Personal site

Знайдено бозон Хіггса - "частинку Бога"?!

bunder — Wed, 11 Jul 2012 18:46:48 GMT

    На фоні страшенної липневої спеки та політичних баталій, пов’язаних зі сумнозвісним законом про мови, майже непоміченою залишилася інформація про надзвичайне відкриття ХХІ століття: знайдено бозон Хіггса – ЧАСТИНКУ БОГА !!!

     В чому ж важливість цієї елементарної частинки, на пошуки якої фізики витратили більш як 45 років?
     Довгі роки ця частка існувала тільки в головах фізиків-теоретиків. Існує певна гіпотеза про те, як влаштована основна частина Всесвіту. Наразі відомі усі частинки, які формують атоми, молекули й матерію, що нас оточує. Досконально вивчені сили, які приводять усе це в рух. Зазначена гіпотеза отримала назву "Стандартна модель".
Однак, в цій теоретичній конструкції існує певне упущення, а саме: в ній не пояснюється, яким чином вказані частинки набувають маси. У 1964 році група з шести вчених, до якої входив фізик з Едінбургу Пітер Хіггс, запропонувала своє пояснення цього процесу. Він отримав назву "Механізм Хіггса".

Пітер Хіггс

     По суті, маса вказує, яку кількість речовини містить будь-який об'єкт – частинка, молекула або, скажімо, кішка. За відсутності маси усі елементарні частинки, які формують атоми, повинні були б рухатися зі швидкістю світла. Відповідно до основних постулатів теорії відносності, вони не були б здатні сформувати матерію у Всесвіті у тому вигляді, в якому ми її сприймаємо.
     Відповідно до механізму Хіггса, Всесвіт пронизує деяке поле – поле Хіггса – яке й дозволяє частинкам набути маси. Передбачається, що саме взаємодія з бозонами Хіггса, які з'являються в цьому полі, й наділяє рухомі елементи масою. Цей процес можна порівняти зі сніговим полем, по якому не вдається швидко йти, оскільки сніг налипає на черевики та заваджає руху.
     Стандартна модель не говорить про те, яку власне масу має сам бозон Хіггса. За допомогою прискорювачів частинок, таких як Великий адронний колайдер (ВАК), вчені шукали цю частинку серед різних елементів, в яких вона могла б знаходитися. Відбувався цей процес шляхом спостережень за зіткненнями субатомних частинок – протонів – на релятивіських швидкостях – близьких до швидкості світла.
Власне сам бозон Хіггса у чистому вигляді, можливо, ніколи не можна буде спостерігати (як кварки та глюони). Проте вчені не залишали спроб відшукати його швидкоплинні прояви в потоці частинок після зіткнень в колайдері. Якщо він поводиться таким чином, як припускають фізики, то він повинен розпадатися на дрібніші складов. Останні формують шлейф, який доводить його існування.
     Великий адронний колайдер (ВАК) – не перша споруда, яку використовують для полювання за бозоном. Там же, в Європейському центрі ядерних досліджень (ЦЕРН), з 1989 по 2000 роки працював інший прискорювач – Великий электрон-позитронний колайдер.
     У США для цих же цілей використовувався кільцевий прискорювач Теватрон, але його робота була припинена в 2011 році. Другого червня 2012 року вчені, що працювали на ньому, опублікували доповідь, висновки якої схожі з відкриттями фахівців, котрі проводили експерименти на ВАК.
     Вчені, які вивчають елементарні частинки, є переважно досить консервативними, особливо, коли мова заходить про те, щоб на весь світ заявити про важливе відкриття.
     Якщо підкинути монету десять разів і вісім разів випаде "орел", можна зробити висновок, що вона якимось чином заряджена. Але для того, щоб заявити про це з упевненістю, яка вимагається у фізиці для визнання відкриття, цю монету необхідно підкинути сотню разів.

    Бозон Хіггса знайдено!? А що це таке???
     Учені з Європейського центру ядерних досліджень (ЦЕРН) заявляють про відкриття нової субатомної частинки, яка відповідає властивостям бозона Хіггса. Протягом 45 років фізики намагалися експериментально довести існування цієї частинки, котра відповідає за масу матерії.
     Спробую «на пальцях» привести найбільш просте й наочне пояснення суті бозону Хіггса для пересічного читача.
     Уявімо собі кімнату, наповнену людьми: наприклад, під час вечірки. Люди розташовані не занадто щільно: це значить, що кожний новоприбулий має можливість цілком вільно пересуватися по кімнаті.
     Уявімо собі тепер такого гостя, який рухається крізь натовп. Якщо наш гість є знаменитим або просто хорошим парубком, то навколо нього спостерігатиметься скупчення людей. Через це швидкість руху цього самого гостя буде помітно нижчою, ніж у нікому невідомого тихоні. В певному розумінні наш гість взаємодіє з натовпом, і ця взаємодія характеризує, наскільки легко йому проходити повз людей.
     Проте самі гості теж можуть об'єднуватися в певні групи – наприклад, якщо пустити натовпом деяку новину. Цю новину люди передаватимуть один одному, внаслідок чого в натовпі буде спостерігати переміщення певного ущільнення людей. При цьому з боку така купка гостей, що обговорюють щось, не сильно відрізнятиметься від купки тих, що обліпили нового гостя (звичайно, без самого гостя).
     У цій аналогії люди в кімнаті – це не що інше, як поле Хіггса, а новий гість – частинка, що рухається у цьому полі. Ущільнення, пов'язане з поширенням чуток, – збурення поля, квантом якого є сам бозон Хіггса. У свою чергу маса частинки в даному випадку – це характеристика здатності людини пересуватися по кімнаті (для прикладу – середня швидкість). Звідси, наприклад, зрозуміло, чому бозон Хіггса має масу – він фактично "наділяє" себе нею сам (як квазічастинка полярон - електрон, що рухається в кристалі, взаємодіючи з фононами та набуваючи так званої "ефективної" маси).
     Зрозуміло, що така аналогія, як і будь-яка аналогія взагалі, не передає безлічі тонких нюансів взаємодії – наприклад, частки "відчувають" хіггсовське поле тільки при прискореному русі, а при рівномірному вони його не відчувають.
     Метою будівництва Великого адронного колайдера (ВАК) й було прискорення руху часток – для виявлення бозону Хіггса.
CMS – один з двох детекторів для пошуку бозона на Великому адронному колайдері – показав рівень достовірності, який відповідає науковому відкриттю. Наразі залишається переконатися, що відкрита частка насправді є бозоном Хіггса.
Результати експерименту були оголошені в ЦЕРНі – штаб-квартирі Великого адронного колайдера в Женеві. Повідомлення фізиків зустріли оплесками. Серед присутніх на оголошенні відкриття учених був й сам Пітер Хіггс, професор Едінбурзького університету, котрий передбачив існування цієї частинки 50 років тому.
     Презентовані в Женеві нові дані показали, що вчені впритул наблизилися до того, щоб підтвердити існування бозона Хіггса та покласти край десятирічним пошукам цієї найбажанішої нагороди фізиків.
     Таке підтвердження стане одним з найбільших наукових відкриттів за минуле століття. Деякі фізики порівнюють полювання за бозоном Хіггса з місією "Аполлон", котрий в 1960-х роках висаджувався на Місяці.
     Великий адронний колайдер, будівництво якого коштувало 10 мільярдів доларів, став найпотужнішим прискорювачем субатомних частинок в історії. Всередині нього відбувається зіткнення двох струменів протонів, які рухаються зі субсвітловими швидкостями. Серед уламків останніх вчені знаходять нові фізичні явища (див. рисунок нижче).

Бозон Хіггса є наріжним каменем Стандартної моделі, яка сьогодні якнайповніше з усіх фізичних теорій описує будову Всесвіту. Проте більшість дослідників вважають Стандартну модель тільки етапом на шляху до іншої, складнішої теорії. Остання зможе пояснити такі явища, як темна матерія та темна енергія.
Ще раз нагадаю, що так звана «ЧАСТИНКА БОГА» була запропонована в 1960-х роках фізиком Пітером Хіггсом для пояснення того, чому деякі частинки, такі як кварки, що формують блоки протонів, та електрони, мають масу, тоді як інші (такі як фотони, що переносять світло), її не мають.

Nota Bene: є дещо символічним, що таке визначне відкриття світового рівня співпало з активізацією політичних процесів на Україні: принцип пасіонарності пана Гумільова працює!

Нова монографія з надпровідності видавництва InTech

bunder — Wed, 13 Jun 2012 07:33:18 GMT

Вийшла в світ нова монографія, присвячена тематиці високотемпературної надпровідності -

Superconductors - Properties,

Technology, and Applications

Edited by Yury Grigorashvili, ISBN 978-953-51-0545-9, Hard cover, 436 pages, Publisher: InTech, Published: April 20, 2012 under CC BY 3.0 license, in subject Electrical and Electronic Engineering
DOI: 10.5772/1810

Розділ 15 монографії -

"Applications of Superconductor/Photosemiconductor
Contact Structures in Electronics"

написаний викладачами Закарпатського державного університету професором кафедри Бундою В.В. та доцентом Бундою С.О.

Book "Superconductors - Properties, Technology, and Applications" gives an overview of major problems encountered in this field of study. Most of the material presented in this book is the result of authors' own research that has been carried out over a long period of time. A number of chapters thoroughly describe the fundamental electrical and structural properties of the superconductors as well as the methods researching those properties. The sourcebook comprehensively covers the advanced techniques and concepts of superconductivity. It's intended for a wide range of readers.

Кубіти з рекордним періодом когерентності розробили дослідники ІВМ

bunder — Sat, 03 Mar 2012 18:07:35 GMT

     Дослідники з IBM повідомили про розробку суперпровідникового кубіта на кремнієвій основі з рекордним періодом когерентності. Вперше розроблено квантовий комп'ютер, що знаходиться у стані когерентності досить тривалий час для проведення реальних обчислень. Звучить багатообіцяюче - давайте розберемось, що ж це означає на практиці.
     У звичайних комп'ютерах інформація вимірюється у бітах, які можуть приймати значення 0 або 1. На відміну від них, квантові комп'ютери використовують квантові біти або "кубіти". Їхня відмінність полягає у тому, що біти можуть приймати значення лише 0 або 1, а кубіти можуть бути і 0, і 1 і чимось середнім між 0 і 1 (так звана суперпозиція). На перший погляд, відмінність невелика, але насправді вона просто величезна: усього 100 кубітів можуть зберігати більше класичної "бітової" інформації, ніж кількість атомів у Всесвіті.
     Зі сказаного зрозуміло, що появу нових комп’ютерів, які працюють з кубітами, за рівнем впливу на наші життя можна порівняти хіба що з винаходом мікропроцесорів.
     Основна проблема квантових комп'ютерів, полягає у тому, що кубіти, під впливом навколишнього середовища (сусідніх частин комп'ютера) починають діяти як звичайні біти - так звана декогеренция.

Зображення кремнієвого чипу, який містить 3 кубіти. Чип змонтований на друкованій платі і з'єднується з коаксильними лініями вводу/виводу за допомогою провідникових зв'язків (масштаб: 8 мм х 4 мм). (Джерело: IBM Research)

"У 1999 році, когерентність трималась 1 наносекунду", - розповідає Матіас Стеффен із IBM. "Торік, час когерентності збільшився до 1-4 мікросекунд. Завдяки розробленим нами технологіям, ми домоглися часу когерентності від 10 до 100 мікросекунд. Нам необхідно поліпшити ці показники у 10-100 разів, перш ніж ми досягнемо поставленої мети. Але з огляду на те, що за минулі роки ми досягли збільшення часу когерентності у 10000 разів, мене це зовсім не лякає".
Дослідники IBM представили свої останні результати на щорічній зустрічі Американського Фізичного Товариства, яке відбулося з 27 лютого по 2 березня у Бостоні.

Джерело: http://infonova.org.ua/computers/doslidnyky-ibm-rozrobyly-kubity-z-rekordnym-periodom-koherentnosti.html#ixzz1o4tUDyAx

Тепловий спосіб запису пришвидшить жорсткі диски у сотні разів

bunder — Sat, 11 Feb 2012 22:13:01 GMT

     Міжнародна команда вчених продемонструвала новий революційний спосіб магнітного запису, що дозволить прискорити обробку інформації у сотні разів, у порівнянні зі швидкостями сучасних жорстких дисків.
     Дослідники виявили спосіб записувати інформацію, використовуючи винятково тепло, про що раніше неможливо було і мріяти. Вони вважають, що це відкриття дозволить не тільки прискорити пристрої магнітного запису, але й зробити їх більш енергоефективними.
     Результати дослідження, що проводилося департаментом фізики Йоркського університету, були опубліковані у журналі Nature Communications.
     Йоркський фізик Томас Остлер повідомив: "Замість того, щоб записувати інформацію на магнітний носій за допомогою магнітного поля, ми відкрили набагато більш сильні внутрішні сили для запису інформації із застосуванням винятково тепла. Цей революційний метод дозволить записувати терабайти інформації протягом лічених секунд, що у сотні разів перевищує можливості сучасних жорстких дисків. Оскільки ми не використовуємо магнітне поле, споживання енергії знижується".
     У цю міжнародну команду входили вчені з Іспанії, Швейцарії, України, Росії, Японії та Голандії. Експериментальна частина дослідження проводилася в Інституті Пауля Шеррера у Швейцарії, Фізико-технічному інституті ім. А. Ф. Іоффе РАН у Росії та Неймегенському університеті у Голандії.
     Доктор Алекс Кімель з Голландії заявив: "Протягом сторіч вважалось, що тепло може тільки руйнувати магнітне впорядкування. Тепер ми успішно продемонстрували, що його можна використовувати з метою запису інформації на магнітні носії".
     В основі сучасних технологій магнітного запису лежить принцип притягання різнойменних зарядів і взаємного відштовхування однойменних зарядів. Аж до цього відкриття, вважалося, що для запису біта інформації необхідне зовнішнє магнітне поле. Чим сильніше це поле, тим швидше відбувається запис магнітного біта інформації.
     Цій команді вчених вдалося продемонструвати, що взаємне розташування північного та південного полюсів магніту можна змінити за допомогою ультракороткого теплового імпульсу, що задіює набагато потужніші внутрішні сили магнітного носія.

Джерело: http://infonova.org.ua/computers/teplovyj-sposib-zapysu-pryshvydshyt-zhorstki-dysky-u-sotni-raziv.html#ixzz1m77S4vCV

Вчені вперше виявили квантові коливання у макроскопічного об'єкта

bunder — Sat, 11 Feb 2012 22:06:13 GMT

     Ніщо у нашому світі не знаходиться у стані абсолютного спокою. Навіть при абсолютному нулі, коли температурні коливання матерії заморожені, частинки продовжують квантово вібрувати. Це тонке тремтіння було виявлене у маленькому кремнієвому бруску, що став першим твердим об'єктом, який продемонстрував квантові коливання.
     Цей феномен, що називається нульовими коливаннями, є наслідком принципу невизначеності Гейзенберга, який говорить, що чим більше відомо про місце розташування частинки у цей момент часу, тим менше відомо про швидкість і напрямок її руху, і навпаки. До сьогоднішнього дня, нульова енергія спостерігалася прямо в одиничних атомах або у невеликій кількості частинок.
     У новому експерименті застосовувався кремнієвий брусок, розміром 12 мікрометрів у довжину та менше мікрометра завширшки. Оскар Пейнтер із Каліфорнійського технологічного інституту у Пасадені разом із колегами, охолодив брусок практично до абсолютного нуля, після чого використав лазер, щоб виявити ознаки його руху.
     Деякі фотони цього лазера отримали зсув енергії після того, як стикнулися з вібруючим бруском. Звичайні термічні коливання здатні як збільшувати, так і зменшувати енергію фотона, але все відбувається інакше у випадку із квантовими коливаннями. Оскільки це найменший із можливих енергетичних станів, він здатний тільки поглинати енергію. Група Пейнтера виявила, що відбите світло перебувало на більш низькому енергетичному рівні, що є явною ознакою квантових коливань.
     Дана робота стала першою, у якій вдалося продемонструвати дуже дивну поведінку нульових флуктуацій. А саме: у цьому стані, речовина здатна тільки поглинати енергію. У класичних системах імовірність поглинання та виділення енергії однакова.
     Один із учасників групи прокоментував: "Ми продемонстрували причину, по якій макроскопічні (мільярди атомів) об'єкти не можуть бути охолоджені до абсолютного нуля. На якомусь етапі ви впираєтесь у межу, далі якої речовина здатна винятково на поглинання енергії і не здатна віддавати її. І якщо вона тільки поглинає енергію, то це унеможливлює її подальше охолодження. У цьому й полягає феномен квантового коливання. Схожі експерименти проводилися і раніше, але у масштабах декількох атомів: нічого досить великого, видимого у мікроскоп (на відміну від нашого експерименту)".

Джерело: http://infonova.org.ua/science/vcheni-vpershe-vyyavyly-kvantovi-kolyvannya-u-makroskopichnoho-ob-yekta.html#ixzz1m75OU3w2

Покращений алгоритм перетворення Фур'є прискорить передачу даних до 10 разів

bunder — Tue, 07 Feb 2012 10:56:37 GMT

          Алгоритм, що називається Швидким Перетворенням Фур'є (ШПФ, Fast Fourier Transform, FFT), є одним із найважливіших аспектів "цифрового" життя людства. Але про це мало хто знає чи навіть підозрює. ШПФ - це основний базовий алгоритм, що використовується для цифрової обробки сигналів, зображень, стиснення даних, аудіо та відеоінформації, та іншої складної математики, що дозволяє переглянути черговий епізод Вашого улюбленого серіалу на екрані смартфона чи комп'ютера.
     Основним призначенням алгоритму ШПФ є розкладання складних негармонійних сигналів на кілька гармонійних чистих сигналів, частот. Таким чином один єдиний складний електричний сигнал, що йде по проводам від Вашого MP3-плеєра до навушників, перетворюється у безліч різних звуків, які складають музику.
     Не вдаючись глибоко у математичні нетрі алгоритміки перетворення Фур'є, розповімо, що перетворення Фур'є розкладає будь-який сигнал, радіосигнал, відео чи аудіо, на складові частоти. Отримавши таку розкладку, можна підсилити деякі частоти або повністю позбутися від небажаних складових сигналу. Застосовуючи після обробки зворотне перетворення Фур'є, знову утворюється вихідний сигнал, але повністю вільний від шумів, перешкод і перекручувань. При цьому відбувається лише незначна втрата якості (інформації) щодо вихідного сигналу.
     Алгоритм ШПФ і так у цей час оптимізований по максимуму і виконується вкрай швидко, але, виявляється, його можна зробити ще швидшим. Команда дослідників із Масачусетського технологічного інституту представила новий алгоритм, який виконує функцію перетворення Фур'є, що по швидкості роботи у більшості випадків значно перевершує стандартний алгоритм ШПФ. Дуже важко недооцінити важливість такого досягнення, адже завдяки більш швидкому перетворенню Фур'є мобільні електронні пристрої зможуть передавати і одержувати високоякісні відео- та аудіо-сигнали, не збільшуючи ширину смуги передачі, істотно заощаджуючи заряд акумуляторних батарей.
     Застосування нового алгоритму перетворення Фур'є та спеціальних процесорів цифрової обробки сигналу (Digital Signal Processor, DSP), що реалізують цей алгоритм, дозволить збільшити у кілька разів швидкості передачі інформації по радіо- й оптичним каналам, а у деяких випадках величина цього збільшення може скласти 10 разів і більше. З урахуванням того, що алгоритми перетворення Фур'є і так виконуються досить швидко на даний час, то десятикратне прискорення - це досить серйозне досягнення.
     Докладний опис нового алгоритму англійською мовою доступний на сайті arXiv.org

Лазер самозахисту: бойові літаки отримають нову зброю

bunder — Thu, 19 Jan 2012 19:51:28 GMT

Військово-повітряні сили США планують озброїти свої бомбардувальники високоенергетичними лазерами для захисту від ракет і винищувачів супротивника.
Пентагон підписав із компанією TAU Technologies 2,7-мільйонний доларовий контракт на розробку компактного бойового лазера, що буде встановлюватися на реактивних бомбардувальниках і інших бойових літаках.

     Лазер потужністю 100 КВт зможе знищувати ракети зенітних ракетних комплексів, винищувачі, вертольоти та безпілотні літальні апарати. Нова зброя істотно підвищить живучість бойової авіації, особливо важких маломаневрених літальних апаратів на зразок літаків-заправників чи бомбардувальників.
     Фахівцям TAU Technologies доведеться розробити ефективну лазерну зброю, вирішивши проблеми зведення пучка на великій відстані та доставки до цілі великої кількості енергії. Треба відзначити, що багато компонентів бойових лазерів вже досить відпрацьовані і створення прототипу може закінчитися досить швидко.
     Новий лазер самозахисту буде масштабованим і зможе успішно встановлюватись на різні типи літальних апаратів. У ході реалізації проекту планується провести масштабне комп'ютерне моделювання та польові випробування нової системи озброєння.
     У випадку успішного завершення роботи ВПС США одержать новий тип озброєння, здатний вирішувати широке коло завдань. Потужний 100-КВт лазер здатний за лічені секунди вивести з ладу оптичні системи літаків і наземної техніки, нейтралізувати інфрачервоні головки самонаведення ракет, уразити пілота ворожого винищувача або спалити БПЛА. При цьому лазер буде живитися від енергосистеми літака, а, значить - не потребує важкого боєкомплекту. Лазер володіє цінною для бойової авіації властивістю: високою точністю стрільби та миттєвою доставкою енергії до мішені. Це дозволяє не тільки швидко вражати кілька маневрених повітряних цілей, але й вести вогонь по наземних об'єктах. При цьому у пілота атакуючого літака залишиться більша свобода маневру, ніж при використанні інших озброєнь.

На Великому адронному колайдері вперше виявили нову елементарну частинку

bunder — Thu, 19 Jan 2012 19:28:33 GMT

     У ході експериментів на Великому адронному колайдері (ВАК), розташованого поруч із Женевою на кордоні Швейцарії та Франції, вчені Європейського центру ядерних досліджень (CERN) вперше з початку роботи цього найбільшого у світі прискорювача частинок відкрили нову елементарну частинку - Chi_b(3P).
     Як і раніше, головною метою Великого адронного колайдера фізики вважають виявлення таємничого бозону Гіггса - "божественної частинки", що відповідає за масу елементарних частинок. Нова частинка Chi_b(3P) також відноситься до розряду бозонів. Однак, на відміну від неподільного бозону Гіггса, Chi_b(3P) складається із двох кварків: так званого чарівного кварка та його антагоніста - чарівного антикварка.
     Chi_b(3P) є більш важким варіантом іншої частинки, що була відкрита наукою приблизно 25 років тому. Як заявив професор британського Ланкастерського університету Роджер Джонс, що приймає участь в експериментах на колайдері, відкриття нової частинки допоможе вченим у пошуку бозону Гіггса. За його словами, припущення про існування цієї частинки висувалися раніше, однак до теперішнього моменту її нікому не вдавалося виявити.
     Нова частинка допоможе фахівцям краще зрозуміти, за допомогою якої сили атоми з'єднуються один із одним. Професор Стефан Солднер-Рембольд із університету Манчестера заявив в інтерв'ю британській газеті The Daily Mail, що виявлення частинки Chi_b(3P) стало підтвердженням теорії сильних взаємодій, що "склеюють" атоми.
     У свою чергу, професор Піл Н’юман із Бірмінгемського університету, що також працює у CERN, відзначив, що відкриття Chi_b(3P) є прекрасним завершенням роботи колайдера у 2011 році та підтвердженням його колосальних можливостей.

    Існування бозону Гіггса було передбачене наукою, але дотепер не підтверджене. У грудні вчені з CERN заявили, що їм вдалося зафіксувати ознаки існування цієї частинки, але незаперечних доказів її існування поки немає.
     Бозон Гіггса, відповідно до сучасної теорії елементарних частинок - Стандартної моделі, відповідає за масу у Всесвіті. Гіпотезу про його існування запропонував у 1960-их роках британський професор Пітер Гіггс, в честь якого і була названа частка.
     Гіггс припустив, що Всесвіт пронизаний невидимим полем, проходячи крізь яке деякі елементарні частинки "обростають" субатомними "бозонами", набуваючи масу, у той час як інші (наприклад, фотони) - так і залишаються позбавленими неї.
     Відзначимо, що експерименти по пошуку бозону Гіггса лякають деяких вчених своєю непередбачуваністю – за однією з теорій, виявлення цієї частинки може призвести до ланцюгової реакції мимовільного зростання маси з утворенням чорної діри, що загрожує знищенням усьому живому.
     Фізики сподіваються, що у 2012 році вони все-таки зможуть отримати дані, які або доведуть, що бозон Гіггса існує, або спростують цю теорію. Як передбачається, відкриття "божественної частинки" дозволить здійснити революцію у науці, допоможе значно просунутися у розумінні фундаментальних законів фізики та принципів будови Всесвіту.
     Препринт роботи вчених доступний на сайті arxiv.org.

Терагерцові імпульси та екситони відкривають шлях до надшвидкісної електроніки

bunder — Thu, 19 Jan 2012 19:19:20 GMT

       Дослідники з Кіотського університету оголосили про прорив і великі перспективи у створенні надшвидкісних транзисторів і високоефективних фотоелементів. Вчені виявили, що терагерцові імпульси збільшують концентрацію електронів у 1000 разів.
    Працюючи зі звичайним і широко розповсюдженим напівпровідниковим матеріалом, арсенідом галію (GaAs), вчені помітили, що опромінення зразка GaAs терагерцовими (1000 гігагерц) імпульсами електричного поля викликає лавину пар електронів-дірок (екситонів).
     За один цикл із довжиною імпульсу всього лиш близько пікосекунди (10-12 с), щільність екситонів у порівнянні з вихідним станом зразка збільшується у 1000 разів. Терагерцовий імпульс створюється за допомогою інтенсивного електричного поля (1 МВ/см2), у результаті лавину екситонів можна спостерігати завдяки яскравій люмінесценції у ближньому інфрачервоному спектрі.
      Відкриття японських вчених може знайти застосування у найрізноманітніших галузях науки і техніки. Автори відкриття початково працювали над новими технологіями одержання зображень біологічних тканин. Зокрема хвилі терагерцового випромінювання можуть допомогти створити мікроскоп, що дозволяє заглянути всередину живих клітин і спостерігати за процесами всередині них у режимі реального часу.

Пікосекундні терагерцові імпульси викликають лавину

з екситонів із аресеніду галія

Дане явище можна застосувати у перспективних надшвидкісних пристроях, наприклад лавинних фотодіодах із фемтосекундою роздільною здатністю і чутливістю до одного фотону, а також ефективних електролюмінесцентних і фотоелектричних пристроях нанометрового масштабу.
Стаття вчених опублікована у журналі Nature Communications.

Дослідники IBM створили найменший у світі запам'ятовувальний пристрій

bunder — Thu, 19 Jan 2012 19:05:33 GMT

Корпорація IBM повідомила про значне досягнення в області зберігання інформації. Після п'яти років наукових робіт дослідницькому підрозділу IBM вдалося значно скоротити кількість атомів, використовуваних пристроями зберігання даних для "запам'ятовування" одного біта цифрової інформації. Теперішні пристрої використовують близько 1 млн атомів для зберігання біта інформації, однак у корпорації говорять, що розробили підхід, який дозволяє використовувати всього 12 атомів для зберігання біта даних.
У майбутньому на базі даного винаходу можна буде виробляти пристрої зберігання даних, місткість яких у десятки тисяч разів буде перевищувати сучасні жорсткі диски та SSD-накопичувачі.

Андреас Хайнріх, керівник проекту й інженер з IBM Research, говорить, що навіть якщо до нової розробки підійти дуже консервативно, то вже на першому етапі її використання можна буде випускати не терабайтні жорсткі диски, як зараз, а носії місткістю 100 або 150 терабайт і більше.

За його словами, сучасні пристрої зберігання інформації використовують феромагнітні матеріали, де спін атомів вирівнюється тим чи іншим способом для умовного кодування інформації. Однак новий підхід використовує дещо інший принцип, так званий "антиферомагнетизм", коли спіни атомів розвертаються у протилежних напрямках, що дозволяє створювати експериментальну магнітну пам'ять атомарного масштабу, щільність якої принаймні у 100 разів вища, ніж у нинішніх носіях.

В IBM говорять, що у перспективі цю технологію можна оптимізувати не тільки для жорстких дисків і карт пам'яті, але і для стрічкових накопичувачів.

Як розповіли в IBM, зараз метод магнітного запису використовує атоми заліза, вирівняні в однаковому магнітному напрямку, причому самі атоми знаходяться порівняно далеко один від одного. Новий метод передбачає набагато більш щільне розміщення атомів, але їхня поляризація тепер є різнонаправленою. "Закон Мура передбачає скорочення розмірів компонентів і вирішення інженерних проблем, пов'язаних із цим скороченням, зберігаючи базову концепцію. Можна сказати, що базова концепція пристроїв зберігання не змінювалася вже близько 20 років", - говорить Хайнріх.

За його словами, в IBM Research почали експериментувати з одним атомом, потім із двома і так далі доти, поки група атомів не стала стабільною настільки, щоб стабільно зберігати один біт інформації. Використані зараз методики дозволяють домогтися стабільності вже на 12 атомах. Експерименти над атомами заліза фахівці корпорації вели за допомогою скануючого тунельного мікроскопа.

У своїх експериментах вчені використовували атоми заліза, розміщені на підкладці з нітрату міді. Однак за їхніми словами, якщо використовувати підкладки з інших матеріалів, то можливо, що для зберігання одного біта буде достатньо і меншої кількості атомів заліза. Крім того, поки експеримент був проведений при дуже низькій температурі - близько 1 градуса Кельвіна або мінус 272 градусів Цельсія. Стабільний стан атомів вдавалося утримати при піднятті температури до 5 градусів за шкалою Кельвіна.

"Ми почали з використання низької температури, тому що саме вона дозволяла почати нам із одного атома і збирати все більшу структуру, спостерігаючи за магнітними властивостями. Ми очікуємо, що з використаною технікою можна буде втримувати біти стабільними при кімнатній температурі, якщо розмір комірки збільшити до 150 атомів", - говорять в IBM.