Zespół fizyków z Uniwersytetów w Vermont i Waterloo odkrył, że sfera zimnych atomów helu podąża za dziwacznym prawem fizyki - zwanym prawem obszaru splątania - obserwowanym również w czarnych dziurach. Odkrycie to zostało opisane w 2017 roku w internetowym wydaniu czasopisma Nature Physics.

W latach siedemdziesiątych XX wieku sławni fizycy teoretyczni Stephen Hawking i Jacob Bekenstein odkryli coś dziwnego w czarnych dziurach.

Obliczyli oni, że kiedy materia wpada do jednej z tych bezdennych dziur w przestrzeni, ilość informacji, którą pochłania - co fizycy nazywają entropią - wzrasta tylko tak szybko, jak szybko wzrasta jej powierzchnia, a nie objętość.

- Odkryliśmy, że ten sam rodzaj prawa fizyki jest przestrzegany w przypadku informacji kwantowej w nadciekłym helu - powiedział Adrian Del Maestro, adiunkt na Wydziale Fizyki Uniwersytetu w Vermont i autor projektu.

Aby dokonać swojego odkrycia, dr Del Maestro i współautorzy stworzyli najpierw dokładną symulację fizyki ekstremalnie zimnego helu-4 (izotopu pierwiastka helu) po tym, jak przekształca się on z gazu w formę materii zwaną nadciekłością (lub nadpłynnością).

- Poniżej około dwóch Kelvinów, atomy helu-4 - wykazujące podwójną falowo-cząsteczkową naturę, którą odkrył Max Planck i inni - zlepiają się ze sobą w taki sposób, że poszczególne atomy nie mogą być opisane niezależnie od siebie - wyjaśniają naukowcy.

- Zamiast tego, tworzą one kooperacyjny taniec, który naukowcy nazywają splątaniem kwantowym.

Używając dwóch superkomputerów, zbadali oni interakcje 64 atomów helu w stanie nadpłynności.

Odkryli, że ilość splątanej informacji kwantowej współdzielonej pomiędzy dwoma regionami pojemnika - sfery superpłynnego helu-4 odgrodzonej od większego pojemnika - była określona przez pole powierzchni sfery, a nie jej objętość.

Wygląda na to, że podobnie jak holograf, trójwymiarowa objętość przestrzeni jest w całości zakodowana na jej dwuwymiarowej powierzchni. Zupełnie jak w czarnej dziurze.

Pomysł ten był przypuszczalnie związany z zasadą fizyki zwaną "lokalnością", ale nigdy wcześniej nie został zaobserwowany w eksperymencie.

Dzięki zastosowaniu kompletnej symulacji numerycznej wszystkich atrybutów helu-4, zespół był - po raz pierwszy w historii - w stanie wykazać istnienie prawa obszaru splątania w prawdziwej cieczy kwantowej.

- Nadciekły hel-4 mógłby stać się ważnym zasobem - paliwem - dla nowej generacji komputerów kwantowych - powiedział dr Del Maestro.

- Ale aby wykorzystać jego ogromny potencjał przetwarzania informacji, musimy głębiej zrozumieć, jak on działa - skwitował.

Źródło: Sci-News.com

Przeszło sto lat temu Albert Einstein ukończył pracę naukową, która miała zmienić świat. Jego radykalne spojrzenie na naturę światła pomogło Einsteinowi przeistoczyć się z nieznanego urzędnika patentowego w geniusza stojącego w centrum dwudziestowiecznej fizyki.

Naukowcy nazywają rok 1905 Rokiem Cudów Alberta Einsteina - annus mirabilis. W ciągu kilku miesięcy Einstein napisał serię prac, które zmieniły sposób, w jaki postrzegamy wszechświat. Zawierały one, przykładowo, jego teorię szczególnej względności i słynne równanie E=mc².

Pierwsza praca opisywała jego cząsteczkową teorię światła, która stała się jednym z fundamentów współczesnej fizyki. Jak głosi legenda, Einstein był urzędnikiem w urzędzie patentowym, gdy wymyślił swoje radykalne teorie - ale był także doktorantem, który spędzał wolny czas, debatując z przyjaciółmi nad najnowszymi odkryciami fizyki.

W marcowym artykule z 1905 roku Einstein bezpośrednio zakwestionował ortodoksję fizyki - ortodoksję, która rosła i umacniała się przez ponad wiek, ortodoksję, która opierała się na eksperymentach i daleko idącej teorii.

Wszyscy fizycy w 1905 roku wiedzieli, czym jest światło. Niezależnie od tego, czy pochodziło ze Słońca, czy z żarówki, wiadomo było, że światło jest falą, to znaczy ciągiem jednakowo rozłożonych grzbietów oddzielonych jednakowo rozłożonymi rynnami, gdzie odległość między grzbietami (lub rynnami) określa kolor światła. Wszyscy uczeni wiedzieli bez wątpienia, że światło ma swój początek w źródle, rozchodzi się równomiernie i w sposób ciągły po całej dostępnej mu przestrzeni i rozchodzi się z miejsca na miejsce w postaci elektromagnetycznych grzbietów i koryt. Światło nazwano falą elektromagnetyczną lub, ogólniej, promieniowaniem elektromagnetycznym. W 1905 roku falowa natura światła była faktem stwierdzonym, niepodważalnym.

W obliczu tej powszechnie obowiązującej wiedzy Einstein zaproponował, że światło nie jest falą ciągłą, lecz składa się ze zlokalizowanych cząstek. Jak napisał Einstein we wstępie do swojej marcowej pracy: "Zgodnie z założeniem, które należy tu rozważyć, kiedy promień światła rozchodzi się z jakiegoś punktu, energia nie jest rozprowadzana w sposób ciągły po coraz większych przestrzeniach, ale składa się ze skończonej liczby kwantów energii, które są zlokalizowane w punktach przestrzeni, poruszają się bez podziału i mogą być absorbowane lub generowane tylko jako całość".

Zdanie to zostało nazwane "najbardziej 'rewolucyjnym' zdaniem napisanym przez fizyka XX wieku".

Einstein przewidział wpływ swojej pracy. W maju 1905 roku, zanim praca ukazała się drukiem, poinformował swojego przyjaciela Conrada Habichta, że nadchodząca praca na temat własności światła będzie "niezwykle rewolucyjna". Ze współczesnej perspektywy co najmniej trzy prace Einsteina z 1905 roku były podobnie nowatorskie, ale wówczas dla Einsteina tylko "założenie rozważane tutaj [w pracy marcowej]" stanowiło ostre zerwanie z ustaloną tradycją. Było ono rewolucyjne w tamtym czasie i takie pozostaje nadal. W czerwcu 1906 roku przyszły fizyk Max von Laue, laureat Nagrody Nobla, napisał do Einsteina jednoznacznie zaprzeczając jego założeniu:

"Kiedy na początku swojej ostatniej pracy formułuje Pan swoje heurystyczne stanowisko, że energia promieniowania może być pochłaniana i emitowana tylko w określonych skończonych kwantach, nie mam żadnych zastrzeżeń. Wszystkie Pańskie zastosowania również zgadzają się z tym sformułowaniem. Teraz nie jest to cecha procesów elektromagnetycznych w próżni, ale raczej emitującej lub absorbującej materii, a zatem promieniowanie nie składa się z kwantów światła, jak to jest napisanena stronie 6. Pańskiej pierwszej pracy - raczej tylko wtedy, gdy wymienia energię z materią, zachowuje się tak, jakby się z nich składało."

Von Laue był najwyraźniej skłonny przyznać, że w procesie emisji i absorpcji światła były zaangażowane kwanty, ale poza tym był nieugięty: światło podróżowało przez próżnię przestrzeni jako fala, a nie jako kwanty. Laue nie był w swoim przekonaniu odosobniony. W 1905 r. rozmiar odejścia Einsteina od usankcjonowanych przekonań na temat światła był tak niepokojący, że jego cząsteczkowa teoria światła nie została zaakceptowana przez dwie kolejne dekady.

Źródło: NPR.org

W samych Stanach Zjednoczonych "ulatuje" 3,5 procent zużywanej energii - marnowanej z powodu stosowania nieefektywnych szyb w zimie i w lecie. Teraz naukowcy znaleźli sposób na wykorzystanie produktów z drzew jako zamiennika dla drogiego szkła.

Junyong Zhu, badacz z Laboratorium Produktów Leśnych USDA, we współpracy z kolegami z Uniwersytetu Maryland i Uniwersytetu Kolorado, opracował przezroczysty materiał drzewny, który wygląda jak okno jutra.

Udowodnili oni, że przezroczyste drewno może przewyższać szklane okna niemal pod każdym względem, co czyni je jednym z najbardziej obiecujących materiałów przyszłości.

Szkło jest najczęściej stosowanym materiałem w konstrukcji okien, ale ma ono kosztowną cenę - zarówno ekonomiczną, jak i ekologiczną.

Ciepło łatwo przez nie przenika, zwłaszcza przez pojedynczą szybę, co nieuchronnie prowadzi do odbierania wyższych rachunków, gdy ucieka podczas zimnej pogody i wlewa się do środka, gdy jest ciepło. Przezroczyste drewno jest około pięć razy bardziej efektywne termicznie niż szkło, co znacznie obniża koszty energii.

Produkcja szkła wykorzystywanego w budownictwie również wiąże się z dużym obciążeniem dla środowiska. Sama emisja przy produkcji szkła wynosi około 25 tys. ton metrycznych rocznie, nie uwzględniając przy tym ciężkiego śladu, jaki pozostawia też transport szkła.

Naukowcy użyli drewna z szybko rosnącego drzewa balsa o niskiej gęstości. Jest ono poddawane działaniu kąpieli utleniającej w temperaturze pokojowej, która wybiela je z prawie całej widoczności. Następnie drewno jest penetrowane przez syntetyczny polimer o nazwie alkohol poliwinylowy (PVA), tworząc produkt, który jest niemal przezroczysty.

Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Journal of Advanced Functional Materials w pracy zatytułowanej "Przejrzyste, mocne i izolowane termicznie przezroczyste drewno dla energooszczędnych okien".

Naturalna celuloza w strukturze drewna i pochłaniający energię wypełniacz polimerowy oznaczają, że jest ono o 3 rzędy wielkości bardziej wytrzymałe niż szkło, a także znacznie lżejsze. Może wytrzymać znacznie silniejsze uderzenia i, w przeciwieństwie do szkła, wygina się lub odpryskuje, zamiast się roztrzaskać.

Dodatkowo, przezroczyste drewno jest materiałem zrównoważonym, o niskiej emisji dwutlenku węgla i zdolności do biodegradacji znacznie szybciej niż plastik.

Jest ono wytwarzane z odnawialnych zasobów, które są również kompatybilne z istniejącymi urządzeniami do przetwarzania przemysłowego, co sprawia, że przejście do masowej produkcji nie będzie szczególnie trudne.

Biorąc pod uwagę wszystkie te potencjalne korzyści dla konsumentów, produkcji i środowiska, argumenty przemawiające za przezroczystym drewnem nie mogłyby być... bardziej transparentne.

Źródło: Good News Network

Niewiele osób zdaje sobie sprawę z faktu, iż istnieje dobrze prosperująca populacja zwierząt radioaktywnych, które przejęły opuszczoną czarnobylską strefę zamkniętą, mimo że obszar ten jest wysoce toksyczny dla ludzi.

26 kwietnia 1986 roku reaktor numer cztery w elektrowni jądrowej w Czarnobylu, znajdującej się na terenie ówczesnego Związku Radzieckiego, doznał skoku mocy, czego skutkiem była eksplozja, w wyniku której w niektórych częściach Europy powstała chmura materiałów radioaktywnych.

Był to najgorszy wypadek jądrowy na świecie. Po wybuchu ewakuowano około 350 tysięcy osób.

Obecnie tereny otaczające elektrownię jądrową w Czarnobylu są prawie całkowicie pozbawione ludzi, z wyjątkiem kilku mieszkańców, którzy mieszkają w czarnobylskiej strefie zamkniętej.

Jednak skażony obszar jest dzisiaj zamieszkiwany przez różnorodną społeczność dzikiej przyrody.

Naukowcy i badacze nadal badają, w jaki sposób dokładnie zwierzęta są narażone na promieniowanie radioaktywne, ale wiele dotychczasowych badań wskazuje na najbardziej prawdopodobne wyjaśnienie, dlaczego zwierzęta te wybrały te tereny: a jest nim brak ludzi.

- Przyroda kwitnie, gdy człowiek zostaje usunięty z równania, nawet po najgorszym wypadku nuklearnym na świecie - powiedział Jim Smith, ekolog, który badał życie w pobliżu Czarnobyla, w rozmowie z National Geographic.

Zdjęcia ukazujące rozkwit fauny w Czarnobylu można znaleźć na stronie BusinessInsider.com.

Przed Wami kilka intrygujących faktów z życia serbsko-amerykańskiego fizyka i inżyniera.