- 2016 г - эффект топологический фазовый перехода
- 2017 г - первая регистрация гравитационных волн
- 2018 г - оптические лазерные пинцеты и их применение в биологических системах
- 2019 г - расширение познаний о вселенной
- 2020 г - доказательство природы чёрных дыр, и открытие супер массивного компактного объекта в центре Млечного Пути.
2016 год - Дэйвид Таулесс; Данкан Холдейн; Джон Костерлиц:
данная премия включает не одно достижение, а скопление открытий и методов классификации физики твердых сред, здесь представлено только самое необычное открытие.
топологический фазовый переход.
Открытие топологических возбуждений в конденсированных средах открывает огромный пласт новых типов материалов с запрограммированными свойствами и изобретениями на их основе.
конденсированная среда - "по названию понятно только то, что это не понедельник)"
Это состояние вещества, в которое оно перешло из пара
в веществе могут происходить колебания и без вмешательства в систему эти колебания затухают, например звуковые колебания, а есть вещества в которых колебания не затухают, а образуются вихри.
что бы возмущения появлялись сами по себе, просто вихря не достаточно, он требует на образование много энергии. так были открыты пары вихрь - анти вихрь. Вот как они выглядят:
Туалес и Костерлиц заметили, что при уменьшении температуры вихри начинают объединятся в пары и их становиться больше.
Настолько больше, что из далека вещество приобретает состояние газа.
Эти свойства проявляются на квантовом уровне, что дает возможность создать огромное множество новых материалов.
вот то, что уже создали: сверхтекучесть гелия в тонких пленках, плоские слои сверхпроводников, магнетизм в слоистых материалах, и даже искусственные конструкции типа решетки из сверхпроводящих устройств.
и самое главное, с помощью этих свойств можно очень значительно улучшить транзисторы
то, из чего состоят процессоры
и вывести производительность компьютеров на новый уровень
2017 год - Рейнер Вайс; Барри Бэриш; Кип Торн:
Лауреаты создали детектор LIGO, который впервые зарегистрировал гравитационные волны. Тем самым не косвенно доказав их существование.
гравитационные волны были предсказаны еще Альбертом Эйнштейном в 1916 году на основе его общей теории относительности.
Гравитационные волны - изменения гравитационного поля, распространяющиеся подобно волнам. Излучаются движущимися массами. Можно представить подобно волнам на воде.
По разным теориям гравитационные поля распространяются с разной скоростью. Так сам Эйнштейн считал их скорость равной скорости света.
Гравитационное поле (поле тяготения)- физическое поле, через которое осуществляется гравитационное взаимодействие между всеми материальными телами
"брана" - поле(слой), на котором распространяются гравитационные поля
в 70х годах было доказано, что гравитационные волны переносят энергию, но она на столько мала, что зафиксировать ее смогли только от слияния двух черных дыр, и только в конце 2015 года.
Проект этих ученых был развернут ещё в 1971 году!
LIGO:
концепция детектора лежит в том, что гравитационные периодически очень несильно изменяют расстояние между двумя тестовыми массами.
колебания настолько малы, что если раздвинуть тестовые массы на 1 километр, то колебания между ними будут происходить с амплитудой в 10^-21 метров, что ~ равно 1/10000 размера протона.
Если увеличить линейку до миллиона километров, ситуация кардинально не улучшится (даже если протянуть линейку до Плутона, то ее точность должна быть в районе нанометров).
Главная часть системы состоит из двух перпендикулярных вакуумных труб диаметром 1,24 метра с плечами в 4 километра.
в которых стоят сверх мощные лазеры, лучи которых пересекаются для гашения погрешности связанной с длинной световой волны.
затем эти лучи с помощью не менее простых установок фокусируются на тестовых массах и измеряют сдвиг.
Место произведения эксперимента, а заодно и лаборатория выбраны на самом спокойном месте на земле без подземных толчков
если вам интересно разобраться в этой установке точнее, у Veritasium есть замечательный ролик на данную тему:
2018 год - Артур Эшкин; Жерар Муру; Донна Стрикленд:
Как таковое изобретение лазерного пинцета произошло ещё давно. Так Артур Эшкин сделал первый прототип лазерного пинцета в 1960-х годах сразу после открытия самого лазера.
Что делает оптический пинцет: его основное свойство, что он может захватывать или двигать различные частицы, начиная от молекул, до бактерии или ДНК, РНК. Собственно из-за чего он и был назван пинцетом.
Это дало огромный скачек биологии и медицины, так как лазер позволяет не только исследовать частицы. Но и проводить сложные операции, например на радужку глаза.
сейчас без такой оптической установки не обходиться ни одна биологическая лаборатория.
принцип работы:
все частицы меньше длинны волны света лазера частично его отражают, а частично нет и по законам Ньютона эти силы заставляют двигаться частицу в центр (в фокус), где на частицу эти силы не действуют. Так она попадает в клетку из которой не может уйти.
Трудности:
Таким образом Артур увеличивал мощность, но предел наступил уже в 80х годах, именно тогда к проекту подключились Жерар и Донна. После чего система лазеров сильно усложнилась. луч сначала раскладывается на спектр и каждый из них усылают отдельно, а затем собирают. Так же манипуляции со временем и энергией луча это изобретение стало основным для работы с нано-материалами.
2019 год - Джим Пиблс; Мишель Майор; Дидье Кело:
Именно Джеймс предположил, что наша вселенная постоянно расширяется ещё в 90-х годах прошлого века.
Также Джеймс первый предположил существование нового (более правильной) тёмной материи, тем самым решив вопрос того, что наша материя заполняет только 5% вселенной
Мишель и Дидье в тоже время предположили, а затем и доказали, что наша Солнечная система не уникальных и подобных ей - целое множество. Так же они усовершенствовали уравнение общей теории относительности, добавив параметр описывающий свойство пустой материи.
Так же они открыли одни из первых экзопланет
(Планеты в других системах со свойствами похожими на земные)
2020 год - Роджер Пенроуз; Райнхард Генцель; Андреа Гез:
Андре и Райнхард долгое время ломали голову над причинами структуры нашего милки вея и в конечном итоге доказали, что в самом её центре есть сверх массивный объект, напоминающий черную дыру, но не дотягивающий до ее статуса из за отсутствия характерного горизонта событий, поглощения света и разрыв пространства времени. Всё это из-за недостатка массы.
казалось бы как такое тело можно не заметить. Всё дело в мешающем газе. Ученым пришлось измерять весь радиационный фон космоса и при помощи досконального исследования сигнала найти нужный. После нахождения этого объекта они доказали существование при помощи других спектрах.
Это тема оставляет ОЧЕНЬ много вопросов, и в силу недавнего открытия работы в данной области только разварачиваются.
вторая часть открытия
возможно вы знаете о Роджере Пенроузе как об одном из важнейших математиков современности. Но так же он занимался изучением теории относительности, и об ее связи с черными дырами.
в результате чего он открыл множество свойств черных дыр и непосредственно связал их образование с общей теорией относительности.
на этом статья заканчивается, всем спасибо за просмотр. Если нашли ошибку - обязательно напишите в комментариях (;
---------------------------------------------------------------------------------------------------
источники: https://meduza.io/feature/2016/10/04/nobelevskuyu-po-fizike-vruchili-za-topologicheskie-fazovye-perehody-kak-eto-otrazitsya-na-razvitii-kompyuterov; https://206hwf3fj4w52u3br03fi242-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2015/09/vortex-antivortex.gif; https://ru.wikipedia.org/wiki/Список_лауреатов_Нобелевской_премии_по_физике; https://elementy.ru/novosti_nauki/432847/Nobelevskaya_premiya_po_fizike_2016; https://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_physics/4952/ТОПОЛОГИЧЕСКИЙ; https://yandex.ru/turbo/ru.wikipedia.org/s/wiki/LIGO; https://blog.mann-ivanov-ferber.ru/2016/02/12/gravitacionnye-volny-chto-eto-takoe-v-chem-cennost-otkrytiya-i-kak-ustroen-detektor-voln-v-ligo/; https://habr.com/ru/post/407499/; https://elementy.ru/novosti_nauki/433343/Nobelevskaya_premiya_po_fizike_2018; https://ria.ru/20181002/1529810679.html; https://blog.tutoronline.ru/nobelevskaya-premiya-po-fizike-2018; https://thesaurus.rusnano.com/wiki/article1445#:~:text=Принцип%20работы%20лазерного%20пинцета%20состоит,возвращающих%20частицу%20в%20исходное%20положение; https://elementy.ru/novosti_nauki/433548/Nobelevskaya_premiya_po_fizike_2019; https://ria.ru/20191008/1559544886.html; https://nauka.tass.ru/nauka/9639141; https://scientificrussia.ru/articles/za-chto-dali-nobelevskuyu-premiyu-po-fizike-2020-kommentiruyut-uchenye-ran-i-mgu