Зарубежные итоги года в физике и астрономии

Самые значимые события уходящего года, произошедшие за пределами России: от тени чёрной дыры до нового свойства света.

Событием года, несомненно, следует признать публикацию астрономами из проекта «Event Horizon Telescope» (EHT) первого изображения тени сверхбольшой черной дыры в центре галактики М87, расположенной на расстоянии 55 миллионов световых лет от нас. Это первое прямое подтверждение существования чёрных дыр. Подробности в статье «Изображение чёрной дыры: что на самом деле получили астрономы»

Астрономы Европейской южной обсерватории (ESO), исследуя данные, полученные с помощью спектрографа «X-shooter» на Очень Большом Телескопе (VLT), обнаружили стронций, образовавшийся в результате вспышки килоновой после слияния двух нейтронных звезд. Таким образом, астрономы нашли «недостающее звено» в вопросе формирования химических элементов во Вселенной и доказали, что столкновение нейтронных звезд приводит к образованию элементов тяжелее железа.

Астрономы ESO, используя инструмент GRAVITY на VLTI, впервые смогли напрямую наблюдать экзопланету HR 8799е с помощью оптической интерферометрии. С этой целью GRAVITY использовал четыре телескопа VLT, превратив их в один больший телескоп. Уникальные возможности прибора позволили исследователям разглядеть детали атмосферы планеты и получить её подробный и качественный спектр. Благодаря этому они определили её состав, который преподнёс некоторые сюрпризы. Так, атмосфера HR8799e содержит гораздо больше окиси углерода, чем метана, чего не должно быть в случае равновесной химии. В сочетании с облаками из железной и силикатной пыли это говорит о том, что в атмосфере планеты бушует очень сильный шторм с вертикальными ветрами, проникающими на большие высоты.

Физики из Италии и Швейцарии впервые показали, что антиматерия так же, как и обычная материя обладает волновыми свойствами, то есть может вести себя и как частица, и как волна. На специально созданной установке они экспериментально установили, что позитроны, античастицы электрона, могут интерферировать друг с другом или, другими словами, демонстрировать квантово-волновой дуализм.

Австрийские и китайские физики осуществили первую сложную квантовую телепортацию, им удалось телепортировать трехуровневое квантовое состояние фотона, или «критрит». Однако они полагают, что их методика может работать и с произвольными многомерными фотонными квантовыми состояниями. Это позволит передавать полное квантовое состояние частицы.

Физики из Испании и США совершили открытие там, где, казалось, уже известно всё! Они открыли новое свойство света, которое ранее даже не предсказывалось. Исследователи получили световой пучок с изменяющимся во времени вращением, которое не было связано с каким-либо воздействием на свет. Он изменял скорость вращения сам, без посторонней помощи. Новое свойство света получило название собственного крутящего момента.

Американская межпланетная исследовательская станция New Horizons («Новые горизонты») обследовала небесное тело Аррокот, ставшее самым удалённым объектом Солнечной системы, исследованным земным космическим аппаратом. Аррокот, первоначально названный Ультима Туле (по латыни: «место за краем мира»), находится в 6,6 миллиардах километров от Земли (43,4 а.е.), в области за Нептуном, называемой поясом Койпера. По мнению астрономов, пояс содержит материал, мало изменившийся с момента возникновения Солнечной системы. Они с помощью телескопов уже обнаружили там тысячи объектов, но «крупный план» получили впервые. Размеры объекта 36 × 18 × 10 км.

Исследователи из Google объявили, что они создали квантовый процессор Sycamore из 54 кубитов (один не работал), за 200 секунд решивший задачу, на которую самому мощному в настоящее время суперкомпьютеру Summit (IBM) потребовалось бы 10 000 лет. Они назвали это «квантовым превосходством». Несмотря на то, что до создания реального квантового компьютера ещё очень далеко, а для демонстрации была выбрана задача, наиболее просто решаемая именно квантовыми системами, данное достижение стоит отметить, как важный шаг на пути их создания. Справедливости ради заметим, что специалисты IBM считают разговоры о «квантовом превосходстве» пока преждевременными.

В 2019 году завершилась длившаяся несколько десятилетий революция в метрологии. 16 ноября 2018 года 26-я Генеральная конференция по мерам и весам, прошедшая в Версале, утвердила новые эталоны международной системы единиц СИ, принятой большинством стран мира, действие которых вступило в силу во Всемирный день метрологии, 20 мая 2019 года. Подробнее об этом в статье «Последним сдался килограмм»