Российские ученые изобрели способ поиска месторождений нефти с помощью беспилотных летательных аппаратов (БЛА). Для этого размещенный на дроне специальный датчик (своеобразный «искусственный нос») анализирует состав атмосферы около поверхности земли. Новый метод придумали специалисты Всероссийского нефтяного научно-исследовательского геологоразведочного института (ВНИГРИ) и Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики (ИТМО).
Установленный на БПЛА лазерно-оптический комплекс (лидар) распознает пристутствие в приповерхностном слое атмосферы веществ, свидетельствующих о близости месторождения. Это, в частности, углеводородные газы: метан, этан, пропан, бутан, пентан. В результате геологи получат карту концентраций этих веществ. Если она превышена, в соответствующем месте нужно искать нефть.

— Аппаратура, которую мы используем, разрабатывалась для поиска взрывчатки, в антитеррористических целях. Она очень точная и улавливает мельчайшие следы нужных веществ. А мы добавили дополнительный индикатор для поиска углеводородов, — рассказал «Известиям» соавтор изобретения, профессор ВНИГРИ Александр Ильинский.

Российские нефтяные и газовые компании используют дроны для обнаружения утечек газа из трубопроводов, но не для поиска месторождений. Ранее специалисты ВНИГРИ и ИТМО разрабатывали лидар для вертолетов. Но сейчас они сконцентрировались на использовании в качестве носителей дронов.

— Беспилотники сделают наш проект более рентабельным. Стоимость летного часа — порядка 150–180 тыс. рублей для вертолета и 25–35 тыс. рублей в случае дрона. К тому же удастся снизить массу прибора. При этом уменьшится его чувствительность, но дрон вертолетного типа может работать на значительно меньшем расстоянии от земли, чем собственно вертолет, — говорит Ильинский. — Такой способ разведки неопасен для оператора и более экологичен.
По словам разработчиков, лазерная технология не заменяет традиционные методы поиска нефти, но дополняет их. В комплексе с сейсморазведкой она позволяет довести достоверность распознавания веществ-индикаторов до 80%.

— Я знаю эту работу. У предложенного метода есть проблемы — очень много помех за счет газов, не связанных с месторождением. Например, болотных. Поэтому технология требует тщательного анализа. Но использование беспилотников действительно обходится дешево, — отметил завлабораторией дистанционных методов геоэкологического мониторинга и геоинформатики Санкт-Петербургского НИЦ экологической безопасности РАН Виктор Горный.
По словам старшего научного сотрудника лаборатории палеофлористики Геологического института РАН Галины Александровой, традиционные сейсмические методы обнаружения углеводородов и в будущем останутся основными. Но исследования по предлагаемой технологии могут дать дополнительную аргументацию для начала бурения скважин.

Источник - https://iz.ru/

Учёные создают всё больше технологий для восстановления утраченной памяти, но возможно ли в буквальном смысле управлять воспоминаниями, а заодно и ощущениями? Например, добавить в память человека эпизоды, которые он никогда не переживал на самом деле, или "выключить" испытываемую им боль.

Это может показаться сюжетом для научно-фантастического фильма, однако учёные из Калифорнийского университета в Беркли нашли способ "отредактировать" ощущения и воспоминания. Правда, пока что его эффективность была проверена лишь на мышах.

Авторы работы поясняют, что управлять нейронами им помогают вспышки света, а компьютерная голография позволяет спроецировать свет на нужный участок мозга. (Эта область науки называется оптогенетикой. Авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывают о самых интересных оптогенетических опытах в специальном разделе.)

В целом технологию можно назвать голографическим модулятором: она позволяет вырезать, копировать и вставлять определённые модели активности клеток мозга. С её помощью можно управлять тысячами нейронов одновременно, чтобы воспроизвести или, напротив, подавить то или иное ощущение или воспоминание.

На начальных этапах экспериментов целью учёных стал крошечный участок мозга мыши объёмом "всего" две-три тысячи нейронов. При помощи безвредного вируса-"почтальона" в эти клетки доставили кусок ДНК, вырабатывающий белок, который активирует нейроны в ответ на конкретный раздражитель – вспышку света.

Затем в черепе грызуна просверлили отверстие, через которое голографический световой сигнал мог попасть в мозг (в виде проекции). Компьютерная голография оказалась единственным способом сфокусировать вспышку света на поверхности микроскопической площади, уточняют авторы. Кстати, "зона покрытия" составила 550×550×100 микрометров.

Реагировать на световое воздействие должны были моторный, сенсорный и зрительный центры (входят в состав соматосенсорной системы). Частота импульсов составила до 300 в секунду, при этом каждый из них должен был активировать до 50 нейронов одновременно.
Отмечается, что в ходе испытаний животные бежали по беговой дорожке, однако их головы были обездвижены, чтобы сигнал поступал в нужную зону. В результате внешне поведение грызунов никак не изменилось, зато двухфотонная кальциевая визуализация показала, что мозг мышей реагировал так, как будто бы у них был реальный сенсорный стимул. Например, как если бы животное видело перед собой какое-то препятствие.

"Главным прорывом является способность контролировать нейроны именно в пространстве и времени. Другими словами, чтобы "охотиться" на специфические наборы нейронов, которые вы хотите активировать, и делать это в характерном для них масштабе и на скорости, с которой они обычно работают", — рассказывает автор работы оптогенетик Николя Пегар (Nicolas Pégard).

Его коллега и соавтор исследования молекулярный биолог Алан Мардинли (Alan Mardinly) добавляет, что предстоит ещё много испытаний и усовершенствований технологии. В настоящее время методика позволяет воздействовать лишь на микроскопический участок мозга, и даже для этого требуется много оборудования.

Конечная цель команды – расширить "зону покрытия" светового импульса, а также уменьшить размеры аппаратуры, необходимой для этого.

Что же касается непосредственно испытаний метода, то теперь исследователи намерены провести аналогичные тесты с заранее обученными мышами, чтобы поведенческие изменения после процедуры были более явными.

В частности, авторы хотят записать реальные модели активности мозга в различных случаях и воспроизвести их при помощи голографического модулятора, чтобы сравнить, какой ответ вызовет настоящее и "скопированное" воздействие.

Когда учёные добьются необходимой точности, можно будет говорить о создании нейронных протезов нового поколения. С их помощью можно будет, к примеру, компенсировать неврологический ущерб, нанесённый дегенеративными заболеваниями или травмами.

"Если вы можете читать и писать на языке мозга, он будет интерпретировать ваши сообщения намного лучше. Это один из первых шагов на пути к разработке технологии, которая позволит дополнять или усиливать чувства человека", — заключает Алан Мардинли.

Более подробно об этой интересной работе рассказывается в научной статье, которая была опубликована в журнале Nature.

Добавим, что ранее магнитная стимуляция мозга помогла возродить "забытые" воспоминания. Между тем специальные мозговые имплантаты уже помогают повысить интеллект и замедлить развитие старческого слабоумия.

Источник - https://www.vesti.ru/

В ходе совместного исследования группы учёных из университетов Орхуса и Южной Дании был открыт способ выделять из лазерного луча минимально возможное количество света — один квант. Статья об этом недавно появилась в Physical Review Letters.

В последние годы сверхохлаждённые атомные газы широко применяются как идеальная среда для манипулирования светом. Датские физики в созданной ими фотонной квантовой памяти применили особый тип сверхохлаждённого газа — в котором атомы активно взаимодействуют между собой.

В такой среде каждый фотон чувствует присутствие других фотонов, что позволяет управлять светом на нелинейном уровне. Авторы продемонстрировали возможности такого управления «вычитая» одиночный фотон из оптического пучка с помощью другого луча света. Фотоны во втором луче вступали во взаимодействие с хранящимися в памяти фотонами таким образом, что только один из них выделялся для последующего извлечения или отбрасывания. Предстоит ещё много поработать, прежде чем метод созреет для использования в квантовой информатике, тем не менее, действующий прототип фотонного вычитателя стал важной вехой на этом пути.

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/

Исследователи из США и Китая научились создавать с помощью лазера простые электронные устройства из бумаги. Бумага пропитывается «чернилами» из желатина и хлорида молибдена, после чего лазерный луч превращает нужные области бумаги в проводящие композитные структуры из карбида молибдена и графена. Технология позволила создать несколько устройств-прототипов, в том числе ионистор и пьезоэлектретный генератор для превращения механической энергии в электрическую, рассказывают исследователи в журнале Advanced Materials.
Обычно гибкие электронные устройства создают на основе полимеров, но некоторые ученые, работающие в этой области, используют более дешевый и биоразлагаемый материал — бумагу. Однако часто низкая стоимость бумаги нивелируется тем, что при создании на ее базе проводящего композита используются дорогие материалы, такие как серебро и золото, и сложные методы производства, требующие дорогого оборудования.
Исследователи под руководством Ливэя Линя (Liwei Lin) из Калифорнийского университета в Беркли и Шеньчжэньского университета Синьхуа-Беркли разработали простой и дешевый метод, позволяющий превратить бумагу в проводящий композит для использования в электронных устройствах. Для начала создается гидрогель, состоящий из желатина и хлорида молибдена, который затем напыляется на бумагу. После этого бумагу высушивают и она превращается в заготовку, на которой можно создавать электропроводные дорожки для электрических схем или другие элементы.
Для того, чтобы создать на такой заготовке электропроводные участки, бумага обрабатывается инфракрасным лазерным лучом. Ученые создали множество образцов при разной мощности и продолжительности лазерных импульсов и изучили их микроструктуру. Они выяснили, что в результате обработки пропитанная гидрогелем бумага превращается в карбид молибдена и графен. По-видимому, карбид образуется из-за высокотемпературной карбонизации ионов молибдена и желатина, а графен — из-за воздействия лазерного луча на волокна бумаги и желатин, отмечают авторы работы. При этом без желатина при обработке лазерным лучом той же мощности графен не образуется. Исследователи использовали несколько типов бумаги и выяснили, что офисная бумага дает оптимальный набор свойств — высокую механическую прочность и относительно низкое сопротивление.
После изучения свойств и подбора оптимальных параметров лазерной обработки и концентрации компонентов гидрогеля, ученые создали на основе бумажных композитов несколько простых электронных устройств. Например, они создали бумажный сенсор водяного пара и метанола, который меняет свое сопротивление при адсорбции молекул этих веществ. Кроме того, авторы создали пьезоэлектретный генератор, состоящий из слоев бумаги с проводящими областями, разделенных слоями полимера. Полимер в этой конструкции выступает в качестве электретного слоя, сохраняющего заряд.
При сжатии слоев бумаги генератор преобразует механическую энергию в электрический ток. Тесты показали, что бумажный генератор может создавать напряжение 150 вольт, а в режиме закрытого контура создавать ток величиной 11 микроампер. Кроме того, исследователи создали прототип ионистора, использующий пористое строение карбидно-графенового композита с большой удельной площадью поверхности для накопления заряда.
В прошлом году ученые из Кореи и США также создали ионистор на основе бумаги, но использовали для этого другой метод. Они наносили на каждое целлюлозное волокно чередующиеся слои проводящих и диэлектрических частиц, разделенных поверхностно-активным веществом.

Источник - https://nplus1.ru/

Если направить мощный лазер на стеклянный образец, в нем образуются электроны, которые будут двигаться со скоростью, превышающей скорость света в среде. Из-за этого частицы будут испускать черенковское излучение и терять энергию, пока их скорость не упадет ниже скорости света. Группа ученых из Индии, Франции, Великобритании и Швейцарии экспериментально исследовала это явление и показала, что электроны остаются релятивистcкими в течение примерно 50 пикосекунд, что в несколько тысяч раз превышает длительность лазерного импульса. Статья опубликована в Physical Review Letters.

Когда заряженная частица движется в веществе быстрее скорости света, она поляризует атомы среды и заставляет их излучать электромагнитные волны — возникает так называемое черенковское излучение. Отдаленно это излучение напоминает волны, которые расходятся от плывущего по воде катера — электромагнитные волны излучаются только в узкий конус, осью которого является траектория частицы, а угол при вершине определяется ее скоростью и показателем преломления среды. Это наблюдение позволяет определить скорость частицы и используется в детекторах элементарных частиц — например, в детекторе космических нейтрино IceCube.

Один из способов получить «сверхсветовые» электроны предполагает использование сверхмощных фемтосекундных лазеров, которые высвобождают огромное количество энергии за очень короткий промежуток времени. Если посветить таким лазером на границу прозрачной среды, образуются электроны, которые будут двигаться со скоростью, близкой к скорости света в вакууме. Из-за огромной скорости эти электроны будут создавать сильные токи плотностью до 1012 ампер на квадратный сантиметр. Несмотря на то, что такие токи исследовались несколькими группами ученых, особенности протекающих процессов до сих пор изучены плохо. В частности, нет надежных экспериментальных измерений «времени торможения» (transit time) таких электронов, то есть времени, в течение которого они излучают электромагнитные волны благодаря эффекту Вавилова-Черенкова, пока не растеряют свою энергию.

Группа ученых под руководством Равиндры Кумара (Ravindra Kumar) измерила это время, наблюдая за эволюцией черенковского излучения с помощью оптического эффекта Керра. Для этого они сфокусировали титан-сапфировый лазер мощностью около ста тераватт и длительностью импульса около 25 фемтосекунд в узкое пятно на поверхности стеклянного образца (стекло BK7, показатель преломления n = 1,5), зажатого между пластинками алюминиевой фольги. Под действием импульса в образце образовались быстрые электроны, которые стали испускать черенковское излучение. Полученное излучение экспериментаторы фокусировали и пропускали через систему поляризационных пластинок и ячейки из дисульфида углерода, а затем регистрировали с помощью камеры с ПЗС-матрицей. Из-за эффекта Керра поляризация света, проходящего через ячейку, периодически поворачивалась, и камера могла регистрировать черенковское излучение только в узкие промежутки времени с интервалом две пикосекунды. Это позволило проследить за изменением интенсивности излучения со временем.

Полный текст статьи - https://nplus1.ru/

«Движущиеся голограммы», с помощью которых общалась принцесса Лея и другие герои «Звездных войн», вряд ли являлись ими. Объемные изображения обычной голограммы видны лишь с определенных направлений, и в фантастической саге использовалась какая-то другая фантастическая технология – возможно, аналог «Дисплея с оптическим пинцетом» (Optical Trap Display), который продемонстрировали физики американского Университета Бригама Янга. О своей работе они рассказывают в статье, опубликованной журналом Nature.

Пока что трехмерные проекторы остаются действительно фантастикой. Ученые разработали массу концепций, от смены проецирующихся кадров на быстро вращающемся стекле до подсветки лазером частиц пара, однако все они обладают теми или иными существенными недостатками. И ни в одном случае не удается добиться яркости и четкости подвижной картинки по всему объему.

Дэниел Смолли (Daniel Smalley) и его коллеги нашли новый подход с использованием оптического пинцета – системы ультрафиолетовых, невидимых глазу лазерных лучей. Их давление позволило контролировать положение крошечной частицы целлюлозы, взвешенной в воздухе. Вторая система лазеров, трехцветная, подсвечивала частицу, делая ее видимой и окрашенной. Стремительно перемещая и освещая ее, ученым удалось создать иллюзию движущегося трехмерного изображения.

Появилось маленькое чудо: в экспериментах авторы продемонстрировали парящий в воздухе подвижный трехмерный силуэт бабочки и логотип родного университета. Показали они и более сложные изображения с высоким разрешением – фигуры людей, покемона, земной шар и т. п., – хотя формирование картинок пока требует слишком много времени, и увидеть их можно лишь сняв на камеру и затем просмотрев в ускоренном режиме.

Легко заметить также, что изображения остаются совсем миниатюрными, не более 3 см в поперечнике. Чтобы преодолеть эти недостатки, ученым предстоит усовершенствовать свою лазерную ловушку: они планируют использовать не одну, а целый массив движущихся частиц, перемещая и подсвечивая их для создания объемной проекции «как у принцессы Леи».

Источник - https://naked-science.ru

Исследователи из лаборатории LKB (Laboratoire Kastler Brossel), Париж, удвоили показатель эффективности хранения оптических квантовых данных в кубитах, которые выступают в роли ячеек квантовой памяти. Эффективность и надежность работы новой квантовой памяти была поднята с 30 до 70 процентов, что уже позволяет использовать ее не только для хранения информации, но и для реализации процедур квантового поиска. Отметим, что для практической реализации некоторых алгоритмов поиска и безопасных протоколов квантовой связи требуется эффективность не ниже 50 процентов.

Отметим, что в последние годы было создано множество видов квантовой памяти на основе различных материалов, ионов, кристаллов и сверхохлажденных атомов, которые позволяют контролировать взаимодействия между носителем квантовой информации, обычно фотонами света, и физической средой для хранения данных. Однако, до последнего времени никакая из такой памяти не могла обеспечить уровень достоверности (сохранности исходных данных) более 30 процентов.

"Мы взяли несколько известных ключевых компонентов квантовых технологий и объединили их в пределах одной единственной установки" - рассказывает Пьер Верна-Грис (Pierre Vernaz-Gris), один из ведущих исследователей, - "Совмещение различных методов и технологий позволило нам добиться самой высокой эффективности, позволяющей с малым уровнем ошибок записывать, хранить и считывать информацию из оптических кубитов".

Ключевым моментом новой технологии является преобразование фотонного кубита в соответствующее квантовое состояние охлажденных светом лазера атомов цезия. Контролирующий лазерный луч индуцирует состояние электромагнитной прозрачности облака атомов цезия. В момент, когда в это облако попадает фотон-носитель квантовой информации, лазерный свет отключается и содержащаяся в фотоне информация преобразовывается в квантовое состояние атомов цезия. Это состояние сохраняется достаточно долго до того момента, когда атомы снова освещаются лазерным светом.

Такой подход уже использовался ранее для создания квантовой памяти, однако эффективность такого подхода связана напрямую с количеством атомов, вовлеченных в процесс взаимодействия. Французским ученым удалось создать сильно сжатое удлиненное облако сверхохлажденных атомов, длина которого была равна почти трем сантиметрам, которое оказалось способным эффективно хранить данные. Более того, ученым удалось реализовать технологию пространственного мультиплексирования облака сжатых атомов, получив в качестве "бонуса" высокое значение соотношения сигнал/шум.

Отметим, что группа из лаборатории LKB добилась множества успехов в области квантовых технологий за последние годы. Среди этих успехов можно выделить создание "многоуровневой" квантовой памяти, полной остановки света, распространяющегося внутри оптического волокна и многое другое.

Источник - https://www.dailytechinfo.org/

Россия предложила способ идентификации космических аппаратов (КА) на околоземной орбите. Головной научный институт госкорпорации «Роскосмос» — ЦНИИмаш предлагает при изготовлении спутников добавлять в материал корпуса или наносить на его поверхность специальное вещество. В его химическом составе будут закодированы страна-владелец и задачи космического аппарата. Считать информацию можно будет лазерным лучом с наземных станций. В случае, например, столкновения спутников на орбите это позволит оперативно идентифицировать аппарат-нарушитель и доказать вину страны-хозяйки.

Сегодня в ведении ЦНИИмаша находится автоматизированная система предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве. Институт, как рассказали «Известиям» его представители, запатентовал способ идентификации спутников и их частей.

На наружную и внутренние поверхности корпуса КА, на солнечные батареи предлагается наносить специальное светоотражающее покрытие. В его химическом составе можно закодировать информацию о стране, запустившей спутник на орбиту, назначении КА, его название и т.п.

Наносить спецпокрытие на внутренние элементы КА предлагается для того, чтобы в случае его разрушения определить принадлежность обломков, а, возможно, и причины аварии. Считывать информацию можно будет, подсвечивая поверхность спутника лазером с наземных станций наблюдения. Необходимые для этого средства имеются, например, в Алтайском оптико-лазерном центре имени Титова.

— Предлагаемое изобретение может служить основой для разработки проекта международного соглашения об опознавательной маркировке космических средств. Это позволит повысить уровень доверия и транспарентности в космической деятельности, — рассказали «Известиям» в ЦНИИмаше. — По мере созревания политических и экономических условий это может стать перспективной инициативой России и средством повышения надежности космической техники.

Необходимость нового метода идентификации спутников и мусора специалисты ЦНИИмаша объясняют тем, что наблюдать за обстановкой в околоземном космическом пространстве с помощью радиотелескопов и оптики становится всё труднее.

Однако, по мнению научного руководителя Института космической политики Ивана Моисеева, запатентованный способ слишком сложен.

— Технически возможно реализовать предложенную идею. Но делать это, просто чтобы выяснить, где чей мусор, — совершенно надуманная вещь. Любые объекты на околоземной орбите отслеживаются стандартными средствами контроля. Соответствующие каталоги есть и у России, и у США, — заявил Иван Моисеев. — Более полезно обязать все страны оснащать спутники системами сведения с орбиты или увода на «орбиты захоронения» после завершения эксплуатации. А такая хитрая технология не нужна. Если мусор угрожает действующим спутникам, то неважно, чей он. Важно бороться с ним.

Как говорится в пояснительной записке к патенту ЦНИИмаша, идентификация КА и мусора необходима для расследования возможных конфликтных ситуаций, связанных со столкновениями, повреждениями спутников на орбите и падениями их тугоплавких фрагментов на Землю.

Источник - https://iz.ru/

Международная группа ученых обнаружила, что возникающие при высоких мощностях лазерного излучения магнитные поля мешают лазерному ускорению протонов. Из-за этого внедрение более компактных лазерных технологий в медицине становится намного сложнее. Статья была опубликована в журнале Nature Communications.

Ускоряя протоны лазерными импульсами мощностью в десятки тераватт ученые обнаружили, что на процесс ускорения серьезно влияют верхсильные магнитные поля, возникающие в облучаемой мишени. Во время эксперимента сила этих полей достигала в эксперименте величины около 1 гигагаусса, что в миллионы раз превышает самые сильные магнитные поля, которые можно создавать электромагнитами. Из-за этих полей энергия протонов, полученная в эксперименте, оказалась в несколько раз ниже ожидаемой.

Лазерное ускорение протонов — это перспективная технология для использования в целом ряде областей, главная из которых — это протонная лучевая терапия раковых опухолей. По сравнению с обычно используемым в этих целях рентгеновским излучением протоны намного более селективны и позволяют заметно снизить получаемую здоровыми тканями дозу. Однако требуемая для лучевой терапии энергия протонов — около 200—300 МэВ — долгое время была доступна только на больших и дорогих ускорителях, работающих на основе традиционных радиочастотных технологий. Технологии создания сверхпроводящих магнитов в последние годы хорошо разивается, что позволяет снизить размеры и стоимость ускорителей, дальнейшее их уменьшение возможно за счет использования лазерных технологий.

При облучении тонкой металлической фольги сверхмощные лазеры полностью сжигают и разрушают ее, создавая горячую плазму, из которой в том числе летят пучки быстрых протонов. При этом в отличии от традиционных ускорителей, в которых величина ускоряющих полей ограничена прочностью создающих их магнитов и электродов, в лазерном ускорении разрушение фольги не мешает процессу ускорения, и ускоряющие поля превосходят поля в традиционных ускорителях в тысячи раз. Это позволяет также в тысячи раз сократить размеры ускорителя, уменьшив их от нескольких метров до нескольких миллиметров.

На сегодняшний день одной из основных проблем лазерного ускорения протонов стало увеличение энергии получаемых протонов. Самое большое ускорение, которого удалось достичь — почти 100 МэВ, однако для медицинских приложений это число надо еще как минимум удвоить. Этого можно достичь, используя все более мощные лазеры.

В экспериментах ученые ожидали получить энергию протонов выше 100 МэВ, однако она составила лишь 40 МэВ — такие энергии сейчас умеют получать на значительно менее мощных лазерных системах. Причиной заниженного результата оказалось отрицательное влияние на процесс ускорения сверхсильных магнитных полей, которые возникают под действием лазерного излучения в мишени. Численное моделирование показало, что их величина скорее всего превышала 1 гигагаусс, что приводило к эффективному торможению нагреваемых лазером электронов, которые и должны были ускорять протоны.

В дальнейшем ученые планируют провести аналогичные исследования для более коротких лазерных импульсов. Численное моделирование показывает, что для них отрицательное влияние магнитного поля будет менее значительным.

Источник - https://indicator.ru/news/2018/02/05/magnitnoe-pole-lazer-protony/

Российские ученые провели теоретическое исследование процесса лавинообразного рождения электронов и позитронов в фокусе сверхмощного лазерного импульса и нашли условия при которых достигаются рекордные плотности образующейся плазмы. Результаты исследования опубликованы в Scientific Reports.

Фотон, пролетая в сильном электрическом или магнитном поле, может превратиться в электрон и позитрон. Для наблюдения этого эффекта, однако, требуются чрезвычайно сильные поля, поэтому в экспериментах рождение электрон-позитронных пар наблюдалось пока только вблизи атомных ядер с высоким электрическим зарядом. Но в ближайшем будущем ученые надеются достичь необходимой силы поля в фокусе лазеров, что откроет новые возможности как для изучения фундаментальных законов квантовой физики, так и для практических приложений.

На данный момент лазерные технологии позволяют получать импульсы мощностью чуть более одного петаватта. Для сравнения: мощность излучения обычной лампочки равна всего лишь одному ватту, то есть современные лазеры ярче лампочек в один квадриллион раз. В фокусе такого лазера вещество мгновенно сгорает, образуя плазму.

Ожидается, что следующее поколение лазерных систем достигнет мощности в 10 петаватт, при которой находящиеся в фокусе частицы начнут излучать гамма-фотоны с энергией, достаточной для того, чтобы в поле того же лазерного импульса могли родиться электроны и позитроны. При этом процесс будет носить характер лавины: вновь рожденные частицы будут излучать гамма-фотоны, которые будут рождать новые электроны и позитроны. В результате количество частиц за короткое время вырастает до огромных значений и в фокусе образуется сверхплотная электрон-позитронная плазма.

Таким образом, однако, нельзя получить вещество сколь угодно высокой плотности. Лазерное излучение не может проникать в плотную плазму, поэтому когда электронов и позитронов становится слишком много, они начинают отражать излучение, и процесс останавливается. По этой причине до сих пор считалось, что в подобных экспериментах можно получить в лучшем случае около 1024 частиц в кубическом сантиметре, что приблизительно равно концентрации электронов в тяжелых металлах, например, золоте. Группа ученых из Института прикладной физики РАН и Нижегородского госуниверситета под руководством Александра Сергеева показала, что при определённых условиях это число может быть, как минимум, на порядок больше.

Для этого, во-первых, был рассмотрен оптимальный метод фокусировки лазерного импульса — так называемая дипольная фокусировка. В этом случае лазерный импульс фокусируется в центр как бы со всех сторон сразу.

Полный текст статьи https://nplus1.ru/news/2018/02/08/plasma

Продолжающаяся миниатюризация и уплотнений электронных схем делает всё более трудной задачей создание подходящих для них датчиков, отслеживающих динамические физические параметры. Международная группа, включающая авторов из Сингапура и Китая, в статье, опубликованной журналом Applied Physics Letters, представила новую конструкцию оптомеханического нанорезонатора – устройства, которое может детектировать торсионные (крутильные) движения с беспрецедентной чувствительностью.

Эта конструкция с торсионным механическим резонатором, внедрённым в оптическую кольцевую (racetrack) полость, также демонстрирует новую способность воздействовать механическим движением на оптическую энергию – крутильная частота механической системы смешивается с модулированными оптическими сигналами.

Помимо чувствительности к крутильным движениям, достоинством новой разработки является простой (в противоположность прежнему) оптомеханический интерфейс: свет попадает в кольцевую полость через изготовленную стандартным методом кремниевого нанопроизводства оптическую дифракционную решётку.

Механическое движение резонатора в полости изменяет условия распространения в ней света и приводит к мельчайшим вариациям в энергии выходящего оптического сигнала. Регистрируя их можно измерить торсионное движение.

Авторы подчёркивают, что их работа лишь начальный шаг на пути к многим потенциальным приложениям крутильных наносенсоров. В частности, продемонстрированное впервые смешивание торсионных частот может оказать существенное влияние на будущие многофункциональные датчики и интегрированные устройства обработки сигналов, такие как супергетеродинные приемники на чипе с оптомеханическими резонаторами.

http://www.nanonewsnet.ru/

Поиск