Виновник появившихся проблем — дейтерий, изотоп водорода, ядро которого состоит не только из протона, но и нейтрона (отсюда атомный вес, равный 2). Дело в том, что в первые мгновения после Большого взрыва наряду с водородом должен был образоваться в огромном количестве и дейтерий. Однако, согласно нынешним представлениям астрофизиков, более трети первоначально возникшего дейтерия потратилось в галактиках на создание звезд, поскольку он участвует в термоядерной реакции. Наблюдения, проведенные с помощью телескопа FUSE, опровергают это: дейтерия в Млечном пути намного больше. В частности, на звездообразование потрачена не треть, а всего 15% атомов изотопа.
Участник исследования Джефри Лински из университета Колорадо (США) поясняет, что дейтерий довольно легко определить, фиксируя излучение в дальней части ультрафиолетового спектра. Но так как до сих пор подобных исследований не проводилось, и при этом часть атомов дейтерия маскируется частицами межзвездной пыли, количество изотопа в галактиках сильно недооценивалось.
Полученные с помощью телескопа FUSE результаты могут радикально поменять существующие теории образования галактик и звезд.
Пойманы две квазичастицы
Очень часто в физике элементарных частиц теоретическое предсказание предшествовало экспериментальному открытию. Так произошло и с квазичастицами, введенными в квантовую теорию систем многих взаимодействующих частиц (кристаллов, жидкостей, плазмы, ядерной материи) для описания квантов элементарных возбуждений. Ученые, работающие на кафедре энергетики Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли, экспериментально подтвердили существование двух предсказанных ранее квазичастиц: спинонов и холонов, существующих только в одномерном веществе — цепочках из одиночных атомов. Их еще называют спиновыми и зарядовыми волнами: первые переносят информацию о спине частицы, вторые — о ее заряде.
Используя мощный рентгеновский источник, физики лаборатории получили на одномерном кристалле купрата стронция SrCuO2 посредством фотоэмиссионной спектроскопии раздельный спектральный сигнал от холонов и спинонов. Наблюдаемый спектр дает основания предполагать, что ученые зафиксировали именно электронную спин-зарядовую сепарацию, подтверждающую присутствие квазичастиц. Спин-зарядовая сепарация означает, что вместо единой квазичастицы, несущей какой- то заряд и какой-то спин, в одномерном случае возникает две квазичастицы — одна несет заряд без спина, другая — спин без заряда, — которые могут перемещаться независимо друг от друга. Это подтверждает теоретические предсказания, что одномерные цепочки не всегда ведут себя так, как более сложные скопления частиц. При большем числе измерений такого не происходит. К примеру, электрон в обычных условиях несет все вместе — и массу, и спин, и заряд.
Нас ждет новый «Всемирный потоп»?
Первое исследование, в котором компьютерные модели, описывающие климатические изменения на Земном шаре, сочетаются с фактическими данными о климате далекого прошлого, провели ученые из американского Национального центра изучения атмосферы и Университета Аризоны. Для реконструкции климата в последнем промежутке между ледниковыми периодами использовалась информация о коралловых рифах, ледовых кернах и другие сведения о природе. В период между 129000 и 116000 лет назад средние температуры в Арктике повысились на три-пять градусов по сравнению с нынешним уровнем. Но именно такое повышение температуры предсказывают на конец нынешнего века.
Угрозу представляют тающие льды Гренландии и Антарктики, которые, по мнению авторов исследования, высвободят большие объемы воды быстрее, чем показывали расчеты, выполненные другими исследователями. К 2100 году уровень моря может подняться более, чем на 6 метров. Под водой окажутся огромные территории. Будут затоплены Лондон, Нью-Йорк, Новый Орлеан, Бомбей, Токио, значительная часть Нидерландов, Бангладеш и Флориды, скроются под водой многие острова Тихого океана. Иначе, как катастрофическими, такие последствия не назовешь.
Как заявил один из участников исследования Джонатан Оверпек, им удалось выяснить, что талая вода из Гренландии подняла уровень моря лишь на 3,5 метра. Но данные о кораллах показали, что глобальное повышение достигло 4-6 метров. Наиболее вероятной причиной этого может являться таяние антарктических льдов. Когда уровень моря поднялся, увеличилась вероятность разрушения плавучих ледовых шельфов у побережья континента. Это, в свою очередь, позволило ледникам сбрасывать в море больше льда с самого континента.
Сегодня, по мнению Оверпека, подобная возможность вызывает наибольшие опасения, так как основание ледового покрова западной Антарктики находится ниже уровня моря, что позволит льду с легкостью уйти в море. Несколько недавних исследований показали, что гренландский ледовый покров, который содержит достаточно воды, чтобы поднять уровень моря на 7,5 метра, и покров западной Антарктики, где воды достаточно для подъема еще на 6 метров, становятся тоньше. Полагают, что для их полного таяния понадобится несколько веков, но значительное количество воды они могут выбросить именно к 2100 году.
