Современные научные открытия

Достижения, открытия, сенсации.

Модератор: отец Жозеф

Современные научные открытия

Непрочитанное сообщение Гость » 28 июн 2006, 10:30:43

Эта тема будет посвещена новым открытиям в любых сверах науки.
Просьба не офтопить и добовлять только достоверные и действительно новые открытия.
Гость
 

Современные научные открытия

Непрочитанное сообщение Гость » 29 июн 2006, 10:09:03

а открытие бутылки пива покатит??? не а если серьезно - то никаких научных открытий не было оч давно (есль фундаментальных)…
Гость
 

Современные научные открытия

Непрочитанное сообщение Гость » 29 июн 2006, 10:32:32

Ну почему обязательно фундоментальных, главно чтоб новых.
А открытие бутылки пива покатит, и вот почему.
Русские ученые (абсолютно не финонсированные и работающие на интерес) смогли сделать более качественный по производству аппорат по созданию нано-топлива, что уж говорить про цену, она на много меньше че у Американцев. Самое интересное, неотемлемой и важной состовляющей аппарата является 1,5 литровая бутылка пива, еще пару шлангов и приборчиков.
Гость
 

Современные научные открытия

Непрочитанное сообщение Alex ilmarranen » 29 июн 2006, 12:12:12

Valdis Black
а открытие бутылки пива покатит??? не а если серьезно - то никаких научных открытий не было оч давно (есль фундаментальных)…

Ошибаешься…. Просто ты ещё не представляешь себе насколько они фундаментальны… ;)
Alex ilmarranen
 

Современные научные открытия

Непрочитанное сообщение Гость » 30 июн 2006, 10:38:19

Alex ilmarranen
Кстати, очень интересно. Ты с какими-нибудь совсем свежими открытиями знаком? Пусть даже с незначительными.
Гость
 

Современные научные открытия

Непрочитанное сообщение Гость » 30 июн 2006, 10:41:14

я слышал(правда давно) что чделали проводящий электричество пластик…без добавления металла
также известно о магнитной жидкости (изучаемой в политехе) типа она вода(ну люецца, течёт) а как магнит подставляеш, она меняет форму…выглядит эффектно
Гость
 

Современные научные открытия

Непрочитанное сообщение Alex ilmarranen » 30 июн 2006, 13:42:38

SiC
Alex ilmarranen
Кстати, очень интересно. Ты с какими-нибудь совсем свежими открытиями знаком? Пусть даже с незначительными.

Поищу чивонить на злобу дня ;)
Добавление
Три продырявленные ракушки заставляют по-новому взглянуть на зарождение человеческой культуры
Археологи из Великобритании, Франции и Израиля обнаружили на среднепалеолитических стоянках в Северной Африке и Западной Азии продырявленные раковины морских улиток, возможно являющиеся остатками древнейших ожерелий. Возраст находок составляет 100–130 тысяч лет. Если интерпретация верна, начало зарождения подлинно человеческой духовной культуры отодвигается в прошлое на несколько десятков тысяч лет.
Важнейшим переломным рубежом в эволюционном развитии человека современного типа (Homo sapiens) традиционно считается так называемая позднепалеолитическая революция — качественный скачок в культурном и технологическом развитии, произошедший примерно 45-35 тысяч лет назад и примерно совпадающий по времени с вторжением сапиенсов в неандертальскую Европу. Еще недавно ученые полагали, что именно в это время наши предки впервые научились изготавливать сложные изделия из кости и рога, освоили новые методы обработки камня, стали пользоваться украшениями и создали первые произведения искусства — наскальные изображения животных.
Люди современного типа, анатомически мало отличающиеся от нас с вами, появились в Африке значительно раньше (по современным представлением, это произошло примерно 200 тысяч лет назад). Однако их культура поначалу оставалась среднепалеолитической, то есть практически такой же, как у других современных им человеческих рас, в том числе европейских неандертальцев (Homo neanderthalensis). Около 130 тысяч лет назад сапиенсы появляются в Западной Азии, но эта первая волна «исхода из Африки», по-видимому, оказалась неудачной. Примерно 80 тысяч лет назад началась вторая волна расселения. Сапиенсы двигались на восток вдоль берегов Индийского океана, оставляя за собой характерные «раковинные кучи», свидетельствующие о пристрастии к морепродуктам. Всё современное неафриканское человечество — потомки этой второй волны переселенцев; о том, смешивались ли они с местными племенами (например, с азиатскими неандертальцами), идут жаркие споры.
До тех пор, пока материальная культура сапиенсов оставалась среднепалеолитической, они не показывались в Европе, где господствовала более крепкая физически и хорошо приспособленная к холодному климату неандертальская раса. Позднепалеолитическая революция дала сапиенсам возможность быстро (за 5-6 тысяч лет) оккупировать Европу.
Некоторые находки последних лет, однако, несколько размывают эту относительно стройную картину. Похоже, что отдельные элементы позднепалеолитической культуры были освоены нашими предками задолго до вторжения в Европу, а возможно, даже до выхода из Африки.
Так, в 2001 году на юге Африки были найдены костяные орудия возрастом 65-70 тысяч лет. Напомним, что костяные орудия — одна из важнейших отличительных черт позднего палеолита. Вскоре в том же районе были обнаружены остатки ожерелий из раковин брюхоногого моллюска Nassarius kraussianus возрастом около 75 тысяч лет (нашли 41 перфорированную раковину).
В последнем номере журнала Science сообщается о находке трех еще более древних перфорированных раковин моллюска Nassarius gibbosulus. Две из них, обнаруженные в коллекции Британского музея естественной истории, происходят из пещеры Схул вблизи г. Хайфа (Израиль). В этом районе селились попеременно то неандертальцы (до 130 и 65–47 тысяч лет назад), то сапиенсы (130–80 и после 47 тысяч лет назад); см. статью из National Geographic. Анализ породы, прилипшей к одной из раковин, позволил установить, что раковина происходит из так называемого слоя B, возраст которого оценивается в 100–130 тысяч лет. В это время здесь жили сапиенсы. Это были представители «первой волны» выходцев из Африки, о которой говорилось выше. В слое B пещеры Схул найдено 10 скелетов, все они по своей анатомии соответствуют человеку современного типа, хотя и с рядом архаичных черт. Специалисты допускают, что по крайней мере некоторые из этих людей были сознательно похоронены соплеменниками. В руках у одного из скелетов — нижняя челюсть крупного кабана, что трактуется как свидетельство существования сложных погребальных обрядов и религиозных представлений.
Авторы статьи указывают, что похожие отверстия в раковинах Nassarius gibbosulus после смерти моллюска могут возникать и естественным путем, но происходит это сравнительно редко (такие перфорации наблюдаются всего у 3,5% современных раковин, собранных в море или на берегу). Таким образом, вероятность случайного попадания в пещеру сразу двух перфорированных раковин, при том что других раковин этого вида в пещере не обнаружено, составляет примерно одну тысячную. Попытки археологов самостоятельно проделать в раковинах Nassarius gibbosulus подобные отверстия при помощи среднепалеолитических каменных орудий увенчались полным успехом. Сначала надо кремневым острием пробить маленькую дырочку, а затем вращательными движениями придать отверстию нужную форму и размер.
Раковины, полагают ученые, не могли попасть в пещеру без помощи человека, поскольку пещера находится на высоте 65 м над уровнем моря. 100–130 тысяч лет назад она тоже находилась достаточно высоко (не менее 45 м). Звери и птицы никогда не заносят этих моллюсков на такую высоту. Едва ли древние обитатели пещеры Схул могли принести моллюсков в свое жилище только для того, чтобы их съесть, потому что раковины эти мелкие (около полутора сантиметров) и пищевой ценности не представляют. В сотне таких ракушек содержится лишь 4,84 г мягких тканей (сухой вес), что соответствует примерно 20 килокалориям, причем на выковыривание мяса из раковин требуется не менее получаса.
Третья перфорированная ракушка, относящаяся к тому же виду моллюсков, найдена в коллекции парижского Музея Человека и происходит из среднепалеолитической стоянки на севере Алжира, в 150 км от моря. Точно определить возраст этой стоянки пока не удалось, однако авторы приводят некоторые косвенные аргументы в пользу того, что он может быть сопоставим с возрастом слоя B пещеры Схул.
Эти находки, наряду с другими, ставят под сомнение теорию взрывного, внезапного появления «подлинно человеческой» культуры на рубеже среднего и позднего палеолита. По-видимому, умственное и духовное развитие наших предков протекало более плавно и постепенно, чем считалось до сих пор. Другой важный (хотя и предварительный) вывод, который можно сделать из этих открытий, состоит в том, что наши прямые предки — архаические Homo sapiens — возможно, начали опережать неандертальцев по уровню интеллектуального развития задолго до конца среднего палеолита. Насколько мне известно, обнаруженные до сих пор свидетельства символического осмысления мира и ритуальной деятельности неандертальцев (захоронения, украшения и др.) либо значительно моложе израильских и алжирских находок, либо их возраст вызывает сомнения.
[b]Источник: Marian Vanhaeren, Francesco d'Errico, Chris Stringer, Sarah L. James, Jonathan A. Todd, Henk K. Mienis. Middle Paleolithic Shell Beads in Israel and Algeria // Science. 2006. V. 312. P. 1785–1788.
(c)
Мной найдено по адресу http://elementy.ru/news/430264
Alex ilmarranen
 

Современные научные открытия

Непрочитанное сообщение Гость » 30 июн 2006, 15:34:54

:-D Надо это моему преподу по истории показать)) :-D
Гость
 

Современные научные открытия

Непрочитанное сообщение Alex ilmarranen » 30 июн 2006, 15:36:43

Покажи… ))) Но тока не забывай… Что это только поводъ подумать… Это ещё не истина… ;)
Буду выкладывать по мере возможности…
Alex ilmarranen
 

Современные научные открытия

Непрочитанное сообщение AJ » 03 июл 2006, 01:22:08

Палево
также известно о магнитной жидкости (изучаемой в политехе) типа она вода(ну люецца, течёт) а как магнит подставляеш, она меняет форму…выглядит эффектно

Ну, магнитную жидкость придумали уже давно (лет 60 назад, если я ничего не путаю), просто в политехе по ней диссер кто-то написал, какой-то новый способ приготовления что-ли придумали. Нам это тов. Полунин (который с ней и работал и попутно зав.каф.) на парах рассказывал
intellect-kursk.ru - английский язык в Курске
AJ
Завсегдатай
Завсегдатай
 
Сообщения: 530
Зарегистрирован: 02 июл 2006, 23:06:38
Пол: Мужской

Современные научные открытия

Непрочитанное сообщение Alex ilmarranen » 08 июл 2006, 15:18:33

Такъ и есть… По магнитной жидкости инфу найду… ))
Добавление
А вотъ кое-что, что позволяетъ заглянуть въ микромиръ….
Холодные нейтронные лучи прощупывают предметы, не внося никаких возмущений
Швейцарские физики добились прорыва в применении нейтронной томографии к изучению веществ. Изображения тел в нейтронных лучах вскрывают ядерные свойства веществ вне зависимости от химического окружения.
Титановый стержень и завязанная узлом свинцовая проволока: снимок получен в нейтронных лучах с помощью нейтронного интерферометра
Арсенал средств современной экспериментальной физики, позволяющий «прощупывать» вещество и изучать его свойства, чрезвычайно велик. Звуковые волны, лазерное излучение всевозможных длин волн и поляризаций, просвечивающая электронная и нейтронная микроскопия — все эти методы чувствительны к разным свойствам вещества, и получаемая с их помощью информация дополняет друг друга.
Особняком тут стоит нейтронная интерферометрия: как явление она существует, но применить ее к изучению веществ пока не удавалось.
Нейтроны, как и всякие объекты микромира, подчиняются законам квантовой механики, а значит должны испытывать типично волновые явления — интерференцию и дифракцию. Именно на этом принципе основан нейтронный интерферометр, с помощью которого можно, например, изучать влияние силы тяжести на нейтроны.
Казалось бы, на основе этого же явления можно исследовать и структуру вещества. При очень малых энергиях нейтроны становятся больше похожими на сгустки волн, чем на отдельные частицы. Когда длина «нейтронной» волны становится больше типичного размера атома, такой нейтрон при прохождении сквозь вещество уже не взаимодействует с отдельными ядрами, а чувствует локальную плотность среды «в целом». В результате http://www.rubricon.com/partner.asp?aid={B0B8F56E-E3B2-427B-A3B6-738E1FA917E8}&ext=22 холодные нейтроны распространяются в веществе, словно свет в прозрачной среде: нейтронный поток чувствует лишь некий средний коэффициент преломления, который зависит от типа среды (см. подробнее статью
http://www.rubricon.com/partner.asp?aid={375E07B4-ED37-448A-9A36-3F9107E893C0}&ext=22]Нейтронная оптика .
Это значит, что — в полной аналогии с оптическими приборами — можно взять нейтронный интерферометр и изучить трехмерное распределение плотности и изотопного состава вещества. Такой прибор был бы незаменим при изучении крупных непрозрачных тел, например цельнометаллических предметов, для которых прочие методики наблюдения неудобны. За последние годы предпринимались многочисленные попытки построить такой прибор. Был даже достигнут какой-то прогресс, но успехом назвать его пока не получается. Для одного-единственного снимка требовалась «экспозиция» в несколько часов, а ведь для получения хорошей трехмерной картинки необходимы сотни таких снимков!

Свежая статья швейцарских физиков http://link.aps.org/abstract/PRL/v96/e215505 стала гигантским шагом вперед в этой области. Авторы работы придумали способ ускорить этот процесс в сотни раз и при этом кардинально упростить установку!
По сути дела, для рассматривания предмета в «нейтронных лучах» исследователи применили точно такой же метод, какой используем мы при разглядывании осколка прозрачного стекла в воде. В воде и в стекле свет преломляется по-разному, и хотя сам материал стекла остается невидимым, он слегка отклоняет и искажает проходящие сквозь него лучи света. Поэтому если внимательно рассмотреть узор на дне, то стекло можно заметить по искажениям, вносимым в этот узор.
Авторы работы с помощью простой системы из двух дифракционных решеток, разнесенных на пять метров, создали на экране узор из параллельных чередующихся дифракционных полосок (напомним, что речь идет про нейтронные лучи!). Если теперь в пространство между решетками поместить тело, то нейтронная волна, проходя через него, слегка сдвинет свою фазу, и из-за этого сдвинутся и полоски на экране. По сдвигу полосок и можно получить «нейтронный снимок».
Тут, правда, возникает техническая трудность. Полоски нейтронной интенсивности на экране столь частые (250 полосок на миллиметр), что никакой нейтронный детектор их не разрешит, и уж тем более не заметит их сдвиг. Но швейцарцы очень элегантно преодолели эту трудность. На экране, непосредственно перед детектором, была установлена третья дифракционная решетка с точно таким же периодом, как у полосок. В результате при контрольном замере детектор «видел» однородный фон, но как только помещали тело, в детекторе возникало его контрастное изображение.
Авторы сообщают, что для получения каждого снимка им было достаточно минуты, и за пару часов можно было полностью реконструировать сложный трехмерный объект. Они подчеркивают, что при этом использовался источник нейтронов без каких-либо выдающихся характеристик: не слишком мощный, не слишком монохроматический и практически некогерентный. Таким образом, нейтронная фазоконтрастная томография стала доступна любому исследовательскому центру нейтронной физики.
Может возникнуть вопрос: а зачем вообще понадобилось рассматривать тело в «еще одних лучах»? Что принципиально нового может дать этот метод?
Нейтронная волна чувствует не атомы или молекулы с их электронными оболочками, а непосредственно ядра. Нейтронная томография восстановит ядерные свойства материала вне зависимости от химического окружения. Вы можете покрасить кусочек вещества краской, покрыть его полимерной пленкой, окислить его до какого-то совершенно неузнаваемого состояния или даже вплавить в свинцовую гирьку — нейтронная томография этот элемент всё равно распознает. Наконец, облучение медленными нейтронами не вносит никаких возмущений в химическую структуру вещества, не трогает хрупкие электростатические структуры и не разрушает магнитные домены. Холодные нейтроны ничему не «мешают» — они лишь аккуратно прощупывают вещество.
См. также:
http://focus.aps.org/story/v17/st20]Neutron Vision
— заметка из Physical Review Focus об этой работе.
Игорь Иванов
http://www.elementy.ru (c)
Alex ilmarranen
 

Современные научные открытия

Непрочитанное сообщение Alex ilmarranen » 09 июл 2006, 15:22:11

Все смотрели ГиперКубъ? Помните заморочки съ 4-xмернымъ пространствомъ… Такъ это ерунда… Во тема…(Думаю люди не дикие… Хотябъ слышали о т.Суперструнъ…)
Бесконечно ли всемогущество теории суперструн?
Ключевая проблема в теории суперструн — выяснить, конечно или бесконечно число «вселенных», которые она может описать. В недавней статье hep-th/0606212 делается попытка доказать, что это число конечно.

Теория суперструн, язык и объекты которой могут показаться чем-то совершенно не относящимся к нашему миру, недавно столкнулась с неожиданной проблемой: есть подозрения, что она способна описать какой угодно мир, а значит, не может предсказать ничего. Сейчас физики пытаются разобраться, так ли «всемогущественна» эта теория (изображение с сайта pyweb.swan.ac.uk)
Теория суперструн — один из основных кандидатов на полное описание всех взаимодействий элементарных частиц, в том числе и гравитации, при сверхвысокой концентрации энергии. Требования математической самосогласованности и соответствия реальному миру привели физиков к одной единственно возможной всеобъемлющей суперструнной теории, к единственно возможному фундаментальному «закону упорядоченности» нашего мира — так называемой М-теории. (Конечно, если отказаться от гипотезы частиц-струн, то появляются и другие возможности описания.)
После открытия М-теории физики надеялись, что вскоре будут полностью объяснены свойства окружающей нас вселенной: то есть, мира при низкой энергии. Но в последующие годы эти надежды стали рушиться и в конце концов привели к кризису в теории струн. Однако после периода отчаяния физики вновь взялись за дело, и постепенно стали проясняться возможные пути выхода из кризиса. Знаковой стала недавняя статья B. S. Acharya, M. R. Douglas, hep-th/0606212, в которой делается попытка ответить на ключевой вопрос — конечно ли число тех вариантов устройства нашего мира, которые дает теория суперструн.
Суть кризиса в теории суперструн состоит, вкратце, в следующем. М-теория описывает «жизнь» протяженных объектов в 11-мерном пространстве-времени при очень высокой температуре. 11-мерное пространство — это не прихоть, а единственный способ удовлетворить сразу всем налагаемым условиям. Если мы хотим получить из этой теории свойства нашего мира, то мы должны постепенно понижать температуру и смотреть, что происходит с этим 11-мерным пространством и летающими в нем объектами.
Так получается, что 7 из этих 11 измерений становятся неустойчивыми и спонтанно сворачиваются в маленькие самозамкнутые конфигурации, оставляя «большими» три пространственных измерения плюс время — то есть нашу Вселенную. Детали этого механизма еще не вполне изучены, и на сегодняшний день кажется, что в теории суперструн возможно огромное число разных конфигураций свернутого пространства. Каждая такая конфигурация приведет к «конечной вселенной» со своими характеристиками: силой взаимодействий, массами частиц и т. д. Всю эту совокупность конечных вселенных, которую можно получить из одной-единственной теории путем разных «сверток», физики назвали «ландшафтом» теории.
Беда теории суперструн состоит в том, что она не может (пока) предсказать, какая именно свертка реализуется в реальности, а значит, не может предсказать, в какую именно конечную вселенную превратится М-теория при понижении температуры. Многие опасаются, что из теории суперструн можно получить вообще любое конечное состояние нашего мира; иными словами, что ландшафт теории суперструн бесконечен. В самом худшем варианте это будет означать, что такую теорию вообще нельзя опровергнуть: любой результат любого эксперимента можно будет объяснить в рамках теории суперструн.
Однако суперструнщики надеются, что при внимательном изучении вопроса всё же вскроется механизм, диктующий, как именно должно сворачиваться пространство. Найти такой механизм — очень сложная математическая задача, и потому многие исследователи предпочитают подойти к проблеме с другой стороны — изучить свойства «ландшафта», выяснить, сколько и каких вселенных можно получить после разнообразных сворачиваний лишних измерений.
Ясно, что прежде, чем рассуждать, много таких вариантов или мало, надо доказать, что их вообще конечное число. Статья hep-th/0606212 как раз посвящена попытке доказательства того, что количество вариантов, не противоречащих наблюдательным данным, конечно.
Откуда в этой теории может взяться бесконечное количество вариантов? Прежде всего, из-за разнообразных топологий сворачивания лишних измерений. Для иллюстрации представим, сколькими разными способами можно завязать узлы на веревке. Очевидно, таких возможностей бесконечно много, потому что навязывание новых и новых узлов будет приводить к новой конфигурации. Однако сразу же понятно и другое: если толщина веревки не меньше какого-то заданного числа и длина — не больше какого-то предела, то на такой веревке можно навязать лишь конечное число узлов. Узлы могут по-разному выглядеть и переплетаться, но в конце концов получится, что из любой заданной веревки можно получить лишь конечное число типов заузливания.
Очень похожие требования используются и авторами статьи. Слишком «тонкая веревка» отвечает слишком большой вакуумной плотности энергии, а слишком большой объем свернутого пространства неизбежно приведет к большому числу новых сверхлегких частиц. Ни того, ни другого в нашем мире не наблюдается. Поэтому, в принципе, вариантов свертки может быть бесконечно много, но лишь конечное их число не противоречит эксперименту.
Переформулировав физические требования на строгом математическом языке, авторы заметили, что это условие точь-в-точь совпадает с теоремой конечности Чигера из римановой геометрии. Есть, правда, одно «но»: эта теорема справедлива только для гладких сворачиваний, без изломов, а в теории струн допускаются и свертки с изломами. Для полного доказательства потребуется обобщить теорему и для таких ситуаций, и авторы уже наметили пути доказательства.
Однако это будет лишь полдела. Даже при одном и том же сворачивании пространства устройство гравитации на нем может быть самым разным, и необходимо доказать, что таких вариантов тоже конечное число. Авторы показали, что для этого достаточно будет доказать два утверждения. Первое — что пространство всех возможных устройств гравитации ограниченно, и второе —что слишком близкие точки этого пространства (то есть слишком похожие реализации гравитации) не отличаются с точки зрения физики. Грубо говоря, «разными» считаются вселенные, которые отличаются заметно, а не сотым знаком после запятой в каком-нибудь параметре.
Авторы выяснили, что некоторые не доказанные пока математические гипотезы после «перевода» на нужный язык как раз подойдут и для разрешения этого вопроса. Как только доказательства этих утверждений будут получены, можно будет объединить две идеи — конечное число сверток и конечное число решений для каждой свертки, — и конечность физически осмысленных решений в теории струн будет доказана.
Впрочем, даже если этот подход приведет к успеху, он всё равно не сможет хотя бы приблизительно дать ответ на вопрос, сколько именно решений возможно в теории суперструн. Для решения этого вопроса и выхода из кризиса потребуются новые идеи.
Игорь Иванов
http://elemenyt.ru (c)
Офегенный ресурсъ… всемъ советую…
Кстате… Если это хоть кто нить читаетъ… Отзовитесь… А то мошь йа зря это всё пишу… Мне впринципе достаточно того, что я самъ это прочиталъ…
Alex ilmarranen
 

Современные научные открытия

Непрочитанное сообщение V@P » 09 июл 2006, 15:59:40

Alex ilmarranen
Кстате… Если это хоть кто нить читаетъ… Отзовитесь… А то мошь йа зря это всё пишу… Мне впринципе достаточно того, что я самъ это прочиталъ…

читать-то читают, тока..хм..сразу такие текста выкладыать..объясни своими словами хоть немного, а то такая инфа..первый раз слышу, чес слово..такое в унере не дают =-O
Изображение Изображение
Аватара пользователя
V@P
Хранитель
Хранитель
 
Сообщения: 1984
Зарегистрирован: 27 июн 2006, 14:55:05
Откуда: Kursk, Russia
Пол: Мужской
Имя: Dmitriy

Современные научные открытия

Непрочитанное сообщение Alex ilmarranen » 09 июл 2006, 16:03:13

Ну блинъ не знаю… Помоему здесь вообще кухоннымъ языкомъ написано… Если встречаются непонятные определения… Дуй на http://elementy.ru …. Тамъ на многие определения есть ссылки съ разъяснениями… :) Найди эту статью и тамъ они будутъ… А такъ всё объяснять… - у мя руки отвалятся…
Alex ilmarranen
 

Современные научные открытия

Непрочитанное сообщение Alex ilmarranen » 10 июл 2006, 15:08:01

Нашолъ интервьюху съ более-менее полнымъ описаниемъ теории для непосвящённыхъ… )) Сматри сюда… topic.php?forum=13&topic=17
Alex ilmarranen
 

Современные научные открытия

Непрочитанное сообщение Alex ilmarranen » 11 июл 2006, 15:18:04

Что было до Большого взрыва и откуда взялось время?
Вопросы, вынесенные в заголовок, обычно физиками не обсуждаются, поскольку общепринятой теории, способной на них ответить, пока нет. Однако недавно в рамках петлевой квантовой гравитации всё же удалось проследить эволюцию упрощенной модели Вселенной назад во времени, вплоть до момента Большого взрыва, и даже заглянуть за него. Попутно выяснилось, как именно в этой модели возникает время.
В теории квантовой гравитации привычное нам гладкое и непрерывное пространство на сверхмалых масштабах оказывается структурой с очень сложной геометрией (изображение с сайта http://www.aei.mpg.de)
Наблюдения за Вселенной показывают, что и на самых больших масштабах она вовсе не неподвижна, а эволюционирует с течением времени. Если на основе современных теорий проследить эту эволюцию назад во времени, то окажется, что наблюдаемая ныне часть Вселенной была раньше горячее и компактнее, чем сейчас, а начало ей дал Большой взрыв — некий процесс возникновения Вселенной из сингулярности: особой ситуации, для которой современные законы физики неприменимы.
Физиков такое положение вещей не устраивает: им хочется понять и сам процесс Большого взрыва. Именно поэтому сейчас предпринимаются многочисленные попытки построить теорию, которая была бы применима и к этой ситуации. Поскольку в первые мгновения после Большого взрыва самой главной силой была гравитация, считается, что достичь этой цели возможно только в рамках непостроенной пока квантовой теории гравитации.
Одно время физики надеялись, что квантовая гравитация будет описана с помощью теории суперструн, но недавний кризис суперструнных теорий поколебал эту уверенность. В такой ситуации больше внимания стали привлекать иные подходы к описанию квантовогравитационных явлений, и в частности, петлевая квантовая гравитации.
Именно в рамках петлевой квантовой гравитации недавно был получен очень впечатляющий результат. Оказывается, из-за квантовых эффектов начальная сингулярность исчезает. Большой взрыв перестает быть особой точкой, и удается не только проследить его протекание, но и заглянуть в то, что было до Большого взрыва. Краткое описание этих результатов было недавно опубликовано в статье A. Ashtekar, T. Pawlowski, P. Singh, Physical Review Letters, 96, 141301 (12 April 2006), доступной также как gr-qc/0602086, а их подробный вывод изложен в вышедшем на днях препринте этих же авторов gr-qc/0604013.
Петлевая квантовая гравитация принципиально отличается от обычных физических теорий и даже от теории суперструн. Объектами теории суперструн, к примеру, являются разнообразные струны и многомерные мембраны, которые, однако, летают в заранее приготовленном для них пространстве и времени. Вопрос о том, как именно возникло это многомерное пространство-время, в такой теории не решишь.
В петлевой теории гравитации главные объекты — маленькие квантовые ячейки пространства, определенным способом соединенные друг с другом. Законом их соединения и их состоянием управляет некоторое поле, которое в них существует. Величина этого поля является для этих ячеек неким «внутренним временем»: переход от слабого поля к более сильному полю выглядит совершенно так, как если бы было некое «прошлое», которое бы влияло на некое «будущее». Закон этот устроен так, что для достаточно большой вселенной с малой концентрацией энергии (то есть далеко от сингулярности) ячейки как бы «сплавляются» друг с другом, образуя привычное нам «сплошное» пространство-время.
Авторы статьи утверждают, что всего этого уже достаточно, чтобы решить задачу о том, что происходит со вселенной при приближении к сингулярности. Решения полученных ими уравнений показали, что при экстремальном «сжатии» вселенной пространство «рассыпается», квантовая геометрия не позволяет уменьшить его объем до нуля, неизбежно происходит остановка и вновь начинается расширение. Эту последовательность состояний можно отследить как вперед, так и назад во «времени», а значит, в этой теории до Большого взрыва с неизбежностью присутствует «Большой хлопок» — коллапс «предыдущей» вселенной. При этом свойства этой предыдущей вселенной не теряются в процессе коллапса, а однозначно передаются в нашу Вселенную.
Описанные вычисления опираются, правда, на некоторые упрощающие предположения о свойствах универсального поля. По-видимому, общие выводы сохранятся и без таких предположений, но это еще нуждается в проверке. Будет крайне интересно проследить за дальнейшим развитием этих идей.
[b]См. также: Абэй Аштекар, один из создателей теории петлевой квантовой гравитации, уделяет много времени как популяризации этой конкретной теории, так и квантовой гравитации вообще. На его сайте можно найти список научно-популярных статей и лекций, адресованных широкой аудитории.
Игорь Иванов
(c)
http://elementy.ru
Alex ilmarranen
 

Современные научные открытия

Непрочитанное сообщение Alex ilmarranen » 12 июл 2006, 16:16:45

Только не слишком сильное столкновение с Землей могло породить Луну Японские астрономы построили численную модель столкновения молодой Земли с крупным небесным телом, которое, как предполагается, привело к образованию Луны. Неожиданно оказалось, что только относительно слабый удар, не вызвающий интенсивного испарения вещества, мог привести к появлению на околоземной орбите крупного спутника.
При сильном ударе значительная часть вещества меньшего тела испаряется и крупного спутника не образуется. На этих шести кадрах показано развитие газового диска на протяжении 50 часов после такого столкновения в соответствии с результатами численного моделирования (рис. с сайта http://www.newscientistspace.com/m)
Космогония — теория образования планет и спутников — до сих пор остается одной из самых темных областей астрономии. Несмотря на все достижения планетологии и небесной механики здесь по-прежнему много сугубо описательных объяснений, которые недалеко ушли от знаменитой в свое время небулярной теории Канта—Лапласа.
Особенно темные места астрономы традиционно объясняют последствиями масштабных столкновений протопланет в тумане окружающего Солнце газопылевого диска. Возразить тут нечего — столкновения в ту эпоху, скорее всего, действительно имели место. Вопрос лишь в том, можно ли в самом деле в современных конфигурациях планет и спутниковых систем разглядеть следы тех давних катастроф?
Как сообщает NewScientist, астрономы из японской Национальной астрономической обсерватории в Токио попробовали сделать шаг в этом направлении и рассчитать параметры столкновения с Землей, которое привело к образованию Луны.
Сама по себе идея о том, что Луна образовалась в результате столкновения, хотя и кажется излишне романтичной, но, похоже, имеет основания. Дело в том, что Луна попросту слишком велика для Земли. Не могло в протопланетном облаке столько вещества начать обращаться вокруг такой скромной планеты, как Земля. А предположение о захвате Землей независимо обращающейся вокруг Солнца протопланеты не вписывается в представления небесной механики. Вот и приходится допустить, что сначала вещество сконденсировалось в один планетоид, а потом произошло катастрофическое столкновение.
Врезавшийся в Протоземлю объект предположительно имел размеры, сравнимые с Марсом. От удара большое количество вещества выбросило в космос, где часть его образовала вокруг Земли газопылевой диск. В конце концов, под действием сил тяготения, это вещество сконцентрировалось и образовало наш естественный спутник. Красивая теория, если не считать того, что ее очень нелегко проверить.
Обычно подобные катаклизмы моделируют методом частиц. Сталкивающиеся тела представляются совокупностями точечных частиц, которые взаимодействую по правилам, учитывающим силы тяготения и давления. Но количество частиц в таких численных экспериментах измеряется лишь тысячами — больше не потянуть даже суперкомпьютерам, а этого недостаточно для расчета деталей внутренней структуры диска. В результате уже через сутки после столкновения по модельному времени расчет становится безнадежно неадекватным.
Чтобы справиться с этой трудностью, японские астрономы подошли к делу иначе, применив методы, которые обычно используются в гидродинамике. Формирующийся вокруг планеты диск разделили трехмерной сеткой на множество ячеек и для каждой из них стали отслеживать изменения температуры, плотности и других параметров. Такой подход позволил достаточно уверенно проследить эволюцию диска на протяжении 4 суток после столкновения.
Главной целью моделирования было выяснение условий, при которых возникший вокруг Земли диск может стать источником вещества для формирования столь крупного спутника, как Луна. Для этого моделирование проводилось при разных скоростях столкновения. В одном из двух крайних сценариев столкновения выброшенное вещество в основном представляло собой горячий газ, в другом — преимущественно расплав и твердые обломки.
В течение первых 10 часов после удара поведение всех моделей было довольно сходным — столкнувшийся с Землей объект, потеряв скорость, возвращался под действием тяготения обратно и полностью разрушался при повторном столкновении. Однако дальше развитие шло по-разному. Если удары приводили к тому, что значительная часть вещества испарялась, то по газовому диску начинала распространяться ударная волна, которая замедляла его вращение. В результате вещество диска выпадало обратно на поверхность Земли и не могло сформировать на орбите крупный спутник.
Но если основная часть выброшенного вещества оставалась в жидкой и твердой фазах, ударная волна не могла распространяться по диску, и на орбите оставалась достаточно большая масса. Исследователи полагают, что при любом столкновении, если оно достаточно сильное, чтобы меньший объект испарился, крупного спутника образоваться не может. Для случая, когда Земля сталкивается с объектом размером с Марс, критическая скорость составляет около 15 километров в секунду. Более сильный удар уже не смог бы привести к образованию Луны.
Однако новая модель всё же не полностью свободна от произвольных предположений. Одним из сложных вопросов при моделировании газовых дисков является учет их вязкости, то есть внутреннего трения. Определить его из модели невозможно и приходится его вводить в расчет в качестве параметра. Между тем именно от вязкости диска во многом зависит, насколько быстро он осядет на поверхность планеты и сможет ли из его остатков, а также погруженных в него твердых и жидких частиц сформироваться спутник.
Александр Сергеев (c)
http://elementy.ru
Alex ilmarranen
 

Современные научные открытия

Непрочитанное сообщение Alex ilmarranen » 26 июл 2006, 14:51:33

Жесткое облучение и высокие давления приводят к необычным превращениям вещества Немецкие ученые открыли новый тип фазовых переходов. В их экспериментах облучение тяжелыми ионами твердых материалов под высоким давлением приводило к неожиданным структурным изменениям вещества..
При бомбардировке тяжелыми ионами под высоким давлением графит испытывает неожиданные структурные превращения (изображение с сайта scifun.chem.wisc.edu)
Известные со школы три агрегатных состояния вещества — газ, жидкость и твердое тело, — дают лишь очень слабое представление о всём многообразии реализующихся в природе структур. Одно и то же вещество в твердом состоянии в зависимости от давления и температуры может существовать в совершенно разных термодинамических фазах. Например, у самой обычной воды известно уже 12 разных кристаллических фаз (то есть 12 типов льда) и подозревается наличие как минимум двух разных жидких фаз.
При изменении температуры или давления твердого вещества может произойти фазовый переход из одной фазы в другую. Он сопровождается перестройкой кристаллической решетки, изменениями термодинамических параметров, и иногда при этом меняется даже внешний вид и цвет тела (как это имеет место, например, в твердом кислороде).
На днях немецкие физики сообщили об открытии совершенно нового способа вызывать фазовые переходы в твердом веществе. Как описывается в их статье U. A. Glasmacher et al., Physical Review Letters, 96, 195701 (17 May 2006), высокое давление и одновременное облучение тяжелыми ионами способны вызвать в образце превращения, невозможные при одном только высоком давлении или при одном лишь действии радиации.
В экспериментах немцев, проведенных на ускорителе тяжелых ионов в Дармштадте, пучок энергетических ионов урана выводился из ускорителя и направлялся на помещенный в камеру образец. В обычных условиях высокоэнергетический ион, проходя через вещество, тратит часть энергии на торможение и производит разрушения вдоль своего пути. В результате кристаллический образец после облучения ионами оказывается пронизан параллельными и очень узкими (10 нм) канальцами, заполненными аморфным веществом. При умеренных дозах облучения эти тонкие канальцы расположены достаточно далеко друг от друга и на общую структуру и свойства материала почти не влияют.
Однако если тот же эксперимент провести под высоким давлением, то картина оказывается совершенно иной. Как показали опыты немцев, при облучение графитового кристаллика под давлением 80 тысяч атмосфер никаких канальцев уже не образуется. Вместо этого происходит полное перемешивание материала. Электронные микроснимки показывают, что кристаллические плоскости во всём графитовом образце разворачиваются после облучения под хаотическими углами: графит переходит в аморфное состояние.
Это явление неожиданно по двум причинам. Во-первых, совершенно непонятно, как редкие, пролетающие далеко друг от друга ионы умудряются «вскопать» весь образец целиком. Известно лишь, что существенную роль в этом играет высокое давление. Как выяснилось, без него даже при тысячекратной дозе облучения ничего подобного не происходит.
Во-вторых, если физики и ожидали увидеть фазовый переход в этой ситуации, то вовсе не в аморфную фазу. Дело в том, что при таких давлениях (и при комнатной температуре) самой стабильной формой углерода является алмаз. Графит в этих условиях менее стабилен, и потому ожидалось, что если уж перестройка кристаллической решетки началась, то она должна превратить образец в алмазный порошок. В эксперименте же получилась, фактически, зола.
Такое поведение свойственно не только графиту. Немцы провели серию похожих экспериментов с цирконием (см. пресс-релиз группы, PDF, 57 Кб) и обнаружили, что и в этом случае совместное действие облучения и высокого давления приводит к новым структурным превращениям.
Теоретикам теперь придется, по всей видимости, очень потрудиться, чтобы объяснить такое поведение материала. Перед прикладной физикой тем временем открываются заманчивые перспективы. Эксперименты немцев фактически доказали, что небольшое облучение тяжелыми ионами может играть роль катализатора, спускового механизма для новых структурных превращений веществ, находящихся под давлением. Возможно, таким путем удастся создать материалы с новыми характеристиками или упростить уже имеющийся технологический процесс. Наконец, не исключено, что эти исследования будут полезными и для гео- и астрофизики: ведь подобные процессы могут иметь место в центре планет.
См. также: Heavy ions feel the squeeze, PhysicsWeb.org, 25.05.2006.
Игорь Иванов
(c)
http://elementy.ru
Alex ilmarranen
 

Современные научные открытия

Непрочитанное сообщение Alex ilmarranen » 28 июл 2006, 17:31:03

Объяснена бесконтактная сила трения
Опыты американских физиков доказали, что загадочная сила бесконтактного трения возникает из-за шумов электрического поля, которые присутствуют даже внутри незаряженных тел.

Электромагнитное взаимодействие между непроводящими телами приводит к бесконтактному трению (изображение с сайта aip.org)
Многие силы в природе — сила тяжести, электрические и магнитные силы — действуют не при непосредственном контакте тел, а на расстоянии. В отличие от них, сила трения работает иным образом: повседневный опыт показывает, что она возникает только между соприкасающимися телами.
Несколько лет назад было, впрочем, обнаружено, что существует новая разновидность силы трения, которая действует, даже если тела не касаются друг друга, а разделены небольшим зазором. При этом в самом зазоре нет ни воздуха, ни каких-либо иных молекул, которые могли бы мешать движению двух тел. Сила эта оказалась слабой, работе крупных механизмов она не мешает, но на результаты высокочувствительных экспериментов в микромире (например, на работу атомного силового микроскопа) она влияет существенно.
Понимание, откуда берется эта бесконтактная сила трения и от чего она зависит, нужно не только ради самой науки, но и для ряда технических приложений. Ситуация становится особенно беспокоящей в свете недавнего открытия, что еще одна сила, действующая в атомном масштабе, — сила Казимира — гарантированно принесет немало проблем будущим конструкторам наноустройств. Как описано в заметке Микромеханика перед лицом серьезных трудностей, эта сила будет неизбежно «склеивать» все движущиеся металлические детали механизма, мешая его работе.
Силу Казимира можно уменьшить, убрав металлические части, но даже в этом случае останется бесконтактная сила трения, мешающая работе наноустройства. Ответ на вопрос «Как подавить и эту силу?» может быть получен только после того, как станет понятно ее происхождение.
За прошедшие несколько лет предпринимались неоднократные попытки теоретически описать это явление (в России этим эффектом занимается А. И. Волокитин; см. краткое сообщение о его работах), но теории, дающей ответы на все вопросы, так и не появилось. Стало ясно, что для дальнейшего прогресса надо четко выяснить, чем именно цепляются тела, если они не касаются друг друга механически.
Ответ на этот вопрос и дала недавняя статья американских физиков S. Kuehn, R. Loring, J. Marohn, Physics Review Letters, 96, 156103 (20 April 2006). Их эксперименты показали, что ключевую роль играют диэлектрические флуктуации: беспорядочные колебания, «шумы» электрического поля, которые есть даже в незаряженном теле. Эти шумы порождают колебания электрического поля не только в самом теле, но и на некотором удалении от него, и именно за них может «уцепиться» второе тело.
Для доказательства этого американцы выточили сверхтонкую микроскопическую иглу, которую они в вакуумной камере закрепили с одного конца, оставив острие свободным. Если теперь по игле слегка «стукнуть», то она задрожит с определенной частотой, но из-за внутренних механических деформаций эта дрожь постепенно затухает с течением времени.
После этого к острию иглы подносилась атомарно гладкая полимерная пленка так, что между ними оставался зазор от нескольких до нескольких сотен нанометров. Опыты показали, что дрожание иглы при этом затухало быстрее — это и есть результат действия бесконтактной силы трения между иглой и пленкой, наблюдавшийся и ранее.
Новшество данного эксперимента состояло в том, что на кончике иглы наводился определенный электрический заряд. Оказалось, что сила бесконтактного трения усиливается при увеличении этого заряда — так, словно из всей иглы именно этот заряд «трется обо что-то». Авторы предположили, что это «что-то» и есть флуктуации электрического поля внутри полимерной пленки, которые ощущаются острием даже на некотором удалении от поверхности. Они провели серию опытов с неизменным зарядом, но разной мощностью электрических флуктуаций и обнаружили, что сила трения послушно изменялась в соответствии с этой мощностью.
Наконец, в качестве последнего аргумента, авторы вывели связь между силой трения и диэлектрической проницаемостью среды. Поскольку диэлектрическая проницаемость для использованных полимеров известна, они вычислили силу трения по этой формуле, сравнили ее с результатами эксперимента и обнаружили впечатляющее согласие.
По мнению авторов, их работа не только ставит точку в давней проблеме, но и открывает простор для дальнейших исследований. На основании результатов работы уже сейчас примерно понятно, что надо сделать, чтоб подавить или усилить эту силу трения. Наконец, бесконтактную силу трения можно использовать как новый способ измерения диэлектрических флуктуаций, которые, как известно из других исследований, имеют важное значения для целого ряда явлений — от резонансной теплопередачи в ближней зоне до структурной перестройки белковых молекул.
Игорь Иванов (c)
http://elementy.ru
Alex ilmarranen
 

Современные научные открытия

Непрочитанное сообщение Alex ilmarranen » 06 сен 2006, 13:39:54

Астрономы навели порядок в Солнечной системе
В Солнечной системе осталось 8 планет. Такое решение принято 24 августа 2006 года в Праге на 26-й Ассамблее Международного астрономического союза. После передела Солнечная система стала выглядеть удивительно гармонично: планеты земной группы — пояс астероидов — планеты-гиганты — пояс Койпера. Среди планет воцарился порядок, какой и должен быть в системе, населенной разумными представителями Вселенной.
Планетный ряд Солнечной системы теперь выглядит так (изображение с сайта http://www.universetoday.com/m)
А началось всё в далеком 1930 году, когда Клайд Томбо после долгих бессонных ночей у блинк-компаратора (прибора, позволяющего выявлять движущиеся небесные объекты на фоне неподвижных звезд) обнаружил слабенькую звездочку 14-й звездной величины. Звездочка медленно перемещалась на фоне звезд, а дальнейшие расчеты показали, что она находится за орбитой Нептуна. Это был Плутон. Дальнейшие наблюдения выявили первую «странность» планеты: ее орбита оказалась слишком вытянутой, заходящей даже внутрь орбиты Нептуна. Более того, наклон орбиты новой планеты к плоскости эклиптики оказался равным 17 градусам, что тоже выделяло ее из стройного ряда остальных планет.
Но поскольку диаметр Плутона, измеренный самыми современными на тот момент астрономическими приборами, достигал размеров Меркурия (около 5000 км), ученым ничего не оставалось, как признать его девятой планетой Солнечной системы. Многие годы во всех учебниках по астрономии напротив данных о Плутоне стояли прочерки или вопросы и никто не помышлял о том, чтобы изменить статус этого небесного объекта. А открытие 30 лет назад у Плутона спутника и вовсе поставило его а один ряд с такой системой, как Земля—Луна.
Но вот настал век новых технологий, космических телескопов и наземных оптических обсерваторий с адаптивной оптикой, но первоначально это не предвещало для Плутона ничего плохого. Астрономы направляли объективы новых телескопов в первую очередь в глубь Вселенной. «Гром среди ясного неба» раздался в 1998 году, когда был открыт транснептуновый объект Хаос. Но он оказался даже меньше самых крупных астероидов из пояса между Марсом и Юпитером.
Ученые успокоились, но ненадолго. Начиная с 2000 года открытия транснептуновых объектов или объектов пояса Койпера посыпались одно за другим. В 2002 году наделал много шума Кваоар, лишь в два раза уступающий Плутону в диаметре. На следующий год соперником девятой планеты стала Седна, вплотную приблизившись к ней по размерам. Последней каплей, «переполнившей чашу терпения», стала Ксена, размеры которой, по первоначальным оценкам, были в полтора раза больше, чем у Плутона. Хотя в последствии выяснилось, что Ксена больше лишь на пару сотен километров, ход истории уже изменить было нельзя.
Назревала нестабильная ситуация, требующая немедленного разрешения. Что делать? Добавлять новые открытые тела в состав планет? Считать их объектами другого типа? На все эти вопросы должен был ответить Международный астрономический союз, 26-я Ассамблея которого проходила в чешской столице в августе нынешнего года.
Рассматривая передел Солнечной системы, ученые поначалу решили увеличить количество планет до 12, добавив к имеющимся Цереру, Ксену и Харон (спутник Плутона). Но все же окончательное решение оказалось не в пользу Плутона, просуществовавшего в качестве большой планеты 76 лет.
Горячие дебаты закончились резолюцией по планетам, состоящей из нескольких пунктов, достаточно точно определяющих основные характеристики, которыми должна обладать большая планета (по определению — классическая планета). Теперь классической планетой считается небесное тело, которое обращается вокруг Солнца, имеет достаточную массу для того, чтобы самогравитация превосходила твердотельные силы и тело могло принять гидростатически равновесную (близкую к сферической) форму, и, кроме этого, очищает окрестности своей орбиты (то есть рядом с планетой нет других сравнимых с ней тел). Под это определение попадают Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
Следующий тип небесных тел, входящих в состав Солнечной системы, — это карликовая планета или небесное тело, которое обращается вокруг Солнца, имеет достаточную массу для того, чтобы тело могло принять близкую к сферической форму, но которая уже не очищает окрестности своей орбиты и не является спутником другой планеты. Отныне Плутон, а также Церера и 2003 UB313 (Ксена) будут относиться именно к этому типу небесных тел, хотя астрономы всё же хотят отнести их к особому классу объектов, которые будут иметь общее название плутоны. Поэтому, Плутону, похоже, не придется сильно «расстраиваться», т.к. он будет возглавлять новый класс небесных объектов.
Интересно отметить еще одну деталь. Получается, что NASA исследовало космическими аппаратами все восемь планет Солнечной системы уже 17 лет назад («Вояджер-2» пролетел около Нептуна в 1989 году). Предназначенный же для исследования Плутона космический корабль «Новые горизонты», отправившийся к 9-й планете Солнечной системы в январе 2006 года, в 2015 году будет изучать уже карликовую планету класса плутонов. Кстати, в 2007 году NASA планирует запустить космический корабль Dawn, целью которого станет изучение Цереры. Поэтому именно она окажется первой в истории освоения космического пространства карликовой планетой, которой достигнет рукотворный аппарат.
Прочие небесные тела, обращающиеся вокруг Солнца, будут прописаны во всех учебниках как малые тела Солнечной системы. К данному типу отнесут большинство астероидов между Марсом и Юпитером, которые не отвечают критерию карликовой планеты, а также транснептуновые объекты, кометы и все остальные, обращающиеся вокруг Солнца, большие каменные глыбы.
Слово «космос» в переводе означает «порядок», и порядок, наведенный в Солнечной системе астрономами, является закономерным итогом многолетних сомнений относительно Плутона и других «лишних» небесных тел. Теперь нас окружает космос в полном смысле этого слова. Кроме всего прочего, дополнительные возможности в наблюдениях получила любительская астрономия. Теперь любой желающий, вооружившись биноклем, может легко найти все 8 классических планет Солнечной системы!
Источники:
1) Honey, I shrunk the solar system — Spaceflight Now, 24.08.2006. 2) Pluto's Out of the Planet Club — Universe Today, 24.08.2006.
Александр Козловский, Астрогалактика (c)
http://elementy.ru
Alex ilmarranen
 

Современные научные открытия

Непрочитанное сообщение Alex ilmarranen » 07 сен 2006, 16:34:39

Даже серебро можно сделать прозрачным
Английские физики из Эксетерского университета (University of Exeter) экспериментально доказали, что при определенных условиях тонкие пленки серебра могут пропускать весьма значительную долю падающего на них света и в идеале даже оказаться почти полностью прозрачными. Эти результаты кажутся парадоксальными, поскольку серебро отражает световые лучи лучше любого другого металла и потому используется для изготовления зеркальных амальгам. Тем не менее они полностью объясняются законами оптики.

Прибор, смонтированный Хупером и его коллегами. По бокам слева и справа видны обе кварцевые призмы, между которыми зажат тройной сандвич: сульфид цинка—серебро—сульфид цинка (фото с сайта focus.aps.org)
Чтобы понять этот феномен, следует вспомнить кое-какие сведения из этой области физики. Начнем с самой простой модели, которая верна, так сказать, лишь в первом приближении. Как известно, свет распространяется со скоростью 300 000 км/с только в пустом пространстве, но не в веществе. Любая прозрачная среда снижает скорость света — скажем, в стекле она уменьшается примерно в полтора раза. Если луч падает на границу раздела двух прозрачных сред, он входит из первой среды во вторую при любом угле падения только если скорость света в первой среде больше, нежели во второй. В противном случае, то есть если первая среда замедляет свет сильнее второй, он проникает через границу раздела лишь при углах падения, которые не превышают определенного критического значения. Этот угол, который принято отсчитывать от перпендикуляра к поверхности раздела, очень просто вычисляется на основе «школьного» закона Снелля: его синус равен отношению скорости света в первой среде (c1) к его скорости во второй среде (c2) (в данном случае оно по определению меньше единицы). Если угол падения равен критическому параметру или больше него, свет целиком отражается от границы и возвращается в ту среду, откуда пришел. Это явление, которое около четырехсот лет назад первым описал Иоганн Кеплер, называется полным внутренним отражением.
Только что изложенная простая схема вытекает из законов геометрической оптики, которые не принимают в расчет волновую природу света. Реальная картина куда сложнее. Даже при полном внутреннем отражении свет может проникать за границу раздела, однако только на очень небольшую глубину. Этот феномен имеет свое название — нарушенное полное внутреннее отражение (НПВО). Он был известен еще Ньютону и Гюйгенсу, однако его стали детально изучать в теории и эксперименте только чуть больше ста лет назад. Пионерами в этом деле были индийский физик и ботаник Джагадис Бозе (не тот, в честь которого названы бозоны!), немец Пауль Друде (к слову, это он предложил обозначать скорость света в вакууме буквой c) и американец Элмер Холл (однофамилец первооткрывателя одноименного эффекта). А нынешнее общепринятое имя для него было придумано еще позже, в 1947 году.
Волна, которая пересекает границу раздела при нарушенном полном внутреннем отражении, называется эванесцентной, от лат. evanescentis «исчезающий, эфемерный» (см. об этом заметку Игоря Иванова Зачем изучать световую волну?). Напряженность ее электрического поля, а тем самым и интенсивность света, при удалении от поверхности падают по экспоненте и спадают до нуля уже на расстояниях порядка длины волны. В этом узком приповерхностном слое эванесцентная волна полностью поглощается и за его пределы не выходит.
Однако и это еще не вся история. Допустим, у нас есть две плоские параллельные пластинки одного и того же прозрачного материала A (назовем их A1 и A2), разделенные слоем другого прозрачного материала, проще всего воздуха. Поскольку скорость света в воздухе почти равна его скорости в вакууме, при переходе из A в воздух возможно полное внутреннее отражение. Если ширина воздушного слоя значительно превышает длину световой волны, то наличие пластинки A2 ровно ничего не изменит. Свет, как и раньше, будет затухать по экспоненте при выходе из A1. А вот если его ширина меньше этой длины, ситуация меняется радикально. В этом случае покинувшая волна входит в пластинку A2 и там «возрождается» в виде нормальной, а не затухающей волны, только с меньшей амплитудой.<
У этого явления есть прямой аналог в квантовой механике. Как известно, классическая частица не может выйти за пределы отталкивающего силового поля, если для этого требуется совершить механическую работу, превышающую ее полную энергию. Это же можно выразить и иначе: частица не способна преодолеть потенциальный барьер, если ее энергия меньше его высоты. Если же движение частицы описывается квантовым уравнением Шрёдингера, то существует ненулевая вероятность того, что она и в этом случае вырвется на свободу. Этот эффект, который называется квантовым туннелированием, делает возможным альфа-распад атомных ядер. Оказывается, что он может быть математически эквивалентен только что описанному «возрождению» исчезающей световой волны. Это формальное сходство было прослежено еще в середине прошлого века и описано в целом ряде широко читаемых учебников квантовой механики, например, в вышедшей в 1950 году «Квантовой теории» Давида Бома. Однако двадцать лет назад физики из Технологического института Джорджии (Georgia Institute of Technology) показали, что такая аналогия не универсальна, поскольку соблюдается лишь в отдельных специальных случаях.
Теперь мы дошли до самого интересного. Вероятность квантового туннелирования частицы всегда меньше единицы. Точно так же амплитуда добравшейся до A2 световой волны уступает ее амплитуде в A1. Однако Йен Хупер (Ian Hooper) и его коллеги показали в теории и подтвердили в эксперименте (этот эксперимент описан в журнале Phys. Rev. Lett. 97, 053902, 2006), что можно в принципе добиться стопроцентного возрождения исходной волны! Для этого надо разделить A1 и A2 не просто слоем воздуха, а слойкой: сначала тонкая пленка другого прозрачного материала B1, потом воздушный слой, потом такая же пленка B2, потом, наконец, пластинка A2. И пленки, и воздушный слой опять-таки должны быть гораздо уже длины световой волны. Расчеты показывают, что при правильном подборе угла падения исходного луча и других параметров эксперимента в идеале можно добиться того, что через пластинку A2 выйдет свет с неизмененной амплитудой. Это происходит из-за того, что B1 и B2 действуют как оптические резонаторы, усиливающие проходящий через них свет. Аналогичные эффекты в физике полупроводниковых гетероструктур были описаны еще в 70-е годы под названием резонансного туннелирования (крупнейший вклад в их исследование внес лауреат Нобелевской премии 1973 года Лео Есаки), но в оптике они до сих не наблюдались (во всяком случае, так утверждают Хупер и его соавторы).
В эксперименте английских физиков поляризованный лазерный луч с длиной волны 700 нм (нанометров, 1 нм = 10–9 м) выходил из кварцевой призмы, пересекал пленку прозрачного сульфида цинка толщиной 209 нм, 131-нанометровый воздушный промежуток, другую такую же сульфидно-цинковую пленку и возвращался во вторую призму из кварца. Правда, экспериментаторам не удалось добиться стопроцентного прохождения излучения, которое немного поглощалось в сульфиде цинка. Однако реальный уровень пропускания света был очень высок — примерно 85%. Если бы пространство между кварцевыми призмами было заполнено одним только воздухом, то степень пропускания не превысила бы 30%.
Но и это не всё. В другом эксперименте ученые разделили сульфидно-цинковые пленки не воздухом, а 40-нанометровым слоем серебра. Не будь этих пленок, серебряный экран почти полностью перекрыл бы путь лучу, даже невзирая на эффект НПВО. Теперь же этого не случилось, примерно 35% исходного света попало во вторую призму. Физики из группы Хупера полагают, что при лучшем подборе материалов коэффициент пропускания серебра можно будет значительно повысить.
См. также: Seeing through Silver — Physical Review Focus, 07.08.2006.
Алексей Левин (c)
http://elementy.ru
Alex ilmarranen
 

Современные научные открытия

Непрочитанное сообщение Alex ilmarranen » 30 сен 2006, 16:47:52

Крупные динозавры были почти теплокровными
Температура тела динозавров зависела от их массы. У мелких она была около 25°C, что, видимо, только слегка превышает среднюю температуру окружающей среды, но крупные динозавры, весящие сотни килограммов или несколько тонн, поддерживали гораздо более высокую температуру своего тела — около 35°, а возможно, и выше. К такому неожиданному выводу пришли американские исследователи, сопоставляя скорость роста динозавров разного размера.

Такие тираннозавры (Tyrannosaurus rex) во взрослом состоянии весили около 5 тонн. По-видимому, средняя температура их тела превышала 30°C. По сути, они были теплокровными (хотя и «инерционными», то есть просто сохраняющими тепло, полученное извне). Рисунок с сайта http://www.futura-sciences.com/m. © Raul Martin
Все животные в зависимости от того, как регулируется их температура тела, делятся на две большие группы. У эктотермов (пойкилотермных, холоднокровных) температура тела определяется прежде всего теплом, получаемым извне, и соответственно, меняется вслед за изменениями температуры окружающей среды. У эндотермов (гомойотермных, теплокровных) существуют специальные механизмы выработки внутреннего тепла, а температура тела поддерживается более или менее постоянной вне зависимости от колебаний ее в среде.
Эндотермы включают только два класса высших позвоночных — птиц и млекопитающих. Все же остальные животные — эктотермы. Динозавры — представители рептилий, и значит, уже по определению должны быть эктотермами (холоднокровными). Однако тот факт, что некоторые динозавры, например знакомые широкой публике страшные хищники тираннозавры, были очень крупными и при этом явно весьма подвижными, заставлял усомниться в их холоднокровности. Образ жизни таких животных требует достаточно высокой скорости обмена веществ. Эктотермы могут достичь его, только хорошо разогревшись на солнцепеке, но на это требуется много времени, а ночное охлаждение может свести на нет результаты дневного нагрева.
Наблюдение за ныне живущими крупными ящерицами и крокодилами подсказало возможное решение проблемы. Эти животные очень умело разогреваются до нужной температуры на солнышке, а потом стараются уменьшить возможные потери тепла. Очевидно, что в случае большой массы колебания температуры тела становятся менее выраженными. Отсюда предположение, что крупные динозавры при обитании в достаточно теплом климате могли быть «инерционными эндотермами» — то есть животными, по сути хладнокровными, но умевшими длительное время сохранять накопленное тепло и поэтому ведущими себя как теплокровные.
Зависимость средней температуры тела динозавров (зеленые кружки) и ныне живущих крокодилов (синие кружки) от средней массы тела животного в период максимального роста. Пустые кружки соответствуют двум динозаврам, которые не приняты в расчет. Один из них (Shuvuuia deserti) покрыт перьями, а другой (Syntarsus rhodensis) просто выпадает из общей зависимости. Обратите внимание на то, что по оси Х использована логарифмическая шкала. Рисунок из обсуждаемой статьи в PLoS Biology
Новые убедительные свидетельства в пользу «теплокровности» крупных (но не мелких!) динозавров приведены в статье, опубликованной в последнем номере общедоступного в интернете журнала PLoS Biology. Ее авторы, Джеймс Гиллули из Отдела зоологии Университета во Флориде, Эндрю Аллен из Национального центра экологического анализа и синтеза в Санта-Барбаре (США) и Эрик Чарнов из Отдела биологии Университета Нью-Мексико в Альбукерке (США), попытались подойти к проблеме с несколько неожиданной стороны, а именно — через оценку той температуры, при которой происходили развитие и рост динозавров.
Возможным это стало благодаря уже накопленным в литературе данным по скорости роста динозавров. Основывались полученные оценки на анализе спилов окаменевших костей, на которых можно различить слои годового прироста (нечто аналогичное тому, что можно видеть на спиле дерева). Для того чтобы рассчитать среднюю температуру, при которой происходил рост динозавров, Гиллули с соавторами использовали предложенную ими ранее (см. J. F. Gillooly et al., 2002. Effects of size and temperature on developmental time) эмпирическую модель — формулу, выражающую скорость роста (прибавку веса за единицу времени) эктотермных животных как функцию массы их тела и температуры. В данном случае решалась обратная задача — по имеющимся сведениям о скорости роста животных и массе тела нужно было рассчитать температуру, при которой происходило развитие.
Неожиданно выяснилось, что температура эта существенно различается для крупных и мелких динозавров (см. рис. из обсуждаемой статьи). Чем больше была масса животного, тем выше средняя температура его тела. Интересно, что на тот же график хорошо легли точки, относящиеся к ныне живущим крокодилам, хотя диапазон их размеров существенно меньше и фактически они соответствуют довольно мелким динозаврам. Увеличение температуры тела с ростом массы у динозавров происходит крайне неравномерно — сначала медленно, а потом гораздо быстрее. Мелкие динозавры (весящие десятки килограммов) имели температуру тела около 25°, что, по-видимому, только слегка превышало среднюю температуру окружающей среды. У динозавров, весящих 200–600 кг, температура была всего на 2° выше, но при дальнейшем увеличении массы температура росла гораздо быстрее и достигала 35° при весе животного в несколько тонн.
Срез ребра тираннозавра с четко выраженными слоями годового прироста. Цифры указывают год жизни. Наиболее активный рост был в 14-19 лет. Затем он резко замедлился. Это видно на вставке справа вверху, где линии после 19 лет идут очень тесно друг к другу (соответствующий участок помечен как EFS). Рисунок из статьи Erickson et al. 2004. Gigantism and comparative life-history parameters of tyrannosaurid dinosaurs // Nature. V.430. P.772-775
Авторы полагают, что в ходе индивидуального развития крупного динозавра температура его тела возрастала. Молодые особи даже очень крупных видов имели такую же температуру, как равные им по размеру взрослые особи мелких видов. С данными, полученными в обсуждаемой статье, интересно сопоставить график, опубликованный пять лет назад в журнале Nature в статье Грегори Эриксона с соавторами (Erickson et al., Dinosaurian growth patterns and rapid avian growth rates // Nature. 2001. V. 412. P. 429-433). Построив (в логарифмических шкалах) зависимости максимальной скорости весового роста (в г/сутки) от дефинитивной (окончательной) массы взрослого организма (в г) для разных групп животных (рыб, современных рептилий, выводковых и отдельно птенцовых птиц, для сумчатых и отдельно плацентарных млекопитающих), эти авторы отложили на тот же график имевшиеся данные по скорости роста динозавров разного размера.
Срез ребра тираннозавра с четко выраженными слоями годового прироста. Цифры указывают год жизни. Наиболее активный рост был в 14-19 лет. Затем он резко замедлился. Это видно на вставке справа вверху, где линии после 19 лет идут очень тесно друг к другу (соответствующий участок помечен как EFS). Рисунок из статьи Erickson et al. 2004. Gigantism and comparative life-history parameters of tyrannosaurid dinosaurs // Nature. V.430. P.772-775
Удивительно, что прямая для динозавров имеет гораздо более крутой наклон, чем линии для всех остальных групп животных (см. рис.). Мелкие динозавры росли примерно с такой же скоростью, как и ныне живущие рептилии, но скорость роста крупных динозавров была сопоставима со скоростью роста плацентарных млекопитающих.
Источник: J. F. Gillooly, A. P. Allen, E. L. Charnov. Dinosaur fossils predict body temperatures // PLoS Biol. 2006. V. 4. № 8. P. e248 (вся статья есть в свободном доступе).
Алексей Гиляров
http://elementy.ru
Alex ilmarranen
 

Современные научные открытия

Непрочитанное сообщение Гость » 02 окт 2006, 13:23:12

Очень интересно, особенно про серебро
Гость
 

Современные научные открытия

Непрочитанное сообщение Alex ilmarranen » 03 окт 2006, 16:19:28

:-D Сексуальные девушки делают поведение мужчин более разумным
Тяжело остаться равнодушным, проходя мимо привлекательной девушки, особенно если она едва одета. Недавно бельгийские ученые выяснили, что сексуальные девушки сильнее всего влияют на мужчин с коротким указательным пальцем и длинным безымянным — они даже думать начинают по-другому.

Ученые начали постигать секреты хиромантии. Известно, что мужчины, у которых указательный палец на правой руке (2, index finger) значимо короче, чем безымянный (4, ring finger) имеют повышенное биологическое качество: у них более высокий уровень тестостерона, крепкое здоровье, многочисленные и подвижные сперматозоиды, большое число половых партнеров. Естественно, все эти особенности реализуются в большом количестве детей. Таким образом, отношение длин 2-го пальца к 4-му (2D:4D) отрицательно коррелирует с приспособленностью: чем ниже это отношение, тем выше приспособленность.
В недавней работе, опубликованной в трудах Королевского общества, авторы выясняют связь отношения 2D:4D с психологическими особенностями людей. В качестве основного теста используется игра (ultimatum game), заключающаяся в разделе общей добычи — еды или денег. Один игрок предлагает другому определенную часть общей добычи. Если второй согласен, оба получают свои доли, если второй игрок не согласен — оба игрока остаются ни с чем. Если игра длится лишь один раунд, то первому игроку разумно предложить второму очень малую долю, а второму разумно согласиться с этим, поскольку лучше мало, чем ничего. Однако почему-то достаточно часто вторые игроки отказываются от нечестного, по их мнению, раздела и сами при этом остаются ни с чем (ни себе ни людям!).
Авторы предположили, что понятие справедливого раздела (то есть минимума, на который согласен второй игрок) может сильно зависеть от контекста, например от настроения игроков, а также от отношений 2D:4D. Чтобы повлиять на настроение игроков перед игрой, им предлагалось рассматривать монитор компьютера с различными картинками — одним показывали пейзажи, а другим — сексуальных девушек в бикини. Оказалось, что после рассматривания пейзажей чувство справедливости оказывалось повышенным у мужчин с низким отношением 2D:4D и они отказывались от суммы сильно меньшей чем 5 евро (из общей суммы в 10 евро), тогда как мужчины с более высоким 2D:4D-отношением соглашались в среднем на меньшую сумму (2-4 евро). Интересно, что после рассматривания сексуальных девушек картина полностью переворачивалась — мужчины с низким отношением 2D:4D забывали про свое чувство справедливости и соглашались на очень низкие суммы (около 1 евро), тогда как мужчины с более высоким 2D:4D-отношением свой выбор не меняли и соглашались, как и в случае пейзажей, всё на те же 2-4 евро.
Чтобы поверить верность данных результатов, авторы провели дополнительный эксперимент. Они показывали фотографии либо 70-летних женщин, либо 20-летних (одетых!) девушек, либо сексуальных девушек. Влияние как 70-летних женщин так и 20-летних одетых девушек оказалось сходным с влиянием пейзажей, а сексуальные девушки снова коренным образом меняли поведение мужчин с низким 2D:4D-отношением.
Влияние сексуальных девушек на понятие справедливого раздела добычи у мужчин с разным отношением 2D:4D на правой руке (изображение из цитируемой статьи в Proceedings of the Royal Society)
Авторы решили провести третью проверку и одной группе дали посмотреть и даже потрогать женскую футболку, а другой группе — бюстгальтер. Как читатель наверняка уже догадался, эффект футболки был не отличим от эффекта пейзажей, а эффект бюстгальтера полностью совпадал с эффектом сексуальных девушек.
Из всего этого авторы сделали вывод, что в норме (пейзаж, 70-летние женщины, 20-летние одетые девушки, футболка) мужчины с низким 2D:4D-отношением имеют повышенное чувство справедливости и отказываются от слишком маленьких предложений. Однако в случае любых сексуальных стимулов (сексуальные девушки, бюстгальтер) эти мужчины принимают более разумное решение и соглашаются даже на мелкие суммы денег. Скорее всего, такое поведение оправдано тем, что даже небольшая сумма денег или еды, полученная незамедлительно, увеличивает шансы на размножение и оплодотворение.
Каков биологический смысл длины пальцев? Видимо, никакого. Однако судя по множеству работ, этот признак (сам по себе нейтральный) связан с уровнем тестостерона, который уже и определяет всю череду остальных признаков, то есть биологическое качество.
Авторы предостерегают всех экспериментаторов о необходимости тщательного контроля за чистотой психологических экспериментов. Выходит, если бы схожий эксперимент проводила сексуальная девушка, то в результате была бы получена положительная корреляция отношения 2D:4D с минимальной суммой, на которую соглашаются мужчины, а вот если бы этот эксперимент проводил мужчина или пожилая женщина — полученная корреляция оказалось бы отрицательной!?
Зато теперь становится понятно, почему секретарша, сидящая перед кабинетом начальника, должна быть сексуальной. Она настраивает всех входящих мужчин (особенно с низким 2D:4D-отношением) на то, что многого им здесь не предложат.
Источник: Bram Van den Bergh, Siegfried Dewitte 2006. Digit ratio (2D : 4D) moderates the impact of sexual cues on men's decisions in ultimatum games (полный текст: PDF, 145 Кб) // Proceedings of the Royal Society B: Biological science (2006). 273: 2091–2095.
Константин Попадьин
http://elementy.ru
Alex ilmarranen
 

Современные научные открытия

Непрочитанное сообщение Alex ilmarranen » 08 окт 2006, 12:55:03

Решена давняя загадка в каталитической химии
Численное моделирование дало исчерпывающий ответ на одну из загадок каталитической химии: почему молекулам так важно, на какую именно сторону кристалла садиться. Механизмы хемосорбции теперь нуждаются в пересмотре.

Изображение
Поверхности металлов способны расщеплять даже такие крепко связанные молекулы, как N2. Этот процесс активно используется в химической промышленности, однако детального его понимания до сих пор нет (изображение с сайта rulgla.leidenuniv.nl)
Физические явления и химические реакции на атомарно гладкой поверхности кристаллов очень непохожи на те же процессы «в объеме». Например, на поверхности твердого тела могут идти процессы плавления или окисления, даже если толща материала не собирается ни плавиться, ни окисляться.
На поверхности кристаллов могут также протекать химические реакции, которые сами по себе казались бы невероятными — именно поэтому пористые пластинки некоторых металлов используют в качестве катализаторов. Даже молекула азота N2, в которой атомы связаны друг с другом тройной ковалентной связью — одной их самых сильных в природе, — свободно диссоциирует (распадается на отдельные атомы) на поверхностях некоторых металлов, например железа. Кстати, именно этот процесс лежит в основе промышленного производства аммиака и связанного азота вообще.
Почему поверхности могут обладать каталитическими способностями, конечно, не является загадкой. Атомы и молекулы, даже разного типа, как правило, притягиваются друг к другу, и потому молекулам газа выгодно садиться на поверхность: так уменьшается суммарная энергия системы. Сев на поверхность, молекула (в данном случае N2) попадает под действие сил тех атомов, из которых эта поверхность сложена. Металлические поверхности как бы оттягивают на себя электронные облака, связывающие два атома азота, связь ослабляется, и атомы металла разрывают «ослабевшую» молекулу.
Загадкой является другое. Уже десятки лет ученым не дает покоя вопрос: почему для диссоциации молекулы азота столь важно, на какую именно сторону, на какой именно скол кристалла она садится? Например, еще в 1980-е годы было установлено, что если взять два одинаковых кристалла вольфрама и расколоть первый вдоль главных атомных плоскостей — на языке кристаллографии, в направлении (100), — а второй расколоть под углом, в направлении (110), то каталитическая способность первого кристалла будет в сотни раз выше, чем второго. В чём причина этого эффекта — до сих пор не было известно.
Конец этой загадке положила недавняя работа испанских и аргентинских физиков. В своей статье M. Alducin et al., Physical Review Letters, 97, 056102 (31 July 2006) они описывают результаты ресурсоемкого численного моделирования тех процессов, которые происходят с молекулой азота при сближении с вольфрамовой поверхностью, и сравнивают их с опытными данными.
Подход исследователей можно назвать безыскусным, но для данной задачи он оказался самым эффективным. Последовательно перебирая несколько тысяч вариантов, авторы изучили, как меняется энергия взаимодействия молекулы с поверхностью в зависимости от шести переменных: трех координат центра молекулы, двух координат, задающих ее ориентацию в пространстве, и расстояния между атомами в молекуле. Выяснилось, что эта энергия обладает очень неровным ландшафтом. В определенных участках пространства, например непосредственно над атомами вольфрама, потенциальная энергия мала — и поэтому в эту «долину» потенциальной энергии будет втягиваться пролетающая мимо молекула. В других областях пространства вблизи поверхности есть области отталкивания, своего рода «холмы» потенциальной энергии, сквозь которые молекулы газа при обычных температурах пролететь не способны.
Оказалось, что два типа вольфрамовых поверхностей отличаются расположением холмов и долин потенциальной энергии вдали от поверхности, и именно поэтому так сильно разнятся их каталитические способности. Для поверхности (110) «первый ряд препятствий», которые подлетающая молекула встречает на расстоянии около 3 ангстрем от поверхности, расположен столь хитрым образом, что сразу попасть «в долину» можно лишь при вертикальном падении на поверхность. Если же молекула подлетает под заметным углом к вертикали, то она отражается от «предгорий» потенциальной энергии, так и не достигнув поверхности. А раз нет контакта с поверхностью, то не происходит и диссоциация. Именно поэтому каталитическая способность поверхности (110) столь низка.
Авторы, кстати, обращают внимание на то, что «догма каталитической химии» — если реакция затруднена, то значит приходится преодолевать потенциальный барьер — в этом случае дает осечку. Те молекулы, которые всё же достигают поверхности, пробираются «долинами» и вовсе не преодолевают никакого потенциального барьера. Реакция затруднена просто потому, что трудно найти такие лазейки к поверхности.
В противоположность этому, те же самые предгорья потенциальной энергии для поверхности (100) расположены в пространстве посвободнее. В результате подлетающая с любого направления молекула сразу же легко попадает в долину и уже по ней доходит до поверхности, где атомы вольфрама и расщепляют ее.
Итак, разница между каталитическими способностями двух поверхностей, как выясняется, проистекает не из разных «реакционных сил» непосредственно самих поверхностей, как подозревалось ранее, а из профилей потенциальной энергии на довольно большом расстоянии от нее (всё-таки 3 ангстрема — это целых два атомных слоя кристаллической решетки вольфрама).
Авторы завершают статью сильным заявлением о том, что их работа предлагает ни много ни мало альтернативную общепринятой точку зрения на то, как протекают химические реакции на поверхности. Не исключено, что подобные «геометрические» эффекты имеют место и для других реакций и что обнаруженное явление может вскоре привести к оптимизации промышленных химических процессов.
Игорь Иванов http://elementy.ru (c)
Добавление
Квазары и гамма-всплески задают новые загадки
Спектры от квазаров и гамма-всплесков — наиболее ярких объектов во Вселенной — несут в себе массу информации об этих небесных «фонарях». Астрономы из Калифорнийского университета в Санта-Круз, изучая такие спектры, пришли к интересному выводу, что в направлении гамма-всплесков находится в 4 раза больше галактик, чем перед квазарами. Это соотношение никак не может быть связано с различной природой квазаров и гамма-всплесков, поэтому заинтригованные ученые пытаются найти объяснение этому странному космическому феномену.

Изображение
Гамма-всплеск в представлении художника (изображение с сайта http://www.universetoday.com/m)
Квазары (квазизвездные объекты) были впервые обнаружены в 1960 году. Ученые обратили внимание на звезды, которые отождествлялись с сильными радиоисточниками. Анализ спектров таких звезд показал, что они находятся на расстоянии, измеряемом миллиардами световых лет. При дальнейшем их изучении оказалось, что это не звезды, а ядра далеких галактик на стадии необычно высокой активности. Мощность излучения квазаров превышает мощность Солнца в триллион раз, а связано это с поглощением вещества черными дырами в центрах отдаленных галактик. Гамма-всплески (gamma ray burst, GRB), или гамма-взрывы, имеют другую природу. Они образуются при превращении массивных звезд в нейтронные звезды и черные дыры и являются наиболее мощными взрывами во Вселенной.
Ученые не видели никакой связи между этими двумя объектами разной природы, пока не был сделан вывод о странном соотношении между ними. Результаты нового исследования, проведенного при помощи телескопа имени Уильяма Кека (W. M. Keck), и данные, полученные космической обсерваторией «Свифт» (Swift), говорят о том, что перед каждым из 4-х хаотично выбранных гамма-всплесков с большой вероятностью будет находиться по одной галактике, тогда как при наблюдении четырех различных квазаров галактика окажется только перед одним из них. Полученный результат не поддается объяснению, более того — противоречит основным понятиям космологии.
Конечно, с некоторой долей вероятности можно было ожидать, что галактики могут изредка появляться перед далекими космическими объектами, но чтобы при этом проявлялась закономерность по отношению к квазарам и гамма-всплескам — такого не ожидал никто. Но наблюдательные данные — упрямая вещь, а спектральный анализ — лучший метод доказать очевидное.
Изображение Спектр квазара 3C273. Видны линии поглощения (изображение с сайта http://www.com/llege.ru/astronomy)
Когда свет от GRB или квазара проходит через галактику, расположенную по лучу зрения, то поглощение определенных длин световых волн газом, имеющимся в галактике, создает характерную сигнатуру в спектре более отдаленного объекта. Это и выдает присутствие галактики перед объектом, даже если сама галактика слишком слаба, чтобы наблюдать ее непосредственно.
Проанализировав таким образом пятнадцать GRB, зафиксированных космическим телескопом «Свифт», ученые обнаружили в их спектре характерные линии поглощения, указывающие на присутствие галактик перед 14 гамма-всплесками. Для определения количества галактик вдоль линии наблюдатель—квазар, астрономы использовали данные Слоановского цифрового обзора неба (Sloan Digital Sky Survey, SDSS). Анализ спектров 50 000 квазаров дал усредненное количество «заслоняющих» галактик, равное 3,8, против 14-ти для гамма-всплесков.
Изображение
Квазар 3C275 (самый яркий объект вблизи центра снимка). Расстояние до него составляет 7 миллиардов световых лет. Изображение с сайта http://www.com/llege.ru/astronomy
На сегодняшний день ученые предлагают три возможных объяснения этому странному расхождению. Первое гласит, что некоторые квазары полностью заслоняются галактиками с большим количество пыли. А если мы видим не все квазары, то это вносит ошибки в результаты исследований. Но на этот счет имеется встречный аргумент, что с огромной базой данных по квазарам этот эффект был бы выявлен, учтен и сведен к минимуму.
Другое объяснение состоит в том, что линии поглощения в спектрах GRB появляются от газа, извергнутого самими GRB, а не от газа в составе галактик. Но почти в каждом наблюдении, когда астрономы подробно исследовали пространство в направлении GRB, они обнаруживали галактику в том месте, где должен был находиться поглощающий газ.
Третья идея заключается в проявлении галактики в качестве гравитационной линзы, увеличивающей яркость объекта, и этот эффект оказывает на гамма-всплески совершенно иное влияние, чем на излучение квазаров. Такое объяснение считается самым предпочтительным, но возникает много вопросов с гравитационной линзой у GRB, которых пока не наблюдалось.
И, конечно же, для полноты исследований нужно изучить спектры у гораздо большего количества гамма-всплесков. Необходимо получить по крайней мере в три-четыре раза больше спектров GRB. Их может дать космический телескоп «Свифт», но это потребует довольно много времени. Ученые согласны ждать, так как лучше узнать истину позже, чем никогда.
Источники:
1) Strange Difference Between Gamma Ray Bursts and Quasars // Universetoday.com/m, 31.07.2006.
2) A simple survey yields a cosmic conundrum // Пресс-релиз Калифорнийского университета в Санта-Круз, 31.07.2006.
Александр Козловский, Астрогалактика
http://elementy.ru
Alex ilmarranen
 

След.

Вернуться в Наука

Кто сейчас на форуме

Зарегистрированные пользователи: AhrefsBot [Bot], Bing [Bot], DotBot [Crawler], Google [Bot], Magpie [Crawler], YaD