СМИ о нас

Российские ученые доказали теорию акустической турбулентности

Исследователи впервые использовали метод параллельных вычислений на видеокартах, чтобы описать звуковую турбулентность. Такое моделирование может проводиться на обычном персональном компьютере, тогда как раньше для подобной процедуры требовался суперкомпьютер — огромный и дорогой кластер из вычислительных машин. Открытие поможет уточнить модели прогнозов погоды и позволит использовать теорию турбулентности в самых разных областях физики — например, в астрофизике для просчитывания траекторий и скорости распространения акустических колебаний во Вселенной. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.

Фото: Getty Images

Турбулентность — сложное хаотическое поведение жидкостей, газов или нелинейных волн в различных физических системах. Например, турбулентность может возникать на поверхности океана из-за ветра и дрейфовых течений. Известны случаи турбулентности лазерного излучения в оптике при рассеивании света через линзы. Также существует турбулентность звуковых волн: они распространяются хаотично в определенных средах — например, в жидком сверхтекучем гелии.

В 70-х годах XX века советские ученые предположили, что при высоких амплитудах (отклонении от положения равновесия) звуковых волн возникает звуковая турбулентность. Сама по себе теория волновой турбулентности применима для множества других волновых систем — например, для магнитогидродинамических волн в ионосферах звезд и планет-гигантов и даже, возможно, для гравитационных волн в ранней Вселенной. При этом предсказать, как распространяются нелинейные (то есть движущиеся хаотично) звуковые и другие волны, ранее из-за большой вычислительной сложности было практически невозможно.

Ученые из Сколковского института науки и технологий (Сколково), Института электрофизики Уральского отделения РАН (Екатеринбург) и Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (Москва) впервые нашли численное решение для уравнения, описывающего распространение звуковых волн в турбулентности, и тем самым смогли доказать теорию советских ученых.

Для расчетов авторы использовали графические процессоры (видеокарты). Исследователи нашли решения для нескольких частей уравнения, математически описывающего распространение звуковых волн, параллельно на четырех разных видеокартах, установленных на одном компьютере. Получается, что вместо использования огромного и очень дорогого суперкомпьютера — кластера из вычислительных машин,— который смог бы найти приблизительный ответ, ученые смогли провести расчеты на небольшом персональном компьютере и прийти к точному численному решению.

Авторы проверили свое решение, численно проследив распространение звуковых волн в нелинейной среде, похожей на жидкий сверхтекучий гелий, при температуре около –270°C. Этот газ был выбран потому, что в данных условиях он становится квантовой жидкостью. Такая жидкость обладает сверхтекучестью и сверхпроводимостью, благодаря чему ее можно использовать в сверхпроводниках. На сверхпроводниках сегодня работают квантовые компьютеры, поезда на магнитной подушке (в Китае и в Японии) и многие другие высокотехнологичные устройства. Кроме того, сверхтекучий гелий используется в ядерной энергетике.

Плотность газа в режиме слабой турбулентности, когда амплитуды звуковых волн малы (слева), и в состоянии сильной турбулентности, при которой акустическая турбулентность представляет собой набор случайных ударных волн (справа)

Подтверждение теории турбулентности на примере звуковых волн — важное открытие, которое можно сравнить с таблицей Менделеева. Роль самой таблицы играет теория волновой турбулентности, а каждый тип турбулентности (звуковая, гравитационная, магнитогидродинамическая) соответствует элементу системы, свойства которого полностью описываются положением в таблице и очень точно предсказываются с помощью теории. Теорию турбулентности можно применить для любой волновой системы: например, численное решение уравнений для морских волн уже включено в глобальные метеорологические модели прогнозирования погоды и изменений климата. Поэтому с учетом теории турбулентности прогнозы погоды станут точнее.

«Разгадка природы турбулентности — это одна из важнейших нерешенных задач современной физики. Так, например, только с развитием теории турбулентности стало возможным с хорошей точностью предсказывать погоду. Мы планируем исследовать другие волновые системы — например, океанические волны большой амплитуды. Удивительно, но у звуковых волн и волн на поверхности океана много общего. Например, при больших амплитудах морские волны могут опрокидываться. Этот процесс во многом похож на формирование акустической ударной волны. При опрокидывании волн возникают большие плотности энергии или давления. Сейчас существует гипотеза, что подобные коллапсы различной природы приводят к появлению турбулентности»,— рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Евгений Кочурин, кандидат физических наук, старший научный сотрудник лаборатории нелинейной динамики Института электрофизики Уральского отделения РАН и научный сотрудник Лаборатории интегрируемых систем и турбулентности Центра перспективных исследований имени И. М. Кричевера Сколтеха.

Подготовлено при поддержке Российского научного фонда
Использованы материалы статьи.

https://www.kommersant.ru/doc/7430730

МОСКВА, 25 февраля. /ТАСС/. Российские физики провели серию экспериментов, в рамках которых они проследили в лаборатории за формированием аналогов рентгеновских вспышек, возникающих при рождении разрядов молний в атмосфере Земли. Полученные ими данные приблизили ученых к разгадке природы этих загадочных вспышек излучения, сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.

"Анализ пространственно-временных характеристик изученных вспышек рентгеновского излучения показывает, что мы имеем дело с некоторыми локальными источниками данного типа излучения, которые быстро эволюционируют во времени и в пространстве. При этом источник может быть не один, возможно появление множества источников, которые способны практически синхронно возникать в объеме разряда", - пояснил старший научный сотрудник Физического Института РАН (Москва) Егор Паркевич, чьи слова приводит ЦНК МФТИ.

Как отмечается в сообщении, долгое время ученые считали, что молнии представляют собой относительно простые электрические разряды, курсирующие между грозовыми облаками и поверхностью Земли. В начале прошлого десятилетия эта картина стала значительно сложнее. Оказалось, что молнии представляют собой природные фракталы, а первые спутниковые наблюдения за молниями показали, что их удары сопровождаются вспышками рентгена и гамма-излучения, хорошо заметными из космоса.

Природа и механизмы образования этих вспышек излучения высоких энергий, по словам Паркевича и ученых, пока остается загадкой для ученых, для разрешения которой российские физики создали специализированную установку, позволяющую отслеживать процесс рождения разрядов молний и вспышек рентгена с чрезвычайно высоким временным разрешением, составлявшим порядка трех наносекунд.

Для их всестороннего изучения ученые расположили рядом с установкой, в которой рождались миниатюрные аналоги молний, набор из шести высокоскоростных детекторов рентгена. При их помощи физики проследили, где и когда возникали источники вспышек рентгена и изучили их спектр. Эти замеры показали, что вспышки рентгена возникают очень быстро, за десятки наносекунд после начала взаимодействий между растущими "половинами" молнии, при этом механизм их появления носит сложный коллективный характер.

"Чаще всего первый источник рентгена появляется вдали от электродов, примерно в области середины разрядного промежутка. Он способен расширяться от области возникновения как в сторону анода, так в сторону катода, причем это происходит с колоссальной скоростью, порядка 100 тыс. км/с. Результаты наших замеров качественно меняют современные представления о возможных источниках рентгеновских излучений в лабораторных атмосферных разрядах", - подытожил Паркевич.

https://nauka.tass.ru/nauka/23241619

Группа международных исследователей, работающая в рамках эксперимента KM3NeT — глубоководной нейтринной обсерватории в Средиземном море, зафиксировала уникальное событие: они детектировали ультра‑высокоэнергетическое нейтрино с оценочной энергией около 220 петаэлектронвольт (ПэВ). Это самое высокое значение, зафиксированное на сегодняшний день.

Представление художника о блазаре / © NASA/JPL-Caltech/GSFC, ru.wikipedia.org

Международный коллектив ученых, использующий в том числе данные российского радиотелескопа РАТАН-600 на Северном Кавказе, провел многочастотный анализ, направленный на поиск источников этого события, и сосредоточил внимание на активных ядрах галактик, известных как блазары. По результатам их работы вышел препринт, авторами которого стали ученые из международного консорциума KM3NeT и нескольких групп астрофизиков, в том числе российские авторы из Специальной астрофизической обсерватории (САО) РАН и Института ядерных исследований (ИЯИ) РАН, Физического института имени Лебедева РАН (ФИАН), Московского физико-технического института (МФТИ) и Казанского государственного университета (КГУ).

Начиная с середины XX века исследователи пытались разгадать природу космических лучей — частиц, достигающих Земли с космических источников с поразительными энергиями. Особый интерес представляет исследование нейтрино — почти не взаимодействующих с веществом элементарных частиц, которые способны переносить информацию о самых экстремальных процессах во Вселенной.

Пионерским событием стал случай, зарегистрированный обсерваторией IceCube в 2017 году, когда очередное детектирование нейтрино было связано с блазаром TXS 0506+056, что открыло новую эру в астрономии. В 2024-м году международный коллектив ученых, исследовав данные, собранные нейтринным телескопом ANTARES за последние его 13 лет работы, также установил значительную корреляцию между потоками высокоэнергетических нейтрино и направлениями на активные ядра галактик.

Теперь ученые KM3NeT, используя новейшие технологии и методы, продолжают эти исследования, стремясь установить связь между нейтрино и механизмами ускорения частиц в космических источниках.

220 ПэВ — это огромная энергия. Рекорд энергии частиц, которого удалось достичь на Большом адронном коллайдере, более чем в 30 тысяч раз меньше. Подобную энергию получить не так-то просто — для этого должны существовать особые экстремальные условия, в которых возможно такое ускорение частиц. Чтобы выделилась энергия, которой обладает одна элементарная частица в этом ультра‑высокоэнергетическом потоке, необходимо аннигилировать больше 200 миллионов атомов водорода, превратив всю их массу в энергию.

Блазары — это особая группа активных ядер галактик (AGN), в которых узкие, сильно релятивистские джеты направлены почти прямо в сторону Земли. Именно эти объекты способны излучать огромную энергию в широком спектральном диапазоне — от радио до гамма‑лучей, а изучение вспышечных процессов в их джетах может служить ключом к пониманию ускорения космических лучей. Цель исследования, поставленная коллективом KM3NeT, состояла в том, чтобы изучить характеристики детектированного нейтрино, а также провести поиск потенциальных источников, блазаров, чья активность могла бы быть связана с данным событием.

Событие регистрации нейтрино с энергией около 220 ПэВ получило обозначение KM3‑230213A. Оно было зафиксировано детектором, расположенным у берегов Сицилии, который позволил ограничить область неопределенности направления потока частиц до углового радиуса в три градуса с доверительной вероятностью 99%. 

Чтобы разобраться, откуда могло прийти это загадочное послание, ученые проделали многоступенчатый анализ. Сначала они провели сбор многочастотных данных, используя архивные данные и новые, специально проведенные наблюдения. Были проанализированы данные в радиодиапазоне, полученные с помощью РСДБ-сетей и одиночных радиотелескопов (OVRO, РАТАН-600 и другие), а также рентгеновские (Swift‑XRT, Chandra, eROSITA), гамма- (Fermi‑LAT) и оптические данные.

Локализация KM3-230213A на звездном небе (зоны с вероятностями нахождения 68%, 90% и 99% заштрихованы тремя оттенками голубого цвета в виде концентрических кругов) вместе с другими яркими источниками. Галактическая плоскость показана пунктирной черной линией. Отмечены все яркие радиоблазары в круге ошибок направления прихода нейтрино, для которых имеются кривые блеска в радиодиапазоне по данным телескопов OVRO, РАТАН-600 и других / © https://arxiv.org/abs/2502.08484

Затем на основе методик, разработанных в предыдущих исследованиях, была составлена выборка из 17 кандидатов‑блазаров. После этого исследователи провели анализ временных корреляций — поиск связи во времени между вспышками в различных диапазонах (радио, рентген, гамма) и временем прихода нейтрино. Наиболее примечательной оказалась радио‑вспышка, зафиксированная в объекте PMN J0606‑0724, совпавшая с событием KM3‑230213A с вероятностью случайного совпадения всего лишь 0,26%.

Хотя прямая ассоциация нейтрино с каким-либо конкретным блазаром не может быть окончательно подтверждена при имеющемся на сегодняшний день объеме данных, обнаруженные корреляции — особенно в радиодиапазоне — дают важные подсказки о том, что процессы, происходящие в блазарах, могут способствовать образованию ультра‑высокоэнергетических нейтрино.

Новизна предложенного подхода заключается в комплексном использовании многочастотных данных для изучения нейтрино‑событий. Ранее исследования в этой области опирались преимущественно на отдельные диапазоны — радио, гамма или рентген. Сегодня же, благодаря синергии данных из различных спектральных областей, ученые получают возможность более точно локализовать источник нейтрино и оценить его физические параметры.

«Результаты нашей работы подчеркивают важность объединения наблюдений в различных диапазонах – от радио до гамма‑лучей — для всестороннего понимания экстремальных процессов во Вселенной, — рассказал Александр Попков, научный сотрудник лаборатории фундаментальных и прикладных исследований релятивистских объектов Вселенной МФТИ. — Понимание того, как в блазарах возникают ультра‑высокоэнергетические нейтрино, может привести к пересмотру моделей ускорения космических лучей, что, в свою очередь, имеет значение для фундаментальной физики и космологии».

Важно отметить, что проводимые исследования имеют важное значение не только с точки зрения фундаментальной науки о космических объектах, но и для прикладных задач на Земле. Разработка новых методов анализа и использования данных с высокой временной разрешающей способностью способна стимулировать совершенствование нейтринных обсерваторий и телескопов будущего. Улучшенные модели могут помочь астрономам планировать целевые наблюдения в периоды вспышек, что важно для исследования динамических процессов в активных ядрах галактик. Понимание процессов, приводящих к образованию высокоэнергетических частиц, может оказаться полезным для оценки потенциального влияния космических лучей на работу спутников и космических миссий.

Российские участники исследования поддержаны Минобрнауки Росси в рамках крупного научного проекта «Изучение происхождения, источников и свойств нейтрино на Байкальском нейтринном телескопе и других установках мирового класса».

https://naked-science.ru/article/column/ultra-vysokoenergetichesk

Отечественный аппарат поможет исследовать причины возникновения вспышек и сыграет важную роль для повышения точности методов их прогнозирования. Рассказываем, что про него известно.

Российский прибор для изучения солнечных вспышек в представлении нейросети.
Источник: Kandinsky 3.1

https://hi-tech.mail.ru/news/123249-raskryt-srok-zapuska-rossijskogo-pribora-dlya-prognoza-solnechnyh-vspyshek/

На Международную космическую станцию (МКС) доставят прибор для изучения причин возникновения солнечных вспышек и прогнозирования их появления. Как ожидается, это произойдет осенью 2025 года, сообщил руководитель проекта, заведующий лабораторией физики Солнца и космических лучей Физического института им. Лебедева (ФИАН) Владимир Махмутов, о чем в среду, 26 февраля, сообщает ТАСС.

(Иллюстрация)
©Shutterstock/Fotodom

https://profile.ru/news/scitech/na-mks-dostavyat-rossijskij-pribor-dlya-prognozirovaniya-vspyshek-na-solnce-1667295/

МОСКВА, 26 февраля. /ТАСС/. Прибор для научного эксперимента "Солнце-Терагерц", который поможет раскрыть причины возникновения солнечных вспышек и прогнозировать их появление, планируют запустить к Международной космической станции (МКС) осенью 2025 года. Об этом сообщил ТАСС руководитель проекта, заведующий лабораторией физики Солнца и космических лучей Физического института им. П. Н. Лебедева (ФИАН) Владимир Махмутов.

По словам ученого, научиться лучше прогнозировать солнечную активность поможет исследование и анализ терагерцевого излучения (частотой от 1 до 10 ТГц). Излучение в этом диапазоне очень хорошо поглощается атмосферой Земли, поэтому большинство наземных телескопов неспособны эффективно его измерять. "Существует где-то пять-шесть теоретических моделей, которые экстраполируют, пытаются прорисовать график в этом диапазоне, сказать, там будет спектр такой или такой. Но необходим эксперимент, чтобы сказать уверенно, что на Солнце реализуется та или иная модель формирования терагерцевого излучения. И вот, по сути дела, наш эксперимент нацелен на решение этой задачи", - пояснил Махмутов.

Он рассказал, что 47-кг прибор состоит из восьми каналов-детекторов, каждый из которых настроен на свой частотный интервал - общий диапазон регистрируемого аппаратурой излучения составляет от 0,4 ТГц до 12 ТГц. Его планируется закрепить на двухосной поворотной платформе наведения, которая будет автоматически отслеживать позицию Солнца. "Я надеюсь, что осенью прибор запустят на МКС, а следующей весной космонавты установят его снаружи служебного модуля ("Звезда" - прим. ТАСС). Вскоре после этого планируем начать непосредственно работать с ним", - добавил ученый, отметив, что летный экземпляр научной аппаратуры находится в Ракетно-космической корпорации "Энергия", где его готовят к отправке в космос.

Махмутов также заметил, что во время нахождения МКС в зоне орбитальной ночи (той стороны витка орбиты, с которой невозможно наблюдать Солнце), прибор будет продолжать работу. "Кроме нашей важной информации по излучению Солнца, солнечных активных областей, мы еще будем иметь информацию о фоновом излучении астрофизического пространства", - сказал он.

По словам ученого, развитие моделей солнечных вспышек поможет обезопасить деятельность человека в космосе. "Если мы поймем, как развиваются солнечные вспышки, то мы сможем по наблюдениям за Солнцем заранее определять, что будет мощная вспышка. Соответственно, это даст нам возможность оценить, когда потоки солнечных протонов, являющиеся наиболее опасными для человека и для аппаратуры, достигнут Земли", - пояснил он.

Ученый подчеркнул, что солнечная активность - злободневная тема, необходимость изучения которой с каждым днем растет. "Дальше будет актуальность только нарастать, особенно в свете предполагаемых полетов - как автоматических станций, так и с человеком на борту - к Луне и планетам Солнечной системы. Все это требует знать о Солнце как можно больше, а главное - научиться прогнозировать его активность", - отметил Махмутов.

Наземные применения

Помимо прогнозирования солнечных вспышек, исследования терагерцового излучения также могут принести пользу на Земле, рассказал ученый. Его можно применять для разработки систем связи, а также в медицине. "Терагерцевое излучение безопасно для человека (в отличие от рентгеновских волн). Его можно использовать для диагностики и лечения заболеваний, в системах безопасности и мониторинга. В мире ведутся работы по изучению возможности использования тергерцевых волн в беспроводных высокоскоростных системах связи и других сферах", - заключил он.

https://nauka.tass.ru/nauka/23244765

Коллектив ученых из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) и МФТИ представил новое исследование, посвященное рентгеновским излучениям, наблюдаемым в условиях лабораторных атмосферных разрядов. В своей работе они провели всесторонние измерения рентгеновских излучений в периферийной области атмосферных разрядов, инициированных при напряжении порядка одного миллиона вольт. Работа опубликована в Physical Review E. 

Рентгеновское излучение, возникающее во время высоковольтных разрядов в воздухе, было предметом изучения на протяжении многих лет. Это явление наблюдается как в коротких, так и в длинных разрядах, а также во время молний в атмосфере Земли. Несмотря на значительное количество исследований, механизмы, ответственные за генерацию рентгеновского излучения в условиях атмосферных разрядов, до сих пор остаются неясными. Ранее было установлено, что вспышки рентгеновского излучения регистрируются во время взаимодействия различных плазменных структур в разряде — встречных стримеров или стримерных корон противоположной полярности. Однако конкретные механизмы генерации рентгеновского излучения всё еще требуют дальнейшего изучения.

Целью недавнего исследования российских физиков было получение всесторонних данных о пространственных, временных и спектральных характеристиках рентгеновских излучений в периферийной области разряда, инициированного при напряжениях до 1 МВ в открытых воздушных промежутках длиной 55 см. Ученые стремились установить основные закономерности в возникновении вспышек рентгеновского излучения, регистрируемых в процессе развития разряда, и локализовать пространственные области разряда, ответственные за их генерацию.

Эксперименты проводились с применением высоковольтных импульсов, которые имели время нарастания около 200 наносекунд и общую продолжительность порядка 1 микросекунды. Разрядный промежуток был сконструирован с катодом типа «игла-внутри-конуса» и полусферическим анодом из проволочной сетки. Параметры установки обеспечивали стабильные условия для наблюдения эмиссий рентгеновского излучения.

Для точного измерения напряжения и тока разряда использовались высокочувствительные электрофизические устройства с временным разрешением на уровне нескольких наносекунд. Важным инструментом исследований также являлись шесть сцинтилляционных рентгеновских детекторов SD1-SD6, позволяющих фиксировать вспышки рентгеновского излучения в процессе разряда. Каждый детектор был оснащен пластиковым сцинтиллятором (p-terphenyl+POPOP), соединенным с фотоэлектронным умножителем с высокой чувствительностью и временным разрешением на уровне 3 нс, надежно экранирован от электромагнитных помех и дополнительно помещен внутрь свинцовой трубы толщиной 1 см для улучшения точности регистрации рентгеновских излучений.

Для анализа вспышек рентгеновского излучения в конкретных зонах разряда на концах свинцовых труб были установлены круглые свинцовые диафрагмы толщиной 1 см. Это позволяло каждым детектором охватить независимые круговые области разряда, что способствовало более детальному изучению пространственных характеристик рентгеновского излучения. В некоторых экспериментах использовались детекторы без диафрагм, что расширяло поле зрения и позволяло фиксировать более широкий энергетический спектр излучения.

В ходе экспериментов применялись металлические фильтры поглощения, которые обеспечивали 100-кратное ослабление потока фотонов с различными энергиями. Это позволило исследователям более точно анализировать энергетический спектр рентгеновского излучения и его пространственно-временные характеристики. В дополнение к сборке детекторов SD1-SD6 исследователи задействовали сборку детекторов SD1*, SD2*, SD3* с широкой апертурой, расположенных близко друг к другу. Каждый из детекторов был закрыт индивидуальным металлическим фильтром. Конкретно, использовались фильтры из алюминия толщиной 3 мм и свинца толщиной 7 и 10 мм. Сборка детекторов SD1*-SD3* позволяла определить временной характер генерации фотонов с высокими и низкими энергиями во время одиночной вспышки рентгеновского излучения.

В дополнение к основным сборкам рентгеновских детекторов использовался еще один рентгеновский детектор (SD), обладающий высокой чувствительностью и широкой апертурой. В данном детекторе фотоэлектронный умножитель был соединен с прямоугольным сцинтиллятором. Вся поверхность сцинтиллятора была покрыта алюминиевой фольгой толщиной 10 мкм, защищенной светонепроницаемой бумагой. Детектор не был помещен в свинцовую трубу, в то время как его большая рабочая поверхность позволяла захватывать больше рентгеновских фотонов с различными энергиями, в отличии от представленных выше сборок детекторов. Высокочувствительный детектор SD использовался в первую очередь для регистрации самого раннего момента времени, связанного с появлением самых первых вспышек рентгеновского излучения в разряде, и дополнял ключевые сборки детекторов.

Рисунок 1. Схематическое изображение экспериментальной установки и использованных рентгеновских детекторов. Источник: Physical Review E.

Рисунок 2. (a) Схематическое изображение регистрации вспышек рентгеновского излучения с помощью сборки рентгеновских детекторов, закрытых сплошными свинцовыми фильтрами и без свинцовых диафрагм. [(b)—(d)] Распределения суммарной мощности P (в произвольных единицах) и наблюдаемого числа F (количество наблюдений, полученных с усреднением по временным интервалам в 1 нс) зарегистрированных вспышек рентгеновского излучения: (b) серия измерений (320 событий) с свинцовыми фильтрами толщиной 1 мм (Eν ≈ 65 кэВ), (c) серия измерений (380 событий) с свинцовыми фильтрами толщиной 3 мм (Eν ≈ 170 кэВ) и (d) серия измерений (310 событий) с свинцовыми фильтрами толщиной 7 мм (Eν ≈ 250 кэВ). Подписи к осям по левую сторону от графиков (в терминах F и P) на панелях (b), (c) и (d) аналогичны. Источник: Physical Review E.

Рисунок 3. (a) Схематическое изображение регистрации вспышек рентгеновского излучения с помощью сборки рентгеновских детекторов, закрытых алюминиевыми фильтрами и свинцовыми диафрагмами диаметром 4 см. [(b)–(d)] Распределения суммарной мощности P (в произвольных единицах) и наблюдаемого числа F (количество наблюдений, полученных с усреднением по временным интервалам 1 нс) зарегистрированных вспышек рентгеновского излучения: (b) серия измерений (120 событий) с алюминиевыми фильтрами толщиной 100 мкм (Eν ≈ 5 кэВ), (c) серия измерений (120 событий) с алюминиевыми фильтрами толщиной 3 мм (Eν ≈ 17 кэВ), и (d) распределения суммарной мощности для сравнения. Источник: Physical Review E.

В ходе экспериментов удалось показать, что на протяжении всей длины разрядного промежутка преобладает эмиссия фотонов с энергиями от 5 до 17 кэВ. При этом генерация фотонов с энергией в сотни кэВ (но не выше 300 кэВ) характерна для катодной, прикатодной, анодной и околоанодной областей разряда, тогда как примерно в середине разрядного промежутка (вдали от обоих электродов) наблюдаются преимущественно низкоэнергетические фотоны.

Рисунок 4. Верхняя панель: характерные осциллограммы тока и напряжения разряда.Средняя и нижняя панели: изображения (кадры 1–9), иллюстрирующие динамику развития разряда. Временные интервалы ∆ti регистрации кадров указаны на осциллограммах на верхней панели рисунка. Параметр «Exp.» обозначает время экспозиции кадра. Источник: Physical Review E.

«Наше исследование предоставляет новые экспериментальные данные, которые могут помочь в понимании механизмов генерации рентгеновских излучений во время натурных молниевых разрядов в атмосфере Земли, — отметил Ярослав Болотов, ассистент Физтех-кластера академической и научной карьеры МФТИ. — В частности, нам удалось установить наличие временных задержек между началом эмиссии низкоэнергетических и высокоэнергетических фотонов в одиночных вспышках рентгеновского излучения, что может указывать на сложный коллективный механизм их генерации в условиях развитой плазменной системы».

«Используя наносекундную визуализацию динамики развития плазменных структур разряда, удалось показать, что генерация рентгеновского излучения может начинаться практически синхронно вдоль всего разрядного промежутка через десятки наносекунд после первых актов взаимодействия встречных стримеров, растущих с анода, с катодом. Самые первые вспышки рентгеновского излучения наблюдаются в стадии развития разряда, когда в промежутке уже сформирована сложная сеть многочисленных плазменных каналов, а предпробойный ток и напряжение разряда составляют порядка 500 А и 1 МВ. Представленные в работе техники и подходы к диагностике излучений могут быть полезными в разработке новых методов молниезащиты и прогнозирования электрических явлений в атмосфере Земли», — рассказал Александр Огинов, кандидат физико-математических наук, исполняющий обязанности руководителя Отдела физики высоких плотностей ФИАН.

«Анализ пространственно-временных характеристик зарегистрированных вспышек рентгеновского излучения показывает, что мы имеем дело с некоторыми локальными источниками данного типа излучения, которые быстро эволюционируют во времени и в пространстве. При этом источник может быть не один, возможно появление множества источников, которые способны практически синхронно возникать в объеме разряда. Чаще всего первый источник появляется вдали от электродов примерно в области середины разрядного промежутка и способен распространяться от области своего возникновения как в сторону анода, так в сторону катода, при чем с колоссальной скоростью порядка 10^10 см/с. Результаты исследований качественно меняют современные представления о возможных источниках рентгеновских излучений в лабораторных атмосферных разрядах», — рассказал Егор Паркевич, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Отдела физики высоких плотностей энергии ФИАН.

Рисунок 5. Пространственно-временная локализация рентгеновских вспышек в отдельных разрядных событиях с использованием сборки детекторов SD1–SD6, закрытых свинцовыми диафрагмами с отверстием диаметром 4 см и алюминиевыми фильтрами толщиной 100 мкм. Параметр «Exp.» обозначает время экспозиции кадра, а ∆ti обозначает временной интервал съемки разряда быстрыми камерами. Источник: Physical Review E.

Новизна проведенных исследований заключается в получении принципиально новых высокоточных данных о пространственно-временных характеристиках рентгеновских излучений и представлений о закономерностях их генерации в условиях лабораторных атмосферных разрядов. Работа российских ученых открывает перспективы для дальнейших исследований, направленных на изучение механизмов генерации рентгеновских излучений в различных условиях, в частности, во время молниевых разрядов в земной атмосфере, а также на разработку новых методов диагностики излучений сложных плазменных систем в реальном времени. Исследователи планируют продолжить свои эксперименты, чтобы более глубоко понять физику атмосферных разрядов и их факторы воздействия на окружающую среду. 

Исследование было поддержано Российским научным фондом (грант № 23-19-00524).

https://zanauku.mipt.ru/2025/02/25/opyty-fizikov-pomogut-raskryt-prirodu-vspyshek-rentgena-pri-razryadah-molnij/

Компании приглашают к совместной работе над внедрением квантовых вычислений

Фото предоставлено пресс-службой

Накануне на стартовавшем в Москве Форуме будущих технологий при поддержке госкорпорации «Росатом» прошла сессия «Квантовые технологии: на рубеже возможностей». Повестку дискуссии определили вопросы практического применения квантовых технологий в российской экономике и социальной сфере.

По словам участников сессии, за последние годы российские специалисты добились значительных результатов в квантовых вычислениях. С 2020 по 2024 год ученые и инженеры разработали работающие квантовые вычислители на четырех основных платформах: ионных ловушках, атомных массивах, фотонах и сверхпроводниках. Россия вошла в число мировых лидеров наряду с США и Китаем, а также стала одной из шести стран, где созданы квантовые компьютеры с мощностью 50 кубитов и более.

Еще одной задачей эксперты назвали интеграцию квантовых технологий в экономику. По мнению участников сессии, это ключевой этап, который позволит сформировать в России полноценный рынок квантовых решений. Параллельное развитие квантового компьютера и его индустриального применения может дать стране конкурентные преимущества в различных отраслях.

Директор по квантовым технологиям «Росатома» Екатерина Солнцева заявила, что корпорация запускает коммуникационную площадку для определения приоритетных направлений. Компании могут присоединиться к работе по формированию перечня задач, где квантовые вычисления принесут наибольшую пользу.

Фото предоставлено пресс-службой

«Сейчас все понимают, что квантовые технологии нужны, но многие задаются вопросом об их будущем применении. Целесообразно этот перечень индустриальных задач институализировать, чтобы к нему можно было обращаться. В том числе, планировать научные исследования, исходя из понимания, что для ряда задач у нас уже есть технологии, для каких-то — еще нет, но мы над ними работаем, а для каких-то, возможно, надо стартовать новые проекты», — отметила Солнцева.

«Росатом» и развитие квантовых технологий

«Росатом» — многопрофильный технологический холдинг, включающий предприятия энергетики, машиностроения и строительства. В корпорации работают около 400 тысяч человек. С 2020 года она курирует дорожную карту по квантовым вычислениям, инвестируя в нее совместно с государтсвом. За четыре года на проект направлено 24 млрд рублей, половину из которых выделил «Росатом».

В рамках этой программы создан 50-кубитный квантовый компьютер на ионах (ФИАН и Российский квантовый центр), а также прототип аналогичного устройства на нейтральных атомах рубидия (МГУ и РКЦ). Россия, наряду с США и Китаем, обладает технологиями на всех ключевых платформах: ионах, атомах, фотонах и сверхпроводниках.

Кроме разработки квантовых вычислителей, в России формируется система подготовки специалистов. В проекте задействованы ведущие вузы и научные центры, а число профильных специалистов превышает тысячу человек. Следующий этап, рассчитанный до 2030 года, будет направлен на внедрение квантовых технологий в промышленность.

https://snob.ru/news/rosatom-zapuskaet-platformu-dlia-razvitiia-kvantovykh-tekhnologii-v-ekonomike/

Продолжаем делиться интересными моментами с полей Форума Будущих технологий

Николай Колачевский, директор Физического института имени П.Н. Лебедева Российской академии наук, поделился своим видением будущего практического применения квантовых компьютеров и рассказал, будут ли вычислительные мощности этой технологии доступны широкому кругу пользователей

https://vk.com/digitalrosatom?w=wall-212263915_1618

Продолжаем делиться интересными моментами с полей Форума Будущих технологий

Николай Колачевский, директор Физического института имени П.Н. Лебедева Российской академии наук, поделился своим видением будущего практического применения квантовых компьютеров и рассказал, будут ли вычислительные мощности этой технологии доступны широкому кругу пользователей

https://t.me/digitalRosatom/2839

В ходе встречи стороны рассмотрели вопросы создания Китайско-российского физического центра.

Глава делегации Академии наук Китая директор Института теоретической физики Чжоу Шаньгуй обсудил с директором Физического института им. П.Н. Лебедева РАН Николаем Колачевским статус взаимодействия ФИАН с учеными Китая и перспективы развития дальнейшего сотрудничества.

Большой интерес у зарубежных коллег вызвали отечественные фундаментальные исследования в области лазерной и ядерной физики, оптики и астрофизики. В состав делегации вошли заместители директоров Института теоретической физики Академии наук Китая, Шанхайского института оптики и точной механики, Хэфэйской академии физических наук, Чанчуньского института оптики и физики точной механики, а также представители посольства КНР в РФ.

В завершение своего визита гости посетили лабораторию «Оптика сложных квантовых систем», где им показали 50-кубитный квантовый компьютер и сверхточные оптические часы. Кроме того, китайские ученые побывали в Центре высокотемпературной сверхпроводимости и квантовых материалов им. В.Л. Гинзбурга ФИАН.

Отметим, что создание Китайско-российского физического центра намечено в рамках соглашения, подписанного на высшем уровне между председателем Китайской Народной Республики Си Цзиньпинем и Президентом Российской Федерации Владимиром Путиным.

Информация и фото предоставлены Отделом по связям с общественностью ФИАН
Фото: Артём Доев

https://scientificrussia.ru/articles/fian-prinal-delegaciu-kitajskoj-akademii-nauk

Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук провёл симпозиум «Перспективные бинарные технологии протонной и ионной терапии и диагностики» в рамках VIII Всероссийского научно-образовательного конгресса с международным участием «Онкорадиология, лучевая диагностика и терапия».

Участники познакомили слушателей с актуальными проблемами лучевой терапии, с созданием новых методов бинарных ядерно-физических технологий, нацеленных на разработку адресных технологий лучевой терапии, а также с использованием бинарных технологий в клинической практике.

В частности, заведующая лабораторией радиационной биофизики и биомедицинских технологий ФИАН Ирина Завестовская рассказала о развитии технологий бинарных методов в протонной терапии, нацеленных на увеличение эффективности лечения. А также представила результаты проекта «Разработка новых технологий диагностики и лучевой терапии социально значимых заболеваний протонными и ионными пучками с использованием бинарных ядерно-физических методов», реализуемого ФИАН совместно с НМИЦ радиологии и НИЯУ МИФИ в рамках ФНТП СНИ.

Результатами сочетанного протонно-нейтронного облучения в исследованиях in vitro и in vivo поделился заведующий отделом радиационной биофизики МРНЦ им. А.Ф. Цыба (филиала ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России) Сергей Корякин. В своём выступлении он представил результаты сочетанного протонного и нейтронного облучения нормальных и опухолевых клеток китайского хомячка (in vitro) и лабораторных животных с модельными опухолями (in vivo). Особое внимание докладчик уделил режимам облучения, при которых наблюдается синергизм взаимодействия излучений разного качества.

В докладе «Возможности применения наночастиц висмута и золота для технологий бинарной протонной терапии. Результаты исследований in vivo» заведующая лабораторией радиационной фармакологии МРНЦ им. А.Ф. Цыба Марина Филимонова представила результаты исследований безопасности, радиосенсибилизирующей и противоопухолевой эффективности наночастиц висмута и золота при различных дозах и способах их введения животным-опухоленосителям. Она обратила внимание на наблюдаемый эффект повышения противоопухолевой протонной терапии с использованием наноформуляций.

О перспективных соединениях для разработки нового класса радиосенсибилизаторов для бинарной протонной и лучевой терапии рассказал заведующий лабораторией тераностики и ядерной медицины Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН Антон Попов. Он представил данные исследования радиосенсибилизирующего действия и биологической активности новых нанотераностиков в условиях воздействия протонного пучка на опухолевые клетки и осветил вопросы использования бинарных технологий в клинической практике, проблемы разработки и создания перспективных соединений. Также докладчик рассказал об успешном опыте использования уже внедрённых нанорадиосенсибилизаторов и перспективных наноформуляциях, которые сегодня находятся на стадии клинических испытаний.

Старший научный сотрудник Курчатовского института Алексей Чёрных представил данные о реализуемом в Институте проекте создания комплекса протонной лучевой терапии и о ходе его реализации.

С докладом «Исследование механизмов радиосенсибилизации раковых клеток к радиотерапии с помощью наночастиц методами Монте-Карло» выступил высококвалифицированный старший научный сотрудник Лаборатории фундаментальных свойств материи ФИАН Мартин Киракосян. Он рассказал об исследовании ядерных и атомных процессов в разных видах радиотерапии, совмещённых с использованием наночастиц, и представил результаты Монте-Карло моделирования c помощью программы Geant4 и её расширения — Geant4DNA. В частности, в ходе работы были оценены выходы разных частиц и факторы усиления доз на макроскопических масштабах, а также получена микроскопическая картина распределения доз вокруг наночастиц. Полученная физическая картина проинтерпретирована в контексте имеющихся экспериментальных данных по радиосенсибилизации и проведён анализ влияния физических процессов на химико-биологическую стадии механизма радиосенсибилизации.

Конгресс «Онкорадиология, лучевая диагностика и терапия» является площадкой для обсуждения фундаментальных и клинических проблем онкорадиологии. Он объединил в себе научно-практическое и образовательное направления, чтобы сделать мероприятие полезным и интересным как для опытных специалистов, так и для тех, кто только начинает свой путь в медицине.

Источник: отдел по связям с общественностью ФИАН.

https://new.ras.ru/activities/news/v-fian-proshyel-simpozium-perspektivnye-binarnye-tekhnologii-protonnoy-i-ionnoy-terapii-i-diagnostik/

И.Н. Завестовская. Источник фото: ФИАН

Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН провел симпозиум «Перспективные бинарные технологии протонной и ионной терапии и диагностики» в рамках VIII Всероссийского научно-образовательного Конгресса с международным участием «Онкорадиология, лучевая диагностика и терапия».

Докладчики из ФИАН, МРНЦ им. А.Ф. Цыба, НИЦ «Курчатовский институт» и ИТЭБ РАН познакомили участников с актуальными проблемами лучевой терапии; с созданием новых методов бинарных ядерно-физических технологий, нацеленных на разработку адресных технологий лучевой терапии; с использованием бинарных технологий в клинической практике.

Первый доклад «Бинарные технологии протонной терапии: состояние вопроса и перспективы» представила И.Н. Завестовская, д.ф.-м.н., заведующая лабораторией радиационной биофизики и биомедицинских технологий ФИАН. Она рассказала о развитии технологий бинарных методов в протонной терапии, нацеленных на увеличение эффективности лечения. А также представила результаты проекта «Разработка новых технологий диагностики и лучевой терапии социально значимых заболеваний протонными и ионными пучками с использованием бинарных ядерно-физических методов», реализуемого ФИАН совместно с НМИЦ радиологии и НИЯУ МИФИ в рамках ФНТП СНИ. Акцент в докладе был сделан на бинарных технологиях сенсибилизации на основе адресных наноформуляций, а также перспективы развития этих технологий для их внедрения на КПТ «Прометеус».

С.Н. Корякин. Источник фото: ФИАН

С.Н. Корякин, к.б.н. по специальности «радиобиология», заведующий отделом радиационной биофизики МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиала ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, сделал доклад «Результаты сочетанного протонно-нейтронного облучения в исследованиях in vitro и in vivo». В своем выступлении он представил результаты сочетанного протонного и нейтронного облучения нормальных и опухолевых клеток китайского хомячка (in vitro), лабораторных животных с модельными опухолями (in vivo). Лектор осветил актуальность исследований, парк облучательной техники, методы и методики работы. Особое внимание докладчик уделил режимам облучения, при которых наблюдается синергизм взаимодействия излучений разного качества.

Доклад «Возможности применения наночастиц висмута и золота для технологий бинарной протонной терапии. Результаты исследований in vivo» представила М.В. Филимонова, к.м.н. по специальности «радиобиология», д.б.н. по специальностям «фармакология, клиническая фармакология», «радиобиология», заведующая лабораторией радиационной фармакологии МРНЦ им. А.Ф. Цыба. Были представлены результаты исследований безопасности, радиосенсибилизирующей и противоопухолевой эффективности наночастиц висмута и золота при различных дозах и способах их введения животным-опухоленосителям. Акцент был сделан на наблюдаемом эффекте повышения противоопухолевой протонной терапии с использованием наноформуляций.

А.Л. Попов, к.б.н., заведующий лабораторией тераностики и ядерной медицины Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН, выступил с докладом «Перспективные соединения для разработки нового класса радиосенсибилизаторов для бинарной протонной и лучевой терапии». В своем выступлении он представил данные исследования радиосенсибилизирующего действия и биологической активности новых нанотераностиков в условиях воздействия протонного пучка на опухолевые клетки и осветил вопросы использования бинарных технологий в клинической практике, проблемы разработки и создания перспективных соединений, а также рассказал об успешном опыте использования уже внедренных нанорадиосенсибилизаторов и перспективных наноформуляциях, которые сегодня находятся на стадии клинических испытаний.

Доклад «Разработка комплекса протонной лучевой терапии в НИЦ «Курчатовский институт» представил А.Н. Черных, к.т.н., старший научный сотрудник Курчатовского института. В своем выступлении докладчик представил данные о реализуемом в Институте проекте создания комплекса протонной лучевой терапии и о ходе его реализации.

М.В. Филимонова. Источник фото: ФИАН

М.Р. Киракосян, к.ф.-м.н., высококвалифицированный старший научный сотрудник Лаборатории фундаментальных свойств материи ФИАН, выступил с докладом «Исследование механизмов радиосенсибилизации раковых клеток к радиотерапии с помощью наночастиц методами Монте-Карло», в котором представил исследование ядерных и атомных процессов в разных видах радиотерапии, совмещенных с использованием наночастиц. Были представлены результаты Монте-Карло моделирования c помощью программы Geant4 и ее расширения Geant4DNA. В частности, оценены выходы разных частиц и факторы усиления доз на макроскопических масштабах, а также получена микроскопическая картина распределения доз вокруг наночастиц. Полученная физическая картина проинтерпретирована в контексте имеющихся экспериментальных данных по радиосенсибилизации, и проведён анализ влияния физических процессов на химико-биологическую стадии механизма радиосенсибилизации.

Конгресс «Онкорадиология, лучевая диагностика и терапия» является площадкой для обсуждения фундаментальных и клинических проблем онкорадиологии. Он объединил в себе научно-практическое и образовательное направления, чтобы сделать мероприятие полезным и интересным как для опытных специалистов, так и для тех, кто только начинает свой путь в медицине.

Информация и фото предоставлены Отделом по связям с общественностью ФИАН
Источник фото: ФИАН

https://scientificrussia.ru/articles/simpozium-perspektivnye-binarnye-tehnologii-protonnoj-i-ionnoj-terapii-i-diagnostiki-prosel-v-fian

Фото: pixabay.com/photos

Ученые Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) создали оборудование для изучения Солнца и магнитных бурь. В этом году новый прибор отправят на Международную космическую станцию, где он будет регистрировать излучение в терагерцевом диапазоне, сообщает «Аргументы и Факты».

Поверхность Солнца обычно скрыта огненной завесой, что ограничивает наблюдения за звездой. Новая аппаратура призвана исправить это и решить одну из главных загадок Солнца — причину зарождения вспышек. Такое исследование проводится впервые.

Теоретические предположения ученых проверят практическим экспериментом. Для этого прибор разместят на внешней стороне МКС. Прибор состоит из восьми детекторов, каждый из которых настроен на определенный узкий диапазон частот в терагерцевой области спектра. Первые данные планируют получить уже в следующем году.

Эксперимент станет важным шагом в прогнозировании космической погоды.

Ранее «ЭкоПравда» писала, что в МГУ объяснили, почему телескопы пропустили Челябинский метеорит.

https://www.ecopravda.ru/nauka/v-ran-sozdan-novyj-pribor-dlya-izucheniya-solntsa-i-magnitnyh-bur/

Физический институт имени Лебедева РАН (ФИАН) создал прибор для изучения Солнца. В условиях активного солнечного цикла, вызывающего магнитные бури, устройство поможет ученым получать точные данные. В ближайшее время его отправят на Международную космическую станцию (МКС), где оно будет фиксировать солнечное излучение в терагерцевом диапазоне. Это позволит преодолеть проблему огненной завесы, мешающей изучению поверхности звезды.

Разработка направлена на исследование солнечных вспышек, сопровождающихся выбросами плазмы и увеличением электромагнитного излучения. Терагерцевый диапазон (от 1 до 10 триллионов герц) ранее не использовался из-за блокировки волн атмосферой и отсутствия надежных детекторов. Теперь эта проблема решена.

Как отметил руководитель проекта Владимир Махмутов, во время вспышек терагерцевое излучение ведет себя иначе, чем в других спектрах. Его рост может указывать на процессы накопления и высвобождения энергии перед вспышками. Прибор закрепят на внешней стороне МКС, чтобы исключить влияние атмосферы Земли.

https://prokazan.ru/ne-u-nas/view/ucenye-sozdali-pribor-dla-izucenia-solnca

Убийственная солнечная активность. В 2025 году магнитные бури дойдут до пиковых значений

В Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) русские ученые создали передовое научное оборудование, которое позволит изучать причины возникновения солнечных вспышек. В 21 веке светило проявляет аномальную активность, в августе прошлого года был зафиксирован рекордный индекс солнечного цикла — 215.5. Ожидалось, что этот индекс в текущем цикле будет намного ниже. Максимума магнитные бури, по уточненным прогнозам, достигнут в 2025 году. Сергей Богачёв, руководитель лаборатории солнечной астрономии, отметил, что никто не мог предсказать такую величину для текущего цикла, сообщает aif.ru

В ФИАН разработали технологию, позволяющую отслеживать первые моменты возникновения вспышек на солнце. Они связаны с выбросами плазмы и увеличением электромагнитного излучения. Отслеживать изменения будут при помощи 8 детекторов установленных на солнечной стороне МКС. Они будут получать данные терагерцовых излучений различного диапазона. Эти волны невозможно отследить на Земле, они блокируются магнитным полем, поэтому их будут изучать в открытом космосе.

Ожидается, что первые данные будут получены в следующем году, и эксперимент окажется важным для прогноза космической погоды, радиационной обстановки и магнитных бурь на Земле.

Напоминаем, что повышенная солнечная активность может угрожать не только здоровью людей, но и технике, в том числе сотовой связи, навигационным приборам, космическим аппаратам.

https://am.tsargrad.tv/news/ubijstvennaja-solnechnaja-aktivnost-v-2025-godu-magnitnye-buri-dojdut-do-pikovyh-znachenij_1155837

Учёные Физического института имени П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) разработали современный прибор для изучения Солнца, который позволит глубже понять процессы, происходящие на звезде. Сейчас, когда солнечная активность достигла очередного пика и магнитные бури влияют на самочувствие людей, это изобретение станет особенно полезным, сообщает АИФ.

Как изучить скрытые процессы на Солнце?

В этом году прибор отправится на Международную космическую станцию, откуда будет вести наблюдения за Солнцем, фиксируя его излучение в терагерцевом диапазоне.

Поскольку поверхность звезды скрыта плотными слоями плазмы, получение точных данных о её активности всегда было сложной задачей. Новая аппаратура ФИАН способна дать больше информации о природе солнечных вспышек, которые сопровождаются выбросами плазмы и электромагнитного излучения. Это станет первым подобным исследованием в терагерцевом диапазоне.

Данный диапазон охватывает частоты от 1 до 10 триллионов герц, находясь между видимым светом и микроволновым излучением. Ранее вести наблюдения на этих частотах было невозможно: земная атмосфера почти не пропускает такие волны, а надёжных детекторов не существовало. Теперь эта проблема решена.

Руководитель проекта, заведующий лабораторией физики Солнца и космических лучей ФИАН Владимир Махмутов пояснил, что во время мощных вспышек излучение в этом диапазоне ведёт себя иначе, чем в других спектрах. В ряде случаев именно здесь фиксируется рост электромагнитных потоков, что может свидетельствовать о накоплении и высвобождении энергии.

Иными словами, для понимания механизма появления солнечных вспышек необходимо вести наблюдения в терагерцевом диапазоне, который позволяет изучать недоступные для других методов слои солнечной атмосферы.

Поможет предсказывать природные катастрофы

Учёные планируют подтвердить свои теоретические гипотезы практическими экспериментами. Для этого прибор будет установлен снаружи МКС, так как водяной пар в атмосфере Земли мешает таким наблюдениям.

В конструкции прибора предусмотрено восемь детекторов, каждый из которых работает в определённом узком диапазоне частот. Первые данные будут получены уже в следующем году.

Этот эксперимент поможет в прогнозировании космической погоды, радиационной обстановки и магнитных бурь. По словам Владимира Махмутова, исследование позволит лучше понять механизмы высвобождения энергии, ответственные за солнечные вспышки.

Благодаря этому прогнозы магнитных бурь станут более точными. Возможно, удастся выявить признаки, предвещающие солнечные вспышки. В дальнейшем на основе этой разработки могут создать ещё более совершенные приборы для исследования терагерцевого излучения в космосе.

Кроме Солнца, такая аппаратура поможет изучать далёкие астрофизические объекты и активные процессы в земной коре, что будет полезно для прогнозирования землетрясений и извержений вулканов.

Солнечная активность набирает обороты

Напомним, что текущий цикл солнечной активности начался в декабре 2019 года и продлится примерно до 2030 года.

Учёные ожидали, что он будет средним по интенсивности, однако поведение Солнца оказалось непредсказуемым. В августе прошлого года индекс солнечного цикла достиг 215,5, что стало рекордным значением не только в рамках этого цикла, но и за последние десятилетия.

Специалисты полагают, что пик активности придётся на 2025 год. По словам руководителя Лаборатории солнечной астрономии ИКИ РАН и Института солнечно-земной физики РАН Сергея Богачёва, ни одна из существующих моделей не прогнозировала настолько высокие значения индекса солнечного цикла. Теперь большинство учёных уверены, что максимумы активности будут зафиксированы именно в 2025 году.

Повышенная солнечная активность несёт не только риски для людей, особенно с сердечно-сосудистыми заболеваниями, но и угрозу для спутников и космических аппаратов. Заряженные частицы могут повреждать их оборудование, а усиленная бомбардировка атмосферы плазмой способна привести к снижению орбит спутников.

https://progorodchelny.ru/ne-u-nas/view/ucenye-ran-gotovat-revoluciu-v-izucenii-solnca-i-magnitnyh-bur

В Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) разработали инновационное оборудование, которое будет способствовать изучению процессов, происходящих на Солнце. В условиях активного солнечного цикла, который сейчас вызывает магнитные бури и беспокойство у многих людей, это устройство окажется весьма полезным. Новый прибор, который в этом году отправится на Международную космическую станцию (МКС), будет регистрировать солнечное излучение в терагерцевом диапазоне. Это излучение позволит ученым преодолеть проблему, связанную с огненной завесой, которая скрывает поверхность звезды и затрудняет получение точных данных.

Разработка в ФИАН призвана решить загадку возникновения солнечных вспышек, часто связанных с выбросами плазмы и увеличением электромагнитного излучения. Это исследование станет первым в своем роде. Терагерцевый диапазон охватывает частоты от 1 до 10 триллионов герц и находится между видимым светом и микроволнами. Ранее Солнце в этой области не изучалось из-за двух основных причин: атмосфера Земли блокирует терагерцевые волны, и отсутствовали надежные детекторы. Теперь же такие детекторы были созданы.

По словам Владимира Махмутова, руководителя проекта и заведующего лабораторией физики Солнца в ФИАН, исследования показывают, что во время сильных солнечных вспышек терагерцевое излучение значительно отличается от других спектров. В данном диапазоне можно наблюдать увеличение потоков электромагнитного излучения, что может указывать на процессы накопления и выделения энергии, предшествующие вспышкам. Для более точных наблюдений прибор будет установлен на внешней стороне МКС, так как атмосфера Земли поглощает терагерцевые волны.

Новый прибор состоит из восьми детекторов, каждый из которых настроен на узкий диапазон частот в терагерцевом спектре. Ожидается, что первые данные будут получены в следующем году, и эксперимент окажется важным для прогноза космической погоды, радиационной обстановки и магнитных бурь на Земле. Владимир Махмутов отметил, что это исследование поможет более точно определить процессы, которые ведут к образованию солнечных вспышек, и, возможно, выявить их предвестники.

Технология, разработанная на основе нового прибора, может быть использована не только для изучения Солнца, но и для исследования астрофизических объектов в глубоком космосе, а также для активных процессов в земной коре. Это, в свою очередь, позволит улучшить прогнозирование землетрясений и вулканических извержений.

Напомним, что текущий цикл солнечной активности, начавшийся в декабре 2019 года, продлится до 2030 года. Ранее ожидалось, что он будет средней силы, однако в августе прошлого года был зафиксирован рекордный индекс солнечного цикла — 215.5, что не наблюдалось в XXI веке. Ученые предполагают, что максимальная активность солнца ожидается в 2025 году. Сергей Богачёв, руководитель лаборатории солнечной астрономии, отметил, что никто не мог предсказать такую величину для текущего цикла. Важно учитывать, что повышенная активность может угрожать не только здоровья людей, особенно страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, но и космическим аппаратам, так как солнечные потоки могут повредить их оборудование и нарушить орбиту спутников.

https://nvspost.ru/news_id/267551/

В Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) создали передовое научное оборудование, которое позволит изучать нашу звезду и лучше узнать происходящие на ней процессы. С учётом того, что сейчас в самом разгаре очередной цикл солнечной активности и много людей страдают от магнитных бурь, эта разработка придётся весьма кстати.

Как заглянуть под огненную завесу

Новый прибор в этом году отправят на Международную космическую станцию. Именно оттуда он будет изучать Солнце, регистрируя его излучение в терагерцевом диапазоне.

Дело в том, что поверхность нашей звезды скрыта огненной завесой, поэтому получаемые с неё данные не всегда точны. Созданная в ФИАН аппаратура выведет наблюдения на новый уровень. Образно говоря, позволит раскрыть одну из загадок Солнца — тайну зарождения вспышек, которые часто сопровождаются выбросами плазмы и всплесками электромагнитного излучения. Такое исследование проводится впервые.

Терагерцевый диапазон представляет собой часть спектра от 1 до 10 триллионов герц. Эта область лежит между видимым спектром и микроволновым излучением. Раньше Солнце в этом диапазоне не изучалось. Во-первых, земная атмосфера почти не пропускает его. Во-вторых, не было надёжных детекторов. Теперь их удалось создать.

По словам руководителя проекта, заведующего лабораторией физики Солнца и космических лучей ФИАН Владимира Махмутова, анализ данных показывает, что во время мощных солнечных вспышек излучение в терагерцевом диапазоне сильно отличается от излучения в других спектрах. Иногда именно в нём виден рост потоков электромагнитного излучения. Возможно, это указывает на зарождающиеся процессы накопления и выделения энергии.

Проще говоря, чтобы узнать, как возникают солнечные вспышки и что их провоцирует, надо наблюдать за Солнцем в терагерцевом диапазоне. Он помогает проникнуть в тонкий слой хромосферы, недоступный для прямых наблюдений.

Поможет прогнозировать землетрясения и извержения вулканов

Свои теоретические предположения учёные хотят проверить практическим экспериментом. А для этого прибор лучше разместить на внешней стороне МКС — волны терагерцевого диапазон хорошо поглощает водяной пар, входящий в атмосферу Земли, так что наблюдения с орбиты будут точнее.

Новый прибор состоит из восьми детекторов. Каждый из них настроен на определённый узкий диапазон частот в терагерцевой области спектра. Первые данные планируют получить в следующем году.

Запланированный эксперимент станет важным шагом в прогнозировании космической погоды, радиационной обстановки и магнитных бурь на Земле. «Он позволит найти и изучить характеристики процессов энерговыделения, которые в значительной степени ответственны за образование солнечных вспышек», — говорит Владимир Махмутов.

В общем, прогнозы магнитных бурь станут более точными и качественными. Возможно, учёным удастся обнаружить предвестники солнечных вспышек. А в дальнейшем на основе этого прибора создадут более совершенное оборудование для исследований космоса в терагерцевом диапазоне.

Оно понадобится для исследований не только Солнца, но и астрофизических объектов в дальнем космосе, а также активных процессов в земной коре. А это уже будет иметь непосредственное практическое применение — улучшит прогнозирование землетрясений и вулканических извержений.

Цикл солнечной активности разгоняется

Напомним, текущий цикл солнечной активности стартовал в декабре 2019 года. Продлиться он должен примерно до 2030 года.

Ожидалось, что цикл будет средним по силе. Но Солнце показало свою строптивость. В августе прошлого года среднее значение индекса солнечного цикла (он отражает количество солнечных пятен и их групп за месяц) составило 215.5, что стало абсолютным рекордом не только текущего, но и предыдущего цикла активности. В XXI веке такого ещё не наблюдали.

Значит, у звезды накопились колоссальные запасы энергии, которую оно будет расходовать, сделали вывод учёные. И происходить это будет в 2025 году.

«То, что текущий цикл может достичь такой величины, не предсказывалось никакими моделями, — отмечает руководитель Лаборатории солнечной астрономии Института космических исследований РАН и Института солнечно-земной физики РАН Сергей Богачёв. — Теперь большая часть учёных считает, что максимальные значения индекса солнечного цикла будут достигнуты в 2025 году».

Помимо риска для здоровья (под угрозой в первую очередь люди с сердечно-сосудистыми заболеваниями), повышенная солнечная активность представляет потенциальную опасность для космических аппаратов и спутников связи. Потоки солнечного ветра и частиц высоких энергий могут повреждать их оборудование, а «разбухшая» от бомбардировки плазмой атмосфера — тормозить спутники, отчего их орбита будет снижаться.

https://aif.ru/society/science/vspyshka-v-zarodyshe-gotovitsya-revolyuciya-v-izuchenii-solnca-i-magnitnyh-bur

Прародина индоевропейских языков находится на территории России, выяснил международный коллектив исследователей. Кроме того, отечественные физики создали прибор, который поможет определять зародыши солнечных вспышек, инженеры разработали сверхбыструю линию для сортировки мусора, а археологи нашли редкую наперсную икону. Вместе с тем европейские астрофизики «поймали» самую мощную частицу нейтрино. Об этом — в подборке самых интересных новостей науки, подготовленной «Известиями».

Новый прибор для изучения Солнца разработали в России

Специалисты Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) создали приборный комплекс, который поможет определять зародыши вспышек на Солнце. Он будет изучать звезду в терагерцевом диапазоне электромагнитного излучения. Оборудование в этом году доставят на Международную космическую станцию, где с его помощью будут проводить измерения в течение как минимум трех лет.

— Эксперимент позволит найти и изучить характеристики процессов энерговыделения, которые в значительной степени ответственны за образование солнечных вспышек, — рассказал руководитель проекта, заведующий лабораторией физики Солнца и космических лучей ФИАН Владимир Махмутов.

Заведующий лабораторией физики Солнца и космических лучей ФИАН Владимир Махмутов
Фото: ИЗВЕСТИЯ/Андрей Эрштрем

Исследования станут первыми мире в своем роде. В результате данные, которые ученые начнут получать уже в первом полугодии 2026-го, помогут давать более качественные прогнозы космической погоды и магнитных бурь на Земле.

Разбор мусора поручили искусственному интеллекту

В России разработали автоматический сортировщик бытовых отходов. Он представляет собой конвейерную ленту с комплексом умных приборов и датчиков, оснащенных машинным зрением и искусственным интеллектом. Во время движения мусора система распознает форму, цвет и материал, из которого созданы предметы, выделяет составляющие и отстреливает их воздухом в отдельный отсек.

— Даже раздельно собранные отходы подлежат досортировке. Их необходимо рассортировать по классам и цвету. На крупном мусоросортировочном комплексе по конвейеру в час в среднем проносится 3 т пластиков, а один работник отбирает за тот же час пленки — всего 40 кг, пластиковых бутылок — 100 кг, — рассказал «Известиям», один из разработчиков, инженер-исследователь Центра компетенций НТИ «Технологии беспроводной связи и интернета вещей» на базе Сколтеха Антон Степанов.

Фото: Фонд поддержки проектов НТИ

По словам инженеров, точность распознавания составляет 90%. Сейчас оборудование перерабатывает 12 классов отходов: картон, стекло, пленки и разные виды пластика. Технология позволит из 60 млн т твердых коммунальных отходов, которые образуются в России ежегодно, извлекать не менее 5 млн т полезных материалов.

Прародину индоевропейских языков нашли на территории России

Международный коллектив ученых, в состав которого вошла группа российских специалистов, опубликовал результаты исследования с выводом о том, что прародина индоевропейских языков, на которых говорит почти половина мира, находится на территории современной России.

Специалисты исследовали геномы около 400 представителей «ямной» культуры. Она была распространена в интервале между 3300 и 2600 годами в степях к северу от Черного и Каспийского морей. Ее особенность — захоронение умерших в отдельных ямах, которые выкапывали под курганами, за что она получила свое название.

Фото: РИА Новости/Алексей Даничев

«Ямная культура — это как индикатор, распространение которого можно связать с распространением индоевропейских языков», — объяснил один из руководителей исследований, генетик из Гарвардской медицинской школы в Бостоне (США) Дэвид Райх.

Он пояснил: прежде считалось, что район, откуда ямники начали стремительное распространение по миру, была Анатолия — регион на территории современной Турции. Однако специалисты выявили более древнюю группу, которая дала начало и этой анатолийской ветви. Группа проживала на Кавказе и в Нижнем Поволжье. Эти люди говорили на самых ранних индоевропейских языках.

Европейские ученые поймали самое быстрое нейтрино

Астрофизики из Европы объявили, что им удалось зарегистрировать самое мощное нейтрино за всю историю наблюдений. Открытие было сделано с помощью Cubic Kilometre Neutrino Telescope (KM3NeT) — нейтринного телескопа, размещенного в Средиземном море.

Само событие произошло еще два года назад. Однако, чтобы выявить его в потоке данных, потребовалось около года, еще столько же ушло на проверку полученного результата.

— Нам нужно было убедиться, что это не что-то странное или необычное с телескопом, — сообщил один из авторов открытия, физик из Университета Экс-Марсель во Франции Паскаль Койл.

Фото: REUTERS/Paschal Coyle

Как объяснили ученые, телескоп зафиксировал не само нейтрино, а мюон — частицу, которая образовалась при столкновении нейтрино и одной из молекул, из которых состоит наша планета. Энергию мюона оценили в 120 ПэВ (петаэлектронвольт), то есть 10¹⁵ электронвольт.

Источником нейтрино высоких энергий могут быть экстремальные астрофизические процессы. Такие, как выброс джетов черными дырами, гамма-всплески или взрывы сверхновых. Есть гипотезы, которые предполагают, что причиной может быть распад или аннигиляция частиц темной материи.

Древнюю икону с наперсного кольца обнаружили в Вологде

Наперсную иконку, которая была отлита в период XV–XVI веков, обнаружили специалисты Института археологии РАН во время раскопок на территории Вологодского кремля.

Как предполагают археологи, образок мог быть утерян во время строительства крепости. Оно началось во времена Ивана Грозного, который избрал Вологду одним из главных опорных пунктов на севере Российского царства.

Фото: пресс-служба Института археологии РАН.

Находка представляет собой прямоугольник со сторонами около 4 и 5 см. Это редкая разновидность православных образков, закрепленных на кольце и носимых на пальце. На иконке изображен сюжет «Снятие с креста и положение во гроб».

— Иконка, скорее всего, не оригинальная отливка, а вторичное воспроизведение металлической двухстворчатой иконки-энколпия: об этом говорят неспиленные литники и выступы на тех местах, где у оригинала находилось шарнирное крепление, — сообщили ученые в официальном пресс-релизе.

Возможно, образок использовали как матрицу для отливок, или вовсе он был производственным браком, добавили специалисты.

https://iz.ru/1838901/andrei-korshunov/tochka-ozareniya-prarodina-yazykov-i-zarodyshi-solnechnyh-vspyshek