Немецкие физики предсказали "антикристаллы" внутри потухших звезд

Немецким физикам удалось доказать существование "антикристаллов", образованных "дырками" в электронной структуре вещества, сообщает New Scientist. Гипотезу о том, что не только атомы, но и "пустые места" могут подчиняться определенной симметрии, сформулировали еще в 1960-х годах прошлого века.

Вакансии, или "дырки", соответствуют незанятым электронами позициям в твердом веществе. Поскольку вакансий намного меньше, чем узлов кристаллической решетки, обычно они распределены случайным образом. Наблюдать их непосредственно нельзя, но, если расположение дыр становится упорядоченным, это ведет к изменению характеристик, которые позволяют измерить обычные приборы.

В Кьельском университете образование "кристаллов из дырок" наблюдали в ходе компьютерного эксперимента. В нем "антикристаллы" появлялись внутри гипотетического полупроводника. Исследователи выяснили, что при температуре 9 градусов Кельвина и высокой концентрации вакансий они самостоятельно "кристаллизуются" - так, как это делают молекулы жидкости при охлаждении.

Михаэль Бониц, который руководит исследовательской группой, говорит, что его результат имеет несколько неожиданных применений. Обычно систему зарядов в полупроводниках рассматривают как разновидность плазмы. Структуры, похожие на найденные Боницем, могут встречаться и в "обычной" плазме. В частности, это относится к веществу "белых карликов" - остывающих сверхплотных звезд.

Кроме того, заметил Бониц, его исследования имеют непосредственное отношение к высокотемпературной сверхпроводимости, Открытая около 100 лет назад, сверхпроводимость (то есть исчезающе малое сопротивление) до сих пор не нашла широкого применения из-за того, что для нее требуются близкие к абсолютному нулю температуры. "Беспрепятственному" движению электронов мешает тепловое движение атомов. Если упорядочить расположение зарядов, добиться желаемого эффекта при обычных температурах, возможно, будет проще, считают ученые.

Взрывы сверxновых объяснили сверхтяжелыми "темными шарами"

Новое объяснение тому, как устроена "темная материя" - невидимое вещество, из которого, возможно, состоит значительная часть Вселенной - предложили двое физиков-теоретиков из Швеции и Германии. В статье, опубликованной в Physical Review Letters, они рассматривают гипотетические "темные шары" диаметром около 20 сантиметров и массой порядка 100 миллионов тонн, которые могут быть "спрятаны" внутри звезд.

Колин Фроггатт и Хольгер Нильсен возводят их существование к первой секунде после Большого Взрыва. В этот момент могли появиться две разновидности вакуума, в равной степени способные вмещать материю. Области пространства, "заполненные" вакуумом различного типа, оказались разделены особыми "доменными стенками", которые затем "свернулись", захватив некоторое количество протонов и нейтронов. Из них при сжатии "шаров" образовывались легкие ядра, которые, в свою очередь, вступали в реакции термоядерного синтеза. За счет выделившейся энергии некоторые ядра смогли покинуть "альтернативный вакуум" и стать "обычным" веществом.

Физики считают, что часть "темных шаров" до сих пор находится внутри звезд. "Шары" обмениваются с ними веществом и энергией, но их совместное существование может закончиться взрывом. Кроме того, изолированные шары вне звезд также неустойчивы и могут стать причиной рентгеновского и гамма-излучения, источники которого астрономы не в состоянии найти. При этом, однако, "темные шары" перестают быть "темной материей": ее определяют как вещество, о котором можно судить только по гравитационному взаимодействию со всеми остальными объектами.

Согласно современным космологическим представлениям, только 5 процентов Вселенной образованы обычным веществом. Еще 20 - "темная материя", а остальные 75 - "темная энергия", природа которой также неизвестна.