Опрос
|
реклама
Быстрый переход
Физики создали принципиально новую камеру для охоты на нейтрино и тёмную материю
24.04.2026 [22:59],
Геннадий Детинич
Международная группа учёных под руководством физиков из Швейцарии представила революционный метод регистрации элементарных частиц. Вместо традиционных громоздких детекторов, разделённых на тысячи сегментов, исследователи использовали одну-единственную камеру светового поля, объединив её с высокочувствительным сенсором фотонов. Детектор отличается простотой и дешевизной, что может ускорить обнаружение таких неуловимых частиц, как нейтрино и тёмная материя. 
Источник изображения: ETH Zurich Современные детекторы для регистрации следов распада нейтрино на элементарные частицы представляют собой огромные объёмы сверхчистой жидкости, словно бусами пронизанной фотодетекторами (фотоумножителями). Сами нейтрино не могут регистрироваться напрямую в силу своих свойств — отсутствия заряда и сверхмалой массы. Такие объёмы могут быть созданы искусственно, а могут быть природными, как в случае нейтринных обсерваторий в водах Байкала, во льдах Антарктики или на дне Средиземного моря. Все эти установки объединяет одно — разбивка объёмов на сектора, что влечёт за собой использование тысяч и десятков тысяч датчиков. Датчики нейтрино и других слабо взаимодействующих частиц, например частиц с малой энергией, для экспериментов в лабораториях и научных центрах могут быть более компактными. Однако они всё равно имеют секторную структуру, в которой используется волоконная оптика, часто включающая десятки тысяч оптических каналов и датчиков. Такая плотность в относительно небольших объёмах позволяет улавливать траектории субатомных частиц с субмиллиметровой точностью за относительно короткие промежутки времени. Нейтрино сталкивается с каким-либо атомом и разбивает его на более мелкие элементарные частицы, по следам которых воссоздаётся «виновник торжества». Учёные из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) и Швейцарской высшей технической школы Лозанны (EPFL) создали датчик, не требующий сегментации рабочего объёма сцинтилляционного материала, в котором и возникают следы распада нейтрино, вызывая в конечном итоге регистрируемое возбуждение фотонов в материале. Датчик получил название PLATON. Одна специальная камера в таком датчике заменяет тысячи сенсоров при той же и даже большей разрешающей способности — это может значительно продвинуть учёных в изучении слабо взаимодействующих частиц. Камера PLATON использует матрицу микролинз, которая фиксирует не только интенсивность, но и направление света, возникающего при прохождении заряженных частиц через объём сцинтиллятора. Несколько лет назад это была чрезвычайно популярная тема. По сути, это камера светового поля. На этом принципе строились голографические дисплеи и даже гарнитуры виртуальной реальности. В комбинации с датчиками, способными регистрировать единичные фотоны с наносекундной точностью, камера PLATON позволяет восстанавливать трёхмерную траекторию частиц без физической сегментации детектора — в монолитном объёме сцинтиллятора. Успешные испытания на источнике стронция-90, испускающего электроны, подтвердили эффективность метода. Моделирование показывает, что уже для объёма сцинтиллятора 10 × 10 × 10 см система достигнет разрешения трека частиц менее 1 мм. При масштабировании до одного кубического метра (ключевой размер для нейтринных экспериментов) разрешение останется на уровне нескольких миллиметров, что соответствует лучшим мировым аналогам, но при несравнимо меньшей сложности изготовления системы. Ключевую роль в обработке изображений сыграла нейросеть на основе архитектуры Transformer, которая эффективно выделяла полезные сигналы из «шума» сцинтилляционных фотонов. Более того, новый подход уже выходит за рамки фундаментальной науки. Авторы разработки подали три патента на использование технологии PLATON в позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Команда ожидает, что дальнейшая работа над дизайном детектора откроет путь к субмиллиметровому разрешению для датчиков объёмом более одного кубометра — как для охоты за тёмной материей, так и для медицинской диагностики нового поколения. Физики решили задачу аномального размера протона — чуда не произошло
15.04.2026 [11:00],
Геннадий Детинич
На днях вышли две работы по физике, которые с разных сторон решили задачу аномального размера протона, возникшую 15 лет назад. Современная физика элементарных частиц не допускает наличия аномалий в характеристиках частиц — точность их определения достигает 12-го знака после запятой, что не оставляет места для неопределённости. И всё же проведённые в 2010 году измерения радиуса протона не совпали с предыдущими значениями, что до сих пор оставалось загадкой. 
Полученное квантовой платформой изображение орбитали электрона вокруг протона в атоме водорода Традиционно радиус протона измеряется на примере атома водорода, который содержит один протон и один электрон. Строго говоря, протон не имеет физических размеров как некая монолитная частица. Он состоит из трёх обладающих зарядом кварков, удерживаемых вместе сильным ядерным взаимодействием и, по сути, представляет собой облако возможного расположения этих субатомных частиц в пространстве. Поэтому размеры протона принято описывать радиусом распределения плотности заряда кварков. Там, где заряд оказывается меньше определённого порогового значения, для физиков протон заканчивается. Границы протона (распределение плотности заряда) измеряются с помощью электрона. Электрон находится рядом с протоном в электронном облаке — во всех возможных положениях, допускаемых его волновой функцией. Напомним, электрон «летал» по орбитам вокруг ядра в теориях столетней давности. Квантовая механика такого не допускает и считает, что до измерения положения электрона он одновременно находится в любом месте своего электронного облака (принцип суперпозиции). Для более точного измерения радиуса протона электрон заменяют на его более тяжёлого собрата — мюон. Мюон удерживается намного ближе к протону и тем самым позволяет уменьшить погрешность измерений. Аномалия измерений возникла в 2010 году, когда группа учёных из Института квантовой оптики Макса Планка провела спектроскопию мюонного водорода. Мюоны в 200 раз тяжелее электронов и поэтому позволяют в десять миллионов раз точнее «прощупывать» внутреннюю структуру протона. Полученное значение радиуса — 0,841 фемтометра — оказалось меньше общепринятого до этого значения 0,876 фм, выведенного из электрон-протонного рассеяния и обычной спектроскопии. Измерение было сделано с достоверностью более 5 сигма и принято научным сообществом к рассмотрению. Последующие эксперименты 2013–2019 годов в основном подтверждали меньший размер, однако отдельные измерения в обычном водороде продолжали показывать прежнее, большее значение, что порождало споры. В новых работах, проведённых научными командами из Калифорнии и Университета штата Колорадо, были использованы сверхточные лазерные методы в вакуумных камерах с обычными атомами водорода. Учёные контролировали движение электронов и измеряли разницу энергетических уровней, что позволило независимо определить радиус заряда протона. Одна статья в Nature, а вторая — в Physical Review Letters дали результаты, которые были в три и два раза точнее предыдущих измерений 2019 года соответственно. Комбинированный анализ подтвердил значение около 0,84 фемтометра с рекордной статистической значимостью в 5,5 сигма. Таким образом, загадка размера протона разрешена в пользу меньшего радиуса, что полностью согласуется со Стандартной моделью и исключает необходимость в новых частицах или силах. «Мы считаем, что это последний гвоздь в гроб этой загадки», — заявил один из авторов статьи в Nature. Это не только закрывает давний спор, но и открывает путь к ещё более строгим проверкам фундаментальной физики. На Большом адронном коллайдере впервые воспроизвели условия вскоре после Большого взрыва
09.04.2026 [14:05],
Геннадий Детинич
Большой адронный коллайдер (БАК) на границе Швейцарии и Франции даёт возможность глубже всего в мире заглянуть внутрь материи. Энергия БАК позволяет сталкивать частицы друг с другом, разбивая их на более мелкие составляющие, из которых состоят атомы и их ядра. В какой-то мере это позволяет воспроизвести условия вскоре после Большого взрыва, но уже на этапе существования протонов, которые сталкивают на БАК. Новый эксперимент позволил заглянуть ещё глубже. 
Детектор ALICE. Источник изображения: ЦЕРН Через ничтожные доли секунды после Большого взрыва в нашей Вселенной возникла кварк-глюонная плазма, которая в виде «супа» из субатомных частиц и их взаимодействий находилась в таком состоянии 10–20 мкс, после чего остыла и начала образовывать те же протоны и обычную материю. Энергии БАК недостаточно для создания полноценной кварк-глюонной плазмы, но её зачатки он позволяет создавать, особенно после повышения яркости (очередной модернизации). Однако для этого нужно сталкивать не протоны, а атомы вещества — в них есть из чего «сварить кварковый суп». В качестве отступления отметим, что прорыв в воспроизведении кварк-глюонной плазмы случится, скорее всего, на новейшем российском коллайдере NICA, приступившем к экспериментам в 2025 году. Этот коллайдер сталкивает ионы — заряженные атомы, поскольку специально создан для изучения данного состояния вещества и воспроизведения первых мгновений после Большого взрыва. В экспериментах на БАК учёные дошли до столкновений протонов с атомами свинца и, наконец, для детектора ALICE провели эксперимент по столкновению атомов железа. Первые признаки возникновения кварк-глюонной плазмы были выявлены ещё в экспериментах по столкновению протонов с атомами свинца, хотя энергии этих столкновений были откровенно малы для получения полноценного набора данных. Ключевым открытием при постановке эксперимента по столкновению атомов железа стало наблюдение анизотропного потока — направленного (предпочтительного) вылета частиц из зоны столкновения. Учёные установили, что барионы (частицы из трёх кварков) демонстрируют более сильный поток, чем мезоны (частицы из двух кварков). Исследователи объяснили этот феномен большей текучестью «супа» в случае частиц, состоящих из трёх кварков, — их там банально больше. Наконец, эксперимент показал, что кварк-глюонная плазма способна возникать при столкновениях с меньшей энергией, что ранее было под вопросом. Возможно, это не создаст полноценную картину того, что было сразу после Большого взрыва в сходных условиях среды, но однозначно позволит выявить закономерности и лучше представить, что произошло через миг после того, как родилась наша Вселенная. Учёные впервые наблюдали, как нечто внутри потока света двигалось быстрее него
04.04.2026 [15:17],
Геннадий Детинич
Свет — фотоны — обладает одновременно свойствами волны и частицы. И как любая волна, включая, бегущие по глади воды, струи света текут, создавая в пространстве-времени характерные для обычной воды узоры. Учёные впервые показали это на необычном явлении, когда водовороты в воде начинают двигаться быстрее самого потока. Оказалось, свет также создаёт вихри, которые движутся быстрее скорости света. 
Источник изображения: ИИ-генерация Grok 4/3DNews Математически существование оптических вихрей, или фазовых сингулярностей света, было доказано теоретиками более 50 лет назад. Трудность состояла в том, чтобы увидеть это явление в эксперименте — научное оборудование долго не было к этому готово. Наконец, учёные с помощью электронной микроскопии высочайшего разрешения как в пространстве, так и во времени смогли увидеть и задокументировать это явление в двумерном материале — гексагональном нитриде бора. Гексагональный нитрид бора был выбран потому, что в нём волны из поляритонов сильно сжаты и создают сложные интерференционные картины, идеальные для наблюдения за оптическими вихрями. Непосредственное наблюдение за фотонами невозможно, но когда они взаимодействуют с коллективными возбуждениями в веществе, возникают квазичастицы — поляритоны, за которыми можно наблюдать как за проявлением активности фотонов. Добавим, что это открытие не противоречит специальной теории относительности Эйнштейна, поскольку не происходит переноса массы, энергии и информации. Оптические вихри возникают, когда световые волны закручиваются подобно водовороту: в центре вихря волны взаимно гасят друг друга, образуя точку нулевой интенсивности — «тёмную дыру». Физически две противоположно заряженные сингулярности притягиваются друг к другу и, сближаясь, ускоряются. Их движение описывается геометрией волнового фронта, а не реальным перемещением материи, поэтому скорость фазы волны может превышать скорость света, как это происходит и в других волновых явлениях (например, в звуковых волнах или потоках жидкости). «Наше открытие раскрывает универсальные законы природы, общие для всех типов волн, от звуковых волн и потоков жидкости до сложных систем, таких как сверхпроводники», — поясняют учёные. Свет тоже укладывается в эту физику. Кроме того, предложенная учёными новая методика электронной интерферометрии открывает путь к изучению самых быстрых и скрытых процессов в физике, химии и биологии на масштабе нанометров. Хотя явление наблюдается лишь в микроскопических масштабах и не нарушает причинно-следственных связей, оно даёт учёным мощный инструмент для исследования природы в её самых быстротечных проявлениях. ЦЕРН впервые в истории перевёз антиматерию на грузовике
25.03.2026 [12:10],
Геннадий Детинич
24 марта 2026 года в рамках эксперимента BASE на CERN было совершено историческое достижение: впервые в мире удалось транспортировать антивещество из одной лаборатории в другую в портативной криогенной ловушке. Это открывает возможность перевозить антивещество в любую лабораторию Европы, чтобы изучить его свойства с особой тщательностью, недоступной на площадке франко-швейцарского центра. 
Курьерская доставка антиматерии. Источник изображения: CERN Команда эксперимента BASE накопила облако из 92 антипротонов в специальной ловушке Пеннинга, отсоединила её от стационарной установки, погрузила на транспортное средство и перевезла к новому месту исследования на площадке ЦЕРН. Это стало возможным благодаря новой компактной системе BASE-STEP, которую можно перемещать по узким проходам зданий с лабораториями и при этом поддерживать внутри условия со сверхнизкими температурами, а также защищать атомы от вибраций во время транспортных операций. Система BASE-STEP представляет собой компактный аппарат весом около 1000 кг, оснащённый сверхпроводящим магнитом, криогенным охлаждением жидким гелием, системой резервного питания и вакуумной камерой. Ловушка использует магнитные и электрические поля для удержания античастиц. Любой контакт антивещества с обычным веществом мгновенно вызовет реакцию аннигиляции с последующим взрывом. Но не так страшен взрыв, как потеря драгоценных образцов, которые годами буквально собирают по атомам. В мае прошлого года контейнер и транспортная система BASE-STEP уже проходили испытания на площадке центра, но тогда не рискнули сразу начинать с перевозки антивещества и проверили систему на перевозке 100 обычных протонов. Успех с транспортировкой антиматерии знаменует начало эры транспортировки образцов в другие европейские лаборатории, такие как Университет Генриха Гейне в Дюссельдорфе и другие. В самом ЦЕРН невозможно провести наиболее тонкие измерения свойств антипротонов, поскольку находящиеся там ускорители, и особенно БАК, — это фактически огромные магниты на колоссальной площади. Тем самым даже самые защищённые лаборатории ЦЕРН насыщены электромагнитными полями и не позволяют работать с частицами с малыми энергиями, а энергия антипротонов очень и очень мала, иначе их просто не удержать в ловушке. Тонкие измерения свойств антипротонов нужны в первую очередь для решения проблемы барионной асимметрии материи — преобладания во Вселенной обычной материи и практически полного отсутствия антивещества. Это загадка, благодаря которой, например, вообще существует эта Вселенная и мы с вами. Антиматерия может чем-то неуловимо отличаться от обычной материи, что учёные будут искать уже за пределами лабораторий ЦЕРН благодаря подготовленной возможности отвозить антивещество в любое место Европы. Австралийцы создали первый в мире квантовый аккумулятор — заряжается мгновенно
18.03.2026 [19:29],
Геннадий Детинич
Впервые концепция квантового аккумулятора была изложена в статье 2013 года. Десять лет спустя появились первые научные работы с описанием лабораторных опытов в этой области, а сегодня представлен первый в мире прототип квантового аккумулятора, который заряжается, хранит энергию и отдаёт её потребителю. 
Источник изображений: CSIRO Разработку представили учёные из CSIRO (национального научного агентства Австралии), а также университетов RMIT и Мельбурна. Прототип заряжается с помощью лазера беспроводным способом и использует в процессе работы ряд особенностей квантовой механики, наиболее ценной из которых учёные считают коллективные взаимодействия частиц. Зарядка происходит крайне быстро — за фемтосекунды (10⁻¹⁵ секунды), а энергия хранится в течение наносекунд (10⁻⁹ секунды), что в миллионы раз дольше времени зарядки. Ёмкость устройства пока мала — всего несколько миллиардов электрон-вольт, что простительно для этапа доказательства концепции. Благодаря явлениям коллективного взаимодействия атомных частиц квантовая батарея заряжается тем быстрее, чем она больше. Это противоречит привычной нам логике, но в квантовой физике это так, что учёные показали экспериментально. 
Лазерное зарядное устройство для квантового аккумулятора Зарядка батарей лазером позволит создавать устройства с дистанционной подзарядкой — от передвигающихся по земле до летающих. Смартфоны с квантовыми аккумуляторами смогут заряжаться мгновенно, предполагают учёные. Если экстраполировать результаты эксперимента на зарядку в течение минуты, то батарея сможет хранить заряд годами. Теперь предстоит новая работа, направленная на увеличение времени удержания энергии квантовым аккумулятором, поскольку наносекунда — это пока слишком мало. Вековую «нерешаемую» задачу физики взломали с помощью ИИ — THOR ускорил расчёты в 400 раз
17.03.2026 [19:12],
Геннадий Детинич
Около 100 лет назад в зарождающейся физике элементарных частиц возникла проблема, которую, как оказалось, в принципе невозможно решить в разумное время. Речь идёт о решении конфигурационных интегралов, значения которых могли рассказать о термодинамических и механических свойствах материалов на атомном уровне. Неисчислимое множество частиц и условий настолько усложняли расчёты, что для них не хватило бы времени жизни Вселенной. И учёные решились на подлог. 
Источник изображения: ИИ-генерация Grok 4/3DNews Невозможность прямого решения задачи привела к появлению статистической физики и ряда моделей для симуляции поведения атомов в веществе (метод Монте-Карло и другие). Но даже самые совершенные модели заставляли суперкомпьютеры месяцами трудиться над, казалось бы, простыми задачами. Поэтому при использовании традиционных подходов часто жертвуют точностью ради скорости расчётов, особенно при моделировании реальных материалов в экстремальных условиях. Исследователи из Университета Нью-Мексико (The University of New Mexico) и Лос-Аламосской национальной лаборатории (Los Alamos National Laboratory) представили новый ИИ-фреймворк THOR (Tensors for High-dimensional Object Representation), который радикально меняет ситуацию при расчётах взаимодействия атомов в веществе. THOR сочетает современные тензорные сети с машинным обучением и таким подходом, как тензорная кросс-интерполяция (tensor train cross interpolation). Алгоритм разбивает многомерную задачу на последовательность более простых задач, а также автоматически учитывает кристаллические симметрии материала и тем самым существенно сокращает объём вычислений, сохраняя точность, близкую к классическим методам статистического моделирования. На отдельных примерах ускорение вычислений составило более чем в 400 раз. Метод был успешно протестирован на ряде реальных веществ: меди, кристаллическом аргоне под высоким давлением, фазовых переходах в олове и других материалах. Во всех случаях THOR воспроизвёл результаты высокоточных эталонных симуляций, ранее проведённых в Лос-Аламосской национальной лаборатории, но с кардинальным сокращением времени расчётов. Фреймворк демонстрирует универсальность: он применим как к простым системам, так и к сложным кристаллическим структурам, что открывает путь к прямым расчётам термодинамического и механического поведения материалов. Если инструмент будет взят на вооружение, а разработчики позаботились о том, чтобы THOR мог быть встроен в современные программы моделирования атомарной структуры материалов, то это может иметь огромное значение для материаловедения, физики твёрдого тела и химии. Станут возможны быстрые и точные предсказания свойств новых материалов, ускорится разработка сплавов, сверхпроводников, материалов для экстремальных условий и энергетики. Код THOR доступен на GitHub. Пользуйтесь. Учёные доказали, что тепло может течь как вода — это новые горизонты в охлаждении чипов и не только
13.02.2026 [18:23],
Геннадий Детинич
Учёные из Федеральной политехнической школы Лозанны EPFL теоретически показали, что в высокоупорядоченных и очень чистых кристаллах тепло может вести себя подобно жидкости. Вместо привычного рассеивания тепла от горячего к холодному, в чистых кристаллах возникает направленный поток с вихрями и даже обратным течением тепла. Это условно как обхватить ладонями чашку с горячим чаем и начать замерзать. Невероятно? Только не для квантовой механики. 
Источник изображения: EPFL В принципе, учёные ещё 60 лет назад пришли к заключению, что в рамках квантовой механики тепло может вести себя как жидкость, точнее, может быть представлено в виде фононной гидродинамики. Фононы — это квазичастицы, переносящие тепло. Это кванты энергии согласованного колебательного движения атомов твёрдого тела, образующих идеальную кристаллическую решётку. Согласно второму закону термодинамики, колебания распространяются от более горячих (с большей энергией) к более холодным атомам. Учёные показали, что в определённых условиях фононы образуют направленный поток с завихрениями и даже обратным течением тепла. Это означает, что тепло способно двигаться из более холодных областей в более тёплые, создавая отрицательный перепад температуры и отрицательное тепловое сопротивление. И такое поведение не противоречит второму закону термодинамики, поскольку общая энтропия системы продолжает расти. Явление объясняется тем, что в чистых кристаллах столкновения фононов сохраняют импульс, позволяя теплу течь коллективно, как несжимаемая жидкость. Исследователи разложили гидродинамическое уравнение на ключевые элементы поведения потока, показав, что обратный поток максимально усиливается именно при почти несжимаемом режиме: поток не «сдаётся» сопротивлению, а перенаправляется вспять, формируя вихри. Теоретическая модель и численные симуляции на двумерной полоске кристаллического графита подтвердили возможность такого эффекта и дали аналитический инструмент для его количественного описания и оптимизации. Эта работа впервые дала полное аналитическое объяснение физики обратного теплового потока. Ранее подобные эффекты наблюдались только в численных расчётах, но новая формулировка раскрывает, как именно вихревые структуры и минимальная сжимаемость приводят к отрицательному сопротивлению. Это открывает путь к целенаправленному проектированию материалов и устройств, где тепло можно активно «перекачивать» в нужном направлении.  Практическое значение открытия огромно: эффективное управление теплом критично для современной электроники, где перегрев ограничивает производительность чипов, батарей и компонентов дата-центров. Гидродинамический обратный поток может использоваться для предотвращения локального перегрева (например, отвода тепла от аккумулятора смартфона), снижения энергопотерь и повышения КПД систем. Модель применима не только к фононам, но и к другим носителям (электронам, экситонам), что делает её универсальным инструментом для будущих технологий теплового регулирования в наноэлектронике и энергетике. Биоинженеры впервые встроили квантовый механизм в природный белок
30.01.2026 [14:14],
Геннадий Детинич
Биологам давно известны квантовые механизмы в природных белках и живых организмах, например, явление флуоресценции и биомагнитная ориентация птиц и насекомых. Природа в этом опередила человека. Но учёные воспользовались эволюционным методом для искусственного отбора белков с нужными им свойствами и впервые целенаправленно получили природный белок со встроенным квантовым механизмом. 
Источник изображения: University of Oxford Проделанная работа может считаться одним из первых в Великобритании междисциплинарных исследований, в котором приняли участие специалисты по ИИ, биологии и квантовым наукам. Это триада, которая становится остриём современного развития науки и техники во всём мире. Неудивительно, что на стыке этих дисциплин произошёл прорыв, если так можно сказать, в постквантовый киберпанк. Белки с квантовыми устройствами — это возможность наделить человека чем-то таким, что до этого представлялось настоящей фантастикой. Учёные из Университета Оксфорда (University of Oxford) целенаправленно контролировали процесс мутации одного из белков овсянки до наделения его требуемыми свойствами. В данном случае исследователи добивались чувствительности белка к микроволновому излучению. Тем самым были разработаны так называемые магниточувствительные флуоресцентные белки (MFPs), способные взаимодействовать с магнитными полями и радиоволнами при возбуждении белка светом определённой длины волны. Безусловно, подобное открывает совершенно новый класс биотехнологий, основанных на квантовых эффектах, а не только на классической биофизике или химии. Механизм работы квантового белкового комплекса следующий: магниточувствительные флуоресцентные белки возбуждаются светом синего светодиода. Сами по себе они излучают флуоресцентный свет другого цвета (зелёный). Интенсивность этой флуоресценции можно регулировать, применяя магнитные или радиочастотные поля соответствующей мощности и частоты. Внутри белка существует электронная система, способная поддерживать квантовые состояния спина или другие квантовые явления, на которые непосредственно воздействует микроволновое излучение. Тем самым белок имеет встроенный квантовый механизм, которым учёные могут управлять по своему желанию. Одним из перспективных направлений применения таких белков является молекулярная визуализация внутри живых организмов. Исследователи уже создали прототип прибора, который с помощью принципов, схожих с магнитно-резонансной томографией (МРТ), способен обнаруживать эти белки в ткани. Однако, в отличие от традиционной МРТ, новая технология потенциально сможет отслеживать конкретные молекулы или экспрессию генов, что критично для задач целевой доставки лекарств и мониторинга генетических изменений, например в опухолях. Томас Эдисон мог синтезировать графен за 130 лет до Нобелевской премии за его открытие
29.01.2026 [14:28],
Геннадий Детинич
Это словно назад в будущее: учёные обнаружили, что Томас Эдисон — легенда в мире связанных с электричеством изобретений — мог синтезировать графен за 125 лет до его первого официального воспроизведения в лаборатории в 2004 году. Недавно исследователи повторили опыт с примитивной лампочкой накаливания на углеродных волокнах, с которыми работал Эдисон в конце XIX века, и с удивлением обнаружили на них участки с графеном. 
Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT 5.2/3DNews Как известно, в 1879 году Томас Эдисон активно работал над созданием практичной лампы накаливания с длительным сроком службы. Он экспериментировал с углеродными нитями, в частности на основе карбонизированного (термически обработанного) бамбука, который нагревался электрическим током в вакууме до очень высоких температур. Эти опыты привели к появлению первой коммерчески успешной лампочки и, как показывает новая работа, в процессе мог образоваться графен — одноатомный слой углерода, считающийся сегодня «чудо-материалом» благодаря исключительной прочности, проводимости и другим уникальным свойствам. Официально графен был выделен и описан лишь в 2004 году Андре Геймом и Константином Новосёловым, за что они получили Нобелевскую премию по физике в 2010 году. Учёные из Университета Райса (Rice University) решили воспроизвести условия экспериментов Эдисона. Точнее, они рассматривали варианты синтеза графена наиболее простыми методами и к открытию тоже пришли в некотором смысле случайно. Учёные взяли аналогичные углеродные нити из бамбука, подключили их к источнику тока 110 В и пропускали ток в течение примерно 20 секунд. Такой импульсный нагрев (известный сегодня как мгновенный джоулев нагрев или по-английски flash Joule heating) позволял быстро достичь температур свыше 2000–3000 °C. После кратковременного включения тока нити поменяли цвет с серого на серебристый, а анализ под микроскопом и с помощью спектроскопии подтвердил образование на них одной из форм многослойного графена. Правда, полученный таким способом графен оказался нестабильным: при длительной работе лампы он деградировал обратно в обычный графит. Тем самым Эдисон не мог обнаружить и использовать такой материал. Его просто нельзя было обнаружить имеющимися в те времена инструментами, а теоретическое описание графена появилось лишь в 1947 году. Исследователи подчёркивают, что условия в лампах Эдисона случайно попадали в «окно» для формирования графена именно благодаря быстрому и интенсивному нагреву. Поясняющая этот механизм работа опубликована в январе 2026 года в журнале ACS Nano. Авторы отмечают, что открытие побуждает переосмыслить исторические эксперименты: «Обнаружение того, что Эдисон мог изготовить графен, вызывает любопытные мысли о том, какая ещё информация скрыта в исторических экспериментах». Российский математик нашел ключ к «нерешаемым» уравнениям XIX века: это упростит расчеты в физике и космонавтике
27.01.2026 [19:38],
Геннадий Детинич
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» (НИУ ВШЭ) сообщил, что математик Иван Ремизов из Нижнего Новгорода нашёл возможность для условно простого решения дифференциальных уравнений второго порядка с переменными коэффициентами. На протяжении почти двух столетий такие уравнения считались нерешаемыми. Между тем, они играют ключевую роль в математике и естественных науках, поскольку используются для описания динамических процессов. 
Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT 5.2/3DNews Исторически ограничение было связано с результатами французского математика Жозефа Лиувилля, который ещё в 1834 году показал, что решения подобных уравнений нельзя выразить через конечное число стандартных операций и элементарных функций. Из-за этого математики были вынуждены либо искать частные решения, либо использовать приближения, что исключало универсальную методику и очень сильно усложняло расчёты. Иными словами, общей формулы, в которую можно просто подставить «циферки» и получить решение, не существовало. Иван Ремизов предложил новый подход, расширив класс допустимых математических операций. Он не стал спорить с Лиувиллем, а просто добавил в уравнения ещё один математический инструмент — нахождение предела последовательности. Для этого математик воспользовался теорией Чернова и преобразованием Лапласа. Это позволило ему выстроить универсальную формулу, которая формально даёт решение любого уравнения «нерешаемого» класса, обходя классические ограничения теории. «Суть идеи в том, что сложный, постоянно меняющийся процесс разбивается на бесконечное множество простых шагов. Для каждого такого участка строится свое приближение — элементарный фрагмент, который описывает поведение системы в конкретной точке. По отдельности эти кусочки дают лишь упрощенную картину, но, когда их число устремляется к бесконечности, они бесшовно соединяются в идеально точный график решения», — поясняется в пресс-релизе НИУ ВШЭ. «Дифференциальные уравнения второго порядка используются не только для моделирования событий реального мира, но и для определения новых функций, которые нельзя задать иным образом. К ним относятся, например, так называемые специальные функции Матье и Хилла, они критически важны для понимания того, как движутся спутники на орбите или протоны в Большом адронном коллайдере». Чуть более сложным математическим языком об открытии можно прочитать на сайте НИУ ВШЭ. На английском языке работа опубликована полностью во «Владикавказском математическом журнале». В Китае придумали, как обмануть Вселенную и занедорого зажечь «искусственное солнце» на Земле
23.01.2026 [19:01],
Геннадий Детинич
«Бог не играет в кости», — говорил Эйнштейн, критикуя ставшую классической копенгагенскую (вероятностную) интерпретацию современной квантовой механики. Многие не догадываются, но наше Солнце и звёзды горят благодаря законам квантового мира, которые пугали и возмущали Эйнштейна. Сегодня учёные из Китая воспользовались этими законами и придумали, как недорого запустить термоядерную реакцию в земных условиях, не воссоздавая среду внутри звёзд. 
Источник изображения: Jin-Tao Qi Для достижения самоподдерживающейся термоядерной реакции внутри реактора на Земле необходимо заставить ионизированные атомы топлива (водорода) преодолеть кулоновское отталкивание и слиться, синтезировав атом гелия. Обычно говорят, что в Солнце этому способствует колоссальное давление и достаточно высокая температура на уровне 15 млн °C. На самом деле физических условий внутри звезды недостаточно для самоподдерживающейся реакции термоядерного синтеза (и уж тем более их недостаточно в камерах термоядерных реакторов на Земле). Ядра водорода преодолевают кулоновский барьер, туннелируя из энергетических ям, а не выскакивая из них. Туннелирование происходит по законам квантовой механики с изрядной долей вероятности таких событий. В масштабе звезды это обеспечивает термоядерную реакцию и непрерывное горение просто потому, что ядер водорода там очень и очень много — там есть чему сливаться даже с учётом вероятностных свойств этого процесса. Китайские физики зашли с неожиданной стороны — они предложили не пытаться до предела накачивать энергией плазму в реакторе, а повысить вероятность туннельного эффекта для ядер водородного топлива. Если ядра всё равно не выскакивают из своих энергетических ям, то зачем нам тратиться на лишнюю энергию? Так появилась теоретическая работа за авторством трёх китайских учёных: Цзиньтао Ци (Jintao Qi) из Технологического университета Шэньчжэня (Shenzhen Technology University), профессора Чжаоянь Чжоу (Zhaoyan Zhou) из Национального университета оборонных технологий (National University of Defense Technology) и профессора Сюя Вана (Xu Wang) из Высшей школы Китайской академии инженерной физики (Graduate School of China Academy of Engineering Physics). Работа проведена на основе расчётов поведения двух ядер водородного топлива: дейтерия и трития. В будущем исследователи проанализируют своё предложение с учётом множества ядер и их взаимного влияния. Идея заключается в том, чтобы дополнить классический нагрев топливной плазмы в реакторе неким процессом, который повышал бы вероятность туннелирования ядер топлива сквозь кулоновский барьер без особенных энергетических затрат. Такой «костыль» мог бы помочь снизить общие энергозатраты на запуск термоядерных реакций в реакторах и приблизить появление коммерческих термоядерных электростанций. Традиционно для накачки плазмы энергией рассматривались высокочастотные лазеры (например, рентгеновские на свободных электронах) — они направляют в плазму частицы с крайне высокой энергией. Новый анализ показал, что низкочастотные лазеры (включая ближний инфракрасный диапазон) оказываются более эффективными для повышения вероятности синтеза при одинаковых или сопоставимых энергетических затратах. Это связано с тем, что низкочастотное поле позволяет ядрам во время сближения многократно поглощать и испускать фотоны — интенсивнее взаимодействовать с электромагнитным полем лазеров накачки, расширяя распределение энергии столкновений и тем самым увеличивая шансы квантового туннелирования через кулоновский барьер. В качестве численного примера авторы приводят следующие оценки: при энергии столкновения 1 кэВ (килоэлектронвольт) без вспомогательного лазера вероятность реакции дейтерий-тритий крайне мала. Однако при облучении топлива полем низкочастотного лазера с энергией 1,55 эВ и интенсивностью 1020 Вт/см² вероятность синтеза возрастает на три порядка величины — в 1000 раз. Увеличение интенсивности до 5×1021 Вт/см² обеспечивает рост вероятности синтеза на девять порядков величины (в миллиард раз!) по сравнению с обычными условиями. Это невероятная возможность, которая раньше либо не рассматривалась, либо считалась нежизнеспособной. Хотя работа является пока теоретической, она создаёт общую основу для анализа реакций синтеза с поддержкой лазерных полей на различных частотах и интенсивностях и указывает на возможность смягчения строгих условий по температуре в управляемом синтезе. В будущем авторы планируют расширить теорию на более реалистичные плазменные среды с коллективными эффектами и взаимодействиями лазера с плазмой, что критично для оценки практической реализуемости описанных в лабораторных условиях механизмов. В Китае на основе предсказания 90-летней давности создали детектор тёмной материи, и он работает
16.01.2026 [21:49],
Геннадий Детинич
Группа китайских физиков впервые получила прямое экспериментальное подтверждение эффекта Мигдала — квантового явления, предсказанного этим советским физиком почти 90 лет назад. Эффект заключается в регистрируемом взаимодействии нейтральных частиц с атомами вещества, что даёт надежду засечь даже неуловимую частицу тёмной материи. 
Источник изображения: Nature 2026 Сформулированное в 1931 году Аркадием Бейнусовичем Мигдалом теоретическое предсказание о поведении атома вещества при столкновении с нейтральной частицей предполагает, что нейтрон (или гипотетическая частица тёмной материи, о чём в то время не знали) при столкновении с атомным ядром вызывает не только ядерную отдачу, но и ведёт к внезапной перестройке электронной оболочки, которая теряет часть электронов. По сути, происходит ионизация атома, в процессе которой атом приобретает положительный заряд. Ранее наблюдение этого процесса оставалось недоступным из-за крайне слабой амплитуды сигнала и сложности его отделения от фона — космических частиц и прочего. Для реализации эксперимента была разработана специализированная установка на базе высокочувствительного газового детектора с пиксельным считыванием. Детектор представляет собой камеру, заполненную инертным газом, в которой создаётся однородное электрическое поле, обеспечивающее дрейф электронов к сенсорной матрице. Пиксельная матрица с высоким пространственным разрешением фиксирует топологию и энергию событий, что позволяет буквально «фотографировать» траектории ядерной отдачи и электронных выбросов. В эксперименте использовали пучок нейтронов, направленный в рабочий объём детектора. При ударе нейтрон передавал ядру импульс, вызывая короткий трек ядерной отдачи, а дополнительная электронная ионизация — эффект Мигдала — регистрировалась как вторичный каскад сигналов. Благодаря одновременному наблюдению обоих компонентов — ядерного и электронного — исследователи смогли идентифицировать события, соответствующие эффекту Мигдала, и отделить их от фона естественной радиоактивности и космического излучения. Итоги эксперимента показали статистически достоверное совпадение с теоретическими моделями с превышением пять сигма, что в физике частиц означает уверенное наблюдение. Это открытие имеет фундаментальное значение: эффект Мигдала может использоваться как новый механизм регистрации частиц тёмной материи, которые исключительно слабо взаимодействуют с веществом. Повышение чувствительности детекторов за счёт этого канала даст возможность исследовать области параметров, ранее недоступные для экспериментов, и приблизиться к решению одной из центральных загадок современной космологии. Но только в определённой области масс тёмной энергии, если она находится в искомом диапазоне. В Китае создали самую мощную в мире центрифугу для «сжатия» пространства и времени
31.12.2025 [11:10],
Геннадий Детинич
В Китае завершено создание самой мощной в мире центрифуги CHIEF1900, которая 22 декабря отправилась к месту установки — в Университет Чжэцзяна (Zhejiang University). Установка сможет вращать многотонные образцы с невероятным ускорением 1900 g·т, например, разогнав 1-т модель до 1900 g. Это многократно сократит длительность и масштабы испытаний моделей и материалов, позволив учёным буквально шагнуть за пределы прежних возможностей. 
Центрифуга CHIEF1300 — младший брат CHIEF1900. Источник изображения: CCTV Установку изготовила компания Shanghai Electric Nuclear Power Group, специалистам которой пришлось создавать решения, равных которым ранее не существовало. Центрифуга будет располагаться под землёй на глубине 15 м. Это как снизит влияние посторонних шумов, так и повысит безопасность эксплуатации объекта. В случае аварии разрушения окажутся минимальными. Ранее Китай уже побил мировой рекорд по созданию мощнейших центрифуг. Ещё в сентябре этого года в Университете Чжэцзяна в эксплуатацию была принята центрифуга CHIEF1300 с характеристиками 1300 g·т. До этого первенство принадлежало центрифуге с производительностью 1200 g·т, которая находилась в США в распоряжении Инженерного корпуса армии США в Виксбурге, штат Миссисипи. Кстати, самые мощные стиральные машинки при отжиме создают усилие 2 g·т. Установка CHIEF1900 не просто отожмёт бельё — она разберёт его по ниточкам. С помощью центрифуги CHIEF1900 учёные смогут, образно выражаясь, сжимать пространство и время — проводить эксперименты, масштабы которых в реальных условиях на Земле были бы несоизмеримо больше и длились бы дольше. Например, 3-метровая модель дамбы при ускорении 100 g повторяла бы условия эксплуатации реального 300-метрового объекта на поверхности земли. Если говорить об имитации геологических процессов, то эксперимент длительностью в час был бы эквивалентен тысячам лет в естественных условиях. 
Ядро центрифуги. Источник изображения: Xinhua «Мы стремимся создать экспериментальную среду, которая охватывала бы период от миллисекунд до десятков тысяч лет, от атомного до [километрового] масштаба – в нормальных или экстремальных условиях температуры и давления, — поясняют учёные. — Это даёт нам шанс открыть совершенно новые явления или теории». В России появился третий 70-кубитовый квантовый компьютер — теперь от МГУ
23.12.2025 [22:30],
Геннадий Детинич
Сообщается, что учёные физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, участвующие в Квантовом проекте, повысили размерность прототипа квантового вычислителя на одиночных нейтральных атомах рубидия до 72 кубитов. Масштабирование платформы с 50 кубитов до 72 заняло чуть больше года. К 2030 году разработчики обещают увеличить разрядность до 100 или даже 300 кубитов, планируя достичь квантового превосходства в начале 30-х годов. 
Источник изображения: МГУ Квантовый регистр с новым показателем был реализован научной группой Центра квантовых технологий физического факультета Московского университета в ходе контрольного эксперимента, проведенного в рамках российской дорожной карты по квантовым вычислениям, которой руководит Госкорпорация «Росатом». Точность двухкубитной операции была продемонстрирована на уровне 94 %. Станислав Страупе, руководитель сектора квантовых вычислений Центра квантовых технологий физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова сказал: «В ходе эксперимента наша научная группа применила новую архитектуру квантового компьютера, особенностью которой является разделение вычислительного регистра на зону памяти для долгосрочного хранения информации, зону взаимодействия, в которой происходят операции, и зону считывания, где осуществляется измерение. В нынешнем контрольном эксперименте были задействованы первые две зоны, третью мы будем развивать на следующем этапе». «Если к 2030 году будет достигнут масштаб вычислителя в несколько сотен "хороших" кубитов с высокой достоверностью операций, это сделает возможным реализацию логических операций с коррекцией ошибок и запуск уникальных алгоритмов. Это будет граница задач, которые для классического компьютера уже невыполнимы. Иначе говоря, речь будет идти о квантовом превосходстве». Представленная МГУ платформа — это так называемый оптический стол. В основном это лазерная система, которая используется для охлаждения и управления состояниями атомов. Конкретная реализация опирается на одиночные нейтральные атомы рубидия, которые захватываются оптическими пинцетами (сфокусированными лазерными лучами). Благодаря использованию оптических пинцетов удалось относительно простыми средствами расширить систему до 72 кубитов и продолжить масштабирование в дальнейшем. Квантовый вычислитель Московского университета вошел в тройку лидеров российских квантовых компьютеров, достигших рубежа в 70 кубитов. Ранее в рамках контрольных экспериментов научными группами Квантового проекта были продемонстрированы 70-кубитный процессор на ионах иттербия и 72-кубитный вычислитель на ионах кальция. |
© 1997—2026 Электронное периодическое издание "3ДНьюс" | Свидетельство о регистрации СМИ Эл ФС 77-22224
выдано Федеральной Службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия
При цитировании документа ссылка на сайт с указанием автора обязательна. Полное заимствование документа является
нарушением
российского и международного законодательства и возможно только с согласия редакции 3DNews.
MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
