Казалось бы нет ничего более рационального, чем физика — самая точная из естественных наук. Тем удивительнее, что эта рациональность иногда заставляет учёных выдвигать совершенно безумные идеи. Которые иногда оказываются правдой. Для свежей статьи в блоге отобрал пять гипотез, в которые иногда не верили даже их авторы, но которые, однако, были подтверждены экспериментально: bit.ly/5-mad-ideas

НАСА показало сближение Новых Горизонтов с астероидом Ультима Туле.

NASA / Johns Hopkins Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute / National Optical Astronomy Observatory

В русскоязычной версии германского портала Deutsche Welle вышла статья о том, как живут молодые учёные-физики в Нижнем Новгороде. В материал вошло и моё интервью: https://p.dw.com/p/3Budm

На «Элементах» Игорь Иванов представил опубликованный недавно технический проект коллайдера, который может прийти на смену Большому адронному: https://elementy.ru/LHC/novosti_BAK/433411/Predstavlen_detalnyy_proekt_budushchego_kollaydera_FCC

Кратко перескажу.

Коллайдер пока носит название FCC (Future Circular Collider). По проекту длина его кольца должна составить без малого 100 км. LHC будет для него выполнять роль разгонного ускорителя.

Существует две основных реализации проекта: как электрон-позитронного коллайдера FCC-ee или как адронного коллайдера FCC-hh. Эти реализации взаимоисключающие, но рабочая идея — реализовать сначала первый из них, а затем реализовать на его месте второй.

Электроны и позитроны частицы лёгкие, поэтому в циклическом коллайдере их максимальная энергия довольно сильно ограничена эффектом торможения от синхротронного излучения. Поэтому FCC-ee рассчитан на энергию столновений до 360 ГэВ. Этого хватит, чтобы рождать векторные бозоны, бозоны Хиггса и пары плохо изученных топ- и антитоп-кварков.

В FCC-hh энергия столкновений протонов может достичь 100 ТэВ, что в 7 раз больше, чем на LHC. Плюс будет повышено количество столкновений.

По предложенному плану FCC-ee будет строиться 18 лет, а затем 15 лет работать в различных режимах. Это, грубо говоря, программа до 2050-х годов. Демонтаж FCC-ee и установка FCC-hh займёт около 10 лет, и ещё 25 лет он будет работать, постепенно увеличивая и энергию частиц, и яркость пучков. Это, получается, программа до где-то 2090-х годов.

Оценочная стоимость всего проекта большая, но не запредельная — порядка 10 млрд швейцарский франков на FCC-ee и ещё 17 млрд на FCC-hh. 27 млрд — это раза в два больше, чем, например, стоимость ITER, но с другой стороны траты растянуты на десятилетия.

Главная проблема, на мой взгляд, — отсутствие достаточной уверенности в том, что этого хватит для действительно крупных открытий. Все хотят физики за пределами Стандартной модели, но простые модели уже, фактически, опровергнуты, и вероятность того, что удастся обнаружить что-то на FCC, кажутся небольшими.

В прошлом году мы попрощались с Кеплером, в этом уходит на покой ещё один легендарный аппарат — марсоход Opportunity.

Поздно вечером, 12 февраля 2019 года, на Марс был отправлен последний запрос на выход на связь марсохода Opportunity, который молчит уже полгода. Но он так и не ответил. А сегодня NASA объявило об официальном завершении миссии ровера.

45,16 километров по марсианским просторам и 15 земных лет работы. 5352 солов (марсианские сутки), более 217 000 изображений, в том числе пятнадцать 360-градусных цветных панорам.

Ровер прибыл на Марс (25 января 2004 года), когда Facebook еще не существовал, а «Кассини» только летел к Сатурну. Тогда Opportunity и Spirit, два марсохода проекта Mars Exploration Rover, начали свои научные программы, рассчитанные на 90 дней и 1000 метров пути. Spirit проработал до 2010 года и погиб зимой, так и не выбравшись из песков с двумя сломанными колесами.

Opportunity продолжал работу, пока 10 июня 2018 года не был отправлен в «спячку» из-за начавшейся глобальной пылевой бури после которой он так и не вышел на связь. Было отправлено 835 пакетов команд, была надежда, что ветра на Марсе сдуют часть пыли, покрывающей солнечные панели. Однако не получилось, и научная программа ровера завершена. Все возможные инженерные решения были испробованы и вероятность получения сигнала слишком мала для продолжения работы.

https://m.vk.com/wall-35632477_86546

Если чувствуете, что не хватает фундаментальных знаний по физике, то самое время записаться на бесплатные онлайн-курсы «Открытого образования». Термодинамика, квантовая физика, механика и даже курс про нанокомпозиты для фотоники — все можно найти здесь: https://goo.gl/hBJggj

Новая анимация от Maggie Lieu (научный сотрудник ESA)! Здесь Юпитер был снят в ультрафиолетовом спектре для изучения движения облаков и атмосферных ветров, так как его облака отражают УФ-излучение. Слева вверху вы можете наблюдать Ганимед, а темные пятна - это участки со штормами.

Архэ выложил запись мой лекции об итогах 2018 года в физике. Внутри сверхпроводимость в графене, новый килограмм, загадки нейтрино и многое другое https://youtu.be/ZkhMA1cZmYY

В некой неопределённости приходится находиться уже в течение нескольких лет научному сообществу, связанному с физикой элементарных частиц. LHC работает, но физики за пределами Стандартной модели особо не видит. Поиски частиц тёмного вещества пока безрезультатны, несмотря на существенный прогресс в чувствительности детекторов. Есть интересные результаты с нейтрино, но пока что не более того. На этом фоне, наверное, особенно болезненно выглядит новость о задержках с утверждением плана строительства электрон-позитронного коллайдера следующего поколения ILC в Японии.

Я уже писал, что из-за отсутствия намёков на открытие суперсимметрии на LHC, было принято решение сократить энергию столкновения частиц на ILC в два раза — до 250 ГэВ. Это сделает его идеальной «фабрикой бозонов Хиггса», но не более того. Даже всё ещё плохо изученные топ-кварки получать на нём не смогут.

Теперь же ещё и японское правительство тянет с одобрением строительства. В техническом плане проект коллайдера давно готов, технологии разработаны и продемонстрированы, но японцев пугает высокая стоимость проекта — 7,5 млрд долларов. И хотя проект международный, и партнёры вроде как готовы взять на себя часть расходов, но официальные документы всё ещё не подписаны.

В 2018 году переговоры вышли на финишную прямую, и ожидалось, что в середине декабря будет принято официальное решение. Этого, однако, не случилось. Более того, буквально пару недель назад, 7 марта, появилось официальное заявление, что Япония заинтересована в реализации ILC, но в настоящее время не готова дать добро на строительство коллайдера, и начинает официальные переговоры с международными партнёрами (до этого контакты были только на неформальном уровне).

Так что, с ILC придётся подождать. Чуть больше подробностей от Игоря Иванова на Элементах: https://elementy.ru/LHC/novosti_BAK/433441/Yaponiya_po_prezhnemu_ne_gotova_stroit_u_sebya_Mezhdunarodnyy_lineynyy_kollayder

Если не брать в расчёт квантовую физику и теорию относительности, то, пожалуй, самым удивительным для меня экспериментом является измерение гравитационной постоянной Кавендишем.

Силы гравитации так малы, что кажется практически невозможно измерить их величину для тел более-менее стандартных размеров. Нужны, как минимум, планеты и звёзды. Тем не менее, Кавендиш ещё в середине 18 (!) века умудрился измерить силу притяжения двух массивных шаров.

Опыт попал во все учебники как «взвешивание Земли». Причём здесь Земля и как её массу пытались определить до Кавендиша, можно почитать в одной из глав книги Адама Харта-Дэвиса «Вся физика в 50 экспериментах. Кот Шрёдингера», опубликованной на Идикаторе: https://indicator.ru/article/2019/01/20/vsya-fizika-v-50-eksperimentah/

ТрВ-наука опубликовал дискуссию нескольких биологов, в том числе крупнейшего современного специалиста по эволюционной биологии Евгения Кунина, о вероятности возникновения сколь-нибудь сложной органической жизни. И хотя я не разделяю пессимизма представленных мнений, почитать аргументы специалистов крайне полезно: http://trv-science.ru/2019/03/26/veroyatnost-zarozhdeniya-zhizni/

1 апреля команда Телескопа горизонта событий объявила о том, что 10 апреля, нам наконец-то покажут "изображение" сверхмассивной чёрной дыры в центре нашей галактики. Точнее, не изображение, а "тень".

Надеюсь, они не пошутили:)

А о том, что же такое "тень" чёрной дыры и как чёрную дыру сфотографировали, читайте в моей статье "Как сфотографировать чёрную дыру" https://knife.media/black-hole/

Как и ожидалось, сегодня команда проекта Телескопа горизонта событий (Event Horizon Telescope, EHT) сообщила о первом в истории успешном наблюдении тени чёрной дыры!

Разглядеть её удалось у сверхмассивной дыры в центре активной галактики M87. Эта гигантская эллиптическая галактика одна из самых массивных в нашей окрестности, а чёрная дыра в её центре — одна из самых тяжёлых, известных астрономам, массой около 6,5 млрд масс Солнца. Для сравнения чёрная дыра в центре Млечного пути примерно в тысячу раз легче.

При этом из-за приблизительно пропорциональной разницы в расстояниях до этих чёрных дыр, их угловой размер на небосводе практически совпадает и составляет около 7–10 микросекунд дуги. Это и сделало их главными целями стартовавшего в 2017 году проекта EHT.

Проект объединяет в сеть восемь телескопов радио- и миллиметрового диапазона, разбросанных по всему земному шару, но работающих в режиме единого интерферометра на длине волны 1,3 мм.

Тень от чёрной дыры — это видимое снижение яркости её свечения в центре, связанного с сильным искривлением траекторий фотонов вблизи дыры, а также отсутствием стабильных орбит на нескольких радиусах Шварцшильда. При этом угловой размер тени по расчётам должен в несколько раз превышать размер самой чёрной дыры. Так, для M87 тень должна составлять примерно 42 микросекунды дуги.

За счёт использования сверхточных атомных часов и, как следствие, высокой степени синхронизации, а также относительно малой длины волны проект EHT достиг углового разрешения в 20 микросекунд. Этого хватило, чтобы надёжно измерить снижение яркости у чёрной дыры M87. Более того, рассчитанная по результатам наблюдений форма тени в целом похожа на тень чёрной дыры Керра в рамках Общей теории относительности.

Красивые картинки, видео и постеры, объясняющие открытие, можно посмотреть на сайте ESO: https://www.eso.org/public/russia/news/eso1907/?lang

А вот так выглядит собственно тень, увиденная сетью телескопов EHT

M87 в динамике, 2017 год

Всех с днём космонавтики!

Жаль, что этот день омрачило крушение израильского зонда «Берешит», который пытался совершить посадку на Луну.

Тем не менее, израильцы всё равно молодцы. Немногим удалось даже попытаться прилуниться.

Подробности можно почитать у N+1: https://nplus1.ru/news/2019/04/11/Beresheet-landed

Гравитационно-волновая астрономия набирает обороты. Месяц назад начался новый период наблюдений, в который вовлечены сразу три интерферометра: два LIGO и один VIRGO. Увеличенная чувствительность уже позволяет регистрировать сигналы о слиянии черных дыр практически каждую неделю, а пять дней назад появился кандидат во второй в истории сигнал от слияния нейтронных звёзд.

Самое время разобраться, что эти данные позволяют учёным узнать о вселенной в ближайшем будущем. Об этом N+1 расспросили у астрофизика Сергея Попова: https://nplus1.ru/material/2019/04/29/open-your-eyes

Сегодня исполняется ровно сто лет со знаменитого солнечного затмения, во время которого впервые удалось проверить предсказания тогда ещё совсем новой теории гравитации Эйнштейна — Общей теории относительности. После объявления её результатов в ноябре 1919 года Эйнштейн проснулся настоящей звездой мирового масштаба. Об этом моя старая статья в блоге: http://bit.ly/eclipse-1919