Tõendid kvantvaakumi kaksikmurdumisest magnetari juures
Astronoomid, kes kasutasid NASA IXPE röntgeni polarisatsioonimõõturit koos CSIRO Parkesi teleskoobi raadioandmetega, teatavad magnetari 1E 1547.0-5408 tugevatest polarisatsioonimärkidest, mis vastavad vaakumi kaksikmurdumise ennustustele. Efekt, mille Heisenberg kirjeldas peaaegu 90 aastat tagasi, tekib siis, kui äärmuslik magnetväli joondab virtuaalosakesi kvantvaakumis, muutes „tühja“ ruumi läbiva valguse polarisatsiooni. Kõrged polarisatsiooniastmed (kuni 80 protsenti) ja magnetari magnetteljega seotud koherentsed kõikumised annavad seni selgeima vaatlusliku kandidaadi sellele “kvantse” (quantum) elektrodünaamika protsessile.
Magnetaridel on väljad triljoneid kordi tugevamad kui Maal, mis jäävad laboratoorsest ulatusest kaugele, muutes need kvantvaakumi efektide looduslikeks laboriteks. Varasemad väited olid ebaveenvad ebaselge geomeetria ja konkureerivate kiirgusprotsesside tõttu. Selle allika peaaegu pooluselt vaadeldav asend ja joondunud magnet-pöörlemisteljed kõrvaldavad peamised ebaselgused, võimaldades polarisatsioonimustrit jälgida kogu 2,1-sekundilise pöörlemisperioodi vältel.
Kinnitamine nõuab endiselt täiendavaid mitme lainepikkusega andmeid ja täpsustatud simulatsioone, et välistada tavapärased plasma- või pinnamõjud. Kui see kinnitatakse, oleks tulemus vaakumi kaksikmurdumise esimene otsene tuvastamine ja avaks uue vaatlusakna “kvantsele” (quantum) elektrodünaamikale äärmuslikes tingimustes.
Allikad: ScienceDaily, Swinburne University of Technology, Nature.
Valgusega töötavad nanorobotid, mis koguvad ja ümber paigutavad baktereid
Würzburgi ülikooli teadlased on demonstreerinud alla mikromeetri suurusi roboteid, mida liigutatakse ja juhitakse üksnes valgusega ning mis suudavad vedelikus baktereid jahtida, koguda ja valitud kohtadesse ladestada. Seadmed, mis on väiksemad kui üks mikromeeter, kasutavad “plasmonilisi” (plasmonic) nanoantenne, mis neelavad polariseeritud valgust ja tekitavad footoni tagasilöögi tõukejõudu; polarisatsiooni suund orienteerib roboteid, tagasilöök aga annab edasiliikumise. Nad teevad kiireid 90-kraadiseid pöördeid, jäävad manööverdusvõimeliseks ka bakterikoormust kandes ning toimivad laboritingimustes mikroskoopiliste puhastajatena.
Üksikute mikroobide ja rakkude täpne manipuleerimine on pikka aega olnud piiratud kontrollitavate ajamite puudumise tõttu selles mastaabis. Varasemad valgusega juhitavad mikrodroonid olid suuremad; uus disain lihtsustab antenni arhitektuuri ja kahandab platvormi mikroobide suurusjärku, säilitades samas sõltumatu veojõu ja juhtimise. Töö ilmus ajakirjas Nature Communications.
Kiirus väheneb raske koormuse all ning töö jääb piiratuks kontrollitud optiliste keskkondadega. Skaleerimine keerukatesse bioloogilistesse keskkondadesse, konkreetsete liikide selektiivne sihtimine ja integreerimine sensoritega jäävad avatud inseneriprobleemideks enne praktilist mikrobioloogilist või biomeditsiinilist kasutust.
Allikad: ScienceDaily, University of Würzburg, Nature Communications.
Füüsikateadlik tehisintellekt taastab peidetud vahevöö konvektsiooni ajaloo
Tsukuba ülikooli teadlane on välja töötanud füüsikateadliku närvivõrgu, mis taastab varasemad temperatuuriväljad ja sügava vahevöö voolamise üksnes pinnalähedase liikumise andmetest ja tänapäevasest temperatuuripildist. Treenitud rahuldama soojusülekande ja viskoosse voolamise valitsevaid võrrandeid ning sobituma sünteetiliste vaatlustega, rekonstrueeris mudel täpselt kahemõõtmelisi termilise konvektsiooni ajalugusid, mida talle otseselt ei antud. Lähenemist kirjeldatakse ajakirjas Journal of Geophysical Research: Machine Learning and Computation.
Vahevöö tsirkulatsioon juhib laamtektoonikat, kuid jääb suures osas kättesaamatuks; tavapärased meetodid tuginevad mittetäielikule pinnageoloogiale ja seismilisele tomograafiale. Füüsikaliste piirangute otsese manustamisega võrku muutub pöördprobleem käsitletavaks isegi hõredate andmetega. Simuleeritud konvektsiooni testid näitavad, et täiendavad pinna- ja tänapäevased piirangud on unikaalse taastamise jaoks hädavajalikud.
Laiendamine kolmemõõtmelistele realistlikele Maa mudelitele ja mürastele vaatlusandmestikele on endiselt vajalik. Ebakindlused voolamisomadustes, koostises ja piirtingimustes kanduvad rekonstrueeritud ajalugudesse ning valideerimine sõltumatute geoloogiliste andmete suhtes jääb vajalikuks.
Allikad: Phys.org, University of Tsukuba, Journal of Geophysical Research: Machine Learning and Computation.