Красногорский завод им. С. А. Зверева (КМЗ) демонстрирует новый лазерный комплекс для удаления ранних новообразований, неинвазивного лечения гинекологических заболеваний и предотвращения бесплодия. По ряду свойств разработка предприятия, входящего в состав Холдинга «Швабе» Госкорпорации Ростех, не имеет аналогов в России и мире. Об этом сообщает пресс-служба Холдинга.
Задача автоматизированного лазерного хирургического комплекса АЛХК-01-«Зенит» – удаление раковых опухолей на ранних стадиях и папиллом, лечения эндометриоза и гемангиомы, послеродовых осложнений и других гинекологических заболеваний. Изобретение представляют в рамках Российской недели здравоохранения на стенде Холдинга «Швабе».
Ключевое отличие отечественной системы от зарубежных – возможность задавать лазеру произвольный контур обрабатываемой площади. Для сравнения, аналоги при осуществлении таких операций ограничены рядом фиксированных форм рабочей площади – кругом, прямоугольником, треугольником. При этом комплекс «Зенит» полностью автоматизирован – многие специалисты сегодня по-прежнему используют механический метод точечного выжигания, в то время как здесь достаточно запрограммировать лазер для дальнейшей самостоятельной работы.
Комплекс успешно прошел клинические испытания, в ходе которых врачи особенно отметили систему дымоудаления. Вытяжной насос на педальном управлении запускается, когда необходимо хирургу, что исключает наличие постоянных шумов, а также очищает помещение от неприятных запахов.
Хирургический аппарат создан на базе СО2 лазера с длиной волны 10,6 мкм, он же углекислый лазер – один из самых мощных в мире. При этом его воздействие в составе комплекса «Зенит» абсолютно безболезненно и не требует наркоза.
Лазерный аппарат с помощью микроманипулятора и адаптера стыкуется с кольпоскопом, затем пилотный лазерный луч, совмещенный с основным, направляется на операционное поле, где под визуальным контролем врача осуществляется оконтуривание оперируемого участка биоткани. Изображение траектории луча транслируется на монитор компьютера через цифровую камеру. Дальше хирург задает нужный режим излучения и активирует педаль управления. Лазерный луч сканирует операционное поле по заданной траектории, обеспечивая в автоматическом режиме резание, выпаривание или коагуляцию оперируемого участка биоткани.
Специалисты КМЗ отмечают, что с помощью этого устройства можно предотвращать риск бесплодия, вызванного эндометриозом и папилломой. Комплекс рекомендуют использовать во время планирования беременности в случае, если у пациента наблюдаются эти заболевания.
Источник: http://inkrasnogorsk.ru/

Из всех загрязнений атмосферы главное внимание привлекает парниковый углекислый газ. Однако он далеко не одинок: сегодня в нее попадают оксид и диоксид азота (NOx) и летучие органические соединения — продукты неполного сгорания топлива, различных промышленных процессов и тому подобное. Создавая методы очистки воздуха от этих веществ, ученые обращаются к диоксиду титана — соединению, которое уже широко используется, например, в красителях или солнцезащитных кремах.
Диоксид титана способен поглощать фотоны солнечного излучения и служить катализатором, который быстро нейтрализует различные опасные соединения в воздухе. Однако если до сих пор эффективность такого процесса достигала около 45 процентов, то теперь европейские и израильские разработчики довели этот показатель сразу до 70 процентов.
«Секретным ингредиентом», повысившим производительность, стал графен — об этом ученые пишут в статье, опубликованной в журнале Nanoscale.
Плоские структуры графена получали эксфолиацией графита в растворе с добавлением наночастиц диоксида титана. Порошок таких крошечных структур можно назвать композитом, содержащим фотокаталитические элементы (наночастицы) в прочной матрице графена. По словам авторов, он достаточно удобен и устойчив, подходя для нанесения на любые уличные поверхности — будь то дороги, тротуары, столбы и стены зданий. А под действием солнечных лучей он пассивно очищает воздух от оксидов азота, превращая их в нитраты, уносящиеся водой.
Эксперименты с использованием родамина (азотсодержащего пигмента, который по своим свойствам аналогичен загрязняющим воздух веществам) показали, что композит графена и диоксида титана уничтожают его на 40 процентов эффективнее, чем чистый диоксид титана. Для оксидов азота этот показатель оказался еще выше: сразу на 70 процентов.
Источник: http://www.nanonewsnet.ru/

Команда исследователей из Техасского университета в Остине и Калифорнийского университета в Риверсайде создала систему из нанокристаллов кремния и органических соединений, которая может поглощать излучение, а затем испускать его на более высоких длинах волн — и наоборот. Технология поможет в лечении рака, создании солнечных батарей и квантовых вычислительных устройств.
Статья об этом опубликована в журнале Nature Chemistry.
Кремний — один из самых распространенных материалов на планете и важная составляющая многих применяемых сегодня материалов, начиная от полупроводников в электронных устройствах и заканчивая солнечными элементами. При всех своих способностях, однако, у кремния возникают сложности при преобразовании света в электричество.
Этот материал может эффективно преобразовывать фотоны красной области в электричество, но при попадании на него синих фотонов, которые несут в два раза больше энергии, кремний рассеивает большую часть их энергии в виде тепла.
Новое исследование открывает способ повысить эффективность работы кремниевых панелей, совмещая его с углеродным материалом, который преобразует синие фотоны в красные. Последние, в свою очередь, кремний может преобразовывать в электричество. Этот гибридный материал можно также настроить для работы в обратном направлении — тогда он будет принимать красный свет и преобразовывать его в синий. Эта технология поможет в лечении рака (высокоэнергетичное излучение способствует образованию свободных радикалов) и в совершенствовании квантовых вычислений.
В качестве нужной органической молекулы ученые использовали антрацен. Но простая комбинация этих материалов не позволяет достичь нужного эффекта. Чтобы осуществить необходимый процесс, команда ученых соединила кремний с антраценом с помощью специальных молекул, которые были способные передавать энергию между двумя частями системы.
Затем исследователи направили в раствор целевого соединения лазерный луч. Они обнаружили, что нанокристаллы кремния могут быстро переводить энергию окружающих молекул в триплетное состояние. Затем, благодаря процессу, называемому триплет-триплетным переносом энергии, состояние с низкой энергией преобразуется в высокоэнергетическое. Это приводит к излучению фотона на более короткой длине волны или с более высокой энергией, чем первоначально поглощенная. В ходе экспериментов ученым удалось перевести свет с длиной волны в 488–640 нм в ультрафиолетовое излучение с длиной 425 нм.
Другие высокоэффективные процессы такого рода, называемые Ап-конверсией фотонов, ранее основывались на токсичных материалах. Поскольку новый подход использует исключительно нетоксичные материалы, он может найти применение в медицине, биовизуализации и экологически устойчивых технологиях.
Источник https://indicator.ru/

Ученые из Института общей физики имени А. М. Прохорова РАН и МФТИ совместно с коллегами исследовали влияние «ловушек» на оптические свойства углеродных нанотрубок.
При обработке соляной кислотой на поверхности трубок остаются отдельные атомы водорода. Они не образуют химических связей с поверхностью, и, значит, не вносят дефекты в структуру нанотрубки. Эти атомы служат «ловушками» — попавшая в их зону влияния квазичастица не может «сбежать» (становится локализованной).
Основываясь на данных, полученных методами спектроскопии, физики пришли к выводу — в «ловушку» попались экситон (состоит из электрона и «дырки») и трион (экситон, к которому присоединились еще одна дырка или электрон). Результаты опубликованы в журнале Scientific reports.
Углеродные нанотрубки — легкий и прочный материал, перспективный со многих точек зрения. Пленки из углеродных нанотрубок с полупроводниковой проводимостью в будущем способны заменить оксид индия-олова — твердый прозрачный материал, который уже 60 лет используется для создания прозрачных электродов. Без редкоземельного индия дисплеи и сенсорные экраны станут дешевле, и кроме того, их можно будет без вреда сгибать и сворачивать.
За переключение пикселей на гибком экране отвечают тонкопленочные транзисторы. Чем быстрее заряд способен двигаться в материале, тем быстрее реагируют транзисторы и тем оперативнее отклик экрана. Для описания процессов переноса зарядов в полупроводниках физики ввели понятие «квазичастица».
Примером может служить «дырка» — оставшееся после отрыва электрона свободное место на орбитали атома. Квазичастица экситон (от латинского «возбуждаю») представляет собой пару «электрон — дырка», которая движется, будто частицы «привязаны» друг к другу. Если к экситону присоединяется еще одна частица, получается трион.
Чтобы исследовать квазичастицы, ученые добавляли в водную суспензию углеродных нанотрубок с полупроводниковой проводимостью соляную кислоту. Далее авторы исследовали спектры поглощения суспензий с разным количеством соляной кислоты. Чем выше была концентрация кислоты, тем больше формировалось «ловушек» — осевших на поверхности трубок атомов водорода — и тем больше в них попадалось экситонов и трионов.
Энергия нанотрубок может принимать только определенные значения. Уровни энергии похожи на полки шкафа — книгу можно поставить на вторую или десятую, но нельзя на 9¾. Физики получают спектр поглощения, воздействуя на вещество излучением: если энергия, которую фотон может передать частице при столкновении, совпадает с «расстоянием между полками», частица поглощает его и переходит на более высокий уровень. Меняя длину волны падающего излучения, можно определить, когда оно поглощается веществом сильнее, и выяснить расположение «полок».
Кроме того, ученые исследовали спектры фотолюминесценции. При этом методе частицы переходят в возбужденное состояние под влиянием излучения, а затем возвращаются в исходное, испуская фотон (следуя аналогии, мы заталкиваем книги на верхние полки, а потом регистрируем шум от их падения на нижние). Ученые отметили, что с увеличением числа осевших на трубке атомов водорода снижается количество экситонов. Зато появляется новый энергетический переход, обозначенный как Х-полоса.
Источник: http://www.nanonewsnet.ru/

Группа российских, шведских и американских ученых доказала необходимость оперировать точными количественными данными при изучении коллективных эффектов в массивах диэлектрических наночастиц.
Выяснилось, что качество резонанса, возникающего в массивах с известным количеством частиц (даже в крупных массивах порядка 100×100 единиц), может быть существенно ниже, чем предсказывали расчеты на основе модели бесконечной нанорешетки. Секрет кроется в сильном перекрестном взаимодействии, возникающем в реальности между электрическим и магнитным диполями. Этот фактор игнорируется (как оказалось, совершенно напрасно) в большинстве современных теоретических и экспериментальных исследований, основанных на моделировании бесконечных структур. Подробности работы отражены в журнале Optics Letters.
Фотонные устройства, в основе которых лежат различные манипуляции с частицами света – фотонами – не зря называют устройствами будущего. Кому не хотелось бы использовать светодиодную лампу в качестве Wi-Fi-роутера? Немецкому физику Харальду Хаасу в 2011 году удалось достичь таким «ламповым» способом скорости передачи данных 224 Гб/с. Эта скорость позволяет скачивать до двадцати фильмов по 1,45 ГБ за одну секунду. К сожалению, такие приборы, как фотонные компьютеры или смартфоны, появятся в нашем быту еще нескоро.
Зато в медицине прогнозируется скорое появление лазеров, работающих благодаря особому высокодобротному резонансу, возникающему в результате слаженной работы наночастиц. Как улучшить качество этого резонанса? Авторы нового исследования полагают, что в этом поможет лишь скрупулезный подсчет того, сколько частиц должны трудиться над его производством.
«В предыдущих работах мы показали, как влияют на массив наночастиц кремния различные дефекты. Оказалось, если сильно сдвинуть частицы относительно друг друга, пострадает или электрическая, или магнитная дипольная связь. Если изменить размер наночастиц – изменится только магнитная связь. Если выбить случайным образом до 80 процентов частиц с их привычных позиций, решетка, составленная из «уцелевших бойцов», все равно будет работать. Но вопрос, сколько наночастиц в точности должно находиться на своем «посту», чтобы производить супердобротный резонанс, оставался открытым. Рады сообщить, что наша группа нашла на него ответ», – рассказал научный руководитель исследования, профессор базовой кафедры фотоники и лазерных технологий Института инженерной физики и радиоэлектроники СФУ, доктор физико-математических наук Сергей Карпов.
С математической точки зрения для изучения любых явлений в массивах наночастиц проще использовать модель бесконечной решетки. К сожалению, полученные результаты так же мало соответствуют реальному положению дел, как рисунок коня соответствует настоящему животному из плоти и крови.
«Должен отметить, что сакраментальная фраза о размере, который имеет значение, полностью описывает ситуацию, когда вам нужно получить как можно более точные данные о реально работающем массиве наночастиц. Мы глубоко уважаем математику, однако достоверность расчетов, выполненных с помощью модели бесконечной нанорешетки, в некоторых случаях вызывает большие сомнения. Если нужно получить высокодобротный резонанс, который позволит лазерам, например, проводить сложные медицинские манипуляции за считанные секунды, придется в прямом смысле «пересчитать по головам» наночастицы, которые будут этот резонанс создавать. Чем больше будет таких частиц, тем совершеннее мы получим резонанс в итоге, и тем выше будет качество оборудования, которое работает на основе этого резонанса», – отметил соавтор исследования, выпускник СФУ, постдок Института оптики Рочестерского университета Илья Рассказов.
Рекомендуя считать наночастицы с аптекарской точностью, ученые международной группы открывают свой секрет: им удалось отыскать фактор, который традиционно упускают из виду коллеги, работающие с моделями бесконечной нанорешетки.
«В модели бесконечной решетки дипольная электрическая связь и магнитная связь, возникающие в наночастицах под воздействием внешнего излучения, абсолютно не взаимодействуют друг с другом. Связи есть, но они умозрительно разведены по разным углам, как боксеры, которые так и не сходятся в поединке. А вот если вы обращаетесь к реальным физическим границам массива из наночастиц, становится очевидно – борьба на ринге идет вовсю, и это заметно влияет на качество резонанса, который наночастицы выдают», – резюмировал соавтор исследования, выпускник СФУ, аспирант Королевского технологического института Вадим Закомирный.
Следует отметить очевидную пользу этого научного наблюдения для экспериментаторов, изучающих потенциал наночастиц для их применения в нанофотонике и уже упомянутой медицине. Авторы исследования уверены, что полученные результаты поспособствуют более оптимальному и продуманному проектированию фотонных устройств, которые постепенно появляются в научных центрах, а в скором времени войдут и в нашу привычную жизнь и будут решать осязаемые практические задачи.
В работе над исследованием участвовали сотрудники Сибирского федерального университета, Королевского технологического института (Стокгольм, Швеция), Федерального Сибирского научно-клинического центра ФМБА России (Красноярск), Института физики имени Л. В. Киренского СО РАН, Института вычислительного моделирования СО РАН, Сибирского государственного университета науки и технологий имени М. Ф. Решетнева и Рочестерского университета (Рочестер, США).
Источник: http://www.nanonewsnet.ru/

Милитаризация космоса, объявленная недавно американским президентом («США теперь считают космос отдельным потенциальным театром военных действий»), интенсивные работы по надпланетным проектам означают драматическое втягивание мира в новую масштабную гонку вооружений во внеземном пространстве. Это серьезный вызов для России. Впрочем, такое уже с нами случалось.
— Не лучший сценарий, в том числе и для самих Соединенных Штатов, — говорит один из организаторов отечественной ракетно-космической промышленности, экс-министр, Герой Социалистического Труда Борис Бальмонт, принимавший активное участие в противостоянии Советского Союза и Америки в годы холодной войны. — Похоже, уроки истории быстро забываются. Напомню о сокрушительном провале громкого проекта «звездных войн», который обошелся американцам, по оценкам, в 100 млрд долларов и через десяток лет был по-тихому закрыт из-за бесперспективности. И вот через четверть века кто-то хочет вновь наступить на те же грабли…
Вспоминая советский период, Борис Владимирович упомянул о переполохе в Вашингтоне, вызванном лазерным облучением американского космического корабля с астронавтами на борту. Долгое время эти материалы были под грифом «совершенно секретно», но теперь самое время приоткрыть завесу тайны.
… 10 октября 1984 года на военном полигоне для испытаний противоракетного оружия Сары-Шаган в Казахстане, в каменистой пустыне Бетпак-Дала к северо-западу и западу от озера Балхаш, советские боевые расчеты готовились к проведению эксперимента с использованием научно-экспериментальной лазерной боевой установки «Терра-3». Планировалось с ее помощью отследить полет американского космического корабля. В начале 1980-х шаттлы «Колумбия» и «Челленджер» пролетали над территорией СССР, в том числе и в зоне секретного военного полигона Сары-Шаган. Над этим же полигоном проходили и траектории разведывательных спутников США: испытания противоракетного оружия особо интересовали американцев. Министр обороны Дмитрий Устинов предложил командующему войсками противоракетной и противокосмической обороны ПВО Юрию Вотинцеву использовать для обнаружения и сопровождения очередного шаттла не только систему контроля космического пространства, но и лазерный комплекс.
Разумеется, режим обнаружения предусматривал минимальную мощность излучения, не представлявшую опасности для шаттла и его экипажа. Задача — лишь обнаружить корабль и сопровождать, удерживая его в поле зрения. «Челленджер» STS-41G стартовал 5 октября 1984 года с западного побережья США с семью астронавтами на борту: пятеро мужчин и две женщины. Пилотом был Джон Макбрайд. Эксперимент наших военных был запланирован на пятый день полета. В расчетное время «Челленджер» подошел к полигону у озера Балхаш на высоте 365 км. Радиолокационный измерительный комплекс выдал лазерной установке координаты появившегося объекта, после чего был включен лазерный локатор, предназначенный для измерения траектории. Он сопровождал корабль, удерживая его до тех пор, пока «Челленджер» не удалился на 800 км от полигона. Отчет об эксперименте был отправлен в Минобороны.
Но ставить точку в этой истории было рано. Оказывается, даже не очень-то мощный измерительный лазерный луч ощутимо воздействовал на корабль и на экипаж. На «Челленджере» отключилась связь, забарахлила аппаратура, астронавты почувствовали дискомфорт. Об этом наши специалисты никогда бы не узнали, не заяви американцы официальный протест. Как янки сделали вывод об облучении? Да очень просто. Когда в NASA установили, что неприятности произошли при пролете «Челленджера» над полигоном у озера Балхаш, все сомнения у них отпали. Впрочем, документальных доказательств у американцев не имелось. На этом основании, как говорят, советский МИД отклонил протест. После чего и в США решили спустить на тормозах этот неприятный инцидент. И сегодня в интернете можно прочитать про «слухи об облучении шаттла».
— Никакие это не слухи, я хорошо помню ту историю, — усмехается Бальмонт. — Ситуация обсуждалась не только в Минобороны и в МИДе, но и в нашем ведомстве. Тогда пришли к общему мнению: не стоит повторять подобных экспериментов. Для обнаружения и сопровождения шаттлов вполне хватало системы контроля космического пространства. Но тот инцидент интересен как один из примеров работ по созданию противоракетного оружия.
В СССР тогда существовало немало перспективных разработок. Например, на выходе был уникальный космический аппарат тяжелого класса с мощным лазерным вооружением «Скиф». Он предназначался для уничтожения спутников, ракет и боеголовок. Для испытаний 37-метровый макет «Скифа» — 77 тонн! — был в 1987-м отправлен в космос на сверхтяжелой ракете «Энергия», которая являлась гордостью нашей космонавтики. Тот «Скиф» из-за нештатной работы бортовых систем не вышел на запланированную орбиту, однако готовился к запуску уже и реальный аппарат. Но началась перестройка, и программа была закрыта, как и другие перспективные проекты.
Впрочем, школа, мощный задел у России остались. Этот фундамент пригодится, если гонку вооружений в космосе не удастся остановить…
Источник: http://www.trud.ru/

Расчеты Аллена Миллса из Калифорнийского университета в Риверсайде предсказывают метастабильные пузырьки позитрониума в жидком гелии, – пишет eurekalert.org. Аллен Миллс провел расчеты, показывающие, что полые сферические пузырьки, заполненные газом из атомов позитрониума, стабильны в жидком гелии.
Расчеты делают ученых на шаг ближе к созданию гамма-лазера, который может найти применение в медицинской визуализации, работе космических аппаратов и лечении рака.
Позитрониум – чрезвычайно короткоживущий и не обладающий длительной стабильностью – представляет собой водородоподобный атом и смесь вещества и антивещества, в частности, связанных состояний электронов и их античастиц, называемых позитронами. Для создания луча гамма-лазера позитрониум должен находиться в состоянии, называемом конденсатом Бозе-Эйнштейна – совокупность атомов позитрониума в одном и том же квантовом состоянии, что обеспечивает больше взаимодействий и гамма-излучения. Такой конденсат является ключевым компонентом гамма-лазера.
«Мои расчеты показывают, что пузырь в жидком гелии, содержащий миллион атомов позитрониума, будет иметь плотность, в шесть раз превышающую плотность обычного воздуха, и будет существовать как бозе-эйнштейновский конденсат вещества-антивещества», – сказал профессор кафедры физики и астрономии и единственный автор исследования Аллен Миллс.
Гелий – второй по распространенности элемент во Вселенной – существует в жидкой форме только при чрезвычайно низких температурах. Миллс объяснил, что гелий имеет отрицательное сродство к позитрониуму; пузырьки образуются в жидком гелии, потому что гелий отталкивает позитрониум. О долгом времени жизни позитрониума в жидком гелии впервые было сообщено в 1957 году.
Когда электрон встречается с позитроном, их взаимное уничтожение может стать одним из результатов, сопровождающихся образованием мощного и энергичного типа электромагнитного излучения, называемого гамма-излучением. Вторым результатом является образование позитрониума.
Миллс сказал, что лаборатория настраивает пучок антивещества в поисках экзотических пузырьков в жидком гелии, которые предсказывают расчеты Миллса. Такие пузырьки могут служить источником бозе-эйнштейновских конденсатов позитрониума.
«Ближайшими результатами наших экспериментов могут быть наблюдение туннелирования позитрониума через графеновый лист – непроницаемый для всех обычных атомов вещества, включая гелий, а также образование лазерного пучка атомов позитрониума с возможными приложениями квантовых вычислений», – рассказал Миллс.
Источник: https://scientificrussia.ru/

Ученые Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» (НИЯУ МИФИ) исследовали эффект взаимодействия «свет-вещество», который может быть использован в разработке источников света нового типа, биосенсоров, а также для управления химическими реакциями.
Результаты исследования опубликованы в журналах Optics Express и Proceedings of SPIE.
Исследователи НИЯУ МИФИ на примере флуоресценции органического красителя родамина-6G показали возможность управлять взаимодействием локализованной в малом объеме электромагнитной волны с экситонами в материи с помощью уникальной установки — перестраиваемого оптического микрорезонатора Фабри — Перо. Это позволит изменять фундаментальные свойства возбужденных состояний в объеме резонатора и получать квазичастицы с новыми гибридными свойствами — поляритоны.
«Ключевая технология, используемая в нашей работе, — локализация мод электромагнитного поля в малом объеме перестраиваемого микрорезонатора. Уникальная установка, разработанная в нашей лаборатории, позволяет контролировать с высокой точностью пространственное и спектральное распределение электромагнитных волн в малом объеме пространства, ограниченном металлическими зеркалами. Так мы получаем возможность контролировать свойства получаемых гибридных квазичастиц, которые являются суперпозицией возбуждения в веществе и собственных мод резонатора», — рассказал РИА Новости научный сотрудник Лаборатории нанобиоинженерии НИЯУ МИФИ Дмитрий Довженко.
По его словам, исследование имеет фундаментальное значение, так как позволяет подробно исследовать процесс образования таких связанных состояний и зависимость их свойств от условий эксперимента.
Полученные результаты по изменению свойств квазичастиц в веществе имеют также прямое практическое применение для управления скоростью химических реакций, увеличения дистанции резонансного переноса энергии и повышения эффективности различных оптоэлектронных приборов.
Сегодня ученые ведут активную работу по исследованию влияния связи «свет-вещество» на резонансный перенос энергии и изучают возможность управления данным процессом за счет контроля параметров резонатора. Кроме того, они продолжают фундаментальные исследования зависимости свойств образованных гибридных квазичастиц от различных параметров ансамбля частиц, помещенных в микрорезонатор.
Источник: https://ria.ru/

Физики подвели итоги использования сжатого состояния света для уменьшения шумов при поиске слияний черных дыр и нейтронных звезд. Улучшение использовалось практически все время с начала третьего наблюдательного этапа (с 1 апреля 2019), что позволило увеличить темп регистраций примерно на 40 и 50 процентов для американских установок LIGO и на 20 процентов для европейской Virgo, говорится в паре статей в журнале Physical Review Letters.
Быстрые ускоренные движения массивных тел порождают заметные гравитационные волны — периодические колебания пространства-времени, существование которых следует из общей теории относительности Эйнштейна. Для поиска таких сигналов было предложено множество идей, но реальной регистрации удалось достичь только с использованием гравитационных антенн, которые представляют собой крупные лазерные интерферометры, регистрирующие относительную задержку во времени движения света по разным направлениям.
Сегодня в мире работает пять основных гравитационных антенн: пара американских установок LIGO, европейская Virgo, японская KAGRA и немецкая GEO600. Последняя обладает недостаточным размером, что не позволяет ей фиксировать реальные события, но ее используют для отработки новых технологий. Одно из таких новшеств — сжатый свет. Это квантовое явление позволяет «перераспределить» фундаментальные неточности в определении параметров света, связанных с принципом Гейзенберга. В контексте поиска гравитационных волн более важным параметром оказывается фаза фотона, а его амплитуда — вторична. Следовательно, применяемый сжатый свет делают со сниженной неопределенностью фазы и увеличенным разбросом амплитуд. Это позволяет улучшить параметры установок, так как уменьшает дробовой шум счета фотонов.
В паре работ сотрудники Virgo и LIGO отчитались о результатах применения сжатого света на практике. Новшество применялось 99 процентов времени работы установок в течение текущего наблюдательного периода и позволило сузить распределение времен приходов фотонов, то есть уменьшить разброс времени их прихода. Это, в свою очередь, положительно сказалось на характеристиках установок. Чувствительность увеличилась на 2–3 децибела, что соответствует увеличению размера области Вселенной, в которой можно зафиксировать слияние двух нейтронных звезд на 5–14 процентов до примерно 140 мегапарсек.
Существуют различные методы борьбы с дробовым шумом счета фотонов. Наиболее прямолинейным будет увеличение статистики, то есть, фактически, повышение мощности используемых лазеров. Физики пишут, что для подобного прироста точности можно было бы добиться усилием лазеров на 65–85 процентов, что не только недоступно для установленных сегодня генераторов света, но также приведет к росту других источников шумов, в том числе связанных с нагревом и давлением излучения.
Эффект сжатия света на мощность шумов зависит от частотного диапазона. Наиболее значительное улучшение наблюдается для высоких частот, а на самых низких, в которых другие источники шумов доминируют, суммарная эффективность антенны может даже слегка ухудшиться. Однако именно высокие частоты наиболее чувствительны к направлению на источник гравитационной волны, что увеличивает вероятность успешного наблюдения «обычного» электромагнитного сигнала от объекта. Ранее квантовый шум гравитационных антенн впервые воспроизвелипри комнатной температуре, а японская установка KAGRA присоединилась к глобальной сети гравитационных антенн. Также в рамках текущего наблюдательного сеанса впервые удалось зафиксировать слияние нейтронной звезды и черной дыры.
Источник: https://nplus1.ru/

Научный коллектив из Новосибирского государственного университета разработал новый способ получения идеальных поверхностей оптических материалов (монокристаллов), сообщает издание Сибирского отделения РАН «Наука в Сибири».
«На сегодняшний день ученым удалось улучшить ряд характеристик монокристаллов, которые являются неотъемлемым элементом в лазерной технике коммерческого и военного назначения, интегральной оптике и фотонике», — говорится в сообщении.
Монокристаллы выращиваются в виде слитков, из которых затем изготавливают оптические элементы для дальнейшего применения, например, для преобразования длины волны излучения в мощных лазерах.
Однако современные способы обработки материалов неизбежно формируют нарушенный приповерхностный слой с дефектами и загрязнениями, и в итоге при воздействии высокоинтенсивного лазерного излучения современные нелинейно-оптические монокристаллы разрушаются всего за несколько дней рабочего времени.
Исследователи предложили использовать для обработки монокристаллов газовый ионно-кластерный пучок — скопление ионизированных атомов, удерживающихся вместе слабыми силами межатомного взаимодействия.
Отмечается, что первоначально этот метод предложили в 1990-е годы японские ученые для обработки полупроводников и металлов.
Чтобы усовершенствовать этот метод, новосибирские ученые сконструировали универсальный стенд КЛИУС, аналоги которого есть только в Москве, а также в США и Японии.
Используя стенд, удается удалять нарушенный приповерхностный слой монокристаллов, и хотя вследствие обработки кластерные ионы формируют новый нарушенный слой, он в десятки раз тоньше исходного. Кроме того, такой способ позволяет снижать шероховатость поверхности образцов.
В перспективе ученые рассчитывают не просто улучшать характеристики монокристаллов, но и разработать способ получения идеальных поверхностей оптических материалов, который позволит значительно увеличить срок их службы.
Источник: http://www.interfax-russia.ru/

Финские ученые создали оптическое волокно из целлюлозы и проверили некоторые его физические свойства и чувствительность к изменениям влажности. Свет быстро затухал (6,3 децибел на сантиметр), однако в воде это значение увеличивалось, что делает материал пригодным для создания датчиков.
Исследование опубликовано в журнале Cellulose.
Оптические волокна встречаются в нашей жизни повсеместно: от сетей передачи данных до сенсорных устройств. За счет полного внутреннего отражения внутри волокна фотоны могут преодолевать большие расстояния с высокой скоростью, а отсутствие необходимости в электрической энергии дает в некоторых областях волоконно-оптическим датчикам преимущества перед электрическими. Для наилучшей эффективности внутреннего отражения хорошо проводящий материал с высоким показателем преломления покрывают материалом с низким показателем, что позволяет свету перемещаться по волокну без рассеивания.
Чаще всего такие волокна делают из стекла и полимерных материалов, однако диоксид кремния слишком хрупкий, а пластик загрязняет окружающую среду и, более того, такие вещества не всегда можно приспособить для применения в качестве датчиков, так как газ или вода не всегда могут попасть в такое оптоволокно. Поэтому ученые ищут альтернативные материалы для создания оптических волокон. Хоть способность стеблей растений проводить свет уже изучали, до сих пор растительный материал не рассматривали в качестве подходящего кандидата для этих целей.
Ханнес Орелма (Hannes Orelma) с коллегами из технического исследовательского центра Финляндии VTT создали оптическое волокно из восстановленной целлюлозы в качестве основы с высоким показателем преломления, покрытой ацетатом целлюлозы с низким показателем, и проверили его способность проводить свет для детектирования изменения влажности.
Источник: https://nplus1.ru/

Tout sur Kamagra ici https://www.kamelef.com/kamagra-ou-viagra.html.

Поиск