Международная команда, состоящая из 16 исследователей и возглавляемая Джеймсом Кеннетом (James Kennett), профессором из Калифорнийского университета (UC) в Санта-Барбаре, идентифицировала тонкий слой осадка возрастом почти 13 тыс. лет на дне озера Cuitzeo в Центральной Мексике. Осадочный слой содержит экзотический ансамбль материалов, включая наноалмазы, небольшие шарики (сферулы) как результат столкновений, и другие компоненты, которые, по мнению исследователей, являются результатом столкновения Земли с космическим телом.

Эти новые данные поддерживают спорную гипотезу о том, что в результате космического столкновения, случившегося 12900 лет тому назад, наступил необычно холодный климатический период, называемый поздним дриасом.

Проведя ряд исчерпывающих тестов в широком диапазоне, исследователи идентифицировали семейство наноалмазов, включающее ударные формы наноалмазов, называемых лонсдалеиты, которые могут быть следствием только космического столкновения. Исследователи также обнаружили сферулы, которые столкнулись на высокой скорости с другими сферулами. Такие особенности, по мнению Кеннета, не могли сформироваться ни под влиянием антропогенных, вулканических или других естественных земных процессов. «Эти материалы образуются только в результате космического столкновения», - сказал он.

Данные предполагают, что комета или астероид диаметром более нескольких сотен метров вошла в атмосферу под относительно малым углом. Тепло от столкновения подожгло биомассы, расплавило поверхностные скалы и вызвало сильные разрушения.

Осадочный слой, идентифицированный исследователями, имеет тот же возраст, что и в других локализациях, открытых в Северной Америке, Гренландии и Западной Европе.

В геологии известны только два слоя континентальных масштабов с избытком наноалмазов, ударных сферул и гроздевидных нагарообразований. Это пограничный слой между меловым периодом и палеогеном возрастом 65 млн. лет, который совпадает с вымиранием динозавров и аммонитов, и поздний дриас, близко связываемый с вымиранием многих больших североамериканских животных, включая мамонтов, мастодонтов, саблезубых тигров и огромных волков.

                «Тектонический» эффект столкновения двух сферул

Самое точное в мире измерение массы W-бозона, одной из элементарных частиц, было выполнено учеными из CDF (Collider Detector at Fermilab) и DZero в сотрудничестве с Национальной ускорительной лабораторией Ферми. Новое измерение является важным и независимым ограничением массы бозона Хиггса. Оно также проверяет Стандартную модель, которая служит основой описания строительных блоков нашего мира.

Бозон Хиггса является последней неоткрытой частицей Стандартной модели. Ученые используют две техники, чтобы обнаружить эту частицу: прямое генерирование частиц Хиггса и точное измерение масс других частиц и сил, на которые может влиять существование бозона Хиггса. Точное измерение массы W-бозона попадает во вторую категорию экспериментов.

Масса W-бозона, полученная в CDF, составила 80387 +/- 19 MeV/c², тогда как значение DZero составило 80375 +/-23 MeV/c². Обработка всех полученных на Теватроне данных привела к значению 80387 +/- 17 MeV/c² с точностью 0,02%. Этот результат по точности превышает предыдущие измерения в два раза.

Новое измерение массы W-бозона и самое последнее точное определение массы верхнего кварка, сделанные в Fermilab, служат своеобразными опорными точками для триангуляции бозона Хиггса и ограничения его массы менее чем 152 GeV/c². Эта оценка находится в полном согласии с самыми последними прямыми поисками на БАК, которые ограничили массу бозона Хиггса значением 156 GeV/c².

Существование мира, в котором мы живем, зависит от массы W-бозона, который является носителем электрослабых взаимодействий, ответственных за такой фундаментальный процесс, как солнечная энергия.

«Масса W-бозона является отличительной особенностью нашего мира,  который требует объяснений, - сказал Джованни Пунци (Giovanni Punzi), спикер CDF и физик из Университета Пизы. – Ее точное значение является прочной основой для открытия чего-нибудь «потустороннего», будь это бозон Хиггса или его вариации».

Команда исследователей из Германии создала новый способ преодоления многих проблем, связанных с высокоскоростной передачей данных через труднодоступные районы и в удаленные области с проблемной «последней милей». Ученые разработали беспроводный мост, который передает цифровые данные намного быстрее существующих сегодня систем.

Беспрецедентная скорость 20 Гб/с была достигнута посредством использования более высоких частот, чем обычно применяемые в мобильной связи, - мост работает на частоте 200 ГГц.

«Недорогое гибкое и легко реализуемое решение проблемы «последней мили» - это использование беспроводных технологий, - сказал Свен Кениг (Swen Koenig), исследователь из Технологического института в Карлсруэ (KIT). – Вместо рытья траншей и прокладки оптоволокна данные передаются по высокоскоростному беспроводному каналу».

В конечных точках установки используется оптоволоконная инфраструктура, которая подсоединяются к беспроводному мосту. Мост преобразует оптические сигналы в электрические и направляет их в антенну. Передающая антенна направлена на соответствующую приемную антенну. В точке приема сигналы посылаются конечному получателю либо с помощью другого беспроводного канала, либо с помощью медного, коаксиального или оптического кабеля. Беспроводные каналы также служат в качестве мостов в оптоволоконных сетях, если на пути встречаются препятствия типа озер, ущелий или конструкций.

«Проблема интеграции беспроводного канала с оптоволоконным оборудованием заключается в том, чтобы обеспечить поддержку беспроводным оборудованием скоростей передачи данных сравнимых с таковыми в оптическом канале – идеально около 100 Гб/с, - отметил Игмар Каллфасс (Igmar Kallfass), исследователь из Института Фраунгофера по прикладной физике твердого тела. – Кроме оптоэлектронного преобразования, никакая другая обработка не должна выполняться, прежде чем сигналы достигнут антенны. Это также имеет место для приемной части в обратной последовательности».

Мультигигабитная беспроводная передача требует мультигигагерцевых частот. Для генерирования миллиметровых волн необходимы частоты в области 30—300 ГГц. Для сравнения, свет лазера, используемого в оптической связи, имеет частоты в терагерцевом диапазоне. Однако стабильность работы оптики в свободном пространстве сильно зависит от атмосферных условий. В противоположность этому, миллиметровые волны не столь чувствительны к состоянию окружающей среды.

«В нашем первом лабораторном эксперименте расстояние для беспроводной передачи было ограничено 50 см. Теперь мы увеличили его до 20 м, - отметил Каллфасс. – Второй беспроводный мост выполняет обратную операцию по отношению к первому. По существу, электрический сигнал снова преобразуется в лазерный и передается по второму оптоволокну».

Мало что может быть досаднее, чем разрядка телефона в неподходящий момент. Новая многообещающая технология, названная Power Felt, позволяет создать устройство, которое преобразует тепло тела в электрический ток.

Разработанная исследователями в Центре нанотехнологий и молекулярных материалов при Уэйк-Форестском университете, Power Felt составляется из тонких углеродных нанотрубок, заключенных в гибкие пластиковые волокна, и напоминает на ощупь ткань. Технология использует разность температур – комнатной и тела.

«Мы тратим уйму энергии в форме тепла, и сегодня термоэлектричество является плохо развитой технологией, так что представляется много возможностей в этой области», - сказал аспирант Кори Хьюитт (Corey Hewitt).

Power Felt может использоваться в автомобильных сиденьях, термоизоляционных трубах, собирать тепло на чердаках, в спортивном оборудовании для мониторинга и т. п.

Стандартные термоэлектрические устройства для преобразования тепла в электроэнергию используют в основном эффективные компоненты, такие как теллурид висмута. Однако его стоимость может достигать 1000 долл. за килограмм. Исследователи же хотят достичь стоимости всего 1 долл. при применении устройства для зарядки мобильных телефонов.

Сейчас стек из 72 слоев дает мощность около 140 нВт. Команда оценивает несколько способов, чтобы увеличить количество слоев и сделать их более тонкими. Однако до выхода на рынок предстоит еще много работы.

   Кори Хьюитт работает с образцом термоэлектрической ткани

RFID-метки уже получили довольно широкое распространение. Теперь команда из Дубая разработала концепцию мобильной платформы, названной IPURSE, которая отслеживает RFID-метки, приклеенные или вставленные внутрь личных устройств, таких как мобильные телефоны, камеры, ноутбуки, ключи и другие устройства, и даже в косметику.

Мохамед Ватфа (Mohamed Watfa) из Университета Воллонгонг объяснил, как их система, построенная на мобильной платформе, может отслеживать вещи, которые пользователь носит в кошельке или сумке, и оповещать его в случае их удаления из сумки или потери.

IPURSE объединяет технологии RFID и NFC (near-field communication) в единую систему. Таким образом пользователи получают «умную» систему мониторинга, которая может напоминать им о незамеченных вещах или оповещать, когда вещь с RFID-меткой изымается из их сумки.

Исследователи объяснили, что чип RFID может хранить и посылать информацию с помощью радиочастотных сигналов. RFID-считыватель действует как антенна для передачи и получения сигналов от меток.

NFC является беспроводной близкодействующей технологией связи, которая обеспечивает простое двухстороннее взаимодействие электронных устройств, более быстрое и безопасное, чем Bluetooth. Более того, NFC-считыватель может также читать RFID-метки, что позволило команде объединить RFID и NFC в единую систему для мониторинга персональных вещей. Пока еще идет работа над рыночным прототипом системы.

Давно известно, что синтетические компаунды, которые показывают интересные переходные свойства, могут быть основой для создания новых устройств с немагнитной формой памяти. Последние открытия команды RIKEN SPring-8 Center проливают свет на сложные отношения между ориентацией спина электронов компаунда и их транспортными свойствами.

Феномен перехода металла в изолятор заключается в том, что металл при охлаждении ниже определенной температуры вдруг становится изолятором. В отличие от чистого изолятора, такого как кремний и германий, и чистого проводника, такого как золото и серебро, металлы с переходом являются по своей природе нестабильными и трудными для исследований. Однако в их нестабильности и заключается их сила: сложные материалы с переходом, такие как полупроводники, служат строительными блоками современных технологий во многих областях.

Объяснение физической основы переходов, одного из самых старых и наименее хорошо понимаемых явлений, в физике конденсированного состояния, могло бы пролить свет на широкий круг потенциально полезных материалов. Среди таких материалов - компаунд Cd₂Os₂O₇, впервые открытый более 30 лет назад, привлек недавно внимание исследователей. Он обладает интригующими свойствами – при охлаждении до -46°С он подвергается двум переходам: переходу металл-изолятор и магнитному, при котором все спины электронов упорядочиваются. Это делает материал магнитным, что может быть использовано для хранения данных.

Кристаллическая структура Cd₂Os₂O₇

Предыдущие попытки объяснить эту магнитную структуру, однако, осложнялись другим свойством материала: его склонностью поглощать нейтроны, что вносит искажения в картину рассеяния нейтронов, техники анализа магнетизма. Чтобы обойти эту проблему, исследователи использовали альтернативную технику, известную как резонансное рассеяние рентгеновских лучей синхротронного излучения. Полученные результаты показали, что Cd₂Os₂O₇ при -46°С структурно превращается в тетраэдальную сеть атомов осмия со спинами электронов в каждом тетраэдре, ориентированными в двух направлениях: все внутрь или все наружу. При структуре «все наружу» собственные магнитные моменты электронов компенсируют друг друга, и материал становится немагнитным.

"Все наружу" и "все внутрь" (немагнитные атомы Cd и О опущены)

Таким образом, Cd₂Os₂O₇ имеет все данные, чтобы служить новой средой для устройств памяти, чьи битовые состояния, в отличие от современной компьютерной памяти, не подвергаются влиянию окружающего магнитного поля. Результат также показывает, как спин электронов может влиять на их транспортные свойства, что, несомненно, получит широкое применение в физике конденсированного состояния.

Наименьший из возможных транзистор создан на основе одного атома фосфора интернациональной командой исследователей из Университета Нового Южного Уэльса, Университета Пердью и Университета Мельбурна.

Мишель Симмонс (Michelle Simmons), руководитель группы, сказала, что разработка не столько преследовала цель улучшить существующие технологии, сколько направлена на создание будущих.

«Это замечательная демонстрация управления материей на атомной шкале. Пятьдесят лет назад, когда был разработан первый транзистор, никто не мог предсказать роль компьютеров, которую они играют в современном обществе. По мере того как мы переходим на устройства атомной шкалы, мы входим в новую парадигму, в рамках которой квантовая механика обещает разрушить существующую».

Симуляция атомного транзистора для моделирования его поведения была проведена в Университете Пердью. Герхард Климек (Gerhard Klimeck), возглавлявший группу, сказал, что это важное исследование, поскольку оно демонстрирует, насколько малыми могут быть сконструированы электронные элементы. «По мне, это физический предел закона Мура. Мы не можем сделать транзистор меньше этого», - сказал он.

Одноатомный транзистор имеет одно серьезное ограничение: он должен находиться при очень низкой температуре – порядка – 196 °С.

«Атом помещается в яму или в канал, и для того чтобы он работал как транзистор, электроны должны оставаться в этом канале, - пояснил Климек. – При более высоких температурах электроны покидают канал».

Хотя транзисторы на основе одиночных атомов демонстрировались и раньше, впервые одноатомный транзистор был создан контролируемым способом на атомной шкале. Структура даже имеет маркеры, которые позволяют исследователям присоединить контакты и приложить напряжение. Симмонс сказала, что возможность контроля является ключевой при создании одноатомного устройства.

Одноатомный транзистор может привести к созданию квантового компьютера, который работает на основе управляемых электронов. Правда, некоторые ученые сомневаются, что такое устройство может быть построено. «Хотя достигнутый результат является вехой в масштабируемых квантовых вычислениях, он не дает ответа, является ли создание квантового компьютера возможным, - сказала Симмонс. – Ответ на этот вопрос лежит в области сохранения квантовой когерентности для большого количества кубитов. Техника, которую мы разработали, потенциально масштабируема, но необходимо длительное время для реализации этой цели».

Напитки, содержащие кофеин, выбираются многими как тонизирующие, но потребление слишком больших доз кофеина может привести к проблемам со сном и с нервной системой.

Программа Caffeine Zone, разработанная исследователями из Университета штата Пенсильвания, может помочь определить, когда кофеин может усилить работу мозга, а когда навредить функции сна. Программа берет данные об использовании кофеина и объединяет ее с информацией о действии кофеина, представляя в результате график, как кофеин будет воздействовать на человека со временем.

«Многие люди не понимают, как концентрации кофеина в их крови растут и как понижаются, - сказал Франк Риттер (Frank Ritter), профессор информатики, технологии и психологии. – Важно понимать, как воздействует кофеин в разных концентрациях».

Проф. Риттер, который работает с Ко-Чуань (Мартин) Е (Kuo-Chuan (Martin) Yeh), ассистентом профессора по информатике, сказал, что если человек выпивает чашку кофе быстро, то он будет испытывать всплеск умственной активности, но большое количество кофеина может задержаться в крови и вызвать проблемы со сном спустя несколько часов.

Исследователи использовали прошедший экспертную проверку метод изучения, с помощью которого определили, что люди, у которых в крови 200—400 мг кофеина, находятся в оптимальном состоянии для подъема умственной деятельности. Для беспроблемного сна исследователи установили нижний порог в 100 мг. При более высоком уровне могут быть нарушения сна.

Соблюдение правильного баланса кофеина является важным для многих. Например, моряки-подводники должны тщательно соблюдать дисциплину сна, поскольку их распорядок меняется каждый день.

«Если они, или другие, которые пьют кофе для бодрости, употребят его слишком много, они могу плохо спать. Поэтому на следующий день они выпивают еще больше кофе и имеют еще больше проблем со сном», - сказал Риттер.

Чтобы получить график воздействия кофеина с помощью программы, человек вводит данные о том, как много кофе он выпил или планирует выпить, и когда он планируют его пить. Он также указывает, как быстро он пьет напиток.

Приложение может также помочь людям определить, когда нужно изменить своим привычкам к кофе и выбрать напитки без кофеина или пить менее крепкий кофе.

Приложение доступно на iTunes свободно с рекламой или за деньги без оной. Оно работает только на устройствах Apple: iPhone, iPod Touch и iPad.

Международная команда ученых продемонстрировала новый способ магнитной записи, который позволит обрабатывать данные в сотни раз быстрее, чем современные технологии записи на магнитные диски.

Исследователи нашли возможность записывать данные только с использованием тепла – сценарий, который ранее было трудно предположить. Они полагают, что это открытие не только сделает будущие устройства более быстрыми, но и более энергоэффективными.

Томас Остлер (Thomas Ostler), физик из Университета Йорка сказал: «Взамен использования магнитного поля для записи данных на магнитной среде, мы воспользовались более сильными внешними силами и записали данные с помощью только тепла. Этот революционный метод позволяет записать терабайты данных в течение секунд, в сотни раз быстрее, чем существующие технологии записи на жесткие диски. Поскольку при этом отпадает необходимость в магнитном поле, то этот метод также более энергоэффективен».

Экспериментальные исследования выполнялись в Институте Поля Шеррера (Швейцария), Физико-техническом институте им. Иоффе (РАН) и Университете Радбуд (Голландия).

Д-р Алексей Кимель из Университета Радбуд сказал: «В течение столетий считалось, что тепло может только разрушать магнитную запись. Теперь мы успешно продемонстрировали, что оно может быть достаточным стимулом для записи информации на магнитные носители».

До недавнего времени считалось, что для записи одного бита информации (опрокидывания направления магнитного поля) необходимо было приложить внешнее магнитное поле. Чем сильнее прикладываемое поле, тем быстрее запись бита.

Однако команда ученых продемонстрировала, что положение северного и южного полюсов магнита может быть инвертировано посредством сверхкороткого теплового импульса.

Экспериментальные изображения, показывающие повторяющееся детерминированное переключение наноостровков. Вначале два наноострова имели разную магнитную ориентацию (черный и белый цвет соответственно). После приложения единичного импульса, направление намагниченности обоих островков меняется

Почему пузырьки в стакане стаута, такого как «Гиннес», оседают во время отстаивания пива, хотя они легче, чем окружающая их жидкость? Это было загадкой вплоть до недавнего времени, пока команда математиков из Университета Лимерик не показала, что оседание пузырьков является результатом формы кружки объемом одну пинту, которая сужается книзу и вызывает циркуляцию, которая увлекает и пиво, и пузырьки вниз к стенкам кружки.

Как объяснили математики Евгений Бенилов, Катал Камминс (Cathal Cummins) и Уильям Ли (William Lee) в пиве сорта стаут, такого как «Гиннес», пена образуется благодаря комбинации двуокиси углерода и пузырькам азота, в то время как у других сортов пива она образуется только из двуокиси углерода. Азот обеспечивает менее горький вкус, густую долгоживущую шапку пены и пузырьки меньшего размера, которые тонут, когда пиво отстаивается.

Исследователи не являются первыми, которые изучали проблему тонущих пузырьков в стауте. Проведенные в течение последних десяти лет эксперименты показали, что явление тонущих пузырьков является реальностью, а не оптическим обманом, и симуляции продемонстрировали существование потоков, направленных ко дну вдоль стенок кружки, и вверх в середине. Но группа впервые показала, что механизм этих циркуляций зависит от формы кружки.

Чтобы проанализировать влияние формы кружек, математики смоделировали пиво «Гиннес», содержащее случайно распределенные пузырьки как в пинте, так и в «антипинте», т. е в перевернутой пинте.

Удлиненные завихрения образовывались в обеих кружках, но в антипинте вихри вращались в противоположном направлении, вызывая восходящие потоки жидкости и пузырьков вблизи стенок кружки.

Исследователи объяснили, что различия возникают от эффекта, который оказывает наклон стенок кружки на окружающую пузырьки плотность жидкости. Когда пиво наливают, пузырьки начинают подниматься. В типичной пинтовой кружке пузырьки, когда поднимаются, двигаются от наклоненных вверх и наружу стенок кружки, приводя к повышению плотности жидкости рядом со стенками и уменьшению пузырьков. Поскольку эта область жидкости является менее плавучей, она тонет под действием силы тяжести. Хотя близлежащие пузырьки пытаются всплыть, скорость нисходящих потоков превышает скорость всплывания пузырьков, так что те, которые находятся достаточно близко к стенкам, увлекаются вниз.

Противоположный эффект наблюдался в антипинте, где пузырьки при всплывании стремились сойтись вблизи стенок с противоположным наклоном. Увеличение количества пузырьков приводило к меньшей плотности в районе рядом со стенками, и жидкость вблизи стенок двигалась вверх.

Хотя объяснение, кажется, точно описывает наблюдение, ученые отметили, что они все же не уверены в специфике механизма, ответственного за уменьшение плотности пузырьков вблизи стенок пинты и ее увеличения в случае антипинты.

Исследователи также отметили, что такая же картина потоков встречается и в других типах пива, но бóльшие пузырьки двуокиси углерода менее подвергаются увлечению потоком, чем меньшие пузырьки азота в стауте.

Исследование имеет практическое значение – оно позволяет спроектировать улучшенные формы кружек для пива и бокалов для шампанского, а также контейнеры для промышленных процессов, включающих «потоки пузырьков». В качестве непосредственного применения исследователи предполагают, что время отстаивания стаута может быть значительно снижено за счет другой формы пинты.

Симуляция удлиненных вихрей в пинте (слева) и в антипинте (справа)