2024 год в физике стал временем значительных открытий и прогресса в фундаментальных и прикладных исследованиях. Ученые продолжили раскрывать тайны Вселенной, развивая новые теории и технологии, которые открывают перед человечеством беспрецедентные возможности.
Временная прозрачность кожи у живых мышей
Исследователи из Стэнфордского университета разработали метод, позволяющий временно делать кожу живых мышей прозрачной. Используя пищевой краситель тартразин, они добились поглощения света в ближнем ультрафиолетовом и синем диапазонах, что уменьшает рассеяние и делает ткани прозрачными. Нанесение раствора тартразина на кожу мышей позволило визуализировать внутренние органы без хирургического вмешательства. Эффект обратим и исчезает после смывания красителя. В перспективе этот метод может заменить инвазивные биопсии у людей.
Лазерное охлаждение позитрония
Коллаборация AEgIS в CERN и исследователи из Токийского университета независимо продемонстрировали лазерное охлаждение позитрония — связанного состояния электрона и позитрона. Охлаждение до низких температур улучшает точность спектроскопии и способствует созданию большего количества антиводорода, что важно для изучения антиматерии и проверки Стандартной модели физики частиц.
Моделирование клеток легких для персонализации радиотерапии
Ученые из Университета Суррея и Центра исследований тяжелых ионов Гельмгольца разработали компьютерную модель, прогнозирующую реакцию легочной ткани на радиотерапию. Модель сочетает микроскопическое и наноскопическое моделирование альвеол и предсказывает выживаемость клеток после облучения. Результаты соответствуют клиническим данным, что открывает путь к персонализированному лечению рака легких с минимальными побочными эффектами.
Полупроводник и новый переключатель на основе графена
Исследователи из Тяньцзиньского университета и Технологического института Джорджии создали функциональный полупроводник на основе графена с запрещенной зоной, аналогичной кремнию, но с лучшей теплопроводностью. Отдельно команда из Манчестерского университета разработала переключатель, объединяющий функции памяти и логики, используя способность графена проводить протоны и электроны. Эти достижения могут привести к созданию более эффективных и компактных электронных устройств.
Детекция распада отдельных ядер
Ученые из Йельского университета обнаружили метод регистрации распада отдельных ядер гелия, внедрив радиоактивные атомы свинца-212 в микронные кремнеземные сферы и измеряя их отдачу при распаде. Метод основан на законе сохранения импульса и способен обнаруживать силы порядка 10⁻²⁰ Н. В будущем эта техника может быть использована для детекции нейтрино и других элементарных частиц.
Объединение двух описаний ядер впервые
Международная команда исследователей из Массачусетского технологического института и Вестфальского университета имени Вильгельма объединила два подхода к описанию атомных ядер: на уровне кварков и глюонов и на уровне нуклонов. Модель предоставляет новые данные о короткоживущих коррелированных парах нуклонов, что способствует более глубокому пониманию ядерной структуры и сильных взаимодействий.
Новый титан-сапфировый лазер: компактный, недорогой и перестраиваемый
Команда из Стэнфордского университета разработала компактный интегрированный титан-сапфировый лазер, использующий в качестве источника накачки простой зеленый светодиод. Устройство уменьшает стоимость и размеры лазеров этого типа на три порядка, а энергопотребление — в два раза. Кроме того, лазер позволяет регулировать длину волны излучения и может функционировать как усилитель, что открывает новые возможности для научных исследований и промышленности.
Коррекция квантовых ошибок с 48 логическими кубитами и преодоление порога поверхностного кода
Две независимые команды — из Гарвардского университета и Google Quantum AI — достигли значительных успехов в коррекции квантовых ошибок. Первая продемонстрировала коррекцию ошибок на атомном процессоре с 48 логическими кубитами, а вторая реализовала коррекцию ниже порога поверхностного кода на сверхпроводящем чипе. Эти достижения приближают создание практических квантовых компьютеров, способных решать сложные задачи.
Запутанные фотоны: скрытие и улучшение изображений
Две связанные команды исследователей из Сорбонны и Университета Глазго использовали запутанные фотоны для кодирования изображений в световом пучке, делая их видимыми только при использовании однофотонной камеры. Метод снижает чувствительность к рассеянию, что полезно для визуализации биологических тканей и оптической связи. Кроме того, запутанные фотоны были использованы для повышения разрешения адаптивной оптической визуализации, что способствует развитию квантовых микроскопов.
Первые образцы с обратной стороны Луны
Китайское национальное космическое управление успешно доставило на Землю образцы с обратной стороны Луны в рамках миссии Chang’e-6. Посадка была осуществлена в бассейне Аполлона, где были собраны около 1,9 кг материалов. Предварительный анализ показал, что фрагменты базальта имеют возраст около 2,8 млрд лет.
Читать далее:
ИИ за три недели спроектировал клиновоздушный ракетный двигатель: оказалось, он работает
Разлив нефтепродуктов у побережья Анапы показали на снимках из космоса