Дайджест научпоп-новостей за неделю, о которых мы ничего не писали
Астроном заявил об обнаружении аномалии, «ломающей» законы гравитации
Учёные обнаружили «гравитационную аномалию» в некоторых звёздных системах, которая, согласно новому исследованию, может перевернуть одно из фундаментальных представлений о Вселенной.
Аномалия возникает, когда свободно вращающиеся звёзды, известные как широкие двойные звёзды, движутся таким образом, что это противоречит устоявшимся моделям гравитации, основанным на идеях Исаака Ньютона и Альберта Эйнштейна. Это поразительное открытие намекает на возможность альтернативной теории физики, которая не зависит от существования странных неопознанных явлений, таких как тёмная материя, для объяснения явлений, которые мы наблюдаем в космосе.
Кю-Хюн Чэ, астроном из Университета Седжонг, проверил эти модели на практике, проанализировав ускорения звёзд в 26 500 широких двойных системах, расположенных в радиусе около 650 световых лет от Земли, с помощью снимков, полученных обсерваторией Gaia Европейского космического агентства. Учёные и раньше искали признаки изменения гравитации в этих системах, но Чэ сделал следующий шаг, разработав новый код, позволяющий учесть особые детали, например, частоту появления так называемых «вложенных» двойных звёзд, в которых у звёзд, движущихся по свободным орбитам, также есть близкие звёздные компаньоны.
Новые данные свидетельствуют о том, что когда гравитационные ускорения этих звёзд опускаются ниже одного нанометра в секунду в квадрате, они начинают двигаться так, что это в большей степени соответствует модели модифицированной гравитации, чем стандартной модели. По словам Чаэ, полученные результаты являются «прямым доказательством распада стандартной гравитации при слабых ускорениях» и показывают «неподвижную аномалию гравитации в пользу модифицированной гравитации на основе MOND», как говорится в недавнем исследовании, опубликованном в журнале The Astrophysical Journal.
Учёные из ФермиЛаб приблизились к открытию пятого фундаментального взаимодействия
Учёные из Чикаго утверждают, что они, возможно, приблизились к открытию существования новой силы природы. Они нашли новые доказательства того, что субатомные частицы, называемые мюонами, ведут себя не так, как предсказывает современная теория субатомной физики. Учёные полагают, что на мюоны может действовать неизвестная сила. Для подтверждения этих результатов потребуются дополнительные данные, но если они подтвердятся, это может означать начало революции в физике.
Все силы, с которыми мы сталкиваемся каждый день, можно свести всего к четырём категориям: гравитация, электромагнетизм, сильные и слабые силы. Эти четыре фундаментальные силы определяют, как все объекты и частицы во Вселенной взаимодействуют друг с другом.
Результаты исследования были получены на американском ускорителе частиц Fermilab. Они основываются на результатах, объявленных в 2021 году, когда сотрудники Фермилаба впервые предположили возможность существования пятой силы природы.
По словам д-ра Брендана Кейси, старшего научного сотрудника Фермилаба, с тех пор исследовательская группа собрала больше данных и снизила неопределённость измерений в два раза: «Мы действительно исследуем новую территорию. Мы определяем (измерения) с большей точностью, чем когда-либо ранее».
В эксперименте с броским названием «g минус два (g-2)» исследователи ускоряют субатомные частицы, называемые мюонами, вокруг кольца диаметром 15 м, где они обращаются около 1 000 раз со скоростью, близкой к скорости света. Исследователи обнаружили, что они могут вести себя так, как не может объяснить существующая теория, называемая Стандартной моделью, из-за влияния новой силы природы.
Астрофизик создал рекордный таймлапс про 17 лет жизни экзопланеты в системе Беты Живописца
Бета Живописца — звезда, которая в 1,75 раза массивнее и в 8,7 раза ярче Солнца, находится на расстоянии 63 световых лет от Земли. Она очень молода, её возраст не превышает 20 млн лет. Бета Пикторис до сих пор окружена большим количеством пыли и обломков, оставшихся после образования системы.
В 2003 году астрономам удалось обнаружить у Беты Пиктора экзопланету. Это супер-юпитер — газовый гигант, масса которого примерно в 11 раз больше массы Юпитера. Он совершает один оборот вокруг своей звезды за 20–21 год. Поскольку экзопланета образовалась совсем недавно по астрономическим меркам, её атмосфера ещё разогрета до высоких температур, достигающих 1500 °C. Благодаря этому она испускает большое количество инфракрасного излучения, что позволяет делать её прямые снимки.
Джейсон Ванг решил воспользоваться этим обстоятельством и создать самый длинный таймлапс, демонстрирующий движение газового гиганта по орбите вокруг Беты Живописца. Для этого он взял данные 17-летних наблюдений (с 2003 по 2020 год), собранные Европейской южной обсерваторией и обсерваторией Gemini.
Далее Ванг применил ряд методов обработки изображений для унификации данных и восполнения пробелов в наблюдениях Беты Пиктора. Одной из наиболее серьёзных проблем были блики от звезды. Когда экзопланета подходила слишком близко к Бете Живописца, свет полностью затмевал её. Для таких участков Ванг пометил её буквой x, чтобы зрители всё же могли проследить путь газового гиганта.
Учёные впервые увидели свидетельства существования квантовой суперхимии
На квантовом уровне происходят странные вещи. Целые облака частиц могут становиться запутанными, теряя свою индивидуальность, поскольку они действуют как единое целое.
Теперь учёные впервые наблюдали, как ультрахолодные атомы, охлаждённые до квантового состояния, вступают в химические реакции как единое целое, а не бессистемно образуют новые молекулы, случайно столкнувшись друг с другом.
«То, что мы увидели, совпадает с теоретическими предсказаниями, — говорит Ченг Чин, физик из Чикагского университета и старший автор исследования. — Это было целью научных изысканий в течение 20 лет, так что у нас настала очень интересная эпоха».
Все частицы, атомы и молекулы вибрируют от тепловой энергии в пределах своей атомной структуры или толкаясь вместе с другими молекулами в веществе. Охлаждение частиц до сверхнизких температур позволяет перевести их в менее хаотичное состояние, а захват их в оптическую ловушку также ограничивает их движение.
Десятилетия назад учёные показали, что при понижении температуры до температуры, близкой к абсолютному нулю, частицы даже начинают сливаться в конгломераты с общей квантовой идентичностью; их индивидуальные свойства вымываются странным коллективным поведением, которое начинает доминировать.
Молекулы приручить гораздо сложнее, чем атомы. Но в 2019 году учёные нашли способ приручить и их к общим квантовым состояниям. Отсюда учёные предсказали, что если молекулы сцепляются или слипаются друг с другом, когда их заманивают в одно и то же квантовое состояние, то внутри квантового ландшафта может возникнуть совершенно новый вид химии.
В некоторых случаях это общее квантовое состояние, известное как квантовое вырождение, подавляло химические реакции с гораздо большей скоростью, чем низкая температура, которая обычно замедляет химические реакции.
Математический фокус 800-летней давности может стать ключом к навигации на Луне
Мы высаживаем людей на Луну с 1969 г., но когда мы начнём исследовать лунную поверхность, как астронавты будут ориентироваться на ней? Нам нужна глобальная навигационная спутниковая система для Луны, и в этом может помочь математический трюк 800-летней давности.
Этот математический приём известен как сфера Фибоначчи. Исследователи из венгерского Университета Этвёш Лоранд использовали её для более точной оценки эллипсоида вращения Луны — её слегка сжатой формы при движении по орбите вокруг Земли.
Несмотря на знакомые всем иллюстрации Солнечной системы, Земля и Луна не являются идеальными сферами: под влиянием гравитации, вращения и приливных флуктуаций они больше похожи на сплющенные шары.
Для простоты наши навигационные технологии используют грубую оценку формы Земли как сплющенного шара. Если мы хотим разработать географическую информационную систему для лунной поверхности, нам нужна такая же оценка для селеноида Луны (эквивалент земного геоида, или сферы неправильной формы).
«Поскольку Луна менее сплюснута, чем Земля, в большинстве лунных систем навигации используется сферическая точка отсчёта», — пишут геофизик Габор Тимар и студентка Камилла Чираки в опубликованной ими работе. — Однако в связи с возрождением лунных миссий представляется целесообразным определить эллипсоид вращения, который бы лучше соответствовал селеноиду».
