XUC
второе пришествие
- Регистрация
- 3 Сен 2006
- Сообщения
- 874
- Реакции
- 575
Материю охладили до рекордных 9,7 пикокельвина на орбите. Это самый холодный конденсат Бозе — Эйнштейна в истории
Эксперимент провели на станции «Тяньгун»
Группа ученых под руководством профессора Пекинского университета Чэня Сюйцуна добилась температурного рекорда в экспериментах на китайской орбитальной станции «Тяньгун». Материю удалось охладить до 9,7 пикокельвина, создав самый холодный из известных науке конденсатов Бозе — Эйнштейна.
Для экспериментов физики использовали установку CAPR, размещенную на станции в октябре 2022 года. Она объединяет лазеры, магниты и вакуумные камеры, с помощью которых ученые захватывают облака атомов рубидия-87 и охлаждают их до сверхнизких температур. Конденсат Бозе — Эйнштейна представляет собой необычное состояние материи, в котором множество отдельных частиц ведут себя как единая квантовая система. Чем ниже температура, тем дольше сохраняется такое состояние и тем лучше проявляются его свойства.
Для просмотра ссылки Войди
Источник изображения: Изображение сгенерировано в Grok
Полученный результат может стать основой для создания более совершенных квантовых компьютеров, сверхточных сенсоров и измерительных приборов. В частности, подобные технологии рассматриваются как инструмент для поиска гравитационных волн в космосе. Успех китайских физиков также подтверждает перспективность орбитальных лабораторий для исследований квантовой материи в условиях микрогравитации.
Источник Для просмотра ссылки Войди
Кантор бы удивился, Гёдель бы одобрил. Математики выяснили, что одна бесконечность может быть не больше и не меньше другой
Математика сломала собственную линейку для измерения бесконечности.
Математик Уильям Чан из Венского технического университета предложил новый способ сравнения бесконечностей. Вместо привычной иерархии, где каждая следующая бесконечность больше предыдущей, исследователь построил двумерную систему, позволяющую описывать структуры, которые раньше с трудом поддавались классификации.
Работа под названием The ABCD Hypothesis опубликована 29 октября 2026 года в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Чан доказал, что при определённых математических предпосылках целый класс бесконечных множеств подчиняется неожиданно простому правилу. Для сравнения их размеров достаточно учитывать две характеристики, причём некоторые бесконечности вообще невозможно однозначно расположить по принципу «больше или меньше».
На первый взгляд сама идея разных размеров бесконечности кажется противоречивой. Натуральных чисел бесконечно много, но чётных чисел тоже бесконечно много, хотя среди натуральных встречаются ещё и нечётные. Тем не менее математически оба множества одинаковы по размеру. Каждому натуральному числу можно сопоставить одно чётное, умножив его на два. Подобное взаимно однозначное соответствие позволяет сравнивать множества, даже когда пересчитать их элементы невозможно.
В конце XIX века Георг Кантор доказал, что далеко не все бесконечности равны. Множество действительных чисел, включающее бесконечные десятичные дроби, имеет большую мощность, чем множество натуральных чисел. Никакой способ нумерации не позволит перечислить все действительные числа без пропусков. Открытие положило начало теории бесконечностей, в которой множества различаются по количеству элементов, несмотря на отсутствие конечных границ.
Однако дальнейшее изучение бесконечности привело к проблеме, которую математики не смогли разрешить привычными методами. Существует ли бесконечное множество, размер которого больше множества натуральных чисел, но меньше множества действительных? Вопрос получил название континуум-гипотезы. В XX веке Курт Гёдель и Пол Коэн установили, что стандартная теория множеств с аксиомой выбора не позволяет ни доказать, ни опровергнуть континуум-гипотезу.
Аксиома выбора представляет собой одно из фундаментальных положений современной математики. В упрощённом виде она утверждает, что из каждого множества в произвольной совокупности непустых множеств можно выбрать по одному элементу, даже если совокупность бесконечна и конкретный способ выбора неизвестен. Благодаря аксиоме любые два множества можно сравнить по мощности, а все бесконечности выстроить в единую иерархию.
Чан исследовал альтернативную математическую систему, в которой аксиома выбора не принимается. Вместо неё используется аксиома детерминированности, предложенная в рамках исследований математической логики в 1960-х годах. Она утверждает, что в определённом классе бесконечных игр двух участников хотя бы один игрок обязательно располагает выигрышной стратегией. Подобные игры служат строгим математическим инструментом для изучения свойств бесконечных множеств.
Отказ от аксиомы выбора меняет сам принцип сравнения бесконечностей. В привычной системе для любых двух множеств можно определить, какое из них больше либо имеют ли они одинаковую мощность. В альтернативной системе встречаются пары множеств, для которых ни одно не удаётся сопоставить с частью другого посредством взаимно однозначного отображения. Поэтому вместо единственной шкалы размеров исследователь рассматривает двумерную структуру с частичным порядком.
Основой новой классификации стали множества всех возможных функций из одного бесконечного множества в другое. Количество подобных функций можно представить как возведение одной мощности в другую, по аналогии с обычным возведением чисел в степень. Например, число всевозможных бесконечных последовательностей из десяти цифр соответствует мощности множества действительных чисел. Если же и количество допустимых значений, и количество позиций бесконечны, возникают значительно более сложные структуры.
Для их описания Чан сформулировал гипотезу ABCD. Каждая рассматриваемая бесконечность задаётся двумя параметрами, условно обозначенными буквами A и B. Другая определяется параметрами C и D. В исследованной математической модели первая конструкция не превосходит вторую по мощности тогда и только тогда, когда обе её характеристики не превосходят соответствующие характеристики второй. Если одна конструкция имеет больший первый параметр, но меньший второй, их мощности оказываются несравнимыми.
Получается своеобразная карта бесконечностей. Каждой конструкции соответствует точка с двумя координатами, а отношение между размерами определяется положением точек. Если одна точка находится выше другой по обеим координатам, соответствующие бесконечности можно упорядочить. Если преимущества распределены между разными координатами, однозначного сравнения нет. Подобная система сохраняет строгие математические правила, хотя привычная линейная иерархия исчезает.
Доказательство имеет существенное ограничение. Чан установил справедливость гипотезы ABCD при аксиоме детерминированности и дополнительном условии V = L(R), означающем, что рассматриваемая математическая вселенная строится из действительных чисел специальным способом. Результат распространяется на определённый начальный класс мощностей, ограниченный величиной Θ, связанной с возможными отображениями множества действительных чисел на порядковые числа. Поэтому работа не утверждает, что все мыслимые бесконечности уже удалось классифицировать.
Новый подход не решает континуум-гипотезу в стандартной математике и не опровергает результаты Кантора, Гёделя или Коэна. Исследователь показал, что при другом выборе исходных аксиом сложная система бесконечных мощностей может обладать значительно более простой структурой. Причём известные математические результаты удаётся согласовать с новой классификацией без возникновения противоречий внутри рассматриваемой модели.
Непосредственных практических применений у доказательства пока нет. Работа относится к фундаментальной теории множеств и математической логике, где исследователи изучают, какие утверждения следуют из выбранных аксиом и какие свойства бесконечных объектов можно строго установить. Главный результат Чана заключается в том, что отказ от обязательного линейного порядка позволяет обнаружить закономерности, остававшиеся скрытыми в привычной системе сравнения бесконечностей.
Источник Для просмотра ссылки Войди
-----------------------------------------------
примечание :
Шизня - она и в Африке шизня
а в офф физике этой шизни больше в сотни раз.
Материя сошла с ума? Физики получили состояние, которое одновременно и жидкость, и кристалл
Внутри микроскопической конструкции возник порядок, которого никто не задавал.
Физики получили при комнатной температуре необычное квантовое состояние, в котором вещество одновременно проявляет свойства жидкости и кристалла. Международная группа исследователей впервые наблюдала сверхтвёрдую фазу в особой смеси света и вещества, причём для эксперимента не понадобилось охлаждать образец почти до абсолютного нуля. Открытие позволит изучать редкие квантовые явления в гораздо более простых условиях и может помочь в создании новых оптических устройств. Результаты эксперимента опубликованы в журнале Science Advances.
Обычно жидкость свободно меняет форму, а кристалл сохраняет строгий порядок расположения частиц. Однако квантовая физика допускает куда более странное сочетание. В сверхтвёрдом состоянии вещество образует упорядоченную структуру, напоминающую кристаллическую решётку, но при этом сохраняет свойства сверхтекучей жидкости. Сверхтекучесть позволяет веществу двигаться без вязкого сопротивления, словно привычные законы трения перестают действовать.
Физики предсказали существование сверхтвёрдого состояния ещё в 1960-х годах, но подтвердить необычную теорию удалось лишь в 2017 году. Тогда учёным пришлось охлаждать атомный газ почти до абсолютного нуля, около −273 °C. Поддерживать столь низкую температуру сложно и дорого, поэтому исследователи искали способы получить похожие квантовые состояния в более доступных условиях.
Авторы новой работы решили использовать свет вместо охлаждённых атомов. Для эксперимента физики собрали крошечную оптическую полость с жидким кристаллом и органическим полупроводником. Когда лазер освещал конструкцию, внутри возникали экситон-поляритоны, особые квазичастицы, которые объединяют свойства света и вещества. Поляритоны существуют всего несколько триллионных долей секунды, но успевают собраться в общее квантовое состояние и начать вести себя как единая система. Физики называют такое состояние конденсатом Бозе-Эйнштейна.
Главное доказательство появилось в свете, который испускал образец. Исследователи увидели чередующиеся яркие и тёмные полосы, расположенные через одинаковые промежутки. Узор показал, что внутри квантовой жидкости возникла упорядоченная структура. Самое интересное началось при повторных лазерных импульсах: полосы каждый раз появлялись в новом месте, хотя условия эксперимента оставались прежними.
Квантовая система самостоятельно выбирала расположение полос, словно каждый раз заново решала, как выстроить внутреннюю структуру. Физики называют такое поведение спонтанным нарушением симметрии. Причём полосы продолжали формироваться даже при наличии неоднородностей в материале. Дополнительно исследователи обнаружили квантовые вихри примерно в 10% случаев. Вихри и устойчивость полос поддерживают вывод о сверхтекучих свойствах конденсата, хотя авторы признают, что для их более точной проверки потребуются дополнительные измерения.
Учёные заметили ещё одну необычную особенность. Вместе с полосами яркости внутри конденсата менялась поляризация света, то есть направление колебаний световой волны. Причём изменения тоже подчинялись определённому порядку. В результате исследователи наблюдали сразу две периодические структуры, одну в интенсивности света, другую в его поляризации.
Получить столь подробные результаты оказалось непросто. Органический полупроводник постепенно вступал в реакцию с жидким кристаллом, из-за чего экспериментальная конструкция сохраняла нужные свойства всего несколько часов после сборки. Физикам приходилось заранее продумывать последовательность измерений и работать быстро. Если требовалось повторить опыт, образец приходилось изготавливать заново.
Зато новая конструкция обладает важным преимуществом: её оптическими свойствами можно управлять с помощью электрического напряжения. Меняя напряжение, исследователи могут влиять на взаимодействие света и вещества и изучать, как ведёт себя квантовая жидкость в разных условиях. Разработчики также отмечают, что жидкокристаллические полости способны работать при температурах, приближающихся к 60 °C, хотя саму сверхтвёрдую фазу наблюдали при комнатной температуре.
В будущем подобные системы могут пригодиться для создания сверхбыстрых оптических устройств, чувствительных датчиков и вычислительных ускорителей, которые обрабатывают информацию с помощью света. Пока физики продемонстрировали необычное квантовое явление, а до практических устройств предстоит пройти ещё немалый путь. Но возможность управлять сверхтвёрдой фазой электрическим напряжением значительно расширяет возможности экспериментов и позволяет исследовать квантовые свойства света без дорогостоящего охлаждения.
Источник Для просмотра ссылки Войди
Один шанс из 10 миллиардов. Физики наконец увидели почти невозможное
На Большом адронном коллайдере получили новые свидетельства редчайшего распада B-мезона, который искали десятилетиями.
Физики CERN впервые в рамках одного эксперимента получили убедительные свидетельства распада частицы, который происходит примерно один раз на 10 миллиардов случаев. Результат удалось получить на Большом адронном коллайдере после десятилетий поисков, но окончательным открытием его пока не считают.
Участники эксперимента LHCb обнаружили признаки превращения нейтрального B-мезона (B0) в два мюона, положительно и отрицательно заряженные частицы. Статистическая значимость результата достигла 3,2 сигма. Для физиков подобный показатель означает достаточно серьёзные свидетельства существования процесса, однако для официального признания открытия требуется не менее 5 сигма. Результаты представили 3 ноября 2026 года.
B-мезон представляет собой короткоживущую частицу, состоящую из кварка и антикварка. В обнаруженном процессе составляющие мезона аннигилируют, а высвободившаяся энергия превращается в пару мюонов. Мюон похож на электрон, но значительно тяжелее. Подобное превращение крайне маловероятно, поскольку обычные механизмы распада гораздо чаще приводят к образованию других частиц. Именно редкость делает процесс особенно интересным для фундаментальной физики.
Согласно Стандартной модели, описывающей известные элементарные частицы и их взаимодействия, вероятность распада B0 на два мюона составляет (1,03 ± 0,05) × 10−10. Новое измерение дало значение около 1,14 × 10−10. С учётом статистической погрешности результаты согласуются с теорией. Физики не обнаружили признаков неизвестных взаимодействий, однако смогли значительно сузить пространство для гипотез, допускающих существование новых частиц.
Особенность подобных распадов заключается в возможности искать частицы, которые недоступны для непосредственного наблюдения на коллайдере. Согласно квантовой теории, промежуточные виртуальные состояния могут влиять на вероятность превращения одних частиц в другие. Если существуют дополнительные бозоны Хиггса, тяжёлые Z′-бозоны или лептокварки, их влияние потенциально проявится в отклонениях от расчётов Стандартной модели. Поэтому физики внимательно измеряют даже процессы, происходящие исключительно редко.
Для нового анализа исследователи использовали данные столкновений протонов, собранные в 2024 и 2025 годах. Энергия столкновений составляла 13,6 ТэВ, а интегральная светимость достигла 18 обратных фемтобарн. Последняя величина характеризует объём накопленной статистики эксперимента. Только на новых данных значимость сигнала составила 3,0 сигма. После объединения результатов с измерениями 2011–2018 годов показатель увеличился до 3,2 сигма.
Решающую роль сыграла модернизация детектора LHCb. После обновления оборудование смогло собирать информацию примерно в пять раз быстрее, чем в период с 2010 по 2018 год. Улучшилось и распознавание различных типов частиц. Исследователи дополнительно применили методы машинного обучения, чтобы отделить редкие распады от огромного количества других процессов, возникающих при столкновениях протонов.
Главная сложность заключалась в том, что детектор регистрирует множество пар мюонов, образующихся совершенно другими способами. Среди такого фона необходимо выделить частицы, появившиеся именно при распаде B0. Для этого физики анализируют характеристики мюонов, включая их импульсы и общую инвариантную массу. В распределении измерений возникает небольшой избыток событий в области массы искомого мезона. По величине и форме избытка исследователи оценивают вероятность редкого распада.
В новом исследовании учёные одновременно уточнили характеристики другого мезона, Bs0. Он тоже способен распадаться на два мюона, но примерно в 30 раз чаще. Измеренная вероятность составила 3,25 × 10−9, тогда как Стандартная модель предсказывает (3,66 ± 0,14) × 10−9. Разница укладывается в экспериментальные погрешности. Коллаборация получила наиболее точные на момент публикации измерения вероятности и эффективного времени жизни такого распада.
Эффективное время жизни Bs0 при распаде на мюонную пару составило 1,60 ± 0,16 ± 0,01 пикосекунды. Пикосекунда равна одной триллионной доле секунды. Две погрешности отражают статистические и систематические неопределённости измерения. Параметр представляет самостоятельный интерес, поскольку некоторые теоретические модели допускают изменение продолжительности существования частицы даже в случаях, когда вероятность распада практически совпадает с предсказаниями Стандартной модели.
Поиски подобных превращений продолжаются более 40 лет. В 2012 году LHCb впервые получил свидетельства распада Bs0 на два мюона со значимостью 3,5 сигма. В 2015 году совместный анализ LHCb и CMS позволил установить существование процесса со значимостью 6,2 сигма. Тогда же физики обнаружили предварительные признаки более редкого распада B0, однако последующие исследования не подтвердили первоначальный сигнал.
В 2017 году LHCb самостоятельно зарегистрировал распад Bs0 с достоверностью 7,8 сигма. Поиски аналогичного превращения B0 продолжились, поскольку его вероятность значительно ниже. При этом B0-мезоны рождаются в столкновениях примерно в четыре раза чаще Bs0, поэтому наблюдаемых событий нужного типа оказывается примерно в семь раз меньше. Даже при высокой интенсивности столкновений для накопления достаточной статистики потребовались годы работы.
Новые результаты пока не опровергают существующие представления об устройстве материи. Напротив, измеренные характеристики обоих распадов согласуются со Стандартной моделью, оставляя всё меньше возможностей для альтернативных объяснений. Но отсутствие расхождений тоже помогает физикам, поскольку исключает часть параметров гипотетических частиц и взаимодействий, которые могли бы влиять на наблюдаемые процессы.
Исследователи рассчитывают продолжить измерения после дальнейшего обновления LHCb. В середине следующего десятилетия скорость накопления данных может увеличиться ещё на порядок. Более высокая статистика позволит проверить предварительные свидетельства распада B0, значительно уменьшить погрешности и искать небольшие отклонения от теоретических расчётов, которые пока невозможно отличить от экспериментального шума.
Источник Для просмотра ссылки Войди
Последнее редактирование:
