Главные научные достижения 2016 года

Найдено новое самое большое простое число

Начался год с открытия нового простого числа. Команда математика Куртиса Купера потратила на его поиски целых 2,5 года. Полностью записать это число у нас не получилось, ведь его запись содержит больше 22 млн цифр, что на 5 млн превышает предыдущий рекорд, установленный почти три года назад. Но записать его все равно можно следующим образом: 2^74207281 -1 (2 в степени 74207281 минус 1).

Простые числа чрезвычайно важны в криптографии, но новое найденное число слишком велико для практического применения. О том, что такое простые числа и сколько ученые получили за свое открытие, мы рассказывали в нашем январском материале.  

Breakthrough Starshot и очень вовремя найденная экзопланета Proxima b

12 апреля российский бизнесмен Юрий Мильнер и известный британский физик Стивен Хокинг объявили о старте проекта Breakthrough Starshot. Реализация их замысла позволит создать флот миниатюрных космических кораблей, оснащенных солнечным парусом. Благодаря ускорению, полученному от наземных лазерных установок, они смогут отправиться к ближайшей к нам звездной системе Альфа Центавра со скоростью в 20% от скорости света и долететь к ней примерно за 24 года.

А уже в августе астрономы ESO (Европейской южной обсерватории) объявили об открытии у ближайшей к нам звезды Проксима Центавра потенциально обитаемой экзопланеты. Проксима Центавра, как считается, относится к звездной системе Альфа Центавра. Тем самым в проекте Мильнера и Хокинга появляется больше смысла, ведь миссия к потенциально обитаемой планете намного более захватывающее мероприятие, чем просто полет к «голым» звездам.

Собранные астрономами данные позволяют говорить, что у ближайшей к нам звезды имеется планета с массой всего в 1,3 массы Земли и делающая полный оборот вокруг своей звезды за 11,2 земных дня. Proxima b (такое наименование имеет планета) находится всего в 7 млн км от красного карлика Проксима Центавра. Это позволяет получать ей достаточно тепла, чтобы жидкая вода могла сохраняться на ней постоянно и не замерзать, но и не слишком много, чтобы она испарилась.

Искать другие планеты в окрестностях Проксимы Центавра планируют и американские ученые в рамках проекта Project Blue. Они намерены построить первый в своем роде частный космический телескоп, целью которого будет обнаружение планеты, похожей на нашу Землю. Эти новости дают надежду, что уже через несколько десятилетий мы сможем изучить ближайшую звездную систему почти как свою.

В Китае построен самый большой радиотелескоп

В 2016 году Китай завершил строительство крупнейшего в мире по площади отражателей радиотелескопа с одной апертурой. Строительство FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope) телескопа с диаметром рефлектора 500 метров обошлось в 180 миллионов долларов. Еще 269 миллионов долларов составит сумма компенсации жителям, которые были отселены за пределы пятикилометровой зоны вокруг телескопа. Его проектирование началось в 1994 году, а монтаж конструкции стартовал в 2011 году и завершился в июле 2016 года.

Введенный в строй в сентябре этого года радиотелескоп предназначен для приема радиоизлучения от небесных объектов в пределах метагалактики и исследования их характеристик. С его помощью ученые смогут заняться изучением пульсаров, гравитационных волн, объектов эпохи реионизации и поисками внеземной жизни.

Экспериментально открыты гравитационные волны

FAST, наблюдающий за пульсарами, можно, конечно, использовать для исследования гравитационных волн, но он не способен заменить собой наземный гравитационный интерферометр LIGO. Именно благодаря LIGO были экспериментально открыты предсказанные Эйнштейном гравитационные волны. Хотя открытие состоялось 14 сентября 2015 года, официально о нем было объявлено 11 февраля 2016 года. Открытие гравитационных волн «станет революционным инструментом» в изучении таких загадочных источников энергии, как черные дыры, нейтронные звезды и взрывы сверхновых.

Искусственному интеллекту покорилась самая сложная игра из всех когда-либо придуманных

Победу компьютерной программы AlphaGo над человеком, лучшим в мире игроком в го Ли Седолем, создатель программы и основатель Google DeepMind Демис Хассабис сравнил с высадкой человека на Луну. Действительно, го – одна из самых древних игр на Земле и, вероятно, самая сложная. До этого момента го была неподвластна машине. Детище IBM, суперкомпьютер Deep Blue, одержал победу над чемпионом мира по шахматам Гарри Каспаровым в далеком 1997 году. Но, как считается, число возможных позиций в игре го, в гугол (десять в сотой степени) раз больше, чем в шахматах, что делает эту игру во много раз сложнее, чем шахматы, во всяком случае для компьютера. Именно поэтому победу Deep Blue от нынешней победы AlphaGo, разработанной британской компанией DeepMind (приобретена Google в 2014 году), отделяет почти 20 лет.

Самый удаленный из известных объектов во Вселенной

Всем известно, что свет звезд, которые мы наблюдаем на ночном небе, шел до нас долгие годы. Свет от объекта GN-z11, галактики, расположенной от нас в направлении созвездия Большая Медведица, шел до нас невероятно долгие 13,4 миллиарда лет. Если учесть, что принятый возраст Вселенной составляет примерно 13,8 миллиарда лет, то испущен видимый нами сегодня свет был спустя всего 400 миллионов лет после Большого взрыва.

Но при этом надо понимать, что сопутствующее расстояние до галактики, то есть учитывающее расширение Вселенной, составляет около 32 млрд световых лет. Уточнено расстояние до галактики на самых «дальних берегах» Вселенной на основе изучения данных космического телескопа «Хаббл» в марте этого года.

«Юнона» долетела к Юпитеру

4 июля АМС NASA «Юнона» (Juno), летевшая к Юпитеру долгих 5 лет, вышла на полярную орбиту газового гиганта. Юнона стала вторым в истории космическим аппаратом, вышедшим на орбиту Юпитера. С 1995 по 2003 годы на орбите планеты находился другой зонд NASA – «Галилео». До этого исследование планеты проводилось с пролетных траекторий. За предстоящие 20 месяцев миссии зонд должен измерить гравитационное и магнитное поля планеты, чтобы понять устройство юпитерианских недр. К слову, нам до сих пор неизвестно, имеется ли у газового гиганта сколько-либо оформленное ядро.

Зонду предстоит выдержать серьезные испытания, ведь работать Juno предстоит в особых условиях. Магнитное поле Юпитера в десятки тысяч раз мощнее земного, и космическому аппарату придется работать в условиях повышенного радиационного фона. Также «Юнона» станет самым далеким от Солнца космическим аппаратом, получающим питание от солнечных батарей. Площадь панелей солнечных батарей «Юноны» сравнима с площадью баскетбольного поля.

В завершение миссии аппарат должен красиво погибнуть. Как предполагается, 20 февраля 2018 года он будет сведен с орбиты планеты и направлен в ее атмосферу, где и сгорит. Сделано это будет не просто так, а чтобы не допустить его возможного столкновения с одним из галилеевых спутников Юпитера. Ученые всерьез допускают существование жизни на спутниках планеты, поэтому их загрязнение биоматериалом с Земли крайне нежелательно.

Запущен первый в мире спутник квантовой связи

Еще одно научное достижение года, связанное с Китаем, – это запуск в Поднебесной первого на орбите спутника квантовой связи. В августе этого года ракета-носитель «Великий поход-2Д» вывела на орбиту Земли 600-килограмовый аппарат «Мо-цзы», названный так в честь древнекитайского философа Мо-цзы.

Экспериментальный аппарат предназначен для тестирования квантового распределения ключа между выведенным на орбиту аппаратом и наземными комплексами. Кроме этого, ученые надеются исследовать механизм квантовой запутанности и провести тестовую квантовую телепортацию между аппаратом и наземной станцией, расположенной в Тибете.

По оценкам аналитиков, в будущем квантовая связь может найти широкое применение в различных сферах и использоваться правительствами и финансовыми учреждениями. Такая связь позволит создавать каналы передачи информации, которые невозможно будет взломать. Объемы рынка квантовой связи в ближайшие 5 лет могут достигнуть 7,5 млрд долларов США. При этом Китай может создать глобальную сеть квантовой связи к 2030 году.

Завершение миссии зонда «Розетта»

2016 год ознаменовался успешным окончанием 12,5-летней миссии зонда «Розетта». Космический аппарат, запущенный в далеком 2004 году к комете Чурюмова — Герасименко, стал первым зондом, который вышел на орбиту кометы. А в 2014 году произошла первая в истории мягкая посадка спускаемого аппарата на поверхность кометы. А сам основной зонд «Розетта» завершил миссию 30 сентября 2016 года, совершив жесткую посадку на поверхность кометы. В ходе миссии, в частности, было установлено более высокое содержание тяжелой воды во льдах кометы по сравнению с земными океанами – более чем в три раза. Этот факт не согласуется с принятой теорией о кометном происхождении воды на нашей планете.

К слову, 2016 год стал годом старта новой миссии NASA. На этот раз к астероиду. В сентябре этого года космический аппарат OSIRIS-REx отправился к астероиду Бенну с целью забора проб и картографирования его поверхности. Ждать прибытия космического аппарата к астероиду придется почти два года, а возвращение на Землю запланировано в 2023 году.

Пополнение Периодической таблицы Д. И. Менделеева

Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) объявил о завершении проверки четырех новых химических элементов. Новые элементы с атомными номерами 113, 115, 117 и 118 будут внесены в периодическую таблицу.

Авторами открытия новых элементов были предложены следующие названия новых элементов:

Нихоний (в честь Японии) и символ Nh для элемента 113

Московий (в честь Московской области) и символ Mc для элемента 115

Теннессин (в честь штата Теннесси) и символ Ts для элемента 117

Оганесон (в честь академика Юрия Оганесяна) и символ Og для элемента 118

Предложение назвать новый элемент в честь Ю. Ц. Оганесяна не случайно. В числе его многих достижений ― открытие сверхтяжелых элементов и значительный прогресс в ядерной физике сверхтяжелых элементов, включая экспериментальное подтверждение существования «острова стабильности». О том, как открываются новые элементы периодической таблицы, а также что такое «острова стабильности», вы можете узнать из нашего интервью с выдающимся ученым.