Летающие скирмионы

09.11.2021

Топологическая оптика и топологическая фотоника стали "горячими" областями науки с 1980-х годов после того, как были открыты сингулярности в магнитных полях. А относительно недавняя Нобелевская премия, выданная за открытие и изучение топологических особенностей в физике конденсированного вещества, еще больше подстегнула интерес научного сообщества, ведь все это открывает перспективы для реализации нетривиальных видов взаимодействий электромагнитных волн с материей. Это же, в свою очередь, можно будет использовать в ряде новых технологий передачи информации и энергии на большие расстояния.

Группа ученых-физиков из Великобритании и Сингапура сообщила об открытии новой "семьи" электромагнитных импульсов с тороидальной топологией. Эти импульсы являются идеальными физическими воплощениями решений уравнений Максвелла, что позволяет реализовать управление их топологической сложностью и получить так называемую супертороидальную топологию. Электромагнитные поля таких супертороидальных импульсов формируют структуры, практически полностью совпадающие со структурой скирмионов, являющихся в обычных условиях "завихрениями" магнитных полей в среде некоторых магнитных материалов. Только вот скирмионы супертороидальных импульсов летают в пространстве практически со скоростью света.

Скирмионы, сложные топологические квазичастицы, были открыты Тони Скирмом (Tony Skyrme) в 1962 году в попытках создать объединенную модель нуклона. Как уже упоминалось выше, скирмионы представляют собой наноразмерные магнитные вихри с упорядоченными структурами. Эти квазичастицы уже достаточно хорошо изучены во многих системах конденсированного вещества, включая и экзотику, наподобие конденсата Бозе-Эйнштейна, хиральных магнитов, сверхпроводников и жидких кристаллов. Но если скирмионы смогут летать, это откроет бесконечный ряд новых возможностей для информационных устройств следующих поколений.

Супертороидальный импульс, названный учеными "летающим пончиком", включает в себя рекурсивные тороидальные топологические структуры, благодаря чему конфигурация его электромагнитного поля напоминает матрешку. И топологической сложностью такого импульса можно достаточно просто управлять, увеличивать или уменьшать количество вложенных в него тороидальных импульсов, регулировать направление закручивания магнитного вихря и т.п.

Топологические особенности супертороидальных импульсов обеспечивают дополнительные "степени свободы", которые можно использовать в качестве носителей информации для систем оптического кодирования-декодирования, измерительных систем различного рода, систем отображения информации с сверхвысокой разрешающей способностью и, конечно, систем беспроводной передачи информации и энергии на большие расстояния.

<< Назад: Электрический грузовик Farizon Auto Homtruck 10.11.2021

>> Вперед: Очистка рек пузырьками и волосами 09.11.2021

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Оптические системы сортировки и AI для черники и фруктов 14.02.2026

Каждый год потребители ожидают увидеть на прилавках свежие, ровные по размеру и цвету ягоды черники без признаков порчи или обезвоживания, при этом производители стремятся минимизировать потери и сохранить естественную привлекательность продукта. В эпоху растущих требований к качеству и дефицита квалифицированной рабочей силы традиционные методы сортировки фруктов уже не всегда справляются с задачей. Именно поэтому компании активно внедряют оптические сканеры в сочетании с искусственным интеллектом, способные анализировать ягоды с невероятной точностью и скоростью, сохраняя при этом их товарный вид. На выставке Fruit Logistica 2026 в Берлине компания Tomra Food презентовала свои последние достижения в области постуборочной обработки. Центральное место на стенде занимает совершенно новая оптическая сортировочная система, специально разработанная для свежей черники и предназначенная для использования непосредственно в упаковочных цехах. Эта машина охватывает весь путь ягод - от загруз ...>>

Монитор ROG Swift OLED PG32UCDM Gen 3 13.02.2026

Для многих поклонников компьютерных игр выбор монитора - это всегда поиск идеального баланса между потрясающей картинкой, молниеносной скоростью отклика и надежностью в длительных игровых сессиях. Технология QD-OLED уже несколько лет задает высокую планку качества изображения, предлагая глубокий черный цвет, яркие краски и практически мгновенную реакцию пикселей. Однако даже у самых продвинутых панелей оставались слабые места: уязвимость к царапинам, цветовые искажения под определенными углами и заметное отражение в освещенных помещениях. Компания ASUS решила серьезно улучшить ситуацию и представила третье поколение своего популярного 32-дюймового флагмана - ROG Swift OLED PG32UCDM Gen 3. В основе новинки лежит современная 32-дюймовая QD-OLED панель с разрешением 4K (3840 x 2160 пикселей), которая обеспечивает невероятную детализацию и точность цветопередачи. Частота обновления достигает 240 Гц, что делает картинку исключительно плавной даже в самых динамичных сценах шутеров или ...>>

Случайная новость из Архива Самоуправляемые автомобили Volvo с круговым обзором 01.03.2015 Самоуправляемые автомобили Volvo, недавно представленные компанией, располагают средствами, обеспечивающими точное определение местонахождения и полный обзор на 360°. Это радары, камеры и лазерные датчики. Дублированная сеть компьютеров производит обработку информации, формируя карту в режиме реального времени, на которой отображаются движущиеся и стационарные объекты вокруг автомобиля. Функция точного определения местонахождения использует данные об объектах, окружающих автомобиль, а также данные системы GPS и трехмерную цифровую карту с высоким разрешением, которая постоянно обновляется, получая данные в реальном времени. Система достаточно надежна и не требует контроля со стороны водителя. Радар непрерывного действия, работающий на частоте 76 ГГц, и камера размещены на лобовом стекле - точно такое же решение используется в новом автомобиле Volvo XC90. Эта система считывает дорожные знаки и следит за изгибами дороги, обнаруживает на дороге других участников движения и другие объекты. Передний и задний бамперы выбраны для размещения антенн четырех радаров, способных обнаруживать объекты во всех направлениях. Радары охватывают угол 360°. Такой же угол, то есть круговой обзор обеспечивается четырьмя камерами, задача которых - следить за объектами в непосредственной близости от автомобиля. Две камеры установлены под корпусами внешних зеркал, третья - в заднем бампере, четвертая - в решетке радиатора. Эти камеры также следят за дорожной разметкой. Производитель отмечает, что большой динамический диапазон позволяет камерами быстро подстраиваться к меняющемуся освещению, например, при въезде в туннель и выезде из него. В передней части автомобиля под воздухозаборником находится многолучевой лазерный сканирующий датчик. Его поле обзора равно 140°, дальность действия - 150 м. Датчик позволяет обнаруживать и распознавать объекты перед автомобилем. В верхней части лобового стекла установлена трехфокусная камера. По сути, это три камеры в общем корпусе: одна с широким полем обзора в 140°, другая с полем обзора 45°, и третья - дальнего диапазона действия с узким углом обзора 34°, что необходимо для более точного восприятия глубины и оценки расстояния до объектов. Камера способна обнаружить внезапно появившихся на дороге пешеходов и другие опасные объекты. Пространство сзади автомобиля контролируют радары дальнего действия. Их два и оба они установлены в заднем бампере. Их показания используются для автомобилей, приближающихся сзади. Они важны, например, при перестроении в другую полосу движения. При движении на малых скоростях в дело вступают двенадцать ультразвуковых датчиков по периметру автомобиля. Они напоминают датчики существующих систем облегчения парковки, но в них применяется более совершенная система обработки сигналов. Ультразвуковые датчики наиболее актуальны в ситуациях, когда вблизи автомобиля неожиданно появляется пешеход или иной объект. Используя трехмерную цифровую карту высокого разрешения, автомобиль получает информацию об окружающей обстановке, включая данные о высоте, изгибах дороги, количестве полос, геометрии туннелей, ограждениях, знаках, съездах и многом другом. Во многих случаях позиционирование учитывается с погрешностью, измеряемой в сантиметрах. Работа системы определения местоположения автомобиля построена на учете показаний GPS, трехосевого акселерометра и гироскопа. Сопоставляя изображения, полученные от камер и датчиков, с изображением на карте, автомобиль точно определяет свое местоположение относительно окружающих объектов. Это позволяет в режиме реального времени выбрать оптимальный маршрут, учитывая переменные значения, включая изгибы дороги, ограничения скорости, зоны действия знаков и другие факторы, сказывающиеся на транспортном потоке.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026