В 1986 году ученые описали универсальную теорию происходящего на границе двух сред с помощью уравнения, которое назвали их фамилиями — уравнение Кардара — Паризи — Чжана (КПЖ). Разработанная ими модель с тех пор используется в физике, математике, биологии и компьютерных науках для прогноза роста бактериальных колоний, распространения пламени и формирования кристаллов. Универсальность КПЖ позволяет использовать это уравнение для любого роста, даже для разработки алгоритмов машинного обучения. Эта универсальность сопровождается сложным математическим аппаратом. Но именно так ученые могут предсказывать поведение неравновесных систем — реальных, в которых процессы происходят нелинейно и часто хаотично. В 2022 году модель на основе КПЖ экспериментально подтвердили для одномерных систем на основе квазичастиц поляритонов. Международная группа ученых смогла экспериментально подтвердить поведение по модели КПЖ для двумерных систем в пространстве и времени. Работа опубликована в журнале Science. [shesht-info-block number=1] Раньше этого нельзя было добиться из-за недостаточного уровня технического развития — нельзя было управлять неравновесной квантовой системой с нужной точностью, либо не получалось считывать результаты в том же временном разрешении, в котором разворачивались физические процессы. Для этого исследователи создали сложную многослойную структуру на основе арсенида галлия (GaAs). Образец охладили до температуры минус 269,15 градуса Цельсия и непрерывно накачивали его энергией с помощью лазера. Зеркальные слои внутри структуры удерживали фотоны внутри центрального «квантового пленочного» слоя. Там частицы смогли соединиться с экситонами в полупроводнике и образовать поляритоны. За поведением последних и наблюдали физики. «Мы смогли точно отслеживать, где в материале находятся поляритоны. Когда мы накачиваем систему светом, поляритоны рождаются — они растут. Используя передовые экспериментальные методы, нам удалось количественно оценить как пространственную, так и временную эволюцию этой растущей квантовой системы, и мы обнаружили, что она следует модели КПЖ», — объяснил один из авторов исследования Сиддхартха Дам (Siddhartha Dam). [shesht-info-block number=2] Степень контроля, позволившая физикам с уверенностью говорить об этом результате, очень важна. Экспериментальный образец растили с помощью молекулярно-лучевой эпитаксии. Этот метод требует сверхвысокого вакуума и исключительной чистоты материалов, но позволяет контролировать толщину слоев практически с точностью до атома. Область, в которую направляли лазер, контролировали с точностью до микрометра.

Меркурий — один из самых сложных объектов для посадочных миссий. Из-за близости к Солнцу температура его поверхности на ночной стороне достигает примерно минус 173 °C, а на освещенной — 430 °C. При этом тонкая экзосфера почти не удерживает тепло. Столь экстремальные условия считаются препятствием для длительной работы аппаратов на поверхности. Тем не менее такие орбитальные миссии как «Мессенджер», выявили сложную геологию планеты: на ней есть следы вулканизма, тектонические разломы, необычные пустоты и даже залежи льда в полярных регионах.   Теперь ученые придумали способ обхода высоких температур. Суть в том, чтобы отправить на Меркурий планетоход, разместив его в так называемой зоне терминатора — узкой области между днем и ночью, где условия куда мягче. Исследователи рассчитали, что если аппарат будет двигаться с определенной скоростью, то сможет «следовать» за Солнцем, оставаясь в комфортной температурной полосе.  На экваторе планеты эта граница смещается со скоростью около шести километров в час, а ближе к средним широтам — примерно 4,25 километра в час. Это сопоставимо с возможностями уже существующих планетоходов: например, лунный ровер программы «Аполлон» мог развивать скорость до 15 километров в час.  [shesht-info-block number=1] При этом на Меркурии аппарату не обязательно двигаться строго с той же скоростью, что и сам терминатор. Достаточно оставаться внутри температурного коридора, чья ширина зависит от свойств поверхности, энергетических возможностей и конструкции планетохода. Технические задачи, в свою очередь, будут включать в себя эффективную работу солнечных панелей (при низком угле освещения), накопление энергии и полностью автономную навигацию. Она должна удерживать аппарат в нужной зоне и помогать обходить препятствия.    Научная ценность такой миссии, если она состоится, будет огромной: планетоход сможет изучать химический состав реголита с помощью лазерной спектроскопии и рентгеновских приборов, а также анализировать минералы и исследовать кратеры, вулканические образования и загадочные светлые впадины, связанные с летучими веществами.  [shesht-info-block number=2] Концепция, описанная в статье, представленной на 56-й Лунно-планетной научной конференции (LPSC), включает предварительный маршрут: посадку вблизи экватора с последующим перемещением к более высоким широтам. Поскольку скорость движения терминатора там ниже, это облегчает длительное исследование поверхности.  Моделирование также показало, что при грамотном планировании планетоход сможет «выжить» на поверхности, выполнив обширную научную программу без перегрева и потери энергии. Если выводы ученых верны и миссию удастся реализовать, человечество впервые получит возможность буквально «пройтись» по Меркурию, балансируя на границе света и тьмы.