Me mahi ta tatou mahi, tera pea ka puta he hurihanga

Nga kitenga rawe, nga ariā maia, nga kitenga putaiao. Ki tonu te hunga pāpāho i aua momo whakatakotoranga, i te nuinga o te wa ka whakanuia. I tetahi waahi i roto i te atarangi o te "ahua ahupūngao nui", te LHC, nga paatai ​​aorangi taketake me te whawhai ki te Tauira Paerewa, ko nga kairangahau pukumahi kei te mahi puku i a raatau mahi, e whakaaro ana ki nga tono whaihua me te whakawhänui i o maatau mohiotanga i ia taahiraa.

"Me mahi ta tatou ake mahi" ko te pepeha a nga kaiputaiao e uru ana ki te whakawhanaketanga o te whakakotahitanga thermonuclear. No te mea, ahakoa te nui o nga whakautu ki nga paatai ​​nui, ko te otinga o nga raruraru whaitake, ahua iti nei e pa ana ki tenei mahi, ka kaha ki te huri i te ao.

Tena pea, hei tauira, ka taea te mahi i te whakakotahitanga karihi iti - me nga taputapu e uru ana ki runga tepu. I hangaia e nga Kairangataiao o te Whare Wananga o Washington te taputapu i tera tau Z-whakawiri (1), e kaha ana ki te pupuri i te tauhohenga whakakotahitanga i roto i te 5 microseconds, ahakoa ko nga korero whakamīharo nui ko te iti o te reactor, he 1,5 m noa te roa. Ka mahi te Z-pinch ma te hopu me te kopiri i te plasma i roto i te papa autō kaha.

Ehara i te tino whai hua, engari he mea tino nui kaha ki te . E ai ki nga rangahau a te US Department of Energy (DOE), i whakaputaina i te Oketopa 2018 i roto i te retaata Physics of Plasmas, he kaha nga reactors fusion ki te whakahaere i te oscillation plasma. Ka peia e enei ngaru nga matūriki hiko teitei ki waho o te rohe tauhohenga, ka mau etahi o te kaha e hiahiatia ana mo te tauhohenga hanumi. He rangahau hou a DOE e whakaatu ana i nga whaihanga rorohiko matatau ka taea te whai me te matapae i te hanganga ngaru, ka whai waahi nga tohunga ahupūngao ki te aukati i tenei mahi me te pupuri matūriki i raro i te mana whakahaere. Ko te tumanako a nga kaiputaiao ka awhina a raatau mahi ki te hanga ITER, pea ko te kaupapa reactor whakakotahitanga tino rongonui i Parani.

Ano hoki nga whakatutukitanga penei i te pāmahana plasma 100 miriona nga nekehanga Celsius, i riro mai i te mutunga o tera tau e te roopu kaiputaiao i te China Institute of Plasma Physics i roto i te Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST), he tauira o te ahunga whakamua ki te whakakotahi pai. E ai ki nga tohunga e korero ana mo te rangahau, he mea nui pea i roto i te kaupapa ITER kua whakahuahia ake nei, i uru atu ai a Haina me etahi atu whenua 35.

Superconductors me te hikohiko

Ko tetahi atu waahi e kaha ana te kaha, he iti noa nga mahi e mahia ana hei utu mo nga pakaruhanga nui, ko te rapu mo nga superconductors teitei. (2). Kia aroha mai, he maha nga whakaoho teka me nga awangawanga o mua. I te nuinga o te wa ka huri nga purongo purongo he korero whakahiato, he teka noa ranei. Ahakoa i roto i nga purongo nui ake he "engari". Pērā i roto i te purongo tata nei, kua kitea e nga kaiputaiao o te Whare Wananga o Chicago te superconductivity, te kaha ki te whakahaere hiko me te kore e ngaro i nga wera teitei rawa atu kua tuhia. Ma te whakamahi i nga hangarau hou i te Argonne National Laboratory, i ako tetahi roopu kaiputaiao o te rohe i tetahi karaehe o nga rawa i kite ai ratou i te superconductivity i te pāmahana huri noa -23°C. He pekepeke tenei mo te 50 nga nekehanga mai i te rekoata kua whakapumautia o mua.

2. Superconductor i roto i te papa autō

Ko te hopu, engari, he nui te pehanga. Ko nga mea i whakamatauria he wai wai. Mo etahi wa, ko te lanthanum perhydride te tino aro. I roto i nga whakamatautau, i kitea ko nga tauira tino angiangi o tenei rawa e whakaatu ana i te kaha o te kawe i raro i nga mahi a nga pehanga mai i te 150 ki te 170 gigapascals. I whakaputaina nga hua i te marama o Haratua i roto i te retaata Nature, na Prof. Vitaly Prokopenko me Eran Greenberg.

Ki te whakaaro mo te whakamahinga o enei rauemi, me whakaheke te pehanga me te pāmahana hoki, na te mea ahakoa ki raro ki te -23 ° C kaore e tino mahi. Ko te mahi i runga ko te ahupūngao kaupae iti, e haere ana mo nga tau i roto i nga taiwhanga huri noa i te ao.

He pera ano mo te rangahau tono. tohu autō i roto i te hikohiko. Ina tata nei, ma te whakamahi i nga rangahau aukume tino tairongo, kua kitea e tetahi roopu kaiputaiao o te ao nga taunakitanga ohorere ko te aukumetanga ka puta i te atanga o nga papa angiangi o te waikura kore-aukume ka ngawari ki te whakahaere ma te whakamahi i nga hoia miihini iti. Ko te kitenga, i panuitia i te Hakihea kua hipa i roto i te Nature Physics, e whakaatu ana i tetahi huarahi hou me te ohorere ki te whakahaere i te aukumetanga, hei tauira ka taea te whakaaro mo te mahara autō me te spintronics, hei tauira.

Ko tenei kitenga ka whai waahi hou mo te whakaiti i nga pūtau maumahara autō, i enei ra he maha nga tekau nanometer te rahi, engari he uaua to raatau whakaiti ma te whakamahi i nga hangarau mohio. Ko nga atanga Oxide e whakakotahi ana i te maha o nga ahuatanga tinana whakamere penei i te kawe rua-ahu me te superconductivity. Ko te mana o naianei ma te aukumetanga he waahi tino pai mo te hikohiko. Ko te kimi rauemi me nga rawa tika, engari he utu, he iti, ka taea e tatou te whakaaro nui ki te whakawhanake spintronic.

he ngenge hoki mana wera ururua i roto i te hikohiko. Kua hangaia e nga miihini UC Berkeley tetahi rawa kiriata angiangi (te matotoru kiriata 50-100 nanometer) ka taea te whakamahi ki te whakaora i te wera para ki te whakaputa hiko ki nga taumata kaore ano kia kitea i mua i tenei momo hangarau. Ka whakamahia he tukanga e kiia nei ko te huringa hiko pyroelectric, e whakaatuhia ana e nga rangahau miihini hou e pai ana mo te whakamahi i nga puna wera i raro i te 100°C. Koinei noa tetahi o nga tauira hou o te rangahau i tenei wahanga. He rau, he mano ranei nga kaupapa rangahau huri noa i te ao e pa ana ki te whakahaerenga hiko i roto i te hikohiko.

"Kare au e mohio he aha, engari ka mahi"

Ko te whakamatautau me nga rauemi hou, ko o raatau waahanga whakawhiti me nga ahuatanga topological he waahi tino pai mo te rangahau, kaore i te tino pai, he uaua, he uaua hoki ki te hunga panui. Koinei tetahi o nga rangahau e kiia ana i te nuinga o nga wa i roto i nga mahi ahupūngao, ahakoa he maha nga panuitanga i roto i te hunga panui, ko te mea e kiia nei. auraki karekau ratou i toa.

Ko nga whakamatautau me nga huringa wahanga i roto i nga rauemi i etahi wa ka puta nga hua ohorere, hei tauira whakarewa whakarewa me nga tohu whakarewa teitei te pāmahana rūma. Ko tetahi tauira ko te whakatutukitanga o na tata nei ki te whakarewa i nga tauira koura, e rewa ana i te 1064°C i te pāmahana rūma, ma te whakamahi i te papa hiko me te miihini hiko. Ko tenei huringa ka taea te huri na te mea ka whakawetohia te papa hiko ka whakakaha ano te koura. No reira, kua uru te papa hiko ki nga mea e mohiotia ana e awe ana i nga huringa o te wahanga, hei taapiri atu ki te pāmahana me te pehanga.

I kitea ano nga huringa o te wahanga i te wa e kaha ana nga pupuhi o te rama laser. Ko nga hua o te rangahau o tenei ahuatanga i whakaputaina i te raumati o 2019 i roto i te retaata Nature Physics. Ko te kapa o te ao ki te whakatutuki i tenei i arahina e Nuh Gedik (3), ahorangi o te ahupūngao i te Massachusetts Institute of Technology. I kitea e nga kaiputaiao i te wa e whakarewahia ana e te whatu, ka puta te whakawhitinga o te wahanga ma te hanga o nga mea motuhake i roto i te papanga, e kiia nei ko nga koha topological, ka pa ki te hua o te hikohiko irahiko me te hihiko i roto i te rauemi. Ko enei hapa topological, pera i ta Gedik i whakamarama i tana whakaputanga, he rite tonu ki nga puiao iti ka puta i roto i nga wai penei i te wai.

Mo a raatau rangahau, i whakamahia e nga kaiputaiao he puhui o te lanthanum me te tellurium LaTe.₃. Ko nga kairangahau e whakamarama ana ko te mahi e whai ake nei ko te ngana ki te whakatau me pehea e taea ai e ratou te "whakaputa i enei hapa i roto i te tikanga whakahaere." Ka taea pea te whakamahi mo te rokiroki raraunga, ka whakamahia nga pihi marama ki te tuhi, ki te whakatika ranei i nga hapa o te punaha, ka rite ki nga mahi raraunga.

A, i te mea ka tae atu matou ki nga pupuhi laser ultrafast, ko ta raatau whakamahi i roto i te maha o nga whakamatautau whakamere me nga tono whai hua i roto i nga mahi he kaupapa ka puta i nga purongo putaiao. Hei tauira, ko te roopu o Ignacio Franco, he ahorangi awhina mo te matū me te ahupūngao i te Whare Wananga o Rochester, i whakaatu tata nei me pehea te whakamahi i nga pupuhi laser ultrafast ki te whakakorikori i nga ahuatanga o te matū Oraz whakatipuranga o naianei hiko i te tere tere atu i nga tikanga e mohiotia ana e matou i tenei wa. I mahia e nga kairangahau nga kaiao karaihe angiangi me te roa o te kotahi miriona haurua o te piriona haurua. I roto i te kimo kanohi, ka huri nga mea karaihe ki tetahi mea penei i te whakarewa hei kawe hiko. I tere ake tenei i nga punaha mohio i te kore o te ngaohiko tono. Ko te ahunga o te rere me te kaha o te waa ka taea te whakahaere ma te whakarereke i nga ahuatanga o te kurupae laser. A, i te mea ka taea te whakahaere, ka titiro pai nga miihini hikohiko katoa.

I whakamarama a Franco i tetahi panui i roto i te Nature Communications.

Ko te ahua tinana o enei ahuatanga kaore i te tino marama. Ko Franco ano e whakapae ana ko nga tikanga penei tino kaha, ara, te hononga o te tukunga, te whakaurunga ranei o te quanta marama me te papa hiko. Mena ka taea te hanga i nga punaha hiko mahi i runga i enei ahuatanga, tera ano tetahi waahanga o te raupapa miihini e kiia nei Kaore matou e mohio he aha, engari ka mahi.

Te tairongo me te rahi iti

Nga Rorohiko he taputapu e awhina ana i nga waka, drones, tae atu ki nga taputapu hiko me nga taputapu kawe ki te whakatere i nga waahi-toru. Inaianei kua whakamahia nuitia i roto i nga taputapu ka whakamahia e matou i ia ra. I te timatanga, ko nga gyroscopes he huinga o nga wira kohanga, ia o nga wira huri noa i tona ake tuaka. I tenei ra, i roto i nga waea pukoro, ka kitea e matou nga puoro microelectromechanical (MEMS) e ine ana i nga huringa o nga kaha e mahi ana i runga i nga papatipu rite e rua, te oscillating me te neke ki te huarahi rereke.

He herenga tairongo nui a MEMS gyroscopes. Na kei te hanga gyroscopes whatu, kaore he waahanga neke, mo nga mahi ano e whakamahi ana i tetahi ahuatanga e kiia nei Pānga Sagnac. Heoi, tae noa ki tenei wa he raruraru o to raatau iti. He nui ake i te poi ping pong nga gyroscopes teitei mahi teitei, kaore e pai mo te maha o nga tono kawe. Heoi ano, ko nga miihini o te Whare Wananga Hangarau o Caltech, na Ali Hadjimiri i arahi, i hanga he gyroscope whatu hou e e rima rau nga wa iti akenga mea e mohiotia ana i tenei wa4). Ka whakanuia e ia tana whakaaro ma te whakamahi i tetahi tikanga hou e kiia nei ko "te whakapakari tahi» I waenganui i nga kurupae rama e rua e whakamahia ana i roto i te interferometer Sagnac. I korerohia te taputapu hou i roto i tetahi tuhinga i whakaputaina i te Nature Photonics i te marama o Whiringa-a-rangi.

4. Optical gyroscope i hangaia e Ali Hadjimiri me ona hoa mahi. 

Ko te whanaketanga o te gyroscope whatu tika ka taea te whakapai ake i te whakatakotoranga o nga waea atamai. Ka huri, na nga kaiputaiao mai i Columbia Engineering. mata papatahi tuatahi Ko te kaha ki te arotahi tika i te whānuitanga o nga tae i te waahi kotahi me te kore e hiahiatia etahi atu huānga ka pa ki nga kaha whakaahua o nga taputapu pūkoro. He tino angiangi ake te arotahi papatahi micron-aniangi hurihuri i te pepa pepa me te whakaputa mahi e rite ana ki nga arotahi hiato moni. Ko nga kitenga a te roopu, i aratakina e Nanfang Yu, he ahorangi awhina mo te ahupūngao tono, ka whakaatuhia i roto i te rangahau i whakaputaina i roto i te hautaka Nature.

Kua hangaia e nga kaiputaiao nga arotahi papatahi mai i te "metaatoms". Ko ia metaatom he hautanga o te roangaru o te marama te rahi me te whakaroa i nga ngaru marama ma te nui rereke. Na roto i te hanga i tetahi paparanga papatahi rawa angiangi o nga hanganga nano i runga i te tïpako he rite te matotoru o te makawe tangata, i taea e nga kaiputaiao te whakatutuki i nga mahi rite ki te punaha arotahi tikanga nui atu te matotoru me te taumaha. Ka taea e Metalenses te whakakapi i nga punaha arotahi nui kia rite ki ta nga pouaka whakaata mata papatahi i whakakapi i nga pouaka whakaata CRT.

He aha te tukinga nui ina he huarahi ke atu

He rereke nga tikanga me nga tikanga o te ahupūngao o nga hikoinga iti. Hei tauira - kaua ki te hanga i nga momo hanganga tino nui me te tono i nga mea nunui ake, pera i te maha o nga tohunga ahupūngao, ka taea e tetahi te rapu whakautu ki nga paatai ​​nunui me nga taputapu ngawari ake.

Ko te nuinga o nga kaiwhakatere ka whakatere i nga kurupae matūriki ma te whakaputa i nga mara hiko me te autō. Heoi, mo etahi wa i whakamatauria e ia tetahi tikanga rereke - nga whakatere plasma, te whakaterenga o nga matūriki kua utaina penei i te irahiko, te positrons me te katote ma te whakamahi i te papa hiko me te ngaru i hangaia i roto i te plasma irahiko. No tata nei kua mahi ahau mo ta raatau putanga hou. Ka whakamahia e te roopu AWAKE i CERN nga iraoho (ehara i nga irahiko) hei hanga ngaru plasma. Ko te huri ki nga iraoho ka taea te kawe matūriki ki nga taumata kaha teitei ake i roto i te hikoi whakatere kotahi. Ko etahi atu ahua o te whakaterenga o te mara oho plasma he maha nga waahanga kia eke ki te taumata o te kaha. E whakapono ana nga kaiputaiao ka taea e ta raatau hangarau hangai iraoho ka taea e tatou te hanga i nga kaiwhakatere iti, iti ake, me te kaha ake a muri ake nei.

5. E rua nga wahanga whakatere iti mai i DESY - tirohanga

Na, ko nga kaiputaiao mai i DESY (poto mo Deutsches Elektronen-Synchrotron - Tiamana hiko synchrotron) i whakatakoto he rekoata hou i roto i te waahi o te whakaiti i nga whakatere matūriki i te marama o Hurae. Ko te terehertz whakatere neke atu i te whakarua i te kaha o nga irahiko i werohia (5). I te wa ano, ko te tatūnga i tino pai ake te kounga o te kurupae irahiko i whakaritea ki nga whakamatautau o mua me tenei tikanga.

Ko Franz Kärtner, te tumuaki o te ultrafast optics me te roopu X-ray i DESY, i whakamarama i roto i te tuku korero. -

Ko te taputapu e hono ana i hanga he mara tere me te kaha o te 200 miriona volts ia mita (MV/m) - he rite ki te tino kaha o te whakaterenga tikanga hou.

Ka huri, he puhoi hou, ahua iti ALPHA-g (6), i hangaia e te kamupene Kanata TRIUMF ka tukuna ki CERN i te timatanga o tenei tau, kei a ia te mahi te ine i te terenga o te whakakorikori o te antimatter. Ka whakatere te antimatter i te aroaro o te papaaapapa i runga i te mata o Papatuanuku ma te +9,8 m/s2 (whakararo), ma te -9,8 m/s2 (whakarunga), ma te 0 m/s2 (kaore rawa he whakaterenga totika), he etahi ranei. atu uara ? Ko te mea whakamutunga ka huri te ahupūngao. Ka taea e tetahi taputapu ALPHA-g iti, hei taapiri ki te whakamatau i te oranga o te "anti-gravity", ka arahi ia tatou ki runga i te huarahi e ahu atu ana ki nga mea ngaro nui o te ao.

I runga i te tauine iti ake, e ngana ana matou ki te ako i nga ahuatanga o te taumata iti ake. I runga 60 piriona hurihanga ia hekona ka taea te hoahoa e nga kaiputaiao mai i te Whare Wananga o Purdue me nga whare wananga o Haina. E ai ki nga kaituhi o te whakamatautau i roto i tetahi tuhinga i whakaputaina i etahi marama kua pahure ake nei i roto i nga Reta Tirohanga Tinana, ko te hanga tere hurihuri ka pai ake te maarama. ngaro .

Ko te ahanoa, he rite tonu te hurihanga nui, he nanoparticle tata ki te 170 nanometers te whanui me te 320 nanometers te roa, i whakahiatotia e nga kaiputaiao mai i te silica. I tukuna e te roopu rangahau tetahi mea i roto i te korehau ma te whakamahi i te taiaho, katahi ka pupuhi i te tere tere. Ko te mahi e whai ake nei ko te whakahaere i nga whakamatautau me nga tere hurihanga teitei ake, e taea ai te rangahau tika mo nga ariā tinana taketake, tae atu ki nga momo waku o waho i roto i te korehau. Kei te kite koe, kaore koe e hiahia ki te hanga kiromita o nga paipa me nga kaitirotiro nui ki te aro ki nga mea ngaro.

I te tau 2009, ka taea e nga kaiputaiao te hanga i tetahi momo kohao pango motuhake i roto i te taiwhanga e momi ana te oro. Mai i tera wa enei he tangi  i kitea he whaihua hei taiwhanga taiwhanga o te mea momi marama. I roto i tetahi pepa i whakaputaina i roto i te hautaka Nature i tenei Hurae, ka whakaahua nga kairangahau o te Technion Israel Institute of Technology me pehea te hanga i tetahi poka pango sonic me te ine i te pāmahana radiation Hawking. Ko enei inenga i rite ki te pāmahana i tohuhia e Hawking. No reira, te ahua nei kaore e tika kia haere he haerenga ki te kohao pango ki te tirotiro.

Ko wai ka mohio mena kei te huna i roto i enei kaupapa putaiao ahua iti nei, i roto i te whakapau kaha o te taiwhanga taiwhanga me nga whakamatautau tukurua ki te whakamatautau i nga ariā iti, kua marara, ko nga whakautu ki nga patai nui rawa atu. E ako ana te hitori o te putaiao ka taea tenei.