Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Uczeni z Torunia i Warszawy w największej w Europie sieci koordynującej prace astronomiczne
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Soczewki od wieków wyglądają podobnie. Są zagięte, by skupiać padające światło. Zwiększając ich możliwości musimy zwiększyć rozmiary i masę. A to poważny problem, szczególnie w astronomii i astrofotografii. Istnieją co prawda lżejsze i cieńsze alternatywy, jednak są kosztowne, trudne w produkcji i mają ograniczone możliwości. Profesor Rajesh Menon i jego koledzy z University of Utah opracowali obiecujące rozwiązanie – płaskie soczewki o dużej aperturze, które równie efektywnie jak tradycyjne skupiają światło, zachowując jednocześnie kolory.
Soczewki powiększają obserwowane obiekty dzięki zaginaniu i skupianiu światła. Im są większe, grubsze i cięższe, tym mocniej powiększają. W przypadku rozwiązań amatorskich ich wielkość i masa nie są dużym problemem. Jednak w teleskopach profesjonalnych i urządzeniach wysyłanych w kosmos, które obserwują galaktyki odległe od nas o miliony lat, wielkość soczewek może być tak poważnym problemem, że stają się one niepraktyczne. Dlatego profesjonalna astronomia wykorzystuje zwierciadła, które są znacznie cieńsze i lżejsze niż soczewki.
Naukowcy od dawna próbują rozwiązać problem grubości i ciężaru soczewek, projektując płaskie urządzenia. Przykładem takiego rozwiązania jest soczewka Fresnela. Jest znacznie cieńsza od tradycyjnej soczewki o takiej samej ogniskowej. Jej wadą jest jednak brak możliwości odzwierciedlenia prawdziwych kolorów.
Rajes Menon i jego zespół mają pomysł na płaskie soczewki o możliwościach podobnych do soczewek tradycyjnych, ale pozbawionych wad soczewki Fresnela. Z naszych obliczeń wynika, że można stworzyć płaskie soczewki dyfrakcyjne o dużej aperturze, które skupiałyby światło z całego widzialnego spektrum. W Utah Nanofab mieliśmy zasoby potrzebne do ich wyprodukowania, mówi Menon.
Główną innowacją jest zastosowanie mikroskopijnie małych koncentrycznych pierścieni, które naukowcy nanieśli na powierzchnię swojej soczewki. W przeciwieństwie do krawędzi w soczewce Fresnela, które są zoptymalizowane pod kątem konkretnej długości fali światła, rozmiar i odległości pomiędzy pierścieniami nowej soczewki pozwala na odzwierciedlenie pełnego zakresu fal.
Zaprojektowanie soczewek i sprawdzenie ich działania w zakresie od światła widzialnego po bliską podczerwień wymagało zaangażowania dużych mocy obliczeniowych i wielkich baz danych. Gdy już zakończono część teoretyczną i zoptymalizowano projekt, można było przystąpić do wytwarzania soczewek. Nie było to łatwe, gdyż wymagało niezwykle precyzyjnej kontroli wszystkich elementów.
Wyprodukowane soczewki spełniły wszystkie założenia i pomyślnie przeszły testy, podczas których wykonano za ich pomocą zdjęcia Słońca i Księżyca. Ze szczegółami ich budowy można zapoznać się w artykule Color astrophotography with a 100 mm-diameter f/2 polymer flat lens.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Amerykańska firma Biometryks LLC podpisała umowę licencyjną na patent należący do Uniwersytetu Warszawskiego (UW). Patent obejmuje nowatorską technologię produkcji matrycy grafenowej. Wynalazek może być wykorzystany w konstrukcji biosensora, który w nieinwazyjny sposób prowadzi analizy próbek potu, moczu lub krwi, monitorując lub diagnozując choroby nabyte i przewlekłe.
Matryca grafenowa ma być kluczowym elementem sensora. Jego nowa generacja ma pozwolić na analizę na bieżąco próbek potu, moczu i krwi.
W pierwszym etapie projektu Biometryks opracuje nieinwazyjną technologię do oznaczania i analizy biomarkerów w pocie. Po przyklejeniu do skóry sensor będzie mógł działać przez kilka tygodni.
Jak podkreślono w komunikacie prasowym UW, dane z pomiarów zostaną przeanalizowane w chmurze w czasie rzeczywistym przez algorytm sztucznej inteligencji. Pacjent będzie mógł zobaczyć wyniki analizy w aplikacji na smartfonie. Tam znajdzie on również personalizowane (dostosowane do aktualnego stanu zdrowia) zalecenia związane ze zdrowym stylem życia. W oddzielnej aplikacji wgląd do danych będzie miał lekarz; pozwoli mu to na wczesne podjęcie decyzji o ewentualnym pogłębieniu diagnostyki czy wdrożeniu leczenia.
Współpraca środowiska naukowego i biznesowego zaowocuje powstaniem sensora, który dokona rewolucji we wczesnej diagnostyce oraz monitorowaniu pacjentów z chorobami przewlekłymi. Takiej technologii nie ma jeszcze nikt. Dzięki innowacyjnemu rozwiązaniu Biometryks poprawi jakość życia pacjentów na całym świecie – zaznacza dr n. med. Kris Siemionow, prezes zarządu Biometryksu LLC.
Matryca grafenowa została opracowana przez naukowców z Wydziału Chemii UW, którzy pracowali pod kierownictwem dr Barbary Kowalewskiej. Należy podkreślić, że to pierwsza na świecie matryca, która wykazuje na tyle wysoką stabilność, by dało się ją wykorzystać w rozwiązaniach medycznych. Zastosowanie grafenu pozwoliło uzyskać bezkonkurencyjne parametry transmisji danych pozyskiwanych przez projektowane biosensory.
Dzięki umowie licencyjnej będzie można kontynuować prace badawcze nad innowacyjną i nieinwazyjną technologią diagnostyczną. Amerykańskie urządzenie jest roboczo nazywane Biometryksem B1.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Wywiadu udzielił nam profesor Grzegorz Pietrzyński z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego, którego zespół dokonał najbardziej precyzyjnych w historii pomiarów odległości do Wielkiego Obłoku Magellana.
1. Czy astronomia/astrofizyka mają jakieś bezpośrednie przełożenie na życie codzienne? Czy badania kosmosu, poza oczywistymi przykładami satelitów komunikacyjnych i meteorologicznych, mają znaczenie dla ludzi żyjących tu i teraz czy też są przede wszystkim badaniami wybiegającymi w przyszłość (tzn. mogą mieć ewentualnie znaczenie w przyszłości) i poszerzającymi naszą wiedzę, ale nie rozwiązującymi obecnych praktycznych problemów.
Astronomia należy do tzw nauk podstawowych, których wyniki nie są bezpośrednio komercjalizowane. Proszę zauważyć, że opracowanie jakiejkolwiek nowej technologii wymaga odpowiedniego postępu w badaniach podstawowych. Dlatego wszystko co dziś mamy zawdzięczamy naukom podstawowym.
2. Co rodzi w umyśle naukowca pytanie "Ciekawe, jaka jest dokładna odległość między Ziemią, a Obłokiem Magellana"?
Takie pytanie rodzi kolejne - jak zmierzyć taką odleglość ?
3. Ile czasu zajęło wyznaczenie aktualnej odległości do Obłoku (wliczając w to obserwacje, symulacje, wyliczenia)?
Naszej grupie Araucaria zajęło to około 12 lat. W międzyczasie mierzyliśmy odległości do Wielkiego Obłoku Magellana używając innych technik (gwiazd red clump, Cefeid, RR Lyrae, etc). Jednak od początku wiadomo było, że układy zaćmieniowe mają największy potencjał bardzo dokładnego pomiaru odległości do tej galaktyki.
4. Jak wygląda proces i jakie instrumenty zostały wykorzystane?
Proces był długi i bardzo złożony. W skrócie: w opariu o dane fotometryczne zgromadzone przez zespół Optical Gravitational Lensing Experiment znaleziono najlepsze kandydatki do dalszych badań. Następnie przez okolo 8 lat w ramach projektu Araucaria obserwowaliśmy widma wybranych systemów za pomoca 6,5-metrowego teleskopu Magellan w Las Campanas Observatory, wyposażonego w spektrograf MIKE oraz 3,6-metrowego teleskopu w La Silla, ESO, wyposażonego w spektrograf HARPS. Dodatkowo wykonaliśmy pomiary jasności naszych układów w bliskiej podczerwieni używając instrumentu SOFI dostępnego na 3,5-metrowym teleskopie NTT, ESO, La Silla. Po obróbce otrzymanych obrazów wykonano odpowiednie pomiary.
5. W jaki sposób dokładniejszy pomiar odległości od najbliższego Obłoku przełoży się na skalę kosmiczną?
Wszystkie pomiary odległości do galaktyk wykonuje się względem Wielkiego Obłoku Magellana. Dlatego pomiar odległości do WOM definiuje bezpośrednio punkt zerowy całej kosmicznej skali odległości.
6. Co umożliwi uzyskanie jeszcze dokładniejszego wyniku? Lepszy kandydat (para analizowanych gwiazd podwójnych)?
Trudno wyobrazić sobie jeszcze lepsze układy podwójne do pomiaru odleglosci do WOM. Największym źródłem błędu jest zależność pomiędzy temperaturą gwiazdy a jej rozmiarami kątowymi. Jej dokładność wynosi obecnie około 2%. Nasz zespół prowadzi badania mające na celu dokładniejsze skalibrowanie tej zależności. Spodziewamy się, że w niedalekiej przyszłości uda nam się zmierzyć odleglość do WOM z dokładnością około 1%.
7. Zawsze mnie intrygowało to, że w mediach, a i na oficjalnych portalach prezentowane są artystyczne wizje gwiazd i planet, które co prawda spełniają swoje zadanie przed typowym odbiorcą, ale faktycznie przecież często jest to zlepek kilku lub jeden piksel zdjęcia. Nie potrafię sobie wyobrazić jak stąd wyciągnąć informacje o rozmiarze, masie, orbicie, temperaturze takich ciał. Jak dla mnie to daleko trudniejsze niż próba odczytania Hubblem napisu "Made in USA" na Curiosity. W jaki sposób z takich kilku pikseli można cokolwiek powiedzieć o obserwowanym obiekcie?
Oczywiście nie jesteśmy w stanie rozdzielić tych obiektów. W przypadku układów zaćmieniowych badając zmiany blasku (zaćmienia to efekt czysto geometryczny) oraz widma (z nich wyznaczymy predkości gwiazd na orbicie) w oparciu o proste prawa fizyczne jesteśmy w stanie wyznaczyć parametry fizyczne gwiazd. Jest to klasyczna metoda stosowana od dawna w astronomii. Aby jej użyć nie musimy rozdzielać obrazów gwiazd wchodzacych w skład danego układu podwójnego.
8. Czy rodowisko naukowców astronomów ma w naszym kraju problemy z finansowaniem i rozwijaniem projektów?
Oczywiscie tak! Z mojego punktu widzenia jest obecnie dużo różnych źródeł finansowania, więc najlepsze projekty mają duże szanse na finansowanie. Dużo gorzej jest z realizacją i rozwojem projektów.Tysiące bezsensownych przepisów, rozdęta do granic absurdu biurokracja, brak wyobraźni i dobrej woli urzędników. To tylko niektóre czynniki, które sprawiają, że wykonanie ambitnego projektu naukowego w Polsce jest niezmiernie trudne.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Wulkaniczne szczyty Hawajów, pustynia Atacama w Chile i góry Wysp Kanaryjskich to najlepsze na Ziemi miejsca do uprawiania astronomii. To tam znajdują się najbardziej zaawansowane teleskopy. Teraz nauka może zyskać kolejne takie idealne miejsce. Chińscy specjaliści poinformowali, że znajduje się ono w pobliżu miasta Lenghu w prowincji Qinghai.
Wyżyna Tybetańska ma wiele zalet z punktu widzenia astronomii. Jest położona wysoko nad poziomem morza, jest tam niewielkie zanieczyszczenie sztucznym światłem i niska wilgotność. Astronomowie od wielu lat mieli nadzieję, że uda się na niej zlokalizować miejsce nadające się do prowadzenia obserwacji. Jednak warunki środowiskowe powodują, że prowadzenie zaawansowanych badań astronomicznych byłoby tam zbyt trudne lub niemożliwe. Opinie takie są tym bardziej uzasadnione, że przed kilkunastu laty prowadzono badania w Ngari, Muztagh Ata i Daocheng. Żadne z tych miejsce nie miało warunków dobrych dla astronomii. Wielu specjalistów uważa też, że przechodzące w pobliżu Lenghu burze piaskowe wykluczają ten obszar jako miejsce wybudowania wielkich teleskopów.
Jednak Licai Deng i jego koledzy z Narodowych Obserwatoriów Astronomicznych Chin Chińskiej Akademii Nauk postanowili spróbować szczęścia. Od 2018 roku monitorują zachmurzenie, jasność nocnego nieba, temperaturę powietrza, wilgotność oraz siłę i kierunek wiatru wiejącego na wierzchołku C góry Saishiteng, położonego na wysokości 4200 m. n.p.m.
Naukowcy stwierdzili, że podczas około 70% nocy niebo jest na tyle wolne od chmur, że można prowadzić obserwacje. Jeśli zaś chodzi o widzialność (seeing), czyli kluczowy parametr określający, w jaki stopniu turbulencje atmosfery prowadzą do rozmazywania się obrazu gwiazd, to mediana wzdłuż promienia świetlnego wynosi 0,75 sekundy kątowej, czyli 1/4800 stopnia. Mediana nocnych zmian temperatury na szczycie to 2,4 stopnia Celsjusza, a opad pary wodnej jest przeważnie nie większy niż 2 mm.
Parametry na wierzchołku C Saishiteng są więc porównywalne do tak znanych miejsc prowadzenia obserwacji astronomicznych jak Manua Kea na Hawajach, Cerro Paranal w Chile czy La Palma na Wyspach Kanaryjskich. To właśnie tam znajdują się najpotężniejsze ziemskie teleskopy. Badane przez Chińczyków miejsce wydaje się mieć też kilka wyjątkowych zalet. Jedną z nich są niewielkie fluktuacje temperatury, co wskazuje na bardzo stabilne powietrze. Kolejna zaleta to fakt, że w zimie temperatura spada tam poniżej -20 stopni Celsjusza, co czyni Saishiteng świetnym miejscem dla obserwacji w podczerwieni. A niewielka ilość pary wodnej oznacza, że może być to idealne miejsce dla urządzeń działających w paśmie teraherców, za pomocą których badany jest ośrodek międzygwiezdny, co pozwala na lepsze zrozumienie pochodzenia gwiazd, galaktyk i samego wszechświata.
Chiny mają spore ambicje odnośnie badań astronomicznych. Jednak Państwo Środka wyraźnie odstaje od innych. Znajduje się tam niewiele większych teleskopów, a głównym problemem jest właśnie brak dobrego miejsca do obserwacji. Dlatego też chińskie środowisko naukowe już chce rozpocząć prace nad teleskopami, które staną na Saishiteng. Uniwersytet Nauki i Technologii buduje właśnie teleskop optyczny o aperturze 2,5 metra, który ma rozpocząć pracę w 2023 roku. Pojawiły się też propozycje budowy obserwatorium słonecznego i zespołu teleskopów o nazwie Near Earth Object Hunter. Całe chińskie środowisko astronomiczne zaproponowało też rządowi w Pekinie budowę teleskopu o aperturze 12 metrów.
Chińczycy mają nadzieję, że w Saishiteng w przyszłości staną międzynarodowe teleskopy. Dobre miejsca do obserwacji astronomicznych zawsze są w cenie. A ostatnio stały się jeszcze bardziej cenne, gdyż rdzenni mieszkańcy Hawajów nie chcą, by na Mauna Kea powstawały kolejne teleskopy.
Nowe miejsce nie tylko przysłużyłoby się nauce, wypełniło istniejącą lukę jeśli chodzi o obserwatoria na wschodniej półkuli, ale byłoby też niezwykle ważne z punktu widzenia Chin. Pozwoliłoby ono zwiększyć współpracę Państwa Środka z międzynarodowym środowiskiem naukowym.
Historia badań wierzchołka C Saishiteng pod kątem przydatności dla astronomii sięga roku 2017, kiedy to Licai Deng stwierdził, że rosnące zanieczyszczenie sztucznym światłem znacznie utrudnia mu obserwacje. Zaczął poszukiwać innego miejsca. Został wówczas zaproszony przez władze miasta Lenghu do oceny warunków na Saishiteng. Lenghu było w przeszłości 100-tysięcznym miastem, którego gospodarka opierała się na polach naftowych. Gdy jednak ropa się skończyła, pozostało kilkuset mieszkańców.
Deng podpisał pięcioletni kontrakt, w ramach którego miał sprawdzić warunki panujące na górze Saishiteng, na którą nikt wcześniej się nie wspinał. Gdy uczony wraz z zespołem weszli na szczyt, okazało się, że główne obawy astronomów dotyczące tego miejsca – dotyczące burz piaskowych – są bezpodstawne. Piasek pozostał poniżej. Niebo oczyszczało się na wysokości 3800–4000 metrów. A 200 metrów wyżej, tam, gdzie można by prowadzić obserwacje, piasek nie stanowił problemu. "Nikt nie mógł tego wiedzieć bez wdrapania się na szczyt", stwierdził uczony.
Deng i jego koledzy dziesiątki razy wspinali się na szczyt, wnosząc tam sprzęt. Miejscowe władze wynajęły śmigłowiec, by im pomóc i rozpoczęły budowę drogi, która po 18 miesiącach dotarła do wierzchołka C. Deng przeniósł tam swój teleskop, a władze wprowadziły już zakaz zanieczyszczania sztucznym światłem obszaru 18 000 kilometrów kwadratowych wokół wierzchołka.
Licai Deng i jego zespół opublikowali wyniki swoich badań na łamach Nature.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z międzynarodowej grupy badawczej koordynowanej przez Uniwersytet Warszawski wytworzyli w cienkiej warstwie ciekłego kryształu uwięzionej pomiędzy dwoma lustrami światło, którego przestrzenny rozkład polaryzacji jest topologicznie półskyrmionem (meronem). Wyniki swoich badań opisali w artykule, który ukazał się na łamach czasopisma Optica.
Skyrmiony, które po raz pierwszy udało się zobrazować zaledwie 10 lat temu, są np. spotykane jako elementarne wzbudzenia namagnesowania w dwuwymiarowym ferromagnetyku. Kontrola polaryzacji światła padającego oraz orientacji molekuł ciekłego kryształu pozwoliła na obserwację meronu i antymeronu pierwszego i – po raz pierwszy – drugiego rzędu.
W badaniach naukowych ogromną rolę odgrywają różnego rodzaju pola fizyczne, czyli przestrzenne rozkłady wielkości fizycznych. Przykładowo, mapa pogody przedstawia rozkład temperatury i ciśnienia (są to pola skalarne) oraz prędkości i kierunku wiatru (jest to pole wektorowe). Pole wektorowe niemal każdy nosi na swojej głowie – włosy mają swój początek i koniec (jak wektory). Ponad 100 lat temu L.E.J. Brouwer udowodnił twierdzenie o zaczesywaniu sfery (jest takie!), które mówi, że nie można uczesać włosów na powierzchni kuli tak, żeby nie powstały wiry albo przedziałki.
W magnetyzmie elementarne wzbudzenia dwuwymiarowego pola wektorowego namagnesowania, mające postać wirów, nazywają się skyrmionami. Obchodząc środek takiego wiru zgodnie z ruchem wskazówek zegara, obserwujemy, że wektory (włosy, kolce) zaczepione w kolejnych punktach mogą się obracać raz lub wiele razy, zgodnie lub przeciwnie do kierunku obchodzenia (rys. 2). Wielkość, która opisuje tę właściwość, nazywa się wirowością. Skyrmiony i półskyrmiony (tzw. merony) o różnych wirowościach spotyka się w tak różnorodnych układach fizycznych, jak materia jądrowa, kondensaty Bosego-Einsteina, cienkie warstwy magnetyczne. Są one także elementem opisu kwantowego efektu Halla, niżów, wyżów i tornad. Szczególnie ciekawe są układy doświadczalne, w których na życzenie można wytworzyć rozmaite pola wektorowe i zbadać, w jaki sposób one na siebie oddziałują.
Naukowcy z Uniwersytetu Warszawskiego, Wojskowej Akademii Technicznej, Uniwersytetu w Southampton, Instytutu Skołkowo pod Moskwą i Instytutu Fizyki PAN wytworzyli w cienkiej warstwie ciekłego kryształu – uwięzionej pomiędzy dwoma niemal perfekcyjnymi lustrami – światło, którego polaryzacja zachowuje się jak półskyrmion (meron). Kontrola polaryzacji światła padającego oraz orientacji molekuł ciekłego kryształu pozwoliła na obserwację meronu i antymeronu pierwszego i – po raz pierwszy – drugiego rzędu (wirowości: -2, -1, 1 oraz 2).
Relatywnie prosta w budowie wnęka optyczna, wypełniona ciekłym kryształem, pozwala naukowcom wytworzyć, obserwować i badać egzotyczne stany polaryzacji światła. Opracowane urządzenie umożliwia testowanie na stole optycznym zachowania pól wektorowych: anihilację, przyciąganie lub odpychanie skyrmionów i meronów. Poznanie natury oddziaływania tych obiektów może mieć znaczenie dla zrozumienia funkcjonowania bardziej skomplikowanych układów fizycznych, wymagających bardziej wyrafinowanych metod badawczych (np. temperatur kriogenicznych).
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.