Рус Eng
Новости науки
Чем мы занимались до сих пор? Есть официальная теория о том, что личность человека – этого его тело. Образно говоря – «серьезная наука» утверждает, что человек находится вот в этом доме. И мы методично обошли все помещения этого дома. Мы обнаружили массу сложнейших химических реакторов, по непонятной технологии производящих сложнейшие химические соединения. Но мы не нашли личности человека, мало этого, не нашли и следов ее. Что дальше? Дальше надо выходить из этого дома и искать вокруг него.
Повторю, тело человека не обнаруживает никакой способности быть личностью человека – тело не обнаруживает способности обеспечивать память человека, обеспечить его способность думать, переживать, испытывать эмоции.
Само тело тоже является необычным химическим реактором. Вне тела все химические реакции подчиняются законам, которые в организме как бы теряют силу. В организме отсутствует тот обычный химической хаос перемещения реагентов и продуктов реакции, который обеспечивает энтропия, отсутствуют равновесные состояния, которые мы видим вне организма. Продукты реакции в организме сразу же образуют сложнейшие молекулы и в таких количествах, которые в растворе вне организма невозможно получить. В организме действует какая-то осмысленная сила (если ее так можно назвать).
Однако, этой силе, которая организовывает этот исключительный порядок протекания химических процессов в организме, в самом организме тоже неоткуда взяться.
Мы, судя по всему, сказанному до этого, нащупали эту силу – это сила или гравитационного поля или поля, родственного гравитационному. Гравитационное поле по своему быстродействию и возможностям менять свою силу, безусловно, может создать несущий информацию кодированный сигнал, обеспечивающий наше существование, как личностей. Но этого мало - это всего лишь сигнал.
Для того, чтобы мы, как личность, существовали, этот сигнал должен быть записан на жесткой подложке, на которой он может храниться и с которой может считываться для своей переработки в наши мысли, а мысли, в свою очередь, снова на чем-то записываться для надежного хранения. Таким образом, нужно искать подложку – нужно искать, на чем мы записаны.
В проблеме подложки есть еще и такой принципиальный вопрос, для прояснения которого снова обратимся к компьютеру, как к своему аналогу. Представим, что «железо» компьютера это наше тело, а мы – наша личность – это запись на жестком диске компьютера. Вот кто-то отключил компьютер от источника питания – убил «наше тело». Кто-то даже разобрал компьютер на мелкие части. Все – «наше тело умерло, и черви его съели». Но если подложка, на которой мы записаны – сам жесткий диск компьютера – остался цел, то и мы не умерли. Этот диск можно вставить в любой целый компьютер, «и мы снова оживем». Следовательно, чтобы убить нас, как личность, нужно уничтожить подложку, на которой мы записаны. То есть, вопрос нашего бессмертия, по сути, сводится к вопросу – можно ли уничтожить подложку, на которой мы живем?
Так на чем наша личность живет, на чем она записана и пишется, черт возьми?!
Посмотрев вокруг, не нахожу никакой подходящей подложки. Придется на этом рассмотрение фактов закончить и перейти к гипотезам, правда, тоже основанным на фактах и здравом смысле.
Итак, я не нахожу никакой подходящей подложки для нас, кроме эфира. Давайте немного об эфире, и начнем с вопроса, а что это такое?
В одном из обсуждений предыдущих тем прошло сообщение, что на сегодня уже имеется не менее 14 теорий эфира, поэтому осветим предысторию вопроса об эфире. На рубеже позапрошлого и прошлого веков у физиков-теоретиков возникла проблема, о которой в одной из давних дискуссий специалист, считающий, что эфира нет, и специалист, считающий, что эфир есть, рассказали так (выделено мною):
Специалист, отрицающий наличие эфира: «В 1887 году физика была в тупике: опыт с интерферометром, поставленный Майкельсоном и Морли, не обнаружил тех эффектов, которые должны были бы иметь место в соответствии с тогдашними представлениями в науке. Эти представления таковы: Ньютон в 1687 году постулировал существование абсолютного пространства и абсолютного времени. Френель в 1820 году выдвинул волновую теорию света, в соответствии с которой распространение световой волны имеет место по отношению кбестелесной среде – эфиру, заполняющей все бесконечное пространство. Этотэфир представлялся межзвездной субстанцией, наподобие тому, как воздух окружает нас в обыденной жизни. При этом он обладал жесткостью наподобие твердого тела и был легче любого газа».
Специалист, считающий наличие эфира реальностью: «Ради исторической справедливости напомним, что вышеупомянутый «жуткий кризис» случился из-за представлений о природе света. Которые были, мол, больно наивными. А особенно – у Лорентца, чья концепция по законченности своей наивности была самой выдающейся. Всё пространство у него было под завязку заполнено особой субстанцией – эфиром. Механические напряжения в этой субстанции описывались уравнениями Максвелла. Читаешь Лорентца и изумляешься: становится совершенно понятно, почему уравнения Максвелла именно таковы, каковы они есть. А также – почему в эфире возможны упругие волны. Которыми, как считалось, и был свет. Причём, эта эфирная концепция охватывала и вещество тоже! Лорентц представлял «частички материи» как могущие свободно передвигаться «местные модификации в состоянии эфира». Развив теорию Максвелла на случай присутствия электрических зарядов и выведя законы их взаимодействия и движения, Лорентц объяснил все известные тогда явления в оптике, электродинамике, а также в испускании и поглощении тепла».
Как видите, оба специалиста говорят об одном и том же: было время, когда достаточно авторитетные физики считали безусловным факт того, что все пространств заполнено какими-то мелкими частицами, которые, кроме того, связаны между собою жестко, как атомы в твердом кристаллическом веществе. Эти физики считали так потому, что им так хотелось? Да нет, - они так считали потому, что иначе нельзя было объяснить волновую природу света. Если свет это волна (а это было проверено и сомнений в этом не было), то должна была быть и среда, которая волнуется. Вы можете представить себе волнующуюся пустоту? Я – нет, те физики, да и много нынешних, тоже не могли и не могут. И вот тут возникла проблема.
Мой знакомый доктор физико-математических наук объяснил мне ее так. Повторю, все открытые в то время физические явления хорошо объяснялись, если принять, что пространство Вселенной заполнено эфиром, причем, эфир должен был иметь свойства твердого тела. Но ведь другие твердые тела перемещаются по Вселенной без сопротивления, не теряя скорости. Как одно твердое тело может перемещаться сквозь другое твердое тело без сопротивления с его стороны?? Вот это физики объяснить не могли.
Ну и что? Надо было продолжать эксперименты – надо было уточнять свойства эфира и искать объяснения вопросу прохождения тел сквозь эфир. Но в то время физиков уже начали заменять теоретики, а теоретики пошли простым путем – путем голых умствований: они то, что не могли объяснить (эфир), объявили не существующим, а вместо подтвержденных экспериментами положений, начали закладывать в основу своих теорий постулаты – утверждения, принимаемые без доказательств.
Пример постулата – утверждение «бог есть!». Этот постулат лежит в основе любой религии (теории верования). Уберите этот постулат, и религия перестанет существовать. То есть, постулат, это, по сути, догма, в которую нужно верить, и отличает постулаты от церковных догм только то, что часть постулатов действительно очевидны, и их действительно нет смысла доказывать. Но уткнувшись в задачу, которую физики на тот момент не могли решить, физики очевидность истины постулата сделали для себя необязательной, теперь для них постулатом стало то, с помощью чего они могут «доказать» свою теорию. «Логика» тут такая - раз теоретики могут доказать свою теорию с помощью данного постулата, то, значит, этот постулат и есть истина. Физика скатилась до маразма, при котором как бы физик Л. Ландау мог гордо заявить: «Математический аппарат физики достиг такого совершенства, что мы можем обсчитать то, чего не можем представить», - и никто его не высмеивал и не задавал вопрос: «А зачем обсчитывать то, чего нельзя себе представить?». В какой степени вы будете считать умным кассира супермаркета, который обсчитает вам покупку, не представляя, что вы купили, а только потому, что с таким обсчетом чек выглядит очень красивым?
Итак, физики начали с того, что не смогли представить себе, как твердое тело может проходить сквозь твердое тело без сопротивления. Ведь во Вселенной все тела мчаться без какого-либо замедления скорости – без какого-либо сопротивления. Как же эфир может быть твердым телом? И физики быстро сдались. А, кстати, можно ли было уже в то время объяснить, как одно твердое тело проникает сквозь другое твердое тело без сопротивления? Уверен, если бы вопрос был поставлен именно так, то, со временем, физики его бы, в конце концов, объяснили. Например, так, как объясняю это я.
Проделаем мысленный эксперимент, который легко воспроизвести в натуре. Возьмем гладкую поверхность, скажем, гладкую доску, выполним на ней сферические лунки диаметром, при котором капелька ртути в лунке будет близка по форме к шарику, и глубиной, при которой капелька ртути будет отрываться от протекающего над лункой объема ртути и падать в лунку под действием силы тяжести. Такой диаметр лунки нужен только для красоты - для того, чтобы капельки ртути в этих лунках имели вид не лужиц, а частичек, - чтобы эти капельки зримо моделировали некие частицы эфира.
Итак, расположим в этих лунках на доске капельки ртути. Это будет модель частичек эфира, а вся доска с капельками ртути, обеспечивающая твердостью древесины, чтобы эти капельки жестко находились на одном и том же расстоянии друг от друга (как атомы в кристаллах), будет двухмерной моделью всего эфира. Затем доску наклоним и будем спускать по ней лужицы ртути так, чтобы эти лужицы скатывались над лунками. Вот эти лужицы скатывающейся по доске ртути, будут у нас моделью элементарных частиц, из которых состоят атомы всего вещества, в том числе и твердых тел.
Рядом, на второй доске с такой же гладкой поверхностью и точно так же наклоненной, но без лунок, будем спускать точно такую же лужицу ртути, чтобы смоделировать прохождение частиц вещества в вакууме – в пространстве без эфира.
На первой доске с лунками выступающие из лунок капельки ртути должны, казалось бы, являться препятствием движению лужицы по доске - казалось бы, и-за них движение лужицы ртути должно тормозиться. Но на самом деле не будет никакого сопротивления движению этой лужицы. Поскольку силы поверхностного натяжения у фронта лужицы ртути будут подтягивать лужицу вперед (ускорять ее), но силы поверхностного натяжения отрывающихся в лунки капель ртути у заднего края лужицы, будут тормозить ее. Вместе эти силы уравновесят друг друга, а в итоге лужицы на обеих досках будут спускаться по наклонной поверхности с одинаковой скоростью – без какого-либо видимого сопротивления.
Я не предлагаю это решение в качестве единственной модели эфира. Я просто хочу показать, если эфир состоит из вещества, из которого состоят элементарные частицы (электроны, протоны, нейтроны и те частицы, из которых, возможно, состоят элементарные частицы), то тогда твердые тела будут проходить сквозь эфир без сопротивления, а эфир, тем не менее, будет иметь свойства твердого тела. С другой стороны, а почему частицам эфира и не являться теми мельчайшими частицами, из которых и состоит все вещество?
Сегодня утверждать, что эфир это только гипотеза, нельзя. И дело не только в многочисленных экспериментах, прямо и косвенно подтверждающих наличие эфира, и не только в том, что даже в церкви Святой науки отрицают эфир только рьяные попы секты святого Альберта (правда, получившие абсолютную власть над деньгами, выделяемыми на научные исследования). А дело в вопросе: а нам – нашей личности - куда деваться, где приют найти?
В веществе тела нашей личности и при жизни тела нет, но где-то же мы обязаны быть! И если не в эфире, то где? Поскольку внятного ответа на этот вопрос я не встречал, то на сегодня остается один ответ – в эфире!
И этот ответ не так уж и плох или невероятен.
Группа астрономов, под руководством Университета Кутрин (Curtin University), обнаружила новую популяцию взрывающихся звезд, которые «отключают» передачу радио-сигналов перед коллпасом в черную дыру.
Эти взрывающиеся звезды используют всю свою энергию, чтобы испустить один последний сильный луч высоко-энергетического излучения – известный как гамма-всплеск – перед тем, как умереть.
До сих пор, считалось, что после всех гамма-всплесков следует так называемое радио-послесвечение – предположение, которое решила проверить группа австралийских астрономов из Центра Небесной Астрофизики CAASTRO при университете Кутрин и Университете.
"Мы ошибались. После того, как мы изучили ультра-чувствительные изображения гамма-всплесков и не обнаружили на них никакого послесвечения, мы можем утверждать, что теория была неправильной, и наши телескопы не подвели нас", заявляет руководитель исследования профессор Пол Хэнкок (Paul Hancock).
Техника, которую использовали для получения ультра-чувствительных снимков, была недавно описана в журнале Astrophysical Journal.
Она позволила суммировать результаты 200 различных наблюдений, накладывая их друг на друга, чтобы воссоздать снимок гамма-всплеска в намного более высоком качестве – и все же ученые не обнаружили никаких признаков послесвечения.
"В нашей работе мы предполагаем, что должно быть, существуют два разных типа гамма-всплесков, возможно, это связано с разницей в магнитных полях взрывающихся звезд", - говорит профессор Хэнкок. .
"Считается, что гамма-всплески обозначают рождение черной дыры или нейтронной звезды, - и у той, и у другой сверхплотные ядра. Однако нейтронные звезды имеют настолько сильное магнитное поле (в миллион раз сильнее, чем магнитное поле черной дыры), что произвести гамма-всплеск становится более трудной задачей.
"Мы считаем, что у звезд, которые в результате коллапса образуют нейтронную звезду, остается достаточно энергии на то, чтобы испускать послесвечение, в то время как те, которые становятся черными дырами, используют всю свою энергию на финальный гамма-всплеск".
В настоящее время ученые проводят новое исследование, для того, чтобы проверить правильность этой теории и увидеть, есть ли другие различия между двумя тепами всплесков.
Массивные звезды – те, масса которых как минимум в 8 раз превосходит массу Солнца – представляют собой загадку для ученых: каким образом они вырастают до таких размеров, в то время как подавляющее большинство звезд Млечного Пути - значительно меньше?
Чтобы понять это, астрономы с помощью телескопа ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array/Атакамская большая миллиметроваясубмиллиметровая решетка) наблюдали за ядрами самых темных, холодных и плотных облаков в нашей галактике, надеясь таким образом приоткрыть завесу тайны звездообразования.
Эти объекты, известные как Инфракрасные Темные Облака, расположенные в 10 000 световых лет от нас в направлении созвездий Орла и Щита.
Из-за того, что ядра этих облаков такие массивные и плотные, они в результате гравитации должны бы уже были сжаться в новые звезды размера Солнца. Если звезда еще не начала светиться, это говорит о том, что в облаке происходят еще какие-то процессы, препятствующие коллапсу.
Звезды среднего размера, как Солнце, начинают свое существование, как плотные скопления водорода, гелия и других элементов в больших молекулярных облаках, при этом масса этих скоплений является относительно небольшой. После того, как из окружающего газа появляется начальное ядро, под силой гравитации происходит коллапс вещества через закручивающийся аккреционный диск, в котором в конечном итоге могут сформироваться планеты. После того, как масса собирается в достаточном количестве, начинается ядерный синтез и формируется звезда.
Такая модель формирования звезд подходит к большей части звезд нашего Млечного Пути, однако для того, чтобы понять, как формируются более массивные звезды, нужны дополнительные объяснения.
Ключ к решению загадки – в том, чтобы найти примеры массивных беззвездных ядер – для того, чтобы своими глазами увидеть, как зарождаются массивные звезды.
Группа астрономов из США, Великобритании и Италии использовала телескоп ALMA для того, чтобы заглянуть внутрь этих ядер и увидеть там уникальные химические сигнатуры, в том числе изотоп дейтерий, таким образом измерив температуру этих облаков, чтобы понять, формируется ли звезды. Важность дейтерия – в том, что он связывает определенные молекулы в холодных температурных условиях. Когда звезда «включается» и нагревает окружающий газ, дейтерий быстро уходит; его заменяет более часто встречающийся изотоп водорода.
Наблюдения ALMA обнаружили дейтерий в больших количествах, позволяя предположить, что облако является холодным, в нем нет звезды. Это говорит о том, что некие силы противодействуют коллапсу ядра и дают облаку дополнительное время на формирование массивной звезды. Ученые предположили, что облако могут поддерживать в текущем состоянии мощные магнитные поля, отодвигая его коллапс.
Эти наблюдения были проведены на ранних стадиях научной кампании ALMA. Будущие исследования, в которых будут принимать участие все 66 антенн телескопа, позволят узнать еще больше подробностей об этих регионах формирования звезд.
Количество спиральных рукавов Млечного Пути – в два раза больше, чем считалось ранее. Ученые пришли к такому выводу, в результате анализа областей формирования звезд.
Это исследование было сконцентрировано на звездах, масса которых в восемь и более раз больше массы нашего Солнца (такие звезды, которые в конце концов взрываются как сверхновые) на самой ранней стадии их развития, когда они все еще находятся в облаках газа и пыли, сформировавших их. Ученые нашли 1650 таких звезд и затем установили расстояние до этих звезд (красные точки на этом снимке; черной точкой обозначено положение нашей Солнечной Системы).
По большей части, звезды расположены в виде четырех спирально закручивающихся рукавов. По словам ученых, всего лишь около 40 процентов этих молодых, массивных звезд расположены в ранее обнаруженных регионах звездообразования. В 2008 году другая группа ученых, которая нанесла на карту около 110 миллионов звезд, нашла доказательство существования всего двух спиралевидных рукавов – однако эта перепись звезд помогла обнаружить множество более холодных и старых звезд меньшего размера, у которых было достаточно времени на то, чтобы мигрировать из тех областей, где они сформировались.
В то время как новый анализ говорит о том, что в двух спиральных рукавах содержится намного больше звезд, чем в двух других структурах, общий уровень формирования молодых, массивных звезд во всех четырех вновь обнаруженных спиральных рукавах примерно одинаковый. Проведенный в 1950-х годах обзор галактических регионов, где происходит образование звезд, позволил предположить существование четырех рукавов, которое подтвердило нынешнее исследование.
Несмотря на то, что это исследование открыло больше регионов формирования звезд, оно не говорит о том, что общее количество звезд галактики намного больше, чем считалось ранее, потому что молодые, массивные звезды, которые были предметом этого исследования, составляют только небольшой процент от общей популяции.
Это изображение – стоп-кадр видео, сделанного агентством NASA на основании данных, полученных от SDO (Solar Dynamics Observatory / Обсерватории Солнечной Динамики). На нем показаны разные спектры цветовых волн, которые невидимы невооруженным глазом, при этом их видят «глаза» телескопа. SDO переводит эти волны в изображения, которые может воспринимать человеческий глаз, а затем этот свет раскрашивается в разные цвета.
Желтый свет с длиной волны 5800 ангстрем, например, исходит от вещества, разогретого до температуры около 5700 градусов Цельсия, - это поверхность Солнца. Крайняя ультрафиолетовая область спектра с длиной волны 94 ангстрема, которая обычно окрашивается в зеленый цвет на снимках SDO, - это излучение атомов, нагретых до 6 300 000 градусов Цельсия, - именно таких температур они разогреваются во время солнечных вспышек.
Исследуя снимки Солнца в разных цветовых спектрах – сейчас этим занимается не только SDO, но и другие миссии NASA: IRIS (Interface Region Imaging Spectrograph/спектрограф для изучения переходного слоя), миссия по изучению солнечной активности Solar Terrestrial Relations Observatory (Обсерватория по изучению взаимодействия Солнца и Земли) и совместный проект американского и европейского космических агентств Solar and Heliospheric Observatory (Обсерватория Солнца и Гелиосферы), - ученые могут отследить, как нагретые частицы движутся через солнечную атмосферу.
Внутренняя миграция громадных экзопланет может замедляться из-за «планетных ловушек» в дисках пыли и газа вокруг их звезд.
Эти ловушки могли бы объяснить присутствие сверхгорячих газовых гигантов, известных как «горячие Юпитеры», которые, согласно существующим моделям образования планет, должны были бы, двигаясь по спирали, давно быть поглощенными их звездами, в процессе, известном, как миграция I типа.
Ясухиро Хасегава (Yasuhiro Hasegawa), университет МакМастера в Онтарио, Канада, сотрудничестве с Ральфом Пудритцем (Ralph Pudritz) создали модели планетных ловушек в растущих дисках, чтобы определить их роль в замедлении внутренней миграции вновь сформировавшихся планет.
После того, как образуется звезда, на орбите вокруг нее остается диск пыли и газа. Позднее из этого диска формируются планеты. Иногда эти планеты мигрируют вовнутрь. Существующие модели планетарной формации предполагают, что такие объекты должны, двигаясь по спирали, в течение миллиона лет быть поглощенными своими звездами, однако возраст известных астрономам горячих Юпитеров намного больше.
Массы горячих Юпитеров сравнимы с массой Юпитера нашей Солнечной Системы, однако они находятся намного ближе к своим звездам, некоторые вращаются по орбите, которая находится ближе к звезде, чем орбита Меркурия по отношению к Солнцу.
Неожиданные изменения в плотности поверхности или температуре диска могут создавать «планетные ловушки», замедляющие движение по спирали. Эти планетные ловушки сами постепенно движутся ближе к звезде, однако намного медленнее, чем двигалась бы планета сама по себе.
Планетные ловушки не замедляют рост планеты, - только ее движение к звезде. «Пойманные» планеты продолжают притягивать пыль и камни, постоянно увеличиваясь в процессе аккреции. В конечном итоге, планета достигает достаточного размера, для того, чтобы сбежать из ловушки. "Когда масса становится достаточно большой – больше 10 масс Земли, ловушка в диске открывается, и планета выпадает из нее", - говорит Хасегава.
С такой массой планеты быстро расчищают пространство вдоль своей орбиты в аккреционном диске и начинают мигрировать по II типу. Движение к звезде при миграции II типа намного медленнее, чем при миграции I типа. Миграция II типа заканчивается, когда большая часть диска становится частью планеты или же убирается с ее пути.
Диски с более высоким уровнем аккреции формируют планетные ловушки дальше от звезд. В результате, планеты в таких дисках выпадают из ловушек на расстоянии, в 10 раз большем, чем расстояние от Солнца до Земли (1 астрономическая единица, ае); это расстояние равно приблизительно 150 миллионов километров, в то время как в дисках, где вещество собирается более медленно, планеты выпадают из ловушек на расстоянии от 1 до 5 а.е.
"Наблюдения за экзопланетами позволяют предположить, что газовые гиганты обычно собираются на расстоянии около 1 а.е. от своей звезды. Это скопление газовых гигантов естественно, если здесь играют роль планетные ловушки", - говорит Хасегава.
Работа ученых была опубликована в Astrophysical Journal 20 ноября.
Новый способ определения массы отдаленных планет может помочь в определении их пригодности для жизни. За последние два десятилетия астрономы подтвердили существование более 900 планет вне Солнечной Системы. Теперь ученые хотят не просто обнаруживать эти экзопланеты, но анализировать их в деталях, чтобы ответить на вопрос, насколько пригодны для жизни они могут быть.
Зная массу планеты, ученые могут лучше понять, каков состав ее атмосферы и является ли ее поверхность скалистой или газовой. Так же масса планеты может подсказать, как планета охлаждается, тектонику ее плит, как она генерирует магнитные поля и уходит ли газ из атмосферы.
Однако, методы, при помощи которых можно узнать вес экзопланеты, ограничены. Главной техникой, которую сейчас используют ученые, является измерение радиальной скорости. Проблема состоит в том, что метод радиальной скорости неэффективен для измерения массы множества планет, которые не оказывают видимого влияния на их звезды; в это число входят планеты с низкой массой, планеты, которые вращаются по орбите на большом расстоянии от своих звезд, и те планеты, которые вращаются вокруг звезд с высокой активностью, когда возмущения на поверхности звезды скрывают притяжение планеты.
Теперь астрономы разработали метод, который позволяет определить массу звезды, просто глядя на ее атмосферу.
Атмосфера экзопланеты становится более разреженной по мере набора высоты, так же, как земная. Это происходит потому, что сила гравитации планеты становится слабее с увеличением расстояния. Так как сила притяжения планеты зависит от ее массы, ученые могут вычислить массу экзопланеты, изучая то, как ее атмосфера становится более разреженной с набором высоты. Этот метод подразумевает наблюдение за светом звезды через атмосферы этих планет, когда они проходят перед своими звездами, для того, чтобы определить, насколько падает атмосферное давление на высоте (ограничение этого метода – в том, что его можно применять только к тем планетам, у которых есть атмосферы).
Чтобы проверить этот метод, известный под названием MassSpec (масс-спектрометрии), ученые опробовали его на планете HD 189733b, расположенной на расстоянии 63 световых лет от Земли и открытой в 2005 году. Значение массы, которое они определили в результате применения этого метода, практически совпало с тем значением, которое было получено в результате применения техники радиальной скорости: около 1,15 массы Юпитера.
В настоящее время метод MassSpec работает только с газовыми гигантами – планетами, размер которых сравним с размером Юпитера или Сатурна, он может определить массу газовых гигантов, активность звезд которых слишком велика для того, чтобы к ним можно было применить метод радиальной скорости.
Когда (и если) будут запущены космические телескопы, такие, как космический телескоп NASA James Webb Space Telescope (Телескоп Джеймса Вебба) и EChO (Exoplanet Characterisation Observatory/Обсерватория Характеристики Планет) Европейского Коссмического Агентства, метод масс-спектрометрии можно будет использовать для определения массы планет, подобных Земле, скалистых планет, которые до 10 раз больше Земли и газовых планет – мини-Нептунов, масса которых так же до 10 раз больше земной.
"Теперь у нас есть метод, который может определять массу планет, которые находятся достаточно далеко от своих звезд, чтобы быть пригодными для жизни. Мы показали, что его можно будет применить к планетам, сходным по размеру с Землей, в течение ближайших десяти лет ", - заявил руководитель исследования Джулиен де Витт (Julien de Wit).
Де Витт и его коллега Сара Сигер (Sara Seager) опубликовали свою работу в издании Science от 20 декабря.
Андреа Алу (Andrea Alu) из Техасского университета в Остине — едва ли не самый именитый разработчик технологий оптического обмана. Он занимается созданием концепций для "шапок-невидимок": объектов различного рода и принципа работы, которые способны сделать невидимыми предметы, находящиеся за ними.
Ранее мы писали о "шапке-невидимке" для трёхмерных объектов, а также о "плаще-невидимке", скрывающем предметы в широком диапазоне частот. Объединив эти технологии, Алу и его коллеги продвинулись дальше и теперь сообщают о своей новейшей разработке.
Напомним, что технологии "невидимок" физики условно делят на активные и пассивные. К пассивным относятся те, которые не требуют электрического питания и функционируют исключительно за счёт свойств метаматериалов, из которых они изготовлены. Активые "шапки-невидимки" работают на электроэнергии и, как выяснили Алу и его коллеги в своём предыдущем исследовании, являются наиболее перспективными оптическими обманщиками.
Концепция новой "шапки-невидимки" (правда, разработчики называют её "плащом-невидимкой", вспоминая не русский народный вымысел, а накидку Гарри Поттера) подразумевает использование активной технологии, а значит, наличие внешнего источника питания. Как утверждают физики в своей статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, данная технология сможет заинтересоватьне только военных и фокусников, но и медиков. Помимо функции маскировки новый "плащ" будет способен улучшать сотовую и радиосвязь, а также увеличить эффективность биомедицинского зондирования.
"Многие проекты в области разработки оптических обманов ориентированы на подавление видимости лишь при определённых условиях или для какой-то одной длины волны электромагнитного излучения. Но по сути все эти технологии очень ограничены. Мы докажем, что плащи-невидимки могут стать широкополосными, то есть работать с большим диапазоном электромагнитного спектра, и продвинем технологию далеко за пределы пассивных невидимок из метаматериалов. Я считаю, что наш проект помогает нам понять фундаментальные проблемы подавления рассеяния света от различных объектов на нескольких длинах волн и показывает реалистичный путь для преодоления этих проблем", — говорит Алу.
Новый плащ будет состоять из аккумулятора, электрической цепи и усилителей для повышения мощности сигналов. Объект будет способен снижать рассеяние в более широком диапазоне частот, но не подавлять его полностью.
Коллеги Алу, не принимавшие участия в исследовании, говорят, что данная работа — большой шаг вперёд, ведь именно охват широкого диапазона длин волн является залогом успеха в дальнейшем создании "невидимки", скрывающей предметы полностью от приборов и людских глаз.
В рамках своего эксперимента физики сконструировали "метаповерхность" (тонкое покрытие из метаматериала) из плотного массива квадратных кусков металла и подсоединили их к расставленным в строго определённом порядке операционным усилителям, которые используют энергию из аккумулятора для расширения полосы пропускания.
"В нашем случае, если мы объединяем пассивную поверхность из метаматериала и подходящие усилители, то мы фактически обходим все ограничения стандартных маскирующих технологий, значительно расширяя диапазон рабочих частот", — рассказывает Алу в пресс-релизе университета.
Разработчики утверждают, что их технология имеет массу практических применений. "Скрываясь" от соседних передающих и приёмных антенн, можно значительно улучшить беспроводную связь и снизить число сбоев в работе системы. Учёные также предположили, что "плащ-невидимку" можно использовать для улучшения методики медицинского зондирования, ближнепольной визуализации и аккумулирования энергии.
Исследователи продолжают работать как над теоретическим улучшением технологии, так и над практическими экспериментами.
Астрономы, которые сотрудничают по программе Supernova Legacy Survey (SNLS), исследовали две самые яркие и отдаленные из когда-либо зарегистрированных сверхновых. Они находятся в 10 миллиардах световых лет от нас и яркость их в сто раз превышает яркость обычной сверхновой. Открытие будет опубликовано в Astrophysical Journal 20 декабря.
Эти не так давно открытые сверхновые особенно интересуют ученых потому, что механизм, который питает их энергией – коллапс гигантской звезды в черную дыру или нормальную нейтронную звезду – не может объяснить их необыкновенную яркость. Открытые в 2006 и в 2007 году, эти сверхновые были настолько необычны, что астрономы не сразу смогли понять, что это такое и определить расстояние от этих объектов до Земли. Потребовались дополнительные наблюдения, чтобы определить расстояние и энергию взрывов. Затем последовали годы теоретического анализа для того, чтобы определить, благодаря чему появилось такое количество энергии.
Одна из этих сверхновых, SNLS-06D4eu, является наиболее отдаленным и, возможно, самым ярким представителем класса взрывов, который называется сверхъяркие сверхновые.
Новое исследование позволило выяснить, что энергию сверхновых, похоже, поддерживает создание магнетара, - нейтронных звезд, обладающих исключительно сильным магнитным полем и совершающих сотни оборотов вокруг собственной оси за секунду. Магнетары обладают массой, равной массе Солнца, при этом их размер равен размеру большого города. Сила их магнитного поля в сто триллионов раз больше силы магнитного поля Земли.
Ученым удалось создать модели сверхновых, которые объясняли данные наблюдений. По их мнению, это был взрыв звезды, превосходящей Солнце по размеру в несколько раз и богатой углеродом и кислородом. Изначально, возможно, звезда была намного больше, но, очевидно, сбросила свои слои задолго до взрыва, оставив только небольшое, неприкрытое внешними слоями ядро. Благодаря необыкновенно быстрому вращению, из ядра сформировался магнетар, а высвободившаяся энергия этого вращения устроила настоящее «магнитное безумие».
Эти сверхновые находятся так далеко, что ультрафиолетовый свет, который высвободился в момент взрыва, растянулся в результате расширения Вселенной. Благодаря красному смещению его длины волн стали видны человеческим глазом. Вот почему вначале астрономов сбили с толку результаты наблюдений: до этого они никогда не видели такой далекой сверхновой в ультрафиолетовом свете. Это дало им редкую возможность изучить внутренние механизмы работы этих сверхновых. Сверхъяркие сверхновые являются настолько горячими, что самая верхняя часть исходящего от них света находится в ультрафиолетовой части спектра. Но из-за того, что ультрафиолет блокируется земной атмосферой, до сих пор его ни разу не удавалось наблюдать полностью.
Сверхновые взорвались, когда Вселенной было всего 4 миллиарда лет, задолго до того, как появилось Солнце. На его месте была другая звезда, которая потом умерла, и из газового облака которой появилось Солнце и Земля. На Земле появилась жизнь, затем люди изобрели телескопы, которые уловили фотоны, столкнувшиеся с Землей после путешествия длиной в 10 миллиардов лет.
Такие сверхъяркие сверхновые являются редкими, соотношение их и обычных сверхновых 1:10000. В основном они взрываются в более примитивных галактиках – таким, в которых содержится меньшее количество элементов тяжелее водорода или гелия – в ранней Вселенной таких галактик было больше.
В системе близлежащей звезды Фомальгаут А (Fomalhaut) имеются как экзопланета, так и кольцо комет, которое представляет собой действительно впечатляющее зрелище. Группа ученых объявила о новом открытии, сделанном при помощи Herschel Space Observatory (космической обсерватории Гершель): наименее массивная из трех звезд системы Фомальгаут, Фомальгаут С, как оказалось, имеет свой собственный пояс комет. Ученые опубликовали свое открытие в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Фомальгаут A - одна из самых ярких звезд на небе. Расположенная на расстоянии 25 световых лет от нас, в созвездии Южной Рыбы (Piscis Austrinus), она светится бело-голубым светом и хорошо видна в Южном Полушарии. В северных широтах она видна только осенью. Звезда Фомальгаут С, так же известная под именем LP 876-10, - тусклый красный карлик, невидимый без телескопа; о том, что она является частью системы Фомальгаут, стало известно только в октябре этого года.
Яркость Фомальгаут А сделала эту звезду предметом пристального внимания космического телескопа Hubble (Хаббл); астрономы с его помощью обнаружили кольцо комет, сначала заметили признаки, а потом получили и прямое изображение планеты, Фомальгаут b, в 2008 году (для обозначения звезд астрономы используют заглавные буквы, а для обозначения планет – строчные, поэтому Фомальгаут b – это планета, а Фомальгаут B – вторая звезда в системе).
Новое открытие может помочь решить некоторые загадки системы Фомальгаут. Руководитель исследования Грант Кеннеди (Grant Kennedy), сотрудник Института Астрономии Кембриджского Университета, говорит: "Два кометных кольца в одной системе – большая редкость. Учитывая, что расстояние между двумя звездами – 2,5 световых года, можно сказать, что эта система является одной из систем с самым большим расстоянием между звездами. Нас очень интересует, как получилось, что обе звезды – как Фомальгаут А, так и Фомальгаут С, - имеют пояса комет, и связаны ли эти пояса друг с другом каким-либо образом."
Ученые надеются с помощью этого открытия решить одну из главных тайн системы Фомальгаут: орбиты кометного кольца и планеты вокруг Фомальгаут А – эллиптические. Считается, что такие орбиты являются результатом воздействия на систему еще какого-либо объекта, - возможно, пока еще не обнаруженной планеты или же одной из двух других звезд, B или C.
Руководители NASA приняли решение отложить полет грузового коммерческого космического корабля Cygnus (Сигнус) компании Orbital Sciences к Международной Космической Станции, чтобы выполнить серию выходов в открытый космос для замены неисправного клапана.
Теперь ракета Antares (Антарес) отправит Cygnus в космос не раньше января 2014 года. Благодаря этому у космонавтов появится время заняться починкой насоса, который сломался ровно неделю назад.
В настоящее время в планах NASA - отправить в открытый космос двух космонавтов Экспедиции 38 для проведения работ по устранению неисправности. 21, 23 и 25 декабря астронавты Рик Мастраккио (Rick Mastracchio) и Майк Хопкинс (Mike Hopkins) должны снять модуль насоса с неисправным клапаном, затем заменить его запасным. Насос соединен с одним из наружных охлаждающих контуров станции, которые отвечают за циркуляцию аммиака снаружи, для охлаждения внутреннего и внешнего оборудования. Каждый из трех выходов в открытый космос будет начинаться в 7:10 UTC (11:10 по московскому времени) и рассчитан на 6 часов. NASA TV будет транслировать эти события в прямом эфире.
Ещё Альберт Эйнштейн обнаружил поразительное математическое сходство двух совершенно разных физических законов Всемирного Тяготения и Кулоновского взаимодействия электрических зарядов. И он, привыкший к тому, что в Природе подобное сходство обязательно должно объясняться некой общностью свойств, попытался даже создать единую теорию электрогравитационного поля [1], которая, конечно же, не нашла экспериментального подтверждения.
Однако, если бы Эйнштейн имел достаточно полное представление обо всех взаимодействиях, которые сегодняшняя наука называет «фундаментальными», то он, конечно же, обнаружил бы и ещё пять весьма странных подобий, которые соотносятся друг с другом попарно и потому, если их обозначить отрезками, то можно увидеть, что они легко складываются в объёмную фигуру – тетраэдр. Ну, а какие же это подобия? Перечислим их по порядку.
Вторым подобием является проявление инерции гравитацией и слабым взаимодействием. Обычная инерция нам хорошо знакома, а вот для слабого взаимодействия, здесь стоит вспомнить процессы, происходящие в звёздных недрах, которые регулируют термоядерный синтез, к каковым относится бета распад: сильно «разгорающаяся» реакция стимулирует более частый распад нейтронов и, в итоге, потерю энергии и замедление [2]. И, конечно, масса реагирующего вещества обязательно оказывает влияние на инерционные процессы такого рода. Ну, и разумеется, при рождении, смерти звёзд, инерционность слабого взаимодействия также играет весьма важную роль.
Третьим подобием являются сверхсильные процессы гравитации и сильного взаимодействия. Оба эти взаимодействия могут проявлять себя как процессы сверхвысоких энергий и, конечно, оказывают, хотя и по-разному, влияние на геометрию пространства. И в полной мере проявляются в Сильно Коллапсирующих Объектах.
Четвёртое подобие – между сильным и слабым взаимодействием. Ведь они оба проявляются как квантовые процессы с изотопической симметрией. Так, например, ядерные силы одинаково действуют и на заряженный протон, и на не имеющий заряда нейтрон. А слабое взаимодействие одинаково влияет на электрон и нейтрино [3].
Пятым подобием является Сильное и электромагнитное взаимодействие. Опять же, как и в предыдущих случаях, имеются два проявления, которые странно похожи: магнетизм и хромомагнетизм [4]. И если первое, как и инерция, тоже хорошо известно, то хромомагнетизм не так «широко разрекламирован».
Так вот, представим себе атом, увеличенный до размеров жилой комнаты. При этом, атомное ядро в нём будет не больше миллиметрового зёрнышка. И понятно, что шанс для нейтральной частицы, каковой является нейтрон, попасть в ядро, вроде бы чрезвычайно мал: ведь ядерные силы очень короткодействующие! На расстоянии всего 10 радиусов ядра сила взаимодействия падает в миллион раз. Соответственно, получается, что поглощение нейтронов должно бы происходить очень редко и зависеть от простой статистики и к тому же, быть, практически, почти одинаковым для любых земных веществ.
Однако, тогда получается, что цепная ядерная реакция, которая была открыта, в частности, на уране-235 (что послужило основой для создания атомной бомбы и, в дальнейшем, ядерной энергетики) была бы просто невозможна. Но она идёт и ещё как активно! К тому же, уже достаточно давно было известно, что нейтроны очень активно поглощают атомы свинца: как раз из него и делали защитные стенки для контейнеров с радиоактивными веществами [5]. Иначе говоря, получается, что незаряженный нейтрон «каким-то чудом» притягивается атомным ядром гораздо чаще, чем это должно быть в результате случайного процесса. Выходило, что есть ещё какая-то сила. И после детального изучения кварковой природы сильного взаимодействия, был, наконец открыт хромомагнетизм.
Шестое странное подобие можно назвать «зеркальностью» и о нём следует сказать особо. Прежде всего оно связано с тем, что , для электромагнетизма сила взаимодействия между разноимёнными и одноимёнными зарядами, разноимёнными и одноимёнными магнитными полюсами в точности равна по модулю, но противоположна по направлению. А для слабого взаимодействия это тот важный факт, что абсолютно одинаково происходят любые физические и химические процессы для вещества и антивещества. Однако, зеркальность видимо оказывает весьма существенное влияние и на термоядерные процессы нашего Солнца.
Речь идёт о температуре солнечной короны, скорости плазменных потоков и солнечном ветре [6]. Дело в том, что, по-видимому, в этих процессах формируются мощные солнечные «антимолнии», заканчивающиеся, к тому же аннигиляцией электронов и позитронов в верхних слоях солнечной атмосферы. И это главная причина появления солнечного ветра. Но понятно, что возникнуть позитроны могут лишь в одном процессе: взаимодействия антинейтрино с протонами. Однако, влияние сил гравитации и плотность вещества способны существенно повысить вероятность взаимодействия антинейтрино, но всё равно её вовсе недостаточно, чтобы столь массово осуществлялся такой процесс захвата этой частицы. И потому, механизм взаимодействия должен быть совсем иной, где существенную роль, по-видимому, играет, так сказать, «зеркальность зарядов» как проявление родства электрического и лептонного заряда. Ведь физики давно говорят о сходстве электронов и нейтрино, поэтому, и заряды тоже, скорее всего, являются своего рода «зеркальным отображением» друг друга. Но чём идёт речь?
Как известно, нейтрино (и, конечно, антинейтрино) очень слабо взаимодействуют с любым веществом. И в данном случае они тоже «верны себе». Однако, в сильном электрическом поле солнечных недр антинейтрино, вероятно, начинают осциллировать в позитрон. И в местах наибольшей концентрации зарядов происходит их окончательное превращение, обусловленное именно влиянием зеркальности, которое заканчивается их мощнейшим выбросом под действием одноимённо заряженного поля, разгоняясь до скоростей в несколько тысяч километров в секунду. При этом, их торможение происходит лишь в верхних слоях солнечной атмосферы. Ну, и, конечно, аннигиляция. Причём, протон, соответственно, ничего не поглощает и не испускает. Он просто «в одночасье» становится нейтроном, находясь на каком угодно расстоянии от перерождающихся антинейтрино.
Тайный Символ. Итак, обозначим все упомянутые подобия условными отрезками и сложим, вначале, те, которые относятся к гравитации (их три). Получим треугольник, у которого одна сторона связана с сильным взаимодействием.
Затем, возьмём ещё два отрезка, относящиеся уже к сильному взаимодействию и тоже их присоединим к треугольнику. И остаётся лишь один отрезок, для которого только одно место – между вершинами образовавшихся треугольников.
Как видим, подобия сами собой складываются в такую же условную стереометрическую фигуру – тетраэдр. Он, как известно, имеет достаточно странную особенность: выглядит как объёмное тело только если повернут ребром вперёд. При этом, следует обратить внимание, что две грани у него как бы скрыты, а две «на виду».
Так вот, на нижнюю грань хорошо «ложится» гравитация: ведь она напрямую связана с понятием «основание», поскольку является «фоном» для любых взаимодействий и превращений вещества. К тому же к низу нас притягивает её форма проявления – тяготение.
Сильное взаимодействие действительно как бы «сзади»: как ядра в атоме, как кварки в барионах.
Ну а электромагнетизм и слабое взаимодействие, без сомнения, «на виду». Во-первых, даже само понятие связано с видимым светом, а это – электромагнитное излучение.
Во-вторых, нервный импульс от любых органов чувств, в том числе и от глаза – электрохимический процесс. Тоже электромагнетизм.
Ну а чем же «отличилось» слабое взаимодействие? А тем, что оно создало вещество со своей индивидуальностью, что напрямую связано с его способностью аннигилировать с антивеществом (взаимоуничтожаться)! Судите сами: вместо протонов (ядер атомов водорода – основного химического вещества во Вселенной) и антипротонов, существовали бы просто протоны с положительным и отрицательным электрическим зарядом. И они бы, стали сразу притягиваться дальнодействующим электрическим полем друг к другу и вступать в ядерные реакции, образуя нейтральные и очень устойчивые ядерные дуплеты. Соответственно, таким вырожденным газом была бы заполнена равномерно вся Вселенная. Но если наш мир совершенно другой, то это и значит, что слабое взаимодействие «подарило» нам индивидуальность, что нельзя не заметить.
Вывод. Итак, получается, что фундаментальные взаимодействия как бы «складываются» в некий условный тетраэдр. Но как это оценить? Как случайную причуду Природы? Нет: всё что касается основ мироздания жёстко детерминировано. Иначе, окружающая реальность принципиально непознаваема.
Тогда получается, что этот символ – «информационный продукт». Иначе говоря, некое непонятное Нечто, словно «озорной мальчишка» на заборе, изобразило Тайный Символ прямо на нашей Вселенной!
Конечно, здесь можно рассуждать о Боге, но только это понятие – категория Веры, а не Научного Исследования. Объяснять непонятное ещё более непонятным бессмысленно и непродуктивно.
Однако, пытаться осмыслить всё это необходимо, тем более, что данный вывод, по-видимому, способен оказать чрезвычайно серьёзное влияние и на теоретическую физику, и на философию (в плане понимания сущности Разума, и даже… Живого и Мёртвого).
Но, конечно, выявить все следствия сразу из факта существования Условного Тетраэдра вряд ли возможно и полное осмысление ещё предстоит.
Как известно, сегодня главные надежды на получение неиссякаемого источника энергии - термоядерной электростанции, ученые связывают с токамаками (тор с магнитными катушками). Однако критики постоянно говорят о сложности этих устройств, а главное - об их гигантской стоимости. Например, международный проект экспериментального термоядерного реактора на основе токамака смогла потянуть сборная команда чуть ли не всего мира. На него сбросились Евросоюз, Индия, Китай, Корея, Россия, США и Япония. Если сначала стоимость проекта ITER оценивалась в 5 миллиардов евро, то сейчас она выросла вдвое, а некоторые эксперты оценивают ее уже в 15 миллиардов евро. Судя по опыту Большого адронного коллайдера, стоимость проекта ITER значительно превысит первоначально заявленную.
А теперь сравните: создание в Институте ядерной физики (ИЯФ) СО РАН установки для получения термояда с открытой ловушкой обошлось бы сегодня в "мизерную" сумму - 300 миллионов долларов. А недавний рекорд, когда плазма была разогрета до более 4,5 миллионов градусов по Цельсию, поставлен вообще за "копейки". Ведь практически все "железо" изготовлено еще во времена СССР.
- Открытая ловушка имеет немало преимуществ, по сравнению с замкнутой ловушкой (токамаком): простота конструкции, снятие ряда технических ограничений, достижение на порядок более высокого давления плазмы, - говорит замдиректора ИЯФ Александр Бурдаков. - Но есть проблема: плазма фактически упирается прямо в стенки ловушки. Это серьезный минус. Ведь чтобы "зажечь" термояд, надо разогреть плазму до нескольких миллионов градусов. Понятно, что никакой материал такой температуры не выдержит. В токамаке проблема решена: плазма с помощью мощного магнитного поля удерживается в торе, не касаясь его стен. Поэтому этой конструкции отдано предпочтение в борьбе за термоядерную энергию.
Словом, около 20 лет назад на открытых ловушках был поставлен крест. Тогда казалось, окончательно. И вот сейчас новосибирские ученые смогли сделать практически невозможное: вернуть открытые ловушки из научного небытия. Причем не просто дать им вторую жизнь, а сделать на них ставку при создании термоядерных установок. Как же удалось совершить такой прорыв?
- Мы смогли устранить главный недостаток открытой ловушки, с помощью нескольких ноу-хау свести к минимуму контакт плазмы со стенкой, - говорит Александр Бурдаков. - Кроме того, к ловушке добавили гиротрон - мощный источник микроволнового СВЧ-излучения. Его сконструировали специалисты Института прикладной физики РАН из Нижнего Новгорода. С его помощью удалось резко повысить температуру плазмы, доведя ее до необходимых для получения термоядерной реакции параметров. Теперь при температуре в несколько миллионов градусов она удерживается несколько десятков миллисекунд.
Но физики намерены пойти дальше. Они хотят в самое ближайшее время установить второй гиротрон, который увеличит температуру плазмы еще в полтора раза. И тогда новосибирская ловушка сможет превысить энергетические показатели токамака ITER, который планируется построить к 2020 году во Франции.
Что же дальше? Неужели еще недавно незаменимому токамаку придется потесниться, а может быть, уйти в небытие? А сердцем термоядерных электростанций будущего станут открытые ловушки? Замдиректора ИЯФ Александр Иванов считает, что точного ответа пока нет. "Какой двигатель внутреннего сгорания лучше - бензиновый или дизельный? - спрашивает он. - На самом деле нужны оба. Так и с термоядерным синтезом: вести работы нужно в разных направлениях, а будущее покажет, чья установка лучше".
Но у разработки новосибирских физиков есть еще одно очень перспективное применение. Ее можно использовать в качестве "драйвера" для работы термоядерно-атомного реактора. При этом можно убить сразу двух зайцев - утилизировать радиоактивные отходов АЭС и вырабатывать энергию. Такая система может работать, используя отходы АЭС - плутоний и минорные актиниды - "дожигать" их до изотопов, которые имеют короткое время жизни. По расчетам ученых система с двумя подкритичными реакторами с ядерной мощностью свыше 500 МВт каждый, обеспечит годовую потребность по утилизации отходов от пяти стандартных энергоблоков АЭС.
В отличие от замкнутых ловушек (токамаков), имеющих форму тора, открытые ловушки напоминают трубу. Они открыты с торцов. Такая конструкция позволяет использовать существенно более слабые, по сравнению с токамаками, магнитные поля и отказаться от дорогостоящих сверхпроводимых соленоидов. Основной тип открытой ловушки был предложен в начале 1950-х годов независимо известным советским ученым Гершем Будкером и американцем Робертом Постом.
Большой адронный коллайдер (БАК), построенный в Швейцарии в рамках ЦЕРН (Европейской Организации по ядерным исследованиям), известен обнаружением бозона Хиггса, возникающего в результате столкновения нескольких протонов, которые движутся со скоростью, близкой к скорости света. В рамках работы Коллайдераученые сталкивали между собой также ионы свинца с целью создания кварков и глюонов – элементарных частиц внутри протонов и нейтронов атомного ядра. Эксперименты в рамках БАК недавно показали, что кварк-глюонная плазма является более жидкой, чем представляли себе физики. Адам Бждак (Adam Bzdak) из исследовательского центра RIKEN BNL Национальной лаборатории Брукхэйвен (США) и его коллега Владимир Скоков (Vladimir Skokov) из Университета Западного Мичигана попытались объяснить это явление.
Когда два иона свинца сталкиваются между собой, создаваемая ими кварк-глюонная плазма течет как жидкость. Этот гидродинамический поток переносит и другие частицы, возникающие в результате столкновения, как быстрая река несет плывущие по ней лодки. Замена одного из сталкивающихся ионов на протон должна была привести к тому, что этот «горячий суп» оказался бы не таким жидким, поскольку в таком случае количество сталкивающихся частиц уменьшалось. По этой причине ученые были удивлены, когда обнаружили, что продукты этого столкновения также движутся с волной плазмы.
Бждак и Скоков определили, что произошло бы с возникающими в результате столкновения ионами, протонами и каонами в том случае, если бы кварки и глюоны действовали независимо, без гидродинамического взаимодействия. После этого они сравнили результаты этой модели «поврежденного нуклеона» с данными о столкновении частиц в БАК. Они обнаружили, что ионы – наиболее яркие частицы – действовали совсем не так, как показывала модель, поскольку более тяжелые каоны и протоны обладали большим импульсом, чем предполагалось. По словам Бждак, более тяжелые частицы получали более сильный импульс от гидродинамического воздействия. «Это указывает на действие законов гидродинамики».
Выводы Бждак и Скокова могут помочь ученым лучше понять кварк-глюонную плазму, которая наполнила Вселенную в первые мгновения ее существования. Определение того, как кварки и глюоны взаимодействуют под влиянием различных сил, также может уточнить квантовые теории, которые описывают их поведение.
Бждак отмечает, что существует и другое объяснение явлениям, наблюдаемым в БАК: эта модель называется моделью «конденсата цветового стекла». Она предсказывает, что под воздействием значительных сил протоны насыщаются кипящей массой дополнительных глюонов, что объясняет увеличение импульса более массивных частиц, образующихся в результате столкновения. По словам Бждак, следующий вызов для физиков заключается в проверке экспериментальных предположений двух моделей с целью определения, какая из них лучше описывает кварк-глюонную плазму.
Астрономы, в числе которых был профессор Института Карнеги Юрий Белецкий (Yuri Beletsky), подробно изучили ближайшую к Солнцу пару объектов, которым не удалось стать звездами. Наблюдения позволили предположить, что в системе присутствует третий объект планетарной массы. Исследование опубликовано в издании Astronomy & Astrophysics.
Эти объекты известны как коричневые карлики, их масса меньше 8% массы Солнца – они недостаточно массивны, чтобы в их центральной части началось горение водорода. Эта конкретная система, Luhman 16AB, была открыта ранее в этом году и находится всего лишь на расстоянии 6,6 световых лет от Земли.
После открытия системы несколько групп астрономов, используя различные телескопы, стали изучать эту пару для ее характеристики.
После двух месяцев наблюдений и расширенного анализа данных, группа, которой руководил Генри Боффин (Henri Boffin) из Европейской Южной Обсерватории, обнаружила, что оба объекта имеют массу, равную в среднем от 30 до 50 масс Юпитера. Для сравнения, масса Солнца – это приблизительно 100 масс Юпитера. "Два коричневых карлика разделены расстоянием, в три раза большим, чем расстояние от Земли до Солнца. Двойные системы коричневых карликов связаны гравитацией и вращаются по орбите вокруг друг друга. Из-за того, что эти два карлика обладают такой маленькой массой, на полный оборот орбиты у них уходит около 20 лет", - объясняет Белецкий.
Команда использовала прибор FORS2, которым оборудован Очень Большой Телескоп (Very Large Telescop).Так как этот прибор дает возможность астрономам проводить очень точные измерения, они смогли
исследовать положение этих объектов с точностью, в десять раз превышающей прежние измерения, и, таким образом, обнаружить малейшие отклонения их орбит.
"Мы смогли определить положение этих двух объектов с точностью до мили-арксекунд. Это примерно то же самое, как если бы человек, который находится в Париже, смог точно определить местоположение другого, который находится в Нью-Йрке, с точностью до 10 сантиметров", - говорит Боффин.
Тот факт, что эти отклонения казались взаимосвязанными, является сильным указанием на то, что в движение одного из объектов вмешивается компаньон. Этот компаньон, скорее всего, является объектом планетарной массы, с орбитальным периодом между двумя месяцами и годом.
"Для того, чтобы подтвердить существование планеты, нужны дальнейшие наблюдения. Однако, вполне может оказаться, что ближайшая к Солнцу двойная система на самом деле является тройной!" – заключает Боффин.
Иногда красоту удается увидеть не с первого взгляда. Увидев впервые гигантский астероид Веста, изучением которого занимался космический аппарат Dawn (Рассвет) с 2011 по 2012 год, можно посчитать его малоинтересным объектом для изучения. Веста выглядит сероватой, испещренной большим количеством кратеров разного размера.
Однако ученые института Макса Планка провели повторный анализ снимков астероида, сделанных камерой Dawn. Разным длинам волн спектра они присвоили разные цвета и, в процессе, смогли разглядеть в мельчайших деталях не только геологические структуры, которые невидимы невооруженным глазом, но так же неповторимой красоты пейзажи с разрешением 60 метров на пиксель.
"Главное в этих снимках – семь цветных фильтров камеры, которая находится на борту космического аппарата", - говорит Андреас Натус (Andreas Nathues), руководитель команды, которая занимается обработкой снимков в институте Макса Планка. Так как разные минералы отражают световые волны разной длины спектра, фильтры помогают видеть разницу в составе, которая без них была бы скрыта от наших глаз. Кроме того, ученые откалибровали данные, и теперь видны малейшие изменения яркости.
На новых цветных изображениях разные цвета означают разные вещества на поверхности Весты.
На снимках кратера Элия, кратера Антония и области рядом с кратером Секстилия можно увидеть самые красивые места Весты.
Dawn занимался изучением Весты с июля 2011 года по сентябрь 2012. В настоящее время космический аппарат на пути к следующему своему месту назначения – карликовой планете Церера, - самому большом объекту в главном поясе астероидов между Марсом и Юпитером.
|
В последние годы стали всё чаще встречаться научные сообщения об экспериментальной реализации систем с отрицательной абсолютной температурой. Хотя каждый раз ученым было понятно, о чем именно идет речь, оставалось непонятным, насколько широко этот термин разрешено использовать в термодинамике — ведь известно, что строгая термодинамика отрицательных температур не приемлет. Методическая статья, вышедшая на днях в журнале Nature Physics, расставляет вещи по своим местам.
Суть работы
В школе проходят, что абсолютная температура — та самая, которая отсчитывается от абсолютного нуля и измеряется в кельвинах, а не в градусах Цельсия, — обязана быть положительной. Однако в современной физике, а вслед за ней и в популярных материалах, сплошь и рядом встречаются статьи про экзотические системы, характеризующиеся отрицательной абсолютной температурой. Стандартный пример — коллектив атомов, каждый из которых может находиться всего в двух энергетических состояниях. Если сделать так, чтобы количество атомов в верхнем энергетическом состоянии было больше, чем в нижнем, то как бы получается отрицательная температура (рис. 1). При этом обязательно подчеркивается, что отрицательные температуры — это не очень холодные температуры, ниже абсолютного нуля, а наоборот — экстремально горячие, горячее любой положительной температуры.
Такие ситуации можно даже получать экспериментально; впервые это было сделано еще в 1951 году. Но поскольку сами эти ситуации были необычны, до поры до времени отношение ученых к этой теме было умеренно спокойное: это некое любопытное эффективное описание необычных ситуаций, но к нормальным термодинамическим системам, в которых тепло связано с пространственным движением, оно не относится.
Ситуация стала меняться в последние годы. Несколько лет назад были предсказаны системы с отрицательной температурой, связанной с движением частиц (см. новость Предсказан газ с отрицательной кинетической температурой, «Элементы», 29.08.2005), а буквально в этом году появилась статья с экспериментальной реализацией подобной ситуации (подробности см., например, в заметке В эксперименте удалось получить устойчивую температуру ниже абсолютного нуля, «Компьюлента», 09.01.2013). Более того, ученые не просто получили такие системы, но и начали всерьез рассуждать о настоящей термодинамике с отрицательными температурами (тепловые машины с КПД выше 100%) и даже о ее возможной роли в загадке темной энергии. Таким образом, по крайней мере для части физиков, отрицательные температуры перестали казаться математическим трюком, а стали чем-то вполне реальным.
На днях в журнале Nature Physics вышла статья, которая поставила ребром вопрос о физичности термина «отрицательная температура» в настоящей термодинамике. Статья эта была, в сущности, методическая, а не исследовательская, однако в ней четко сформулированы несколько важных вещей:
- Понятие температуры можно определять разными способами, и все разговоры об отрицательной температуре относятся только к одному конкретному определению. Для подавляющего большинства систем эти разные температуры практически неотличимы, поэтому неважно, каким определением пользоваться.
- Для необычных систем эти температуры могут различаться, и причем — различаться кардинально. Так, обычное определение температуры может давать отрицательный результат, а другое определение — всегда положительный.
- В рамках строгой термодинамики требуется, чтобы термодинамическая температура была всегда положительна. Поэтому то определение, которое приводит к отрицательным значениям, — это ненастоящая температура. Ею можно пользоваться, никто этого не запрещает, но ее нельзя подставлять в настоящие термодинамические формулы или придавать ей излишне физическое значение.
Иными словами, эта статья призывает умерить воодушевление, вызванное недавними экспериментальными достижениями.
Для неискушенного читателя это всё может показаться странным: как так — несколько температур? какая такая строгая термодинамика? Поэтому мы приводим ниже чуть более подробное, но и более техническое описание ситуации.
Подробное пояснение
Мы привыкли, что тепло — а значит, и температура как численная мера тепла — является чем-то таким осязаемым, понятным. Казалось бы, если уж в физике и есть проблемы с температурой, то они могут касаться измерения температуры в каких-то сложных случаях, но никак не ее определения. Однако новая статья говорит, что температур две и одна из них в каком-то смысле «неправильная». Как это понимать?
Для объяснения ситуации надо отступить немножко назад, отойти от прикладных аспектов термодинамики и заглянуть в ее суть, в ее аккуратную формулировку. Термодинамика — это наука о тепловых процессах, всё верно, но только понятие «температура» в ней появляется вовсе не на первом этапе. Термодинамика начинается с математики, с введения неких абстрактных величин и установления их математических свойств. Считается, что у системы есть объем, количество вещества, некая внутренняя энергия, — это всё пока еще механические характеристики, — а также новая характеристика, называемая энтропией. Именно с введения энтропии начинается термодинамика, однако что такое энтропия — на этом этапе не обсуждается. Энтропия тоже обязана обладать определенными математическими свойствами, которые можно аккуратно сформулировать как настоящие аксиомы. Желающим вкратце познакомиться с этой настоящей математической стороной вопроса можно порекомендовать статью A Guide to Entropy and the Second Law of Thermodynamics, опубликованную в математическом (!) журнале. В принципе, это всё было более-менее известно еще век назад, но в таком аккуратном математическом виде это было сформулировано лишь в последние десятилетия.
Итак, именно энтропия является той величиной, из которой следует вся привычная термодинамика. В частности, температура (а точнее, 1/T) определяется как скорость изменения энтропии с ростом внутренней энергии. И если следовать всем аксиомам термодинамики, то эта настоящая термодинамическая температура обязана быть положительной.
Всё бы хорошо, но только в этом строгом математическом построении термодинамики нет ни слова о том, чему равняется энтропия, как именно она зависит от внутренней энергии. Эта математическая формулировка является неким «универсальным вместилищем» для разнообразных реальных ситуаций, но в ней не говорится, как именно ее надо применять к конкретным системам. Возникает задача о том, как вписать реальные системы, состоящие из большого числа атомов и молекул, в термодинамику.
Этим занимается уже другая наука — статистическая физика. Это тоже очень серьезная и уважаемая дисциплина, опирающаяся на квантовую механику систем из нескольких частиц и на аккуратную математику. В частности, вы в ней можете сосчитать не только энергию коллектива из нескольких частиц, находящихся в заданной конфигурации, но и, наоборот, найти число состояний — сколько может быть разных конфигураций с заданной полной энергией. Это всё тоже хорошо, но энтропии в этой картине пока нет.
Остался один шаг — переход от статистической физики к термодинамике. Это тоже теоретический, а не экспериментальный шаг: нам надо постановить, как энтропию вычислить из числа состояний. Конечно, тут налагается требование, что вычисленная таким образом энтропия должна обладать правильными свойствами — по крайней мере, для всех жизненных ситуаций. И вот тут появляется неоднозначность: оказывается, сделать это можно по-разному.
Еще в эпоху построения статистической физики было предложено два слегка различающихся способа: энтропия по Больцману, SB, и энтропия по Гиббсу, SG. Энтропия по Больцману характеризует концентрацию энергетических состояний вблизи данной энергии, энтропия по Гиббсу — полное число состояний с энергией меньше данной энергии; см. пояснения на рис. 2. Соответственно, и температуры в этих двух картинах были разные: температура по Больцману, TB, и температура по Гиббсу, TG. Получается, можно построить две разные термодинамики для одной и той же системы.
|
Для всех реальных ситуаций эти две термодинамики настолько близки, что их различить просто нереально. Поэтому в большинстве учебников по статистической физике и термодинамике этого различия вообще не проводится, а в качестве опоры выбирается термодинамика по Больцману. Но если соответствующую температуру TB использовать в некоторых экзотических ситуациях, то она действительно может принимать отрицательное значение. Самые простые примеры, приведенные в статье, — это стандартная ситуация (много частиц на двух энергетических уровнях) и одна-единственная квантовая частица в одномерном прямоугольном потенциале. В обоих случая непонятно, насколько вообще оправдано применение термодинамических понятий к таким системам.
Зато определение температуры по Гиббсу, TG, остается осмысленным всегда, даже в тех экзотических ситуациях, где применимость термодинамики спорна. При повышении средней энергии температура плавно растет, но никогда не становится бесконечной и не прыгает потом в отрицательные значения. Поэтому если уж мы и беремся строить термодинамику для таких систем, то надо идентифицировать настоящую температуру именно с TG, а не c TB; построенная таким образом термодинамика будет удовлетворять всем аксиомам теории.
Авторы статьи подводят итог, который очень типичен для многих спорных ситуаций в физике: можно использовать любое определение, но всегда надо помнить про сделанные при этом предположения и возникающие ограничения применимости. Стандартное определение температуры грешит тем, что оно в экзотических ситуациях перестает отвечать математическим требованиям термодинамической теории, а также не является адекватной мерой тепла. Поэтому авторы призывают физиков не придавать слишком большого значения отрицательным температурам, а в качестве более надежной опоры для сложных ситуаций они предлагают использовать определение температуры по Гиббсу. Не возбраняется также пытаться расширить границы термодинамики, придумывая некоторые обобщения этой теории, — но надо всегда помнить, что это уже будет не настоящая термодинамика и что в этих ситуациях не все настоящие термодинамические результаты работают.
Пульсары – это хранители космического времени. Это – быстро вращающиеся нейтронные звезды – сверхплотные останки массивных звезд, взорвавшихся и ставших сверхновыми – магнитные полюсы которых являются источниками четко сфокусированных лучей радиации. Когда полюсы пульсаров разворачиваются в нашем направлении, этот пульс излучения можно уловить и измерить его цикличность. Они работают как маяки, испуская яркие лучи света, которые мигают ночью.
Обычно эти пульсации очень точны и астрономы могут сделать вывод, что пульсар теряет энергию, постепенно снижая уровень своего вращения. Однако изредка уровень вращения может внезапно измениться по непонятной причине. Существует несколько теорий, объясняющих, почему пульсары могут «сбиваться с курса» время от времени, однако в общем этот феномен пока мало понятен.
В работе, принятой к публикации в Astrophysical Journal, астрономы зафиксировали аномальный уровень вращения пульсара, который наблюдали много раз с 1998 по 2012 год. В сентябре 2005 года уровень вращения хорошо, казалось бы, изученного PSR J0738-4042 изменился, и команда астрономов под руководством Пола Брука (Paul Brook) и Оксфордского Университета, считает, что знает причину этого: “Данные позволили нам сделать вывод, что мы являемся свидетелями встречи пульсара с астероидом или падения в него осколков диска”.
Они исходят из предположения, что осколки звездной системы могут существовать уже после того, как их звезда-прародитель стала сверхновой. Планетарные объекты, астероиды, пыль и газ, следовательно, будут собираться вокруг пульсара, формируя диск. Сила притяжения пульсара будет неизбежно втягивает какое-то количество вещества из диска. Это падающее вещество может внезапно изменить скорость вращения пульсара и его сигнатуру излучения, - два четких сигнала подобного рода были получены от PSR J0738-4042 в 2005 году.
Ученые подсчитали, что масса вещества, упавшего в магнитосферу пульсара, равняется миллиарду тонн, - и эффект этого мы можем наблюдать сегодня. Когда масса, - предположительно, астероид среднего размера, - падает в магнитосферу пульсара, вещество разрывается на куски и ионизируется - как в магнитном блендере. Высоко-заряженные частицы бывшего астероида попадают в ловушку магнитного поля пульсара, излучая энергию и изменяя угловой момент звезды, или ее вращение, - благодаря этому происходит замедление пульсаций, которое наблюдали ученые.
Интересно, что, согласно наблюдениям ученых, астероид, которым в 2005 году «закусил» пульсар, все еще влияет на него, и, пока он не «переварит» миллиарды тон вещества астероида и не превратит их в энергию, скорость его вращения будет подавляться. Согласно прогнозу, остаток массы астероида должен «перевариться» за ближайшие несколько лет, и пульсар вернется к своему прежнему состоянию.
Есть и другие факторы, которые могут влиять на скорость вращения пульсаров – такие, как «звездотрясения», - однако в этом случае все наблюдения указывают на то, что был проглочен астероид. Более того, ученые предполагают, что это – не единственный случай, когда PSR J0738-4042 «закусывает» астероидами: по их мнению, это случалось так же в 1992 и в 2010 году.
Некоммерческая организация Mars One (Марс Один), которая ставит целью основание постоянного поселения людей на Красной Планете к середине 2020-х годов, - 10 декабря объявила о планах запустить первые миссии для сбора предварительных данных в 2018 году. Обе миссии будут финансироваться частным образом.
Баз Лэндсорп (Bas Lansdorp), один из основателей Mars One, объявил о том, что в 2018 году к Красной Планете будет запущен непилотируемый посадочный модуль и орбитальный телекоммуникационный спутник для передачи данных, собранных на поверхности Марса. Партнерами Mars One станут две престижные космические компании.
Лэндсорп утверждает, что Mars One подписала контракты на разработку концепта миссии с компаниями Lockheed Martin и Surrey Satellite Technology Ltd., - обе компании являются ведущими в области аэрокосмических разработок, обладая обширным опытом в строительстве космических кораблей.
Посадочный модуль, который отправится на Марс в 2018 году, будет демонстрировать возможности техники. На нем будет установлен улавливатель, камеры и солнечные панели для питания энергией и поддержания жизнеобеспечения.
За основу конструкции космического аппарата будет взят посадочный модуль Phoenix (Феникс), построенный компанией Lockheed Martin – который открыл существование водяного льда под поверхностью в северных полярных регионах Красной Планеты.
Предварительные контракты на разработку миссии с компаниями Lockheed и Surrey оцениваются в $260,000 и $80,000 соответственно.
Международная группа исследователей обнаружила эффект резкого увеличения силы трения между отдельными наноразмерными объектами. Эта работа позволяет лучше понять то, как возникает сила трения. Подробности со ссылкой на публикацию в журнале Nature Materials приводит официальный сайт университета Базеля, специалисты которого сделали открытие вместе с британскими и итальянскими учеными. Ученые провели серию экспериментов с атомным силовым микроскопом. Это устройство сканирует рельеф поверхности за счет перемещения вдоль нее особо острой иглы (кантилевера), которая может «подпрыгивать» даже на отдельных атомах.
- 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 система
07.03.2023 09:50
Рис. 1. Для описания коллектива атомов, которые могут находиться только на двух энергетических уровнях, тоже можно вводить понятие температуры в согласии с формулой: число частиц n ∼ exp(−E/kT). Если на верхнем уровне оказывается больше частиц, чем на нижнем, температура получается отрицательной. Но насколько согласуется такое определение температуры с математическими основами термодинамики?