Квантовые «торнадо» в ранней Вселенной объяснят возникновение галактик

Квантовые «торнадо» в ранней Вселенной объяснят возникновение галактик

Команда специалистов, состоящая из 44 физиков и химиков из США, Германии и Китая, изучила свойства сверхтекучести (то есть движения без трения) микрокапель жидкого гелия. Вращение таких объектов напомнило ученым природные «торнадо»; как считают некоторые авторы, аналогичным образом могла вести себя материя на ранних этапах эволюции Вселенной. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Science, а кратко с ними можно ознакомиться, например, на сайте Стэнфордского линейного ускорителя.

Ученые обнаружили, что сверхтекучая жидкость в микрокапле движется круговым образом. Вращение происходило с частотой до двух миллионов оборотов в секунду и приводило к деформации капли к форме толстого диска.

Специалисты заметили, что, с одной стороны, деформация капли напоминает таковую у Земли вследствие ее вращения вокруг своей оси. С другой стороны в капле со сверхтекучим веществом наблюдается появление множества вихрей. В микрокаплях вихри упакованы до ста тысяч раз плотнее, чем в каплях большего размера.

Таким образом сочетание вращения сплющенной капли как целого с равномерно распределенными в ней вихрями приводит к тому, что диск со сверхтекучей жидкостью выдерживает достаточно большие скорости вращения, при которых он не разрушается.

Специалисты работали с гелием-4 — изотопом гелия (с двумя протонами и двумя нейтронами), который при температуре ниже −271 градусов Цельсия переходит в сверхтекучее состояние. Если такое вещество поместить в открытый сосуд, то через некоторое время он начнет вытекать из него.

Свои наблюдения ученые проводили с использованием техники фемтосекундной рентгеновской томографии. Для этого в вакуумную камеру со скоростью около 200 метров в секунду впрыскивались капли, которые за счет испарения части гелия охлаждались. Пройдя несколько миллиметров, вещество в таких каплях охлаждалось до сверхтекучего состояния и сразу же облучалось разером (рентгеновским лазером — квантовым генератором в рентгеновском диапазоне) с фемтосекундной частотой импульсов.

Вращение вещества ученые наблюдали, анализируя дифракцию рентгеновского излучения от капель. Чтобы заметить вихри в каплях, ученые в жидкий гелий добавили атомы ксенон, которые рассеивают излучение сильнее, чем гелий, и тем самым дают возможность наблюдать вихревое движение явно.

Специалисты изучали вращение одиночных капель сверхтекучего жидкого гелия, содержащих от ста миллионов до ста миллиардов атомов. Размеры таких микрокапель составляли от 0,2 до двух тысячных долей миллиметра.

Работа ученых, как считается, поможет лучше понять не только сверхтекучесть, но и сверхпроводимость (при которой электрическое сопротивление падает до нуля), а также образование конденсата Бозе-Эйнштейна — коллективного образования из бозонов (класса частиц к которым относятся, например, фотоны — кванты света), находящихся в основном состоянии (то есть с минимальной энергией) и проявляющих себя как одна макроскопическая частица. Иногда такое образование называют пятым состоянием вещества после твердого, жидкого, газообразного и плазмы.

Некоторые физики предполагают, что спустя небольшое время после начала Большого взрыва вещество Вселенной было похоже на сверхтекучую жидкость. По их мнению, появление флуктуаций в виде вихрей могло привести к образованию ранних галактик. В дальнейшем ученые планируют изучить механизм кластеризации в микрокаплях и роль вихрей в нем.

Lenta.ru

Похожие новости:
Солнечную корону нагревают необычные торнадо
Ученые долго не могли объяснить, как температура в короне Солнца может в триста раз превышать температуру на его поверхности. Результаты нового исследования, проведенного группой ученых во главе с норвежским профессором Свеном Ведемаером-Бемом, свидетельствуют о том, что газ в верхних слоях атмосферы светила могут ..
2012-07-2 1820 0 Космос
0
К Земле несутся смертоносные черные дыры
Причина большинства природных катаклизмов кроется во вспышках на Солнце и прохождении Луной четырех фаз околомесячного цикла, считает российский специалист по прогнозированию природных и техногенных катастроф Евгений Боровков. Все дело, по мнению Боровкова, в том, что вспышки на Солнце формируют около земли ..
2012-08-28 2416 0 Космос
0
На Солнце нашли разогревающие корону суперторнадо
Ученые обнаружили в атмосфере Солнца гигантские вихри, которые могут служить переносчиками энергии и разогревать солнечную корону. Наблюдения астрономов изложены в статье, опубликованной в журнале Nature, там же приводится ее краткое содержание. Наблюдения проводились двумя разными телескопами. С помощью орбитального ..
2012-06-29 1817 0 Космос
0
На Марсе засняли "песчаного демона"
Марс- невероятное место. Слишком просто думать о том, что это холодная, сухая и безжизненная пустыня, но это не совсем так - там есть атмосфера, хотя и тонкая, времена года, хотя не так ярко выраженные, как у нас, и еще там есть погода.Камера высокого разрешения на борту орбитального разведчика Марса ..
2012-03-11 2388 0 Космос
0
В 2013 году наступит Солнечный Армагеддон
Воздействия на электромагнитное поле Земли солнечных бурь влечет за собой значительные экономические потери. Настолько значительные, что они могут в несколько раз превысить потери от губительного торнадо «Катрина», прокатившегося в 2005 году по побережью Соединенных Штатов Америки. Исходя из наблюдений исследователей, ..
2012-09-19 1701 0 Космос
0
Американские зонды GRAIL-A и GRAIL-B отправились к луне
10 сентября, в 17:08 по московскому времени связка из двух однотипных зондов GRAIL стартовала с космодрома на мысе Канаверал.   В космическое пространство небольшие аппараты, суммарная масса которых составляет всего около 730 кг, вывела ракета-носитель «Дельта-2». Пуск, изначально намеченный на 8 сентября, ..
2011-09-12 2781 1 Космос
0
Старый американский спутник падает на землю
По официальным сообщениям американского аэрокосмического агенства, старый американскй спутник UARS - упадет на землю 24 сентября. По мнению экспертов NASA, аппарат может упасть в любом месте нашей планеты. При этом, скорость падения аппарата составляет 8км/сек. На данный момент, ..
2011-09-18 2829 4 Космос
-1
Окончательный промах японского зонда <<Акацуки>>
 По сообщениям японского издания "Mainichi" - ученые космического агентства японии пришли к окончательному выводу о том, что исследевательский зонд <<Акацуки>> не попадет на орбиту Венеры. Напомним, что очередная попытка попасть на орбиту Венеры - была уже второй по счету. Причиной неудачи стали ..
2011-09-18 4235 0 Космос
0
Китай запускает космическую лабораторию
Как сообщает агентство "Синхуа", космическая лаборатория "Tiangong 1" , что в переводе означает "небесный дворец", будет запущена китаем в конце сентября 2011 года. По данным источника, лабораторный модуль будет выведен на орбиту при помощи ракетоносителя "Long-March II-F". Ракетоноситель уже доставлен ..
2011-09-21 2596 1 Космос
1
Астрономы взвесили Бетельгейзе
Астрономы оценили массу Бетельгейзе - она составляет порядка 13 солнечных масс. Статья появится в сборнике The 9th Pacific Rim Conference on Stellar Astrophysics, а ее препринт доступен на сайте arXiv.org. Несмотря на то, что Бететельгейзе была открыта достаточно давно, до сих пор неизвестно расстояние до нее и точная масса. Например, согласно ..
2011-09-24 3035 0 Космос
0
В Центавре разглядели Бегущего цыпленка
Астрономы, работающие с 2,2-метровым телескопом Южной европейской обсерватории (ESO), опубликовали снимок туманности IC 2944 (из-за специфической формы центральной и наиболее яркой части ее еще называют туманность Бегущий цыпленок) в созвездии Центавра. Фото и его описание доступны на сайте ESO.Туманность ..
2011-09-24 2167 0 Космос
-2
Обломки американского спутника UARS упали в Канаде
Обломки американского научного спутника UARS (Upper Atmosphere Research Satellite), которым в последние несколько дней пугали жителей планеты представители американского Центра изучения космического мусора, упали скорее всего на территории Канады. По подтвержденным данным, аппарат ..
2011-09-25 2487 0 Космос
-1
Очевидцы сняли на видео падение спутника UARS
Очевидцы засняли над Техасом падение научного американского спутника UARS, который распался на несколько обломков при входе в атмосферу. Обломки выглядели как огненные шары, падая с довольно высокой скоростью и со специфическим звуком. Фрагменты UARS также могли упасть в Италии, Африке ..
2011-09-26 2535 0 Космос
-1
Астрономы-любители ищут потерянный лунный модуль
Британские астрономы-любители приглашают присоединиться к поискам артефакта американской лунной программы. Они ищут лунный модуль, болтающийся где-то между Землей и Солнцем. С развитием наблюдательной техники астрономы-любители получили возможности ставить перед собой все новые задачи. Если раньше ..
2011-09-26 2961 0 Космос
-1
Астрономы обнаружили планету из Звездных войн
Научная фантастика нашла свое воплощение в реальности. НАСА выпустило анимацию недавно открытой планеты Kepler-16b. На горизонте этой планеты садиться два солнца, подобно фантастической планете Татуин, которая была родной планетой Люка Скайуокера в киноэпопее Звездные ..
2011-09-27 3574 3 Космос
0