Новости физики и космоса 

Выпуск 9 (207) 1 - 15 мая 

Американские вузы объявили о "революции" в онлайн-обучении

Представители Гарвардского Университета и Массачусетского технологического института на пресс-конференции в Кембридже (США) 2 мая 2012 года объявили о запуске совместного проекта дистанционного онлайн-обучения edX. Об этом сообщается на сайтах учебных заведений и самого проекта.

По словам представителей вузов, они собираются устроить "революцию в онлайн обучении", сделав его свободным, бесплатным, качественным и максимально доступным.

Под онлайн-обучением идеологи проекта понимают не просто видеокурсы лекций, а целый комплекс дистанционных уроков, включающий тесты, общение в группах и контроль со стороны преподавателя. Для этого авторы edX планируют создать специальное программное обеспечение, не только контролирующее весь процесс обучения, но и анализирующее поведение учеников с целью улучшения существующих программ, в том числе и очных. Созданное ПО авторы обещают сделать свободным и призывают другие учебные заведения им воспользоваться.

По словам создателей edX, основным приоритетом для них является улучшение качества очного образования. Планируется, что созданная онлайн-система поможет очным студентам обоих вузов лучше осваивать материал. Проект носит, прежде всего, экспериментальный характер. В качестве подготовительного этапа Массачусетский институт в течение года проводил пилотный проект MITx, пользовавшийся очень большой популярностью.

На развитие edX каждый из институтов выделил по 30 миллионов долларов. Создатели планируют расширять партнерство и привлекать к нему другие учебные заведения.

Руководство проектом будет осуществляться президентом, назначаемым попечительским советом. Первым главой edX стал Анант Агарвал (Anant Agarwal), профессор инженерной электроники и информатики Массачусетского института.

Кремниевые сферы помогут в создании плаща-невидимки

Кремниевые сферы диаметром 100-200 нанометров могут служить составными "кирпичиками" плаща-невидимки, который будет способен скрывать объекты в оптическом диапазоне. Статья ученых пока не принята к публикации, однако ее препринт доступен на сайте arXiv.org.

Плащ-невидимка - устоявшийся термин, применимый для структур, используемых для маскировки объектов от электромагнитных волн. Обычно маскировка устроена таким образом, что электромагнитная волна, после встречи с объектом в плаще почти не отличается от волны до встречи. Это означает, что волна не несет информации о встрече, то есть объект невидим для данной волны.

На настоящий момент наибольшие успехи по маскировке достигнуты для узкого диапазона волн в инфракрасной части спектра. Это связано с тем, что метаматериалы (композиционные материалы, свойства которых определяются преимущественно искусственно созданной периодической структурой) для подобных волн производить легче - размеры элементов структуры метаматериала должны иметь тот же порядок, что и длина волн, а в случае инфракрасного диапазона речь идет о микрометровых длинах.

Физики сохранили микрофильм в облаке газа

Ученые впервые сохранили в облаке газа своего рода фильм - последовательность из двух изображений. По словам исследователей, подобная газовая память может служить прототипом запоминающих устройств для квантового компьютера. Статья ученых пока появится в журнале Optics Express, а ее препринт доступен на сайте arXiv.org.

Объектом исследования выступало облако газообразного рубидия. Под воздействием магнитного поля энергетические уровни электронов в атоме расщепляются - это означает, что атом способен поглощать фотоны с энергиями, которые обычно не "ловит". После того, как магнитное поле выключают, атомы соответствующие фотоны испускают.

По словам ученых, подобный метод хранения изображений является "довольно интересным". В частности, они отмечают, что фотоны хранятся в газе десятки микросекунд, а доля восстановленной после выключения магнитного поля информации достигает 90 процентов (из-за броуновского движения местоположение атомов смещается и картинка "расплывается").

Фотоны телепортировали на рекордное расстояние

Китайские физики осуществили телепортацию фотонов на рекордное расстояние в 97 километров по открытому воздуху. Работа ученых пока не принята к публикации, но ее препринт доступен на сайте Корнельского университета.

Передачу запутанных фотонов проводили с помощью лазера мощностью в 1,3 Ватта над озером, расположенным на уровне четыре тысячи метров над уровнем моря. Поскольку основной проблемой при передаче на такое расстояние оказалось уширение луча, физики решили использовать дополнительный направляющий лазер, который помогал подстроить приемник и передатчик. Помимо уширения луча, потери фотонов были вызваны несовершенством оптики и турбулентностью воздуха.

Тем не менее, за 4 часа удалось передать на расстояние в 97 километров около 1100 запутанных фотонов. Ученые говорят, что наблюдаемые потери не слишком велики и можно надеяться, что в скором времени квантовую телепортацию фотонов можно будет осуществлять и между наземной станцией и коммуникационным спутником. Тем более, что расстояние, достигнутое физиками, всего в несколько раз меньше типичного расстояния между спутником и поверхностью Земли.

Ученые проводили передачу запутанных фотонов и раньше, но до сих пор она была существенно ограничена по дальности. Передачу фотонов по оптоволокну удавалось осуществить на расстояние не более километра, из-за того, что частицы взаимодействовали со средой распространения (стеклом) и теряли свои квантовые свойства. Передача по воздуху оказалась существенно более эффективной.

Графен стал фотодетектором

Испанские ученые решили использовать комбинацию графена и квантовых точек для создания фотодетектора высокой чувствительности. Работа авторов опубликована в журнале Nature Nanotechnology, с кратким описанием можно ознакомиться на сайте Phys.Org.

Графен, представляющий собой одноатомный слой углерода, широко известен как материал с необычными физическими свойствами. Однако сам по себе не подходит для создания фотодетекторов, поскольку плохо поглощает свет.

Ученые решили увеличить долю поглощаемого света за счет нанесения на графен квантовых точек. Квантовыми точками называют частицы проводников, имеющие настолько небольшой размер, что их электроны проявляют квантовые свойства - например, могут возбуждаться, поглощая квант света. Длина волны поглощаемого квантовой точкой света зависит прежде всего от размера и формы кристалла.

В ходе эксперимента к графену (полученному стандартным способом с использованием липкой ленты) присоединяли микроскопические золотые электроды. Затем на него наносили кристаллы сульфида свинца, после чего полученное устройство облучали светом разных длин волн. Для увеличения диапазона поглощаемых длин волн, кристаллы имели разный размер.

После тщательного подбора методики изготовления и нанесения кристаллов авторам удалось добиться внутренней квантовой эффективности (то есть доли переданных графену квантов, от тех, что образовались в квантовых точках) в 25 процентов, что, по мнению авторов, говорит о весьма высокой эффективности передачи.

Разработанный метод авторы надеются применить в создании светочувствительных приборов - матриц фотоаппаратов, камер, приборов ночного видения.

Астрофизики сфотографировали шаровое скопление

Ученые из Европейской южной обсерватории (ESO) опубликовали снимки шарового скопления Messier 55. Снимок и его описание доступны на сайте ESO.

Шаровое скопление представляет собой скопление звезд, удерживаемых вместе собственной гравитацией. Считается, что светила в скоплении образовались из одного газопылевого облака и примерно в одно время и состоят преимущественно из довольно старых звезд.

Сфотографированное скопление располагается на расстоянии 17 тысяч световых лет в созвездии Стрелец. Снимки были сделаны с помощью телескопа VISTA, установленного на Паранальской обсерватории в Чили. Возраст звезд в скоплении, по оценкам ученых, составляет примерно 10 миллиардов лет (для сравнения, возраст Вселенной составляет примерно 13,5 миллиарда лет).

"Гершель" показал образование звезд в Лебеде

Астрономы Европейского космического агентства с помощью телескопа "Гершель" сфотографировали скопления межзвездного газа, служащие материалом для образования новых массивных звезд. Об этом сообщается на сайте агентства.

Изображение получено в результате комбинации фотографий в трех диапазонах глубокого инфракрасного излучения (70, 160 и 250 микрон). Они представлены синим, зеленым и красным цветом соответственно.

Яркие, окруженные светящимися нитями точки, которых особенно много в правой части снимка, представляют собой недавно сформированные из скоплений пыли массивные звезды. Они окружены ореолом пыли и газа, имеющего повышенную температуру, вызванную мощным излучением новых светил.

В центре изображения находится протяженное скопление разогретого излучением межзвездного вещества (OB2). При этом сами звезды не видны на изображении, потому что их свет находится вне диапазона, к которому чувствителен "Гершель". Синий цвет вещества говорит о его высокой относительно других объектов температуре.

В левой части изображения видна туманность, напоминающая шею лебедя. Правее и ниже можно разглядеть другую туманность, являющуюся, по словам астрономов, выбросом газа сверхгигантом G79.29+0.46, расположенным в ее середине. Самого сверхгиганта на изображении не видно.

Европа выбрала следующую крупную космическую миссию

Европейское космическое агентство выбрало следующую миссию для реализации. Ею стал проект по исследованию Юпитера и его спутников JUICE (JUpiter ICy moon Explorer). Об этом сообщается на сайте Европейского космического агентства.

Миссия конкурировала с двумя другими космическими проектами - проектом по поиску гравитационных волн NGO и космическим телескопом ATHENA. В сообщении на сайте агентства говорится, что разработка "проигравших" проектов будет продолжена в силу их "несомненной научной ценности". При этом проекты возможно будут реализованы в будущем после JUICE.

Изначально JUICE был частью международного проекта EJSM (Europa Jupiter System Mission - миссия по исследованию системы Юпитера). В рамках EJSM NASA, ESA, Роскосмос и Японское космическое агентство (JAXA) собирались исследовать спутники Юпитера при помощи сразу нескольких аппаратов. В частности, России была поручена разработка посадочного модуля, который должен был опуститься на поверхность Европы, а Европейское космическое агентство разрабатывало один из аппаратов, которые должны были работать на орбите Ганимеда.

Проект JUICE предполагает запуск к Юпитеру автоматического аппарата, который посетит орбиту Каллисто, дважды сблизится с Европой (предполагается, что зонд впервые измерит толщину ледяного покрова юпитерианского спутника), после чего достигнет конечной точки своего пути - Ганимеда. Аппарат будет изучать магнитное поле спутника, его внутреннюю структуру и подледный океан.

Астрономы увидели пыль в Поясе Ориона

 Астрономы сфотографировали скопления космической пыли в туманности Мессье 78 в Поясе Ориона. На изображении, опубликованном Европейской южной обсерваторией, видны зоны образования будущих звезд.

Скопления пыли на снимке показаны оранжевым цветом. В тех местах, где оранжевые пятна сопровождаются темными пятнами в видимом диапазоне, скопления располагаются между туманностью и Землей. Там, где темные полоски не видны, излучающие скопления пыли находятся на другой стороне туманности.

Изображение было получено путем наложения фотографии в видимом диапазоне и данных, полученных телескопом APEX. Этот телескоп регистрирует излучение в миллиметровом диапазоне - промежуточном между радиоизлучением и видимым светом. Такую длину волны имеют фотоны, излучаемые скоплениями космической пыли. Космическая пыль имеет низкие, но все-таки не нулевые температуры, поэтому ее излучение можно зафиксировать.

Телескоп APEX - один из самых высоко расположенных телескопов в мире. Он находится на высоте 5100 метров над уровнем океана в высокогорной чилийской пустыне Атакама. Это одно из самых сухих мест на Земле, и именно поэтому оно было выбрано проектировщиками телескопа. Дело в том, что пары воды сильно поглощают излучение в миллимитровом и субмиллиметровом диапазоне, поэтому строительство телескопа во влажном климате сделало бы получение данных невозможным.

Астрономы опубликовали новые фото Дионы 

Ученые, работающие с зондом "Кассини" опубликовали новые фото спутника Сатурна Дионы. Об этом сообщается на сайте проекта CICLOPS, который занимается анализом полученных зондом изображений.

Встреча с Дионой состоялась сразу после сближения зонда с Энцеладом. Аппарат прошел на расстоянии примерно 8 тысяч километров от сатурнианского спутника. На фото хорошо различима поверхность спутника, представляющая собой ледовое поле, покрытое крупными кратерами.

Ученые говорят, что в следующий раз "Кассини" сблизится с Дионой через три года. До 2015 года аппарат будет заниматься изучением преимущественно колец Сатурна и его полярных регионов.

Диона была открыта в 1684 году астрономом Джованни Кассини. Она состоит преимущественно из водяного льда с примесью большого количества каменистых пород. Средний диаметр Дионы составляет 1123 километра.

Марсоход Opportunity разбудили от зимней спячки

Марсоход Opportunity проснулся от зимней спячки и впервые за несколько месяцев сдвинулся с места. Об этом сообщается на сайте Лаборатории реактивного движения NASA. Во время первого сеанса движения аппарат проехал 3,67 метра.

В январе 2012 года аппарат припарковали на северном склоне кратера Индевор. Это место получило неофициальное название гавань Грили в честь скончавшегося в 2011 году геолога Рональда Грили, входившего в команду ученых, которые работают с аппаратом. В этом регионе марсоход провел 19 недель.

Спячкой состояние аппарата можно назвать достаточно условно - за прошедшие 19 недель ученые использовали манипулятор аппарата, чтобы изучить некоторые окрестные объекты. Также стационарный радиопередатчик марсохода использовался для уточнения периодических изменений во вращении планеты.

Пара идентичных марсоходов Opportunity и Spirit была запущена к Красной планете в 2003 году в рамках миссии Mars Exploration Rovers. На Марс они прибыли в 2004 году. Планировалось, что они проработают 90 марсианских дней, однако в настоящее время их миссия длится уже более пяти марсианских лет (прошедшая зима стала пятой для Opportunity).

"Союз ТМА-04М" стартовал к МКС

С космодрома Байконур утром во вторник, 15 мая, стартовала ракета-носитель "Союз-ФГ" с кораблем "Союз ТМА-04М", который доставит на Международную космическую станцию (МКС) экипаж новой экспедиции. Как сообщает РИА Новости, старт прошел в штатном режиме и в положенное время.

На борту "Союза" к МКС отправились российские космонавты Геннадий Падалка и Сергей Ревин, а также астронавт НАСА Джозеф Акаба. Они присоединятся к Олегу Кононенко (Роскосмос), Андрэ Кауперсу (Европейское космическое агентство - ЕКА) и Дональду Петтиту (НАСА), которые работают на станции в настоящее время.

Стыковка космического корабля с МКС намечена на 17 мая.

Новая экспедиция будет заниматься в основном экспериментами в области экологии и медицины. Кроме того, космонавты будут вести с МКС уроки по экологии, ориентированные на учеников пятых-седьмых классов.