Buhaton nato ang atong butang ug basin mahitabo ang rebolusyon

Dagkong mga nadiskobrehan, maisugon nga mga teyoriya, mga kauswagan sa siyensya. Ang media puno sa ingon nga mga pormulasyon, kasagaran gipasobrahan. Sa usa ka lugar sa landong sa "dako nga pisika", ang LHC, sukaranan nga mga pangutana sa kosmolohiya ug ang away batok sa Standard Model, ang mga kugihan nga tigdukiduki hilom nga nagbuhat sa ilang trabaho, naghunahuna bahin sa praktikal nga mga aplikasyon ug nagpalapad sa natad sa among kahibalo sa matag lakang.

"Buhaton nato ang atong kaugalingon nga butang" mahimo nga ang slogan sa mga siyentipiko nga nalambigit sa pag-uswag sa thermonuclear fusion. Kay, bisan pa sa dagkong mga tubag sa dagkong mga pangutana, ang solusyon sa praktikal, daw walay hinungdan nga mga problema nga nalangkit niini nga proseso, makahimo sa pag-rebolusyon sa kalibutan.

Tingali, pananglitan, mahimo’g mahimo ang gamay nga pagsagol sa nukleyar - nga adunay kagamitan nga mohaum sa usa ka lamesa. Ang mga siyentipiko sa Unibersidad sa Washington nagtukod sa aparato sa miaging tuig Z-pinch (1), nga makahimo sa pagpadayon sa usa ka reaksyon sa fusion sulod sa 5 microseconds, bisan pa ang nag-unang impresibo nga impormasyon mao ang miniaturization sa reactor, nga mao lamang ang 1,5 m ang gitas-on. Ang Z-pinch nagtrabaho pinaagi sa pag-trap ug pag-compress sa plasma sa usa ka gamhanan nga magnetic field.

Dili kaayo epektibo, apan mahimo’g labi ka hinungdanon paningkamot sa . Sumala sa panukiduki sa US Department of Energy (DOE), nga gipatik kaniadtong Oktubre 2018 sa journal Physics of Plasmas, ang mga fusion reactor adunay katakus nga makontrol ang oscillation sa plasma. Kini nga mga balud nagduso sa mga partikulo nga adunay taas nga enerhiya gikan sa sona sa reaksyon, nga nagdala kanila sa pipila ka kusog nga gikinahanglan alang sa reaksyon sa fusion. Usa ka bag-ong pagtuon sa DOE naghulagway sa sopistikado nga mga simulation sa kompyuter nga makasubay ug makatagna sa pagporma sa balud, nga naghatag sa mga pisiko sa abilidad sa pagpugong sa proseso ug pagpugong sa mga partikulo. Naglaum ang mga siyentipiko nga ang ilang trabaho makatabang sa pagtukod ITER, tingali ang labing inila nga experimental fusion reactor nga proyekto sa France.

Usab mga kalampusan sama sa plasma temperatura 100 milyon degrees Celsius, nakuha sa katapusan sa miaging tuig sa usa ka grupo sa mga siyentipiko sa China Institute of Plasma Physics sa Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST), usa ka pananglitan sa usa ka lakang sa lakang nga pag-uswag padulong sa episyente nga pagsagol. Sumala sa mga eksperto nga nagkomento sa pagtuon, mahimo kini nga hinungdanon nga hinungdanon sa nahisgutan nga proyekto sa ITER, diin ang China miapil kauban ang 35 nga ubang mga nasud.

Superconductor ug electronics

Ang laing lugar nga adunay dako nga potensyal, diin gamay, makuti nga mga lakang ang gihimo imbes nga dagkong mga kauswagan, mao ang pagpangita alang sa mga superconductor nga adunay taas nga temperatura. (2). Ikasubo, adunay daghang bakak nga mga alarma ug wala'y panahon nga mga kabalaka. Kasagaran ang mga report sa rave media nahimo nga pagpasobra o dili tinuod. Bisan sa mas seryoso nga mga taho kanunay adunay "apan". Sama sa usa ka bag-o nga taho, ang mga siyentipiko sa Unibersidad sa Chicago nakadiskobre sa superconductivity, ang abilidad sa pagdala sa elektrisidad nga walay pagkawala sa pinakataas nga temperatura nga natala sukad. Gamit ang labing bag-ong teknolohiya sa Argonne National Laboratory, usa ka grupo sa mga lokal nga siyentista ang nagtuon sa klase sa mga materyales diin ilang naobserbahan ang superconductivity sa mga temperatura nga -23°C. Kini usa ka paglukso sa mga 50 degrees gikan sa miaging nakumpirma nga rekord.

2. Superconductor sa usa ka magnetic field

Ang catch, bisan pa, mao nga kinahanglan nimo nga magamit ang daghang presyur. Ang mga materyales nga gisulayan mao ang mga hydride. Sulod sa pipila ka mga panahon, ang lanthanum perhydride usa ka partikular nga interes. Sa mga eksperimento, nakit-an nga ang labi ka manipis nga mga sample sa kini nga materyal nagpakita sa superconductivity sa ilawom sa aksyon sa mga pressure sa range gikan sa 150 hangtod 170 gigapascals. Ang mga resulta gimantala niadtong Mayo sa journal Nature, co-authored ni Prof. Vitaly Prokopenko ug Eran Greenberg.

Aron mahunahuna ang praktikal nga paggamit niini nga mga materyales, kinahanglan nimo nga ipaubos ang presyur ug usab ang temperatura, tungod kay bisan hangtod sa -23 ° C dili kaayo praktikal. Ang pagtrabaho niini usa ka tipikal nga gamay nga lakang sa pisika, nga nagpadayon sa daghang mga tuig sa mga laboratoryo sa tibuuk kalibutan.

Ang sama nga magamit sa gipadapat nga panukiduki. magnetic phenomena sa electronics. Bag-ohay lang, gamit ang sensitibo kaayo nga magnetic probes, usa ka internasyonal nga grupo sa mga siyentista ang nakakaplag ug katingad-an nga ebidensya nga ang magnetism nga mahitabo sa interface sa nipis nga mga layer sa non-magnetic oxide dali nga makontrol pinaagi sa paggamit sa gagmay nga mga mekanikal nga pwersa. Ang pagkadiskobre, nga gipahibalo sa miaging Disyembre sa Nature Physics, nagpakita sa usa ka bag-o ug wala damha nga paagi sa pagkontrolar sa magnetism, sa teoretikal nga pagtugot alang sa paghunahuna mahitungod sa denser magnetic memory ug spintronics, pananglitan.

Kini nga pagkadiskobre nagmugna og usa ka bag-ong oportunidad alang sa miniaturization sa magnetic memory cells, nga karon adunay usa ka gidak-on sa pipila ka napulo ka mga nanometer, apan ang ilang dugang nga miniaturization sa paggamit sa nailhan nga teknolohiya lisud. Ang mga interface sa oxide naghiusa sa daghang makapaikag nga pisikal nga panghitabo sama sa duha ka dimensyon nga conductivity ug superconductivity. Ang pagkontrol sa kasamtangan pinaagi sa magnetism usa ka maayong natad sa electronics. Ang pagpangita sa mga materyales nga adunay husto nga mga kabtangan, apan barato ug barato, magtugot kanamo nga magseryoso sa pag-uswag spintronic.

kapoy man waste heat control sa electronics. Ang mga inhenyero sa UC Berkeley bag-o lang nakamugna ug thin-film nga materyal (film gibag-on 50-100 nanometer) nga mahimong gamiton sa pagbawi sa basura nga init aron makamugna og gahum sa lebel nga wala pa makita kaniadto niining matang sa teknolohiya. Naggamit kini og proseso nga gitawag og pyroelectric power conversion, diin ang bag-ong engineering research nagpakita nga haum kaayo alang sa paggamit sa init nga tinubdan ubos sa 100°C. Usa lang kini sa pinakaulahing mga pananglitan sa panukiduki niining dapita. Adunay gatusan o bisan libu-libo nga mga programa sa panukiduki sa tibuuk kalibutan nga may kalabotan sa pagdumala sa enerhiya sa elektroniko.

"Wala ko kahibalo kung ngano, apan kini molihok"

Ang pag-eksperimento sa bag-ong mga materyales, ang ilang mga pagbalhin sa yugto ug mga topological nga panghitabo usa ka maayong lugar sa panukiduki, dili kaayo episyente, lisud ug panagsa ra nga madanihon sa media. Kini usa sa labing kanunay nga gikutlo nga panukiduki sa natad sa pisika, bisan kung nakadawat kini daghang publisidad sa media, ang gitawag nga. mainstream sila kasagaran dili makadaog.

Ang mga eksperimento sa mga pagbag-o sa hugna sa mga materyales usahay magdala og wala damha nga mga resulta, pananglitan pagtunaw sa metal nga adunay taas nga mga punto sa pagkatunaw temperatura sa kwarto. Usa ka pananglitan mao ang bag-o nga kalampusan sa pagtunaw sa mga sample sa bulawan, nga kasagarang matunaw sa 1064 ° C sa temperatura sa lawak, gamit ang usa ka electric field ug usa ka electron microscope. Kini nga pagbag-o mabalik tungod kay ang pagpalong sa natad sa kuryente mahimo’g mapalig-on pag-usab ang bulawan. Sa ingon, ang natad sa kuryente nag-uban sa nahibal-an nga mga hinungdan nga nag-impluwensya sa mga pagbag-o sa hugna, dugang sa temperatura ug presyur.

Ang mga pagbag-o sa hugna nakita usab sa panahon sa grabe pulso sa kahayag sa laser. Ang mga resulta sa pagtuon niini nga panghitabo gipatik sa ting-init sa 2019 sa journal Nature Physics. Ang internasyonal nga team aron makab-ot kini gipangulohan ni Nuh Gedik (3), propesor sa pisika sa Massachusetts Institute of Technology. Nakaplagan sa mga siyentista nga sa panahon sa optically induced melting, ang phase transition mahitabo pinaagi sa pagporma sa singularities sa materyal, nailhan nga topological defects, nga makaapekto sa resulta nga electron ug lattice dynamics sa materyal. Kini nga mga depekto sa topological, sama sa gipasabut ni Gedik sa iyang publikasyon, susama sa gagmay nga mga vortex nga mahitabo sa mga likido sama sa tubig.

Alang sa ilang panukiduki, gigamit sa mga siyentipiko ang usa ka compound sa lanthanum ug tellurium LaTe.₃. Gipatin-aw sa mga tigdukiduki nga ang sunod nga lakang mao ang pagsulay sa pagtino kung giunsa nila "mahimo kini nga mga depekto sa usa ka kontrolado nga paagi." Posible, magamit kini alang sa pagtipig sa datos, diin ang mga light pulses magamit sa pagsulat o pag-ayo sa mga depekto sa sistema, nga katumbas sa mga operasyon sa datos.

Ug tungod kay nakaabut kami sa ultrafast nga mga pulso sa laser, ang ilang paggamit sa daghang makapaikag nga mga eksperimento ug mahimo’g nagsaad nga mga aplikasyon sa praktis usa ka hilisgutan nga kanunay nga makita sa mga taho sa siyensya. Pananglitan, ang grupo ni Ignacio Franco, katabang nga propesor sa chemistry ug physics sa Unibersidad sa Rochester, bag-o lang nagpakita kon sa unsang paagi ang ultrafast laser pulses magamit sa pagtuis sa mga kabtangan sa butang Oraz electric kasamtangan nga henerasyon sa usa ka tulin nga mas paspas kay sa bisan unsang teknik nga nahibal-an namo sa pagkakaron. Gitratar sa mga tigdukiduki ang nipis nga mga filament nga bildo nga adunay gidugayon nga usa ka milyon sa usa ka bilyon nga bahin sa usa ka segundo. Sa usa ka pagpamilok sa usa ka mata, ang bildo nga materyal nahimo nga sama sa usa ka metal nga nagdala sa elektrisidad. Nahitabo kini nga mas paspas kaysa sa bisan unsang nahibal-an nga sistema kung wala ang gipadapat nga boltahe. Ang direksyon sa dagan ug ang intensity sa kasamtangan mahimong kontrolado pinaagi sa pagbag-o sa mga kabtangan sa laser beam. Ug tungod kay kini makontrolar, ang matag electronics engineer motan-aw uban ang interes.

Gipatin-aw ni Franco sa usa ka publikasyon sa Nature Communications.

Ang pisikal nga kinaiya niini nga mga panghitabo dili hingpit nga masabtan. Si Franco mismo nagduda nga ang mga mekanismo sama grabe nga epekto, i.e., ang correlation sa emission o pagsuyup sa light quanta sa usa ka electric field. Kung posible nga magtukod ug nagtrabaho nga mga sistema sa elektroniko base sa kini nga mga katingalahan, kami adunay usa pa nga yugto sa serye sa engineering nga gitawag Wala Kita Nahibal-an Kung ngano, Apan Naglihok Kini.

Pagkasensitibo ug gamay nga gidak-on

Mga gyroscope mao ang mga himan nga makatabang sa mga sakyanan, drone, ingon man sa mga electronic utilities ug madaladala nga mga himan sa pag-navigate sa three-dimensional nga wanang. Karon kini kaylap nga gigamit sa mga himan nga among gigamit kada adlaw. Sa sinugdan, ang mga gyroscope maoy usa ka hugpong sa nagsalag nga mga ligid, nga ang matag usa niini nagtuyok palibot sa kaugalingong axis niini. Karon, sa mga mobile phone, nakit-an namon ang mga microelectromechanical sensor (MEMS) nga nagsukod sa mga pagbag-o sa mga pwersa nga naglihok sa duha nga managsama nga masa, nag-oscillating ug naglihok sa atbang nga direksyon.

Ang MEMS gyroscope adunay mahinungdanong mga limitasyon sa pagkasensitibo. Mao nga nagtukod kini mga optical gyroscope, nga walay nagalihok nga mga bahin, alang sa sama nga mga buluhaton nga naggamit sa usa ka panghitabo nga gitawag Sagnac nga epekto. Bisan pa, hangtod karon adunay problema sa ilang miniaturization. Ang pinakagamay nga high-performance optical gyroscopes nga anaa kay mas dako pa sa ping pong ball ug dili angay alang sa daghang madaladala nga aplikasyon. Bisan pa, ang mga inhenyero sa Caltech University of Technology, nga gipangulohan ni Ali Hadjimiri, nakahimo og bag-ong optical gyroscope nga lima ka gatos ka pilounsa ang nahibal-an hangtod karon4). Gipauswag niya ang iyang pagkasensitibo pinaagi sa paggamit sa usa ka bag-ong teknik nga gitawag nga "mutual reinforcement» Taliwala sa duha ka silaw sa kahayag nga gigamit sa kasagarang Sagnac interferometer. Ang bag-ong aparato gihulagway sa usa ka artikulo nga gipatik sa Nature Photonics kaniadtong Nobyembre.

4. Optical gyroscope nga gihimo ni Ali Hadjimiri ug sa iyang mga kauban. 

Ang pag-uswag sa usa ka tukma nga optical gyroscope makapauswag pag-ayo sa oryentasyon sa mga smartphone. Sa baylo, gitukod kini sa mga siyentipiko gikan sa Columbia Engineering. unang flat lens nga makahimo sa husto nga pagpunting sa usa ka halapad nga kolor sa parehas nga punto nga wala kinahanglana ang dugang nga mga elemento mahimo’g makaapekto sa mga kapabilidad sa litrato sa mga mobile equipment. Ang rebolusyonaryo nga micron-thin flat lens labi ka nipis kaysa usa ka panid sa papel ug naghatud sa pasundayag nga ikatandi sa mga premium nga composite lens. Ang mga nahibal-an sa grupo, nga gipangulohan ni Nanfang Yu, usa ka katabang nga propesor sa gigamit nga pisika, gipresentar sa usa ka pagtuon nga gipatik sa journal Nature.

Naghimo ang mga siyentista og flat lens gikan sa "mga metaatom". Ang matag metaatom usa ka tipik sa usa ka wavelength sa kahayag sa gidak-on ug naglangan sa kahayag sa mga balud sa lain-laing mga kantidad. Pinaagi sa paghimo sa usa ka nipis kaayo nga patag nga layer sa nanostructures sa usa ka substrate nga sama ka baga sa buhok sa tawo, ang mga siyentipiko nakahimo sa pagkab-ot sa sama nga gamit sama sa usa ka mas baga ug mas bug-at nga conventional lens system. Ang mga metalens makapuli sa dagkong mga sistema sa lens sa samang paagi nga ang mga flat screen TV mipuli sa mga cathode ray tube TV.

Ngano nga usa ka dako nga bangga kung adunay uban nga mga paagi

Ang pisika sa gagmay nga mga lakang mahimo usab nga adunay lainlaing mga kahulugan ug kahulugan. Pananglitan - imbes nga magtukod ug dako kaayong klase nga mga istruktura ug mangayo ug mas dagko pa, sama sa gibuhat sa daghang mga pisiko, ang usa makasulay pagpangitag mga tubag sa dagkong mga pangutana gamit ang mas kasarangang mga himan.

Kadaghanan sa mga accelerator nagpadali sa mga particle beam pinaagi sa pagmugna og mga electric ug magnetic field. Apan, sulod sa pipila ka panahon siya nag-eksperimento sa laing teknik - plasma accelerators, acceleration sa gikarga nga mga partikulo sama sa mga electron, positron ug mga ion gamit ang usa ka electric field inubanan sa usa ka balud nga namugna sa usa ka electron plasma. Karong bag-o nagtrabaho ko sa ilang bag-ong bersyon. Ang AWAKE team sa CERN naggamit ug mga proton (dili mga electron) sa paghimo ug plasma wave. Ang pagbalhin sa mga proton mahimong magdala sa mga partikulo sa mas taas nga lebel sa enerhiya sa usa ka lakang sa pagpatulin. Ang ubang mga porma sa pagpatulin sa natad sa pagpukaw sa plasma nanginahanglan daghang mga lakang aron maabot ang parehas nga lebel sa enerhiya. Nagtuo ang mga siyentista nga ang ilang teknolohiya nga nakabase sa proton makapaarang kanato sa paghimo og mas gagmay, mas barato, ug mas kusgan nga mga accelerator sa umaabot.

5. Duha ka yugto nga miniature accelerator gikan sa DESY - visualization

Sa baylo, ang mga siyentipiko gikan sa DESY (mubo sa Deutsches Elektronen-Synchrotron - German electronic synchrotron) nagbutang ug bag-ong rekord sa natad sa miniaturization sa particle accelerators niadtong Hulyo. Ang terahertz accelerator labaw pa sa doble sa kusog sa gi-injected nga mga electron (5). Sa parehas nga oras, ang pag-setup labi nga nagpauswag sa kalidad sa electron beam kumpara sa miaging mga eksperimento sa kini nga teknik.

Si Franz Kärtner, pinuno sa ultrafast optics ug X-ray nga grupo sa DESY, mipasabut sa usa ka press release. -

Ang kalambigit nga himan naghimo ug usa ka paspas nga natad nga adunay labing kataas nga intensity nga 200 milyon nga volts matag metro (MV/m) - susama sa labing kusgan nga modernong naandan nga accelerator.

Sa baylo, usa ka bag-o, medyo gamay nga detector ALPHA-g (6), nga gitukod sa kompanya sa Canada nga TRIUMF ug gipadala sa CERN sayo ning tuiga, adunay tahas sa sukda ang gravitational acceleration sa antimatter. Ang antimatter ba mopaspas sa presensya sa usa ka gravitational field sa nawong sa Yuta sa +9,8 m/s2 (ubos), sa -9,8 m/s2 (pataas), sa 0 m/s2 (walay gravitational acceleration sa tanan), o adunay pipila laing bili? Ang ulahi nga posibilidad magbag-o sa pisika. Ang gamay nga kagamitan sa ALPHA-g mahimo, dugang sa pagmatuod sa pagkaanaa sa "anti-gravity", modala kanato sa usa ka dalan padulong sa labing dako nga misteryo sa uniberso.

Sa mas gamay nga sukod, kami naningkamot sa pagtuon sa mga panghitabo sa mas ubos nga lebel. Ibabaw 60 bilyon nga rebolusyon kada segundo mahimo kini nga gidisenyo sa mga siyentipiko gikan sa Purdue University ug mga unibersidad sa China. Sumala sa mga tagsulat sa eksperimento sa usa ka artikulo nga gipatik pipila ka bulan ang milabay sa Physical Review Letters, ang ingon nga paspas nga pagtuyok nga paglalang magtugot kanila nga mas masabtan. mga sekreto .

Ang butang, nga anaa sa samang grabeng rotation, usa ka nanoparticle nga mga 170 nanometer ang gilapdon ug 320 nanometer ang gitas-on, nga gi-synthesize sa mga siyentista gikan sa silica. Ang grupo sa panukiduki nagpagawas sa usa ka butang sa usa ka vacuum gamit ang usa ka laser, nga dayon gipulso kini sa hilabihan nga katulin. Ang sunod nga lakang mao ang pagpahigayon sa mga eksperimento nga adunay mas taas nga rotational speeds, nga magtugot sa tukma nga panukiduki sa mga batakang pisikal nga teorya, lakip ang mga exotic nga porma sa friction sa usa ka vacuum. Sama sa imong nakita, dili nimo kinahanglan nga maghimo mga kilometro nga tubo ug higanteng mga detektor aron atubangon ang sukaranang mga misteryo.

Sa 2009, ang mga siyentipiko nakahimo sa paghimo sa usa ka espesyal nga matang sa black hole sa laboratoryo nga mosuhop sa tingog. Sukad niadto kining mga usa ka tingog  napamatud-an nga mapuslanon isip mga analogue sa laboratoryo sa butang nga mosuhop sa kahayag. Sa usa ka papel nga gipatik sa journal Nature karong Hulyo, ang mga tigdukiduki sa Technion Israel Institute of Technology naghulagway kung giunsa nila paghimo ang usa ka sonic black hole ug gisukod ang temperatura sa radiation sa Hawking. Kini nga mga pagsukod nahisubay sa temperatura nga gitagna ni Hawking. Sa ingon, ingon og dili kinahanglan nga maghimo usa ka ekspedisyon sa usa ka itom nga lungag aron masuhid kini.

Kinsa ang nahibal-an kung gitago sa kini nga daw dili kaayo episyente nga mga proyekto sa siyensya, sa makuti nga mga paningkamot sa laboratoryo ug gibalikbalik nga mga eksperimento aron sulayan ang gagmay, tipik nga mga teorya, mao ang mga tubag sa pinakadako nga mga pangutana. Ang kasaysayan sa siyensiya nagtudlo nga kini mahitabo.