Генетики

Советники убеждают американскую лабораторию продолжать поиски частицы бога

Единственная лаборатория физики элементарных частиц в США должна получить другой шанс победить его европейского соперника к открытию самой желанной частицы в богатой энергией физике — даже если это означает задерживать другие проекты в лаборатории, заявляет независимый комитет исследователей. Но та рекомендация не устраивает Пиера Оддоне, директора Ферми Национальная Лаборатория Акселератора (Fermilab) в Батавии, Иллинойс. Оддоне мог бы быть вынужден выбрать среди его «детей», если лаборатория больше не получает деньги, чтобы продолжать управлять его 25-летним ускорителем ядерных частиц, коллайдером Tevatron, до 2014 вместо того, чтобы выключить его как запланировано в сентябре 2011.

Дополнительная продолжительность должна позволить исследователям Fermilab бросить взгляд на длинный разыскиваемый бозон Хиггса — опора к объяснению физиков того, как все частицы получают свою массу — прежде чем коллеги в европейской лаборатории физики элементарных частиц, CERN, под Женевой, Швейцария, сможет прибить его с более новым, более сильным Большим коллайдером адрона (LHC). Если бы рекомендация состояла в том, чтобы остановиться, Tevatron, конечно, закроется в следующем году.

Случай для того, чтобы продолжить Tevatron был достаточно силен для перевешивания разрушения к другим проектам, говорит Иэн Шипси, экспериментальный физик в Университете Пердью в Уэст-Лафайетте, Индиана и одном из 15 членов Консультативного комитета Физики Fermilab. “Когда Вы определили как одну из Ваших целей найти, что Хиггс и Вы рядом, она не целесообразна останавливаться”, говорит Шипси. Рекомендация представляет согласие среди членов комитета, говорит он. Это будет, несомненно, встречено приветствиями физиками, работающими над двумя экспериментами, питаемыми Tevatron, известным как CDF и D0.

Но это получает решительно осторожный прием от Оддоуна. “В то время как… рекомендация празднует успех и потенциал Tevatron, это очень проблематично для нас в Fermilab”, пишет Оддоун в заявлении персоналу лаборатории, освобожденному в то же время, что и рекомендация. “Я полностью понимаю — и все мы должны понять — что, если мы продолжаем с ним, Fermilab будет иметь главный удар серьезного финансирования, сжимают, который заканчивается”. Оддоун наградит должностными лицами от американского Министерства энергетики (DOE), который фонды лаборатория, о том, как продолжить.

Явно помещенный, проблемой являются деньги. Комитет счел случай для распространения пробега Тевэтрона столь востребованным, что это убедило лабораторию сделать так, даже если ее годовой бюджет в размере $410 миллионов от САМКИ не растет. Но управление Tevatron в течение еще трех лет стоило бы приблизительно $150 миллионов, и крадущий тесто мог играть опустошение с несколькими разрабатываемыми проектами заменить Tevatron. Например, Fermilab уже строит требование эксперимента за $260 миллионов НЕТ? Который изучит частицы, названные neutrinos. Если Tevatron продолжает работать, комитет признает, вероятно, потребуется 18 месяцев дольше для получения НЕТ? И бегущий на полную мощность.

“В конце наше заключение состояло в том, что замедление остальной части программы было допустимо данный возможность управлять Tevatron в течение еще трех лет”, говорит Шипси. “Это должно было быть обсуждено в большой длине, прежде чем все мы чувствовали себя довольными этим”.

Удобный момент для Tevatron возникает из-за задержек в LHC. Коллайдер 27 километров длиной перенес катастрофическую поломку вскоре после того, как исследователи сначала распространили частицы через него в 2008 когда электрическое соединение между двумя из крупных расплавленных магнитов LHC. Исследователи начали брать данные это в прошлом марте, и машина в настоящее время бежит в половине энергии защитить ненадежные электрические соединения. Должностные лица CERN закроют машину в течение 15 месяцев, начинающих в 2012 переделывать все те связи, давая Tevatron один последний выстрел в славу.

Квантовые физики выдумывают самый маленький холодильник

У Вас может быть Низкий холодильник за 10 000$ в Вашей кухне, но это более холодно. Теоретические физики выдумали схему сделать холодильник из пары квантовых частиц, таких как ионы или атомы, или даже единственная частица. Холодильники могут быть самыми маленькими возможными. “Это очень изящно и инновационно”, говорит Николас Джисин, теоретик в университете Женевы в Швейцарии. Тео Ниувенхуизен, теоретик в Амстердамском университете, говорит, что “Я не вижу ошибки, таким образом, вероятно, это работало бы”.

Проблема состоит в том, чтобы заставить несколько квантовых частиц действовать как так называемая тепловая машина, теория которой была изложена французским инженером Сади Карно в 1824. Карно вообразил поршень заполненным газом, который мог быть сжат или расширен. Поршень мог вступить в контакт с любым из двух больших органов (скажите, крупные стальные блоки) при различных температурах, которые могли служить “горячей ванной” и “холодной ванной”.

Карно провел воображаемый поршень через цикл движений, включая то, в котором расширяется газ, в то время как в контакте с горячей ванной и другим, в котором это сжато в то время как в контакте с холодной ванной. Во время цикла поршень действительно работает при поглощении тепла от горячей ванны и выпуске тепла в холодное, создании его “двигателем тепла”. Полностью измените цикл и, в ответ на работу, сделанную на нем, поршневые действия как холодильник, поглотив тепло от холодной ванны и выпустив его в горячий.

Теперь, Ноа Линден, Санду Попеску и Пол Скрзипчик из Бристольского университета в Соединенном Королевстве сообщают, что по крайней мере в принципе они могут сделать холодильник из нескольких квантовых частиц названным «кубитами». Каждый кубит имеет только два возможных квантовых состояния: стандартное состояние нулевой энергии и возбужденное состояние фиксированной энергии. Теоретики нашли способ перекачать энергию из одного кубита, заставив его взаимодействовать со всего двумя другими.

Теоретики устраивают вещи так, чтобы каждый кубит имел различную энергию возбужденного состояния, но у трио кубитов есть две конфигурации с той же полной энергией. Каждый – конфигурация, в которой только первые и третьи кубиты находятся в своих возбужденных состояниях — обозначил (101). Другой конфигурация, в которой только второй кубит находится в своем возбужденном состоянии — обозначил (010). Если бы все три кубита были при той же температуре, то система щелкнула бы с равной вероятностью назад и вперед между этими двумя конфигурациями.

Но исследователи искажают это щелкание, как они объясняют в газете в прессе в Physical Review Letters. Уловка должна поместить первые два кубита в контакт с холодной ванной и третьей в контакте с горячей ванной. Более высокая температура делает его более вероятно, что третий кубит будет в его возбужденном состоянии — и таким образом что трио будет в эти (101) государство вместо эти (010) государство. Но это означает, что система, более вероятно, щелкнет из (101) и в (010), чем наоборот. Таким образом, в среднем щелкание берет первый кубит от своего возбужденного состояния до его стандартного состояния и вытягивает энергию из первого кубита. После щелчка, кубиты, по существу перезагруженные, взаимодействуя с ваннами, позволяя циклу начаться снова.

Теоретики измеряют размер холодильника с точки зрения числа его квантовых состояний, и эти три кубита имеют в общей сложности восемь возможных государств. То число может быть подрезано к шесть, если они заменяют вторые и третьи кубиты единственным «qutrit», частицу со стандартным состоянием и двумя возбужденными состояниями — несмотря на то, что те два государства должны быть в контакте с различными ваннами. “Мы полагаем, что это – вероятно, самое маленькое число государств, которые Вы можете сойти с рук”, говорит липа.

В теории такой холодильник может добраться произвольно близко к абсолютному нулю, и Попеску говорит, что могло бы быть возможно сделать заманенные в ловушку ионы одного использования для кубитов и потоков лазерного света как ванны. Некоторые исследователи надеются использовать такие кубиты в качестве кишок для квантового компьютера, и Попеску говорит, что схема холодильника могла бы позволить исследователям охлаждать некоторый набор кубитов с немногими другими. Дэвид Винелэнд, экспериментальный физик с американским Национальным институтом стандартов и технологий в Валуне, Колорадо, говорит, что полагает, что такие схемы могут действительно быть осуществлены в заманенных в ловушку ионах.

Другие предполагают, что такие крошечные квантовые холодильники могли бы уже жужжать вперед по своей природе. Возможно, что одна часть биомолекулы могла бы работать для охлаждения другого таким способом, говорит Ханс Бригель, теоретик в университете Инсбрука в Австрии. “Я не ожидаю, что у Вас будет механизм точно как это”, говорит Бригель, “но он дает Вам структуру, ценную для сообщения, что искать”.

Никакое слово все же на том, когда физики могли бы представить самое маленькое пиво.

Сказать до свидания веснушкам?

Ученые, изучающие веснушки в течение прошлых 2 десятилетий, пришли к заключению, что магнитное поле, вызывающее их формирование, постоянно уменьшалось. Если современная тенденция продолжается, к 2016 лицо солнца может стать безупречным и остаться тем путем в течение многих десятилетий — явление, в 17-м веке совпавшее с длительным периодом охлаждения на Земле.

Веснушки появляются, когда подъемы подземных вод на поверхность западни магнитного поля солнца ионизировали плазму — или электрически наполнили, перегретый газ — на поверхности. Обычно, газ выпустил бы свое тепло и опустился бы ниже поверхности, но магнитное поле запрещает этот процесс. От Земли относительно холодный поверхностный газ похож на темное пятно на солнце.

Астрономы наблюдали и считали веснушки, так как Галилео начал практику в начале 17-го века. От тех исследований ученые давно знали об этом, солнце проходит 11-летний цикл, в котором число веснушек пронзает во время периода, названного солнечным максимумом и снижениями — иногда к нолю — в течение времени бездеятельности, названной солнечным минимумом.

Последний солнечный минимум должен был закончиться в прошлом году, но что-то специфическое происходило. Несмотря на то, что солнечные минимумы обычно длятся приблизительно 16 месяцев, поток, каждый протянул более чем 26 месяцев — самое длинное за век. Одна причина, согласно статье, представленной к Международному Астрономическому Симпозиуму Союза № 273, онлайновый коллоквиум, состоит в том, что сила магнитного поля веснушек, кажется, уменьшается.

С 1990 солнечные астрономы Мэтью Пенн и Уильям Ливингстон из Национальной Солнечной Обсерватории в Тусоне, Аризона, изучали магнитную силу веснушек с помощью измерения по имени Зееман, разделяющийся. Названный после того, как голландский физик, обнаруживший его, разделение, является расстоянием, появляющимся между парой линий в спектрографе света, испущенного атомами железа в атмосфере солнца. Чем шире разделение, тем больше интенсивность магнитного поля, создавшего его. После исследования разделения Зеемана 1 500 веснушек Пенн и Ливингстон приходят к заключению, что средняя сила магнитного поля веснушек уменьшилась приблизительно от 2 700 gauss — средняя сила области Земли является меньше чем 1 gauss — приблизительно к 2 000 gauss. Причины уменьшения ясно не поняты, но если тенденция будет продолжаться, то сила области веснушки спадет до 1500 gauss уже в 2016. Поскольку 1500 gauss являются минимумом, требуемым произвести веснушки, Ливингстон говорит на том уровне, они больше не были бы возможны.

Явление произошло прежде. Веснушки исчезли почти полностью между 1645 и 1715 во время периода, названного Болтать Минимумом, совпавшим с десятилетиями более-низких-,-чем-нормальный температур в Европе, которую называют Небольшим Ледниковым периодом. Но Ливингстон предостерегает, что предсказание нулевой веснушки могло быть преждевременным. «Это может не произойти», говорит он. «Только течение времени скажет, возьмет ли солнечный цикл». Однако, он добавляет, нет сомнения, что что веснушки «не очень здоровы прямо сейчас». Вместо прочных пятен, окруженных названными полутенями подобных ореолу зон, как замечено во время последнего солнечного максимума (фотография), большая часть текущего урожая выглядит «скорее достигнувшей максимума» с немногими или никакими полутенями.

«Это – очень интересная последовательность наблюдений», говорит солнечный физик Скотт Макинтош из Национального Центра Атмосферного Исследования в Валуне, Колорадо. Исследователи «тщательно проанализировали свои данные, и тенденция, кажется, реальна», говорит он.

Солнечный физик Дэвид Хэтэуэй из Центра космических полетов имени Маршалла НАСА в Хантсвилле, Алабама, соглашается, но с протестом. «Это – важная газета», говорит он. Но вычисления магнитного поля веснушки не принимают во внимание много маленьких веснушек, появившихся во время последнего солнечного максимума. Те веснушки имеют более слабые магнитные поля, которые, если не включенный, могли бы заставить среднюю силу магнитного поля веснушки казаться выше, чем это действительно было.

Физики вылепляют окончательное игрушечное духовое ружье из лазерного света

В течение многих десятилетий ученые использовали силу, проявленную при свете для перемещения крошечных объектов, таких как клетки и вирусы. Теперь, физики взяли такую манипуляцию буквально в тысячу раз далее, чем прежде, создавание «закурило трубку», которая может транспортировать крошечную частицу метр и установить его на поверхности с точностью до 20 микрометров — меньше, чем ширина человеческих волос. Метод мог иметь заявления, включающие моделирование физики межзвездного пространства и пронюхивания бортовые следы контрабанды.

«Моя целая группа сдулась этим», говорит Майлз Пэдджетт, экспериментальный физик в Университете г. Глазго в Соединенном Королевстве. «Мы говорили о том, что мы могли бы сделать с этой умной мыслью».

Подталкивание и надевание вещей со светом стали стандартным лабораторным методом. Например, так называемый оптический пинцет может переместить и протянуть ДНК, клетки, вирусы и другие микроскопические объекты. В типичном эксперименте говорит один конец биомолекулы — протеин или протяжение ДНК — в жидкости связывают со стеклянной пластиной, тогда как другой связывает с маленькой стеклянной или пластмассовой бусинкой. Исследователи тогда надевают бусинку с сильно сосредоточенным лучом лазерного света. Электрическое поле в свете перемещает нагрузки в бусинке для поляризации его. Бусинка может тогда минимизировать свою энергию путем перемещения туда, где свет является самым ярким, создавая рывок, названный «силой градиента». Но оптический пинцет может переместить объект только приблизительно миллиметр, поскольку они включают сияние лазера через микроскоп.

Для перемещения материала дальше Владлен Шведов, Андрей Роуд и коллеги в австралийском Национальном университете в Канберре использовали различную часть физики, названной силой photophoretic. Это возникает, когда свет нагревает частицу в воздухе или другом газе на одной стороне. Теплая сторона частицы нагревает воздух около него, заставляя воздушные молекулы убыстриться. Когда те более быстрые молекулы врезаются в частицу, они поражают ее тяжелее, чем более медленные молекулы, ударяющие холодную сторону частицы. Таким образом, частицу пихают из света с силой, которая может быть намного более сильной, чем сила градиента.

Для помещения этой силы для работы исследователи сформировали трубу лазерного света, названного вихревым лучом. Они тогда накормили в трубу или части углерода или полые стеклянные сферы покрытыми углеродом размерами в пределах от 20 – 120 микрометров и массами меньше чем 50 нанограммов. Когда частица блуждала бы далеко от темного отверстия посреди луча, свет согреет одну сторону его и пододвинет его обратно к центру. И потому что свет в луче тек в одном направлении, это мягко выдвинет частицу вниз труба, как бригада сообщает в газете в прессе в Physical Review Letters.

Метод имеет некоторые ограничения. Частицы должны быть легкими и должны провести тепло плохо так, чтобы они могли остаться теплыми на одной стороне и охладиться на другом. Однако, должно быть возможно транспортировать биомолекулы, и даже клетки по большим расстояниям, не затрагивая или загрязняя их, Ехали, говорит. Экспериментаторы транспортировали частицы полный из их оптического стола, 1,5 метра. «Я не вижу ничего, что мешало бы нам обеспечить [частицу] более чем 10 метров», Ехал, говорит.

«Это очень холодно», говорит Кишен Дхолэкия, экспериментатор в университете Св. Эндрюса в Соединенном Королевстве. Дхолэкия говорит, что подозревает, что лазерный луч на 1,5 ватта перегрел бы клетки, но он видит другие возможности. Силы Фотофоретика третируют межзвездную пыль, таким образом, метод мог бы быть полезен для лабораторного исследования астрофизики, говорит он. Padgett предполагает вынимание буровой установки из лаборатории, возможно для пронюхивания контрабанды путем заманивания в ловушку молекул из воздуха: «Возможно, у нас должен быть один из них выше карусели багажа в аэропорту для осмотра подозрительных чемоданов».

Сенат подтверждает заключительного научного кандидата политики Белого дома

Вчера, американский Сенат подтвердил Карла Вимена как заместителя директора науки в Управлении по разработке политики в области науки и техники. Нобелевский лауреат физики, как ожидают, возглавит толчок администрации улучшить образование в области естественных наук, догоняя его новаторскую работу в университете Колорадо, Валуна, для укрепления студенческого обучения учителей по математике и науки.

Вимен присоединяется к Шеру Абботту, Анишу Чопре и Филипу Койлу в предоставлении научному советнику Джону Холдрену полного дополнения заместителей директора. Это – первый раз, когда это имело место начиная с конца администрации Клинтона, поскольку администрация Буша решила заполнить только два из четырех по закону определяемых мест.

Настраивание к самой высокой энергии космические лучи

Никто не знает, куда в космосе самые сильные космические лучи прибывают из или как они получают такой ум bogglingly большие энергии — целый градина 3 сантиметра шириной, резко падающая до Земли. Но теперь у физиков может быть новый метод для отслеживания этих космических пуль. Бригада 45 исследователей, работающих с поднимаемым на аэростате радио-датчиком, определила радиоволны, произведенные ультравысокоэнергетическими космическими лучами, поскольку волны подпрыгивают от Антарктического льда.

Обнаруженный почти 100 лет назад, космические лучи являются заряженными частицами, мчащимися в от небес. Многие, как думают, появляются из звездных взрывов, все же происхождение лучей остается темным, потому что межзвездные магнитные поля отклоняют электрически заряженные частицы и заставляют их пути также объединить для следования. Самые высокие энергетические лучи могли бы обладать достаточной мощностью для полета прямо из их источников, как бы то ни было. Такие ультравысокоэнергетические космические лучи могут быть обнаружены несколькими способами. Когда такой луч ударяет атмосферу, например, это вызывает лавину заряженных частиц, которые физики могут определить с распространением детекторов частиц на земле, позволив им оценить направление и энергию оригинального луча.

Поскольку самые высокие энергетические лучи прибывают так редко — в уровень одного за километр Поверхности Земли в век — множества, используемые для нахождения их, огромны. Обсерватория Пьера Оже покрывает 3 000 квадратных километров прерии в Аргентине и включает 1 600 детекторов частиц и четыре батареи телескопов. Множество Телескопа в Юте имеет 576 детекторов частиц, распространенных по 730 квадратным километрам и три станции телескопа.

Теперь, исследователи, работающие с Антарктическим Импульсивным Переходным Усиком (ANITA), эксперимент говорит это, могут быть возможны определить лучи с намного меньшим датчиком, хотя один поиск намного более крупной области. Состоя из радио-интерферометра, свисающего с воздушного шара, плавающего в высоте 36 километров, ANITA пролетает над миллионом квадратных километров рефлексивного льда в Антарктиде. ANITA стремится обнаруживать другие частицы от пространства, незаряженного и неуловимого neutrinos, поскольку они рикошетят от льда, Те neutrinos должны выделить свои собственные скованные льдом обвалы частицы, которые испустят взрывы с 1 наносекундой вертикально поляризованных радиоволн. Инструмент также просматривает горизонтально поляризованные волны как контроль, чтобы проверить, что он должным образом отсортировывает шум.

Но когда члены команды ANITA проанализировали сигнал и данные о контроле, они получили удар. Сигнальные данные показали одно событие, которое является тем, что ожидали исследователи, говорит Дэвид Сэлцберг, член команды из Калифорнийского университета, Лос-Анджелес. «Мы смотрели в контроле, и врасплох, мы учреждаем шесть мероприятий. Более глубокий анализ закончился год спустя найденный фактически было 16 общих количеств событий».

Бригада ANITA сообщает в газете в прессе в Physical Review Letters, что те вспышки в данных о контроле были сигналами, произведенными ультравысокоэнергетическими космическими лучами, размышлявшими от льда. Исследователи смогли сделать ту космическую связь луча, потому что, например, вспышки не коррелировали с известной деятельностью человека, такой как передачи портативной радиостанции других Антарктических ученых. Случайно, ANITA стал двухцелевым экспериментом, и бригада теперь щипает их инструмент для обнаружения neutrinos и космических лучей на его следующем полете в 2013.

«Это – конечно, интересный и наводящий на размышления результат», говорит Пьер Сокольский, физик в университете Юты в Солт-Лейк-Сити и научном руководителе проекта Множества Телескопа. Однако Сокольский говорит, еще не ясно, что ANITA может действительно конкурировать со множествами на земле. Например, оценки исследователей ANITA энергии каждого луча приблизительно в четыре раза менее точны, чем те от Множества Телескопа или Сверла, отмечает Сокольский. «Таким образом, я рассматриваю это как интересное техническое развитие, все еще имеющее длинный путь для движения для доказательства как надежный метод». Между тем противоречие, куда лучи прибывают из, продолжается.