Новая модель образования комет

Глыбы льда и пыли в облаке Оорта далеко за орбитой Плутона иногда «сбиваются» со своих путей и устремляются вглубь Солнечной системы в виде комет. Гравитационные возмущения, вызванные пролетающими поблизости звездами и другими объектами нашей Галакти... Читать...

Последние новости

Машины-монстры: Эта мега-сложн

Начиная с раннего детства большинству людей известно, что материя может существовать в трех состояниях - в твердом, в жидком и в газообразном. Ярким примером тому является обычная вода, превращения которой из одного состояния в другое можно наблюд... Читать...

Последние новости

Эволюция вселенных

Некоторые идеи представляются поначалу практически неосуществимыми, но физики тем не менее рассматривают их вполне серьезно. Если, к примеру, мы попытаемся понять причину и ход Большого взрыва, нам придется тщательно проанализировать условия, которые могли дать этому явлению первоначальный толчок. Другими словами, нам придется задаться вопросом: «Как изготовить новорожденную вселенную в лаборатории?» Андрей Линде из Стэнфордского университета, один из создателей концепции инфляционной вселенной, говорит, что если мы научимся создавать новорожденные вселенные, то, «возможно, нам пора будет заново определить Бога как существо более сложное, чем просто творец Вселенной». Сама по себе идея не нова. Много лет назад, когда физики вычислили энергию, необходимую для запуска Большого взрыва, «люди немедленно начали интересоваться, что произойдет, если в лаборатории сосредоточить большое количество энергии в одной точке — ну, скажем, выстрелить одновременно из множества пушек. Можно ли сконцентрировать достаточно энергии для запуска мини-варианты Большого взрыва?» — спрашивает Линде. Если вы сумеете сосредоточить достаточное количество энергии в одной точке, то максимум, что вы получите, — это коллапс пространства-времени и черную дыру. Но в 1981 г. Алан Гут из Массачусетского технологического института и Андрей Линде предложили теорию «инфляционной вселенной», которая за ... Читать...

Принцип работы

Термоядерный синтез – это дешевый и экологически безопасный способ добычи энергии. На Солнце уже миллиарды лет происходит неуправляемый термоядерный синтез – из тяжелого изотопа водорода дейтерия образуется гелий. При этом выделяется колоссальное количество энергии. Однако на Земле люди пока не научились управлять подобными реакциями. По разным прогнозам, основные источники электроэнергии на планете закончатся через 50-100 лет. Запасы нефти человечество исчерпает лет через 40, газа - максимум через 80, а урана - через 80-100 лет. Запасов угля может хватить лет на 400. Но использование этого органического топлива, причем в качестве основного, ставит планету за грань экологической катастрофы. Страны-участницы Киотского протокола, обсуждая проблемы выживания человечества, "угольные" выбросы поставили в разряд самых опасных факторов. Если сегодня не остановить столь нещадное загрязнение атмосферы (а именно угольные станции служат главным источником ее загрязнения, при-чем выбрасывают радиоактивных веществ в десятки раз больше, чем АЭС), ни о каких столетиях не может быть и речи. А значит, альтернативный источник энергии нам необходим уже в обозримом будущем. И такой источник есть. Это - термоядерная энергетика, в которой используется абсолютно нерадиоактивный дейтерий и радиоактивный тритий, но в объемах в тысячи раз ... Читать...

Что ищет коллайдер?

Почему адронный коллайдер привлек к себе так много внимания? Кстати сказать, час X – включение коллайдера, который вызвал так много шуток, еще впереди. Ведь пока ускоритель только пробует гонять частицы в разные стороны в тестовом режиме. Самое интересное случится когда частицы начнут сталкивать между собой, а это произойдет уже скоро. Главная цель коллайдера – поиск бозона Хиггса. Что это такое? Если кратко, то ученые пытаются найти частицу, ответственную на наличие массы. В макромире физических объектов масса интуитивно понятна: слон большой и тяжелый, а муравей маленький и легкий. Но почему так сильно различаются массы частиц микромира? Масса одних частиц на 11 порядков превосходит массу других, а у третьих массы нет вовсе! Официальная современная научная доктрина, так называемая Стандартная Модель, объясняет это следующим образом. Все пространство пронизано неким полем Хиггса. Частицы, двигаясь в этом поле, испытывают сопротивление, и чем больше это сопротивление, тем большую массу приобретает та или иная частица. Иными словами, масса - это что-то типа силы трения, которую испытывает частица о поле Хиггса. Это можно представить как движения шариков в очень вязкой жидкости: некоторые шарики слабо взаимодействуют с полем и «проскакивают» не ... Читать...

Физика уничтожения

Можно ли создать оружие, способное уничтожить целую планету? В теории ответ прост: да. Причем несколькими путями. Для энергии, высвобождаемой при взрыве водородной бомбы, нет никаких физических ограничений. Вот как это происходит. (Подробное описание водородной бомбы даже сегодня правительство США относит к высшей категории секретности, но в общих чертах ее устройство достаточно хорошо известно.) Водородная бомба изготавливается в несколько этапов. Объединив нужное количество этапов в надлежащей последовательности, можно получить ядерную бомбу почти любой наперед заданной мощности. Первый этап — стандартная бомба на реакции деления, или атомная бомба; в ней энергия урана-235 используется для генерации всплеска рентгеновского излучения, как это произошло в Хиросиме. За долю секунды до того, как взрыв атомной бомбы разнесет все в клочья, появляется расширяющаяся сфера мощного рентгеновского импульса. Это излучение обгоняет собственно взрыв (так как движется со скоростью света); его успевают сфокусировать заново и направить на контейнер с дейтеридом лития — активным веществом водородной бомбы. (Как именно это делается — все еще государственная тайна.) Рентгеновское излучение падает на дейтерид лития, заставляет его мгновенно сжаться и разогревает до миллионов градусов, вызывая тем самым второй взрыв, гораздо мощнее первого. Всплеск рентгеновского излучения, возникающий пр... 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...

Антивещество

«Самая волнующая фраза, какую можно услышать в науке, - фраза, возвещающая о новых открытиях, - вовсе не «Эврика!», а «Вот забавно...».» Айзек Азимов «Первопроходца всегда можно узнать по стрелам в спине» Беверли Рубик В бестселлере Дэна Брауна «Ангелы и демоны», который предшествовал его же «Коду да Винчи», действие сосредоточено вокруг заговора небольшой группы экстремистов-«иллюминатов»; заговорщики хотели взорвать Ватикан бомбой из антивещества, выкраденного из ядерной лаборатории CERN недалеко от Женевы. Заговорщики знают, что результатом соприкосновения вещества и антивещества должен стать грандиозный взрыв, во много раз более мощный, чем взрыв водородной бомбы. И хотя бомба из антивещества — плод фантазии автора, само по себе антивещество вполне реально. Эффективность атомной бомбы, несмотря на всю ее жуткую мощь, составляет всего около 1%. В энергию переходит лишь крохотная часть массы урана. А вот бомба из антиматерии, если бы такую удалось создать, превращала бы в энергию 100% своей массы, и потому была бы гораздо более эффективной, чем атомная бомба. (Точнее, в «полезную» взрывную энергию в такой бомбе превратилось бы около 50% вещества; оставшаяся часть массы была бы унесена в пространство почти необнаружимыми частицами — нейтрино.) Долгое время антивещество находилось в фокусе общественного и ... 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...

Квантовое вычисление

В двадцатом веке, когда изобретение компьютеров позволило осуществить обработку сложной информации вне человеческого мозга, к этом списку добавилась информация. Квантовое вычисление, которое сейчас находится в зачаточном состоянии, — качественно новый этап этого движения. Это будет первая технология, которая позволит выполнять полезные задачи при участии параллельных вселенных. Квантовый компьютер сможет распределить составляющие сложной задачи между множеством параллельных вселенных, а затем поделиться результатами. Один физически возможный компьютер может, при наличии достаточного времени и памяти, выполнить любое вычисление, которое может выполнить любой другой физически возможный компьютер. Законы физики, как мы понимаем их сейчас, допускают универсальность вычисления. Однако, настоящего определения универсальности недостаточно, чтобы считать ее полезной или важной в общей схеме всего. Она просто означает, что, в конечном итоге, универсальный компьютер сможет делать то, что может делать любой другой компьютер. Другими словами, он универсален при наличии достаточного времени. А что делать, если времени недостаточно? Представьте универсальный компьютер, который мог бы выполнить только одно вычислительное действие за всю жизнь вселенной. Его универсальность по-прежнему оставалась бы глубоким свойством реальности? Вероятно, нет. Но при рассмотрении ее полезности, или, что даже более важно, фундаментальной роли, которую она играет в ... Читать...