Ученые объяснили происхождение сверхмолний и голубых струй

Группа ученых предложила модель, объясняющую возникновение "молний наоборот": разрядов, бьющих из облака не в землю, а вверх, в ионосферу, сообщает журнал New Scientist со ссылкой на статью в Nature Geoscience.

До сих пор не было известно, как именно возникают странные природные явления: сверхмолнии (гигантские молнии, gigantic jets) и молнии типа "голубая струя" (синий джет, blue jet). Как следует из названий, первый тип характерен размером и мощностью, второй – цветом, однако основное их замечательное свойство заключается в том, что оба типа молний бьют из облака не вниз, в землю, а вверх, в ионосферу.

Коллектив ученых из Университета штата Пенсильвания и Технологического университета в Нью-Мехико впервые предложил модель, которая описывает образование как наземных молний, так и молний "снизу-вверх". Модель также учитывает образование загадочных "внезапных" (out of the blue) молний, способных бить "ниоткуда", возникая в нескольких километрах от грозы.

По мнению исследователей, голубые струи возникают в результате электрического пробоя между зарядом верхней части грозового облака и экранирующим зарядом, притягиваемым к верхушке облака. Модель предсказывает, что они должны возникать через 5-10 секунд после того, как наземный или внутриоблачный разряд создаст резкий дисбаланс заряда в облаке. Сверхмолнии же образуются как обычный внутриоблачный разряд между зарядом средней и верхней частей грозового облака, который продолжает распространяться вверх от облака.

Исследователи считают, что их модель может использоваться для предсказания того, какими типами молний будет сопровождаться гроза.

В сети появился архив старинных математических трудов

В сети открылся сайт "Матезисы", содержащий архив научных и популярно-научных сочинений начала прошлого века из области физико-математических наук, сообщается в пресс-релизе проекта "Математические этюды".

На сайте будут выложены книги и журналы, выпускавшиеся одесским издательством "Mathesis" с конца XIX века по 1923 год. Некоторые из книг стали классикой, а некоторые были забыты – как отмечают авторы проекта, совершенно незаслуженно.

По словам создателей сайта, "просматривая названия этих книг и выдержки из прессы тех лет понятно, что чтение этих книг заведомо будет полезно молодому поколению, а также тем, кто занимается его образованием и воспитанием".

Пока сайт находится в стадии разработки, книги скоро начнут выкладываться.

В фотоне уместилось рекордное количество информации

Специалистам по квантовой коммуникации удалось передать с помощью одного фотона рекордное количество информации – 1,63 бита, сообщает журнал New Scientist со ссылкой на статью в Nature Physics.

В классическом случае с одним фотоном можно передать один бит информации – фотон находится в одном из двух возможных состояний, определив, в каком именно, адресат получает один бит. Ученые давно стремятся увеличить "емкость" фотона, повысив пропускную способность канала и скорость передачи данных. Теоретически это возможно, но мешает несовершенство современных приборов.

Один из используемых методов увеличения емкости – квантовое плотное кодирование – основан на способности пары фотонов находиться в запутанном состоянии. Свойства одного фотона изменяются одновременно со свойствами другого фотона, с которым он запутан, даже если они разнесены в пространстве.

Схема квантового плотного кодирования приведена на иллюстрации: отправитель (Боб) и адресат (Алиса) получают по фотону, причем фотоны запутаны друг с другом. Боб приводит пару в одно из четырех возможных состояний (воздействуя лишь на свой фотон) и передает Алисе эту информацию (пересылая, опять же, лишь один фотон). Таким образом, измерив состояние пары, Алиса в идеальном случае могла бы получить два бита, хотя для их передачи использовался лишь один фотон.

В реальности, однако, этого не происходит: современные оптические устройства не позволяют различить все четыре состояния запутанной пары фотонов, максимум – три. Таким образом, Алиса может получить максимум log₂3 – 1,585 бита информации.

Хулио Баррейро (Julio Barreiro) и его коллегам из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн удалось улучшить этот результат, повысив способность детектора (Алисы) распознавать состояния. Группа Баррейро придала фотону орбитальный угловой момент, заставив его двигаться по спирали. Угловой момент сам не является носителем информации, но позволяет детектору лучше определить, в каком состоянии находится пара. Довести объем передаваемой информации до двух бит опять же пока не удалось, лучший практический результат – 1,63 бита, что, однако, уже является рекордом.