Открыли гравитационные волны

Очень крутая новость, наконец-то открыли гравитационные волны.

Ровно 100 лет назад Эйнштейн вывел Общую теорию относительности, которая дополнила созданную им 10 лет ранее Специальную теорию относительности. Он доказал, что гравитация это, фактически, геометрическая теория. Луна крутится вокруг Земли не потому, что Земля её притягивает, а потому, что Земля искажает пространство-время и прямолинейное движение Луны становиться криволинейным. Та же история, когда мы бросаем мячик и он падает на Землю.

Новая теория кроме искажения пространства-времени допускала существование гравитационных волн — колебания самого пространства.

За 100 лет экспериментально подтвердили все следствия теории относительности, но с гравитационными волнами не задалось. Их испускают все тела, но проблема в том, что они очень слабые. Сила колебаний гравитационных волн в 10 в 40 степени меньше, чем электромагнитные волны и обнаружить их крайне сложно.

Сильные гравитационные колебания могут создать только экзотические объекты, например, такие как две чёрные дыры вращающиеся друг вокруг друга. Система вращающихся чёрных дыр будет терять энергию из-за гравитационного излучения и рано или поздно чёрные дыры сольются в одну вызвав колоссальный выброс энергии именно в гравитационные волны. Слияние чёрных дыр даёт очень специфический профиль и амплитуду гравитационных колебаний и всплеск, по которому можно точно определить параметры чёрных дыр и факт события. Уже около 50 лет строят детекторы гравитационных волн, чтобы словить подобные события.

Но события генерирующие волны достаточно сильной амплитуды происходят недалеко от Земли (например, в нашей Галактике) достаточно редко (раз в тысячи лет). А мощные выбросы гравитационных волн в других галактиках приходят к нам сильно ослабленными. По оценкам, колебания пространства могут быть в разы меньше диаметра атомного ядра!

Детекторы гравитационных волн строятся уже более чем 50 лет и только сейчас, с помощью развития науки и невероятных ухищрений чувствительность достигла таких величин, что они начали “чувствовать” далёкие выбросы гравитационных волн. Самые продвинутые детекторы LIGO уже безрезультатно работали 8 лет и не нашли никаких событий. И вот сейчас, после обновления и улучшения чувствительности, ещё до начала работы, во время проверок они словили надёжное событие.

Зафиксированное событие представляло собой слияние двух чёрных дыр, примерно массой в 30 солнц каждое, а общая энергия выброса в гравитационные волны составила чудовищные 3 солнечные массы. Слияние произошло безумные 1.3 миллиарда лет назад и колебания пространства дошедшие до нас составили всего лишь 10 в минус 21 степени. Два детектора LIGO в разных частях США одновременно словили именно тот специфический сигнал от гравитационных волн, который позволяет точно сказать, что событие произошло и определить параметры слияния чёрных дыр.

Фактически это прямое доказательство теории Эйнштейна и прямое доказательство существования чёрных дыр. Сейчас начнётся новая эра в астрономии, так как с помощью более точных детекторов можно наблюдать различные экзотические объекты: нейтронные звёзды, сверхновые и чёрные дыры.

 

Две очень хороших статьи про открытие гравитационных волн:

http://elementy.ru/novosti_nauki/432691/Gravitatsionnye_volny_otkryty

https://cosmos.dirty.ru/gravitatsionnye-volny-na-paltsakh-tm-740536

 

Спрей, который делает вещи несмачиваемыми

Увлекательная Химия! Спрей от компании NeverWet, которые делает вещи крайне несмачиваемыми. По несмачиваемой поверхности вода (или другая жидкость) буквально “соскальзывает” и вещь остаётся сухой.

Вопрос конечно в цене, безопасности и насколько долго обработанные поверхности сохраняют свои несмачиваемые свойства, но перспективы очень интересны. Сухие куртки, стоит только выйти из под дождя, чистая одежда (ведь одежда как раз становится грязной в первую очередь из-за грязи). Чистые стёкла и кузов автомобиля — на мойку можно будет ездить раз в год.  Эффективная защита мелкой техники не только от дождя, но и от небольших погружений (на видео есть iphone, который кладут в воду) — если отверстия небольшие, то вода не может проникнуть внутрь.

Другой уже очень давно известный и безопасный материал, который очень плохо смачивается — тефлон (фторопласт). Поэтому на тефлоновой сковородке ничего не пригорает, утюг с тефлоновым покрытием отлично “ездит” по одежде, а лезвия бритв мягче бреют. Возможно новый спрей, это новый вариант давно известного полимера.

Кстати, занимательный факт. Тефлон был открыт американцами в процессе реализации лунной программе Apollo (внутреннее покрытие баков лунного модуля, если не ошибаюсь), и доходы от изобретения тефлона давно уже покрыли стоимость всей лунной программы.

Алгоритм Диффи — Хеллмана

Очень клёвое и простое объяснение “на пальцах” алгоритма Диффи-Хеллмана, как передать секретный ключ (или сообщение) в открытой линии связи. По сути это основа для шифрования с не симметричным ключём.

 

Прорыв в Термояде?

Представитель Локхид Мартин, заявил о серьёзных достижениях в достижении получении стабильной термоядерной реакции. Заявлен выход 0.9 от потраченной энергии в лабораторной установке. Причём установка очень компактная (100 мегаватт энергии обещают из установки размеров в несколько метров). Через 10 лет обещают коммерческие образцы.

Хорошо написано, на русском, тут: http://science.d3.ru/comments/418183/.

К этому стоит относиться серьёзно, хотя бы потому, что Lockheed Martin это не какая-нибудь там шильная контора.  Это крупнейший американский производитель военной техники с оборотом больше 40 миллиардов долларов. Например, они делают ракеты Atlas, а также истребители F-22 и F-35.

Самая сложная техническая задача, не только разогреть плазму до температуры, когда начинаются термоядерные реакции (100 млн градусов), а удержать её с помощью магнитного поля, и удержать подольше, чтобы получить больше энергии с каждой попытки разогрева плазмы (не меньше, чем было потрачено на разогрев).

Тут деталей пока нет, упоминается о том, что плазма разогревается микроволновым излучением и технология явно отличается от более классических попыток получения термоядерной реакции с помощью токамаков. Также приводят табличку сравнения с ITER (международный термоядерный реактор) не в пользу последнего.

Если не врут, и всё что заявлено правда, мир ожидает целая технологическая революция, а у стран и компаний, которые зарабатывают на продаже нефти (газа, угля) — большая головная боль, т.к. такая технология может существенно изменить ситуацию на рынке.

UPD [24.02.2013]: Хорошая статья про термоядерный синтез и его перспективы: http://habrahabr.ru/post/167523/

Про метеорит

Уже много написано про падение метеорита над Челябинском.
Достаточно много информации собрано – вот тут.


Осторожно, мат (в этой ситуации, правда уместный ; )

Получается, что ледянная (каменная, железная) дура весом до 130 тыс. тонн (по оценкам NASA), размером около 17 метров, вошла в атмосферу со скоростью взорвалась над Челябинском на высоте 30-50 км с выделением энергии аж в полмегатонны в тротиловом эквиваленте (это 20-25 бомб сброшенных на Хиросиму). Никто этот метеорит (астероид) раньше не видел, ни NASA, ни военные России или США. До момента вхождения в атмосферу о нём вообще никто не подозревал. По оценкам NASA, это самое мощное выделение энергии для падения метеорита, со времени падения Тунгусского метеорита.

В это же время мимо Земли на расстоянии в 27 тыс. километров, пролетел астероид 2012 DA14. За ним давно уже следили и ожидали его пролёт. Его размер 44 метра, а масса примерно те же самые 130 тыс. тонн.

На основе этих двух событий, можно попробовать сделать следующие выводы:

1. Если бы такой крупный метеорит (астероид) взорвался не над крупным городом, а где-нибудь над Тихим Океаном, то никто о нём бы и не узнал, кроме случайного попадания в кадр метеорологических или военных спутников. Был бы чуть поменьше — точно бы не узнали. Мне кажется, что наверняка такие события происходят чаще, чем дают существующие оценки.

2. Астрономы не в состоянии обнаружить все потенциально опасные метеориты (астероиды). Мониторится только часть опасных метеоритов. Взорвался бы этот метеорит поближе к земле, разрушения и жертвы могли быть более значительны.

3. ПВО или космические системы обнаружения не в состоянии обнаружить подобные объекты, приближающиеся с высокой скоростью из космоса заранее. Хотя на земной орбите они могут обнаруживать космический мусор размером в несколько сантиметров.

p.s. Википедия о Челябинском метеорите.

UPD: Масса метеорита, упавшего около Челябинска — была 10 тысяч тонн, а не 130.  Что впрочем, всё равно не мало 😉

[UPD2 20.03.2013]: Глава NASA Чарльз Болден сделал свое заявление на слушаниях в комитете палаты представителей по науке, космосу и технологиям. По его словам, большие сложности у космического ведомства возникают при отслеживании небесных тел диаметром менее 140 метров. На данный момент, по словам Болдена, агентство может зафиксировать их нахождение вблизи Земли лишь в 10% случаев. Источник.

Хранение информации в ДНК

Я слежу за основными новостями, происходящими в науке, но молекулярная биология (биохимия) и генетика сейчас на переднем краю прогресса и развиваются гораздо быстрее чем я мог себе представить. Давно слышал про возможность использования ДНК для хранению любой информации. Молекулы ДНК могут быть очень длинными и достаточно стабильными при определённых условиях, а каждый элемент молекулы ДНК — это один из четырёх нуклеотидов. Получается, что в теории каждая цепочка может хранить два бита.

Читал, что есть уже попытки чтения и записи информации в ДНК. Я думал, ну записывают пару десятков байтов. Но оказывается сейчас исследователи из Европейского института биоинформатики записали и надёжно прочитали 739 килобайт! Это 750 тысяч байт или шесть миллионов бит информации! В эти 739 килобайт входили все сонеты шекспира, JPG картинка и несколько текстовых документов.

Статья на habrahabr: http://habrahabr.ru/post/166889/

Пишут, что до этого проблемы были с стабильностью молекул, т.к. исследователи использовали все 4 типа нуклеотида, а при возникновении некоторых длинных одинаковых последовательностей в молекуле, она теряет стабильность. В последнем исследовании, учёные использовали только 3 нуклеотида, а четвёртый использовали для “сервисных” целей — как разделитель  для повышения стабильности.

Кстати схожая система чтения с компакт дисков. Данные там записаны в виде бугорков и их отсутствия, а если идёт подряд три или больше пустых мест, лазер может потерять дорожку и чтение прерывается. Для этого 8 бит информации кодируются в 12, где не может быть больше чем двух дырок подряд. Плюс для предотвращения единичных ошибок используется код Рида-Соломона. Думаю, ничего не мешает использовать подобную систему для записи информации в ДНК.

Ещё интересна стоимость записи и чтения информации. На данный момент стоимость записи одного мегабайта составляет 12 тысяч долларов, а чтение двести. С другой стороны, стоимость секвентирования ДНК (чтения) за последние десять лет уменьшилась на порядки и стоит ожидать через десяток лет коммерческие системы хранения информации в ДНК, ведь один грамм ДНК может хранить больше 2 петабайт информации…

P.s. Мой старый пост, про видео визуализации, что происходит в клетке: http://www.kushnerov.com/2009/06/02/chto-proisxodit-vnutri-kletki/

Про бозон Хиггса

Все мы знаем, что совсем недавно произошло очень важное открытие в квантовой физике — на LHC открыли то, для чего он строился — новую частицу бозон Хиггса (вернее частицу очень на него похожую, а возможно первый из нескольких). Это не просто новая частица, которых уже было найдено достаточно — это совершенно новый тип материи. С подтверждением существования бозона Хиггса у физиков открываются пути изучения самых различных новых предположений устройства мира.

Я даже хотел написать об этом подробно, даже начал писать, но потом понял, что придется потратить полдня, чтобы не наделать глупых ошибок и прочитать все источники 😉 Поэтому я дам ссылку на очень хорошую статью с elementy.ru:

http://elementy.ru/news/431868

Ну и в дополнение три хороших ссылки для интересующихся:

Что такое бозон ХиггсаКак его ищут на LHCЧем вообще занимаются физики и как ставятся эксперименты по поиску новых частиц

Я очень люблю квантовую физику. Вся квантовая физика это в десять раз круче выдуманного мира их “Алисы в Стране Чудес”. Физики выдумывают самые экзотические теории, которые на первый взгляд кажутся бредом, а потом некоторые из них оказываются реальностью.  Вот и выяснилось, что весь мир оказался погружённым в поле Хиггса, а масса всех частиц зависит от того, как они “цепляются” с помощью бозонов Хиггса за это поле. Причём поле не мешает двигаться в нём равномерно, а мешает только двигаться ускоренно (через увеличение массы).

10 заповедей астрофизики

Понравилось, копипаст отсюда: http://elementy.ru/lib/431323. Простые истины современного мира.

1. Солнце — рядовая звезда (одна из примерно 200–400 млрд.) на окраине нашей Галактики — системы из звезд и их остатков, межзвездного газа, пыли и темного вещества. Расстояния между звездами в Галактике обычно составляют несколько световых лет.

2. Солнечная система простирается далеко за орбиту Плутона и заканчивается там, где гравитационное влияние Солнца сравнивается с влиянием близких звезд.

Скопление галактик в созвездии Волосы Вероники
Скопление галактик в созвездии Волосы Вероники

3. Звезды образуются и в наши дни из межзвездного газа и пыли. В течение своей жизни и по ее окончании звезды сбрасывают часть своего вещества, обогащенного синтезированными элементами, в межзвездное пространство. Так в наши дни изменяется химический состав Вселенной.

4. Солнце эволюционирует. Его возраст — менее 5 млрд. лет. Примерно через 5 млрд. лет закончится водород в его ядре. Солнце превратится в красный гигант, а затем — в белый карлик. Массивные звезды в конце жизни взрываются, оставляя нейтронную звезду или черную дыру.

Планета у звезды Фомальгаут
Планета у звезды Фомальгаут

5. Наша Галактика — одна из многих подобных систем. В видимой части Вселенной — около 100 млрд. крупных галактик. Они окружены небольшими спутниками. Размер галактики — около 100 тыс. световых лет. До ближайшей крупной галактики — около 2,5 млн световых лет.

6. Планеты есть не только у Солнца, но и у других звезд, их называют экзопланеты. Планетные системы не похожи друг на друга. Сейчас мы знаем более тысячи экзопланет. По всей видимости, многие звезды имеют планеты, но лишь малая часть этих планет может быть пригодна для жизни.

Остаток сверхновой Кассиопея А
Остаток сверхновой Кассиопея А

7. Мир, каким мы его знаем, имеет конечный возраст — чуть менее 14 млрд. лет. Вначале материя была в очень плотном и горячем состоянии. Частиц обычного вещества (протонов, нейтронов, электронов) тогда не существовало. Но Вселенная расширяется, эволюционирует. В ходе расширения из плотного горячего состояния Вселенная остывала и становилась менее плотной, появлялись обычные частицы. Затем возникли звезды, галактики.

8. Из-за конечности скорости света и конечного возраста наблюдаемой Вселенной нам доступна для наблюдений лишь конечная область пространства, но на этой границе физический мир не заканчивается. На больших расстояниях из-за конечности скорости света мы видим объекты такими, какими они были в далеком прошлом.

Планетарная туманность NGC 6543
Планетарная туманность NGC 6543

9. Большинство химических элементов, с которыми мы сталкиваемся в жизни (и из которых состоим), возникло в звездах в течение их жизни в результате термоядерных реакций или на последних стадиях жизни массивных звезд — во взрывах сверхновых. До образования звезд обычное вещество в основном существовало в виде водорода (самый распространенный элемент) и гелия. 

Область звездообразования NGC3603
Область звездообразования NGC3603

10. Обычное вещество составляет лишь несколько процентов от всей Вселенной. Около четверти Вселенной — это темное вещество. Судя по всему, оно состоит из частиц, слабо взаимодействующих друг с другом и с обычным веществом. Пока мы можем наблюдать лишь гравитационное взаимодействие обычного и темного вещества. Оставшиеся примерно 70% плотности Вселенной связаны с темной энергией. Из-за нее расширение Вселенной идет всё быстрее. Природа темной энергии пока не ясна.