Звезды подсказали схему компьютера

Исследуя воздействие сверхсильных магнитных полей на структуру молекул звездного вещества, норвежским астрофизикам удалось убить сразу не двух, а трех зайцев. Они выяснили, почему вещество светил не разлетается, открыли новый тип химической связи и поняли, что их исследование пригодится тем, кто занимается разработкой квантовых компьютеров.

Проявления солнечной активности происходят в четкой корреляции с циклическими вариациями солнечных магнитных полей. Иерархическая структура магнитных полей Солнца трансформируется за 22 года, "командуя парадом" всех солнечных проявлений. Наше Солнце — спокойная звезда-долгожитель. Но среди звезд есть представители, обладающие гораздо более сильными, а иногда чудовищно мощными магнитными полями.

Ученые пытаются понять, что же будет происходить с веществом в столь сильных магнитных полях? Первые шаги в неизведанной области, возможно, со временем приведут к осуществлению фантастических перспектив — к созданию квантового компьютера.

Искусственный интеллект на квантовых переходах — это мечта ученых и футурологов, пока очень далекая от реального осуществления. Но прогресс в вычислительной технике и компьютерных технологиях уже сильно изменил мир, и скорость этих изменений неуклонно возрастает, ведь лучшее — это враг хорошего. Поэтому следует ожидать, что целенаправленные поиски приведут к рождению качественно нового компьютера, быстродействующего и чрезвычайно миниатюрного.

Читайте также: Внутри Солнца есть магнитный тормоз

Специалисты в области квантовой химии из Университета Осло в Норвегии осуществили моделирование процесса молекулярных связей в мощных магнитных полях с напряженностью 105 Тесла. Следует заметить, что моделирование — это всегда область теоретических изысканий, поскольку реально создать в лабораторных условиях такие поля просто невозможно. Для экспериментаторов достижимы величины лишь в десять тысяч раз меньшие, чем взятые в модельных расчетах.

И эти запредельные для земных условий магнитные поля помогли смоделировать новый тип сильной химической связи, проявляющийся только при их наличии. Условия же для возникновения данного феномена могут быть вполне реальными в атмосферах нейтронных звезд, генерирующих магнитные поля огромной напряженности. Это уже практическое указание к исследованию атмосфер таких звезд, в спектрах которых может содержаться нечто, характеризующее переходы в необычном веществе.

Напомню, что классическая химия предлагает нам всего два класса сильных молекулярных связей. При ионной связи валентные электроны одного атома передаются в "управление" другому атому, более электроотрицательному. При ковалентном взаимодействии происходит объединение валентных электронов в общем использовании. Но то, что получилось в вышеописанном компьютерном эксперименте, что называется, не лезет ни в какие "химические ворота".

Итак, этот необычный третий вариант связей порожден в компьютерном моделировании, которое задает магнитные поля до 105 Тл. Интересно, что прежде никто из ученых не предполагал в данной ситуациии проявления таких молекулярных связей. Публикация норвежских исследователей в журнале Science впервые указала на возможность существования этого типа взаимодействия между молекулами.

Для исследования была выбрана двухатомная молекула водорода. Ученые оценивали возмущения, вносимые в энергию основного состояния этой частицы вещества сильным внешним магнитным полем. Напомню, что молекула водорода очень похожа на гантель. В эксперименте элементарная составляющая вещества подобной конфигурации своей продольной осью располагалась по направлению магнитного поля, а межатомная связь стягивала и стабилизировала ее молекулы. Когда в модели был задан энергетический уровень одного из электронов (а их там два), достаточный для разрыва связи в нормальных условиях, то в модельном варианте водородная "гантель" развернулась перпендикулярно направлению магнитного поля и сохранила молекулярную связь.

Так в модельном варианте в мощном магнитном поле был получен новый тип молекулярной связи, удерживающий вместе атомы в виде молекулы, которая должна была расколоться на два атома-обломка. Предположение авторов, объясняющее результат моделирования, состоит в том, что электроны движутся относительно силовых линий магнитного поля (вращаясь вокруг них), и это становится таким же фактором стабилизации химической связи, как и электростатическое притяжение между ядром и электронами для существования атома. В зависимости от своей геометрии молекулы ориентируются так, чтобы электроны вращались вокруг линий мощного внешнего магнитного поля.

Поиски практического смысла приводят к необходимости изучить более тщательно объекты в отдаленных космических пределах: молекулы могут оставаться стабильными при сверхвысоких температурах в атмосферах белых карликов и нейтронных звезд, для которых напряженности магнитных полей как раз соответствуют модельным параметрам. Хотя сегодня ученые не могут наблюдать подобное связанное состояние молекулярного вещества — для этого еще нужно предложить методику таких наблюдений. А открывателям необычной связности атомов в молекулы придется провести глубокое исследование предлагаемой модели, чтобы понять, влияет ли найденное молекулярное состояние на спектральные особенности звезд и как его можно выявить. Математические расчеты часто опережают физические открытия, но их подтверждения экспериментальными данными безусловно важны для практической астрофизики.

На Земле реализовать подобный эксперимент практически невозможно: такое магнитное поле изменит химическую структуру любого вещества в зоне влияния поля, а также сильно подействует на приборы и оборудование эксперимента. Ведь в эксперименте длины связей между атомами в мощном поле должны укорачиваться на 25 процентов. И хоть данные экстремальные условия недостижимы, но тем не менее остается надежда получить важные следствия и в лабораторных экспериментах, расширяя границы познания в области сильного намагничивания вещества. Возможно, такое состояние, исследованное в лабораторных условиях, окажется интересным для практического использования.

Следует заметить, что еще в 2009 году физики получили и определили новое слабосвязанное состояние вещества — молекулы Ридберга. Именно их считают прообразами молекулярных связей для переноса информации в квантовых компьютерах. А поскольку молекулы Ридберга очень чувствительны к магнитным воздействиям, не исключено, что сверхсильные магнитные поля будут востребованы как регуляторы связности молекулярных образований.

Читайте также: Черные дыры станут коллайдерами?

Это, в свою очередь, дает возможность регулировать молекулярные "записи" и сохранять их в квантовой памяти. Что, без сомнения, открывает в будущем новые перспективы в конструировании квантовых компьютеров.

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"

Не забывайте присоединяться к Pravda.Ru во ВКонтакте, Telegram, Одноклассниках, Google+, Facebook, Twitter. Установи "Правду.Ру" на главную страницу "Яндекса". Мы рады новым друзьям!

Комментарии
Красное колесо: Солженицына увековечили не вовремя
Геофизики зафиксировали странный гул, идущий со дна океана
Посол Польши на Украине: Россия — наш общий враг
Почему Казахстан отключил все российские телеканалы
Ловушка для Керимова: арест сенатора подготовили из России
"Ужас, позор и скорбь": елка в центре Киева привела украинцев в шок. Видео
Почему Казахстан отключил все российские телеканалы
За красотой погонишься - вкус потеряешь
Чиновники закатили пир на глазах у инвалидов, усадив их за пустые столы. Видео
Меркель: Россия стала силой, формирующей мировой порядок
Почему Казахстан отключил все российские телеканалы
Почему Казахстан отключил все российские телеканалы
Болгария предложила России отремонтировать 15 "МиГов"
Меркель: Россия стала силой, формирующей мировой порядок
СМИ раскрыли причины задержания Керимова во Франции
Почему Казахстан отключил все российские телеканалы
Почему Казахстан отключил все российские телеканалы
Геофизики зафиксировали странный гул, идущий со дна океана
Меркель: Россия стала силой, формирующей мировой порядок
Меркель: Россия стала силой, формирующей мировой порядок
В Татарстане заговорили о необязательности изучения русского языка

Русская эскадра - не просто набор слов. Это историческое название последнего соединения кораблей и судов Императорского флота России. Именно она эвакуировала из Крыма армию генерала Врангеля и гражданское население. Беженцев приняла Франция, предоставив эскадре стоянку в Тунисе, в городе Бизерта. Судьбы большинства беженцев поистине трагичны…

Последнее пристанище Русской эскадры