Нейтрино — это субатомные частицы без заряда и очень малой массы, которые слабо взаимодействуют с другим веществом во Вселенной. Из-за их слабого взаимодействия с другими частицами, эти частицы чрезвычайно трудно обнаружить.
Особенно трудно обнаружить нейтрино с экстремально высокой энергией, которые имеют энергию выше $10^{16}$ электронвольт (эВ). Физические теории предполагают, что эти нейтрино образуются в результате очень энергоёмких астрофизических явлений, таких как взаимодействие космических лучей ультравысоких энергий.
Сотрудничество IceCube, большая группа исследователей из различных исследовательских институтов по всему миру, занимается поиском нейтрино с экстремально высокой энергией более десяти лет. Их последние результаты, опубликованные в журнале Physical Review Letters, установили ограничения на долю протонов в космических лучах ультравысоких энергий, впервые опираясь на данные, собранные в обсерватории IceCube, одновременно устанавливая пределы диффузного потока нейтрино с экстремально высокой энергией.
Как работает IceCube
Для поиска нейтрино эксперимент IceCube использует крупнейший в мире детектор нейтрино, расположенный на Южном полюсе, глубоко в антарктическом льду. Этот детектор, известный как нейтринный обсерваторий IceCube, обнаруживает излучение Черенкова (то есть синий свет), испускаемое, когда частицы проходят через лёд.
Поиск нейтрино с экстремально высокой энергией с помощью этого детектора должен быть довольно простым, поскольку он по существу идентифицирует самые яркие события в собранных данных. Однако при поиске вверх мы видим много фонового излучения от ливней космических лучей.
После анализа более чем десяти лет данных, собранных детектором IceCube, исследователи не обнаружили событий, которые казались бы достаточно «энергичными», чтобы быть связанными с космогенными нейтрино — частицами, которые они искали. Космогенные нейтрино — это нейтрино с экстремально высокой энергией, образующиеся при взаимодействии космических лучей ультравысоких энергий с другими космическими фотонными полями (то есть с так называемым космическим микроволновым фоном).
Хотя сотрудничество IceCube не обнаружило интересующих событий, за последнее десятилетие оно установило всё более строгие пределы потока этих нейтрино. Их последние результаты представляют собой дальнейшее продвижение к их обнаружению, поскольку это может улучшить отбор событий нейтрино с чрезвычайно высокой энергией и, таким образом, увеличить шансы их обнаружения.
Новая 3D-гарнитура использует голограммы и искусственный интеллект для создания реалистичных визуальных эффектов смешанной реальности
Используя 3D-голограммы, отполированные искусственным интеллектом, исследователи представили компактную 3D-гарнитуру, похожую на очки, которая, по их словам, является значительным шагом к прохождению «Визуального теста Тьюринга».
«В будущем большинство дисплеев виртуальной реальности будут голографическими», — сказал Гордон Ветцштейн, профессор электротехники в Стэнфордском университете.
Голография — это метод отображения 3D, за который была присуждена Нобелевская премия. Он использует как интенсивность света, отражающегося от объекта, так и фазу света (способ синхронизации волн), для создания голограммы — высокореалистичного трёхмерного изображения исходного объекта.
Голограммы обеспечивают более визуально удовлетворяющий, более реалистичный 3D-визуальный опыт, чем современные стереоскопические подходы, основанные на светодиодной технологии. И они представлены в форме, которая не похожа на громоздкие гарнитуры виртуальной реальности, существующие сегодня.
Группа Ветцштейна в своей последней работе достигла прорывов в реализме изображений и удобстве использования, интегрировав специальный волновод, который направляет изображение в глаз зрителя. Голографическое изображение улучшено новым методом калибровки с помощью искусственного интеллекта, который оптимизирует качество изображения и трёхмерность.
Физики из Массачусетского технологического института провели идеализированную версию одного из самых известных экспериментов в квантовой физике
Эксперимент, о котором идёт речь, — это двухщелевой эксперимент, который впервые был проведён в 1801 году британским учёным Томасом Юнгом, чтобы показать, как ведёт себя свет как волна. Сегодня, с формулировкой квантовой механики, двухщелевой эксперимент известен своей удивительно простой демонстрацией озадачивающей реальности: свет существует как одновременно частица и волна.
Почти столетие назад этот эксперимент был в центре дружеского спора между физиками Альбертом Эйнштейном и Нильсом Бором. В 1927 году Эйнштейн утверждал, что частица фотона должна проходить только через одну из двух щелей и при этом генерировать небольшую силу на этой щели. Он предложил, что можно обнаружить такую силу, одновременно наблюдая интерференционную картину, тем самым улавливая световую частицу и волновую природу одновременно. В ответ Бор применил принцип квантовой механической неопределённости и показал, что обнаружение пути фотона уничтожит интерференционную картину.
Учёные с тех пор провели множество версий двухщелевого эксперимента, и все они в разной степени подтвердили справедливость квантовой теории, сформулированной Бором. Теперь физики из Массачусетского технологического института провели наиболее «идеализированную» версию двухщелевого эксперимента на сегодняшний день. Их версия сводит эксперимент к его квантовым основам. Они использовали отдельные атомы в качестве щелей и слабые пучки света, так что каждый атом рассеивал не более одного фотона.
Готовя атомы в различных квантовых состояниях, они могли изменять информацию, которую атомы получали о пути фотонов. Исследователи подтвердили предсказания квантовой теории: чем больше информации было получено о пути (то есть о частице) света, тем ниже была видимость интерференционной картины. Они продемонстрировали, в чём Эйнштейн ошибался. Всякий раз, когда атом «шевелется» от проходящего фотона, волновая интерференция уменьшается.