Новости науки
«Атомный коллапс - одна из заветных целей графеновых исследований, а также «священный Грааль» атомной и ядерной физики», - сообщил один из американских соавторов работы Майкл Кромми, передает ИТАР-ТАСС.
Он отметил, что «данная работа прекрасно подтверждает предсказания фундаментальной релятивистской квантовой механики, сделанные много десятилетий назад, она к тому же чрезвычайно актуальна для будущих наноустройств с концентрацией электрического заряда в очень малых областях».
Помимо теоретического результат может иметь и важное прикладное значение «для будущего электронных устройств на основе графена». Судя по описанию в пресс-релизе, речь идет о явлении, при котором под воздействием сверхтяжелого атомного ядра электрон сходит со своей орбиты и притягивается к ядру, а затем отталкивается обратно, испуская позитрон.
Наблюдать это в эксперименте прежде не удавалось, по словам Кромми, прежде всего из-за сложности создания и сохранения «сверхкрупных ядер». Теперь такие ядра были искусственно созданы на поверхности графена - уникального наноматериала, за открытиекоторого двое ученых российского происхождения, Андрей Гейм и Константин Новоселов, в 2010 году получили Нобелевскую премию по физике.
Огненный шар, который вспыхнул над шри ланкийской провинцией Полоннарува 29 декабря 2012 г., оказался метеоритом, несущим в себе окаменелости водорослей, согласно новой научной работе, опубликованной в журнале Journal of Cosmology.
Команда исследователей во главе с Джеми Валлисом из Университета Кардиффа проанализировала 628 образцов, предположительно, являющихся фрагментами шри ланкийского метеорита, и сделала вывод, что присутствующие в них окаменелости водорослей являются свидетельством в пользу гипотезы панспермии, согласно которой жизнь зародилась во внешнем космосе и была занесена на Землю с кометами.
Скептики считают, что более простым объяснением является загрязнение образцов метеорита современными земными микроорганизмами, так как в противном случае совпадение видового состава обнаруженных Валлисом и коллегами образцов водорослей с современными земными формами говорит об абсолютной идентичности эволюционных путей водорослей в космосе и на Земле.
Кроме того, журнал Journal of Cosmology обладает не безупречной репутацией: в 2009 г. он напечатал статью, в которой утверждалось присутствие в метеоритах окаменелостей сине-зелёных водорослей. Критики в своё время встретили это исследование с не меньшим скептицизмом, чем сегодня исследование Валлиса.
Анализ образца горной породы, взятого недавно марсианским ровером НАСА Curiosity, показал, что условия на древнем Марсе подходили для поддержания микробной жизни.
Учёные идентифицировали серу, азот, водород, кислород, фосфор и углерод — шесть ключевых элементов, необходимых для биологической жизни — в порошке, собранным Curiosity в результате бурения камня, лежащего неподалёку от высохшего русла реки в кратере Гейл на Красной планете.
«Основной целью миссии Mars Science Laboratory ставилась задача выяснить, был ли Марс когда-либо пригоден для поддержания биологической жизни, — сказал Майкл Мейер, ведущий учёный программы НАСА Mars Exploration Program в штаб-квартире агентства в Вашингтоне. — И теперь у нас есть ответ — да».
Данные, свидетельствующие о существовании в прошлом на Красной планете условий, пригодных для жизненных форм, были получены инструментами ровера Sample Analysis at Mars (SAM) и Chemistry and Mineralogy (CheMin).
В дальнейшем учёные планируют отправить Curiosity к основной цели его миссии — горе Шарп, где с орбиты были обнаружены глины и сульфатные минералы. Там ровер получит дополнительную информацию о продолжительности и разнообразии существовавших в прошлом на Марсе условий, подходящих для поддержания жизни.
Источник
Команда китайских физиков сумела измерить скорость призрачного взаимодействия – по всей видимости, мгновенного взаимодействия между «спутанными» квантовыми частицами – и она оказалась на четыре порядка выше скорости света. Использованное ими в эксперименте оборудование и методология не позволяют измерить точную скорость, но четыре порядка дают цифру около 3 триллионов метров в секунду.
Призрачное взаимодействие на расстоянии – это термин, придуманный Альбертом Эйнштейном для описания того, как спутанные квантовые частицы взаимодействуют друг с другом фактически мгновенным образом, на любом расстоянии, нарушая скорость света и соответственно принципы релятивизма.
И вот теперь, благодаря китайским физикам – кстати, тем самым, которые сумели побить рекорд дальности квантовой телепортации в прошлом году – мы знаем, что призрачное взаимодействие как минимум на четыре порядка превосходит скорость света, а это около 3 триллионов метров в секунду. Мы говорим «как минимум», потому что физики до сих пор не исключили возможность того, что оно действительно мгновенно – но имеющееся оборудование и методология просто не позволяют провести более точные измерения.
Чтобы получить это число, исследователи «спутали» пару фотонов в базовой установке, и затем отправили половину каждой пары на два различных приёмника. Приёмники находились на расстоянии 15,3 километра друг от друга и выровнены по оси запад-восток, чтобы минимизировать влияние вращения Земли (которое весьма значительно, когда приходится работать со скоростями такого масштаба). Одна половина пары затем подвергалась наблюдению, а время, которое требовалось второй половине, чтобы прийти в такое же состояние, измерялось. Этот процесс повторялся в течение 12 часов, чтобы сгенерировать достаточно данных для вычисления скорости призрачного взаимодействия.Схема эксперимента
По словам физиков, другие исследовательские группы прежде уже пытались измерить его скорость, но все они имели локальные лазейки – недостатки методологии, которые подрывали принцип квантовой нелокальности, которая требуется для эксперимента. На этот раз, по их заявлению, все лазейки были перекрыты, и их оценка в, по меньшей мере, 3 триллиона метров в секунду точна.
Что это значит для нас? Хороший вопрос. В последние месяцы мы могли видеть группу международных учёных, которые сумели телепортировать спутанные фотоны на 143 километра — первую в мире телепортацию микроскопических объектов, и первый оптоволоконный канал, способный передавать как традиционные, так и квантовые данные. Теперь мы находимся в точке, в которой квантовый интернет – неважно, использующий традиционное оптоволокно или спутники – начинает приобретать черты реальности. Если окажется, что мы действительно можем передавать данные через квантовую спутанность, то мы уже знаем, что это можно будет делать на скорости, намного превышающей скорость света.
И как минимум, это одно из первых наблюдений субсветовой (суперсветовой? транссветовой?) вселенной – значительное событие для всех учёных по всему миру.
12 марта 2013 UEFIMA.RU : Астрономы еще на один шаг приблизились к разрешению проблемы рентгеновских наблюдений за поверхностью Солнца. Как оказалось, одной из отличительных черт спектрального света является малое количество железа. Противоречие возникает всякий раз, когда рентгеновский телескоп исследует световой спектр Солнца или любой другой звезды. Высокоэнергетические частицы железа доминируют в солнечном спектре при определенной длине волн. Тем не менее, количество железа оказалось меньшим, чем ожидалось ранее. Споры вокруг этой проблемы длятся уже несколько десятилетий.
Некоторые ученые считают, что именно несовершенное моделирование столкновений внутри солнечного газа (плазмы) является причиной меньшего количества железа, чем прогнозирует модель. Другие говорят, что суть проблемы – в методах вычислений атомной физики.
Новое исследование, проведенное международной группой ученых под руководством Института Ядерной Физики Макса Планка (Гейдельберг, Германия), причиной разногласий считает именно дефекты моделирования.
«Мы нашли нечто особенное. Дело не в отклонении», говорит Свен Бернитт, один из ученых института и ведущий автор научной работы.
«Далекая» физика
Наблюдение за Солнцем или любой другой звездой натыкается на проблему определения ее свойств. Астрономы полагаются на спектроскопию – разбитие света на составные части (длина волн) – для определения отдельных частей звезды.
Солнце в большинстве своем состоит с водорода и гелия, тем не менее, в его центре находится маленькое мощное железное ядро. Со временем, когда солнце стареет, железа становиться больше. «Вся информация, которая имеется о звезде, получена при помощи радиации», говорит Бернитт.
Солнечную среду до последнего времени было очень трудно воспроизвести при помощи рентгеновского излучения, добавил Бернитт. Сейчас существует лишь одна возможность проведения подобного процесса – Линейный Ускоритель Частиц Стэнфордского университета (Национальная Лаборатория Ускорителей).
Линейный ускоритель длиной в 2 мили, также известный как квантовый усилитель свободных электронов, создал новый тип генерации рентгеновского излучения, в котором частицы получают сверхмощный энергетический заряд.
Создатели прибора говорят, что импульсы рентгеновского излучения усилителя в миллиард раз ярче, чем те, что генерировались синхротронами (тип циклического усилителя).
«Это самый мощный источник света, существующий на планете», говорит Бернитт. «Он действительно уникален, что дает нам возможность все-таки провести исследование».
«Время лучей»
Команда ученых привезла с Германии в Стэнфорд 3,5-тонный электроно-ионный капкан – прибор, в состав которого входит магнетический зал.
Имея в запасе десятки часов «лучевого времени», исследователи произвели в зале облако высокозаряженных ионов. При помощи квантового усилителя свободных электронов на ионное облако был направлен поток рентгеновского излучения, что дало возможность рассмотреть атомную структуру ионов.
Ученые измерили «коэффициент интенсивности свечения» (возбуждение) двух спектральных свойств заряженных атомов. Прибор также позволил им вычислить уровень возбуждения отдельных атомов без учета энергии, выделяемой при столкновении частиц, которые часто обнаруживаются в солнечной плазме.
«Это очень чистый эксперимент», говорит Бернитт. Результаты вычислений показали, что возбуждение железа на одном с энергетических уровней оказалось выше, чем ожидалось. Это значит, что атомные расчеты относительно железа должны быть пересмотрены.
Пока что проведение других исследований не планируется, поскольку они требуют слишком больших затрат. Тем не менее, ученые надеются продолжить свою работу.
Лишь третий раз в истории человечества команда учёных обнаружила чрезвычайно редкую систему из трёх квазаров.
Квазар представляет собой очень яркий и мощный источник излучения, который лежит в центре галактики, окружающей чёрную дыру. В системах с множественными квазарами тела удерживаются вместе силами гравитации, и считается, что такие системы являются результатами столкновения галактик.
Тройные системы из квазаров с трудом поддаются наблюдениям, потому что на колоссальных расстояниях, на которые удалены квазары от наблюдателя из Солнечной системы, очень сложно разделить между собой тесно сгруппированные множественные космические объекты. Кроме того, такие явления сами по себе довольно редки, считают учёные.
Объединив многочисленные наблюдения, проведённые при помощи телескопов, с результатами современного компьютерного моделирования, команда учёных, возглавляемая Эммануэлем Фарина из Университета Инсубрия, Комо, Италия, смогла обнаружить тройной квазар под названием QQQ J1519+0627, находящийся от нас на расстоянии в 9 миллиардов световых лет.
Исследование было представлено в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Исследователи провели первую дистанционную разведку далёкой планетной системы с использованием новой системы для получения изображений, которая позволяет отсеивать ослепляющий приборы звёздный свет. Используя набор высокотехнологичных инструментов под названием Project 1640, астрономы смогли получить первые изображения спектров системы из четырёх экзопланет, каждая из которых обращается по орбите вокруг звезды под названием HR 8799, находящейся на расстоянии примерно в 128 световых лет от Земли.
Результаты анализа спектров выявили в них несколько странных особенностей. Например, в химическом составе одной из планет доминирует метан, а в составе другой — аммиак, хотя, согласно распространённым представлениям, состав каждой из планет должен быть сбалансирован относительно этих двух химических соединений.
Ещё одной необычной особенностью спектров стала излишняя «краснота» планет, то есть излучение ими света с большей длиной волны, чем предполагалось теориями. Возможным объяснением этого факта может являться плотный облачный покров планет, говорят учёные.
Исследование было одобрено к публикации в журнале The Astrophysical Journal в прошлую пятницу.
Пара недавно открытых звёзд является третьей от Солнца звёздной системой и ближайшей к нему системой, открытой, начиная с 1917 г.
Это открытие было сделано Кевином Луманом, профессором астрономии и астрофизики из Университета штата Пенсильвания, США, и исследователем из Центра экзопланет и обитаемых миров штата Пенсильвания.
Обе звезды во вновь открытой двойной звёздной системе являются коричневыми карликами, представляющими собой звёзды, массы которых слишком малы для того, чтобы в их недрах запустились термоядерные реакции. Поэтому такие звёзды представляют собой холодные и тусклые объекты, скорее, напоминая гигантские планеты, подобные Юпитеру, чем яркие звёзды, подобные Солнцу.
«Расстояние до этой пары коричневых карликов составляет всего 6 световых лет — они лежат так близко к нам, что переданные с Земли в 2006 г. телевизионные передачи уже достигли этой системы», — сказал Луман.
Эта звёздная система была названа "WISE J104915.57-531906", потому что она была обнаружена при изучении карты целого неба, составленной при помощи телескопа НАСА Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE).
Ближайшая к Солнцу звёздная система Проксимы Центавра лежит на расстоянии в 4,2 световых года от планетной системы нашей звезды, и она была открыта в 1917 г.
Новая теория, касающаяся возможной распространённости внеземной жизни в нашей Вселенной, подтверждает опасения Элли Эрроуэй, персонажа Джуди Фостер из кинофильма «Контакт», связанные с тем, что на других планетах жизнь может и не существовать.
Некоторые учёные считают, что нахождение экзопланет в обитаемых зонах звёзд отнюдь не означает, что на этих планетах будет развиваться жизнь.
«Всепроникающая природа жизни здесь, на Земле, привела нас к этому заблуждению, — Чарльз Коккел, директор Астробиологического центра Эдинбурга, Соединённое королевство, сказал в заявлении. — На нашей планете углерод проникает во все возможные уголки планеты, предоставляя микроорганизмам энергию для жизни. На нашей планете найдётся лишь пара-тройка мест, которые действительно безжизненны в полном смысле этого слова, но на других планетах могут наблюдаться совсем другие формы существования материи».
Гипотеза Коккела предполагает, что, несмотря на распространённость внесолнечных планет во Вселенной, на них маловероятно существование внеземной жизни.
Коккел представил свою теорию на конференции, спонсируемой Королевским обществом.
В настоящее время, проведя примерно семь месяцев на Марсе, ровер НАСА Curiosity всё это время исследовал область, окружающую зону его посадки, изучая марсианскую поверхность при помощи своего впечатляющего арсенала научных инструментов. Примерно за 208 марсианских суток, или солов, вездеход проехал около 500 метров по усеянной валунами поверхности внутренней части кратера Гейл по направлению к своей конечной цели — горе Эолиде (или горе Шарп), центральному пику кратера высотой примерно в 6000 метров. Но чтобы добраться до своей цели, вездеход должен сначала пробраться через обширные песчаные дюны, которые… двигаются.
Несмотря на то, что движение дюн — довольно обычное явление для Земли, но о движении марсианских дюн до недавнего времени учёным ничего не было известно. Лишь сравнительно недавно наблюдения, проведённые космическим аппаратом Mars Reconnaissance Orbiter, позволили учёным увидеть смещение дюн, происходящее со временем под действием слабого марсианского ветра.
Исследователи из института SETI на днях опубликовали в журнале Geology новую научную работу, посвящённую анализу смещения под действием ветра дюн, лежащих на пути Curiosity к горе Эолида.
Международная группа исследователей подробно изучила особенности поведения расположенных близ поверхности Луны захваченных ионов при действии на них различных межпланетных магнитных полей.
В новом исследовании были использованы данные, полученные при помощи инструмента Solar wind ion detector (SWID-B), установленного на борту лунного орбитального космического аппарата Chang"E-1. При проведении исследования Chang"E-1 находился на меридиональной орбите, и поле обзора инструмента SWID-B охватывало зону, лежащую в орбитальной плоскости спутника.
Наблюдения показали, что энергия захваченных ионов зависит не только от места регистрации частиц, но и от угла их отражения от поверхности Луны. По мере того как космический аппарат продвигался дальше от Южного полюса Луны вдоль меридиана её обратной стороны, вариации углов падения частиц становились всё шире и шире.
Расчёты, проведённые учёными, показали, что возможным источником захваченных ионов являются ионы солнечного ветра, рассеянные по лунной поверхности или отражённые ею над обширной областью на видимой стороне Луны.
Исследование появилось в журнале Planetary and Space Science.
Хотя внетропические циклоны не характерны для баротропной атмосферы Титана, но нельзя исключить существование над полюсами гигантского спутника Сатурна тропических циклонов, источником энергии которых служит скрытый нагрев, протекающий при испарении углеводородных морей, говорится в новой научной работе.
Автор нового исследования Тетсуйа Токано из Кёльнского университета, Германия, открыл, что самым важным условием возникновения тропических циклонов на Титане является богатый метаном состав его полярных морей.
Самый благоприятный сезон для гипотетических тропических циклонов Титана — это летнее солнцестояние в его северном полушарии. В это время поверхность морей нагревается, и движение газовых масс у её поверхности начинает протекать намного более активно, чем до этого, говорится в работе Токано.
Тропический циклон может проявиться как вихревое движение воздушных масс против часовой стрелки над одним из северных морей Титана (Kraken Mare, Ligeia Mare или Punga Mare) и усилить мощность ветра над этими морями как минимум на один порядок, указывается в исследовании.
Работа была представлена онлайн в готовящемся к выходу апрельском выпуске журнала Icarus.
Источник
Если она выглядит как бозон Хиггса, ведёт себя как бозон Хиггса и распадается как бозон Хиггса, то она — бозон Хиггса.
Примерно такие новости представили физики, работающие на Большом адронном коллайдере в Швейцарии, которые обнаружили эту частицу прошлым летом. До сих пор все данные продолжают указывать на то, что частица является так долго разыскиваемым бозоном Хиггса — частицей, которая отвечает за наличие массы у других частиц.
Основной вопрос, который стоит перед физиками в настоящее время: является ли их находка лишь бозоном Хиггса, завершающим Стандартную модель, или же за этой частицей скрывается путь к новой физике, которая, возможно, будет способна объяснить природу тёмной материи.
На конференции, состоявшейся на этой неделе, учёные, работающие на детекторе CMS, объявили об обнаружении факта, возможно, указывающего на отклонение поведения изучаемой ими частицы от Стандартной модели — распада новой частицы не только на другие бозоны (такие как, например, фотоны), но и на фермионы — класс частиц материи, включающий кварки, которые составляют протоны, и лептоны, к которым относятся электроны.
На сегодняшний день физики ждут новых результатов от детектора CMS, которые помогут им подтвердить или опровергнуть отклонения поведения новой частицы от поведения, предсказанного Стандартной моделью.
Небольшой российский космический аппарат, находящийся на орбите, похоже, был повреждён обломком мусора, оставшимся после теста китайской антиспутниковой системы, возможно, даже серьёзно, говорят эксперты.
Столкновение, вероятно, произошло 22 января, когда фрагмент китайского спутника Fengyun 1C, намеренно разрушенного Китаем при демонстрации антиспутниковой системы в 2007 г., ударился о российский космический аппарат, согласно результатам анализа, проведённого Центром космических стандартов и инноваций (CSSI), расположенным в Колорадо Спрингс, Колорадо, США.
Технический директор CSSI Т.С. Келсо сообщил, что столкновение произошло между китайским космическим мусором и российским спутником "Блиц" (BLITS — Ball Lens In The Space), вес которого составляет около 7,5 килограмма. Обломки спутника Fengyun 1C были разбросаны в космосе после теста антиспутниковой системы, который проводился Китаем 11 января 2007 г., и представляют собой угрозу для спутников, находящихся на орбите, начиная с этого времени.
В настоящее время для подтверждения факта столкновения центром CSSI проводится дополнительный анализ.
В нейтронных звёздах — сверхплотных ядрах, оставшихся после взрывов массивных звезд — находится самая плотная материя в нашей Вселенной после материи чёрных дыр. Новые результаты, полученные с использованием наблюдений, проведённых космической обсерваторией Chandra и другими телескопами, дали учёным одно из самых надёжных на настоящее время соотношений между радиусом нейтронной звезды и её массой.
Телескопы наблюдали за 8 различными нейтронными звёздами, включая одну, находящуюся в шаровом звёздном скоплении 47 Тукана, расположенном в 15000 световых лет от нас на задворках Млечного пути.
Исследование показало, что радиус нейтронной звезды, масса которой составляет примерно 1,4 массы Солнца, составляет от 10,4 до 12,9 километра. Плотность вещества, расположенного в центре нейтронной звезды, оказалась примерно в 8 раз выше плотности ядерной материи, созданной на Земле. Это означает, что давление в сердце нейтронной звезды в десятки триллионов триллионов раз превышает давление, необходимое для формирования в ней алмазов.
Исследование было опубликовано в журнале The Astrophysical Journal.
Источник
Команда исследователей из Китая обнаружила доказательства того, что мощность взрывов звёзд, которые находятся в богатых металлами областях галактик, больше, чем у звёзд, взрывающихся в менее металличных областях.
Изучив остатки более чем 188 сверхновых типа 1а, команда исследователей обнаружила, что те из звёзд, которые находились в богатых металлами областях галактик и, возможно, в более молодых системах, имели склонность взрываться более мощно.
В настоящее время учёные считают, что вспышки сверхновых обусловлены процессом, в котором участвует белый карлик. Но так как массы одного белого карлика недостаточно для того, чтобы привести к взрыву, считается также, что у карлика должен быть компаньон — ещё один белый карлик или же обычная звезда. Однако установить точно природу звезды-компаньона обычно бывает довольно сложно, и не всегда удаётся это сделать.
В рамках нового исследования учёные смогли определить природу звезды-компаньона, типичной для сверхновых, возникающих в богатых металлами областях галактик: таинственными спутниками белых карликов оказались звёзды, подобные нашему Солнцу.
«Строительные кирпичики» жизни могут формироваться в суровых условиях глубокого космоса, указывается в новой научной работе. А это свидетельствует в пользу возможного ускорения биологической эволюции после падения кометы или метеорита на Землю, говорят исследователи.
Связанные пары аминокислот, называемые дипептидами, могут формироваться в условиях, приближенных к космическим, выяснила команда химиков.
Дипептиды, попавшие на Землю с кометами или метеоритами миллиарды лет тому назад, могли затем катализировать образование ещё более сложных молекул, необходимых для существования жизни в тех формах, в которых она нам известна, таких как белки и углеводы, говорят исследователи.
«Это было просто восхитительно — узнать, что самые простые биохимические «строительные блоки», которые, возможно, дали начало всем формам земной жизни, могли иметь внеземное происхождение», — сказал один из соавторов исследования Ричард Матиас из Калифорнийского университета, Беркли.
Это исследование было опубликовано в журнале The Astrophysical Journal.
Одна из главных загадок современной физики микромира – что произойдет с микрочастицами при попадании в черную дыру, если они связаны между собой так называемым явлением квантовой запутанности.
Квантовая запутанность – очень сложное явление микромира, которое выражается в строгой связанности между собой некоторых частиц. То есть, если частицы запутаны между собой, то чтобы не происходило с одной из них, это обязательно отражается и на второй, причем, даже когда они разнесены в пространстве за пределы любых известных взаимодействий. Если, к примеру, два фотона запутаны между собой, и при измерении спина первой частицы спиральность оказывается положительной, то спиральность второй всегда оказывается отрицательной, и наоборот.
Ученые давно ломают голову, что произойдет с такими частицами, если на их пути встанет черная дыра, которая поглощает абсолютно все – возникает неразрешимый парадокс. Профессор Сэмюэль Браунштейн и доктор Стефано Пирандола из Йоркского университета утверждают, что решили загадку.
Физики полагали, что на входе в черную дыру, чтобы не нарушать картину мира невозможным событием, должна существовать некая «огненная стена», своеобразный файервол - всеуничтожающее препятствие, не позволяющее квантово запутанным частицам попадать дальше в глубь дыры. Но что это такое физически, никто и понятия не имел, и представить даже не мог. Браунштейн и Пирандола полагают, что они эту загадку разрешили.
Они применили для решения задачи квантовую теорию информации — раздел, возникший на стыке квантовой механики и теории информации. Они предположили, что при попадании одной из запутанных частиц в дыру, за горизонт времени и событий, для сохранения термодинамического равновесия, информация кодируется на границе черной дыры и сохраняется таким образом для второй частицы. Вокруг дыры сохраняется определенный энергетический занавес вплоть до ее полного испарения и исчезновения, который содержит всю квантовую информацию и охраняет равновесие мира, гласит статья в Physical Review Letters.
Ионный двигатель (ИД) работает просто: газ из бака (ксенон, аргон и пр.) ионизируется и разгоняется электростатическим полем. Поскольку масса иона мала, а заряд он может получить значительный, ионы вылетают из двигателя со скоростями до 210 км/с. Химические двигатели могут достичь... нет, не чего-то подобного, а всего лишь в двадцать раз меньшей скорости истечения продуктов сгорания лишь в исключительных случаях. Соответственно, расход газа в сравнении с расходом химического топлива предельно мал.
Именно поэтому на ИД полностью или частично работали и работают такие «дальнобойные» зонды, как Hayabusa, Deep Space Oneи Dawn. И если вы собираетесь не просто по инерции лететь до далёких небесных тел, но и активно маневрировать близ них, то без таких двигателей не обойтись.
В 2014 году ионные двигатели справляют полувековой юбилей в космосе. Всё это время проблему эрозии не удавалось решить даже в первом приближении. (Здесь и ниже илл. NASA, Wikimedia Commons.) |
Как и всё хорошее, ИД любит, чтобы его питали: на один ньютон тяги нужно до 25 кВт энергии. Представим (вы уж простите нас за мечтательность!), что нам поручили запустить 100-тонный космический корабль к Плутону. В идеале даже для Юпитера нам потребуется 1 000 ньютонов тяги и 10 месяцев, а до Нептуна на той же тяге — полтора года. В общем, давайте про Плутоны всё-таки не будем, а то грустно как-то...
Ну а чтобы получить эти пока умозрительные 1 000 ньютонов, нам потребуется 25 мегаватт. В принципе, ничего технически невозможного: 100-тонный корабль мог бы принять атомный реактор. Кстати, в настоящее время НАСАи Министерство энергетики СШАработает над проектом Fission Surface Power. Правда, речь идёт о базах на Луне и Марсе, а не о кораблях. Но масса реактора не так уж высока — всего пять тонн при размерах в 3×3×7 м...
Ну ладно, помечтали — и хватит, скажете вы. И тут же вспомните частушку, якобы придуманную Львом Толстым во время Крымской войны. В конце концов, такой большой поток ионов, проходящий через двигатель (а это ключевое препятствие), вызовет его эрозию, и значительно быстрее, чем за десять месяцев или полтора года. Причём это не проблема выбора конструкционного материала (благо разрушаться в таких условиях будут и титан, и алмаз), а неотъемлемая часть конструкции ионного двигателя per se.
Так вот, исследователи из Лаборатории реактивного движенияНАСА считают, что как минимум частично покончили с этой проблемой.
При большой тяге ионы в двигателе врезаются в анод, что ведёт к анодному разбрызгиванию. Чем выше тяга двигателя и скорость ионов, тем быстрее, следовательно, будет эродировать анод.
Стенки из нитрида бора — самое уязвимое место ионного двигателя, однако магнитное поле смогло повысить их предельный ресурс в 500–1 000 раз. |
Они попробовали изолировать стенки анода (на базе нитрида бора) от положительных ионов магнитным полем. А линии такого магнитного поля были параллельны поверхности стенок, и по ним заряженные частицы уносились прочь, не трогая стенок. Решение, при всей его очевидности, оказалось довольно эффективным: скорость эрозии упала в 500–1 000 раз. Испытания проводились на ИД, основанном на эффекте Холлаи имеющем мощность в 6 кВт (условно-досрочно ~ четверть ньютона).
Разумеется, это не конец всех проблем. При дальнейшем масштабировании ИД энергия ионов может оказаться такой, что либо на защитное магнитное поле не хватит располагаемой электрической мощности, либо даже при её наличии обеспечить защиту от ионов полностью не получится. И всё же это решительный шаг вперёд: такоезамедление эрозии делает принципиально возможной отправку даже весьма тяжёлого корабля к относительно удалённым объектам Солнечной системы.
Отчёт об исследовании опубликован в журнале Applied Physics Letters .
Подготовлено по материалам Gizmag.
Новые данные исследования открытого в минувшем году на Большом адронном коллайдере бозона делают его все более похожим на бозон Хиггса, заявил директор ЦЕРН по исследовательской работе и вычислениями Серджио Бертолуччи.
Впрочем, пока физики не спешат называть новый бозон частицей Бога.
"До тех пор, пока мы не сможем уверенно установить спин частицы, она будет оставаться "хиггсоподобной". Только когда мы установим, что спин равен нулю, мы сможем звать ее "хиггсом", - заявил Бертолуччи.
Вместе с тем, данные, представленные на конференции коллаборациями ATLAS и CMS, оставляют все меньше сомнений в том, что открыт именно "хиггс".
В частности, анализ информации с детектора CMS позволил ученым с достоверностью 98,5% исключить вариант, что спин новой частицы равен 2, а не нулю, и с достоверностью 99,9% исключить вариант, при котором ее спин равен 1. Данные детектора ATLAS также показывают, что спин нового бозона должен быть равен нулю.
Ученым, однако, предстоит еще много работы даже после того, как будет доказана хиггсовская природа частицы - не исключено, что это не вполне стандартный хиггс, а частица, совместимая с другими, более экзотическими теориями.
Ранее американский физик-теоретик Джозеф Ликкен заявил, что открытый специалистами ЦЕРН в минувшем году новый бозон, который, возможно, является частицей Бога, "обрекает" Вселенную на мгновенную гибель.
- Научные труды...
- Видеоматериалы
- Каталог физических демонстраций
- 1. Механика...
- 2. Колебания и молекулярная физика...
- 3. Электричество и магнетизм...
- 3.1 Электрическое поле
- 3.2 Проводники в электрическом поле
- 3.3 Энергия электрического поля
- 3.4 Постоянный электрический ток
- 3.5 Магнитное поле
- Политика
- Солнечная система
- Эфир
- Ацюковский В.А. Лекции
- Черепенников В.Б. Науке нужна защита от лженаучных мошенников. Монография.
- Российской академии наук фундаментальная наука не нужна. Монография. Черепенников В.Б.
- Псевдонаучные труды (критика)
- Псевдонаучные статьи (обсуждение)
- Полемические статьи (обсуждение)
На сайте:
Интернет-журнал Ньютоновские чтенияНовости наукиПолитикаСолнечная система07.03.2023 09:50