Які головні наукові відкриття були зроблені в 2016 році?

Гравітаційні хвилі

Мабуть, найголовнішим відкриттям року по праву стало доказ існування гравітаційних хвиль - коливань простору-часу, які розходяться від масивних об’єктів, що рухаються з прискоренням. За цей рік про них точно не чув тільки ледачий.

В обсерваторії LIGO фізикам вдалося зареєструвати і ідентифікувати «брижі», породжену астрофізичної катастрофою - двома чорними дірами (у 36 і 29 сонячних мас) за частки секунди до їх злиття в один більш масивний обертовий гравітаційний об’єкт.

Крім того що це відкриття стало доказом існування чорних дір, воно також дозволило ще раз підтвердити теорію відносності Ейнштейна, який передбачав існування гравітаційних хвиль ще 100 років тому. Якщо ж тепер вченим вдасться знайти початкові гравітаційні хвилі, ми зможемо дізнатися, як зародився Всесвіт.

Дев’ята планета

Довгий час вважалося, що Плутон - цедев’ята планета Сонячної системи. Однак ще в 2006 році він втратив цей статус стараннями американського вченого Майкла Брауна, який згодом жартівливо прозвав сам себе “Plutokiller”. Можливо, вже незабаром на цьому вакантне дев’ятому місці серед планет Сонячної системи виявиться загадкова Планета Х, про ознаки існування якої Майкл разом зі своїм колегою Костянтином Батигін повідомили на початку цього року. У своєму дослідженні вчені прийшли до висновку, що тільки існування раніше невідомої планети може пояснити деякі спостережувані параметри далеких астероїдів в поясі Койпера. За непрямими ознаками вдалося визначити, що Планета Х знаходиться в 20 разів далі від Сонця, ніж Нептун, по масі десятикратно перевищує Землю і робить оборот навколо Сонця за 10-20 тисяч років. Однак поки астрономам не вдалося виявити її безпосередньо - за допомогою телескопів, існування такої планети не можна вважати доведеним.

фонон чорна діра і спостереження в ній випромінювання Хокінга

Ще в 70-х роках Стівен Хокінг висунув гіпотезу про те, що зіткненняречовини з чорною дірою не означає його повне зникнення. У вакуумі постійно народжується безліч пар віртуальних частинок, і якщо одна з частинок виявиться притягнутою чорною дірою, то в іншої може виявитися достатній імпульс, щоб полетіти. Так як загальна енергія пари частинок дорівнює нулю - вони виникли з вакууму, з порожнечі, - то що відлетіли частка понесе як би трошки енергії чорної діри.

Це означає, що чорна діра поступово втрачає енергію і масу і згодом може зникнути. В цьому році фізик Джефф Штайнхауер опублікував результати свого експерименту, в якому він в лабораторних умовах створив акустичний аналог чорної діри і перевіряв гіпотезу Хокінга.

Штайнхауер встановив, що квазічастинки фонони, кванти колективних коливань атомів, проникають крізь створену ним акустичну чорну діру. Причому як і в гіпотезі Хокінга, квантове випромінювання з’являлося мимовільно. Системі частинка-античастинка, що з’являються і зникаючих в космічному вакуумі близько чорної діри, відповідала система звукових хвиль, що з’являються і зникаючих влабораторному вакуумі. Таким чином, часткам, які залишають межі чорної діри, відповідали хвилі, які виявлялися за межами звукового “горизонту подій”. Однак результати цього експерименту не можуть бути абсолютним доказом теорії Хокінга - це лише модель. Але вивчення такого аналогового випромінювання може допомогти в подальшому дослідженні чорних дір.

LUCA - останній універсальний загальний предок

Концепція останнього універсального загального предка займає ключове місце у вивченні походження життя і ранньої еволюції. Однак довгий час вченим практично нічого не вдавалося з’ясувати про фізіологію і способі життя найближчого загального предка всіх, хто живе на Землі організмів - LUCA (last universal common ancestor). Для того, щоб знайти найдавніші загальні гени, автори дослідження провели аналіз 6,1 мільйона генів 1847 сучасних видів бактерій і 134 видів архей. Оскільки сучасній науці вже відомо про більшу частину функцій всіх існуючих генів, дослідникам вдалося встановити місцеперебування організму і його тип харчування. Як свідчать результатидослідження, для LUCA були цілком комфортні високі температури і відсутність кисню, а енергію для існування він отримував з вуглекислого газу і водню. Жив універсальний загальний предок приблизно 3,5-3,8 млрд років тому.

Планета Проксима b

В цьому році вченим вдалося відкрити екзопланету Проксима b, яка обертається навколо Проксіми Центавра - найближчої до сонця зірки. Це небесне тіло в 1,27 разів перевершує Землю за масою і знаходиться в 20 разів ближче до своєї зірки. Такі характеристики разом з періодом повного обороту навколо червоного карлика за 11,2 дня вказують на те, що екзопланета знаходиться в зоні проживання своєї зірки - області, в якій теоретично може існувати вода. Відповідна комп’ютерна модель з певними припущеннями показала, що при наявності на Проксима b атмосфери по щільності схожою з Землею, умови на планеті можуть виявитися придатними для зародження життя. Правда, існує проблема радіації - через близькість до зірки планета буде отримувати значно більше вбивчого для життя випромінювання, ніжЗемля.

«Друга шкіра»

Американським вченим вдалося створити еластичну плівку, яка може виступати в якості «другої шкіри». Полісилоксанової плівка була створена з молекул кремнію і вуглецю. Її можна буде використовувати в медичних цілях, наприклад, для зволоження шкіри після деяких дерматологічних захворювань, для дозувань певних видів ліків і для захисту натуральної шкіри від сонячних променів. Також вона знайде застосування в косметології, оскільки може зменшувати видимість мішків під очима, зморшок і пігментних плям, тим самим замінюючи деякі аспекти хірургічного втручання. При цьому “друга шкіра” добре пропускає повітря і практично невидима. Однак для комерційного запуску цього продукту необхідні додаткові дослідження.

Бактерії, що пожирають пластик

Можливо, вже незабаром людство зможе вирішити питання швидкої і безпечної утилізації побутових відходів - цього може посприяти дослідження японських біологів. У зразках ґрунту, взятих поблизу заводу з переробки пластиковихпляшок, їм вдалося знайти особливий штам бактерій, здатних переробляти один з найпоширеніших видів пластику - поліетилентерефталат (ПЕТ). Ці організми використовують пластик для отримання енергії. Однак швидкість переробки пластику невелика - за 6 тижнів при температурі в 30 ° C, бактерії можуть “з’їсти” тільки 0,2 міліметра пластикової плівки. Для того, щоб такий природний механізм міг принести відчутну користь у боротьбі з переробкою відходів, вченим тепер необхідно зрозуміти як саме можна прискорити цей природний механізм у даного виду бактерій.

Нові елементи таблиці Менделєєва і їх назви

в грудні минуло року в періодичну таблицю Менделєєва були додані 4 нових хімічних елементи з атомними числами 113, 115, 117 і 118. Хоч самі елементи були відкриті давно, але розширення таблиці Менделєєва можна назвати важливим науковим подією року. 115, 117 і 118-ий елементи відкрила команда російських і американських вчених з Об’єднаного інституту ядерних досліджень в Дубні і Ліверморської національної лабораторії в Каліфорнії, а відкриття 113-гозакріплено за дослідниками з Японії. Новим надважких і радіоактивним елементам спочатку були дані тимчасові робочі назви на латині, і тільки в цьому році вони отримали свої постійні офіційні назви. Право придумувати назви новим хімічним елементам за традицією належить першовідкривачам. Так 113-й елемент отримав від японців назву «Ніхон», що означає «Країна висхідного сонця». 115-й став «московієм» - на честь Московської області, де розташований Об’єднаний інститут ядерних досліджень (ОІЯД). 117 отримав ім’я «теннессін» - на честь штату Теннессі, де знаходиться лабораторія, яка досліджує надважкі елементи. А елемент 118 отримав ім’я «оганессон» на честь академіка РАН Юрія Оганесяна, який зробив величезний внесок у це відкриття. Нові елементи дуже нестійкі, а тому існують лише дуже короткий час і в природі не зустрічаються. Однак розуміння їх властивостей, можливо, призведе до відкриття цілого сімейства надважких довгоживучих елементів, які отримають прикладне значення.

Вперше спостерігали спектр антиматерії

Одним з фундаментальних властивостей сучасної фізики є так звана CPT (Charge-Parity-Time) симетрія. Відповідно до неї параметри частки і античастинки не відрізняються, а значить і властивості речовини і антиречовини є однаковими, і їх енергетичні спектри повинні збігатися. Унікальний спектр атома утворюється за рахунок електронів, чий перехід з однієї орбіти на іншу супроводжується випромінюванням або поглинанням певної кількості енергії. Оскільки атом водню - найпростіший і найпоширеніший у Всесвіті, то його спектр вже давно добре вивчений. Тепер же вченим вдалося отримати спектр атома антиводню при переході з основного його стану в перший збуджений. Виявилося, що спектри антиводню і водню збіглися, а значить CPT-симетрія зберігається.

Але без відповіді залишаються багато питань. Так, наприклад, залишається неясним, чому при рівних параметрах частинок і античастинок останні в природі практично не зустрічаються? Доказ фундаментальної симетрії хоч і наблизило нас ще на крок до розуміння природи Всесвіту, але з іншого бокупородило нові загадки.

гексаборид церію - виключення з правил

гексаборид церію вчені вже більше 40 років не можуть описати існуючими моделями і загальновизнаними теоріями, тому ця речовина - справжнісіньке виключення з правил. Вчені МФТІ та інших інститутів недавно провели експеримент за електронною парамагнетичний резонансу (ЕПР), який знову це підтвердив. Цей метод дозволяє досліджувати зразки, що містять частинки з неспареними спинами - електрони, радикали. Результати знову виявилися вкрай нестаднатнимі. Вчені з’ясували, що гексаборид церію володіє аномальної осциллирующей намагниченностью, а його кутова залежність ширини спектральної лінії і опір в магнітному полі збігаються. Незважаючи на те, що такі результати не дозволяють розширити практичне застосування даного матеріалу, вони роблять великий внесок у фундаментальну науку, змушуючи її постійно перевіряти і коригувати свої закони.




ЩЕ ПОЧИТАТИ