Туннелирование частиц и планетная система у солнцеподобной звезды. Главное на QWERTY №134
[музыка] Всем привет, и это научно-популярный канал QWERTY. Меня зовут Владимир. Сегодня последний понедельник июля, а это значит, что вы смотрите самые интересные новости науки за предыдущую неделю. В этом ролике больше про долго парящих кодеров и микрорапторов-летунов, про первую фотографию звездной системы, похожей на солнечную, про умные протезы ноги и про время туннелирования частиц. Все подробности по ссылкам в описании.
Ну а лучшей новостью предыдущего выпуска наверняка, из-за того что вы хотели больше узнать про микрорапторов, стала новость про то, как самые крупные летающие птицы приспособились к долгому парящему полету. Все подробности при щелчке по подсказке. Омские кондеры — это 15-килограммовые машины для поедания падали. Они способны летать по пять часов и не делать при этом ни единого взмаха крыльями. Они ловят восходящие воздушные потоки и лавируют между ними.
Они настолько полагаются на такой способ передвижения, что их грудные мышцы, отвечающие за маховые движения, гораздо менее развиты, чем у более активных птиц. Конечно, где попало кондеры не садятся, выбирая высокие точки, с которых можно спрыгнуть и полететь, потому что взлететь вверх, работая крыльями, гораздо энергозатратно. Падения в бездну с переключением в режим парения — кажется, кондеры могут давать мастер-классы по правильному отношению к жизни.
Но также они могут давать подсказки палеонтологам. Есть мнение, что птерозавры, а это отряд вымерших пресмыкающихся, размах крыльев самых крупных особей достигал 11 метров, могли использовать такие же приемы планирующего полета. Иначе на маховой полет 100-200-килограммовому птерозавру просто не хватит энергии. С другой стороны, Королёв предлагает приписать птерозавров экранами летного полета, при котором между крылом и водной гладью создается аэродинамическая подушка.
Думал, лип к мерам об экраноплане. Я конструкцию крыла называю своих горных банши экранами. Но не все птерозавры были гигантами и едва набирали четверть метра в размахе крыльев, и эти малыши наверняка где-то конкурировали с микрорапторами, о которых я обещал рассказать в предыдущем выпуске.
Микрораптор — это маленькие пернатые хищные тероподы-динозаврики, которые входят вместе с птицами в одну общую группу. Перья их очень похожи на перья современных птиц. Да и не сразу вы скажете, что перед вами не современная редкая ворона, а 100 миллионов летний динозавр. Благородный черный цвет, кстати, не нафантазировали, взяли из ископаемых образцов, содержащих клетки с пигментами. Милан — это собой из этих образцов же и про и стекла.
Уверенность в том, что микрорапторы были хорошими летунами, то есть раньше считалось, что эти динозавры вели древесный образ жизни, и длинные перья на конечностях всего лишь помогали им планировать. Планирование неплохо объясняло и вторую пару крыльев, которую сейчас не встретишь ни у одного позвоночного. Для мелового периода это было похоже на обычное дело, а сейчас, если не считать насекомых, четыре крыла есть только у автомобилей и херувимов.
Однако недавние исследования вновь обратили внимание на знаменитый скелет микрораптора 2002 года. В нем хорошо видны перья, и что они разные длины. Наличие коротких и длинных перьев одновременно говорит о процессе линьки: животное, скорее всего, меняло перья, когда погибло. И никаких шуточек, пожалуйста, на эту тему.
В то же самое время разница в длине говорит о том, что процесс линьки происходил постепенно и последовательно. Современные птицы могут линять беспорядочно; обычно это те птицы, которые вообще не летают. Есть птицы, которые меняют целиком и сразу; обычно это те, кто могут себе позволить некоторое время не летать, а скажем, отсидеться в камышах.
А вот птицы, которые должны постоянно летать и не могут позволить себе камышовый отпуск, линяют последовательно, несколько маховых перьев за раз, причем симметрично на обоих крыльях, чтобы не было дисбаланса во время полета. Кстати, эта стратегия достаточно энергозатратна, и если птица отказывается от полета и валит, то она сразу же переходит от последовательной линьки к беспорядочной.
Соответственно, микрораптор, скорее всего, использовал последовательную линьку, значит, он полагался скорее не на планирующий полет, не предъявляющие особых требований к симметрии крыльев, а на активный настоящий маховой полет. Избавиться от атакующего хищника, догнать зазевавшуюся древнюю птицу — да мало ли где мог потребоваться настоящий полет этому зверьку.
Кстати, теперь археологи могут отодвинуть возникновение настоящей последовательной перьевой линьки на 50 миллионов лет назад. А мы можем последовательно перейти к следующей новости. В своем детстве я представлял космические полеты во всех подробностях, перелеты с планеты на планету, поднятие межпланетной целины. Я даже пытался написать об этом роман, вдохновляясь прекрасными вампирами Мегион, но юный мозг быстро отвлекся на всякое «Лебединое озеро», и тетрадка с зачатками одиозного текста до сих пор пылится где-то в коробках.
Кстати, когда вышла 2 серия этого мульта в 1992 году, астрономы впервые смогли подтвердить существование планет лу другой звезды. Первую экзопланету были открыта рядом с пульсаром благодаря тому, что она влияла на частоту его пульсации, регистрируемых нашими приборами. Эта планета была всего лишь «с боем» на графике на бумажке.
Первая планета рядом со звездой, похожей на солнце, была открыта в 95-м, и она тоже была виртуальной частью графика, потому что ее засекли методом радиальных скоростей. Планета, вращаясь вокруг звезды, заставляет ее отклоняться, покачиваться, и это покачивание, хоть и крайне малое, могут почувствовать приборы благодаря доплеровскому эффекту. Этот метод может определить массу звезды, а транзитный метод, когда планета, проходя через диск звезды, приглушает ее светимость, может определить размеры.
Кстати, впервые в девяносто девятом — вот это действительно лихие 90-е — совместно эти два метода указывают на плотность планеты и на ее тип: земной, подобно или газовый гигант ли или нечто среднее. Но чтобы увидеть планету и сфотографировать ее, пришлось ждать еще 5 лет. Вот она рядом с коричневым карликом, правда, фотография была в лучших традициях хищника в инфракрасном.
Впоследствии методом прямого наблюдения было открыто много планет, фотографировали даже целые планетные системы. Вот четыре планеты массой раз в десять больше Юпитера, каждая вокруг молодой звезды. Но целую планетную систему вокруг солнечной подобной звезды, да и этого запечатлеть не удавалось ни разу: максимум одну планету. Вы не зря вы слушали этот экскурс в историю открытий экзопланет, и теперь по праву можете насладиться изображением сразу двух гигантских планет — внутренней массой 14 Юпитеров и внешней 6 Юпитеров, вращающихся на огромном удалении в 160 и 320 астрономических единиц от своей крайней юной.
Все 17 миллионов лет звезды расположены в трех сотнях световых лет от нас. Сделал фото VY LT Европейской южной обсерватории. Путешествие во времени, как выяснил Хокинг на своей вечеринке, не работает, поэтому астрономам удобно рассматривать планетные системы, похожие на нашу, находящиеся на ранней стадии развития, стараясь найти ответы на вопросы космической эволюции.
Поехали дальше. В наше время люди, еслидирект ногу, то они не сильно отличаются от пиратов. Старт угги: у нас есть умные часы, умные чайники, умные замки. Но умных протезов раз-два и обчелся. Но в штатах предложили исправление, скажем так, и проблема деревянной ноги. Когда при ампутации выше колена с обычным протезом для перешагивания через препятствие нужно совершить по из арсенала балерины, ведь таким протезом сложно управлять, и в идеале нужно будет контролировать два сустава.
Умный протез определяет, что человек хочет поднять ногу. Обычно это выражается в том, что мозг подает сигнал голени плотнее прижаться к бедру, и мышцы напрягаются определенным образом. Бедро выносится чуть дальше вперед. Попробуйте сами. Сам протез был разработан довольно давно, а вот алгоритм управления им представили недавно. Он отслеживает кинематику бедра через акселерометр: положение, скорость и ускорение, и на основании этих данных отдает коленному мотору указания.
Если бедро поднято выше определенного угла, голень прижимается сильнее к бедру. Трое добровольцев проходили испытания и показали, что с помощью протеза удобно преодолевать препятствия высотой до 20 сантиметров. То есть, если вы ожидали, что этот протез сам будет следить за дорогой, то вам прямая дорога в измерение X.
А этот, хоть и косвенно, управляется все-таки человеком. И он вроде бы не подключен к Wi-Fi, что неплохо, учитывая современные возможности хакеров. Так что поехали до последних новостей выпуска.
Немного отдает фантастикой: ученые измерили время, которое требуется для туннелирования частицы. И аудитория канала QWERTY, естественно, понимает, что это связано с квантовой физикой. Они с украшением ушных раковин.
С одной стороны, квантовое туннелирование очень просто описать — это феномен, при котором частицы преодолевают энергетический барьер, хотя у них нет для этого энергии. Почему это происходит, непонятно, но понятно, как это использовать на широкую ногу, например, в сканирующих туннельных микроскопах. В классической механике подобное просто невозможно. Последний век ученые развлекались спорами о том, сколько же времени требуется частице, чтобы преодолеть непреодолимый барьер.
Как говорят у нас на работе: трудная задача, мы делаем быстро. Она невозможна и требует чуть больше времени. Дополнительные сложности в этом вопросе возникают из-за самого определения времени и того, как она применима к туннельному эффекту. Для упрощения исследователи работали с атомами рубидия, пересекающими энергетический барьер в виде лазерного пучка, а вот часами выступил спин, а там рубидия.
Продолжительность его увеличена известная и потому удобная для измерений, примерно как измерить удавы в попугаях. Ученые измеряют спин атома до и после его вхождения в пучок, а время просто вычисляется. В экспериментах облака охлажденных до пороговых температур атомов помещали в лазерную ловушку, а затем пучковым озером перемещали отдельные атомы ко второму лазерному пучку, замеряя спин атома на входе в пучок и на выходе.
Время туннелирования атома составило 0,6 миллисекунды при преодолении барьеров в одну целую три десятых микрометра. То есть существует зависимость между толщиной барьера и скоростью частицы и временем туннелирования. И практика в этом случае совпадает с теорией.
Как сказал один знаменитый ученый: "Если квантовая физика вас не пугает, значит, вы недостаточно ее понимаете". Ну что ж, а на этом сегодня все. Большое спасибо вам за просмотр! Оставляйте свое мнение в комментариях и голосуйте за самую интересную новость выпуска в прикрепленном комментарии, поставив лайк за один из вариантов ответа. Поделитесь этим видео со своими друзьями и не забудьте подписаться на QWERTY здесь, на Ютубе, в Инстаграме и Телеграме. До скорых встреч! Пока! [музыка]