Вымышленный - не Вымышленный, а селедку в анклав на транспортерной ленте поставлялSkinner писал(а) ↑ 11 ноя 2023 14:22:Вымышленный
Наука и техника
Прорыв GE в «детонационной» гиперзвуковой силовой установке имеет большое значение
Компания GE Aerospace в своем исследовательском центре в Нискаюне успешно продемонстрировала то, что считается первым в мире испытательным стендом гиперзвукового двухрежимного прямоточного воздушно-реактивного двигателя с вращающимся детонационным горением (RDC) в сверхзвуковом потоке.
https://www.geaerospace.com/press-relea ... t-rotating
Здесь статья с картинками и видосами.
И новость из России:Skinner писал(а) ↑ 16 дек 2023 05:04: Прорыв GE в «детонационной» гиперзвуковой силовой установке имеет большое значение
Еще одного разработчика гиперзвуковых технологий Путина арестовали за госизмену
https://www.moscowtimes.ru/2023/12/15/e ... nu-a116383
Cтоит ли говорить о том, как это мотивирует ученых и как способствует развитию науки и техники.BadBlock писал(а) ↑ 16 дек 2023 15:46: Еще одного разработчика гиперзвуковых технологий Путина арестовали за госизмену
Лаборатория ядерного синтеза США вступает в новую эру: добиваясь «зажигания» снова и снова
Исследователи из Национального центра лазерных термоядерных реакций постоянно создают реакции, которые производят больше энергии, чем потребляют.
В Национальном центре термоядерных реакций США в Ливерморе, штат Калифорния, 192 лазера (здесь показаны линии лучей) попадают в целевую камеру (выделена синим цветом) и фокусируются на капсуле, содержащей изотопы водорода.
В декабре 2022 года, после более чем десяти лет усилий и разочарований, ученые из Национального центра зажигания США (NIF) объявили, что они установили мировой рекорд, вызвав реакцию термоядерного синтеза, в результате которой выделяется больше энергии, чем потребляется — явление, известное как воспламенение. Теперь они доказали, что этот подвиг не был случайным, повторяя его снова и снова, и администрация президента США Джо Байдена надеется закрепить этот успех, создав три американских исследовательских центра для содействия развитию науки.
Лазерная установка размером со стадион, расположенная в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (LLNL) в Калифорнии, однозначно достигла своей цели — воспламенения в четырех из последних шести попыток, вызывая реакцию, которая создает давление и температуру, превышающие соответствующие параметры внутри Солнца.
«Это очень радует», — говорит Ричард Таун, физик, возглавляющий программу по термоядерному синтезу в лаборатории LLNL. «Я думаю, что мы все должны гордиться этим достижением».
NIF задумывался не как электростанция, а как установка для воссоздания и изучения реакций, происходящих во время термоядерных взрывов, после того, как Соединенные Штаты прекратили подземные испытания оружия в 1992 году. Более высокие мощности термоядерного синтеза уже используются для продвижения исследований ядерного оружия, а также подогрели энтузиазм по поводу термоядерного синтеза как безграничного источника чистой энергии. Госсекретарь США Джон Керри призвал к новому международному партнерству для продвижения термоядерной энергетики на климатическом саммите COP28 в Дубае на прошлой неделе, а Министерство энергетики США (DOE), которое курирует NIF, затем объявило о создании новых исследовательских центров, под руководством Лоуренса Ливермора, Рочестерского университета в Нью-Йорке и Университета штата Колорадо в Форт-Коллинзе.
Создание NIF было для многих «прыжком веры», и его успех оказал реальное влияние на сообщество термоядерного синтеза, а также на общественное восприятие, говорит Саския Мордейк, физик из Колледжа Уильяма и Мэри в Уильямсбурге, штат Вирджиния. «В этом смысле важно то, что ученые сказали, что могут что-то сделать, а затем действительно что-то сделали».
Большие успехи
NIF работает, направляя 192 лазерных луча на замороженный шарик изотопов водорода дейтерия и трития, который находится в алмазной капсуле, подвешенной внутри золотого цилиндра. В результате имплозии изотопы сливаются, образуя гелий и большое количество энергии. 5 декабря 2022 года эти реакции синтеза впервые произвели больше энергии — примерно на 54% больше — чем лазерные лучи, доставленные к цели.
Установка установила новый рекорд 30 июля, когда ее лучи доставили к цели такое же количество энергии — 2,05 мегаджоуля — но на этот раз имплозия произвела 3,88 мегаджоуля термоядерной энергии, что на 89% больше, чем входная энергия. Ученые лаборатории добились возгорания во время еще двух попыток в октябре (см. «Год прогресса»). А расчеты лаборатории показывают, что два других в июне и сентябре генерировали немного больше энергии, чем обеспечивали лазеры, но недостаточно для подтверждения возгорания.
По мнению многих ученых, результаты подтверждают, что лаборатория теперь работает в новом режиме: исследователи могут неоднократно достигать цели, к которой они стремились более десяти лет. Небольшие изменения в лазерных импульсах или незначительные дефекты в алмазной капсуле все еще могут привести к утечке энергии, что приведет к неполной имплозии, но теперь ученые лучше понимают основные действующие переменные и то, как ими манипулировать.
«Даже когда у нас есть эти проблемы, мы все равно можем получить больше, чем мегаджоуль термоядерной энергии, и это хорошо», — говорит Энни Критчер, ведущий дизайнер NIF в этой серии экспериментов.
«Даже когда у нас есть эти проблемы, мы все равно можем получить больше, чем мегаджоуль термоядерной энергии, и это хорошо», — говорит Энни Критчер, ведущий дизайнер NIF в этой серии экспериментов.
Новые исследовательские центры
Однако до обеспечения термоядерной энергией энергосистемы еще далеко, и NIF, хотя в настоящее время там находится самый большой в мире лазер, не очень хорошо подходит для этой задачи. Лазерная система объекта крайне неэффективна, и более 99% энергии, затрачиваемой на одну попытку зажигания, теряется до того, как достигает цели.
Разработка более эффективных лазерных систем является одной из целей новой исследовательской программы Министерства энергетики по инерциальному управляемому синтезу. В этом месяце агентство объявило о выделении 42 миллионов долларов США в течение четырех лет на создание трех новых исследовательских центров, в каждом из которых будут задействованы национальные лаборатории, университетские исследователи и отраслевые партнеры, которые будут работать над этим и другими достижениями.
«Эти инвестиции — первая скоординированная попытка создать не только технологии, но и рабочую силу для будущей индустрии лазерного синтеза», — говорит Кармен Менони, физик, возглавляющая центр в Университете штата Колорадо.
До сих пор большая часть государственных инвестиций в исследования в области термоядерной энергетики направлялась на устройства, известные как токамаки, которые используют магнитные поля внутри напоминающий пончик «тора» для ограничения реакций термоядерного синтеза. Именно такой подход разрабатывается в ИТЭР, международном партнерстве по строительству крупнейшей в мире термоядерной установки недалеко от Сен-Поль-ле-Дюранс, Франция. Токамаки также были в центре внимания многих инвестиций в термоядерный синтез в частном секторе, но десятки компаний используют другие подходы, такие как лазерный синтез.
По словам Менони, время для специальной программы лазерного синтеза выбрано правильно, и решение о ее реализации не было бы принято без недавнего успеха NIF. «Теперь мы знаем, что это сработает», — говорит она. «Для чего потребуется время, так это для развития технологии до уровня, на котором мы сможем построить электростанцию».
Возвращаясь в NIF, последняя серия экспериментов Критчера показывает увеличение энергии лазера на 7%, что теоретически должно привести к еще большему выходу энергии. Первым экспериментом в этой серии стало одно из успешных воспламенений 30 октября. Хотя это и не побило рекорд, входная энергия лазера в 2,2 мегаджоуля дала выходную энергию термоядерного синтеза в 3,4 мегаджоуля.
Критчер отмечает тот факт, что он не побил рекорд по выделению энергии при устранении болезней роста с помощью новой конфигурации лазера, которая предназначена для того, чтобы сжимать больше энергии в тот же золотой цилиндр. Критчер говорит, что прежде чем перейти к цилиндру большего размера, ее команда собирается сосредоточиться на изменениях в лазерном импульсе, которые могли бы привести к более симметричной имплозии. «В следующем году у нас будет четыре эксперимента», — говорит она. "Давайте посмотрим."
https://www.nature.com/articles/d41586-023-04045-8
Исследователи из Национального центра лазерных термоядерных реакций постоянно создают реакции, которые производят больше энергии, чем потребляют.
В Национальном центре термоядерных реакций США в Ливерморе, штат Калифорния, 192 лазера (здесь показаны линии лучей) попадают в целевую камеру (выделена синим цветом) и фокусируются на капсуле, содержащей изотопы водорода.
В декабре 2022 года, после более чем десяти лет усилий и разочарований, ученые из Национального центра зажигания США (NIF) объявили, что они установили мировой рекорд, вызвав реакцию термоядерного синтеза, в результате которой выделяется больше энергии, чем потребляется — явление, известное как воспламенение. Теперь они доказали, что этот подвиг не был случайным, повторяя его снова и снова, и администрация президента США Джо Байдена надеется закрепить этот успех, создав три американских исследовательских центра для содействия развитию науки.
Лазерная установка размером со стадион, расположенная в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (LLNL) в Калифорнии, однозначно достигла своей цели — воспламенения в четырех из последних шести попыток, вызывая реакцию, которая создает давление и температуру, превышающие соответствующие параметры внутри Солнца.
«Это очень радует», — говорит Ричард Таун, физик, возглавляющий программу по термоядерному синтезу в лаборатории LLNL. «Я думаю, что мы все должны гордиться этим достижением».
NIF задумывался не как электростанция, а как установка для воссоздания и изучения реакций, происходящих во время термоядерных взрывов, после того, как Соединенные Штаты прекратили подземные испытания оружия в 1992 году. Более высокие мощности термоядерного синтеза уже используются для продвижения исследований ядерного оружия, а также подогрели энтузиазм по поводу термоядерного синтеза как безграничного источника чистой энергии. Госсекретарь США Джон Керри призвал к новому международному партнерству для продвижения термоядерной энергетики на климатическом саммите COP28 в Дубае на прошлой неделе, а Министерство энергетики США (DOE), которое курирует NIF, затем объявило о создании новых исследовательских центров, под руководством Лоуренса Ливермора, Рочестерского университета в Нью-Йорке и Университета штата Колорадо в Форт-Коллинзе.
Создание NIF было для многих «прыжком веры», и его успех оказал реальное влияние на сообщество термоядерного синтеза, а также на общественное восприятие, говорит Саския Мордейк, физик из Колледжа Уильяма и Мэри в Уильямсбурге, штат Вирджиния. «В этом смысле важно то, что ученые сказали, что могут что-то сделать, а затем действительно что-то сделали».
Большие успехи
NIF работает, направляя 192 лазерных луча на замороженный шарик изотопов водорода дейтерия и трития, который находится в алмазной капсуле, подвешенной внутри золотого цилиндра. В результате имплозии изотопы сливаются, образуя гелий и большое количество энергии. 5 декабря 2022 года эти реакции синтеза впервые произвели больше энергии — примерно на 54% больше — чем лазерные лучи, доставленные к цели.
Установка установила новый рекорд 30 июля, когда ее лучи доставили к цели такое же количество энергии — 2,05 мегаджоуля — но на этот раз имплозия произвела 3,88 мегаджоуля термоядерной энергии, что на 89% больше, чем входная энергия. Ученые лаборатории добились возгорания во время еще двух попыток в октябре (см. «Год прогресса»). А расчеты лаборатории показывают, что два других в июне и сентябре генерировали немного больше энергии, чем обеспечивали лазеры, но недостаточно для подтверждения возгорания.
По мнению многих ученых, результаты подтверждают, что лаборатория теперь работает в новом режиме: исследователи могут неоднократно достигать цели, к которой они стремились более десяти лет. Небольшие изменения в лазерных импульсах или незначительные дефекты в алмазной капсуле все еще могут привести к утечке энергии, что приведет к неполной имплозии, но теперь ученые лучше понимают основные действующие переменные и то, как ими манипулировать.
«Даже когда у нас есть эти проблемы, мы все равно можем получить больше, чем мегаджоуль термоядерной энергии, и это хорошо», — говорит Энни Критчер, ведущий дизайнер NIF в этой серии экспериментов.
«Даже когда у нас есть эти проблемы, мы все равно можем получить больше, чем мегаджоуль термоядерной энергии, и это хорошо», — говорит Энни Критчер, ведущий дизайнер NIF в этой серии экспериментов.
Новые исследовательские центры
Однако до обеспечения термоядерной энергией энергосистемы еще далеко, и NIF, хотя в настоящее время там находится самый большой в мире лазер, не очень хорошо подходит для этой задачи. Лазерная система объекта крайне неэффективна, и более 99% энергии, затрачиваемой на одну попытку зажигания, теряется до того, как достигает цели.
Разработка более эффективных лазерных систем является одной из целей новой исследовательской программы Министерства энергетики по инерциальному управляемому синтезу. В этом месяце агентство объявило о выделении 42 миллионов долларов США в течение четырех лет на создание трех новых исследовательских центров, в каждом из которых будут задействованы национальные лаборатории, университетские исследователи и отраслевые партнеры, которые будут работать над этим и другими достижениями.
«Эти инвестиции — первая скоординированная попытка создать не только технологии, но и рабочую силу для будущей индустрии лазерного синтеза», — говорит Кармен Менони, физик, возглавляющая центр в Университете штата Колорадо.
До сих пор большая часть государственных инвестиций в исследования в области термоядерной энергетики направлялась на устройства, известные как токамаки, которые используют магнитные поля внутри напоминающий пончик «тора» для ограничения реакций термоядерного синтеза. Именно такой подход разрабатывается в ИТЭР, международном партнерстве по строительству крупнейшей в мире термоядерной установки недалеко от Сен-Поль-ле-Дюранс, Франция. Токамаки также были в центре внимания многих инвестиций в термоядерный синтез в частном секторе, но десятки компаний используют другие подходы, такие как лазерный синтез.
По словам Менони, время для специальной программы лазерного синтеза выбрано правильно, и решение о ее реализации не было бы принято без недавнего успеха NIF. «Теперь мы знаем, что это сработает», — говорит она. «Для чего потребуется время, так это для развития технологии до уровня, на котором мы сможем построить электростанцию».
Возвращаясь в NIF, последняя серия экспериментов Критчера показывает увеличение энергии лазера на 7%, что теоретически должно привести к еще большему выходу энергии. Первым экспериментом в этой серии стало одно из успешных воспламенений 30 октября. Хотя это и не побило рекорд, входная энергия лазера в 2,2 мегаджоуля дала выходную энергию термоядерного синтеза в 3,4 мегаджоуля.
Критчер отмечает тот факт, что он не побил рекорд по выделению энергии при устранении болезней роста с помощью новой конфигурации лазера, которая предназначена для того, чтобы сжимать больше энергии в тот же золотой цилиндр. Критчер говорит, что прежде чем перейти к цилиндру большего размера, ее команда собирается сосредоточиться на изменениях в лазерном импульсе, которые могли бы привести к более симметричной имплозии. «В следующем году у нас будет четыре эксперимента», — говорит она. "Давайте посмотрим."
https://www.nature.com/articles/d41586-023-04045-8
Внутри установки ядерного синтеза, изменившей мир
Вскоре после часа ночи 5 декабря 2022 года Дэйв Шлоссберг, физик-экспериментатор из Национального центра зажигания (NIF), был разбужен телефонным звонком. Той ночью должен был начаться эксперимент по термоядерному синтезу с использованием массивных лазеров НИФ. Ложась спать несколькими часами ранее, он попросил Алекса Зилстру, одного из физиков из его команды, позвонить ему, «если произойдет что-нибудь интересное». Теперь Зилстра видела данные, непохожие ни на что, что объект регистрировал раньше. Казалось, они показали, что ученые достигли монументального шага в многолетнем стремлении воспроизвести источник энергии, питающий Солнце. Шлоссберг взял трубку. «Я думаю, произошло что-то интересное», — сказал Зилстра.
Исследователи этого объекта в Ливерморе, штат Калифорния, потратили более 13 лет, пытаясь, но безуспешно, добиться термоядерного воспламенения, а это означает, что реакция выделяет больше энергии, чем ученые вложили в нее. Некоторые эксперты-наблюдатели считали, что это никогда не сработает. Тем не менее, в экспериментальной базе данных учреждения были доказательства. В 1:03:50 192 мощных лазерных луча NIF направили энергию в 2,05 мегаджоулей (МДж) на небольшой золотой цилиндр, который преобразовал это ультрафиолетовое излучение в мощные рентгеновские лучи, которые окутали алмазную капсулу размером с горошину перца, содержащую два изотопа водорода. , дейтерий и тритий. На кратчайшее мгновение внутренняя часть этой капсулы сжалась до плотности, в 100 раз превышающей плотность свинца, заставляя атомы водорода сливаться в гелий и превращать крошечное количество массы в огромное количество энергии. Примерно через 70 триллионных секунды капсула взорвалась, высвободив 3,15 МДж энергии, что эквивалентно примерно трем динамитным шашкам.
Результатом стало научное чудо, подвиг, который исследователи надеялись совершить в лаборатории с тех пор, как в 1950-х годах ученые впервые начали обсуждать идею использования управляемого ядерного синтеза для производства электричества. Эта идея — воспроизвести реакцию, которая питает звезды, путем столкновения атомов водорода с образованием гелия — теоретически может обеспечить практически неограниченное количество электроэнергии без выбросов без каких-либо рисков безопасности или проблем с утилизацией отходов, присущих ядерным реакторам деления. Однако на практике подтверждение такого процесса в лаборатории десятилетиями ускользало от ученых и инженеров.
С момента своего открытия в 2009 году NIF придерживается одного подхода к решению этой проблемы: объединить эти атомы водорода, воздействуя на них мощными лазерными лучами с целью достижения воспламенения, как следует из названия объекта, что является решающим шагом, если эта технология когда-либо будет реализована. найти применение в качестве источника чистой энергии. Теперь, полтора десятилетия спустя, возобновились надежды на то, что однажды эта мечта может быть реализована.
Не то чтобы исследователи были близки к использованию энергии, которую они производят на своем объекте размером со стадион, для питания чего-либо. НИФ не является электростанцией, и электрическая мощность, которую его массивные лазеры получают из сети (в сотни раз больше, чем они выдают в целевой камере), намного превосходит все, что он когда-либо мог бы надеяться произвести. Тем не менее в тот декабрьский день она добилась важного прорыва. По мере того как эта новость распространялась, по всему миру распространилась термоядерная лихорадка; Министр энергетики США Дженнифер Грэнхольм назвала это важнейшей научной вехой XXI века. Предприниматели в области термоядерной энергетики наслаждались вновь обретенными надеждами в своей области.
Недавно собранная мишень в лаборатории изготовления мишеней Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса.
Но даже в разгар празднования в NIF росло давление, требующее как можно скорее повторить эти результаты, чтобы доказать, что новаторский эксперимент не был случайным, а затем добиваться еще более высоких выходов термоядерной энергии. В течение прошлого года журнал TIME следил за учеными НИФ в этом путешествии после воспламенения — пути трудностей и гордости, уныния и эйфории, свидетельства изобретательности и решимости исследователей, а также уникальной роли финансируемых государством предприятий в продвижении сложных научных исследований. усилия вперед. Это также напоминание об огромной, отрезвляющей задаче, которая остается: превратить недавний прорыв в источник чистой энергии, который мог бы помочь изменить климатическое затруднительное положение человечества, пока еще есть время.
Энни Критчер часто просыпается посреди ночи с новыми идеями, которые можно использовать в своих симуляциях. «Мой муж охарактеризовал бы это как одержимость», — говорит Критчер. «Иногда я играю со своими детьми, а потом понимаю, что на самом деле я не играю с ними. Они такие: «Мама, ты просто стоишь там». У меня в голове был целый разговор о симуляциях».
Как физик-конструктор, ее работа состоит в том, чтобы использовать компьютерные модели, чтобы предсказать, какие изменения в длине волны и мощности лазерного импульса, настройки топливной капсулы и окружающего золотого хольраума, а также бесчисленные другие потенциальные изменения могут сжать атомы водорода вместе правильным образом, чтобы получить результат. реакция синтеза.
Критчер разработала эксперимент NIF в августе 2021 года, в ходе которого была получена рекордная энергия термоядерного синтеза в 1,3 МДж с использованием 1,9 МДж входной лазерной энергии — успех, который стал возможен благодаря изменениям, в том числе смещению большей части входной энергии на более позднюю часть лазерного выстрела. В результате ученые НИФ оказались на пороге возгорания. После этого на объекте начали готовиться к экспериментам, которые поднимут стареющие лазеры на еще более высокие уровни энергии. Лазер был рассчитан на мощность 1,8 МДж, а техническим специалистам уже удалось довести его до 1,9 МДж. Теперь, добавив больше специальных стеклянных панелей, используемых в NIF для усиления энергии лазеров, они полагали, что смогут увеличить мощность этих лучей до 2,05 МДж. Это может показаться маргинальным. Но по мере увеличения затрат энергии в эксперименте по термоядерному синтезу выходная энергия имеет тенденцию расти экспоненциально. По мнению исследователей, дополнительных 0,15 МДж энергии лазера может быть достаточно, чтобы преодолеть барьер воспламенения.
Критчер задумал использовать эту дополнительную энергию лазера, главным образом за счет увеличения толщины капсулы-мишени. Сентябрьский эксперимент провалился: топливо взорвалось в форме блина с выходом энергии всего 1,19 МДж. Такие ошибки «завтрака», как их называет Критчер, являются фактом жизни в NIF: в идеале лазеры сжимают термоядерное топливо в форме однородной сферы, которая оказывает максимальное давление, чтобы сжать атомы водорода вместе, но иногда в конечном итоге вы получаете имплозии в форме блинов, сосисок и медвежьих когтей, что приводит к уменьшению энергии. Команда внесла некоторые изменения в лазеры, в том числе отрегулировала их длину волны. Затем, ранним утром 5 декабря 2022 года, они попробовали еще раз — и это сработало.
Критчер говорит, что плакала, когда узнала об этом. «Я находился в застывшем экстатическом состоянии. У меня была постоянная улыбка в течение недели».
Путь к такому результату был долгим и трудным; в 2013 году было впечатляющим достижением получить в результате реакции 14 килоджоулей, что составляет менее 0,5% энергии, выделившейся в декабре прошлого года. «Все это было немного сюрреалистично, — говорит Арт Пак, один из ученых проекта, — осознавать, что то, над чем вы работали десять лет, то, над чем люди работали в течение 60 лет, находится здесь».
Но наука не предназначена для того, чтобы добиться чего-то один раз. Чтобы показать, что вы действительно понимаете явление, вам нужно уметь воспроизводить его снова и снова. Но последующие попытки добиться воспламенения терпели неудачу. Одна из трудностей, с которыми столкнулся NIF, заключалась в заполнении крошечных алмазных мишенных капсул эксперимента атомами дейтерия и трития, для чего требовалось использовать трубку шириной менее одной сотой человеческого волоса. Если изотопы водорода просачиваются по пути в испытательную камеру, капсула становится бесполезной. И многие капсулы вышли из строя. «Я терял сознание каждый раз, когда терял цель», — говорит Критчер. «Вы следуете за этими целями, как будто они ваши дети».
Пак старался не допускать разочарований — он хорошо знал неудачи в трудные первые годы программы: «Просто потому, что ты много работаешь и делаешь все, что считаешь правильным, иногда что-то не получается». он говорит. «Не связывайте свою самооценку и личное счастье с экспериментальной физикой».
Тем не менее, внутреннее недовольство и внешнее давление росли по мере того, как зима переходила в весну. Сторонники НИФ в Конгрессе выступали за создание этого объекта, несмотря на годы медленного прогресса; теперь они хотели, чтобы исследователи показали, что могут повторить успех декабря 2022 года. Критики программы становились все более громкими. «У этой программы долгая история скептиков и противников», — говорит Ким Будил, директор NIF. «Они думали, что это глупый подход, а мы были до смешного высокомерны».
Техники за работой в мишенном отсеке NIF.
Команда NIF также чувствовала чувство долга перед обществом, говорит Будил. Правительство выделило ей миллиарды долларов финансирования, и руководство лаборатории считало, что американские налогоплательщики заслуживают последующего успеха, причем быстрого. В марте Будил созвал руководство программы термоядерного синтеза. «Я ввел новый термин под названием «начальный финансовый год», — говорит Будил. «Мы не сможем дойти до конца финансового года зажигания», то есть к декабрю 2023 года, «без повторения этого эксперимента».
В июне ученые объекта провели эксперимент, который едва не воспламенился: затем, 30 июля, исследователям наконец удалось превзойти результат 5 декабря, выдав 3,9 МДж энергии, новый рекорд, с 2,05 МДж лазерной энергии. . Последовал коллективный выдох. «Этот результат не был случайностью», — говорит Будил. «Было здорово иметь возможность сказать: «Мы это поняли». Что дальше?»» В октябре исследователи достигли, возможно, еще более значительного результата. Используя новую экспериментальную схему, ученым объекта удалось добиться мощности в 2,4 МДж при всего 1,9 МДж энергии лазера. «Мы начинаем понимать более полную картину того, как работают эти системы», — сказал Пак TIME после того, как были получены результаты. «В одном случае вы начинаете с молотка побольше и бьете по предмету сильнее. В другом случае вы целитесь очень тщательно и делаете это правильно».
В течение многих лет после открытия NIF в 2009 году на огромном здании висел баннер, не стесняясь слов о своей цели: «Принести звездную силу на Землю». Большая часть репортажей и комментариев об успехах и неудачах объекта, в свою очередь, сосредоточена на цели, которую подразумевает девиз: разработка новых, меняющих мир энергетических технологий.
Однако реальность сложна. NIF, строительство которого обошлось в 3,5 миллиарда долларов, получает годовой операционный бюджет примерно в 380 миллионов долларов от Национальной администрации по ядерной безопасности, агентства Министерства энергетики США, которому поручено поддерживать национальный ядерный арсенал. Основным стимулом для строительства НИФ было обещание, что термоядерные реакции, зажигаемые мощными лазерами объекта, дадут данные, которые помогут США поддерживать свой ядерный арсенал без подземных ядерных испытаний. Руководство НИФ подчеркивает, что прогресс в области термоядерной энергетики и фундаментальной физики является важным сопутствующим преимуществом этой работы – и это правда, что в некотором смысле эти три цели неразделимы. Однако по сути стремление к проведению новых широких научных исследований и развитию термоядерной энергетики стоит на втором месте. «Целью NIF является наше ядерное сдерживание», — говорит Марк Херрманн, директор программы по физике и проектированию оружия в NIF. «В этом нет никаких «если», «и» или «но».
CRYOgenic целевой позиционер в Target Bay Национальной установки зажигания Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса в Ливерморе, Калифорния, США, 8 декабря 2023 года.
Позиционер мишеней в мишенном отсеке. Мишени размещаются на кончике позиционера, а затем вставляются в целевую камеру до того, как сработают лазеры установки.
Тем не менее, ученые NIF говорят, что их работа может стать научным благом для всех отраслей развития термоядерной энергетики. «Мы изучаем научные и физические реакции, которые никогда не проводились в контролируемых лабораторных условиях», — говорит Шлоссберг. «Никто никогда раньше этого не делал». Действительно, успех стимулировал инвестиции в государственный сектор и стимулировал оживление в шумном мире частных слияний, хотя высокие процентные ставки лишили финансирования нового венчурного капитала.
Между тем, рекордные температуры прошлого года во всем мире – признак ускорения глобального потепления – сделали идею о том, что термоядерная энергия может стать волшебным шагом, который решит климатический кризис, еще более действенной. Предприниматели поддержали эту концепцию, и некоторые пообещали ввести в эксплуатацию коммерческие термоядерные электростанции в течение следующих пяти лет. Академические исследователи склонны давать более осторожные сроки, часто рассчитанные на два десятилетия. Старая шутка — это своего рода больной вопрос: энергия термоядерного синтеза — это источник энергии будущего, и так будет всегда.
Успех NIF и прогресс, достигнутый в последующие месяцы, доказывают, что давние надежды на термоядерную энергию еще могут оправдаться и, возможно, даже осуществиться в течение короткого промежутка времени, который остался у человечества, чтобы сократить выбросы до нуля и предотвратить худшие последствия изменения климата. Но, как показала история НИФ, научный прогресс – штука непостоянная. Субатомный мир не подчиняется никаким расписаниям. С некоторой регулярностью исследователи из НИФ создают крошечные наносекундные звезды. Но все еще впереди.
Многие в NIF говорят о том, что после больших успехов ожидания почти сразу же возрастают, как среди самих ученых, так и на более высоких уровнях административного и политического надзора. «Мы счастливы, когда дела идут хорошо», — говорит Критчер. «Но затем вы почти сразу же попадаете в состояние [спрашивающего]: «Как мне сделать это лучше?»»
Эти электронные лампы являются частью огромной системы, создающей в NIF мощные лазерные лучи.
Линзы с клиновидной фокусировкой используются для фокусировки лазерных лучей на крошечные цели.
Джон Наколлс, бывший директор Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса, курирующей NIF, является своего рода легендой правительственной лаборатории. Оригинальная идея использования лазеров (тогда это было новое изобретение) для запуска термоядерных реакций пришла ему в голову еще в 1960-х годах. В свои 92 года он все еще время от времени приходит на работу в лабораторию. После успешного выстрела в декабре 2022 года Будил поздравил Наколлса; его ответом было спросить ее, когда исследователи собираются превзойти этот результат и достичь выхода энергии в 5 МДж.
«Хватит проводить пресс-конференции», — вспоминает его слова Будил. «Пойдем на работу».
Около года NIF готовился к новому эксперименту, который продвинет установку еще дальше: технические специалисты модернизировали лазеры 14-летней давности, увеличив их энергию до 2,2 МДж. Лаборатория сможет производить лишь несколько таких сверхмощных выстрелов в год, поскольку они могут повредить компоненты установки быстрее, чем их можно будет заменить. «2,05 [МДж] превращали его в 11», — говорит Таун. «2.2 [МДж] превращает его в 12».
Проведя расчеты перед первым испытанием термоядерного синтеза с энергией 2,2 МДж, ученые NIF прогнозировали, что выход энергии может составить около 10 МДж, что в три раза больше, чем было получено в результате прошлогоднего выстрела, — при условии, что все пойдет по плану, что редко случается в первый раз.
Выступая перед этим испытанием, Пак вспомнил первые дни существования NIF, когда прогностические модели установки и экспериментальная реальность находились на расстоянии многих миль друг от друга. С тех пор они прошли долгий путь, но не настолько далеко, чтобы быть в состоянии точно предсказать все проблемы, которые могут возникнуть в перегретом наносекундном мире термоядерного воспламенения. «Учитывая мою историю, я думаю, что лучше не питать надежд», — говорит Пак. «Низкие ожидания, и вы никогда не будете разочарованы».
«Нейтронное окно» — часть системы, которая помогает ученым анализировать реакции синтеза в целевой камере.
30 октября исследователи запустили лазер, чтобы взорвать капсулу-мишень ультрафиолетовым светом мощностью 2,2 МДж. В результате эксперимента произошло возгорание, взрыв, высвободивший 3,4 МДж энергии, что стало вторым по величине выходом энергии, когда-либо зарегистрированным на объекте.
С одной стороны, это был большой успех. С другой стороны, это был провал: последующие данные показали сложную асимметрию взрыва топлива, частично колбасу, частично блин. Будил надеялся побить 5 МДж этим первым броском в 2,2 МДж. Следующая попытка ориентировочно запланирована на февраль. «Мои ожидания растут», — говорит она.
Проблемы, которые погубили первую попытку, должны быть решаемы, хотя исследователи предупреждают, что решение этой сложной асимметрии может оказаться непростым делом. Наука о термоядерном синтезе развивается быстро, возможно, быстрее, чем когда-либо прежде. Но это не значит, что прогресс дается легко.
«Это выполнимо?» Таун говорит, что исправит проблемы в предстоящем втором эксперименте с мощностью 2,2 МДж. — Что ж, мы попробуем.
https://time.com/6344755/nuclear-fusion-nif/
Вскоре после часа ночи 5 декабря 2022 года Дэйв Шлоссберг, физик-экспериментатор из Национального центра зажигания (NIF), был разбужен телефонным звонком. Той ночью должен был начаться эксперимент по термоядерному синтезу с использованием массивных лазеров НИФ. Ложась спать несколькими часами ранее, он попросил Алекса Зилстру, одного из физиков из его команды, позвонить ему, «если произойдет что-нибудь интересное». Теперь Зилстра видела данные, непохожие ни на что, что объект регистрировал раньше. Казалось, они показали, что ученые достигли монументального шага в многолетнем стремлении воспроизвести источник энергии, питающий Солнце. Шлоссберг взял трубку. «Я думаю, произошло что-то интересное», — сказал Зилстра.
Исследователи этого объекта в Ливерморе, штат Калифорния, потратили более 13 лет, пытаясь, но безуспешно, добиться термоядерного воспламенения, а это означает, что реакция выделяет больше энергии, чем ученые вложили в нее. Некоторые эксперты-наблюдатели считали, что это никогда не сработает. Тем не менее, в экспериментальной базе данных учреждения были доказательства. В 1:03:50 192 мощных лазерных луча NIF направили энергию в 2,05 мегаджоулей (МДж) на небольшой золотой цилиндр, который преобразовал это ультрафиолетовое излучение в мощные рентгеновские лучи, которые окутали алмазную капсулу размером с горошину перца, содержащую два изотопа водорода. , дейтерий и тритий. На кратчайшее мгновение внутренняя часть этой капсулы сжалась до плотности, в 100 раз превышающей плотность свинца, заставляя атомы водорода сливаться в гелий и превращать крошечное количество массы в огромное количество энергии. Примерно через 70 триллионных секунды капсула взорвалась, высвободив 3,15 МДж энергии, что эквивалентно примерно трем динамитным шашкам.
Результатом стало научное чудо, подвиг, который исследователи надеялись совершить в лаборатории с тех пор, как в 1950-х годах ученые впервые начали обсуждать идею использования управляемого ядерного синтеза для производства электричества. Эта идея — воспроизвести реакцию, которая питает звезды, путем столкновения атомов водорода с образованием гелия — теоретически может обеспечить практически неограниченное количество электроэнергии без выбросов без каких-либо рисков безопасности или проблем с утилизацией отходов, присущих ядерным реакторам деления. Однако на практике подтверждение такого процесса в лаборатории десятилетиями ускользало от ученых и инженеров.
С момента своего открытия в 2009 году NIF придерживается одного подхода к решению этой проблемы: объединить эти атомы водорода, воздействуя на них мощными лазерными лучами с целью достижения воспламенения, как следует из названия объекта, что является решающим шагом, если эта технология когда-либо будет реализована. найти применение в качестве источника чистой энергии. Теперь, полтора десятилетия спустя, возобновились надежды на то, что однажды эта мечта может быть реализована.
Не то чтобы исследователи были близки к использованию энергии, которую они производят на своем объекте размером со стадион, для питания чего-либо. НИФ не является электростанцией, и электрическая мощность, которую его массивные лазеры получают из сети (в сотни раз больше, чем они выдают в целевой камере), намного превосходит все, что он когда-либо мог бы надеяться произвести. Тем не менее в тот декабрьский день она добилась важного прорыва. По мере того как эта новость распространялась, по всему миру распространилась термоядерная лихорадка; Министр энергетики США Дженнифер Грэнхольм назвала это важнейшей научной вехой XXI века. Предприниматели в области термоядерной энергетики наслаждались вновь обретенными надеждами в своей области.
Недавно собранная мишень в лаборатории изготовления мишеней Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса.
Но даже в разгар празднования в NIF росло давление, требующее как можно скорее повторить эти результаты, чтобы доказать, что новаторский эксперимент не был случайным, а затем добиваться еще более высоких выходов термоядерной энергии. В течение прошлого года журнал TIME следил за учеными НИФ в этом путешествии после воспламенения — пути трудностей и гордости, уныния и эйфории, свидетельства изобретательности и решимости исследователей, а также уникальной роли финансируемых государством предприятий в продвижении сложных научных исследований. усилия вперед. Это также напоминание об огромной, отрезвляющей задаче, которая остается: превратить недавний прорыв в источник чистой энергии, который мог бы помочь изменить климатическое затруднительное положение человечества, пока еще есть время.
Энни Критчер часто просыпается посреди ночи с новыми идеями, которые можно использовать в своих симуляциях. «Мой муж охарактеризовал бы это как одержимость», — говорит Критчер. «Иногда я играю со своими детьми, а потом понимаю, что на самом деле я не играю с ними. Они такие: «Мама, ты просто стоишь там». У меня в голове был целый разговор о симуляциях».
Как физик-конструктор, ее работа состоит в том, чтобы использовать компьютерные модели, чтобы предсказать, какие изменения в длине волны и мощности лазерного импульса, настройки топливной капсулы и окружающего золотого хольраума, а также бесчисленные другие потенциальные изменения могут сжать атомы водорода вместе правильным образом, чтобы получить результат. реакция синтеза.
Критчер разработала эксперимент NIF в августе 2021 года, в ходе которого была получена рекордная энергия термоядерного синтеза в 1,3 МДж с использованием 1,9 МДж входной лазерной энергии — успех, который стал возможен благодаря изменениям, в том числе смещению большей части входной энергии на более позднюю часть лазерного выстрела. В результате ученые НИФ оказались на пороге возгорания. После этого на объекте начали готовиться к экспериментам, которые поднимут стареющие лазеры на еще более высокие уровни энергии. Лазер был рассчитан на мощность 1,8 МДж, а техническим специалистам уже удалось довести его до 1,9 МДж. Теперь, добавив больше специальных стеклянных панелей, используемых в NIF для усиления энергии лазеров, они полагали, что смогут увеличить мощность этих лучей до 2,05 МДж. Это может показаться маргинальным. Но по мере увеличения затрат энергии в эксперименте по термоядерному синтезу выходная энергия имеет тенденцию расти экспоненциально. По мнению исследователей, дополнительных 0,15 МДж энергии лазера может быть достаточно, чтобы преодолеть барьер воспламенения.
Критчер задумал использовать эту дополнительную энергию лазера, главным образом за счет увеличения толщины капсулы-мишени. Сентябрьский эксперимент провалился: топливо взорвалось в форме блина с выходом энергии всего 1,19 МДж. Такие ошибки «завтрака», как их называет Критчер, являются фактом жизни в NIF: в идеале лазеры сжимают термоядерное топливо в форме однородной сферы, которая оказывает максимальное давление, чтобы сжать атомы водорода вместе, но иногда в конечном итоге вы получаете имплозии в форме блинов, сосисок и медвежьих когтей, что приводит к уменьшению энергии. Команда внесла некоторые изменения в лазеры, в том числе отрегулировала их длину волны. Затем, ранним утром 5 декабря 2022 года, они попробовали еще раз — и это сработало.
Критчер говорит, что плакала, когда узнала об этом. «Я находился в застывшем экстатическом состоянии. У меня была постоянная улыбка в течение недели».
Путь к такому результату был долгим и трудным; в 2013 году было впечатляющим достижением получить в результате реакции 14 килоджоулей, что составляет менее 0,5% энергии, выделившейся в декабре прошлого года. «Все это было немного сюрреалистично, — говорит Арт Пак, один из ученых проекта, — осознавать, что то, над чем вы работали десять лет, то, над чем люди работали в течение 60 лет, находится здесь».
Но наука не предназначена для того, чтобы добиться чего-то один раз. Чтобы показать, что вы действительно понимаете явление, вам нужно уметь воспроизводить его снова и снова. Но последующие попытки добиться воспламенения терпели неудачу. Одна из трудностей, с которыми столкнулся NIF, заключалась в заполнении крошечных алмазных мишенных капсул эксперимента атомами дейтерия и трития, для чего требовалось использовать трубку шириной менее одной сотой человеческого волоса. Если изотопы водорода просачиваются по пути в испытательную камеру, капсула становится бесполезной. И многие капсулы вышли из строя. «Я терял сознание каждый раз, когда терял цель», — говорит Критчер. «Вы следуете за этими целями, как будто они ваши дети».
Пак старался не допускать разочарований — он хорошо знал неудачи в трудные первые годы программы: «Просто потому, что ты много работаешь и делаешь все, что считаешь правильным, иногда что-то не получается». он говорит. «Не связывайте свою самооценку и личное счастье с экспериментальной физикой».
Тем не менее, внутреннее недовольство и внешнее давление росли по мере того, как зима переходила в весну. Сторонники НИФ в Конгрессе выступали за создание этого объекта, несмотря на годы медленного прогресса; теперь они хотели, чтобы исследователи показали, что могут повторить успех декабря 2022 года. Критики программы становились все более громкими. «У этой программы долгая история скептиков и противников», — говорит Ким Будил, директор NIF. «Они думали, что это глупый подход, а мы были до смешного высокомерны».
Техники за работой в мишенном отсеке NIF.
Команда NIF также чувствовала чувство долга перед обществом, говорит Будил. Правительство выделило ей миллиарды долларов финансирования, и руководство лаборатории считало, что американские налогоплательщики заслуживают последующего успеха, причем быстрого. В марте Будил созвал руководство программы термоядерного синтеза. «Я ввел новый термин под названием «начальный финансовый год», — говорит Будил. «Мы не сможем дойти до конца финансового года зажигания», то есть к декабрю 2023 года, «без повторения этого эксперимента».
В июне ученые объекта провели эксперимент, который едва не воспламенился: затем, 30 июля, исследователям наконец удалось превзойти результат 5 декабря, выдав 3,9 МДж энергии, новый рекорд, с 2,05 МДж лазерной энергии. . Последовал коллективный выдох. «Этот результат не был случайностью», — говорит Будил. «Было здорово иметь возможность сказать: «Мы это поняли». Что дальше?»» В октябре исследователи достигли, возможно, еще более значительного результата. Используя новую экспериментальную схему, ученым объекта удалось добиться мощности в 2,4 МДж при всего 1,9 МДж энергии лазера. «Мы начинаем понимать более полную картину того, как работают эти системы», — сказал Пак TIME после того, как были получены результаты. «В одном случае вы начинаете с молотка побольше и бьете по предмету сильнее. В другом случае вы целитесь очень тщательно и делаете это правильно».
В течение многих лет после открытия NIF в 2009 году на огромном здании висел баннер, не стесняясь слов о своей цели: «Принести звездную силу на Землю». Большая часть репортажей и комментариев об успехах и неудачах объекта, в свою очередь, сосредоточена на цели, которую подразумевает девиз: разработка новых, меняющих мир энергетических технологий.
Однако реальность сложна. NIF, строительство которого обошлось в 3,5 миллиарда долларов, получает годовой операционный бюджет примерно в 380 миллионов долларов от Национальной администрации по ядерной безопасности, агентства Министерства энергетики США, которому поручено поддерживать национальный ядерный арсенал. Основным стимулом для строительства НИФ было обещание, что термоядерные реакции, зажигаемые мощными лазерами объекта, дадут данные, которые помогут США поддерживать свой ядерный арсенал без подземных ядерных испытаний. Руководство НИФ подчеркивает, что прогресс в области термоядерной энергетики и фундаментальной физики является важным сопутствующим преимуществом этой работы – и это правда, что в некотором смысле эти три цели неразделимы. Однако по сути стремление к проведению новых широких научных исследований и развитию термоядерной энергетики стоит на втором месте. «Целью NIF является наше ядерное сдерживание», — говорит Марк Херрманн, директор программы по физике и проектированию оружия в NIF. «В этом нет никаких «если», «и» или «но».
CRYOgenic целевой позиционер в Target Bay Национальной установки зажигания Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса в Ливерморе, Калифорния, США, 8 декабря 2023 года.
Позиционер мишеней в мишенном отсеке. Мишени размещаются на кончике позиционера, а затем вставляются в целевую камеру до того, как сработают лазеры установки.
Тем не менее, ученые NIF говорят, что их работа может стать научным благом для всех отраслей развития термоядерной энергетики. «Мы изучаем научные и физические реакции, которые никогда не проводились в контролируемых лабораторных условиях», — говорит Шлоссберг. «Никто никогда раньше этого не делал». Действительно, успех стимулировал инвестиции в государственный сектор и стимулировал оживление в шумном мире частных слияний, хотя высокие процентные ставки лишили финансирования нового венчурного капитала.
Между тем, рекордные температуры прошлого года во всем мире – признак ускорения глобального потепления – сделали идею о том, что термоядерная энергия может стать волшебным шагом, который решит климатический кризис, еще более действенной. Предприниматели поддержали эту концепцию, и некоторые пообещали ввести в эксплуатацию коммерческие термоядерные электростанции в течение следующих пяти лет. Академические исследователи склонны давать более осторожные сроки, часто рассчитанные на два десятилетия. Старая шутка — это своего рода больной вопрос: энергия термоядерного синтеза — это источник энергии будущего, и так будет всегда.
Успех NIF и прогресс, достигнутый в последующие месяцы, доказывают, что давние надежды на термоядерную энергию еще могут оправдаться и, возможно, даже осуществиться в течение короткого промежутка времени, который остался у человечества, чтобы сократить выбросы до нуля и предотвратить худшие последствия изменения климата. Но, как показала история НИФ, научный прогресс – штука непостоянная. Субатомный мир не подчиняется никаким расписаниям. С некоторой регулярностью исследователи из НИФ создают крошечные наносекундные звезды. Но все еще впереди.
Многие в NIF говорят о том, что после больших успехов ожидания почти сразу же возрастают, как среди самих ученых, так и на более высоких уровнях административного и политического надзора. «Мы счастливы, когда дела идут хорошо», — говорит Критчер. «Но затем вы почти сразу же попадаете в состояние [спрашивающего]: «Как мне сделать это лучше?»»
Эти электронные лампы являются частью огромной системы, создающей в NIF мощные лазерные лучи.
Линзы с клиновидной фокусировкой используются для фокусировки лазерных лучей на крошечные цели.
Джон Наколлс, бывший директор Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса, курирующей NIF, является своего рода легендой правительственной лаборатории. Оригинальная идея использования лазеров (тогда это было новое изобретение) для запуска термоядерных реакций пришла ему в голову еще в 1960-х годах. В свои 92 года он все еще время от времени приходит на работу в лабораторию. После успешного выстрела в декабре 2022 года Будил поздравил Наколлса; его ответом было спросить ее, когда исследователи собираются превзойти этот результат и достичь выхода энергии в 5 МДж.
«Хватит проводить пресс-конференции», — вспоминает его слова Будил. «Пойдем на работу».
Около года NIF готовился к новому эксперименту, который продвинет установку еще дальше: технические специалисты модернизировали лазеры 14-летней давности, увеличив их энергию до 2,2 МДж. Лаборатория сможет производить лишь несколько таких сверхмощных выстрелов в год, поскольку они могут повредить компоненты установки быстрее, чем их можно будет заменить. «2,05 [МДж] превращали его в 11», — говорит Таун. «2.2 [МДж] превращает его в 12».
Проведя расчеты перед первым испытанием термоядерного синтеза с энергией 2,2 МДж, ученые NIF прогнозировали, что выход энергии может составить около 10 МДж, что в три раза больше, чем было получено в результате прошлогоднего выстрела, — при условии, что все пойдет по плану, что редко случается в первый раз.
Выступая перед этим испытанием, Пак вспомнил первые дни существования NIF, когда прогностические модели установки и экспериментальная реальность находились на расстоянии многих миль друг от друга. С тех пор они прошли долгий путь, но не настолько далеко, чтобы быть в состоянии точно предсказать все проблемы, которые могут возникнуть в перегретом наносекундном мире термоядерного воспламенения. «Учитывая мою историю, я думаю, что лучше не питать надежд», — говорит Пак. «Низкие ожидания, и вы никогда не будете разочарованы».
«Нейтронное окно» — часть системы, которая помогает ученым анализировать реакции синтеза в целевой камере.
30 октября исследователи запустили лазер, чтобы взорвать капсулу-мишень ультрафиолетовым светом мощностью 2,2 МДж. В результате эксперимента произошло возгорание, взрыв, высвободивший 3,4 МДж энергии, что стало вторым по величине выходом энергии, когда-либо зарегистрированным на объекте.
С одной стороны, это был большой успех. С другой стороны, это был провал: последующие данные показали сложную асимметрию взрыва топлива, частично колбасу, частично блин. Будил надеялся побить 5 МДж этим первым броском в 2,2 МДж. Следующая попытка ориентировочно запланирована на февраль. «Мои ожидания растут», — говорит она.
Проблемы, которые погубили первую попытку, должны быть решаемы, хотя исследователи предупреждают, что решение этой сложной асимметрии может оказаться непростым делом. Наука о термоядерном синтезе развивается быстро, возможно, быстрее, чем когда-либо прежде. Но это не значит, что прогресс дается легко.
«Это выполнимо?» Таун говорит, что исправит проблемы в предстоящем втором эксперименте с мощностью 2,2 МДж. — Что ж, мы попробуем.
https://time.com/6344755/nuclear-fusion-nif/
Новость не вчерашняя, но.
Группа хороших людей выкупила права на ряд научно-популярных книг и выложила их в бесплатный общий доступ.
https://vsenauka.ru/knigi/besplatnyie-knigi.html
Группа хороших людей выкупила права на ряд научно-популярных книг и выложила их в бесплатный общий доступ.
https://vsenauka.ru/knigi/besplatnyie-knigi.html
Показать
Egor Tolstoy
@igrekde
Посмотрите, как круто! Ребята собрали денег на краудфандинге и выкупили права на публикацию отличных научпоп книг. Теперь их можно читать бесплатно и легально
https://vsenauka.ru/knigi/besplatnyie-knigi.html
@igrekde
Посмотрите, как круто! Ребята собрали денег на краудфандинге и выкупили права на публикацию отличных научпоп книг. Теперь их можно читать бесплатно и легально
https://vsenauka.ru/knigi/besplatnyie-knigi.html
Технология реакторов новой волны может дать толчок ядерному ренессансу – и США делают на это ставку
У сибирского побережья, недалеко от Аляски, уже четыре года в порту стоит российский корабль. «Академик Ломоносов», первая в мире плавучая атомная электростанция, обеспечивает энергией около 200 000 человек на суше, используя ядерную технологию новой волны: малые модульные реакторы.
Эта технология также используется ниже уровня моря. Десятки американских подводных лодок, скрывающихся в глубинах мирового океана, приводятся в движение ММР (SMR - small modular reactors), как называют компактные реакторы.
ММР, которые меньше и дешевле в строительстве, чем традиционные крупномасштабные реакторы, быстро становятся следующей большой надеждой на ядерный ренессанс, поскольку мир пытается сократить использование ископаемого топлива. А США, Россия и Китай борются за доминирование, чтобы строить и продавать их.
Администрация Байдена и американские компании вкладывают миллиарды долларов в SMR в стремлении к бизнесу и глобальному влиянию. Китай лидирует в области ядерных технологий и строительства, а Россия производит почти все топливо для ММР в мире. США догоняют обе эти страны.
В том, почему США хотят войти на рынок, нет никакой тайны. Она уже проиграла гонку в области ветровой и солнечной энергетики Китаю, который сейчас производит большую часть мировых солнечных панелей и ветряных турбин. Большая проблема: США не удалось заставить SMR работать в коммерческих целях на суше.
Российская плавучая атомная электростанция «Академик Ломоносов» покидает базу обслуживания Росатомфлота 23 августа 2019 года.
Максим Шеметов/Reuters
ММР потенциально представляют собой огромный глобальный рынок, который может принести деньги и рабочие места в США, которые пытаются продать целые парки реакторов странам, а не сделанные на заказ крупномасштабные электростанции, которые, как известно, выходят за рамки бюджета и значительно превышают сроки.
Хотя SMR дают меньше энергии — обычно втрое меньше традиционной электростанции — они требуют меньше пространства и могут быть построены в большем количестве мест. Они состоят из небольших деталей, которые можно легко доставить и собрать на месте, как конструктор для сборки атомной электростанции.
Большинство стран пытаются быстро декарбонизировать свои энергетические системы, чтобы справиться с климатическим кризисом. Ветер и солнечная энергия в настоящее время обеспечивают по меньшей мере 12% мировой энергии, а в некоторых странах, например в Европейском Союзе, они обеспечивают больше, чем ископаемое топливо. Но растет ощущение срочности очистки наших энергетических систем, поскольку экстремальные погодные явления сеют хаос на планете и сохраняются проблемы с возобновляемыми источниками энергии.
По мнению некоторых экспертов, ядерная энергия – во всех формах, больших или малых – призвана сыграть важную роль в этом переходе. Международное энергетическое агентство, которое наметило, по мнению многих экспертов, самый реалистичный в мире план по декарбонизации, видит необходимость более чем удвоить ядерную энергетику к 2050 году.
«Определенно идет огромная гонка», — сказал Джош Фрид, руководитель программы по климату и энергетике в аналитическом центре «Третий путь». «Китай и Россия имеют больше соглашений о строительстве всевозможных реакторов за рубежом, чем США. Это то, что нужно США, чтобы наверстать упущенное».
US targets Russia’s and China’s neighbors
США пытаются продать технологию ММР странам, которые никогда в своей истории не использовали ядерную энергетику. Чтобы убедить их в том, что SMR — хороший вариант, им придется серьезно задуматься о безопасности.
В мировом масштабе строительство обычных атомных электростанций сократилось после чернобыльской катастрофы в 1986 году и снова упало после катастрофы на Фукусиме в Японии в 2011 году, как показывают данные Доклада о состоянии мировой ядерной промышленности. Вскоре после этого они начали набирать обороты, но новые проекты были в значительной степени сконцентрированы в Китае.
Строительство ядерных реакторов сократилось с 1980-х годов
В то время как строительство ядерных реакторов в США замедлилось с начала 1980-х годов, в Китае оно выросло. Во всем мире рост проектов в области ядерной энергетики замедлился в годы после чернобыльской катастрофы.
В течение последнего десятилетия или около того большая часть мира относилась к ядерной энергии холодно.
Однако грядет ядерный ренессанс говорит МЭА. Организация прогнозирует, что производство ядерной энергии во всем мире достигнет рекордного уровня в 2025 году. Это связано с тем, что несколько традиционных атомных электростанций в Японии, которые были приостановлены после Фукусимы, вскоре будут перезапущены, а новые реакторы в Китае, Индии, Южной Корее и Европе будут запущены. начать действовать.
Кажется, что многолетние опасения по поводу безопасности ядерной энергетики начинают угасать, и люди – или, по крайней мере, их правительства – взвешивают выгоды и риски, включая проблему хранения радиоактивных отходов, которые могут оставаться опасными в течение тысяч лет. . Это могло бы создать более гостеприимный рынок для стран, желающих экспортировать ММР.
Если ММР помогут повысить популярность ядерной энергии, они могут стать мощным способом решения проблемы изменения климата. Согласно анализу Our World in Data, ядерная энергетика, как правило, не выбрасывает в атмосферу углеродное загрязнение, приводящее к потеплению планеты, и генерирует больше энергии на квадратный метр землепользования, чем любое ископаемое топливо или возобновляемые источники энергии.
На переговорах по климату COP28 в Дубае в декабре США взяли на себя обязательство утроить мировые мощности ядерной энергетики, под которое сейчас подписались 25 стран. А правительство США выделило 72 миллиона долларов на свою международную программу SMR, известную как FIRST, чтобы предоставить странам целый набор инструментов — от семинаров до инженерных и технико-экономических обоснований — чтобы предоставить им все необходимое для покупки парка SMR, изготовленного в Америка.
Но большие деньги поступают в виде кредитов от государственных финансовых учреждений, таких как Экспортно-импортный банк США и его Международная корпорация финансирования развития, которые предложили 3 миллиарда и 1 миллиард долларов соответственно. Они были отправлены на два SMR в Польше, разработанные GE Hitachi Nuclear Energy, американо-японским партнерством со штаб-квартирой в Северной Каролине.
Американские и американские компании также добиваются успеха в Юго-Восточной Азии — регионе, где многие страны стремятся ослабить свои связи с Китаем, — а также в Центральной и Восточной Европе, где некоторые страны, зависящие от российского газа, пытаются сократить свою зависимость от становящейся всё более враждебной страны Владимира Путина.
Россия и Китай опережают США по ядерной энергетике во всем мире
Россия лидирует в продаже своих ядерных технологий за границу: в семи странах строятся 19 реакторов (в основном обычных). Китай продает два реактора за границу, но строит больше, чем любая другая страна у себя дома, и имеет единственный наземный малый модульный реактор (ММР), работающий в коммерческих целях. У США нет международных проектов в стадии реализации, но они завоевывают внимание стран своей технологией SMR.
Где находятся в разработке проекты атомных реакторов США, России и Китая.
Сиреневым фоном обозначены места, где правительство США продвигает сотрудничество в области ядерной энергетики
Примечание. Данные по реакторам по состоянию на 30 июня 2023 г. Данные о ядерном сотрудничестве США по состоянию на 1 февраля 2024 г. На карте показаны не все действующие проекты строительства ядерных реакторов в мире.
Источник: Отчет о состоянии мировой ядерной отрасли за 2023 год, Всемирная ядерная ассоциация, Государственный департамент США.
Графика: Лу Робинсон, CNN
Эти усилия могут поставить под угрозу амбиции России за рубежом. Россия уже построила или спроектировала АЭС традиционного типа для Китая, Индии, Бангладеш, Турции, Словакии, Египта и Ирана. Россия также обхаживает страны с помощью «Академика Ломоносова» в Сибири: генеральный директор российской государственной атомной компании заявил в прошлом году, что десятки стран выразили интерес к плавучим ММР российского производства.
У России есть еще одно преимущество: ее государственная атомная компания обеспечивает почти всю мировую потребность в топливе для ММР — обогащенном уране, известном как HALEU.
Но США и Великобритания, среди прочих, инвестируют в собственное производство топлива у себя дома. Это очень важно — два демонстрационных проекта SMR, один от X-energy в Техасе и другой от TerraPower Билла Гейтса в Вайоминге, получили государственную поддержку для запуска и запуска к 2028 году. Для этого им понадобится топливо.
Китай не строит много атомных электростанций за границей, но, будучи единственной страной, которая имеет ММР в эксплуатации на суше, он имеет хорошие возможности для завоевания значительной доли рынка.
Вид с воздуха на основной модуль китайского Linglong One, первого в мире коммерческого SMR, установленного 10 августа 2023 года в автономном округе Чанцзян Ли в провинции Хайнань.
Ло Юньфэй/Китайская служба новостей/VCG/Getty Images
Американским атомным энергетическим компаниям очень трудно конкурировать с компаниями таких стран, как Россия и Китай, у которых есть государственные предприятия, которым не нужно доказывать, что их энергия экономична.
«Наши поставщики атомной энергии конкурируют с дешевым природным газом в США», — сказала Кирстен Катлер, старший стратег по инновациям в области ядерной энергетики Государственного департамента США. «За границей они конкурируют с авторитарными организациями, которые оказывают большое политическое давление и заключают комплексные сделки».
Но Катлер отмечает, что ядерные соглашения создают многолетние отношения с другими странами, которые требуют доверия и выгоды от стабильности.
«С кем у тебя будут такие отношения? Страны осознают риски работы с поставщиками, поддерживаемыми авторитарными режимами, и ищут партнеров, которые укрепят их независимость и энергетическую безопасность», — сказала Катлер. «Это не тривиальные решения. Это действительно важные решения на период от 50 до 100 лет, и они стремятся к Соединенным Штатам».
Играядипломатическими мускулами
Если США намерены доказать, что они способны создать SMR, вполне разумно ожидать, что технология будет экономически жизнеспособной — то, что страна изо всех сил пытается продемонстрировать.
В 2020 году разработка SMR компании NuScale из Орегона стала первой в стране, получившей одобрение регулирующих органов. Но в ноябре 2023 года компания объявила, что прекращает демонстрационный проект в Айдахо, который мог бы положить начало следующей волне SMR. Его стоимость выросла почти вдвое, а это означало, что проект не сможет производить электроэнергию по цене, которую люди будут платить.
Как и в случае с крупными атомными электростанциями, основной проблемой NuScale были высокие затраты, поскольку и без того дорогие строительные материалы сочетались с тесными цепочками поставок, инфляцией и высокими процентными ставками.
Это был серьезный удар по аргументу о том, что ММР будут дешевле и быстрее строить, чем традиционные реакторы.
«Это, конечно, ослабляет волнение за рубежом», — сказал Джон Парсонс, старший преподаватель Массачусетского технологического института и финансовый экономист, специализирующийся на ядерной энергетике. «Это имеет большое значение для маркетинга, если США сделают это возможным. Тогда людям, которые интересуются атомной энергией, в их стране будет легче».
В ноябрьском заявлении NuScale выразила уверенность, что сможет сохранить и найти других клиентов для своей электроэнергии внутри страны и за рубежом.
США также пытаются напрячь мускулы в дипломатических кругах, чтобы выиграть эту гонку.
Посланник США по вопросам климата Джон Керри был одним из самых ярых сторонников ядерной энергетики на климатическом саммите COP28. А согласно анализу климатической консалтинговой компании InfluenceMap, США были единственной зарубежной страной, которая лоббировала Европейский Союз, чтобы он включил ядерную энергетику в свой официальный список источников энергии, которые блок считает «зелеными» и, следовательно, имеющими право на централизованное финансирование. Госдепартамент заявил, что не комментирует дипломатическую деятельность, когда его просят подтвердить свое лоббирование.
Специальный посланник президента США по климату Джон Керри на климатической конференции COP28 в Дубае, Объединенные Арабские Эмираты, 6 декабря 2023 года. Томас Мукойя/Reuters
В то время как атомная промышленность США борется с бюджетами и сроками, ее строгий подход к проектам может принести определенную пользу.
Европейские союзники, например, доверяют Комиссии по ядерному регулированию США, особенно в вопросах стандартов безопасности, сказал Фрид из «Третьего пути». Если SMR лицензирован NRC и построен в США, то он «получает золотую печать» одобрения других стран, добавил он.
Но если США действительно хотят сделать ядерную энергетику на основе ММР более экономически жизнеспособной, им придется обратить внимание на производство ископаемого топлива.
«Цель здесь — производить электроэнергию дешевле, чем угольные и газовые электростанции», — сказал Парсонс. Эти заводы по производству ископаемого топлива «ужасно простые и дешевые в эксплуатации — они просто грязные», добавил он.
Даже если в индустрии SMR в США произойдет резкий взлет, на расширение ее масштабов все равно потребуются годы. Вероятно, потребуется время до конца этого десятилетия, чтобы хотя бы понять, жизнеспособно ли это, сказал Мохаммед Хамдауи, вице-президент по возобновляемым источникам энергии и энергетике исследовательской фирмы Rystad Energy.
И это проблема: научный консенсус заключается в том, что миру необходимо в этом десятилетии существенно и устойчиво сокращать выбросы углекислого газа, чтобы предотвратить катастрофическое изменение климата.
«Я не думаю, что она станет крупным игроком в энергетическом балансе до второй половины следующего десятилетия», — сказал Хамдауи. «Это займет время».
https://edition.cnn.com/2024/02/01/clim ... index.html
У сибирского побережья, недалеко от Аляски, уже четыре года в порту стоит российский корабль. «Академик Ломоносов», первая в мире плавучая атомная электростанция, обеспечивает энергией около 200 000 человек на суше, используя ядерную технологию новой волны: малые модульные реакторы.
Эта технология также используется ниже уровня моря. Десятки американских подводных лодок, скрывающихся в глубинах мирового океана, приводятся в движение ММР (SMR - small modular reactors), как называют компактные реакторы.
ММР, которые меньше и дешевле в строительстве, чем традиционные крупномасштабные реакторы, быстро становятся следующей большой надеждой на ядерный ренессанс, поскольку мир пытается сократить использование ископаемого топлива. А США, Россия и Китай борются за доминирование, чтобы строить и продавать их.
Администрация Байдена и американские компании вкладывают миллиарды долларов в SMR в стремлении к бизнесу и глобальному влиянию. Китай лидирует в области ядерных технологий и строительства, а Россия производит почти все топливо для ММР в мире. США догоняют обе эти страны.
В том, почему США хотят войти на рынок, нет никакой тайны. Она уже проиграла гонку в области ветровой и солнечной энергетики Китаю, который сейчас производит большую часть мировых солнечных панелей и ветряных турбин. Большая проблема: США не удалось заставить SMR работать в коммерческих целях на суше.
Российская плавучая атомная электростанция «Академик Ломоносов» покидает базу обслуживания Росатомфлота 23 августа 2019 года.
Максим Шеметов/Reuters
ММР потенциально представляют собой огромный глобальный рынок, который может принести деньги и рабочие места в США, которые пытаются продать целые парки реакторов странам, а не сделанные на заказ крупномасштабные электростанции, которые, как известно, выходят за рамки бюджета и значительно превышают сроки.
Хотя SMR дают меньше энергии — обычно втрое меньше традиционной электростанции — они требуют меньше пространства и могут быть построены в большем количестве мест. Они состоят из небольших деталей, которые можно легко доставить и собрать на месте, как конструктор для сборки атомной электростанции.
Большинство стран пытаются быстро декарбонизировать свои энергетические системы, чтобы справиться с климатическим кризисом. Ветер и солнечная энергия в настоящее время обеспечивают по меньшей мере 12% мировой энергии, а в некоторых странах, например в Европейском Союзе, они обеспечивают больше, чем ископаемое топливо. Но растет ощущение срочности очистки наших энергетических систем, поскольку экстремальные погодные явления сеют хаос на планете и сохраняются проблемы с возобновляемыми источниками энергии.
По мнению некоторых экспертов, ядерная энергия – во всех формах, больших или малых – призвана сыграть важную роль в этом переходе. Международное энергетическое агентство, которое наметило, по мнению многих экспертов, самый реалистичный в мире план по декарбонизации, видит необходимость более чем удвоить ядерную энергетику к 2050 году.
«Определенно идет огромная гонка», — сказал Джош Фрид, руководитель программы по климату и энергетике в аналитическом центре «Третий путь». «Китай и Россия имеют больше соглашений о строительстве всевозможных реакторов за рубежом, чем США. Это то, что нужно США, чтобы наверстать упущенное».
US targets Russia’s and China’s neighbors
США пытаются продать технологию ММР странам, которые никогда в своей истории не использовали ядерную энергетику. Чтобы убедить их в том, что SMR — хороший вариант, им придется серьезно задуматься о безопасности.
В мировом масштабе строительство обычных атомных электростанций сократилось после чернобыльской катастрофы в 1986 году и снова упало после катастрофы на Фукусиме в Японии в 2011 году, как показывают данные Доклада о состоянии мировой ядерной промышленности. Вскоре после этого они начали набирать обороты, но новые проекты были в значительной степени сконцентрированы в Китае.
Строительство ядерных реакторов сократилось с 1980-х годов
В то время как строительство ядерных реакторов в США замедлилось с начала 1980-х годов, в Китае оно выросло. Во всем мире рост проектов в области ядерной энергетики замедлился в годы после чернобыльской катастрофы.
В течение последнего десятилетия или около того большая часть мира относилась к ядерной энергии холодно.
Однако грядет ядерный ренессанс говорит МЭА. Организация прогнозирует, что производство ядерной энергии во всем мире достигнет рекордного уровня в 2025 году. Это связано с тем, что несколько традиционных атомных электростанций в Японии, которые были приостановлены после Фукусимы, вскоре будут перезапущены, а новые реакторы в Китае, Индии, Южной Корее и Европе будут запущены. начать действовать.
Кажется, что многолетние опасения по поводу безопасности ядерной энергетики начинают угасать, и люди – или, по крайней мере, их правительства – взвешивают выгоды и риски, включая проблему хранения радиоактивных отходов, которые могут оставаться опасными в течение тысяч лет. . Это могло бы создать более гостеприимный рынок для стран, желающих экспортировать ММР.
Если ММР помогут повысить популярность ядерной энергии, они могут стать мощным способом решения проблемы изменения климата. Согласно анализу Our World in Data, ядерная энергетика, как правило, не выбрасывает в атмосферу углеродное загрязнение, приводящее к потеплению планеты, и генерирует больше энергии на квадратный метр землепользования, чем любое ископаемое топливо или возобновляемые источники энергии.
На переговорах по климату COP28 в Дубае в декабре США взяли на себя обязательство утроить мировые мощности ядерной энергетики, под которое сейчас подписались 25 стран. А правительство США выделило 72 миллиона долларов на свою международную программу SMR, известную как FIRST, чтобы предоставить странам целый набор инструментов — от семинаров до инженерных и технико-экономических обоснований — чтобы предоставить им все необходимое для покупки парка SMR, изготовленного в Америка.
Но большие деньги поступают в виде кредитов от государственных финансовых учреждений, таких как Экспортно-импортный банк США и его Международная корпорация финансирования развития, которые предложили 3 миллиарда и 1 миллиард долларов соответственно. Они были отправлены на два SMR в Польше, разработанные GE Hitachi Nuclear Energy, американо-японским партнерством со штаб-квартирой в Северной Каролине.
Американские и американские компании также добиваются успеха в Юго-Восточной Азии — регионе, где многие страны стремятся ослабить свои связи с Китаем, — а также в Центральной и Восточной Европе, где некоторые страны, зависящие от российского газа, пытаются сократить свою зависимость от становящейся всё более враждебной страны Владимира Путина.
Россия и Китай опережают США по ядерной энергетике во всем мире
Россия лидирует в продаже своих ядерных технологий за границу: в семи странах строятся 19 реакторов (в основном обычных). Китай продает два реактора за границу, но строит больше, чем любая другая страна у себя дома, и имеет единственный наземный малый модульный реактор (ММР), работающий в коммерческих целях. У США нет международных проектов в стадии реализации, но они завоевывают внимание стран своей технологией SMR.
Где находятся в разработке проекты атомных реакторов США, России и Китая.
Сиреневым фоном обозначены места, где правительство США продвигает сотрудничество в области ядерной энергетики
Примечание. Данные по реакторам по состоянию на 30 июня 2023 г. Данные о ядерном сотрудничестве США по состоянию на 1 февраля 2024 г. На карте показаны не все действующие проекты строительства ядерных реакторов в мире.
Источник: Отчет о состоянии мировой ядерной отрасли за 2023 год, Всемирная ядерная ассоциация, Государственный департамент США.
Графика: Лу Робинсон, CNN
Эти усилия могут поставить под угрозу амбиции России за рубежом. Россия уже построила или спроектировала АЭС традиционного типа для Китая, Индии, Бангладеш, Турции, Словакии, Египта и Ирана. Россия также обхаживает страны с помощью «Академика Ломоносова» в Сибири: генеральный директор российской государственной атомной компании заявил в прошлом году, что десятки стран выразили интерес к плавучим ММР российского производства.
У России есть еще одно преимущество: ее государственная атомная компания обеспечивает почти всю мировую потребность в топливе для ММР — обогащенном уране, известном как HALEU.
Но США и Великобритания, среди прочих, инвестируют в собственное производство топлива у себя дома. Это очень важно — два демонстрационных проекта SMR, один от X-energy в Техасе и другой от TerraPower Билла Гейтса в Вайоминге, получили государственную поддержку для запуска и запуска к 2028 году. Для этого им понадобится топливо.
Китай не строит много атомных электростанций за границей, но, будучи единственной страной, которая имеет ММР в эксплуатации на суше, он имеет хорошие возможности для завоевания значительной доли рынка.
Вид с воздуха на основной модуль китайского Linglong One, первого в мире коммерческого SMR, установленного 10 августа 2023 года в автономном округе Чанцзян Ли в провинции Хайнань.
Ло Юньфэй/Китайская служба новостей/VCG/Getty Images
Американским атомным энергетическим компаниям очень трудно конкурировать с компаниями таких стран, как Россия и Китай, у которых есть государственные предприятия, которым не нужно доказывать, что их энергия экономична.
«Наши поставщики атомной энергии конкурируют с дешевым природным газом в США», — сказала Кирстен Катлер, старший стратег по инновациям в области ядерной энергетики Государственного департамента США. «За границей они конкурируют с авторитарными организациями, которые оказывают большое политическое давление и заключают комплексные сделки».
Но Катлер отмечает, что ядерные соглашения создают многолетние отношения с другими странами, которые требуют доверия и выгоды от стабильности.
«С кем у тебя будут такие отношения? Страны осознают риски работы с поставщиками, поддерживаемыми авторитарными режимами, и ищут партнеров, которые укрепят их независимость и энергетическую безопасность», — сказала Катлер. «Это не тривиальные решения. Это действительно важные решения на период от 50 до 100 лет, и они стремятся к Соединенным Штатам».
Играядипломатическими мускулами
Если США намерены доказать, что они способны создать SMR, вполне разумно ожидать, что технология будет экономически жизнеспособной — то, что страна изо всех сил пытается продемонстрировать.
В 2020 году разработка SMR компании NuScale из Орегона стала первой в стране, получившей одобрение регулирующих органов. Но в ноябре 2023 года компания объявила, что прекращает демонстрационный проект в Айдахо, который мог бы положить начало следующей волне SMR. Его стоимость выросла почти вдвое, а это означало, что проект не сможет производить электроэнергию по цене, которую люди будут платить.
Как и в случае с крупными атомными электростанциями, основной проблемой NuScale были высокие затраты, поскольку и без того дорогие строительные материалы сочетались с тесными цепочками поставок, инфляцией и высокими процентными ставками.
Это был серьезный удар по аргументу о том, что ММР будут дешевле и быстрее строить, чем традиционные реакторы.
«Это, конечно, ослабляет волнение за рубежом», — сказал Джон Парсонс, старший преподаватель Массачусетского технологического института и финансовый экономист, специализирующийся на ядерной энергетике. «Это имеет большое значение для маркетинга, если США сделают это возможным. Тогда людям, которые интересуются атомной энергией, в их стране будет легче».
В ноябрьском заявлении NuScale выразила уверенность, что сможет сохранить и найти других клиентов для своей электроэнергии внутри страны и за рубежом.
США также пытаются напрячь мускулы в дипломатических кругах, чтобы выиграть эту гонку.
Посланник США по вопросам климата Джон Керри был одним из самых ярых сторонников ядерной энергетики на климатическом саммите COP28. А согласно анализу климатической консалтинговой компании InfluenceMap, США были единственной зарубежной страной, которая лоббировала Европейский Союз, чтобы он включил ядерную энергетику в свой официальный список источников энергии, которые блок считает «зелеными» и, следовательно, имеющими право на централизованное финансирование. Госдепартамент заявил, что не комментирует дипломатическую деятельность, когда его просят подтвердить свое лоббирование.
Специальный посланник президента США по климату Джон Керри на климатической конференции COP28 в Дубае, Объединенные Арабские Эмираты, 6 декабря 2023 года. Томас Мукойя/Reuters
В то время как атомная промышленность США борется с бюджетами и сроками, ее строгий подход к проектам может принести определенную пользу.
Европейские союзники, например, доверяют Комиссии по ядерному регулированию США, особенно в вопросах стандартов безопасности, сказал Фрид из «Третьего пути». Если SMR лицензирован NRC и построен в США, то он «получает золотую печать» одобрения других стран, добавил он.
Но если США действительно хотят сделать ядерную энергетику на основе ММР более экономически жизнеспособной, им придется обратить внимание на производство ископаемого топлива.
«Цель здесь — производить электроэнергию дешевле, чем угольные и газовые электростанции», — сказал Парсонс. Эти заводы по производству ископаемого топлива «ужасно простые и дешевые в эксплуатации — они просто грязные», добавил он.
Даже если в индустрии SMR в США произойдет резкий взлет, на расширение ее масштабов все равно потребуются годы. Вероятно, потребуется время до конца этого десятилетия, чтобы хотя бы понять, жизнеспособно ли это, сказал Мохаммед Хамдауи, вице-президент по возобновляемым источникам энергии и энергетике исследовательской фирмы Rystad Energy.
И это проблема: научный консенсус заключается в том, что миру необходимо в этом десятилетии существенно и устойчиво сокращать выбросы углекислого газа, чтобы предотвратить катастрофическое изменение климата.
«Я не думаю, что она станет крупным игроком в энергетическом балансе до второй половины следующего десятилетия», — сказал Хамдауи. «Это займет время».
https://edition.cnn.com/2024/02/01/clim ... index.html
Исследователи нашли первые экспериментальные доказательства существования гравитоноподобной частицы в квантовом материале
by Ellen Neff, Columbia University Quantum Initiative
Группа ученых из Колумбийского, Нанкинского, Принстонского и Мюнстерского университетов в журнале Nature представила первые экспериментальные доказательства коллективных спиновых возбуждений, называемых киральными гравитонными модами (CGM), в полупроводниковом материале.
CGM, по-видимому, похожа на гравитон, еще не открытую элементарную частицу, более известную в квантовой физике высоких энергий тем, что гипотетически порождает гравитацию, одну из фундаментальных сил во Вселенной, конечная причина которой остается загадочной.
Возможность изучать гравитоноподобные частицы в лаборатории может помочь заполнить критические пробелы между квантовой механикой и теориями относительности Эйнштейна, решить главную дилемму в физике и расширить наше понимание Вселенной.
«Наш эксперимент знаменует собой первое экспериментальное обоснование этой концепции гравитонов, выдвинутой новаторскими работами в области квантовой гравитации с 1930-х годов, в системе конденсированного вещества», — сказал Линцзе Ду, бывший постдок из Колумбийского университета и старший автор статьи.
Команда обнаружила частицу в типе конденсированного вещества, называемом жидкостью с дробным квантовым эффектом Холла (FQHE). FQHE жидкости представляют собой систему сильно взаимодействующих электронов, которые возникают в двух измерениях в сильных магнитных полях и низких температурах. Их можно теоретически описать с помощью квантовой геометрии — новых математических концепций, применимых к мельчайшим физическим расстояниям, на которых квантовая механика влияет на физические явления.
Электроны в FQHE подчиняются так называемой квантовой метрике, которая, как было предсказано, приводит к образованию CGM в ответ на свет. Однако за десять лет, прошедших с тех пор, как квантово-метрическая теория была впервые предложена для FQHE, существовали ограниченные экспериментальные методы для проверки ее предсказаний.
Большую часть своей карьеры физик из Колумбийского университета Арон Пинчук изучал тайны жидкостей с FQHE и работал над разработкой экспериментальных инструментов, которые могли бы исследовать такие сложные квантовые системы. Пинчук, который пришел в Колумбийский университет из Bell Labs в 1998 году и был профессором физики и прикладной физики, скончался в 2022 году, но его лаборатория и ее выпускники по всему миру продолжили его дело. В число этих выпускников входят авторы статей Цзию Лю, получивший докторскую степень. по физике из Колумбийского университета в прошлом году, а также бывшие постдоки Колумбийского университета Ду, сейчас работающий в Нанкинском университете, и Урсула Вурстбауэр, сейчас работающая в Мюнстерском университете.
«Арон был пионером в подходе к изучению экзотических фаз материи, включая возникающие квантовые фазы в твердотельных наносистемах, с помощью низколежащих спектров коллективного возбуждения, которые являются их уникальными отпечатками пальцев», — прокомментировал Вурстбауэр, соавтор текущей работы.
«Я искренне рад, что его последнее гениальное предложение и исследовательская идея оказались настолько успешными и теперь опубликованы в журнале Nature. Однако грустно, что он не может отпраздновать это вместе с нами. Он всегда уделял большое внимание людям, стоящим за результатами».
Гравитонные моды и неупругое рассеяние света. Фото: Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07201-w
Один из методов, разработанных Пинчуком, назывался низкотемпературным резонансным неупругим рассеянием. Он измеряет, как частицы света, или фотоны, рассеиваются при попадании на материал, тем самым раскрывая основные свойства материала.
Лю и его соавторы статьи адаптировали эту технику для использования так называемого циркулярно поляризованного света, в котором фотоны имеют определенный спин. Когда поляризованные фотоны взаимодействуют с частицей, такой как CGM, которая также вращается, знак спина фотонов будет меняться в ответ более отчетливо, чем если бы они взаимодействовали с другими типами мод.
Новая публикация стала результатом международного сотрудничества. Используя образцы, подготовленные давними сотрудниками Пинчука в Принстоне, Лю и физик из Колумбийского университета Кори Дин завершили серию измерений в Колумбийском университете. Затем они отправили образец для экспериментов с низкотемпературным оптическим оборудованием, которое Ду потратил более трех лет на создание в своей новой лаборатории в Китае.
Они наблюдали физические свойства, соответствующие предсказаниям квантовой геометрии для CGM, включая их природу со спином 2, характерные энергетические зазоры между основным и возбужденным состояниями, а также зависимость от так называемых факторов заполнения, которые связывают количество электронов в системе с его магнитное поле.
CGM разделяют эти характеристики с гравитонами, еще не открытой частицей, которая, по прогнозам, будет играть решающую роль в гравитации. И CGM, и гравитоны являются результатом квантованных метрических флуктуаций, объяснил Лю, при которых ткань пространства-времени беспорядочно растягивается и растягивается в разных направлениях.
Таким образом, теория, лежащая в основе результатов команды, потенциально может объединить две области физики: физику высоких энергий, которая работает в самых больших масштабах Вселенной, и физику конденсированного состояния, которая изучает материалы, а также атомные и электронные взаимодействия, которые придают им уникальные свойства.
Лю говорит, что в будущей работе метод поляризованного света будет легко применить к жидкостям FQHE на более высоких энергетических уровнях, чем они исследовали в текущей статье. Это также должно применяться к дополнительным типам квантовых систем, где квантовая геометрия предсказывает уникальные свойства коллективных частиц, таких как сверхпроводники.
«Долгое время вопрос о том, как длинноволновые коллективные моды, такие как CGM, можно исследовать в экспериментах, оставался загадкой. Мы предоставляем экспериментальные данные, подтверждающие предсказания квантовой геометрии», — сказал Лю. «Я думаю, Арон был бы очень горд увидеть такое расширение своих методов и новое понимание системы, которую он изучал в течение долгого времени».
More information: Jiehui Liang et al, Evidence for chiral graviton modes in fractional quantum Hall liquids, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07201-w
Provided by Columbia University Quantum Initiative
https://phys.org/news/2024-03-experimen ... antum.html
by Ellen Neff, Columbia University Quantum Initiative
Группа ученых из Колумбийского, Нанкинского, Принстонского и Мюнстерского университетов в журнале Nature представила первые экспериментальные доказательства коллективных спиновых возбуждений, называемых киральными гравитонными модами (CGM), в полупроводниковом материале.
CGM, по-видимому, похожа на гравитон, еще не открытую элементарную частицу, более известную в квантовой физике высоких энергий тем, что гипотетически порождает гравитацию, одну из фундаментальных сил во Вселенной, конечная причина которой остается загадочной.
Возможность изучать гравитоноподобные частицы в лаборатории может помочь заполнить критические пробелы между квантовой механикой и теориями относительности Эйнштейна, решить главную дилемму в физике и расширить наше понимание Вселенной.
«Наш эксперимент знаменует собой первое экспериментальное обоснование этой концепции гравитонов, выдвинутой новаторскими работами в области квантовой гравитации с 1930-х годов, в системе конденсированного вещества», — сказал Линцзе Ду, бывший постдок из Колумбийского университета и старший автор статьи.
Команда обнаружила частицу в типе конденсированного вещества, называемом жидкостью с дробным квантовым эффектом Холла (FQHE). FQHE жидкости представляют собой систему сильно взаимодействующих электронов, которые возникают в двух измерениях в сильных магнитных полях и низких температурах. Их можно теоретически описать с помощью квантовой геометрии — новых математических концепций, применимых к мельчайшим физическим расстояниям, на которых квантовая механика влияет на физические явления.
Электроны в FQHE подчиняются так называемой квантовой метрике, которая, как было предсказано, приводит к образованию CGM в ответ на свет. Однако за десять лет, прошедших с тех пор, как квантово-метрическая теория была впервые предложена для FQHE, существовали ограниченные экспериментальные методы для проверки ее предсказаний.
Большую часть своей карьеры физик из Колумбийского университета Арон Пинчук изучал тайны жидкостей с FQHE и работал над разработкой экспериментальных инструментов, которые могли бы исследовать такие сложные квантовые системы. Пинчук, который пришел в Колумбийский университет из Bell Labs в 1998 году и был профессором физики и прикладной физики, скончался в 2022 году, но его лаборатория и ее выпускники по всему миру продолжили его дело. В число этих выпускников входят авторы статей Цзию Лю, получивший докторскую степень. по физике из Колумбийского университета в прошлом году, а также бывшие постдоки Колумбийского университета Ду, сейчас работающий в Нанкинском университете, и Урсула Вурстбауэр, сейчас работающая в Мюнстерском университете.
«Арон был пионером в подходе к изучению экзотических фаз материи, включая возникающие квантовые фазы в твердотельных наносистемах, с помощью низколежащих спектров коллективного возбуждения, которые являются их уникальными отпечатками пальцев», — прокомментировал Вурстбауэр, соавтор текущей работы.
«Я искренне рад, что его последнее гениальное предложение и исследовательская идея оказались настолько успешными и теперь опубликованы в журнале Nature. Однако грустно, что он не может отпраздновать это вместе с нами. Он всегда уделял большое внимание людям, стоящим за результатами».
Гравитонные моды и неупругое рассеяние света. Фото: Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07201-w
Один из методов, разработанных Пинчуком, назывался низкотемпературным резонансным неупругим рассеянием. Он измеряет, как частицы света, или фотоны, рассеиваются при попадании на материал, тем самым раскрывая основные свойства материала.
Лю и его соавторы статьи адаптировали эту технику для использования так называемого циркулярно поляризованного света, в котором фотоны имеют определенный спин. Когда поляризованные фотоны взаимодействуют с частицей, такой как CGM, которая также вращается, знак спина фотонов будет меняться в ответ более отчетливо, чем если бы они взаимодействовали с другими типами мод.
Новая публикация стала результатом международного сотрудничества. Используя образцы, подготовленные давними сотрудниками Пинчука в Принстоне, Лю и физик из Колумбийского университета Кори Дин завершили серию измерений в Колумбийском университете. Затем они отправили образец для экспериментов с низкотемпературным оптическим оборудованием, которое Ду потратил более трех лет на создание в своей новой лаборатории в Китае.
Они наблюдали физические свойства, соответствующие предсказаниям квантовой геометрии для CGM, включая их природу со спином 2, характерные энергетические зазоры между основным и возбужденным состояниями, а также зависимость от так называемых факторов заполнения, которые связывают количество электронов в системе с его магнитное поле.
CGM разделяют эти характеристики с гравитонами, еще не открытой частицей, которая, по прогнозам, будет играть решающую роль в гравитации. И CGM, и гравитоны являются результатом квантованных метрических флуктуаций, объяснил Лю, при которых ткань пространства-времени беспорядочно растягивается и растягивается в разных направлениях.
Таким образом, теория, лежащая в основе результатов команды, потенциально может объединить две области физики: физику высоких энергий, которая работает в самых больших масштабах Вселенной, и физику конденсированного состояния, которая изучает материалы, а также атомные и электронные взаимодействия, которые придают им уникальные свойства.
Лю говорит, что в будущей работе метод поляризованного света будет легко применить к жидкостям FQHE на более высоких энергетических уровнях, чем они исследовали в текущей статье. Это также должно применяться к дополнительным типам квантовых систем, где квантовая геометрия предсказывает уникальные свойства коллективных частиц, таких как сверхпроводники.
«Долгое время вопрос о том, как длинноволновые коллективные моды, такие как CGM, можно исследовать в экспериментах, оставался загадкой. Мы предоставляем экспериментальные данные, подтверждающие предсказания квантовой геометрии», — сказал Лю. «Я думаю, Арон был бы очень горд увидеть такое расширение своих методов и новое понимание системы, которую он изучал в течение долгого времени».
More information: Jiehui Liang et al, Evidence for chiral graviton modes in fractional quantum Hall liquids, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07201-w
Provided by Columbia University Quantum Initiative
https://phys.org/news/2024-03-experimen ... antum.html
7-минутный путеводитель по связи между квантовой механикой и черными дырами
Физик Брайан Кокс переносит нас в головокружительный мир, где сходятся квантовая механика, черные дыры и будущее вычислений.
В этом интервью Кокс рассказывает о инженерных проблемах, стоящих за созданием квантовых компьютеров, и о сложном танце хранения информации в их пресловутой хрупкой памяти. Однако черные дыры имеют неожиданную связь с квантовым хранилищем информации. Кокс обсуждает, как единицы Планка, голография и избыточность могут сформировать будущее вычислений.
Это расширяющая кругозор дискуссия, которая раздвигает границы нашего понимания. Даже Кокс говорит: «Вы не должны понимать то, что я только что сказал, потому что я не понимаю того, что я только что сказал, потому что никто не понимает того, что я только что сказал».
Добро пожаловать на границу, где сталкиваются законы природы и технологические инновации.
БРАЙАН КОКС: При создании квантовых компьютеров существует инженерная задача: как безопасно и надежно хранить информацию в памяти квантового компьютера, поскольку память квантового компьютера общеизвестно восприимчива к любому вмешательству из внешней среды. Если какая-либо среда, в которой находится память, каким-либо образом взаимодействует с памятью, то информация уничтожается.
И есть глубинные проблемы, связанные с тем фактом, что вы не можете копировать информацию в квантовой механике, которая, по сути, является способом, которым ваш iPhone, или что бы это ни было, хранит информацию и предотвращает попадание ошибок в память компьютеров, которыми все мы пользуемся; это по сути копирование информации. В квантовой механике этого сделать невозможно. Так что это огромный вызов.
Инженерам пришлось разработать очень умные алгоритмы и способы хранения информации в памяти квантового компьютера и построить эту память таким образом, чтобы она была устойчива к ошибкам. И оказывается, что решения, которые предлагаются и исследуются, похожи на решения, которые использует сама природа при построении пространства и времени из квантовой теории, живущей на границе. Это действительно странно.
Для меня примечательным является тесная связь между, если вернуться к началу работ по черным дырам в 1970-х годах, Джейкоба Бекенштейна, коллеги Стивена Хокинга, фактически одного из первых исследователей, которые действительно начали работать над черными дырами. наряду с такими великими людьми, как Джон Уилер.
Бекенштейн с помощью простого расчета заметил, что можно ответить на вопрос: «Сколько информации может хранить черная дыра?» Странно это говорить, потому что модель черной дыры — это чистая геометрия, чистое пространство-время. Итак, как что-то хранит какую-либо информацию? Вам нужна некоторая структура. Вам нужны атомы или что-то, что может хранить биты информации. Что ж, оказывается, можно подсчитать, что черная дыра хранит информацию в битах. Информативность равна площади поверхности горизонта событий в квадратных планковских единицах.
Что такое планковская единица? Это фундаментальное расстояние во Вселенной, которое можно вычислить, сложив вместе такие факторы, как сила гравитации, постоянная Планка и скорость света. Это наименьшее расстояние, о котором мы можем разумно говорить в физике, как мы ее понимаем. Возникающие при этом вопросы: Как хранится информация? Почему информационное содержание области пространства равно площади поверхности, окружающей эту область, а не объему?
Если бы я спросил вас, сколько информации вы можете хранить в своей комнате, в той комнате, в которой вы сейчас сидите, просто скажите, что это библиотека, вы бы ответили: «Ну, это связано с тем, сколько книг я могу поместить в комнате." Но черные дыры, похоже, говорят нам, что есть что-то важное, что относится к поверхности, окружающей регион. Я думаю, что это первый проблеск идеи под названием «Что это такое?»
Итак, если вы задумаетесь о том, что такое голограмма, то на самом простом уровне это кусок пленки. Но этот фрагмент пленки содержит всю информацию для создания трехмерного изображения. Это идея о том, что существуют разные описания нашей реальности. Есть одно описание: мы живем в этом пространстве, в трех измерениях пространства, а время — это вещь, которая тикает, и Эйнштейн сказал нам, что они как бы перемешаны, но тем не менее у вас есть представление о том, что пространство есть вот это - правильно, вещь, в которой мы существуем.
Существует эквивалентное описание очень специфической модели, названной физиком по имени Малдасена, которая представляет собой двойственную теорию, существующую исключительно на границе космоса и того самого пространства внутри этой области. Таким образом, весьма вероятно, что существует более глубокая теория нашего восприятия мира, пространства и времени, в которой нет места и времени.
И это один из замечательных сюрпризов, который действительно обнаружился в результате изучения черных дыр и попытки ответить на очень четко поставленные вопросы. Я должен сказать, что работа Малдасены была чисто математической. Оно не было связано с изучением черных дыр, хотя в конечном итоге эти вопросы кажутся тесно связанными.
Таким образом, изучение черных дыр, по-видимому, убедительно свидетельствует о том, что эти идеи голографии, голографической вселенной, пришедшие из другой области физики, в результате попыток понять другие вещи, эти описания могут быть действительными, может быть, в некотором смысле верными. И кажется, что мы начинаем видеть ответ, по крайней мере, в очень упрощенных моделях - и что информация хранится на границе избыточно, а это значит, что можно немного ее потерять и при этом полностью указать физику внутреннего пространства. .
И похоже, что это сродни или похоже на тот способ, которым мы в будущем будем кодировать информацию в памяти квантовых компьютеров, чтобы защитить их от ошибок. Итак, я даю вам интерпретацию, и найдутся другие люди, которые будут иметь разные интерпретации, но кажется, что какой бы ни была эта квантовая теория, лежащая в основе нашей реальности, существует некоторая избыточность в том, как информация хранится в этом кванте. теория. И похоже, это похоже на то, как мы в будущем будем кодировать информацию в памяти квантовых компьютеров, чтобы защитить их от ошибок.
И я лишь подчеркиваю: вы не должны понимать то, что я только что сказал, потому что я не понимаю того, что я только что сказал, потому что никто не понимает того, что я только что сказал, верно? Мы улавливаем проблески этой теории, и именно здесь в данный момент проводятся исследования – вот почему они чрезвычайно интересны.
РАССКАЗЧИК: Хотите нырнуть глубже? Станьте участником Big Think и присоединяйтесь к нашему сообществу, предназначенному только для участников, смотрите видео раньше других и открывайте полные интервью.
https://bigthink.com/series/great-quest ... ack-holes/
Физик Брайан Кокс переносит нас в головокружительный мир, где сходятся квантовая механика, черные дыры и будущее вычислений.
В этом интервью Кокс рассказывает о инженерных проблемах, стоящих за созданием квантовых компьютеров, и о сложном танце хранения информации в их пресловутой хрупкой памяти. Однако черные дыры имеют неожиданную связь с квантовым хранилищем информации. Кокс обсуждает, как единицы Планка, голография и избыточность могут сформировать будущее вычислений.
Это расширяющая кругозор дискуссия, которая раздвигает границы нашего понимания. Даже Кокс говорит: «Вы не должны понимать то, что я только что сказал, потому что я не понимаю того, что я только что сказал, потому что никто не понимает того, что я только что сказал».
Добро пожаловать на границу, где сталкиваются законы природы и технологические инновации.
БРАЙАН КОКС: При создании квантовых компьютеров существует инженерная задача: как безопасно и надежно хранить информацию в памяти квантового компьютера, поскольку память квантового компьютера общеизвестно восприимчива к любому вмешательству из внешней среды. Если какая-либо среда, в которой находится память, каким-либо образом взаимодействует с памятью, то информация уничтожается.
И есть глубинные проблемы, связанные с тем фактом, что вы не можете копировать информацию в квантовой механике, которая, по сути, является способом, которым ваш iPhone, или что бы это ни было, хранит информацию и предотвращает попадание ошибок в память компьютеров, которыми все мы пользуемся; это по сути копирование информации. В квантовой механике этого сделать невозможно. Так что это огромный вызов.
Инженерам пришлось разработать очень умные алгоритмы и способы хранения информации в памяти квантового компьютера и построить эту память таким образом, чтобы она была устойчива к ошибкам. И оказывается, что решения, которые предлагаются и исследуются, похожи на решения, которые использует сама природа при построении пространства и времени из квантовой теории, живущей на границе. Это действительно странно.
Для меня примечательным является тесная связь между, если вернуться к началу работ по черным дырам в 1970-х годах, Джейкоба Бекенштейна, коллеги Стивена Хокинга, фактически одного из первых исследователей, которые действительно начали работать над черными дырами. наряду с такими великими людьми, как Джон Уилер.
Бекенштейн с помощью простого расчета заметил, что можно ответить на вопрос: «Сколько информации может хранить черная дыра?» Странно это говорить, потому что модель черной дыры — это чистая геометрия, чистое пространство-время. Итак, как что-то хранит какую-либо информацию? Вам нужна некоторая структура. Вам нужны атомы или что-то, что может хранить биты информации. Что ж, оказывается, можно подсчитать, что черная дыра хранит информацию в битах. Информативность равна площади поверхности горизонта событий в квадратных планковских единицах.
Что такое планковская единица? Это фундаментальное расстояние во Вселенной, которое можно вычислить, сложив вместе такие факторы, как сила гравитации, постоянная Планка и скорость света. Это наименьшее расстояние, о котором мы можем разумно говорить в физике, как мы ее понимаем. Возникающие при этом вопросы: Как хранится информация? Почему информационное содержание области пространства равно площади поверхности, окружающей эту область, а не объему?
Если бы я спросил вас, сколько информации вы можете хранить в своей комнате, в той комнате, в которой вы сейчас сидите, просто скажите, что это библиотека, вы бы ответили: «Ну, это связано с тем, сколько книг я могу поместить в комнате." Но черные дыры, похоже, говорят нам, что есть что-то важное, что относится к поверхности, окружающей регион. Я думаю, что это первый проблеск идеи под названием «Что это такое?»
Итак, если вы задумаетесь о том, что такое голограмма, то на самом простом уровне это кусок пленки. Но этот фрагмент пленки содержит всю информацию для создания трехмерного изображения. Это идея о том, что существуют разные описания нашей реальности. Есть одно описание: мы живем в этом пространстве, в трех измерениях пространства, а время — это вещь, которая тикает, и Эйнштейн сказал нам, что они как бы перемешаны, но тем не менее у вас есть представление о том, что пространство есть вот это - правильно, вещь, в которой мы существуем.
Существует эквивалентное описание очень специфической модели, названной физиком по имени Малдасена, которая представляет собой двойственную теорию, существующую исключительно на границе космоса и того самого пространства внутри этой области. Таким образом, весьма вероятно, что существует более глубокая теория нашего восприятия мира, пространства и времени, в которой нет места и времени.
И это один из замечательных сюрпризов, который действительно обнаружился в результате изучения черных дыр и попытки ответить на очень четко поставленные вопросы. Я должен сказать, что работа Малдасены была чисто математической. Оно не было связано с изучением черных дыр, хотя в конечном итоге эти вопросы кажутся тесно связанными.
Таким образом, изучение черных дыр, по-видимому, убедительно свидетельствует о том, что эти идеи голографии, голографической вселенной, пришедшие из другой области физики, в результате попыток понять другие вещи, эти описания могут быть действительными, может быть, в некотором смысле верными. И кажется, что мы начинаем видеть ответ, по крайней мере, в очень упрощенных моделях - и что информация хранится на границе избыточно, а это значит, что можно немного ее потерять и при этом полностью указать физику внутреннего пространства. .
И похоже, что это сродни или похоже на тот способ, которым мы в будущем будем кодировать информацию в памяти квантовых компьютеров, чтобы защитить их от ошибок. Итак, я даю вам интерпретацию, и найдутся другие люди, которые будут иметь разные интерпретации, но кажется, что какой бы ни была эта квантовая теория, лежащая в основе нашей реальности, существует некоторая избыточность в том, как информация хранится в этом кванте. теория. И похоже, это похоже на то, как мы в будущем будем кодировать информацию в памяти квантовых компьютеров, чтобы защитить их от ошибок.
И я лишь подчеркиваю: вы не должны понимать то, что я только что сказал, потому что я не понимаю того, что я только что сказал, потому что никто не понимает того, что я только что сказал, верно? Мы улавливаем проблески этой теории, и именно здесь в данный момент проводятся исследования – вот почему они чрезвычайно интересны.
РАССКАЗЧИК: Хотите нырнуть глубже? Станьте участником Big Think и присоединяйтесь к нашему сообществу, предназначенному только для участников, смотрите видео раньше других и открывайте полные интервью.
https://bigthink.com/series/great-quest ... ack-holes/
черные дыры - это просто выходы в другие вселенные. И входы.
- Жизнь - это река!Dimaria писал(а) ↑ 30 мар 2024 13:17: черные дыры - это просто выходы в другие вселенные. И входы.
- А почему?
- Ну, не река...
Корейский термоядерный реактор установил новый рекорд по выработке плазмы с температурой 100 миллионов градусов
Иллюстрация термоядерного синтеза в токамаке. (dani3315/iStock/Getty Images)
Модернизация корейского термоядерного реактора «искусственное Солнце» дала еще один рекордный результат: новые компоненты способны лучше выдерживать высокие температуры и поддерживать кружащийся шар плазмы с температурой 100 миллионов градусов в течение почти 50 секунд.
Это скачок почти на 20 секунд по сравнению с Korea Superconducting Tokamak Advanced Research reactor (KSTAR), который в последние годы бьет собственные рекорды по тому, как долго он может генерировать и удерживать безумно горячую плазму в своем пончиковом корпусе.
При температуре 100 миллионов градусов по Цельсию тяжелые изотопы водорода в плазме (горячем облаке ионизированного газа) вынуждены сливаться вместе, высвобождая энергию аналогично тому, что происходит в ядре Солнца. Однако задача ядерного синтеза, который обещает более чистую и почти безграничную энергию, состоит в том, чтобы сдержать эту извивающуюся петлю плазмы с помощью магнитных полей.
Последний результат KSTAR впечатляет, поскольку он сталкивается с некоторыми ключевыми проблемами на пути к термоядерной энергетике, хотя другие термоядерные реакторы того же технологического класса раздвинули границы еще дальше.
Испытывая новые компоненты, KSTAR прокладывает путь к Международному термоядерному экспериментальному реактору (ИТЭР), который может стать крупнейшим в мире термоядерным реактором токамак, если ему удастся преодолеть дефицит бюджета и технические препятствия.
Новый рекорд KSTAR, объявленный Корейским институтом термоядерной энергетики (KFE) на прошлой неделе, обусловлен модернизацией, проведенной в 2023 году дивертора реактора, компонента, который выдерживает самые высокие температуры внутри реактора, одновременно отводя отходы.
Дивертор KSTAR теперь сделан из вольфрама, который имеет очень высокую температуру плавления, но не поглощает плазменное топливо, как губка, и не реагирует с ним так, как это делали предыдущие диверторы на основе углерода.
Установка новых диверторов была завершена в прошлом году, что помогло увеличить рекордное время термоядерного синтеза KSTAR до 48 секунд за последний трехмесячный запуск по сравнению с полминуты в 2021 году.
«Несмотря на то, что это был первый эксперимент, проведенный в среде новых вольфрамовых диверторов, тщательное тестирование оборудования и подготовка кампании позволили нам за короткий период достичь результатов, превосходящих предыдущие рекорды KSTAR», — Си-Ву Юн, директор Исследовательского центра KSTAR. , - поясняется в сообщении.
Однако необходимо было доказать работоспособность дивертора при температурах, в семь раз превышающих солнечную; это ни в коем случае не было бесспорным фактом.
Исследователи KFE ожидали, что он будет работать так же, как дивертор на основе углерода, но существовал риск, что вольфрам расколется или новая установка не сможет генерировать плазму. Изменился не только материал дивертора, но и его форма.
Новый вольфрамовый дивертор KSTAR имеет U-образную форму, а не прямую, как предыдущий карбоновый компонент. (KFE)
«В начале кампании температура внутренней стенки токамака не поднималась должным образом», — говорит физик KFE Хёнсок Ким, но исследователи смогли быстро приспособиться к новым условиям эксплуатации, чтобы воздействовать на плазму магнитными полями.
Вольфрамовый дивертор был не единственным обновлением, которое помогло улучшить характеристики KSTAR. Исследователи KFE, сотрудничающие с Принстонской лабораторией физики плазмы Министерства энергетики США и написавшие в журнале Nature Communications в феврале, описали, как они нашли способ стабилизировать слабые места на границах плазмы, вызванные незначительными дефектами в магнитных катушках, удерживающих плазму в место.
Это улучшение привело ко второй важной вехе – удерживанию плазмы в высокоэффективном состоянии, называемом «H-режимом», в течение 102 секунд. Предыдущие попытки были ограничены несколькими секундами, после чего производительность резко упала.
В идеале полностью работоспособная термоядерная электростанция должна работать при критических температурах в H-режиме в течение периодов, достаточных для выработки устойчивого источника энергии. Эти достижения представляют собой монументальный шаг на пути к этой цели.
Хён Сон Хан, физик плазмы из исследовательской группы высокопроизводительных сценариев KFE, говорит, что в настоящее время команда рассматривает эту последнюю партию экспериментальных данных, которые будут использоваться в подготовке ITER, собирают результаты для публикации и планируют следующую кампанию.
Хан надеется, что вскоре они смогут преодолеть 50-секундную отметку на пути к конечной цели проекта — достижению 300 секунд работы плазмы с температурой более 100 миллионов градусов к концу 2026 года.
Это в шесть раз дольше, чем текущий рекорд KSTAR, и все же на несколько минут короче, чем у китайского экспериментального усовершенствованного сверхпроводящего токамака (EAST), который по состоянию на апрель прошлого года мог генерировать и поддерживать плазму в течение почти семи минут.
Но для запуска термоядерных реакторов и генерации плазменных реакций в течение даже нескольких секунд требуется огромное количество энергии, поэтому до их способности генерировать большое количество чистой энергии осталось еще несколько десятилетий.
https://www.sciencealert.com/korean-fus ... ree-plasma
Иллюстрация термоядерного синтеза в токамаке. (dani3315/iStock/Getty Images)
Модернизация корейского термоядерного реактора «искусственное Солнце» дала еще один рекордный результат: новые компоненты способны лучше выдерживать высокие температуры и поддерживать кружащийся шар плазмы с температурой 100 миллионов градусов в течение почти 50 секунд.
Это скачок почти на 20 секунд по сравнению с Korea Superconducting Tokamak Advanced Research reactor (KSTAR), который в последние годы бьет собственные рекорды по тому, как долго он может генерировать и удерживать безумно горячую плазму в своем пончиковом корпусе.
При температуре 100 миллионов градусов по Цельсию тяжелые изотопы водорода в плазме (горячем облаке ионизированного газа) вынуждены сливаться вместе, высвобождая энергию аналогично тому, что происходит в ядре Солнца. Однако задача ядерного синтеза, который обещает более чистую и почти безграничную энергию, состоит в том, чтобы сдержать эту извивающуюся петлю плазмы с помощью магнитных полей.
Последний результат KSTAR впечатляет, поскольку он сталкивается с некоторыми ключевыми проблемами на пути к термоядерной энергетике, хотя другие термоядерные реакторы того же технологического класса раздвинули границы еще дальше.
Испытывая новые компоненты, KSTAR прокладывает путь к Международному термоядерному экспериментальному реактору (ИТЭР), который может стать крупнейшим в мире термоядерным реактором токамак, если ему удастся преодолеть дефицит бюджета и технические препятствия.
Новый рекорд KSTAR, объявленный Корейским институтом термоядерной энергетики (KFE) на прошлой неделе, обусловлен модернизацией, проведенной в 2023 году дивертора реактора, компонента, который выдерживает самые высокие температуры внутри реактора, одновременно отводя отходы.
Дивертор KSTAR теперь сделан из вольфрама, который имеет очень высокую температуру плавления, но не поглощает плазменное топливо, как губка, и не реагирует с ним так, как это делали предыдущие диверторы на основе углерода.
Установка новых диверторов была завершена в прошлом году, что помогло увеличить рекордное время термоядерного синтеза KSTAR до 48 секунд за последний трехмесячный запуск по сравнению с полминуты в 2021 году.
«Несмотря на то, что это был первый эксперимент, проведенный в среде новых вольфрамовых диверторов, тщательное тестирование оборудования и подготовка кампании позволили нам за короткий период достичь результатов, превосходящих предыдущие рекорды KSTAR», — Си-Ву Юн, директор Исследовательского центра KSTAR. , - поясняется в сообщении.
Однако необходимо было доказать работоспособность дивертора при температурах, в семь раз превышающих солнечную; это ни в коем случае не было бесспорным фактом.
Исследователи KFE ожидали, что он будет работать так же, как дивертор на основе углерода, но существовал риск, что вольфрам расколется или новая установка не сможет генерировать плазму. Изменился не только материал дивертора, но и его форма.
Новый вольфрамовый дивертор KSTAR имеет U-образную форму, а не прямую, как предыдущий карбоновый компонент. (KFE)
«В начале кампании температура внутренней стенки токамака не поднималась должным образом», — говорит физик KFE Хёнсок Ким, но исследователи смогли быстро приспособиться к новым условиям эксплуатации, чтобы воздействовать на плазму магнитными полями.
Вольфрамовый дивертор был не единственным обновлением, которое помогло улучшить характеристики KSTAR. Исследователи KFE, сотрудничающие с Принстонской лабораторией физики плазмы Министерства энергетики США и написавшие в журнале Nature Communications в феврале, описали, как они нашли способ стабилизировать слабые места на границах плазмы, вызванные незначительными дефектами в магнитных катушках, удерживающих плазму в место.
Это улучшение привело ко второй важной вехе – удерживанию плазмы в высокоэффективном состоянии, называемом «H-режимом», в течение 102 секунд. Предыдущие попытки были ограничены несколькими секундами, после чего производительность резко упала.
В идеале полностью работоспособная термоядерная электростанция должна работать при критических температурах в H-режиме в течение периодов, достаточных для выработки устойчивого источника энергии. Эти достижения представляют собой монументальный шаг на пути к этой цели.
Хён Сон Хан, физик плазмы из исследовательской группы высокопроизводительных сценариев KFE, говорит, что в настоящее время команда рассматривает эту последнюю партию экспериментальных данных, которые будут использоваться в подготовке ITER, собирают результаты для публикации и планируют следующую кампанию.
Хан надеется, что вскоре они смогут преодолеть 50-секундную отметку на пути к конечной цели проекта — достижению 300 секунд работы плазмы с температурой более 100 миллионов градусов к концу 2026 года.
Это в шесть раз дольше, чем текущий рекорд KSTAR, и все же на несколько минут короче, чем у китайского экспериментального усовершенствованного сверхпроводящего токамака (EAST), который по состоянию на апрель прошлого года мог генерировать и поддерживать плазму в течение почти семи минут.
Но для запуска термоядерных реакторов и генерации плазменных реакций в течение даже нескольких секунд требуется огромное количество энергии, поэтому до их способности генерировать большое количество чистой энергии осталось еще несколько десятилетий.
https://www.sciencealert.com/korean-fus ... ree-plasma
Обнаружены доказательства существования новой субатомной частицы
by Chinese Academy of Sciences
Коллаборация BESIII сообщила о наблюдении аномальной формы линии около порога массы ppbar в распаде J/ψ→γ3(π+π-), что указывает на существование связанного состояния ppbar. Статья была опубликована в Интернете в журнале Physical Review Letters.
Близость по массе к 2mp наводит на мысль о связанных состояниях нуклон-антинуклон — идея, имеющая долгую историю. Еще до рождения модели кварка связанное состояние нуклон-антинуклон уже было предложено профессором Э. Ферми и профессором К. Н. Янгом.
Имеется накопление свидетельств аномального поведения в системе протон-антипротон вблизи массового порога ppbar, например, J/ψ→γppabr , J/ψ→γπ+π-η' и эффективного форм-фактора протона, определяемого из e+e -→ppbar, демонстрирующий узкий пик или очень крутой спад около порога массы ppbar, что вызвало множество спекуляций и возобновило интерес к связанному состоянию нуклон-антинуклон.
X(1840) — это новая структура, обнаруженная в процессе J/ψ→γ3(π+π-) в 2013 году с использованием выборки субданных эксперимента BESIII, которая также расположена вблизи порога массы ppbar. Дальнейшее исследование формы линии X(1840) необходимо для лучшего понимания ее природы. Таким образом, эксперимент BESIII провел исследование масс-спектра 3(π+π-) с 10 миллиардами событий J/ψ, что примерно в 45 раз больше, чем выборка подданных, использованная в предыдущем измерении.
Впервые наблюдалась аномальная форма линии X(1840) вблизи массового порога ppbar. После многих попыток было обнаружено, что модель с когерентной суммой двух параметризаций Брейта-Вигнера может обеспечить хорошее описание данных, что выявило новый резонанс X(1880) со статистической значимостью более 10σ, а также массой и шириной были определены как 1882,1±1,7±0,7 МэВ/с2 и 30,7±5,5±2,4 МэВ/с соответственно.
Близость его массы к массовому порогу ppbar подтверждает существование связанного состояния ppbar. После публикации этот результат был отмечен журналом Physical Review Letters как «Избранный в физике».
More information: M. Ablikim et al, Observation of the Anomalous Shape of X(1840) in J/ψ→γ3(π+π-) Indicating a Second Resonance Near pp¯ Threshold, Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.151901
Journal information: Physical Review Letters
https://phys.org/news/2024-04-evidence- ... ticle.html
by Chinese Academy of Sciences
Коллаборация BESIII сообщила о наблюдении аномальной формы линии около порога массы ppbar в распаде J/ψ→γ3(π+π-), что указывает на существование связанного состояния ppbar. Статья была опубликована в Интернете в журнале Physical Review Letters.
Близость по массе к 2mp наводит на мысль о связанных состояниях нуклон-антинуклон — идея, имеющая долгую историю. Еще до рождения модели кварка связанное состояние нуклон-антинуклон уже было предложено профессором Э. Ферми и профессором К. Н. Янгом.
Имеется накопление свидетельств аномального поведения в системе протон-антипротон вблизи массового порога ppbar, например, J/ψ→γppabr , J/ψ→γπ+π-η' и эффективного форм-фактора протона, определяемого из e+e -→ppbar, демонстрирующий узкий пик или очень крутой спад около порога массы ppbar, что вызвало множество спекуляций и возобновило интерес к связанному состоянию нуклон-антинуклон.
X(1840) — это новая структура, обнаруженная в процессе J/ψ→γ3(π+π-) в 2013 году с использованием выборки субданных эксперимента BESIII, которая также расположена вблизи порога массы ppbar. Дальнейшее исследование формы линии X(1840) необходимо для лучшего понимания ее природы. Таким образом, эксперимент BESIII провел исследование масс-спектра 3(π+π-) с 10 миллиардами событий J/ψ, что примерно в 45 раз больше, чем выборка подданных, использованная в предыдущем измерении.
Впервые наблюдалась аномальная форма линии X(1840) вблизи массового порога ppbar. После многих попыток было обнаружено, что модель с когерентной суммой двух параметризаций Брейта-Вигнера может обеспечить хорошее описание данных, что выявило новый резонанс X(1880) со статистической значимостью более 10σ, а также массой и шириной были определены как 1882,1±1,7±0,7 МэВ/с2 и 30,7±5,5±2,4 МэВ/с соответственно.
Близость его массы к массовому порогу ppbar подтверждает существование связанного состояния ppbar. После публикации этот результат был отмечен журналом Physical Review Letters как «Избранный в физике».
More information: M. Ablikim et al, Observation of the Anomalous Shape of X(1840) in J/ψ→γ3(π+π-) Indicating a Second Resonance Near pp¯ Threshold, Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.151901
Journal information: Physical Review Letters
https://phys.org/news/2024-04-evidence- ... ticle.html
Breaking Light Speed: The Quantum Tunneling Enigma
Quantum tunneling allows particles to bypass energy barriers. A new method has been proposed to measure the time it takes for particles to tunnel, which could challenge previous assertions of superluminal tunneling speeds. This method involves using atoms as clocks to detect subtle time differences. Credit: SciTechDaily.com
In an amazing phenomenon of quantum physics known as tunneling, particles appear to move faster than the speed of light. However, physicists from Darmstadt believe that the time it takes for particles to tunnel has been measured incorrectly until now. They propose a new method to stop the speed of quantum particles.
In classical physics, there are hard rules that cannot be circumvented. For example, if a rolling ball does not have enough energy, it will not get over a hill, but will turn around before reaching the top and reverse its direction. In quantum physics, this principle is not quite so strict: a particle may pass a barrier, even if it does not have enough energy to go over it. It acts as if it is slipping through a tunnel, which is why the phenomenon is also known as “quantum tunneling.” What sounds magical has tangible technical applications, for example in flash memory drives.
Quantum Tunneling and Relativity
In the past, experiments in which particles tunneled faster than light drew some attention. After all, Einstein’s theory of relativity prohibits faster-than-light velocities. The question is therefore whether the time required for tunneling was “stopped” correctly in these experiments. Physicists Patrik Schach and Enno Giese from TU Darmstadt follow a new approach to define “time” for a tunneling particle. They have now proposed a new method of measuring this time. In their experiment, they measure it in a way that they believe is better suited to the quantum nature of tunneling. They have published the design of their experiment in the renowned journal Science Advances.
Wave-Particle Duality and Quantum Tunneling
According to quantum physics, small particles such as atoms or light particles have a dual nature.
Depending on the experiment, they behave like particles or like waves. Quantum tunneling highlights the wave nature of particles. A “wave packet” rolls towards the barrier, comparable to a surge of water. The height of the wave indicates the probability with which the particle would materialize at this location if its position were measured. If the wave packet hits an energy barrier, part of it is reflected. However, a small portion penetrates the barrier and there is a small probability that the particle will appear on the other side of the barrier.
Reevaluating Tunneling Speed
Previous experiments observed that a light particle has traveled a longer distance after tunneling than one that had a free path. It would therefore have traveled faster than the light. However, the researchers had to define the location of the particle after its passage. They chose the highest point of its wave packet.
“But the particle does not follow a path in the classical sense,” objects Enno Giese. It is impossible to say exactly where the particle is at a particular time. This makes it difficult to make statements about the time required to get from A to B.
A New Approach to Measuring Tunneling Time
Schach and Giese, on the other hand, are guided by a quote from Albert Einstein: “Time is what you read off a clock.” They suggest using the tunneling particle itself as a clock. A second particle that does not tunnel serves as a reference. By comparing these two natural clocks, it is possible to determine whether time elapses slower, faster or equally fast during quantum tunneling.
The wave nature of particles facilitates this approach. The oscillation of waves is similar to the oscillation of a clock. Specifically, Schach and Giese propose using atoms as clocks. The energy levels of atoms oscillate at certain frequencies. After addressing an atom with a laser pulse, its levels initially oscillate synchronized – the atomic clock is started. During tunneling, however, the rhythm shifts slightly. A second laser pulse causes the two internal waves of the atom to interfere. Detecting the interference makes it possible to measure how far apart the two waves of the energy levels are, which in turn is a precise measure of the elapsed time.
A second atom, which does not tunnel, serves as a reference to measure the time difference between tunneling and non-tunneling. Calculations by the two physicists suggest that the tunneling particle will show a slightly delayed time. “The clock that is tunneled is slightly older than the other,” says Patrik Schach. This seems to contradict experiments that attributed superluminal speed to tunneling.
The Challenge of Implementing the Experiment
In principle, the test can be carried out with today’s technology, says Schach, but it is a major challenge for experimenters. This is because the time difference to be measured is only around 10-26 seconds – an extremely short time. It helps to use clouds of atoms as clocks instead of individual atoms, explains the physicist. It is also possible to amplify the effect, for example by artificially increasing the clock frequencies.
“We are currently discussing this idea with experimental colleagues and are in contact with our project partners,” adds Giese. It is quite possible that a team will soon decide to carry out this exciting experiment.
Reference: “A unified theory of tunneling times promoted by Ramsey clocks” by Patrik Schach and Enno Giese, 19 April 2024, Science Advances.
DOI: 10.1126/sciadv.adl6078
https://scitechdaily.com/breaking-light ... ng-enigma/
Quantum tunneling allows particles to bypass energy barriers. A new method has been proposed to measure the time it takes for particles to tunnel, which could challenge previous assertions of superluminal tunneling speeds. This method involves using atoms as clocks to detect subtle time differences. Credit: SciTechDaily.com
In an amazing phenomenon of quantum physics known as tunneling, particles appear to move faster than the speed of light. However, physicists from Darmstadt believe that the time it takes for particles to tunnel has been measured incorrectly until now. They propose a new method to stop the speed of quantum particles.
In classical physics, there are hard rules that cannot be circumvented. For example, if a rolling ball does not have enough energy, it will not get over a hill, but will turn around before reaching the top and reverse its direction. In quantum physics, this principle is not quite so strict: a particle may pass a barrier, even if it does not have enough energy to go over it. It acts as if it is slipping through a tunnel, which is why the phenomenon is also known as “quantum tunneling.” What sounds magical has tangible technical applications, for example in flash memory drives.
Quantum Tunneling and Relativity
In the past, experiments in which particles tunneled faster than light drew some attention. After all, Einstein’s theory of relativity prohibits faster-than-light velocities. The question is therefore whether the time required for tunneling was “stopped” correctly in these experiments. Physicists Patrik Schach and Enno Giese from TU Darmstadt follow a new approach to define “time” for a tunneling particle. They have now proposed a new method of measuring this time. In their experiment, they measure it in a way that they believe is better suited to the quantum nature of tunneling. They have published the design of their experiment in the renowned journal Science Advances.
Wave-Particle Duality and Quantum Tunneling
According to quantum physics, small particles such as atoms or light particles have a dual nature.
Depending on the experiment, they behave like particles or like waves. Quantum tunneling highlights the wave nature of particles. A “wave packet” rolls towards the barrier, comparable to a surge of water. The height of the wave indicates the probability with which the particle would materialize at this location if its position were measured. If the wave packet hits an energy barrier, part of it is reflected. However, a small portion penetrates the barrier and there is a small probability that the particle will appear on the other side of the barrier.
Reevaluating Tunneling Speed
Previous experiments observed that a light particle has traveled a longer distance after tunneling than one that had a free path. It would therefore have traveled faster than the light. However, the researchers had to define the location of the particle after its passage. They chose the highest point of its wave packet.
“But the particle does not follow a path in the classical sense,” objects Enno Giese. It is impossible to say exactly where the particle is at a particular time. This makes it difficult to make statements about the time required to get from A to B.
A New Approach to Measuring Tunneling Time
Schach and Giese, on the other hand, are guided by a quote from Albert Einstein: “Time is what you read off a clock.” They suggest using the tunneling particle itself as a clock. A second particle that does not tunnel serves as a reference. By comparing these two natural clocks, it is possible to determine whether time elapses slower, faster or equally fast during quantum tunneling.
The wave nature of particles facilitates this approach. The oscillation of waves is similar to the oscillation of a clock. Specifically, Schach and Giese propose using atoms as clocks. The energy levels of atoms oscillate at certain frequencies. After addressing an atom with a laser pulse, its levels initially oscillate synchronized – the atomic clock is started. During tunneling, however, the rhythm shifts slightly. A second laser pulse causes the two internal waves of the atom to interfere. Detecting the interference makes it possible to measure how far apart the two waves of the energy levels are, which in turn is a precise measure of the elapsed time.
A second atom, which does not tunnel, serves as a reference to measure the time difference between tunneling and non-tunneling. Calculations by the two physicists suggest that the tunneling particle will show a slightly delayed time. “The clock that is tunneled is slightly older than the other,” says Patrik Schach. This seems to contradict experiments that attributed superluminal speed to tunneling.
The Challenge of Implementing the Experiment
In principle, the test can be carried out with today’s technology, says Schach, but it is a major challenge for experimenters. This is because the time difference to be measured is only around 10-26 seconds – an extremely short time. It helps to use clouds of atoms as clocks instead of individual atoms, explains the physicist. It is also possible to amplify the effect, for example by artificially increasing the clock frequencies.
“We are currently discussing this idea with experimental colleagues and are in contact with our project partners,” adds Giese. It is quite possible that a team will soon decide to carry out this exciting experiment.
Reference: “A unified theory of tunneling times promoted by Ramsey clocks” by Patrik Schach and Enno Giese, 19 April 2024, Science Advances.
DOI: 10.1126/sciadv.adl6078
https://scitechdaily.com/breaking-light ... ng-enigma/
The Biggest Problem in Mathematics Is Finally a Step Closer to Being Solved
Number theorists have been trying to prove a conjecture about the distribution of prime numbers for more than 160 years
By Manon Bischoff
The Riemann hypothesis is the most important open question in number theory—if not all of mathematics. It has occupied experts for more than 160 years. And the problem appeared both in mathematician David Hilbert’s groundbreaking speech from 1900 and among the “Millennium Problems” formulated a century later. The person who solves it will win a million-dollar prize.
But the Riemann hypothesis is a tough nut to crack. Despite decades of effort, the interest of many experts and the cash reward, there has been little progress. Now mathematicians Larry Guth of the Massachusetts Institute of Technology and James Maynard of the University of Oxford have posted a sensational new finding on the preprint server arXiv.org. In the paper, “the authors improve a result that seemed insurmountable for more than 50 years,” says number theorist Valentin Blomer of the University of Bonn in Germany.
Other experts agree. The work is “a remarkable breakthrough,” mathematician and Fields Medalist Terence Tao wrote on Mastodon, “though still very far from fully resolving this conjecture.”
The Riemann hypothesis concerns the basic building blocks of natural numbers: prime numbers, values only divisible by 1 and themselves. Examples include 2, 3, 5, 7, 11, 13, and so on.
Every other number, such as 15, can be clearly broken down into a product of prime numbers: 15 = 3 x 5. The problem is that the prime numbers do not seem to follow a simple pattern and instead appear randomly among the natural numbers. Nineteenth-century German mathematician Bernhard Riemann proposed a way to deal with this peculiarity that explains how prime numbers are distributed on the number line—at least from a statistical point of view.
A Periodic Table for Numbers
Proving this conjecture would provide mathematicians with nothing less than a kind of “periodic table of numbers.” Just as the basic building blocks of matter (such as quarks, electrons and photons) help us to understand the universe and our world, prime numbers also play an important role, not just in number theory but in almost all areas of mathematics.
There are now numerous theorems based on the Riemann conjecture. Proof of this conjecture would prove many other theorems as well—yet another incentive to tackle this stubborn problem.
Interest in prime numbers goes back thousands of years. Euclid proved as early as 300 B.C.E. that there are an infinite number of prime numbers. And although interest in prime numbers persisted, it was not until the 18th century that any further significant findings were made about these basic building blocks.
As a 15-year-old, physicist Carl Friedrich Gauss realized that the number of prime numbers decreases along the number line. His so-called prime number theorem (not proven until 100 years later) states that approximately n/ln(n) prime numbers appear in the interval from 0 to n. In other words, the prime number theorem offers mathematicians a way of estimating the typical distribution of primes along a chunk of the number line.
The exact number of prime numbers may differ from the estimate given by the theorem, however. For example: According to the prime number theorem, there are approximately 100/ln(100) ≈ 22 prime numbers in the interval between 1 and 100. But in reality there are 25. There is therefore a deviation of 3. This is where the Riemann hypothesis comes in. This hypothesis gives mathematicians a way to estimate the deviation. More specifically, it states that this deviation cannot become arbitrarily large but instead must scale at most with the square root of n, the length of the interval under consideration.
The Riemann hypothesis therefore does not predict exactly where prime numbers are located but posits that their appearance on the number line follows certain rules. According to the Riemann hypothesis, the density of primes decreases according to the prime number theorem, and the primes are evenly distributed according to this density. This means that there are no large areas in which there are no prime numbers at all, while others are full of them.
You can also imagine this idea by thinking about the distribution of molecules in the air of a room: the overall density on the floor is somewhat higher than on the ceiling, but the particles—following this density distribution—are nonetheless evenly scattered, and there is no vacuum anywhere.
A Strange Connection
Riemann formulated the conjecture named after him in 1859, in a slim, six-page publication (his only contribution to the field of number theory). At first glance, however, his work has little to do with prime numbers.
He dealt with a specific function, the so-called zeta function ζ(s), an infinitely long sum that adds the reciprocal values of natural numbers that are raised to the power of s:
The zeta function
Even before Riemann’s work, experts knew that such zeta functions are related to prime numbers. Thus, the zeta function can also be expressed as a function of all prime numbers p as follows:
Riemann recognized the full significance of this connection with prime numbers when he used not only real values for s but also complex numbers. These numbers contain both a real part and roots from negative numbers, the so-called imaginary part.
You can imagine complex numbers as a two-dimensional construct. Rather than mark a point on the number line, they instead lie on the plane. The x coordinate corresponds to the real part and the y coordinate to the imaginary part:
Никита Воробьев/Wikimedia
The complex zeta function that Riemann investigated can be visualized as a landscape above the plane. As it turns out, there are certain points amid the mountains and valleys that play an important role in relation to prime numbers. These are the points at which the zeta function becomes zero (so-called zeros), where the landscape sinks to sea level, so to speak.
A visual mapping of the zeta function looks like a mountainscape with peaks and troughs
The colors represent the values of the complex zeta function, with the white dots indicating its zeros. Jan Homann/Wikimedia
Riemann quickly found that the zeta function has no zeros if the real part is greater than 1. This means that the area of the landscape to the right of the straight line x = 1 never sinks to sea level. The zeros of the zeta function are also known for negative values of the real part. They lie on the real axis at x = –2, –4, –6, and so on. But what really interested Riemann—and all mathematicians since—were the zeros of the zeta function in the “critical strip” between 0 ≤ x ≤ 1.
In the critical strip (dark blue), the Riemann zeta function can have “nontrivial” zeros. The Riemann conjecture states that these are located exclusively on the line x = 1/2 (dashed line). LoStrangolatore/Wikimedia (CC BY-SA 3.0)
Riemann knew that the zeta function has an infinite number of zeros within the critical strip. But interestingly, all appear to lie on the straight line x = 1/2. Thus Riemann hypothesized that all zeros of the zeta function within the critical strip have a real part of x = 1/2. That statement is actually at the crux of understanding the distribution of prime numbers. If correct, then the placement of prime numbers along the number line never deviates too much from the prime number set.
On the Hunt for Zeros
To date, billions and billions of zeta function zeros have now been examined—more than 10^13 of them—and all lie on the straight line x = 1/2.
But that alone is not a valid proof. You would only have to find a single zero that deviates from this scheme to disprove the Riemann hypothesis. Therefore we are looking for a proof that clearly demonstrates that there are no zeros outside x = 1/2 in the critical strip.
Thus far, such a proof has been out of reach, so researchers took a different approach. They tried to show that there is, at most, a certain number N of zeros outside this straight line x = 1/2. The hope is to reduce N until N = 0 at some point, thereby proving the Riemann conjecture. Unfortunately, this path also turns out to be extremely difficult. In 1940 mathematician Albert Ingham was able to show that between 0.75 ≤ x ≤ 1 there are at most y3/5+c zeros with an imaginary part of at most y, where c is a constant between 0 and 9.
In the following 80 years, this estimation barely improved. The last notable progress came from mathematician Martin Huxley in 1972. “This has limited us from doing many things in analytic number theory,” Tao wrote in his social media post. For example, if you wanted to apply the prime number theorem to short intervals of the type [x, x + xθ], you were limited by Ingham’s estimate to θ > 1/6.
Yet if Riemann’s conjecture is true, then the prime number theorem applies to any interval (or θ = 0), no matter how small (because [x, x + xθ] = [x, x + 1] applies to θ = 0).
Now Maynard, who was awarded the prestigious Fields Medal in 2022, and Guth have succeeded in significantly improving Ingham’s estimate for the first time. According to their work, the zeta function in the range 0.75 ≤ x ≤ 1 has at most y(13/25)+c zeros with an imaginary part of at most y. What does that mean exactly? Blomer explains: “The authors show in a quantitative sense that zeros of the Riemann zeta function become rarer the further away they are from the critical straight line. In other words, the worse the possible violations of the Riemann conjecture are, the more rarely they would occur.”
“This propagates to many corresponding improvements in analytic number theory,” Tao wrote. It makes it possible to reduce the size of the intervals for which the prime number theorem applies. The theorem is valid for [x, x + x2/15], so θ > 1/6 = 0.166... becomes θ > 2⁄15 = 0.133...
For this advance, Maynard and Guth initially used well-known methods from Fourier analysis for their result. These are similar techniques to what is used to break down a sound into its overtones. “The first few steps are standard, and many analytic number theorists, including myself, who have attempted to break the Ingham bound, will recognize them,” Tao explained. From there, however, Maynard and Guth “do a number of clever and unexpected maneuvers,” Tao wrote.
Blomer agrees. “The work provides a whole new set of ideas that—as the authors rightly say—can probably be applied to other problems. From a research point of view, that’s the most decisive contribution of the work,” he says.
So even if Maynard and Guth have not solved Riemann’s conjecture, they have at least provided new food for thought to tackle the 160-year-old puzzle. And who knows—perhaps their efforts hold the key to finally cracking the conjecture.
This article originally appeared in Spektrum der Wissenschaft and was reproduced with permission.
Manon Bischoff is a theoretical physicist and editor at Spektrum, a partner publication of Scientific American.
https://www.scientificamerican.com/arti ... ep-closer/
Number theorists have been trying to prove a conjecture about the distribution of prime numbers for more than 160 years
By Manon Bischoff
The Riemann hypothesis is the most important open question in number theory—if not all of mathematics. It has occupied experts for more than 160 years. And the problem appeared both in mathematician David Hilbert’s groundbreaking speech from 1900 and among the “Millennium Problems” formulated a century later. The person who solves it will win a million-dollar prize.
But the Riemann hypothesis is a tough nut to crack. Despite decades of effort, the interest of many experts and the cash reward, there has been little progress. Now mathematicians Larry Guth of the Massachusetts Institute of Technology and James Maynard of the University of Oxford have posted a sensational new finding on the preprint server arXiv.org. In the paper, “the authors improve a result that seemed insurmountable for more than 50 years,” says number theorist Valentin Blomer of the University of Bonn in Germany.
Other experts agree. The work is “a remarkable breakthrough,” mathematician and Fields Medalist Terence Tao wrote on Mastodon, “though still very far from fully resolving this conjecture.”
The Riemann hypothesis concerns the basic building blocks of natural numbers: prime numbers, values only divisible by 1 and themselves. Examples include 2, 3, 5, 7, 11, 13, and so on.
Every other number, such as 15, can be clearly broken down into a product of prime numbers: 15 = 3 x 5. The problem is that the prime numbers do not seem to follow a simple pattern and instead appear randomly among the natural numbers. Nineteenth-century German mathematician Bernhard Riemann proposed a way to deal with this peculiarity that explains how prime numbers are distributed on the number line—at least from a statistical point of view.
A Periodic Table for Numbers
Proving this conjecture would provide mathematicians with nothing less than a kind of “periodic table of numbers.” Just as the basic building blocks of matter (such as quarks, electrons and photons) help us to understand the universe and our world, prime numbers also play an important role, not just in number theory but in almost all areas of mathematics.
There are now numerous theorems based on the Riemann conjecture. Proof of this conjecture would prove many other theorems as well—yet another incentive to tackle this stubborn problem.
Interest in prime numbers goes back thousands of years. Euclid proved as early as 300 B.C.E. that there are an infinite number of prime numbers. And although interest in prime numbers persisted, it was not until the 18th century that any further significant findings were made about these basic building blocks.
As a 15-year-old, physicist Carl Friedrich Gauss realized that the number of prime numbers decreases along the number line. His so-called prime number theorem (not proven until 100 years later) states that approximately n/ln(n) prime numbers appear in the interval from 0 to n. In other words, the prime number theorem offers mathematicians a way of estimating the typical distribution of primes along a chunk of the number line.
The exact number of prime numbers may differ from the estimate given by the theorem, however. For example: According to the prime number theorem, there are approximately 100/ln(100) ≈ 22 prime numbers in the interval between 1 and 100. But in reality there are 25. There is therefore a deviation of 3. This is where the Riemann hypothesis comes in. This hypothesis gives mathematicians a way to estimate the deviation. More specifically, it states that this deviation cannot become arbitrarily large but instead must scale at most with the square root of n, the length of the interval under consideration.
The Riemann hypothesis therefore does not predict exactly where prime numbers are located but posits that their appearance on the number line follows certain rules. According to the Riemann hypothesis, the density of primes decreases according to the prime number theorem, and the primes are evenly distributed according to this density. This means that there are no large areas in which there are no prime numbers at all, while others are full of them.
You can also imagine this idea by thinking about the distribution of molecules in the air of a room: the overall density on the floor is somewhat higher than on the ceiling, but the particles—following this density distribution—are nonetheless evenly scattered, and there is no vacuum anywhere.
A Strange Connection
Riemann formulated the conjecture named after him in 1859, in a slim, six-page publication (his only contribution to the field of number theory). At first glance, however, his work has little to do with prime numbers.
He dealt with a specific function, the so-called zeta function ζ(s), an infinitely long sum that adds the reciprocal values of natural numbers that are raised to the power of s:
The zeta function
Even before Riemann’s work, experts knew that such zeta functions are related to prime numbers. Thus, the zeta function can also be expressed as a function of all prime numbers p as follows:
Riemann recognized the full significance of this connection with prime numbers when he used not only real values for s but also complex numbers. These numbers contain both a real part and roots from negative numbers, the so-called imaginary part.
You can imagine complex numbers as a two-dimensional construct. Rather than mark a point on the number line, they instead lie on the plane. The x coordinate corresponds to the real part and the y coordinate to the imaginary part:
Никита Воробьев/Wikimedia
The complex zeta function that Riemann investigated can be visualized as a landscape above the plane. As it turns out, there are certain points amid the mountains and valleys that play an important role in relation to prime numbers. These are the points at which the zeta function becomes zero (so-called zeros), where the landscape sinks to sea level, so to speak.
A visual mapping of the zeta function looks like a mountainscape with peaks and troughs
The colors represent the values of the complex zeta function, with the white dots indicating its zeros. Jan Homann/Wikimedia
Riemann quickly found that the zeta function has no zeros if the real part is greater than 1. This means that the area of the landscape to the right of the straight line x = 1 never sinks to sea level. The zeros of the zeta function are also known for negative values of the real part. They lie on the real axis at x = –2, –4, –6, and so on. But what really interested Riemann—and all mathematicians since—were the zeros of the zeta function in the “critical strip” between 0 ≤ x ≤ 1.
In the critical strip (dark blue), the Riemann zeta function can have “nontrivial” zeros. The Riemann conjecture states that these are located exclusively on the line x = 1/2 (dashed line). LoStrangolatore/Wikimedia (CC BY-SA 3.0)
Riemann knew that the zeta function has an infinite number of zeros within the critical strip. But interestingly, all appear to lie on the straight line x = 1/2. Thus Riemann hypothesized that all zeros of the zeta function within the critical strip have a real part of x = 1/2. That statement is actually at the crux of understanding the distribution of prime numbers. If correct, then the placement of prime numbers along the number line never deviates too much from the prime number set.
On the Hunt for Zeros
To date, billions and billions of zeta function zeros have now been examined—more than 10^13 of them—and all lie on the straight line x = 1/2.
But that alone is not a valid proof. You would only have to find a single zero that deviates from this scheme to disprove the Riemann hypothesis. Therefore we are looking for a proof that clearly demonstrates that there are no zeros outside x = 1/2 in the critical strip.
Thus far, such a proof has been out of reach, so researchers took a different approach. They tried to show that there is, at most, a certain number N of zeros outside this straight line x = 1/2. The hope is to reduce N until N = 0 at some point, thereby proving the Riemann conjecture. Unfortunately, this path also turns out to be extremely difficult. In 1940 mathematician Albert Ingham was able to show that between 0.75 ≤ x ≤ 1 there are at most y3/5+c zeros with an imaginary part of at most y, where c is a constant between 0 and 9.
In the following 80 years, this estimation barely improved. The last notable progress came from mathematician Martin Huxley in 1972. “This has limited us from doing many things in analytic number theory,” Tao wrote in his social media post. For example, if you wanted to apply the prime number theorem to short intervals of the type [x, x + xθ], you were limited by Ingham’s estimate to θ > 1/6.
Yet if Riemann’s conjecture is true, then the prime number theorem applies to any interval (or θ = 0), no matter how small (because [x, x + xθ] = [x, x + 1] applies to θ = 0).
Now Maynard, who was awarded the prestigious Fields Medal in 2022, and Guth have succeeded in significantly improving Ingham’s estimate for the first time. According to their work, the zeta function in the range 0.75 ≤ x ≤ 1 has at most y(13/25)+c zeros with an imaginary part of at most y. What does that mean exactly? Blomer explains: “The authors show in a quantitative sense that zeros of the Riemann zeta function become rarer the further away they are from the critical straight line. In other words, the worse the possible violations of the Riemann conjecture are, the more rarely they would occur.”
“This propagates to many corresponding improvements in analytic number theory,” Tao wrote. It makes it possible to reduce the size of the intervals for which the prime number theorem applies. The theorem is valid for [x, x + x2/15], so θ > 1/6 = 0.166... becomes θ > 2⁄15 = 0.133...
For this advance, Maynard and Guth initially used well-known methods from Fourier analysis for their result. These are similar techniques to what is used to break down a sound into its overtones. “The first few steps are standard, and many analytic number theorists, including myself, who have attempted to break the Ingham bound, will recognize them,” Tao explained. From there, however, Maynard and Guth “do a number of clever and unexpected maneuvers,” Tao wrote.
Blomer agrees. “The work provides a whole new set of ideas that—as the authors rightly say—can probably be applied to other problems. From a research point of view, that’s the most decisive contribution of the work,” he says.
So even if Maynard and Guth have not solved Riemann’s conjecture, they have at least provided new food for thought to tackle the 160-year-old puzzle. And who knows—perhaps their efforts hold the key to finally cracking the conjecture.
This article originally appeared in Spektrum der Wissenschaft and was reproduced with permission.
Manon Bischoff is a theoretical physicist and editor at Spektrum, a partner publication of Scientific American.
https://www.scientificamerican.com/arti ... ep-closer/
Nuclear fusion reactor created by school teenager successfully achieved plasma
The aim of the reactor is to create conditions that are required for fusion.
Cesare Mencarini's small nuclear fusion reactor.
A student has successfully developed a small nuclear fusion reactor as part of his A-Levels. The 17-year-old built the reactor to generate neutrons as part of his Extended Project Qualification (EPQ).
Notably, Cesare Mencarini’s work is claimed to be the only nuclear reactor built in a school environment.
Showcased at the Cambridge Science Festival recently, the nuclear reactor achieved plasma a few months ago. It also gave Mencarini an A* in his A-Level results, according to reports.
https://interestingengineering.com/ener ... ved-plasma
The aim of the reactor is to create conditions that are required for fusion.
Cesare Mencarini's small nuclear fusion reactor.
A student has successfully developed a small nuclear fusion reactor as part of his A-Levels. The 17-year-old built the reactor to generate neutrons as part of his Extended Project Qualification (EPQ).
Notably, Cesare Mencarini’s work is claimed to be the only nuclear reactor built in a school environment.
Showcased at the Cambridge Science Festival recently, the nuclear reactor achieved plasma a few months ago. It also gave Mencarini an A* in his A-Level results, according to reports.
https://interestingengineering.com/ener ... ved-plasma
Tiny Earth-Like World Discovered Orbiting Nearest Single Star to Earth
SPACE 02 October 2024 By MICHELLE STARR
An artist's impression of Barnard b. (ESO/M. Kornmesser)
The nearest single star to the Solar System has just yielded up a rare and wonderful treasure.
Around a red dwarf known as Barnard's star, which lies just 5.96 light-years away, astronomers have found evidence of an exoplanet.
And not just any exoplanet. This fascinating world, known as Barnard b, is tiny, clocking in with a minimum mass of 37 percent of the mass of Earth. That's a little shy of half a Venus, and about 2.5 Marses.
The reason it's so marvelous is that tiny exoplanets are really, really hard to find. Although Barnard b is not habitable to life as we know it, its discovery is leading us closer to the identification of Earth-sized worlds that may be scattered elsewhere throughout the galaxy.
The discovery follows hints of a possible planetary signal orbiting the star in 2018. That hypothesized exoplanet was thought to be around three times the mass of Earth, orbiting at a distance of about 0.4 astronomical units.
Though any planet matching that mass or distance is yet to be confirmed, the more teensy Barnard b emerged after researchers conducted a careful campaign to observe the star. What's more, there might be three more exoplanets lurking even further from the star, out where they're harder to spot.
"Even if it took a long time," says astronomer Jonay González Hernández of the Institute of Astrophysics of the Canary Islands in Spain, "we were always confident that we could find something."
An infographic showing the nearest stars to the Sun. (IEEC/Science-Wave – Guillem Ramisa)
Barnard's Star, also known as GJ 699, is of intense interest to planetary astronomers. The only stars closer to Earth are the Centauri trinary system. Barnard's star isn't just a lone star, like the Sun; it's a red dwarf, the most common type of star in the galaxy. Studying it can tell us a lot about our galactic neighborhood and the planets there, planetary systems around single stars, and planetary systems around red dwarfs, and how habitable they might be.
Finding small exoplanets is a lot harder than finding the large ones. We find exoplanets mostly by identifying the effect they have on their host stars; the larger the exoplanet, the more prominent the effect.
If a star is smaller, though – like a small red dwarf, for instance – we can detect the signals of a smaller exoplanet than we would be able to for a larger star. And Barnard's star is close, which means it's easier to see than a star much farther away and therefore dimmer.
https://youtu.be/doMTuz9kc_g
The researchers used the European Southern Observatory's Very Large Telescope to look for signs of radial velocity. That's a signal that can be observed when a star moves around the mutual center of gravity it shares with an orbiting exoplanet. As the star wiggles slightly, the light it emits changes wavelength accordingly.
Astronomers can analyze this light and use it to work out if there is an exoplanet there, and how much mass that exoplanet has – since its mass informs how much the star wiggles.
Their data for Barnard's star showed no signs of the exoplanet detected back in 2018. But it does show a wiggle with a periodicity of 3.15 days. That suggests an exoplanet that goes around the star every 3.15 days. The depth of the wiggle suggests that the mass of that exoplanet, now known as Barnard b, is at minimum around 0.37 times the mass of Earth.
Animation showing how radial velocity is measured. (Alysa Obertas/Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0)
On such a short orbit, the exoplanet is very close to the star, just 0.02 astronomical units. Although red dwarf stars are cooler and dimmer than the Sun, that's still too close to the star to allow any life as we know it to exist.
"Barnard b is one of the lowest-mass exoplanets known and one of the few known with a mass less than that of Earth. But the planet is too close to the host star, closer than the habitable zone," González Hernández says. "Even if the star is about 2500 degrees cooler than our Sun, it is too hot there to maintain liquid water on the surface."
But that doesn't mean that the system as a whole is uninhabitable. The data showed hints that three other exoplanets may be orbiting Barnard's star, at greater distances than Barnard b. These signals are also faint, and more observations will be needed to confirm whether they are caused by orbiting exoplanets or something else.
"We now need to continue observing this star to confirm the other candidate signals," says astronomer Alejandro Suárez Mascareño of the Institute of Astrophysics of the Canary Islands.
"But the discovery of this planet, along with other previous discoveries such as Proxima b and d, shows that our cosmic backyard is full of low-mass planets."
Maybe we should drop them a text message. It's nice to be neighborly.
The research has been published in Astronomy & Astrophysics.
https://www.sciencealert.com/tiny-earth ... r-to-earth
SPACE 02 October 2024 By MICHELLE STARR
An artist's impression of Barnard b. (ESO/M. Kornmesser)
The nearest single star to the Solar System has just yielded up a rare and wonderful treasure.
Around a red dwarf known as Barnard's star, which lies just 5.96 light-years away, astronomers have found evidence of an exoplanet.
And not just any exoplanet. This fascinating world, known as Barnard b, is tiny, clocking in with a minimum mass of 37 percent of the mass of Earth. That's a little shy of half a Venus, and about 2.5 Marses.
The reason it's so marvelous is that tiny exoplanets are really, really hard to find. Although Barnard b is not habitable to life as we know it, its discovery is leading us closer to the identification of Earth-sized worlds that may be scattered elsewhere throughout the galaxy.
The discovery follows hints of a possible planetary signal orbiting the star in 2018. That hypothesized exoplanet was thought to be around three times the mass of Earth, orbiting at a distance of about 0.4 astronomical units.
Though any planet matching that mass or distance is yet to be confirmed, the more teensy Barnard b emerged after researchers conducted a careful campaign to observe the star. What's more, there might be three more exoplanets lurking even further from the star, out where they're harder to spot.
"Even if it took a long time," says astronomer Jonay González Hernández of the Institute of Astrophysics of the Canary Islands in Spain, "we were always confident that we could find something."
An infographic showing the nearest stars to the Sun. (IEEC/Science-Wave – Guillem Ramisa)
Barnard's Star, also known as GJ 699, is of intense interest to planetary astronomers. The only stars closer to Earth are the Centauri trinary system. Barnard's star isn't just a lone star, like the Sun; it's a red dwarf, the most common type of star in the galaxy. Studying it can tell us a lot about our galactic neighborhood and the planets there, planetary systems around single stars, and planetary systems around red dwarfs, and how habitable they might be.
Finding small exoplanets is a lot harder than finding the large ones. We find exoplanets mostly by identifying the effect they have on their host stars; the larger the exoplanet, the more prominent the effect.
If a star is smaller, though – like a small red dwarf, for instance – we can detect the signals of a smaller exoplanet than we would be able to for a larger star. And Barnard's star is close, which means it's easier to see than a star much farther away and therefore dimmer.
https://youtu.be/doMTuz9kc_g
The researchers used the European Southern Observatory's Very Large Telescope to look for signs of radial velocity. That's a signal that can be observed when a star moves around the mutual center of gravity it shares with an orbiting exoplanet. As the star wiggles slightly, the light it emits changes wavelength accordingly.
Astronomers can analyze this light and use it to work out if there is an exoplanet there, and how much mass that exoplanet has – since its mass informs how much the star wiggles.
Their data for Barnard's star showed no signs of the exoplanet detected back in 2018. But it does show a wiggle with a periodicity of 3.15 days. That suggests an exoplanet that goes around the star every 3.15 days. The depth of the wiggle suggests that the mass of that exoplanet, now known as Barnard b, is at minimum around 0.37 times the mass of Earth.
Animation showing how radial velocity is measured. (Alysa Obertas/Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0)
On such a short orbit, the exoplanet is very close to the star, just 0.02 astronomical units. Although red dwarf stars are cooler and dimmer than the Sun, that's still too close to the star to allow any life as we know it to exist.
"Barnard b is one of the lowest-mass exoplanets known and one of the few known with a mass less than that of Earth. But the planet is too close to the host star, closer than the habitable zone," González Hernández says. "Even if the star is about 2500 degrees cooler than our Sun, it is too hot there to maintain liquid water on the surface."
But that doesn't mean that the system as a whole is uninhabitable. The data showed hints that three other exoplanets may be orbiting Barnard's star, at greater distances than Barnard b. These signals are also faint, and more observations will be needed to confirm whether they are caused by orbiting exoplanets or something else.
"We now need to continue observing this star to confirm the other candidate signals," says astronomer Alejandro Suárez Mascareño of the Institute of Astrophysics of the Canary Islands.
"But the discovery of this planet, along with other previous discoveries such as Proxima b and d, shows that our cosmic backyard is full of low-mass planets."
Maybe we should drop them a text message. It's nice to be neighborly.
The research has been published in Astronomy & Astrophysics.
https://www.sciencealert.com/tiny-earth ... r-to-earth
зацените свежий видос
https://www.youtube.com/watch?v=V64ab_y2QNE
что я вынес из данной лекции - что губы это женский половой орган, а сиськи это жопа, вот,
то есть типо когда обезьяны ходили на четвереньках то всё было видно наглядно, а когда человек стал на две ноги, то уже как бы видно не стало сами понимаете чего и в результате эволюции у женщин губы стали имитировать сами понимаете что , а сиськи стали имитировать жопу, вот
ну в принципе, я где то в глубине себя чувствовал, что это так и есть
тайм код про губы
https://youtu.be/V64ab_y2QNE?t=1264
https://www.youtube.com/watch?v=V64ab_y2QNE
что я вынес из данной лекции - что губы это женский половой орган, а сиськи это жопа, вот,
то есть типо когда обезьяны ходили на четвереньках то всё было видно наглядно, а когда человек стал на две ноги, то уже как бы видно не стало сами понимаете чего и в результате эволюции у женщин губы стали имитировать сами понимаете что , а сиськи стали имитировать жопу, вот
ну в принципе, я где то в глубине себя чувствовал, что это так и есть
тайм код про губы
https://youtu.be/V64ab_y2QNE?t=1264
Кто сейчас на конференции
Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 2 гостя
