37362.html
} {[Исследователи из Йоркшира ищут WIMPs. Фото с сайта www.nature.com]
90 % всей материи Вселенной не просто скрывается в виде "не испускающего
свет" вещества, а содержится в форме частиц, названных super-WIMPs
(сверхслабо- взаимодействующие массивные частицы), перед которыми, в
отличие от "просто" WIMPs, совершенно бессильны все известные способы
обнаружения темного вещества. }
08.07.2003
{[статья] [dot.gif]"Твикинг" гравитации покончит с потребностью в
странных силах
/Society/Science/m.37656.html
} {[Майкл Тернер. Фото с сайта physics.uchicago.edu. Коллаж Граней.Ру]
Факт существования темной энергии, казалось бы, однозначно подтвержден
наблюдениями за удаленными сверхновыми и экспериментами с микроволновым
космическим фоном. Однако теперь группа американских физиков показывает,
что факт непрерывно ускоряющегося расширения Вселенной, который лег в
основу подобной гипотезы, можно объяснить и не призывая на помощь
мистическую "дарк энерджи". }
04.07.2003
{[статья] [dot.gif]Неуловимая темная материя блуждает как пьяный
матрос
/Society/Science/m.29481.html
} {[Иллюстрация с сайта www.space.com] До недавнего времени
предполагалось, что таинственное темное вещество распределяется
равномерно в массивном ореоле вокруг каждой галактики. Это не совсем
верно. Такие ореолы действительно существуют, но состоят они из тысяч
отдельных скоплений, которые можно воспринимать как своеобразные
"темные" спутниковые галактики. }
10.04.2003
{[статья] [dot.gif]Мюоны указывают путь к невидимой вселенной
/Society/Science/m.56302.html
} {[С сайта www.bnl.gov/world/] Международная группа физиков из
Брукхэвенской лаборатории сообщила о том, что в экспериментах с
элементарными частицами удалось обнаружить серьезные отклонения от
теоретических предсказаний, даваемых Стандартной моделью. Измерялось
колебание мюонов в магнитном поле. Нарушение Стандартной модели - это
уже вполне ожидаемое событие, многие ученые полагают, что благодаря
этому откроются горизонты новой физики элементарных частиц. }
11.01.2004
{[статья] [dot.gif]Теория "холодного темного вещества" получила
экспериментальное подтверждение
/Society/Science/m.39234.html
} {[Ореолы вокруг галактик. Фото NASA с сайта
www.newsandevents.utoronto.ca] Канадским астрономам из Университета
Торонто удалось измерить протяженность и определить форму массивных
невидимых галактических ореолов, состоящих, согласно современным
теориям, из темного вещества. Выяснилось, что размеры таких ореолов
могут в 5-8 раз превышать видимые размеры галактик (то есть светящееся
вещество - звезды). Ученые использовали в своих целях эффект, называемый
"гравитационным линзированием". }
--------