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望远镜和太空任务

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彗星着陆命名物理世界2014年的一年突破

12 Dec 2014 哈米什约翰斯顿

物理世界 2014年的突破前往esa’s 罗萨塔任务 首先是在彗星上落地航天器的第一个。其他九项成就是高度赞扬和涵盖从核物理到声学的封面

触地得分:Rossetta Mission Crew庆祝

 

历史是2014年11月12日GMT的15:35,当时菲莱模块触及67p / Churyumov-Gerasimenko的表面,距离地球51100万公里,近55,000 km / h朝着内部太阳系冲击。该模块在休息之前弹跳两次,然后开始收集数据,现在已经发送回来 罗萨塔 科学家分析。从主要的罗萨斯航天器分开后,着陆却举行了七小时的腓利旅程。在2004年推出,Rosetta本身在完成64亿公里的旅程后达到了彗星,涉及三个重力辅助地球和火星之一(见 “Rosetta科学家首次探讨了彗星”)。

通过将Philae探测器登上一个遥远的彗星,Rosetta团队在我们了解太阳系如何形成和发展的理解中开始了新的篇章 - 并且最终将如何在地球上出现寿命。除了期待迷人的科学,将从Rosetta科学家即将到来,我们还承认技术 旅游力量 追逐彗星10年,然后在其表面上放置先进的实验室。

任务并非没有问题。尽管在其太阳能电池板目前未收到足够的阳光下的尴尬地位,但Philae仍然可以单独完成所有计划的电池供电。兰德也无法按计划保护自己的彗星表面,但是它确实设法进入表面并获取样品进行分析。

有机分子和灰尘覆盖的冰

从菲莱亚送回数据的初步分析 ’S Cosac仪器表明彗星上存在碳基有机分子。这可能被证明是科学家学习非常年轻的地球条件的非常重要的信息,这被认为是经常被彗星轰炸的。兰德尔’S mupus仪器也能够在彗星锤’我们现在所知道的S表面被一层大约10-20厘米厚的灰尘覆盖,在一个意外的硬质材料中被认为是水冰。

船舶主要罗萨斯航天器的仪器也对我们对太阳系的理解作出了重要贡献。的确,只有本周,使用Rosina Mass Spector仪的科学家发现,氘在彗星中与氢的比率远大于地球上发现的比率(见 “小行星,不是彗星,给了地球大部分水”)。这增加了越来越多的证据表明地球上的水不是由彗星的,如前所述,而是通过小行星来交付。

今天14:00,Rosetta Mission Manager Fred Jansen加入了 physicsworld.com. 编辑哈米什约翰斯顿在谷歌环聊(见上面的视频)接受奖励并分享他对特派团的独特见解以及它正在进行的科学。在下面的视频中,哈米什约翰斯顿和同事博士委员会解释了为什么罗萨被选为今年’s winner.

前10名突破由六个面板选择 物理世界 编辑和记者,以及判断第10位的标准

  • 研究的根本重要性;
  • 知识的重大进步;
  • 理论与实验之间的强大联系;和
  • 所有物理学家的一般兴趣。

现在,对于我们的九个彼此的突破,下面在没有特别的顺序下列出。

Quasar在Cosmic Web上闪耀着明亮的灯光

在美国加州圣克鲁斯大学的Sebastiano Cantalupo,Piero Madau和Xavier Prochaska,以及德国海德堡Max-Planck-InstitutfürStronomie的Fabrizio Arrigoni-Battaia和Joseph Hennawi,用于使用A辐射的辐射Quasar捕获宇宙网灯丝的第一次瞥见。

在宇宙中的物质并不均匀分布,并存在于具有介入空隙的丝状结构网中。这幅网络被认为在大爆炸后形成了大约38万年,其存在是广泛接受的理论预测。虽然我们可以看到它在它已经凝聚到致密的物体(如星系),而天文学家尚未见过冷气的威士纤维。现在,当它吸收四季度发出的紫外线时,坎福狗和同事已经通过这种气体发出的辐射。研究已经表明灯丝更多“lumpy”比预期的,并使用其他代码中的预期测量承诺提供有关早期宇宙的更多信息。

中微子从太阳察觉出来’主要核反应

对于博罗诺合作,是第一个从主要核反应中检测中微子的第一个,这是一个为太阳供电的主要核反应。

几乎阳光中产生的所有能量涉及一系列核反应,这些核反应链以两个质子融合在一起,以形成氘和正电子和低能量的中性细胞。计算预测,大约600亿这些中微子通过每秒通过平方厘米,但低能量的中微子尤为难以检测,因此无法验证理论。现在,在意大利的Gran Sasso山下深,通过在中微子碰撞时,通过间谍光的闪光闪烁在液体的液体中的电子碰撞时,通过屏蔽出来的光的闪光来检测一些这些中微子。钻孔队实际上并没有实际期待看到这些中微子,但其探测器很好地建造了,研究人员设法衡量每平方厘米66±70亿微的中微子的通量,确认了太阳融合的长期理论。

激光融合通过里程碑

在美国劳伦斯利佛尔国家实验室和洛杉矶阿拉莫斯国家实验室的国家点火设施(NIF)的奥马尔飓风和同事,是第一个获得a的“fuel gain”在激光驱动的核聚变实验中大于一个。

核融合有望提供大量的清洁能源,但在各种实验上工作的物理学家对这一目标的进展非常缓慢。现在,飓风和同事们使用了nif’S超强力激光器粉碎氘氚燃料的微粒,从融合中产生更多的能量,而不是沉积在燃料中。这是在五年的斗争之后提高过程中给出的融合能量的量。该团队专注于实现稳定的颗粒压缩,并且在一次能够比激光能量达到融合能量超过2.5倍以上。大部分能量都是一种形式“α-粒子加热”,这对实现至关重要“ignition”从融合中释放的能量导致更燃料熔断器。虽然仍然远离点火的长期目标,但最新结果是融合能源的重要一步。

电子’磁性相互作用持久

对于以色列威斯曼·纳克曼,尼茨·阿克尔曼,尼茨·阿克曼,尼尔·纳蒙,尼斯·格洛克曼和罗伊奥泽西罗伊·奥兹·奥泽里,是第一个测量两个单一电子之间极弱的磁相互作用。

自20世纪20年代以来,物理学家已知电子具有固有的自旋角动量和相关磁矩。尽管研究人员测量了单独电子的磁场,但是两种电子之间的磁相互作用已经证明更难以观察。当两个电子通过原子级距离分开时,磁相互作用处于最强状态,但不能测量,因为其他力占据现场。虽然这些其他效果随着电子进一步移动而疲劳,但磁相互作用也是如此,然后噪声丢失。 Kotler和同事通过将两个电子放在持久的纠缠状态下克服了这些问题,这保证了低噪音环境。然后,它们能够通过使用激光来测量电子之间的力来确定电子旋转是否平行或反平行。

紊乱锐化光纤图像

在威斯康星大学 - 密尔沃基大学康斯康星大学,Corning Inc.和克莱姆森大学的Arash Mafi及其同事,在美国,使用这一现象“安德森本地化”为传输图像创建更好的光纤。

光纤中的混乱通常是模糊的图像,但是MAFI和同事表明,通过在正确的位置施加正确的无序,可以提高光纤传输清晰图像的能力。实际上,它们的原型产生了比最佳可用的商业成像纤维更清晰的图像。该技术涉及使用Anderson定位,从而光不会通过具有一定程度的疾病的媒体传播。该团队创造了一种由80,000股两种不同材料制成的纤维,这些材料彼此随机定位。结果是在横向于股线的长度的方向上的顺序,并且在光传播的方向上顺序。

存储在磁全息图中的数据

在美国加州河畔大学的Alexander Khitun和Frederick Gertz,以及Kotel的Kozhevnikov和Y Filimonov’尼科夫省射程研究所和俄罗斯电子学院,用于基于旋转波的干扰创造一种新型全息内存装置。

全息术涉及从3D对象反射光束,并记录当它与不攻击物体的相同光束混合时发生的干涉图案。它有可能以非常有效的方式存储和检索大量信息,但是存储密度受光的波长的限制。在Khitun和同事中使用的旋转波浪’磁全息设备具有比可见光更短的波长,因此可以用于在更高密度存储数据。原型装置包括由磁线连接的两个微型磁体。通过通过电线发送大幅度旋转波来节省数据以翻转磁体的方向。通过通过设备发送较小幅度波来读取数据并测量它们与磁体相互作用的较小幅度。

激光点燃‘supernovae’ in the lab

到英国和国际团队的牛津大学Gianluca Gregori和耶拿Meinecke,使用世界之一’S最强大的激光设施,在实验室中创造微小版的超新星爆炸。

Supernovae是巨大的恒星爆炸,留下炎热,密集的灰尘和天然气,这些灰尘和天然气通常在外观上很美。一个特定的残留,Cassiopeia A,具有长期困惑的天文学家,因为其不规则的结结构表明存在非常强的磁场。这个超新星被Gregori,Meinecke和同事模拟,他在氩气室中烧成了三个激光束到一个微小的碳棒上。爆炸杆产生不对称的冲击波,通过氩气向外扩展,就像太空中的真正超新星一样。塑料网格,模拟a“lumpy”在超新月的区域中的分布置于冲击波的路径中,结果是类似于Cassiopeia A中观察到的强的磁场。该技术也可用于模拟一系列天体物理过程,比如说研究人员。

量子数据首次压缩

到了加拿大多伦多大学的Aepharaim Steinberg和同事,是第一个展示实验室中数据压缩量子模拟的。

传统的数据压缩方案不能应用于量子信息,因为它们涉及测量要压缩的数据比特的值 - 销毁量子信息的过程。然而,在2010年,捷克共和国的物理学家制定了一串相同准备的量子位,尽管不如传统数据那么紧密。现在,Steinberg和同事已经在实验室中完成了这一点,并将三个光子基量子位挤压为两个。该技术可以为更有效使用量子存储器铺平道路 - 这不易创建 - 并提供了一种测试量子逻辑器件的新方法。

物理学家声音声学拖拉机梁

在美国的迪伦士大学德蒙特和米伯麦克唐纳·帕特里克达尔和美国伊利诺伊州韦斯利亚大学加布里埃尔斯法尔丁,以及同事,以创造第一个声学“tractor beam”这可以通过在它的声波射击声波来拉动物体。

一种主要的科幻小说,拖拉机梁似乎通过将物体拉到承载势头的传出梁的来源来污染物理学。由Démoré,Dahl和同事构建的声学拖拉机梁涉及在物体上射击两波浪。光束具有圆形波前沿,其围绕传播方向弯曲,因此携带角动量。当波前撞击目标时,角动量被重定向为常规动量。其中一些势头将在方向上重定向,使得结果是对象上的净向内力,将其朝向源。使用商业超声源阵列创建超声波束,该技术可以在医学中具有一系列应用。这些包括操纵身体内部的物体,流体和组织,并将封装的药物递送到需要治疗的主体中的确切位置。

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