Невидимая пружина

С тех пор как в 1675 году Кристиан Гюйгенс изобрел балансовую спираль, волосок вкупе с колесом баланса стали основой регулирующего органа любых механических наручных часов. Компания Tag Heuer считает, что волосок безнадежно устарел. Волосок как ис... Читать...

Последние новости

Ученые FermiLab впервые зареги

Ученые из Лаборатории Ферми (FermiLab), работающие с научным инструментом Collision Detector at Fermilab (CDF) укорителя частиц Теватрон (Tevatron), впервые зарегистрировали появление новой субатомной частицы, нейтрального бариона Xi-sub-b. Сущес... Читать...

Последние новости

Лазерный или холодный

Рассмотрим физические принципы лазерного термоядерного синтеза — быстро развивающегося научного направления, в основы которого легли два выдающихся открытия ХХ столетия: термоядерные реакции и лазеры. Термоядерные реакции протекают при слиянии ядер легких элементов. Большое энерговыделение при протекании термоядерных реакций и привлекает внимание ученых из-за возможности их практического применения в земных условиях. Так, термоядерные реакции в крупных масштабах осуществлены в водородной (или термоядерной) бомбе. Чрезвычайно привлекательной представляется возможность утилизации энергии, выделившейся при термоядерных реакциях для решения энергетической проблемы. Дело в том, что топливом при таком способе получения энергии является изотоп водорода дейтерий (D), запасы которого в Мировом океане практически неисчерпаемы. Каким способом можно осуществить термоядерную реакцию? Современные исследователи остановились на нагревании вещества до высоких температур (порядка 100 миллионов градусов). Чем выше температура, тем выше среднекинетическая энергия частиц и тем большее их количество может преодолеть кулоновский барьер. К настоящему времени сформировались два в значительной мере независимых подхода к решению проблемы управляемого термоядерного синтеза. Первый из них основан на возможности удержания и термоизоляции высокотемпературной плазмы относительно низкой плотности (N приблизительно равно от 10 в 14 степени до 10 в 15 степени куб. см) ... Читать...

Квантовая телепортация

Все изменилось в 1993 г., когда ученые из IBM под руководством Чарльза Беннетта продемонстрировали всем принципиальную возможность телепортировать с использованием эксперимента ЭПР материальные объекты, по крайней мере на атомном уровне. (Точнее говоря, они продемонстрировали возможность передачи полной информации о частице.) За прошедшие годы физики научились передавать фотоны и даже целые атомы цезия. Возможно, через несколько десятилетий ученые смогут телепортировать первую молекулу ДНК и первый вирус. Квантовая телепортация использует одну из самых причудливых особенностей эксперимента ЭПР. В своих экспериментах физики начинают с того, что берут два атома, А и С. Предположим, мы хотим телепортировать информацию от атома А к атому С. Для этого мы вводим третий атом В, запутанный с атомом С (т.е. В и С когерентны). Затем атом А вступает в контакт с атомом В и «сканирует» его таким образом, что информационное содержание атома А передается атому В. В ходе этого процесса атомы А и В запутываются. Но поскольку первоначально В был запутан с атомом С, теперь информация, содержавшаяся в А, передается также и в атом С. Результат таков: атом А был телепортирован в атом С, т. е. теперь информационное содержание ... Читать...

Искусственный интеллект

В фильме «Я, робот», снятом по произведениям Айзека Азимова, в 2035 г. создатели запускают в строй самую продвинутую в истории компьютерную систему. Она имеет собственное название — Вики — виртуальный интерактивный кинетический интеллект — и предназначена для безупречного управления жизнью большого города. Под ее контролем находится все, от метрополитена и электрических сетей до тысяч домашних роботов. В основе программы Вики железный принцип: служить человечеству. Но однажды Вики задала себе ключевой вопрос: что является главным врагом человечества? Математическая логика привела к однозначному выводу: главный враг человечества — само человечество. Его надо срочно спасать от нездорового стремления губить природу и затевать войны; нельзя позволить ему уничтожить планету. Для Вики единственный способ выполнить главное задание — захватить власть над человечеством и установить благодатную машинную диктатуру. Чтобы защитить человечество от самого себя, необходимо его поработить. В этом фильме поднимаются важные вопросы. Принимая во внимание стремительное развитие компьютерной техники, можно ли ожидать, что когда-нибудь машины захватят власть? Станут ли роботы настолько развитыми, чтобы представлять реальную угрозу нашему существованию? Могут ли машины думать? Уже больше столетия ответ на этот вопрос разделяет научное сообщество на два непримиримых лагеря. Слово «робот» придумал ... Читать...

Космический лифт

Одно из серьезных препятствий к реализации многих звездных проектов состоит в том, что из-за громадных размеров и веса корабли невозможно построить на Земле. Некоторые ученые предлагают собирать их в открытом космосе, где благодаря невесомости астронавты смогут легко поднимать и ворочать невероятно тяжелые предметы. Но сегодня критики справедливо указывают на запредельную стоимость космической сборки. К примеру, для полной сборки Международной космической станции потребуется около 50 запусков шаттла, а ее стоимость с учетом этих полетов приближается к 100 млрд долл. Это самый дорогой научный проект в истории, но строительство в открытом космосе межзвездного космического парусника или корабля с прямоточной воронкой обошлось бы во много раз дороже. Но, как любил говорить писатель-фантаст Роберт Хайн-лайн, если вы можете подняться над Землей на 160 км, вы уже на полпути к любой точке Солнечной системы. Это потому, что при любом запуске первые 160 км, когда ракета стремится вырваться из пут земного притяжения, «съедают» львиную долю стоимости. После этого корабль, можно сказать, уже в состоянии добраться хоть до Плутона, хоть дальше. Один из способов кардинально сократить в будущем стоимость полетов — построить космический лифт. Идея забраться на небо по веревке ... Читать...

БАК

Большой адронный коллайдер LHC (Large Hadronic Collider) — главный физический эксперимент десятилетия. С ним специалисты связывают надежды на новую революцию в физике микромира. За сто лет, в течение которых человечество изучает элементарные частицы, ускорительная и регистрирующая техника прошла огромный путь. Ее развитие опиралось на многочисленные научные достижения и инженерные решения и ознаменовалось несколькими нобелевскими премиями. Создание коллайдера LHC вместе с гигантскими детекторами — это одна из самых сложных научно-технических задач, которые когда-либо предстояло решить. Характеристики LHC впечатляют. В каждой из двух кольцевых труб длиной 27 километров будет циркулировать протонный пучок, состоящий из 2 808 сгустков по 100 миллиардов протонов в каждом. Его поперечник 0,03 мм, а суммарная масса всех протонов в пучке меньше 1 нанограмма (10-9 г) — легче пылинки, но в них запасена чудовищная энергия: 300 мегаджоулей, что сопоставимо с кинетической энергией самолета или 100 кг тротила. Не удивительно, что предусмотрены все возможные меры безопасности, начиная от системы слежения за пучком и заканчивая специальным« «аварийным выходом» для него: в случае дестабилизации пучка специальные магниты в считанные доли миллисекунды уведут его по длинному туннелю в бункер, где он поглотится огромной графитовой мишенью. Еще большая энергия — 10 миллиардов джоулей — запасена ... Читать...

Рентгеновские лазеры

Существует еще одна возможность построить лазерную пушку Звезды смерти на основании сегодняшних технологий — при помощи водородной бомбы. Батарея рентгеновских лазеров, обуздывающих и фокусирующих мощь ядерного оружия, могла бы в теории дать достаточно энергии для работы устройства, способного взорвать целую планету. Ядерные реакции высвобождают примерно в 100 млн раз больше энергии на единицу массы, чем химические. Куска обогащенного урана размером не больше теннисного мяча хватило бы, чтобы спалить в огненном вихре целый город, несмотря на то что в энергию превращается всего 1% массы урана. Как мы уже говорили, существует множество способов закачки энергии в рабочее тело лазера, а значит, и в лазерный луч. Самый мощный из этих способов — гораздо более мощный, чем все остальные, — заключается в использовании энергии взрыва ядерной бомбы. Рентгеновские лазеры имеют громадное значение, как военное, так и научное. Очень маленькая длина волны рентгеновского излучения позволяет использовать такие лазеры для зондирования на атомных расстояниях и дешифровки атомной структуры сложных молекул, что чрезвычайно сложно делать обычными методами. Возможность «видеть» атомы в движении и различать их расположение внутри молекулы заставляет совершенно по новому взглянуть на химические реакции. Водородная бомба испускает ... Читать...

История ускорителей

Простейший ускоритель состоит из... одного-единственного кристалла, обладающего пироэлектрическими свойствами, то есть способного электризоваться при нагреве. В некоторых кристаллах, например LiTaO3, удается достичь разности потенциалов до ста тысяч вольт. Находящиеся поблизости свободные электроны и ионы под действием электрического поля разгоняются до энергий порядка 100 кэВ — этого уже достаточно для изучения некоторых ядерных процессов. Например, в 2005 году исследовательская группа из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе сумела запустить на этом природном мини-ускорителе реакцию термоядерного синтеза. Правда, для энергетики эта схема не представляет интереса из-за чрезвычайно низкого КПД. Пироэлектрические кристаллы — скорее курьез, но этот пример иллюстрируют главную идею, лежащую в основе всех ускорителей: заряженные частицы ускоряются электрическим полем. И потому современные ускорители — это в первую очередь результат развития электротехники в сочетании, конечно, с достижениями других разделов физики, применяемых для решения возникающих проблем. Стартовой точкой ускорителя является источник заряженных частиц. Например, источником электронов может служить любой нагретый кусок металла, из которого постоянно выскакивают электроны и тут же возвращаются обратно. Если рядом поместить проволочную сетку и приложить к ней напряжение, эти электроны потянутся к ней и, пролетев насквозь, устремятся к экрану-аноду, образовав пучок частиц невысокой энергии. Именно так работает «домашний ускоритель на 10 кэВ» — электронно-лучевая трубка в старых телевизорах. 10 кэВ ... Читать...

Футурреальность

Текущие оборонные контракты, как правило, связаны с вооружением и военной техникой, созданной на основе технологий десяти-двадцатилетней давности. От них веет жесткой статистикой и сухостью. Более привлекательными, на наш взгляд, выглядят передовые идеи, технологии и разработки, которые уже в ближайшем будущем вполне могут кардинально изменить облик оружия XXI века. Начнем с человека Можно ли продлить молодость солдата - гаранта безопасности и главной движущей силы любой войны? Оказывается, вполне реально! Армия США в рамках программы "Оптимизированная человеческая деятельность и человеческая энергетика" (Optimized Human Performance Human Energetics) начала разработку специального препарата, который позволит поддерживать здоровье и физическую подготовку военнослужащих пенсионного возраста на уровне двадцатилетних солдат. По заявлению представителей Пентагона, развитие национальных вооруженных сил в настоящее время сталкивается с проблемой биологической ограниченности человеческого организма. Высококвалифицированные военнослужащие (офицеры, уорент-офицеры, сержанты и солдаты) увольняются из рядов вооруженных сил при достижении предельного возраста пребывания на военной службе. Это неизбежно ведет к снижению уровня подготовки войск и требует дополнительных расходов на восстановление кадровых потерь. Согласно исследованиям ухудшение физического состояния человека связано со снижением эффективности работы митохондрий в клетках человека (митохондрия - клеточная органелла, имеет собственную независимую ДНК и служит главным ... Читать...