Ia fai la tatou vaega ma atonu o le a sau se suiga

Maua tele su'esu'ega, a'oa'oga totoa, fa'asaienisi fa'atosina. O le aufaasālalau e tumu i lenei ituaiga o faʻatulagaga, e masani ona faʻateleina. I se mea i le ata o le "physics tele," o le LHC, fesili faavae cosmological, ma le taua faasaga i le Faataʻitaʻiga Faʻataʻitaʻiga, tagata suʻesuʻe galue malosi e le leoa a latou pisinisi, mafaufau e uiga i faʻaoga aoga ma faʻalauteleina le lautele o lo tatou malamalama i lea laasaga ma lea laasaga.

“Tatou faia la tatou mea” e mautinoa lava o le faaupuga lea a saienitisi o loo aafia i le atinaʻeina o le thermonuclear fusion. Aua, e ui lava i le tele o tali i fesili tetele, o le fofo i le aoga, e foliga mai e le taua o faafitauli e fesootaʻi ma lenei faagasologa o loʻo i ai le mana e faʻafouina ai le lalolagi.

Masalo, mo se faʻataʻitaʻiga, o le a mafai ona faia faʻatasiga faaniukilia laʻititi - ma meafaigaluega e fetaui i luga o le laulau. Sa fausia e saienitisi i le Iunivesite o Uosigitone le masini i le tausaga talu ai Z-pini (1), lea e mafai ona faʻatumauina se tali faʻafefiloi mo le 5 microseconds, e ui lava o le faʻamatalaga mataʻina tele o le faʻaitiitiga o le reactor, lea e naʻo le 1,5 m le umi o le Z-pinch e galue e ala i le puʻeina ma le faʻapipiʻiina o le plasma i se maneta malosi.

E le aoga tele, ae atonu e matua taua tele taumafaiga mo . Fusion reactors o loʻo i ai le malosi e pulea ai le faʻaogaina o plasma, e tusa ai ma suʻesuʻega a le US Department of Energy (DOE) na lomia ia Oketopa 2018 i le tusi talaaga Physics of Plasmas. O nei galu e tuleia ese vaega e sili atu le malosi mai le sone e tali atu ai, ma ave faatasi ma i latou nisi o le malosi e manaʻomia mo le faʻafefiloi. O su'esu'ega fou a le DOE o lo'o fa'amatalaina ai fa'ata'ita'iga fa'akomepiuta fa'apitoa e mafai ona va'ai ma va'ai le fa'atupuina o galu, ma tu'uina atu ai i foma'i le tomai e puipuia ai le fa'agasologa ma fa'atumauina le pulea o vaega. Ua faamoemoe saienitisi o le a fesoasoani a latou galuega i le fausiaina ITER, masalo o le fa'ata'ita'iga sili ona ta'uta'ua fa'apolokalame fusu'aga i Farani.

Fa'apea fo'i mea na ausia e pei o plasma vevela 100 miliona tikeri Celsius, na maua i le faaiuga o le tausaga talu ai e se vaega o saienitisi i le China Institute of Plasma Physics i le Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST), o se faʻataʻitaʻiga o le alualu i luma i lea laasaga ma lea laasaga agai i le fusi lelei. E tusa ai ma faʻamatalaga a le au atamamai e uiga i le suʻesuʻega, e mafai ona avea ma ki i le poloketi ITER ua taʻua muamua, lea o loʻo auai ai Saina ma isi atunuu e 35.

Superconductors ma eletise

O le isi vaega o lo'o i ai le gafatia tele, lea e le o ni fa'alavelave tetele o lo'o i ai nai laasaga laiti, ma le tigaina, o le sailiga mo superconductors maualuga-vevela. (2). Ae paga lea, o loʻo i ai le tele o faʻalavelave sese ma popolega vave. E masani lava, o lipoti a le aufaasālalau fiafia e liliu atu e faʻateleina pe le moni. E oo lava i lipoti sili atu ona ogaoga e iai lava le "ae". E pei o se lipoti talu ai nei, ua maua e saienitisi i le Iunivesite o Chicago le superconductivity, o le mafai ona faʻatautaia le eletise e aunoa ma le leiloa i le maualuga o le vevela na faʻamauina. I le faʻaaogaina o tekinolosi faʻaonaponei i Argonne National Laboratory, na suʻesuʻeina ai e se vaega o saienitisi faʻapitonuʻu se vasega o mea na latou matauina ai le superconductivity i le vevela e tusa ma le -23°C. O se oso lea e tusa ma le 50 tikeri mai le faamaumauga muamua na faamaonia.

2. Superconductor i se maneta

Ae ui i lea, o le puʻeina, e tatau ona e faʻaaogaina le tele o le mamafa. O mea na fa'ata'ita'iina o vai vai. Lanthanum perhydride ua leva ona fiafia i ai. O faʻataʻitaʻiga na faʻaalia ai o faʻataʻitaʻiga sili ona manifinifi o lenei mea e faʻaalia ai le superconductivity i lalo o le mamafa i le va o le 150 i le 170 gigapascals. O faʻaiʻuga na lomia ia Me i le tusi talaaga Natura, faʻatasi na tusia e Prof. Vitaly Prokopenko ma Eran Grinberg.

Ina ia mafaufau e uiga i le faʻaaogaina o nei mea, e tatau ona e faʻaititia le mamafa ma le vevela, aua e oʻo lava i lalo -23 ° C e le aoga tele. O le galuega o lo'o fa'atusalia ai le fisiki masani a pepe, o lo'o fa'aauau pea mo le tele o tausaga i fale su'esu'e i le lalolagi atoa.

E fa'apea fo'i i su'esu'ega fa'aaogā. mea maneta i mea tau eletise. Talu ai nei lava, i le fa'aaogaina o su'esu'ega fa'amaneta ma'ale'ale, ua maua ai e se vaega fa'ava-o-malo o saienitisi ni fa'amaoniga fa'ate'ia e fa'apea o le maneta o lo'o tupu i luga o fa'alava manifinifi o mea e le fa'amaneta e mafai ona faigofie ona pulea e ala i le fa'aogaina o malosi fa'ainisinia laiti. O lenei mea na maua, na faalauiloaina i le Nature Physics ia Tesema talu ai, o loʻo faʻaalia ai se auala fou ma le leʻi mafaufauina e pulea ai le magnetism, faʻataga e mafai ai ona tatou mafaufau e uiga i mafaufauga mageta sili atu ma spintronics, mo se faʻataʻitaʻiga.

O lenei suʻesuʻega e maua ai se avanoa fou mo le faʻaitiitiga o sela manatua mageta, lea i aso nei ua i ai le tele o le tele o le sefulu nanometers, ae o lo latou faʻaogaina atili e faʻaaoga ai tekonolosi e faigata. O feso'ota'iga o le Oxide e tu'ufa'atasia ai le tele o mea fa'apitoa fa'aletino, e pei o le fa'aosoina lua-dimensional ma le superconductivity. O le puleaina o le taimi nei e faʻaaoga ai le magnetism o se vaega sili ona lelei i mea tau eletise. O le su'eina o meafaitino ma mea e mana'omia, ma i le taimi lava e tasi e maua ma taugofie, o le a mafai ai ona tatou fa'amaoni i le atina'e. spintronic.

e vaivai foi Fa'aleaga le vevela i mea tau eletise. Inisinia i le Iunivesite o Kalefonia, Berkeley, na fausia talu ai nei se mea manifinifi-tiea (50-100 nanometer ata mafiafia) e mafai ona faʻaaogaina e toe faʻaleleia ai le vevela vevela e faʻaosoina ai le malosi i se tulaga e leʻi vaʻaia muamua i lenei ituaiga tekinolosi. O lo'o fa'aogaina ai se faiga e ta'ua o le pyroelectric energy conversion, lea e fa'aalia mai i su'esu'ega fa'ainisinia fou e fetaui lelei mo le fa'aoga i mea vevela ma le vevela i lalo ole 100°C. Ua na'o le fa'ata'ita'iga fou lea o su'esu'ega i lea vaega. E faitau selau pe faitau afe foʻi polokalame suʻesuʻe i le lalolagi atoa e fesoʻotaʻi ma le puleaina o le malosi i mea tau eletise.

“Ou te le iloa pe aisea, ae e aoga”

Faʻataʻitaʻiga i mea fou, o latou suiga o vaega ma topological phenomena o se vaega sili ona lelei o suʻesuʻega, ae e le lelei tele, faigata ma e seasea tosina atu i le aufaasālalau. O se tasi lea o suʻesuʻega e masani ona taʻua i le matata o le fisiki, e ui lava na maua le tele o faʻasalalauga i le aufaasālalau, o le mea e taʻua. E masani ona latou le manumalo i le tulaga masani.

O fa'ata'ita'iga fa'atasi ma suiga o vaega i meafaitino o nisi taimi e maua ai fa'ai'uga e le'i fa'amoemoeina, eg. fa'ameamea ma mea liusuavai maualuga vevela potu. O se faʻataʻitaʻiga o le taunuʻuga lata mai o le faʻafefeteina o faʻataʻitaʻiga auro, lea e masani ona liusuavai i le 1064 ° C i le vevela o le potu, faʻaaogaina se eletise eletise ma se microscope eletise. O lenei suiga na mafai ona toe faʻafoʻi ona o le tapeina o le eletise eletise e mafai ona toe faʻamalosia ai le auro. O le mea lea, o le eletise eletise na tuʻufaʻatasia i mea iloga e aʻafia ai suiga o vaega, faʻaopoopo i le vevela ma le mamafa.

Na maitauina foi suiga o vaega i lalo ole malosi pulus moli laser. O faʻaiʻuga o se suʻesuʻega o lenei faʻalavelave na faʻasalalau i le taumafanafana o le 2019 i le tusi talaaga Nature Physics. O le au faavaomalo e ausia lenei mea na taitaia e Nuh Gedik (3), polofesa o le fisiki i le Massachusetts Institute of Technology. Na iloa e saienitisi i le taimi o le faʻafefeteina faʻafefeteina, o le suiga o le vaega e tupu e ala i le faʻavaeina o mea faʻapitoa i le meafaitino, e taʻua o le topological defects, lea e aʻafia ai le iʻuga o le eletise ma le lattice dynamics i le meafaitino. O nei faʻaletonu topological, na faʻamatalaina e Gedik i lana lomiga, e tutusa ma tamaʻi vortices e tupu i vai e pei o le vai.

Mo a latou suʻesuʻega, na faʻaaogaina e saienitisi le faʻaogaina o le lanthanum ma le tellurium LaTe.₃. O le isi laasaga, o loʻo faʻamatala mai e le au suʻesuʻe, o le taumafai lea e fuafua pe faʻafefea ona latou "tupuina nei faaletonu i se auala pulea." E ono mafai ona fa'aoga lenei mea mo le teuina o fa'amaumauga, lea e fa'aoga ai pulumu mama e fa'amaumau pe toe fa'aleleia ai fa'aletonu i le faiga, e fetaui ma fa'agaioiga i fa'amaumauga.

Ma a o tatou i ai i luga o le mataupu o le ultrafast laser pulses, o lo latou faʻaogaina i le tele o suʻesuʻega mataʻina ma faʻamoemoega faʻamaonia talosaga i le faʻatinoga o se autu e masani ona aliali mai i lipoti faasaienisi. Mo se faʻataʻitaʻiga, o le 'au a Ignacio Franco, polofesa lagolago o kemisi ma le fisiki i le Iunivesite o Rochester, na faʻaalia talu ai nei le auala e mafai ai ona faʻaogaina pulusulu laser ultrafast e. fa'asese uiga o mea Oraz fa'atupuina ole eletise i se saoasaoa e sili atu i so o se tekinolosi ua tatou iloa i le taimi nei. Na togafitia e le au suʻesuʻe filo tioata manifinifi mo le umi o le tasi miliona o le piliona o le sekone. I se taimi vave, na liua le mea tioata i se mea e tutusa ma le uʻamea e faʻatautaia ai le eletise. Na tupu vave lenei mea nai lo soʻo se faiga faʻapitoa i le leai o se voli faʻaogaina. O le itu o le tafe ma le malosi o le taimi nei e mafai ona pulea e ala i le suia o meatotino o le laser beam. Ma talu ai e mafai ona faʻatonutonuina, e vaʻavaʻai i ai ma le fiafia e inisinia eletise uma.

- Faʻamatalaina e Franco i se lomiga i le Nature Communications.

E le o malamalama atoatoa i le natura faaletino o nei mea. O Franco lava ia e masalomia o faiga e pei o Aafiaga mata'utia, o lona uiga, o le faʻamaopoopoina o le faʻamalama poʻo le faʻaogaina o le malamalama quanta ma le eletise eletise. Afai e mafai ona fausia faiga faakomepiuta galue e fa'atatau i nei fa'alavelave, o le a iai se isi fa'asologa o se fa'asologa fa'ainisinia e ta'ua o le "Matou te le iloa pe aisea, ae e aoga."

Ma'ale'ale ma la'ititi la'ititi

Gyroscopes o masini ia e fesoasoani i ta'avale, drones, ma mea fa'aeletonika ma masini feavea'i e fa'atautaia i le vateatea tolu-dimensional. Ua fa'aaoga lautele nei i masini tatou te fa'aogaina i aso uma. I le taimi muamua, o gyroscopes o seti o uili e faamoega i totonu o le tasi ma le isi, e taʻitasi taʻitasi i lona lava itu. I aso nei i telefoni feaveaʻi tatou te maua ai masini microelectromechanical (MEMS) e fuaina suiga i malosiaga o loʻo galue i luga o ni masini tutusa e lua o loʻo faʻafefe ma gaoioi i le isi itu.

MEMS gyroscopes o loʻo i ai tapulaʻa faʻapitoa. O lea ua fau gyroscopes opitika, e aunoa ma ni vaega fe'avea'i, mo galuega lava e tasi e fa'aogaina ai se mea e ta'ua Sagnac aafiaga. Ae ui i lea, e oʻo mai i le taimi nei o loʻo i ai se faʻafitauli o lo latou faʻaitiitiga. O gyroscopes mata'utia fa'atino aupito la'ititi e maua e lapo'a nai lo le polo ping-pong ma e le talafeagai mo le tele o fa'aoga feavea'i. Ae ui i lea, Caltech inisinia taʻitaʻia e Ali Hadjimiri ua atiaʻe se gyroscope opitika fou lea fa'alima selau fa'aitiitiamea ua iloa i le taimi nei (4). Na te faʻaleleia lona lagona e ala i le faʻaogaina o se metotia fou e taʻua "felagolagomai» I le va o ave o le malamalama e lua e pei ona faʻaaogaina i se faʻalavelave masani Sagnac interferometer. O le masini fou na faʻamatalaina i se pepa na lomia i le Nature Photonics ia Novema talu ai.

4. Optical gyroscope na fausia e Ali Hadjimiri ma ana paaga. 

O le atina'eina o se gyroscope sa'o e mafai ona fa'aleleia atili ai le fa'atonuga o telefoni. I le isi itu, na fausia e saienitisi mai Columbia Engineering. tioata mafolafola muamua mafai ona taula'i sa'o le tele o lanu eseese i le itu lava e tasi e aunoa ma le mana'omia o elemene fa'aopoopo, e ono a'afia ai le gafatia o ata o masini feavea'i. Ole tioata fa'ato'a manifinifi micron-thin e matua'i manifinifi nai lo se pepa ma fa'aalia le fa'atinoga e fa'atusa i tioata fa'ameamea fa'apitoa. O suʻesuʻega a le 'au, taʻitaʻia e Nanfang Yu, polofesa lagolago o le fisiki faʻaaogaina, o loʻo tuʻuina atu i se suʻesuʻega na lomia i le tusi talaaga Natura.

Ua fausia e saienitisi ni tioata mafolafola mai le "metaatoms". O meta-atom ta'itasi e fai ma sui o se vaega o le galu umi o le malamalama i le lapo'a ma fa'atuai ai galu malamalama i se aofa'iga ese'ese. I le fausiaina o se mea manifinifi, mafolafola o nanostructures i luga o se substrate e manifinifi pei o se lauulu o le tagata, na mafai ai e saienitisi ona ausia galuega tutusa e pei o se faiga tioata masani e sili atu ona mafiafia ma mamafa. E mafai e u'amea ona suitulaga tioata lapopo'a i le auala lava e tasi na sui ai e televise mata mafolafola televise fa'a'au'au fa'alava cathode.

Aisea e feto'ai tele ai pe a iai isi auala

O le fisiki o laasaga laiti e mafai foi ona i ai uiga eseese ma uiga. Faataitaiga - Nai lo le fauina o fausaga tetele ma le mana'omia o ni fausaga tetele, e pei ona faia e le tele o foma'i, e mafai e se tasi ona taumafai e su'e tali i fesili tetele e fa'aaoga ai meafaigaluega sili atu ona tauagafau.

O le tele o mea fa'avavevave e fa'avaveina fa'alava o fasimea e ala i le fa'atupuina o eletise ma maneta. Ae ui i lea, mo sina taimi sa ia faataitai i se isi metotia - fa'avavevave plasma, o le faʻavavevaveina o mea faʻapitoa e molia e pei o electrons, positrons ma ions e faʻaaoga ai se eletise eletise tuʻufaʻatasia ma se galu e gaosia i se plasma eletise. Talu ai nei sa ou galue ai i se lomiga fou o latou. Ole vaega ole AWAKE ile CERN e fa'aogaina protons (nai lo le electrons) e fai ai se galu plasma. O le fesuia'i i protons e mafai ona fa'agaoioi ai vaega ninii i tulaga maualuga o le malosi i se la'asaga fa'avave e tasi. O isi ituaiga o le fafaguina o le plasma fa'avavevave e mana'omia ni laasaga se tele e ausia ai le tulaga tutusa o le malosi. Saienitisi talitonu o latou tekinolosi fa'avae proton e mafai ai ona tatou fausia ni fa'avavevave laiti, taugofie ma sili atu le malosi i le lumana'i.

5. E lua-laasaga la'ititi fa'avavevave mai DESY - fa'aaliga

I le isi itu, o saienitisi mai le DESY (puupuu mo Deutsches Elektronen-Synchrotron - German electron synchrotron) na faʻatulagaina se faʻamaumauga fou i le fanua o le faʻaitiitiga o mea faʻavavevave ia Iulai. O se mea fa'avavevave o lo'o galue i galu terahertz e sili atu i le fa'aluaina o le malosi o eletise tui (5). I le taimi lava e tasi, o le faʻapipiʻiina na faʻaleleia atili le lelei o le eletise eletise faʻatusatusa i faʻataʻitaʻiga muamua ma lenei metotia.

- faʻamatalaina Franz Kärtner, o le faʻauluuluga o le Ultrafast Optics ma le X-ray vaega i DESY, i se faʻasalalauga faʻasalalau. –

O le masini fa'afeso'ota'i na fa'atupuina ai se malae fa'avavevave ma le malosi aupito maualuga o le 200 miliona volts i le mita (MV/m)—e tutusa ma le fa'avavevave masani masani.

I le isi itu, o le mea fou, e fai si laititi detector ALFA-g (6), fausia i le fale Kanata TRIUMF ma auina atu i le CERN i le amataga o lenei tausaga, ei ai le misiona fuaina le saoasaoa o le kalave o le antimatter. E faatelevave ea le antimatter pe a iai se kalave i luga o le fogaeleele i le +9,8 m/s2 (lalo), -9,8 m/s2 (luga), 0 m/s2 (leai se saoasaoa o le kalave), po o se isi lava tau? O le avanoa mulimuli o le a suia ai le fisiki. E mafai e le tama'i mea ALPHA-g, fa'aopoopo i le fa'amaonia o le i ai o le "antigravity," ta'ita'ia i tatou i le ala e tau atu i mealilo silisili o le Atulaulau.

I luga o se laʻititi laʻititi matou te taumafai e suʻesuʻe e oʻo lava i lalo ifo o tulaga faʻapitoa. Luga 60 piliona suiga i le sekone e mafai ona fausia e saienitisi mai le Iunivesite o Purdue ma iunivesite Saina. E tusa ai ma tusitala o le faʻataʻitaʻiga i se pepa na faʻasalalau i le tele o masina talu ai i le Physical Review Letters, o le vave faʻavavevave o le foafoaga o le a mafai ai ona latou malamalama atili. mealilo .

O le mea faitino o loʻo faʻataʻitaʻiina le suiga tele lava e tasi o se nanoparticle e tusa ma le 170 nanometers lautele ma le 320 nanometers umi, lea na faʻapipiʻiina e saienitisi mai le silica. O le au suʻesuʻe na faʻanofoina se mea i totonu o se masini e faʻaaoga ai se laser, ona faʻaosoina ai lea i se saoasaoa taamilo. O le isi laasaga o le faia lea o faʻataʻitaʻiga i le maualuga o le saoasaoa o le taamilosaga, lea e mafai ai ona suʻesuʻe saʻo o aʻoaʻoga faʻaletino, e aofia ai faʻalavelave faʻapitoa i totonu o se vacuum. E pei ona mafai ona e vaʻai, e te le manaʻomia le fausiaina o maila o paipa ma faʻailoga tetele e faʻafeiloaʻi ai mealilo taua.

I le 2009, na mafai ai e saienitisi ona fatuina se ituaiga faapitoa o le pu uliuli i totonu o le fale suesue e faʻafefe ai le leo. Talu mai lena taimi se leo  ua fa'amaonia le aoga e pei o su'esu'ega fa'atusa o se mea e mitiia le malamalama. I se pepa na lomia i le tusi talaaga Natura ia Iulai, tagata suʻesuʻe mai le Technion-Israel Institute of Technology o loʻo faʻamatalaina le auala na latou faia ai se pu uliuli sonic ma fuaina le vevela o le Hawking radiation. O nei fua na fetaui ma le vevela na valoia e Hawking. E foliga mai la e te le tau faia se malaga i se pu uliuli e su'esu'e ai.

O ai na te iloa, natia i totonu o nei galuega faʻasaienisi e foliga mai e le aoga, i taumafaiga faʻapitoa falesuesue ma faʻataʻitaʻiga faifaipea e faʻataʻitaʻi ai aʻoaʻoga laiti, vaevaeina, o tali ia i fesili sili. Ua aʻoaʻoina e le talafaasolopito o le faasaienisi e mafai ona tupu lenei mea.