Пресс-релизы АНИ "Фиан-Информ" http://fian-inform.ru Fri, 22 Feb 2019 08:39:02 +0300 ru-ru «Хвосты» квазаров могут запутать космический телескоп и одновременно помочь ученым http://fian-inform.ru/astrofizika/item/587-kvazar http://fian-inform.ru/astrofizika/item/587-kvazar

Астрофизики из ФИАН, МФТИ и NASA нашли ошибку в определении координат центров активных ядер галактик телескопом Gaia и помогли ее исправить. Параллельно ученые получили независимое подтверждение астрофизической модели этих объектов. Статья опубликована в журнале The Astrophysical Journal.

 

 Gaia

Телескоп Gaia. Источник: ESA

 

    «Одним из основных результатов нашей работы является новый и относительно неожиданный способ косвенно исследовать оптическое излучение центральных областей активных ядер галактик. В оптическом диапазоне мы многого напрямую не видим. Оказалось, что радиотелескопы могут дополнить картину», — прокомментировал Александр Плавин, аспирант ФИАН, научный сотрудник лаборатории фундаментальных и прикладных исследований релятивистских объектов Вселенной МФТИ.

 

    Точность координат, получаемых на Земле оптическими телескопами, существенно ограничена. В 2013 году на орбиту Земли был запущен спутник-телескоп Gaia, способный улавливать оптические сигналы от относительно отдаленных источников и по ним восстанавливать координаты с большей точностью, чем это было возможно сделать с Земли. До Gaia самые точные координаты получали при помощи специальных систем радиотелескопов. Такие телескопы способны уловить низкочастотный (радио) сигнал с приличным разрешением. Это позволяет получить изображение в деталях, но точность измерения местоположения объектов в пространстве космоса несколько уступает точности Gaia. Однако, как обнаружили авторы статьи, и спутнику безоговорочно доверять нельзя. Сопоставление данных обоих методов показало, что Gaia при всей своей точности допускает систематическую ошибку при астрометрии целого класса космических объектов — активных ядер галактик. Для получения наиболее достоверной карты звездного неба спутнику необходима поддержка с Земли, и радиоданные помогают скорректировать координаты.

    Активное ядро галактики — это небольшая и очень яркая область в ее центре. Спектр излучения ядер отличается от звездного, поэтому возникает вопрос о природе излучающего объекта внутри ядра. Принято считать, что внутри ядра находится черная дыра, всасывающая вещество галактики-хозяина. Помимо самого диска галактики, яркого ядра и пылевого облака вокруг, в такой системе может присутствовать мощный выброс вещества — джет. По характеру джета активные ядра галактики разделяются на подклассы — квазары, блазары и прочие.

 

 VirgoA

Галактика Вирго А. Изображение с оптического телескопа. Источник: NASA

 

    Юрий Ковалев, руководитель лабораторий в ФИАН и МФТИ, добавил: «Мы предположили, что влияние джета может вносить систематическую ошибку в измерение координат активных ядер галактик у Gaia. Это предположение подтвердилось — оказалось, что для объектов с достаточно длинными джетами наблюдается закономерность: Gaia видит источник гораздо дальше по направлению джета, чем радиотелескоп».

 

 VirgoA jet

Активная галактика Дева А и ее джет. Изображение с радиоинтерферометра.
Из архива авторов статьи. © Юрий Ковалев

 

    Такую ошибку нельзя объяснить случайностью: существенный сдвиг наблюдался со статистической значимостью лишь у объектов с самыми длинными «хвостами» и не в случайном направлении, а в выделенном, совпадающем с направлением выброса.
Речь идет об активных ядрах, у которых длина выброса на порядки больше размеров самой галактики. При этом сдвиги составляли порядка длины джета.

    Начиная с прошлого года Gaia предоставляет еще и информацию о видимых «цветах» галактик. Это помогло авторам разделить вклад разных частей галактики в оптическое излучение и измеряемые координаты: источника, самого диска, джета, звезд. Оказалось, основная причина сдвига координат — длинные джеты и маленькие аккреционные диски. В то же время излучение звезд галактики практически не влияет на точность измерений.

    Все это позволило сказать, что астрофизические эффекты, связанные с длинными джетами, способны сбить с толку оптический телескоп Gaia. Значит, он не может считаться в полной мере самостоятельным источником данных для определения координат квазаров. Но для получения точного значения можно комбинировать данные со спутника и с земного радиотелескопа.

 

 GlobalVLBI

Мировая сеть радиотелескопов. Источник: HartRAO

 

    Александр Плавин добавил: «Комбинирование результатов наблюдений поможет в будущем детально восстановить структуру центральной системы диск-джет в квазарах с высочайшей подробностью — до долей парсек. Напрямую оптические телескопы получать такие изображения не могут. А у нас получится!».

 

    Результаты являются независимым подтверждением унифицированной модели активных ядер галактик. Эта модель объясняет поведение разных классов активных ядер галактик их ориентацией относительно наблюдателя, а не внутренними различиями самих объектов.

    Точная астрометрия объектов вне нашей Галактики имеет важное практическое применение. Именно по точным координатам отдаленных объектов — самым постоянным точкам на небе — можно составить наиболее пунктуальные системы координат, включая и те, которыми пользуется навигационные системы ГЛОНАСС и GPS.

    Работа была поддержана Российским научным фондом.

 

АКЦ ФИАН и пресс-служба МФТИ для АНИ «ФИАН-информ»

 

________________

От редакции. Дополнительно Вы можете ознакомиться со статьей Plavin A. V., Kovalev Y. Y., Petrov L. Dissecting the AGN disk-jet system with joint VLBI-Gaia analysis (на англ. языке)

]]>
info@fian-inform.ru (ФИАН-информ) Астрофизика Thu, 21 Feb 2019 14:29:21 +0300
Статус космического аппарата "Спектр-Р" и научная программа "РадиоАстрона" http://fian-inform.ru/masshtabnye-eksperimenty/item/585-ra-15012019 http://fian-inform.ru/masshtabnye-eksperimenty/item/585-ra-15012019

Spektr101011С 10 января 2019 года специалистам НПО им. Лавочкина не удается наладить связь со спутником "Спектр-Р". В рамках командных сеансов со станциями дальней космической связи в Медвежьих Озерах и Уссурийске не включается бортовой передатчик широконаправленных антенн.

 

При этом есть хорошие новости. Станции слежения и сбора научной информации проекта в Пущино (Россия) и Грин Бенк (США) продолжают детектировать узкополосный сигнал на частоте 8.4 ГГц от высоконаправленной 1.5-метровой антенны "Спектр-Р". Более того, бортовой аппаратурой происходит захват частоты в рамках т.н. "замкнутой петли" при излучении сигнала на 7.2 ГГц с Земли в сторону спутника. Это косвенно свидетельствует, что питание на борту спутника есть, обеспечиваются необходимые условия сохранения работоспособности служебной и научной аппаратуры.

 

Предварительные оценки указывают на надежду на восстановление связи. Коллеги из НПО продолжают работу.

 

Наблюдения "РадиоАстрона" в рамках научной программы AO6 продолжатся как только связь будет восстановлена.

 

Мы ожидаем поступления новых заявок на конкурс AO7 к 21 января 2019 г. для формирования очередного, уже седьмого года сильной научной программы наблюдений наземно-космического интерферометра.

 

Н. Кардашев и Ю.Ковалев (АКЦ ФИАН) для АНИ "ФИАН-информ"

_____________________________

Проект РадиоАстрон осуществляется Астрокосмическим центром Физического института им. П.Н. Лебедева Российской Академии наук и Научно-производственным объединением им. С.А. Лавочкина по контракту с Российским космическим агентством совместно с многими научно-техническими организациями в России и других странах.

]]>
info@fian-inform.ru (ФИАН-информ) Масштабные эксперименты Tue, 15 Jan 2019 10:02:41 +0300
Наночастицы повысят контрастность МРТ http://fian-inform.ru/priborostroenie/item/584-demikh2018 http://fian-inform.ru/priborostroenie/item/584-demikh2018

Магнитно-резонансная томография - важнейший инструмент современной медицины. Она позволяет врачам диагностировать образование опухолей и определять границы новообразований, оценивать результаты лечения, изучать характеристики кровотока, получать изображения головного мозга. Именно поэтому в данный момент активно ведутся исследования, направленные на дальнейшее совершенствование этой методики. О новой работе российских ученых, посвященной изучению контрастирующих веществ на основе наночастиц оксида железа, «ФИАН-информ» рассказал заведующий криогенным отделом ФИАН, д.ф.-м.н., профессор Евгений Иванович Демихов.

 

    Метод магнитно-резонансной томографии основан на явлении ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Во всех тканях человеческого организма содержится вода, в состав которой входят атомы водорода. Ядро каждого атома имеет ненулевой спин, причем при отсутствии внешнего воздействия спины могут иметь случайное направление. Если же поместить атомы в постоянное магнитное поле, то большинство спинов повернутся в направлении поля. При этом спины будут иметь возможность перевернуться, поглощая электромагнитное излучение с определенной (резонансной) частотой. Наблюдая за поглощением, мы можем получать изображение внутренней структуры организма. Через некоторое время после переворота спина происходит релаксация – атомы возвращаются в начальное состояние. Релаксация может быть вызвана различными причинами, при этом в каждой из тканей организма она происходит по-разному, что и позволяет нам различать их границы на томограмме.

    Для повышения контрастности изображения были разработаны контрастирующие вещества, или контрасты. Помещенные в организм, такие вещества накапливаются в определенных областях (например, опухолях) и меняют время релаксации спинов, что позволяет увидеть необходимое место на томограмме более четко. На сегодняшний день наиболее распространенными являются контрасты на основе гадолиния: они повышают интенсивность сигнала за счет увеличения времени так называемой продольной релаксации, которая объясняется взаимодействием атомов с окружением. Очевидным минусом таких препаратов является токсичность гадолиния, который может вызывать различные аллергические реакции и даже привести к смерти пациента. Кроме того, гадолиний довольно быстро выводится из организма, что лишает врачей возможности проводить длительные исследования.

 

dem2018 1 

Структура (слева) и схема синтеза (справа) магнитной наночастицы

 

    Группа ученых из ФИАН, РНИМУ им. Пирогова и РХТУ им. Менделеева провела исследование наночастиц оксида железа, которые также являются контрастирующим веществом, но действуют по другому принципу: они снижают интенсивность ЯМР-сигнала, сокращая время поперечной релаксации, связанной с взаимодействием спинов между собой. Явным преимуществом в данном случае является биосовместимость и биоразлагаемость вещества. Кроме того, повышается время циркуляции контраста в крови.

 

dem2018 2 

Оценка эффективности в экспериментах in vivo: скан в МРТ 1,5 Тл для мозга крысы

 

    В ходе эксперимента ученые исследовали зависимость времени поперечной релаксации от концентрации при различных величинах магнитного поля, чтобы определить область применения данного препарата. Оказалось, препарат эффективен в широком диапазоне магнитных полей и действительно позволяет получить томограммы головного мозга с улучшенным контрастом. Кроме того, были исследованы наночастицы со специальной белковой оболочкой, которая не позволяет им «слипаться» при циркуляции в крови.

    На сегодняшний момент все еще не создан препарат, который мог бы стать успешным на коммерческом рынке, а потому необходимо дальнейшее изучение свойств и поведения наночастиц.

 

К.Кудеяров, АНИ «ФИАН-информ»

]]>
info@fian-inform.ru (ФИАН-информ) Приборостроение Thu, 20 Dec 2018 13:21:09 +0300
Визит С.Бланда в ФИАН http://fian-inform.ru/sobytiya-i-meropriyatiya/item/581-bland http://fian-inform.ru/sobytiya-i-meropriyatiya/item/581-bland

В ФИАН на научном семинаре выступил доктор С. Бланд, с информацией о последних достижениях в области физики высоких плотностей энергии, полученных научной группой Физики плазмы Лаборатории им. Блэкета британского Имперского колледжа, которую он представлял во время визита.

bland 1
Доктор Саймон Бланд
источник фото: https://www.lps.cornell.edu/nnsa-center/

    Выступление С. Бланда состоялось в рамках визита в ФИАН, осуществленного по приглашению Российской академии наук при поддержке Научно-инновационной сети Великобритании в России (UK Science and Innovation Network in Russia).

         Саймон Бланд является постоянным сотрудником группы Физики плазмы Лаборатории им. Блэкетта Имперского Колледжа[1]. Группа, о результатах исследований которой он рассказывал на научном семинаре, более 20 лет занимается исследованиями в области физики высоких плотностей энергии. Наряду с Лабораторией Сандиа и Корнельским университетом (США), Курчатовским институтом, ТРИНИТИ и ФИАН (Россия), группа является одним из мировых лидеров в данной области.

    Основные исследования британская научно-исследовательская группа проводит с использованием импульсной силовой установки MAGPIE (Mega Ampere Generator for Plasma Implosion Experiments), позволяющей пропускать через различные нагрузки ток более полутора миллионов ампер за время менее двух десятимиллионных долей секунды. Такой ток позволяет создавать плотную плазму, разгонять её до скоростей в сотни километров в секунду и нагревать до температур термоядерного диапазона.

    Интерес к таким исследованиям связан с возможностями получения сверхмощных вспышек рентгеновского излучения в электроразрядных установках. В частности на установке ZR в Сандии (США) получены вспышки излучения мощностью более 300 миллиардов ватт.

    Значительный вклад в исследования процессов образования плазмы и генерации в ней излучения внесли ученые группы Физики плазмы, в том числе с участием ученых из ФИАН. С фиановцами также связаны работы по исследованию и использованию Х-пинчей в качестве уникальных источников рентгеновского излучения. Использование Х-пинчей для рентгенографии проволочных сборок позволило понять процессы образования и пинчевания плазмы и кардинальным образом изменить подходы к созданию мощных источников рентгена. Исследования генерации плазменных потоков привели к экспериментам по моделированию процессов пересоединения магнитных силовых линий и формирования струй в астрофизических объектах.

    В последнее время этой группой, при участии ученых ФИАН, ведутся работы по созданию на основе Х-пинчей малогабаритных источников мягкого и жесткого рентгеновского излучения для проекционной рентгенографии быстро меняющихся физических и биологических объектов, в том числе с использованием фазового контраста, а также скоростной дифрактометрии.

bland 2
«Команда» MAGPIE. В первом ряду сотрудники ФИАН С.А.Пикуз (второй справа) и Т.А.Шелковенко (третья справа)
источник фото: https://www.lps.cornell.edu/nnsa-center/

    После семинара д-р Саймон Бланд посетил лаборатории Отдела физики высоких плотностей энергии Отделения ядерной физики и астрофизики ФИАН, где ему рассказали об изучении высоковольтных разрядов в газах (научная группа под руководством А.В. Огинова), об исследовании физики Х-пинчей и использования в исследованиях вещества при быстром электроразрядном вложении энергии (научная группа под руководством С.А. Пикуза).

    Также были обсуждены направления дальнейшего сотрудничества ФИАН и Имперского колледжа. И здесь обе стороны отметили такие направления, как:

1. Исследование Х-пинчей на различных установках ФИАН и Имперского колледжа с последующим сопоставлением полученных результатов для получения наиболее эффективных методов генерации излучения в широком спектральном диапазоне.

2. Разработка методов, аппаратуры и способов использования спектроскопии поглощения в рентгеновском и УФ диапазонах в исследованиях по физике «теплого» вещества и горячей плазмы в различных физических объектах.

3. Разработка методов оптического зондирования высокого пространственного разрешения и их последующего внедрения в ФИАН и ИК для исследований различных электроразрядных процессов.

    Как отметили обе стороны встречи, визит С. Бланда в ФИАН был полезен для них обеих, поскольку несет в себе хорошие перспективы для продолжения плодотворного сотрудничества.

Е. Любченко, АНИ «ФИАН-информ»

_______________________

[1]     Dr. Simon Bland, Blackett Laboratory, Department of Physics, Faculty of Natural Sciences, Imperial College (officially Imperial College of Science, Technology and Medicine), London, UK Назад к тексту

]]>
info@fian-inform.ru (ФИАН-информ) События и мероприятия Wed, 03 Oct 2018 14:37:21 +0300
Наблюдая за Солнцем: проект «СОЛЯРИС» http://fian-inform.ru/masshtabnye-eksperimenty/item/580-solaris http://fian-inform.ru/masshtabnye-eksperimenty/item/580-solaris

Мы живем в эпоху, когда изучение Солнца наземными обсерваториями постепенно уходит в прошлое. Наземные обсерватории зависят от погодных условий, смены дня и ночи. Кроме того, их возможности ограничены тем, что большая часть солнечного излучения поглощается атмосферой Земли. Для исследований солнечной активности необходимо проводить наблюдения в космосе, и ФИАН является активным игроком в этой области: с самого начала космической эры ученые института участвуют в создании научных приборов для космических аппаратов. Об одном из таких проектов нам рассказал главный научный сотрудник ФИАН, доктор физ.-мат. наук Сергей Александрович Богачев.

 

    Традиционно космические исследования, проводимые институтами Российской Академии наук, направлены на развитие фундаментальной науки: в ходе таких экспериментов обычно накапливается большой объем данных, которые не устаревают и могут изучаться в течение долгого времени. Однако в настоящее время огромную важность приобретают и прикладные задачи, требующие исследования солнечной активности: изучение влияния Солнца на спутниковую навигацию, учёт состояния Солнца при прогнозировании различных погодных явлений и многое другое. Эти задачи не могут быть решены отдельными измерениями и требуют непрерывного мониторинга солнечной активности в режиме реального времени. Это, в числе прочего, накладывает особые требования на используемую аппаратуру: необходима высокая надежность приборов, а также быстрая обработка получаемых данных на Земле.

 

solaris1 

Изображение Солнца, полученное аппаратурой ФИАН в 2009 году на борту российского космического аппарата КОРОНАС-Фотон.
Изображение предоставлено С.А. Богачевым

 

    Первый российский проект по наблюдению Солнца для прикладных целей получил название «СОЛЯРИС», разработка его концепции поручена «Роскосмосом» ФИАНу. «Этот проект будет полностью открытым: результаты наших измерений будут доступны в Интернете. Мы воспринимаем такой формат с большим энтузиазмом: с одной стороны, открытый проект – это современно, а с другой – это серьезный вызов и большая ответственность» - считает главный научный сотрудник Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца ФИАН Сергей Александрович Богачев, который стал руководителем «СОЛЯРИСА». Сейчас завершается последний год научной стадии проекта, целью которого было определить основные черты будущей космической миссии: на какой орбите должен находиться космический аппарат, какие измерительные приборы он должен нести на борту и ряд других вопросов.

    Ученые решили поместить спутник на не вполне обычной орбите, которую отечественные аппараты еще не посещали: в точке Лагранжа L1. В этой точке, расположенной на расстоянии 1.5 миллионов километров от Солнца, силы притяжения Земли и Солнца уравновешивают друг друга, кроме того, в ней почти отсутствует воздействие магнитного поля Земли – космический аппарат будет находиться по сути в идеальных условиях, что позволит проводить измерения без помех со стороны Земли.

 

solaris2 

Расположение точек Лагранжа. Космический аппарат будет вести наблюдения из точки L1.
Изображение предоставлено С.А. Богачевым

 

    В ходе обсуждения облика будущей космической обсерватории сформировалась коллаборация из четырёх научных организаций, каждая из которых взяла на себя ответственность за определённый участок научной программы. Так ФИАН, одновременно являющийся координатором проекта, взял на себя задачу создания космических телескопов – приборов, которые позволят получать и передавать на Землю в режиме реального времени изображения Солнца и тем самым прямо наблюдать формирование активных солнечных процессов – вспышек, выбросов вещества, гигантских протуберанцев. Созданием прибора для регистрации потоков ускоренных частиц (протонов и электронов) займется НИИЯФ МГУ. Жесткое излучение Солнца, которое также как частицы оказывает влияние на космические аппараты и верхнюю атмосферу Земли, позволит детектировать блок приборов, разрабатываемый в ИАФ МИФИ. Наконец, будет проводиться наблюдение за солнечным ветром – непрерывными потоками плазмы, испускаемыми Солнцем. Наблюдать солнечный ветер вблизи Земли невозможно из-за воздействия магнитного поля на плазму, а вот в точке Лагранжа подобные возмущения отсутствуют. Разработкой аппаратуры для этих наблюдений занимается ИКИ РАН. На сегодняшний день завершается теоретическая проработка проекта, в ближайшее время ученые планируют перейти к практической реализации.

    Наблюдения за солнечной активностью имеют важнейшее значения для поддержки функционирования навигационных спутников, без которых уже сегодня невозможно представить нашу жизнь: последствия солнечных вспышек – одна из основных причин сбоев в их работе. Исследования также облегчат прогнозирование погоды: солнце оказывает заметное влияние на движение воздушных масс в атмосфере Земли, а кроме того является основной причиной магнитных бурь и полярных сияний. Результаты подобных измерений вызывают большой интерес в обществе: уже сегодня сайт центра космической погоды ФИАНа, публикующий данные с зарубежных аппаратов, посещают 10-15 тысяч людей в сутки. Запуск собственного аппарата позволит вывести эту работу на новый уровень. Также Сергей Александрович особо подчеркнул важность подобных проектов для пилотируемой космонавтики:

 

    «Даже если сейчас это нереально, то в какой-то момент люди обязательно полетят на Марс или другие планеты. Оказываясь вне защитного поля Земли, человек подвергается воздействию радиации, поэтому ему просто необходимо наблюдать за солнечной активностью. Можно сказать, что страна, которая первая научится точно прогнозировать космическую погоду, завоюет Солнечную систему».

 

К. Кудеяров, АНИ «ФИАН-информ»

]]>
info@fian-inform.ru (ФИАН-информ) Масштабные эксперименты Wed, 19 Sep 2018 14:03:37 +0300
Визит делегации Республики Узбекистан в ФИАН http://fian-inform.ru/sobytiya-i-meropriyatiya/item/579-ruz http://fian-inform.ru/sobytiya-i-meropriyatiya/item/579-ruz

В Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) делегация Республики Узбекистан, возглавляемая Заместителем Генерального прокурора Республики Узбекистан А.Ю. Мавлоновым, приняла участие в мероприятиях в рамках совещания с Росфинмониторингом, проходившим 8-10 августа 2018 года.

 

 IMG 8569 pr1
Визит делегации Республики Узбекистан в ФИАН
© Фото: Е.А. Любченко (ФИАН)

 

    9 августа в ФИАНе состоялся семинар, посвященный научным исследованиям по проблеме отмывания денег и финансированию терроризма (ПОД/ФТ), проводимый в Российской Федерации. Вступительное слово произнес директор ФИАН Н.Н. Колачевский. Основной доклад «О проведении научных исследований по развитию финансового мониторинга в Российской Федерации» сделал старший научный сотрудник ФИАН И.Ю. Типунин. После доклада состоялось продолжительное обсуждение затронутых в нем тем.

    Обсуждение перспектив научного и образовательного сотрудничества между Российской Федерацией и Республикой Узбекистан продолжилось в ФИАН 10 августа. В их ходе были определены основные направления такого сотрудничества, в частности – создание совместных научных лабораторий и образовательных программ.

    По результатам совместной работы директором Физического института им. П.Н. Лебедева РАН Н.Н. Колачевским и проректором по научной и инновационной работе Ташкентского университета информационных технологий им. Мухаммада ал-Хорезми (ТУИТ) Б.Ш. Усмоновым был подписан меморандум о сотрудничестве, предусматривающий совместную работу по проблематике информационных технологий и моделирования сложных социально-экономических систем, включая проблематику, связанную с противодействием отмыванию денег, финансированию терроризма и финансированию распространения оружия массового уничтожения.

 

 IMG 8569 pr2
Директор ФИАН Н.Н. Колачевский (слева) и проректор по научной и инновационной работе ТУИТ Б.Ш. Усмонов (справа) подписывают меморандум о сотрудничестве
© Фото: Е.А. Любченко (ФИАН)

]]>
info@fian-inform.ru (ФИАН-информ) События и мероприятия Mon, 20 Aug 2018 13:31:43 +0300
10 конференция RICH проходит в Москве http://fian-inform.ru/sobytiya-i-meropriyatiya/item/578-rich2018 http://fian-inform.ru/sobytiya-i-meropriyatiya/item/578-rich2018

RICH2018С 29 июля по 4 августа 2018 года в Москве проходит Международная конференция RICH (Ring Image Cherenkov Detector – детекторы, регистрирующие кольца черенковского излучения), организованная Физическим институтом им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН).

 

    В настоящее время черенковские детекторы используются в физике высоких энергий во всех крупных мировых научных центрах, таких как ЦЕРН, ФАИР, КЕК, Фермилаб, ОИЯИ, ИЯФ СО РАН, в физике нейтрино и космических лучей. Кроме того, черенковское излучение находит новейшие применение в химии, биологии, медицине, в ускорительной и лазерной технике.

    Конференция RICH является одним из наиболее престижных международных событий, посвященных технологии регистрации элементарных частиц, и проводится раз в два года в ведущих индустриальных странах (предыдущие конференции прошли в Японии, Франции, Италии, Израиле и др.).

    Москва получила почетное право проведения юбилейной, десятой, конференции RICH в 2018 году. Ключевым организатором стал Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН), где Павел Алексеевич Черенков – первооткрыватель черенковского излучения, проработал бóльшую часть своей жизни. За свое открытие Павел Алексеевич был удостоен Нобелевской премии по физике 1958 года. Символично, что юбилейная конференция RICH совпадает по времени с 60-й годовщиной присуждения Нобелевской премии П.А. Черенкову.

    В работе конференции принимают участие более ста ведущих ученых, представляющих свыше 30 университетов и научных центров 16 стран мира.

 

    Основные мероприятия, связанные с конференцией RICH 2018, проходят в здании Президиума Академии наук. Памятная сессия, посвященная П.А. Черенкову, пройдет в стенах ФИАН 1 августа (среда) 2018 г. с 17:00 до 19:00.

 

Более подробно с информацией о конференции (программа, контакты оргкомитета и проч.) можно ознакомиться на сайте RICH 2018.

 

Оргкомитет RICH-2018 для АНИ «ФИАН-информ»

]]>
info@fian-inform.ru (ФИАН-информ) События и мероприятия Tue, 31 Jul 2018 10:46:31 +0300
Рожденные в начале времен: первичные черные дыры http://fian-inform.ru/sobytiya-i-meropriyatiya/item/577-bjcarr http://fian-inform.ru/sobytiya-i-meropriyatiya/item/577-bjcarr

В ФИАНе прошла лекция профессора Лондонского университета Королевы Мэри (Queen Mary University of London) Бернарда Дж. Карра. Профессор занимается изучением первичных черных дыр уже более пятидесяти лет; на этой лекции он рассказал слушателям о том, чем первичные черные дыры отличаются от обыкновенных, зачем астрофизики занимаются их поиском, и как они могут быть связаны с темной материей.

 

 Carr sm1
Профессор Карр во время интервью в ФИАН

 

    Первичные черные дыры – гипотетические космические объекты, которые могли образоваться на ранней стадии эволюции Вселенной, в эпоху доминирования излучения над веществом, называемой Горячей Вселенной. В эту эпоху плотность вещества во Вселенной сильно менялась с течением времени. Так как для образования черных дыр необходимо вещество сравнимой плотности с «плотностью» самой черной дыры, первичные черные дыры могли иметь как очень большие, так и очень маленькие массы, в то время как обычные черные дыры, образующиеся в результате коллапса звезд, имеют массы больше или порядка 10 масс Солнца. С другой стороны, в эпоху Горячей Вселенной были велики температура и давление, препятствующие сжатию вещества в черную дыру, поэтому для возникновения в ней черных дыр необходимы значительные возмущения плотности вещеста.

    Профессор Карр, рассказывая о том, как могли образоваться первичные черные дыры, отметил, что самая популярная гипотеза их происхождения – флуктуации гравитационного потенциала большой амплитуды, родившиеся на этапе инфляции Вселенной – быстрого экспоненциального расширения, вероятно, происходившего в самом начале Большого Взрыва. Впоследствии, на этапе Горячей Вселенной, эти флуктуации гравитационного потенциала превратились в возмущения плотности вещества. Результатом этих возмущений стало, например, возникновение галактик, их крупномасштабной структуры и т. д. Подобный механизм мог привести и к появлению черных дыр в некоторый инфляционных моделях. Изучая первичные черные дыры, астрофизики могут узнать многое о физических условиях в Ранней Вселенной, в частности, о самом процессе инфляции.

    Ученые разделяют первичные черные дыры на несколько видов в зависимости от их массы. Объекты с массой меньше миллиарда тонн были подвержены активному испарению за счет излучения Хокинга, поэтому сегодня мы не можем их наблюдать, однако их изучение представляет интерес, так как оно могло повлиять на разные процессы, происходившие во Вселенной ранее. Такие как, например, синтез легких элементов или спектральные возмущения реликтового излучения. Первичные дыры, имеющие массу больше миллиарда тонн, отличаются от черных дыр, образующихся в результате звездного коллапса только тем, что изначально не вращаются, поэтому они могут быть обнаружены аналогично: например, при наблюдении гравитационного линзирования – искажения хода световых лучей в гравитационном поле массивных объектов.

    Существование первичных черных дыр не доказано до сих пор, однако если они все же реальны, это поможет решить многие важнейшие космологические проблемы, в частности, проблему темной материи.

 

    «Физики ищут элементарные частицы, которые могли бы стать кандидатами на роль темной материи, более сорока лет, но пока безрезультатно. В то же время мы можем с уверенностью сказать, что черные дыры существуют», – заметил профессор Карр.

 

    Согласно модели Большого взрыва, плотность барионной материи, в том числе обычных черных дыр, должна быть ниже, чем плотность темной материи. Однако первичные черные дыры образовывались не из тех барионов, которые существуют в настоящее время, а из смеси излучения и вещества, существовавшего в Горячей Вселенной, что делает их перспективными кандидатами на роль темной материи.

    Теория первичных черных дыр может быть полезна и при анализе данных, получаемых гравитационно-волновым интерферометром LIGO. Черные дыры, зарегистрированные в ходе измерений, имеют несколько большую массу, чем предполагалось учеными. Одно из предлагаемых объяснений такого расхождения – то, что эти черные дыры могли быть первичными.
Кроме того, существует предположение о том, что первичными могут быть сверхмассивные черные дыры, расположенные в центрах галактик. Традиционно предполагалось, что эти черные дыры образовались уже после формирования галактик, однако некоторые физики считают, что события развивались в обратном порядке. Сверхмассивные первичные черные дыры могли также непосредственно оказывать некоторое влияние на формирование крупномасштабный космологической структуры.

 

Carr sm2
Профессор Карр на лекции

 

    Прочитанную лекцию профессор Карр посвятил памяти своего наставника Стивена Хокинга – знаменитого астрофизика, который умер в мае этого года. Важнейшим из его открытий является излучение черных дыр, названное в честь ученого.

 

    «Интересно, что даже если первичные черные дыры и не существуют, их изучение имело огромное значение для науки: Стивен Хокинг открыл свое излучение, размышляя именно о первичных черных дырах!» – подытожил профессор.

 

К. Кудеяров, АНИ «ФИАН-информ»

 

___________________________

От редакции.

1. При желании Вы также можете посмотреть видеозапись лекции Б.Дж. Карра (язык - английский), размещенную на сайте ФИАН

2. Публичная лекция проф. Б.Дж. Карра в ФИАН организована при деятельном участии Научно-инновационной сети Великобритании в России (UK Science and Innovation Network in Russia).
logoTwitter

]]>
info@fian-inform.ru (ФИАН-информ) События и мероприятия Mon, 30 Jul 2018 16:46:45 +0300
Размер имеет значение: что могут наночастицы http://fian-inform.ru/optika/item/574-nanochastitsy http://fian-inform.ru/optika/item/574-nanochastitsy

В ФИАНе сконструирована и запущена установка для получения наноразмерных материалов на основе металлов и их оксидов. Материалы в дальнейшем найдут применение как компоненты оптически активных материалов, органо-неорганических композиционных материалов различного назначения, например, лакокрасочных и полиграфических материалов, сорбентов в устройствах для очистки воды, а также для создания новых систем диагностики и лечения различных заболеваний. Автор работы Н.А. Булычев награжден премией Правительства Москвы молодым ученым.

nab 1Установка для получения наноразмерных материалов, созданная в ФИАНе. Верхняя часть – ультразвуковой излучатель, нижняя – кавитационная камера с жидкостью

 

    Получение частиц нанометрового размера (1 нм = 10−6 мм) является перспективным направлением современной науки, так как подобные материалы проявляют особые свойства, не характерные для макроскопических частиц. В отделе люминесценции ФИАН под руководством ведущего научного сотрудника, доктора химических наук Николая Алексеевича Булычева создана система для получения наноразмерных материалов в акустоплазменном разряде.

    Акустоплазменный разряд – само по себе необычное, мало изученное на данный момент физическое явление. Чтобы его наблюдать, в жидкость (например, в воду) погружаются электроды из материала, частицы которого необходимо получить. К ним прикладывается напряжение, вызывающее пробой, и из электродов начинают вылетать частицы. Не все из них долетают до противоположного электрода, некоторые охлаждаются по пути и образуют нужный нам материал. В то же время на область между электродами оказывается интенсивное ультразвуковое воздействие, генерируемое специальным излучателем. Ультразвук должен быть настолько сильным, чтобы в жидкости начала происходить кавитация.

     Кавитация – явление, проявляющееся при распространении интенсивных звуковых волн в жидкостях.

 

    «Каждый плавал в море и видел, что такое продольное волна: волнуется море, и в такт ему колеблются растения на дне. Звук – тоже продольная волна, и при большой интенсивности звуковых колебаний в фазе разрежения в толще воды появляются разрывы, полости. Эти "пузырьки" схлопываются и порождают вторичную ударную волну, которая как раз и может дробить твердое вещество на частицы. Кавитация очень опасна для гребных винтов кораблей и насосов, так как может их разрушать, однако ученые смогли поставить ее на службу науке – кавитация сделала возможным получение мелких частиц с необычными свойствами», – объясняет Николай Алексеевич.

 

    Диспергирование (измельчение) частиц ультразвуком – хорошо известный метод получения наноматериалов, однако совмещение режима кавитации с плазменным разрядом – новаторский подход ученых ФИАНа. Кавитация превращает жидкость в особую среду, занимающее промежуточное положение между жидкостью и паром, а значит, меняет ее электрические свойства. Соответственно, получаемые частицы обладают особыми свойствами. Химические методы дают возможность создать частицы более правильной формы, а вот поверхность частиц, полученных в акустоплазменном разряде, является «дефектной» из-за взрывного характера процесса кавитации. Такая поверхность позволяет получать особые оптические свойства: «дефекты» в веществе светятся гораздо ярче, чем однородная поверхность. Кроме того, поверхность полученных в акустоплазменном разряде частиц «активирована», т. е. лучше взаимодействует с другими частицами и соединениями, что дает возможность синтезировать новые вещества, например, комбинировать органические и неорганические составляющие. Разработанный метод позволяет получать наночастицы металлов и оксидов металлов, в том числе благородных, различные формы углерода (например, популярные сегодня нанотрубки и нановолокна), а также частицы типа «ядро-оболочка», в которых внутренняя и внешняя части состоят из различных соединений.

 

nab 3 

Спектры фотолюминесценции наночастиц оксида вольфрама, полученных в плазменном разряде под действием ультразвука: черный график – в присутствии кавитации, красный – без кавитации. При равных концентрациях частиц, интенсивность излучения от материала, полученного в присутствии кавитации, значительно больше

 

nab 2Протекание акустоплазменного разряда с активным выделением водорода

    Спектр применения получаемых наночастиц крайне широк. Они могут быть использованы в оптике при создании современных светоизлучающих устройств, например, перестраиваемых источников излучения высокочастотного, терагерцового диапазона – это локаторы, детекторы аэрозолей, сканеры, или люминофоров, устройств оптической памяти, квантовых генераторов и детекторов ионизирующего излучения. В медицине – для направленного воздействия на клетки. Было показано, что наночастицы могут внедряться в раковые клетки и уничтожать их под действием слабого ультразвука. Медицина вообще может стать одним из главных потребителей наноразмерных материалов: наночастицы, взаимодействуя с белками крови, способны влиять на ход различных реакций в организме, что может быть использовано для ранней диагностики и предупреждения болезней.

    Описанный метод получения наночастиц может применяться и в непрерывном потоке жидкости. Частицы, образуемые при воздействии разряда и ультразвука на поток, а также сопутствующие процессу ультрафиолетовое излучение и электрическое поле обладают способностью уничтожать в воде вредные микроорганизмы. В результате сотрудничества Н.А. Булычева и ученых из Чили, технология плазменной очистки была внедрена в этой латиноамериканской стане, где нехватка чистой воды является серьезной проблемой для населения.

     Наконец, стоит отметить, что в процессе протекания акустоплазменного разряда активно разлагается жидкая среда, и, если она состоит из водородсодержащих молекул, то синтезируется и выделяется газообразный водород. При этом есть два важных преимущества – относительно высокий энергетический КПД и возможность использования в качестве жидких сред сырья очень низкого качества – вода с примесями органики, спирты, фенолы, альдегиды, их смеси и эмульсии. В свете роста популярности водорода как «зеленого топлива» подобный способ его получения также представляет большой интерес.

 

    «Явление акустоплазменного разряда интересное, многообещающее, и его возможности далеко не исчерпаны», – говорит Николай Алексеевич. – «Сейчас одна из ближайших задач, которую я вижу, это создание методики синтеза наночастиц смешанных оксидов металлов, где кристаллическая решетка состоит из атомов разных металлов и кислорода. Такие соединения весьма сложно синтезировать традиционными методами, а они очень перспективны при создании новых люминесцентных керамик различного назначения, например, источников УФ-излучения в практически значимом диапазоне с высоким квантовым выходом. Так что будем работать, и, как говорилось в фильме "Бриллиантовая рука" про премию: "Дай Бог – не последняя!"».

 

nab

Н.А. Булычев рядом с установкой по очистке воды,
работающей на основе предложенной им технологии

 

 

К. Кудеяров, АНИ «ФИАН-информ»

____________________

От редакции.

1. Иллюстративные материалы предоставлены Н.А. Булычевым.

2. Дополнительно Вы можете ознакомиться с результатами исследований в публикациях:

1) A.S. Averyushkin, A.N. Baranov, N.A. Bulychev, M.A. Kazaryan, A.D. Kudryavtseva, M.A. Strokov, N.V. Tcherniega, K.I. Zemskov. Stimulated Low Frequency Raman Scattering in Cupric Oxide Nanoparticles Water Suspension. Optics Communications, 2017, Vol. 389, p. 51-53.

2) N.A. Bulychev, M.A. Kazaryan, A.S. Averyushkin, A.A. Chernov, A.L. Gusev. Hydrogen Production by Low-Temperature Plasma Decomposition of Liquids. International Journal of Hydrogen Energy, 2017, Vol. 42, 20934-20938.

3) A.E. Erokhin, I.V. Smetanin, S.M. Mikhailov, N.A. Bulychev. Spectral shifts of stimulated Rayleigh – Mie scattering in Ag nanoparticle colloids, Optics Letters, 2018, Vol. 43. I.7, p.1593.

]]>
info@fian-inform.ru (ФИАН-информ) Оптика Wed, 30 May 2018 09:53:00 +0300
Запуск суперколлайдера SuperKEKB: первое столкновение электронов и позитронов http://fian-inform.ru/masshtabnye-eksperimenty/item/573-belle2 http://fian-inform.ru/masshtabnye-eksperimenty/item/573-belle2

26 апреля 2018 года: в 00:38 по японскому времени в международном научном центре KEK (г. Цукуба, Япония) произошло первое столкновение электронов и позитронов в суперколлайдере SuperKEKB. Детектор Belle-II, установленный в точке столкновения пучков, впервые зарегистрировал процесс электрон-позитронной аннигиляции (аннигиляции материи и антиматерии), в результате которой образовались новые частицы, в том числе содержащие пары b анти-b кварков. Это первое электрон-позитронное столкновение в лаборатории физики элементарных частиц KEK за последние 8 лет; предыдущий коллайдер KEKB (и детектор Belle) остановил набор данных в 2010 году.

 

image 

 Одно из первых событий в детекторе Belle-II
Изображение предоставлено международной коллаборацией Belle-II

 

    Новый детектор Belle-II на суперколлайдере SuperKEKB был спроектирован и построен международной коллабораций, включающей более 750 ученых из 25 стран. По сравнению с предыдущим детектором Belle, детектор Belle-II обладает значительными преимуществами и позволяет детектировать и реконструировать события с существенно большей частотой за счет рекордной светимости коллайдера SuperKEKB, превышающую светимость коллайдера KEKB в 40 раз! За десятилетие работы планируется зарегистрировать более 50 миллиардов событий, содержащих пары B-анти-B-мезонов, что в 50 раз превышает весь образец данных проекта KEKB/Belle.

    Новый суперколлайдер SuperKEKB совместно с детектором Belle-II, представляет собой научный комплекс, предназначенный для поиска Новой физики за пределами Стандартной модели с помощью измерения редких распадов элементарных частиц, содержащих прелестные и очарованные кварки, а также с помощью исследования распадов тау-лептонов. К основным задачам эксперимента Belle-II относятся поиск новых частиц, поиск причин доминирования материи над антиматерией, а также поиск ответов на другие открытые фундаментальные вопросы Вселенной.

    В марте 2018 года KEK начал новый этап запуска асимметричного электронно-позитронного коллайдера SuperKEKB с новой чрезвычайно сложной системой сверхпроводящих фокусирующих магнитов и с детектором Belle-II, установленным в точке взаимодействия. Впервые пучок электронов с энергией 7 ГэВ был успешно запущен и сохранен в высокоэнергетическом кольце 21 марта, а пучок позитронов с энергией 4 ГэВ в низкоэнергетическом кольце 31 марта. С тех пор прецизионная настройка сталкивающихся пучков ускорителя в точке взаимодействия детектора Belle-II продолжалась в течение нескольких недель.

    В отличие от Большого адронного коллайдера в ЦЕРН (Женева, Швейцария), являющегося ускорителем с самой высокой энергией сталкивающихся протонов, электрон-позитронный суперколлайдер SuperKEKB спроектирован для достижения рекордной светимости. Сегодня SuperKEKB является мировым лидером по светимости.

    Полностью пресс релиз можно найти на сайте: https://www.kek.jp/en/newsroom/2018/04/26/0700/

    Подробную информация об эксперименте Belle-II на суперколлайдере SuperKEKB можно найти на сайте http://belle2.jp/

 

    Физики Лаборатории тяжёлых кварков и лептонов ФИАН являются членами международных коллабораций Belle & Belle-II (KEK, Япония). При их непосредственном участии создана самая большая по площади подсистема Belle-II, торцевой детектор для регистрации мюонов и долгоживущих нейтральных каонов.

]]>
info@fian-inform.ru (ФИАН-информ) Масштабные эксперименты Fri, 27 Apr 2018 14:12:53 +0300