Сегодня сразу две новости о двух будущих больших астрономических проектах. Одна хорошая, а другая похуже.

Хорошая новость: гавайские власти всё же вернули разрешение на постройку на островах Тридцатиметрового телескопа (ТМТ). Это разрешение было отозвано в связи с протестом аборигенных жителей, вызванным религиозными причинами. ТМТ станет самым большим наземным телескопом (если только к тому времени не успеют построить Европейский экстремально большой телескопом E-ELT с диаметром зеркала в 39 метра — но это вряд ли, поскольку на его постройку потребуется не меньше 10 лет, а ТМТ планируют ввести в строй в 2022 году).

Новость похуже: запуск космического телескопа имени Джеймса Уэбба (JWST) перенесён на весну 2019 года. Ранее его планировали запустить в следующем октябре, но не рассчитали время, которое требуется на сборку телескопа из уже готовых частей. JWST станет самым большим космическим телескопом и должен большей частью заменить телескоп Хаббла. Его главные задачи — обнаружить ранние звёзды и галактики, а также землеподобные экзопланеты, и определить состав их атмосферы.

Сравнение размеров зеркал различных телескопов. JWST и Хаббл — в левом нижнем углу.

Кстати, не удивляйтесь, что размер зеркал космических телескопов так мал по сравнению с земными. Во-первых, собрать большое зеркало на земле не в пример проще и дешевле, а во-вторых, в космосе наблюдениям не мешает атмосфера, и поэтому можно получать более чёткие изображения с меньшими зеркалами.

Дадут ли Нобелевскую премию по физике российскому учёному за гравитационные волны?

Сегодня началась нобелевская неделя, в течение которой мы узнаем имена лауреатов этого года. Уже названы лауреаты по физиологии и медицине, а завтра должны объявить победителей по физике. Весьма вероятно, что премией будет отмечено крупнейшее открытие последних лет — прямое детектирование гравитационных волн. Тем интереснее, что впервые идею такого детектирования сформулировали два советских учёных, один из которых до сих пор жив и может претендовать на часть премии.

Написал про эту историю подробнее: https://zen.yandex.ru/media/physh/dadut-li-nobelevskuiu-premiiu-po-fizike-rossiiskomu-uchenomu-za-gravitacionnye-volny-59d2727fa8673146cb4a84b1

Ну что, как и ожидалось, Нобелевская премия по физике в этом году ушла за гравитационные волны

Райнер Вайсс, Кип Торн и Барри Бэриш «за решающий вклад в детектор LIGO и за наблюдение гравитационных волн»

К открытию гравитационных волн, кстати, имеют прямое отношение мои коллеги Александр Сергеев (это тот, который только что был выбран Президентом РАН), Ефим Хазанов и Олег Палашов. Об этом снял сюжет один из нижегородских телеканалов. https://www.youtube.com/watch?v=EEBijJ6RDaw

#реклама
Сегодня хочу порекомендовать вам платформу онлайн-обучения «Открытое образование»: https://openedu.ru/

Здесь вы найдёте курсы ведущих вузов страны: МГУ, СПбГУ, НИУ ВШЭ, Политеха, НИТУ «МИСиС», МФТИ, УрФУ, ТГУ и Университета ИТМО.

Вот, например, курс «Электродинамика» https://openedu.ru/course/urfu/ELECD/, который читает профессор МГУ. Курс рассчитан на тех, кто только что закончил школу.

Или вот курс по квантовой физике https://openedu.ru/course/mipt/QMECH/ от профессора МФТИ.

В еженедельные занятия входят видеолекции с субтитрами, текстовые материалы с примерами, разборы типовых задач с автоматизированной проверкой. Можно даже пройти итоговую аттестацию и получить сертификат участника. В общем, образование из лучших вузов страны становится всё доступнее и всё удобнее.

На «Ноже» админ канала @tirsky Игорь Тирский рассуждает на тему, может ли космос вдруг стать «ненужным», в смысле нерентабельным для коммерческого использования и непривлекательным для государственных программ. Такое развитие ситуации, конечно, маловероятно, но зато позволяет проанализировать, а что собственно сейчас происходит в космической отрасли: https://knife.media/space-exploration/

Помните, пару месяцев назад я давал ссылку на текст о загадке протонного радиуса? https://news.1rj.ru/str/physh/387

Вкратце напомню, в чём там была проблема. Люди много измеряли радиус протона по спектрам водорода. Но недавно провели аналогичные измерения для мюония — аналога водорода, в котором вместо электрона вокруг протона вращается мюон. С мюонием удалось провести очень точные измерения, и вдруг оказалось, что в них радиус протона получается заметно ниже (процентов на 5 и это значительно больше погрешности измерений).

Народ тут же, конечно, стал искать объяснения, появились надежды на новую физику — правда, довольно экзотичную.

В общем, похоже, проблема наконец-то решена. Институт Макса Планка по квантовой оптике и ФИАН провели измерения спектра водорода по новой методике и получили согласие с экспериментом с мюонием. Как сказал Николай Колачевский (директор ФИАН и руководитель российской группы, вовлечённой в этот эксперимент) на конференции, которую я посетил пару дней назад, у них даже есть предположения, откуда в предыдущих измерениях бралась неучтённая ошибка.

Новые измерения буквально сегодня были опубликованы в Science, так что скоро все подробности можно будет прочесть в научпоп-изданиях страны. Пока же вот вам пресс-релиз от ФИАН http://fian-inform.ru/lazernaya-fizika/item/559-sci

122 года назад, 7 октября 1885 года, родился Нильс Бор. Он был не только выдающимся физиком, заложившим основы современной атомной физики, но и глубоким философом. Чего только стоят его споры с Альбертом Эйнштейном о сути квантовой физики, да и всего научного познания. Вот некоторые из его глубоких высказываний, ставших широко известными.

На свете есть столь серьёзные вещи, что говорить о них можно только шутя.

Обратным к верному утверждению является ложное утверждение. Однако обратным великой истины может оказаться другая великая истина.

Эксперт — это человек, который совершил все возможные ошибки в некотором узком поле.

Если квантовая теория не потрясла тебя — ты её ещё не понял.

Как замечательно, что мы столкнулись с парадоксом. Теперь у нас есть надежда на продвижение!

Наш язык напоминает мне это мытье посуды. У нас грязная вода и грязные полотенца, и тем не менее мы хотим сделать тарелки и стаканы чистыми. Точно так же и с языком. Мы работаем с неясными понятиями, оперируем логикой, пределы применения которой неизвестны, и при всем при том мы ещё хотим внести какую-то ясность в наше понимание природы.

С именем Нильса Бора связана и одна из самых любимых мною околонаучных баек (вроде как являющейся чистой правдой).

В 1922 году Бор был награждён Нобелевской премией, и его соотечественники, датчане, были, естественно этому рады. Их гордость за него была так велика, что они буквально завалили учёного подарками. Но самый оригинальный из них преподнесла пивоварня Carlsberg.

Пивовары подарили Бору дом на небольшом участке неподалёку от своего заводика. Особенностью этого дома был трубопровод, соединённый с пивоварней, — по нему в дом круглосуточно поставлялось пиво, бесплатно, неограниченно и до конца жизни учёного. Бор из скромности отказывался от многих подарков, но перед таким устоять не смог.

Carlsberg, кстати, cпонсировала и Институт теоретической физики, который в 1920 году основал в Копенгагене Бор.

А вот, кстати, N+1 пересказывает статью о новом измерении протонного радиуса и объясняет, в чём по мнению учёных заключалась проблема предыдущих экспериментов: https://nplus1.ru/news/2017/10/09/proton-radius-puzzle

Для сверхточных измерений спектров, таких как в упомянутой выше работе про радиус протона, используют так называемые оптические гребёнки — лазерные импульсы с особым видом спектра: он напоминает расчёску, поскольку состоит из большого количества узких линий, расположенных с большой точностью на одинаковом расстоянии друг от друга.

Поскольку такие импульсы очень важны, то учёные много работают над тем, чтобы улучшить их свойства, в частности, увеличить интенсивность. Вот ещё одна работа на эту тему.

К источнику лазерных импульсов учёные присоединили микросферу из оксида кремния, в которой и происходило образование гребёнки. Чтобы увеличить её интенсивность, исследователи нанесли на поверхность микросферы золотые наностержни. В наностержнях возбуждались плазмоны, которые и усиливали образование гребёнки.

Чуть больше подробностей у N+1: https://nplus1.ru/news/2017/10/09/nanorods-optical-combs

Пару недель назад у меня с коллегами вышла научная статья об экспериментах на сверхмощном лазере PEARL, который построен в нашем институте. Сегодня на N+1 вышла моя научно-популярная заметка по результатам той статьи.

Если вкратце, то нам впервые удалось нагреть твёрдое тело (в нашем случае алюминий) до миллионов градусов прямым воздействием лазерного излучения, и при этом сделать это так, что плотность алюминия в процессе нагрева практически не изменилась. Таким образом, алюминий перешёл в очень интересное состояние, которое называют тёплым плотным веществом — Warm Dense Matter.

Подробности: https://nplus1.ru/news/2017/10/10/more-heat

Все существующие детекторы тёмной материи построены в надежде засечь редкое столкновение «тёмной» частицы с частицей детектора. Но такой подход сработает только если тёмные частицы имеют достаточно большую массу, и их энергии хватит, чтобы мы смогли засечь столкновение.

Если же тёмные частицы легки, то проще будет засечь их как волны. Ведь, как мы знаем, согласно квантовой физике все частицы должны проявлять и волновые свойства. Именно эту идею заложили экспериментаторы из Института Кавли по астрофизике частиц и космологии в своё устройство — своеобразное радио для тёмной материи: https://zen.yandex.ru/media/physh/radio-dlia-temnoi-materii-59de1701168a9190388d7cd3

И ещё небольшая заметка про поиск частиц тёмной материи, и тоже лёгких. В Fermilab в течение года запустят проект SENSEI, в котором тёмную материю будут ловить сверхчувствительные ПЗС-матрицы. Интересно, что сама технология таких матриц была предложена ещё 30 лет назад, но реализовать её смогли только сейчас. Пока что испытывают прототип, но вскоре должен заработать полноразмерный детектор: https://zen.yandex.ru/media/physh/sensei-v-pogone-za-legkoi-temnoi-materiei-59de2fb48c8be32b96fdfb21

Одно из перспективных направлений в современной физике — это получение всё более коротких импульсов электромагнитного излучения. Когда люди научились получать фемтосекундные лазерные импульсы (напомню, что 1 фемтосекунда = 10¯¹⁵ секунд), они смогли наблюдать за тем, как двигаются в ходе химических реакций атомы — возникла фемтохимия.

Но электроны двигаются ещё быстрее, и для их наблюдения требуются аттосекундные импульсы (1 аттосекунда = 10¯¹⁸ секунды). Сейчас их получают в основном при облучении мощным лазерным излучением газов. Но при этом импульсы получаются ультрафиолетовыми, а пространственного разрешения ультрафиолета не хватает, чтобы увидеть отдельные атомы — для этого нужен рентген.

Поэтому учёные, работающие с ренгеновским лазером на свободных электронах LCLS в Стэнфорде, заморочились и придумали, как уменьшить длительность импульсов этой машины с нескольких фемтосекунд до сотен аттосекунд. Подробности: https://zen.yandex.ru/media/physh/attosekundnye-vspyshki-rentgena-59de3f42168a9174526bb2bd

В конце сентября у нас в Нижнем Новгороде прошёл научный фестиваль, в организации которого я принимал участие. Сейчас мы начинаем по-тихоньку выкладывать видеозаписи прошедших лекций. И вот буквально только что выложили лекцию Олега Верходанова — доктора наук, сотрудника САО РАН и замечательного популяризатора, слушать которого всегда безумно интересно.

Лекция посвящена современным взглядам на устройство и историю Вселенной. Кроме того, в лекции присутствует прямое включения с детектора LIGO! В общем, добавляем в закладки, и на досуге наслаждаемся: https://www.youtube.com/watch?v=OU3CeCdD5J4

Ох, что-то будет!

16 октября в конференц-зале пройдут научная сессия «Обсерватория ИНТЕГРАЛ: 15 успешных лет на орбите» и пресс-конференция. Здесь будет объявлено о выдающемся научном результате, совместно полученном гравитационно-волновыми обсерваториями LIGO/Virgо и космическими обсерваториями «Интеграл» и «Ферми», а также работающими с ними в координации наземными телескопами. http://www.iki.rssi.ru/events.htm

Совместная пресс-конференция коллаборации LIGO и Глобальной сети телескопов-роботов МАСТЕР МГУ состоится 16 октября в 16:00 в конференц-зале ГАИШ под эгидой общемосковсковского семинара астрофизиков имени Я. Б. Зельдовича. МАСТЕР представит свой пресс-релиз, включая статьи в Nature, ApJL, которые будут опубликованы в тот же день. http://www.sai.msu.ru/news/2017/10/09/news1.html

16 октября 2017 года в 16:00 CEST в своей штаб-квартире в Гархинге в Германии ESO устраивает пресс-конференцию, на которой будут представлены результаты революционных наблюдений никогда прежде не регистрировавшегося астрономического явления. http://www.eso.org/public/russia/announcements/ann17071/

Ходят слухи, что речь о гравитационно-волновом сигнале от слившихся нейтронных звёзд, но поскольку вовлечены ещё и другие телескопы, то возможно поймали от них же одновременно и ещё какой-нибудь сигнал — гамма-всплеск, например (Интеграл и Ферми — это гамма-телескопы). Каким боком здесь ESO и МАСТЕР, правда, непонятно — видимо, они тоже что-то увидели в свои наземные телескопы.

У меня есть знакомый, который в курсе, по какому поводу кипиш, но он отказывается колоться, так что остаётся только ждать понедельника.

Ну что, как и ожидалось, зафиксировано слияние нейтронных звёзд!

17 августа детекторы гравитационных волн LIGO и VIRGO зафиксировали приход сигнала, и определили направление его прихода с точностью около 35 квадратных градусов. Уже через 2 секунды (!) детекторы космических гамма-телескопов Fermi и ИНТЕГРАЛ поймали оттуда же гамма-сигнал. Эта информация мгновенна была доведена до всех обсерваторий мира, которые, изменив свои программы, начали наблюдения за этим событием. Одни из них прекращали наблюдения, поскольку участок наблюдения скрывался за горизонтом, но тут же включались другие. Тут работали и оптические наземные телескопы типа VLT, и космические телескопы типа Hubble, и радиотелескопы типа ALMA.

В итоге мы имеем огромное количество информации о событии, которое до этого никто и никогда не наблюдал.

Что уже удалось установить? Это было слияние нейтронных звёзд с массой всего в 1,1 и 1,6 солнечных. Событие произошло на расстоянии около 130 млн световых лет от нас в галактике NGC 4993 в созвездии Гидры. Его сопровождал всплеск излучения, которые был предсказан теоретикам много лет назад и назван «килоновой».

Что нам всё это даст? Мы сможем извлечь много нового об устройстве нейтронной материи — по сути состоянии, в котором находятся атомные ядра. Кроме того, мы скорее всего найдём ответ на вопрос, откуда во Вселенной так много тяжёлых элементов. Раньше считалось, что они появляются во время взрыва сверхновых, но оценки не сходились с реально наблюдаемым количеством. А некоторое время назад возникла идея, что их источником являются как раз слияния нейтронных звёзд в процессе которых идёт чрезвычайно эффективный процесс «утяжеления» ядер, известный как r-процесс. Теперь теоретики смогут сравнить свои расчёты с наблюдениями, и сказать, насколько эта идея близка к жизни.

Поскольку событие было поймано вскоре после запуска VIRGO (чувствительности одних только LIGO для регистрации нейтронных звёзд не хватало), то можно ожидать, что оно далеко не последнее, и теперь у нас подобные слияния будут регистрироваться регулярно.

В общем, это хорошая заявка на Нобелевскую премию. Новая эра астрофизических исследований началась!