Чисельне моделювання гравітаційних хвиль від зближуються чорних дір. Ілюстрація: LIGO / T. Pyle або Henze / NASA.
Пам'ятник періодичної таблиці Менделєєва в Словацькому технічному університеті в Братиславі. Фото: Pe-Jo / Wikimedia Commons / CC BY-SA 3.0.
П'ять кварків можуть об'єднуватися в одну частинку. Малюнок: CERN.
Голограма одиночного фотона: реконструйована за вимірюваннями (зліва) і теоретично передбачена (праворуч). Ілюстрація: University of Warsaw.
Фотографія Проксіми Центавра, зроблена телескопом «Хаббл». Фото: Hubble / ESA. Фото: Hubble / ESA.
Випромінювання від блазарів в сузір'ї Ящірки, зареєстроване за допомогою радіотелескопу «Радіоастрон». Фото: mpfir-bonn.mpg.de.
<
>
Подія № 1 - це, без сумніву, експериментальне виявлення гравітаційних хвиль, передбачених ейнштейнівською Загальною теорією відносності (ЗТВ). Саме відкриття сталося 14 вересня 2015 року, але офіційно дослідники оголосили про нього 11 лютого 2016- го (див. «Наука і життя» № 3, 2016 р ). Прийнятий сигнал відповідав моделі, теоретично розрахованої для злиття двох чорних дір масами 29 і 36 мас Сонця. Другий раз гравітаційні хвилі, що виникли при злитті менш масивних чорних дір - 14,2 і 7,5 мас Сонця, - зареєстровано 26 грудня 2015 року, повідомлення про них з'явилося 15 червня 2016 року. Отримані дані стали вагомим аргументом на користь не тільки ОТО, а й існування чорних дір, також передбаченого цією теорією.
Зареєстрував гравітаційні хвилі унікальний лазерний інтерферометр LIGO, в створенні якого брали участь понад 90 наукових організацій з 16 країн, в тому числі і з Росії. Дослідники вважають, що LIGO стане ефективним інструментом нової гравітаційно-хвильової астрономії, яка дозволить дізнатися багато нового про Всесвіт: про ранні етапи її розвитку, про темної матерії, про тих областях, де порушується Загальна теорія відносності.
Чотири нові елементи
Після того як 30 грудня 2015 року Міжнародний союз теоретичної і прикладної хімії (IUPAC) затвердив чотири нових хімічних елементи з атомними номерами 113, 115, 117 і 118, ті, хто їх відкрив, повинні були дати їм назви і позначення. 8 червня 2016 року IUPAC офіційно рекомендував прийняти запропоновані першовідкривачами назви: Ніхон (Nihonium) і символ Nh для елемента 113, Московія (Moscovium) і символ Mc для елемента 115, теннессін (Tennessine) і символ Ts для елемента 117, оганесон (Oganesson) і символ Og для елемента 118. Через п'ять місяців публічних обговорень рада IUPAC затвердив назви і нова четвірка посіла повинні знаходитись в періодичній таблиці Д. І. Менделєєва. Для трьох останніх елементів пріоритет у відкритті був визнаний за Об'єднаним інститутом ядерних досліджень (Дубна, Росія). Тому вони отримали імена, пов'язані з нашою країною. (Див. Статтю «Унуноктій став оганесоном» )
спектр антиводню
Третє значна подія в світі фізики - отримання оптичного спектру антиводню, атома антиматерії. Цей результат став підсумком понад 20 років роботи колаборації експерименту ALPHA (ЦЕРН). Так вперше вдалося порівняти спектр антиматерії і матерії. Дослідники довели, що оптичний спектр антиводню ідентичний водневого, як і повинно бути у відповідності зі Стандартною моделлю фізики елементарних частинок. (Див. Статтю «Антиводень: нова ера експериментів з антиматерією» ).
Пентакварк відкритий остаточно
Тепер ми точно знаємо, що пентакваркі, елементарні частинки, що складаються з п'яти кварків і антикварків, існують. Про це відразу в двох статтях, опублікованих у 2016 році в журналі «Physical Review Letters», повідомила колаборація LHCb, що займається дослідженнями на Великому адронному колайдері. До її складу входять представники семи російських наукових організацій.
Саме відкриття відбулося влітку 2015 року. Тоді фізики, аналізуючи розпад елементарної частинки лямбда-баріон, виявили серед проміжних продуктів реакції два нових адрону, які імовірно представляли собою пентакваркі. Однак, незважаючи на те що статистика говорила про надійність результату, у дослідників залишалися сумніви. Справа в тому, що їх висновки були засновані на певних модельних уявленнях про характер інших проміжних станів реакції. У новому дослідженні фізики переробили аналіз, усунувши ці припущення. Статистична значимість результату становить понад дев'ять стандартних відхилень, в той час як для впевненого твердження про відкриття нової частинки необхідно більше п'яти. ( Детальніше про пентакварков см. «Наука і життя» № 3, 2016 р )
нанотранзистори
Фізики з Національної лабораторії ім. Лоуренса в Берклі (США) створили найменший на сьогоднішній день транзистор з довжиною затвора всього 1 нанометр. До цих пір вважалося, що затвор менше 5 нм неможливий через квантових обмежень. Тепер відкриваються перспективи для подальшої мініатюризації електроніки.
мікролазер
Ще один крок по шляху мініатюризації пристроїв за рахунок заміни електронів фотонами (цей напрямок досліджень називається фотонікою) зробили фізики Мюнхенського технологічного інституту (Німеччина), які створили лазер, розмір якого в тисячу разів менше діаметра людського волосся. Для роботи оптичних чіпів потрібно лазерний джерело світла, тому необхідний мініатюрний лазер, який можна було б інтегрувати на поверхню кристала мікросхеми.
тетранейтронов
Дослідники з японського Інституту хімічних досліджень відкрили так званий тетранейтронов - частку, що складається з чотирьох нейтронів. Якщо відкриття підтвердиться, то нам доведеться переглянути існуючі моделі атомного ядра, оскільки всі вони говорять про те, що нейтрони без протонів з'єднуватися не можуть. Статистична значимість досвіду досить велика і складає 4,9 стандартного відхилення (нагадаємо, що при значенні 5 і вище частка вважається відкритою). Проте тут все ж необхідна перевірка в незалежних експериментах.
Голограма одиночного фотона
Оптики Варшавського університету отримали першу в історії голограму одиночного фотона, що раніше вважалося неможливим. За допомогою голограми можна спостерігати за «формою» фотона - його хвильової функцією, яка служить найважливішою квантової характеристикою часток. Просторова структура фотона представляє великий інтерес для досліджень в галузі квантової зв'язку, обчислень, в експериментах по заплутаності фотонів і в багатьох інших. Однак до сих пір не було простого експериментального методу, що дозволяє отримати інформацію про фазу хвильової функції фотона. Фотографія тут не годиться, оскільки фіксує лише інтенсивність світла. На відміну від неї голограма дозволяє зареєструвати і фазу хвилі.
Планета зірки Проксима Центавра
У серпні астрономи Європейської південної обсерваторії (ESO) оголосили про те, що у найближчій до нас зірки Проксима Центавра є планета земної групи, що отримала назву Проксима Центавра b. Виявили її завдяки вимірам коливання променевої (спрямованої на спостерігача) швидкості зірки з точністю до кількох метрів. За оцінками астрономів, мінімальна маса планети дорівнює 1,27 земної, розташована вона на відстані всього 7 млн км від зірки і робить повний оборот навколо неї за 11,2 дня. Якщо щільність планети близька до земної, то близький до земного буде і її радіус.
Проксима Центавра b знаходиться в так званій зоні життя зірки, де температура на поверхні планети дозволяє воді знаходитися в рідкому стані. Можливо, на ній є і життя, хоча занадто близьке розташування до світила залишає на це мало шансів. (Див. Статтю «Найближча» )
Уточнена постійна Хаббла
Астрономи НАСА і Європейського космічного агентства (ЄКА) під керівництвом нобелівського лауреата з фізики 2011 року Адама Рісса, одного з першовідкривачів прискореного розширення Всесвіту і темної енергії, уточнили постійну Хаббла і виявили, що Всесвіт розширюється ще швидше, ніж вважалося раніше. Різниця склала 5-9%. В ході дослідження 19 прилеглих галактик астрономи за допомогою космічного телескопа «Хаббл» вирахували відстані приблизно до 2400 цефеїд і 300 наднових типу Ia, які служать «верстовими стовпами» для сучасної астрономії. Дослідники зуміли відкалібрувати метод, визначаючи відстані до найближчих цефеїд за допомогою параллакса. Те, що Всесвіт розширюється швидше, ніж ми думали, можливо, говорить про те, що в її еволюції істотну роль грає ще одна гіпотетична темна складова - темне випромінювання.
Успіх «Радіоастрон» і галактичні джети
При дослідженні галактики з активним ядром BL Lacertae методом інтерферометрії з дуже довгою базою, виконаному за допомогою десятиметрового космічного радіотелескопу «Радіоастрон» (Росія) і 15 наземних радіотелескопів з Росії, Європи і США, астрономи змогли домогтися рекордного кутового дозволу за всю історію астрономічних спостережень: 21 мікросекунда дуги. Це більш ніж в тисячу разів краще дозволу космічного телескопа «Хаббл», а оптичний телескоп з таким кутовим дозволом міг би розгледіти сірникову коробку на поверхні Місяця. База інтерферометра склала 7,9 діаметра Землі.
Збільшення кутового дозволу дозволило з великою точністю досліджувати джети - струменя частинок (плазми), що рухаються зі швидкістю, близькою з центру галактики і досягають в довжину кілька світлових років. Вони роблять BL Lacertae дуже потужним джерелом електромагнітного випромінювання у всіх діапазонах - від радіо- до гамма-випромінювання.
Завершення польоту «Розетти»
Зонд Європейського космічного агентства «Розетта», більше двох років досліджував комету Чурюмова-Герасименко, завершив свою місію 30 вересня 2016 року. Протягом майже 14 годин апарат спускався (тобто виконував кероване падіння) на поверхню небесного тіла з висоти 19 км; за цей час вдалося вивчити газ, пил і плазму комети дуже близько до її поверхні, а також зробити її зображення з дуже високою роздільною здатністю.
З моменту запуску в 2004 році зонд «Розетта» здійснив понад п'яти обертів навколо Сонця, пройшовши майже 8 мільярдів кілометрів, три рази пролетівши близько Землі і по одному разу - близько Марса і двох астероїдів. «Розетта» стала першим в історії космічним апаратом, не тільки подорожував разом з кометою, але і спуститися на неї в листопаді 2014 року дослідницький зонд. В ході місії було зроблено кілька важливих відкриттів. Зокрема, виявилося, що в льоду комети міститься досить багато важкої води, що суперечить гіпотезі про кометної походження води на Землі. Сукупність даних про структуру комети і її газопиловій складі вказує на те, що вона народилася в дуже холодній області протопланетного хмари більше чотирьох з половиною мільярдів років тому, коли Сонячна система ще формувалася. Великий інтерес представляє виявлення амінокислоти гліцину, що зустрічається в білках, фосфору - ключового компонента ДНК і інших органічних сполук. (Детальніше про «Розетті» див. «Наука і життя» № 8 , 2014; №№ 1 , 12 , 2015.)
