Aan samayno waxeena malaha kacaan baa iman doona

Daah-furyo waa weyn, aragtiyo geesinimo leh, horumar cilmiyeysan. Warbaahintu waxaa ka buuxa qaabab caynkaas ah, oo inta badan la buunbuuniyo. Meel ku taal hooska "fiisigiska weyn", LHC, su'aalaha aasaasiga ah ee cosmological iyo dagaalka ka dhanka ah Model Standard, cilmi-baarayaasha adag ayaa si aamusnaan ah u gudanaya shaqadooda, ka fikiraya codsiyada la taaban karo iyo ballaarinta aqoontayada tallaabo tallaabo.

"Aan samayno wax noo gaar ah" waxaa hubaal ah in ay noqon karto hal-ku-dhegga saynisyahannada ku hawlan horumarinta isku-dhafka thermonuclear. Waayo, inkasta oo jawaabaha waaweyn ee su'aalaha waaweyn, xallinta dhibaatooyinka la taaban karo, u muuqda kuwo aan macno lahayn oo la xidhiidha geeddi-socodkan ayaa awood u leh in ay kacaan adduunka.

Waxaa laga yaabaa, tusaale ahaan, waxaa suurtagal ah in la sameeyo fiyuuska nukliyeerka yar yar - qalab ku habboon miiska. Saynis yahano ka tirsan jaamacadda Washington ayaa qalabkan sameeyay sanadkii hore qanjaruufo-Z (1), kaas oo awood u leh inuu sii wado falcelinta fiyuuska gudaha 5 micro seconds, in kasta oo xogta ugu weyn ee cajiibka ah ay ahayd yaraynta reactor-ka, kaas oo dhererkiisu yahay 1,5 mitir.

Ma aha mid aad waxtar u leh, laakiin aad ayey muhiim u tahay dadaalka si . Sida laga soo xigtay cilmi-baaris ay samaysay Waaxda Tamarta ee Maraykanka (DOE), oo lagu daabacay Oktoobar 2018 joornaalka Physics of Plasmas, reactors fusion waxay awood u leeyihiin inay xakameeyaan oscillation plasma. Mowjadahani waxay ka riixayaan qaybaha tamarta sare ee aagga falcelinta, iyaga oo qaadanaya xoogaa tamar ah oo loo baahan yahay falcelinta fiyuuska. Cilmi-baarista cusub ee DOE waxay qeexaysaa jilitaannada kombuyuutar ee casriga ah kuwaas oo la socon kara oo saadaalin kara samaynta hirarka, siinta physicists awood ay uga hortagaan habka oo ay ku hayaan qaybo hoos yimaada. Saynis yahanadu waxay rajeynayaan in shaqadoodu ay ka caawin doonto dhismaha ITER, laga yaabee mashruuca falcelinta isku-dhafka tijaabada ah ee ugu caansan Faransiiska.

Sidoo kale guulo ay ka mid yihiin heerkulka plasma 100 milyan darajo Celsius, oo la helay dhamaadkii sanadkii hore koox saynisyahano ah oo ka tirsan Machadka Shiinaha ee Fiisigiska Plasma ee Tijaabada Sare ee Superconducting Tokamak (EAST), ayaa tusaale u ah horumar tallaabo tallaabo ah oo loo qaadayo fiyuus hufan. Sida laga soo xigtay khubarada faallooyinka ka bixinaya daraasaddan, waxaa laga yaabaa inay muhiimad weyn u leedahay mashruuca ITER ee aan soo sheegnay, kaas oo Shiinuhu ka qaybqaato 35 waddan oo kale.

Kontaroolada sare iyo qalabka elektarooniga ah

Aag kale oo leh awood weyn, halkaas oo halkii yar, tillaabooyin xikmad leh laga qaadayo halkii horumarro waaweyn laga gaari lahaa, waa raadinta heerkul sare oo heerkul sare ah. (2). Nasiib darro, waxaa jira qaylo-dhaan badan oo been abuur ah iyo walaac aan hore loo arag. Caadi ahaan wararka saxaafaddu waxay u noqdaan kuwo la buunbuuniyay ama run ma aha. Xataa warbixinada aadka u daran mar walba waxaa jira "laakiin". Sida warbixin dhowaan soo baxday, saynisyahano ka tirsan Jaamacadda Chicago waxay heleen karti-xirfadeed, awoodda ay u leedahay inay koronto ku qabato khasaare la'aan heerkulkii ugu sarreeyay ee abid la diiwaan geliyo. Iyaga oo isticmaalaya tignoolajiyada casriga ah ee Shaybaadhka Qaranka ee Argonne, koox saynisyahano ah oo maxalli ah ayaa daraasad ku sameeyay fasal agab ah oo ay ku arkeen heerkul ku dhow -23°C. Tani waa boodad qiyaastii 50 darajo ka timid rikoorkii hore ee la xaqiijiyay.

2. Superconductor ee goob birlab ah

Qabashada, si kastaba ha ahaatee, waa inaad cadaadis badan saarto. Qalabka la tijaabiyay waxay ahaayeen hydrides. In muddo ah, lanthanum perhydride wuxuu ahaa mid xiiso gaar ah leh. Tijaabooyinku waxay muujiyeen in muunadaha aadka u khafiifka ah ee walxahan ay muujinayaan karti-xirfadeedka cadaadiska u dhexeeya 150 ilaa 170 gigapascals. Natiijooyinka ayaa bishii May lagu daabacay joornaalka Nature, oo uu wada qoray Prof. Vitaly Prokopenko iyo Eran Greenberg.

Si aad uga fikirto codsiga wax ku oolka ah ee qalabkan, waa inaad hoos u dhigtaa cadaadiska iyo sidoo kale heerkulka, sababtoo ah xitaa hoos ilaa -23 ° C maaha mid wax ku ool ah. Ka shaqee waa fiisigis yar yar oo caadi ah, oo sannado badan ka socda shaybaarada adduunka oo dhan.

Isla sidaas oo kale ayaa khuseeysa cilmi-baarista la dabaqay. ifafaalaha magnetic ee elektaroonigga ah. Dhawaan, iyada oo la adeegsanayo tijaabooyinka magnet-ka ee xasaasiga ah, koox saynisyahano caalami ah ayaa helay caddayn la yaab leh oo ah in magnetism-ka ka dhaca isdhexgalka lakabyada khafiifka ah ee aan-magnetic oxide si fudud loo xakameyn karo iyada oo la adeegsanayo awood yar oo farsamo. Daahfurka, oo lagu dhawaaqay Fiisigiska Dabeecadda Diisambar ee la soo dhaafay, wuxuu muujinayaa hab cusub oo lama filaan ah oo lagu xakameynayo magnetismka, aragti ahaan u oggolaanaya in laga fikiro xusuusta cufan ee magnetic iyo spintronics, tusaale ahaan.

Daahfurka Tani waxay abuurtaa fursad cusub oo loogu talagalay miniaturization ee unugyada xusuusta magnetic, kuwaas oo maanta hore u leeyihiin size of dhowr tobanaan nanometers, laakiin ay miniaturization dheeraad ah isticmaalaya teknoolajiyada la yaqaan waa adag tahay. Isku xirka oksaydhisku waxay isku daraan tiro muuqaalo jireed oo xiisa leh sida habdhaqanka laba-geesoodka ah iyo dabeecadda sare. Xakamaynta hadda iyada oo la adeegsanayo magnetism-ka waa goob aad u rajo badan oo ku jirta elektaroonigga. Helitaanka agab leh hanti sax ah, haddana la awoodi karo oo raqiis ah, waxay noo oggolaanaysaa inaan si dhab ah u horumarinno spintronic.

sidoo kale waa daal xakamaynta kulaylka qashinka ee qalabka elektaroonigga ah. Injineerada UC Berkeley ayaa dhawaan soo saaray walxo filim khafiif ah ( dhumucdiisuna waxay tahay 50-100 nanometer) kaas oo loo isticmaali karo in lagu soo kabsado kulaylka qashinka si loo dhaliyo awood heerar aan hore loo arag tignoolajiyada noocan ah. Waxay isticmaashaa habka loo yaqaan beddelka awoodda pyroelectric, kaas oo cilmi-baaris cusub oo injineernimada muujinaysaa si fiican ugu habboon isticmaalka ilaha kulaylka ee ka hooseeya 100 ° C. Tani waa uun mid ka mid ah tusaalooyinkii ugu dambeeyay ee cilmi-baarista aaggan. Waxaa jira boqolaal ama xitaa kumanaan barnaamijyo cilmi baaris ah oo adduunka oo dhan ah oo la xiriira maareynta tamarta ee qalabka elektiroonigga ah.

"Ma garanayo sababta, laakiin way shaqeysaa"

Tijaabinta qalab cusub, wajigooda kala-guurka iyo ifafaale topological waa aag aad u rajo badan oo cilmi baaris ah, aan aad u hufan, adag iyo dhif soo jiidashada warbaahinta. Tani waa mid ka mid ah daraasadaha inta badan laga soo xigtay cilmiga fiisigiska, inkastoo ay heshay sumcad badan oo warbaahinta, waxa loogu yeero. Caadi ahaan ma guulaystaan.

Tijaabooyinka isbeddelka wejiga ee agabku waxay mararka qaarkood keenaan natiijooyin lama filaan ah, tusaale ahaan bir dhalaalid oo leh dhibco dhalaalid sare leh heerkulka qolka. Tusaale ahaan guusha dhowaan laga gaaray dhalaalidda shaybaarada dahabka, kuwaas oo caadi ahaan dhalaalay 1064°C heerkulka qolka, iyadoo la adeegsanayo goob koronto iyo mikroskoob elektaroonig ah. Isbeddelkan ayaa ahaa mid dib loo rogi karo sababtoo ah daminta saameeynta korontada waxay xoojin kartaa dahabka mar kale. Sidaa darteed, goobta korantada ayaa ku biirtay arrimaha la og yahay ee saameeya isbeddelka wajiga, marka lagu daro heerkulka iyo cadaadiska.

Isbeddelka wejiga ayaa sidoo kale la arkay xilli aad u daran garaaca iftiinka laysarka. Natiijooyinka daraasadda dhacdadan ayaa lagu daabacay xagaaga 2019 joornaalka Nature Physics. Kooxda caalamiga ah si ay taasi u gaarto waxaa hogaaminayay Nuux Geedik (3), borofisar cilmiga fiisigiska ka dhiga mac-hadka Massachusetts Institute of Technology. Saynis yahanadu waxay ogaadeen in inta lagu jiro dhalaalidda indhaha, marxaladda kala-guurka waxay ku dhacdaa samaynta kali-talisyada walxaha, oo loo yaqaan cilladaha topological, taas oo saameynaysa natiijada ka soo baxda elektaroonigga iyo firfircoonida walxaha. Cilladaha dusha sare, sida Geedik ku sharraxay daabacaaddiisa, waxay la mid yihiin wareegyada yaryar ee ku dhaca dareeraha sida biyaha.

Cilmi-baaristooda, saynisyahannadu waxay isticmaaleen isku-dhafka lanthanum iyo tellurium LaTe.₃. Cilmi-baadhayaashu waxay sharxayaan in tallaabada xigta ay noqon doonto in la isku dayo in la go'aamiyo sida ay u "abuuri karaan cilladahan si loo xakameeyo." Sida suurtogalka ah, tan waxaa loo isticmaali karaa kaydinta xogta, halkaas oo garaacyada iftiinka loo isticmaali doono in lagu qoro ama lagu hagaajiyo cilladaha nidaamka, taas oo u dhiganta hawlaha xogta.

Iyo tan iyo markii aan helnay garaaca laser ultrafast, isticmaalkooda tijaabooyin badan oo xiiso leh iyo codsiyada suurtagalka ah ee ficil ahaan waa mawduuc inta badan ka muuqda warbixinnada sayniska. Tusaale ahaan, kooxda Ignacio Franco, oo ah kaaliyaha borofisar kimisteriga iyo fiisigiska ee Jaamacadda Rochester, ayaa dhowaan muujiyay sida garaaca wadnaha ultrafast loo isticmaali karo waxyaabaha maaddada qalloocan Oraz jiilka hadda korontada Xawaare ka dheereeya farsamo kasta oo naqaan ilaa hadda. Cilmi-baadhayaashu waxay daaweeyeen fiilooyin quraarado khafiif ah oo ay ku jireen hal milyan oo bilyan oo ilbiriqsi ah. Indhuhu markay biligleeyaan, ayaa walxihii muraayadda ahaa waxay isu beddeleen wax la mid ah bir koronto qabta. Tani waxay ku dhacday si ka dhakhso badan nidaam kasta oo la yaqaan marka ay maqan tahay danab la dabaqay. Jihada socodka iyo xoojinta hadda waxaa lagu xakameyn karaa iyadoo la beddelayo sifooyinka iftiinka laysarka. Oo maadaama la xakameyn karo, injineer kasta oo elektiroonig ah wuxuu u eegaa xiisaha.

Franco ayaa ku sharaxay daabacaad ku jirta Isgaarsiinta Dabeecadda.

Dabeecadda jireed ee dhacdooyinkan si buuxda looma fahmin. Franco laftiisa ayaa tuhunsan in hababka sida saamayn adag, tusaale ahaan, isku xidhka qiiqa ama nuugista quanta iftiinka iyo beer koronto. Haddii ay suurtagal noqon lahayd in la dhiso hababka elektaroonigga ah ee shaqeeya ee ku salaysan ifafaalahan, waxaan yeelan lahayn dhacdo kale oo taxane injineernimada ah oo la yiraahdo Ma garanayno sababta, laakiin way shaqeysaa.

Dareenka iyo cabbirka yar

Gyroscopes waa aaladaha caawiya baabuurta, diyaaradaha aan duuliyaha lahayn, iyo sidoo kale adeegyada elektaroonigga ah iyo aaladaha la qaadi karo inay ku dhex maraan meel saddex-cabbir ah. Hadda waxaa si weyn loogu isticmaalaa aaladaha aan isticmaalno maalin kasta. Markii hore, gyroscopes waxay ahaayeen giraangireyaal buul leh, kuwaas oo mid kastaa ku wareegayey dhidigiisa. Maanta, talefannada gacanta, waxaan ka heleynaa dareemayaasha microelectromechanical (MEMS) kuwaas oo cabbira isbeddelada xoogagga ku shaqeeya laba miisaan oo isku mid ah, dhaqdhaqaaqa iyo u dhaqaaqa jihada ka soo horjeeda.

Gyroscopes MEMS waxay leeyihiin xaddidaadyo xasaasi ah oo weyn. Markaa waa la dhisayaa gyroscopes indhaha, oo aan lahayn qaybo dhaqaaqa, isla hawlaha isticmaala ifafaale loo yaqaan Saamaynta Sagnac. Si kastaba ha ahaatee, ilaa hadda waxaa jiray dhibaato ay miniaturization. Waxqabadka ugu yar ee gyroscopes indhaha ee la heli karo way ka weyn yihiin kubbadda pingpong oo kuma habboona codsiyo badan oo la qaadi karo. Si kastaba ha ahaatee, injineerada Jaamacadda Caltech ee Teknolojiyadda, oo uu hoggaamiyo Ali Hadjimiri, ayaa soo saaray qalab cusub oo gyroscope ah shan boqol oo jeer ka yarmaxaa la og yahay ilaa hadda4). Waxa uu kor u qaadaa dareenkiisa isaga oo isticmaalaya farsamo cusub oo loo yaqaan "xoojinta labada dhinac» Inta u dhaxaysa laba laydh oo iftiin ah oo loo isticmaalo interferometer-ka caadiga ah ee Sagnac. Qalabka cusub ayaa lagu sifeeyay maqaal lagu daabacay Nature Photonics bishii November ee la soo dhaafay.

4. Gayroscope indhaha oo ay sameeyeen Cali Hadjimiri iyo asxaabtiisa. 

Horumarinta gyroscope-ka indhaha ee saxda ah waxay si weyn u wanaajin kartaa jihada casriga ah. Dhanka kale, waxaa dhisay saynisyahano ka socda Columbia Engineering. muraayadaha fidsan ee ugu horreeya awood u leh in ay si sax ah diiradda u saarto midabyo kala duwan oo isku mid ah iyada oo aan loo baahnayn waxyaabo dheeraad ah ayaa saameyn ku yeelan kara awoodaha sawir-qaadista ee qalabka mobile. Muraayadaha fidsan ee khafiifka ah ee kacaanku aad ayuu uga dhuuban yahay xaashida wuxuuna keenaa wax qabad u dhigma muraayadaha isku dhafan ee qaaliga ah. Natiijooyinka kooxda oo uu hogaaminayo Nanfang Yu, oo ah kaaliyaha borofisar cilmiga fiisigiska, ayaa lagu soo bandhigay daraasad lagu daabacay joornaalka Nature.

Saynis yahanadu waxay ka dhiseen lenses fidsan "metaatoms" Metatom kastaa waa qayb ka mid ah hirarka iftiinka ee cabbirka oo dib u dhigaya hirarka iftiinka qaddar kala duwan. Iyadoo la dhisayo lakab siman oo nanostructures ah oo aad u khafiif ah oo ku yaal substrate sida dhumucdiisuna waxay u eg tahay timaha bini'aadamka, saynisyahannadu waxay awoodeen inay gaaraan isla shaqeynta sida nidaamka muraayadaha caadiga ah ee dhumuc weyn oo culus. Metalens waxay u bedeli karaan hababka muraayadaha waaweyn si la mid ah sida TV-yada muraayadda ah ay u beddeleen TV-yada raajada cathode.

Waa maxay sababta isku dhaca weyn marka ay jiraan siyaabo kale

Fiisigiska tillaabooyinka yaryar waxa kale oo ay yeelan karaan macnayaal iyo macnayaal kala duwan. Tusaale ahaan - Halkii laga dhisi lahaa qaab-dhismeedka nooca waaweyn oo dalbanaya xitaa kuwa waaweyn, sida physicists badan ay sameeyaan, qofku wuxuu isku dayi karaa inuu jawaabo u helo su'aalaha waaweyn oo leh qalab aad u fudud.

Xawaariyeyaasha intooda badani waxay dardargeliyaan alwaaxda walxaha iyaga oo dhalinaya dhul koronto iyo birlab ah. Si kastaba ha ahaatee, in muddo ah waxa uu tijaabiyey farsamo ka duwan - xawaaraha balaasmaha, dardargelinta walxaha la dallacay sida elektarooniga, positrons iyo ions iyadoo la isticmaalayo beer koronto oo ay weheliso mowjad ku jirta balasmaha elektarooniga ah. Beryahan dambe waxaan ka shaqaynayay noocooda cusub. Kooxda AWAKE ee CERN waxay adeegsataa protons (ma aha elektarooniga) si ay u abuuraan mowjad balasma ah. U beddelashada borotoonnada waxay ku qaadi kartaa qaybo ilaa heerar tamar sare hal tallaabo oo dardargelin ah. Noocyada kale ee dardargelinta goobta baraarujinta waxay u baahan yihiin dhowr tillaabo si loo gaaro heer tamar isku mid ah. Saynis yahanadu waxay rumaysan yihiin in tignoolajiyada proton-ku-salaysan ay noo suurto galin karto in aanu dhisno xawaare yar yar, ka jaban, oo awood badan mustaqbalka.

5. Xawaare yar oo laba-heer ah oo ka yimid DESY - muuqaal

Dhanka kale, saynisyahano ka DESY (gaaban Deutsches Elektronen-Synchrotron - German electronic synchrotron) dhigay rikoor cusub berrinkii miniaturization ee dardar-qeyb bishii July. Xawaaraha terahertz in ka badan labanlaabay tamarta elektaroonnada la duray (5). Isla mar ahaantaana, qaabeynta ayaa si weyn u wanaajisay tayada iftiinka elektarooniga ah marka loo eego tijaabooyinkii hore ee farsamadan.

Franz Kärtner, madaxa kooxda ultrafast optics iyo raajada ee DESY, ayaa ku sharaxay warsaxaafadeed. -

Qalabka la xidhiidha waxa uu soo saaray beer dardargelin leh oo leh ugu badnaan 200 milyan oo volts halkii mitir (MV/m) - oo la mid ah xawaaraha casriga ah ee ugu awoodda badan.

Taa baddalkeeda, qalab cusub oo yara yar ALPHA-g (6), oo ay dhistay shirkadda Canadian TRIUMF oo loo soo raray CERN horaantii sanadkan, ayaa leh hawsha qiyaas dardargelinta cufisjiidadka ee antimatter. Antimatter-ku ma dedejiyaa joogitaanka goobta cufisjiidadka ee dhulka dushiisa +9,8 m/s2 (hoos), by -9,8 m/s2 (kor), by 0 m/s2 (wax dardar cufisjiid ah haba yaraatee) qiimo kale ? Suurtagalnimada dambe waxay wax ka beddeli doontaa fiisigiska. Qalab yar oo ALPHA-g ah ayaa kara, marka lagu daro caddaynta jiritaanka "ka-hortagga cuf-jiidadka", waxay nagu hoggaamin kartaa waddo u horseedaysa siraha ugu weyn ee caalamka.

Miisaanka xitaa ka yar, waxaan isku dayeynaa inaan barano ifafaale heer xitaa ka hooseeya. Kor 60 bilyan oo kacdoon ilbiriqsikii waxaa naqshadayn kara saynisyahano ka socda Jaamacadda Purdue iyo jaamacadaha Shiinaha. Sida laga soo xigtay qorayaasha tijaabada maqaal lagu daabacay dhowr bilood ka hor Waraaqaha Dib u Eegista Jirka, abuuritaanka degdegga ah ee sidan ah ayaa u oggolaanaya inay si fiican u fahmaan. siraha .

Shayga, oo isku wareeg ah oo aad u daran, waa nanoparticle ku saabsan ballac ahaan 170 nanometer iyo 320 nanometer dheer, kaas oo saynisyahannadu ka soo saareen silica. Kooxda cilmi-baadhistu waxay shay ku soo rogtay meel faaruq ah iyaga oo isticmaalaya laysarka, ka dibna ku garaacay xawaare aad u sarreeya. Talaabada xigta waxay noqon doontaa in la sameeyo tijaabooyin xataa xawaarahooda wareeg ah, taas oo u ogolaan doonta cilmi baaris sax ah oo ku saabsan aragtiyaha jireed ee aasaasiga ah, oo ay ku jiraan qaababka qalaad ee is jiid jiidka. Sida aad arki karto, uma baahnid inaad dhisto kiiloomitir tuubooyinka iyo qalabka wax baara si aad u wajahdo siraha aasaasiga ah.

Sannadkii 2009, saynisyahannadu waxay ku guuleysteen inay abuuraan nooc gaar ah oo god madow shaybaarka kaas oo nuugaya codka. Tan iyo markaas kuwan cod  waxaa la caddeeyey in ay faa'iido u leedahay sida isu-egyada shaybaadhka ee shayga nuugaya iftiinka. Warqad lagu daabacay joornaalka Nature bishan Luulyo, cilmi-baarayaasha Technion Israel Institute of Technology ayaa qeexaya sida ay u abuureen god madow oo sonic ah waxayna cabbireen heerkulka shucaaca Hawking. Cabiraadyadani waxay la socdeen heerkulka uu saadaaliyay Hawking. Sidaa darteed, waxay u muuqataa in aan loo baahnayn in loo duulo god madow si loo sahamiyo.

Yaa og haddii mashaariicdan cilmiyeed ee u muuqda kuwa waxtarkoodu yar yahay, dadaallada shaybaadhka aadka u adag iyo tijaabooyinka soo noqnoqda ee lagu tijaabinayo aragtiyaha yaryar, kala qaybsan, laga yaabo inaysan noqon jawaabaha su'aalaha ugu waaweyn. Taariikhda sayniska ayaa baraysa in tani ay dhici karto.