Полiт.ua Государственная сеть Государственные люди Войти
11 декабря 2016, воскресенье, 09:07
Facebook Twitter LiveJournal VK.com RSS

НОВОСТИ

СТАТЬИ

АВТОРЫ

ЛЕКЦИИ

PRO SCIENCE

ТЕАТР

РЕГИОНЫ

05 октября 2014, 13:42

Великая физика 2

Антенный массив проекта HAARP
Антенный массив проекта HAARP
Wikimedia Commons

Вторая часть фрагмента книги «Великая физика» американского ученого и популяризатора науки Клиффорда Пиковера, выпущенной издательством«БИНОМ. Лаборатория знаний».

На этот раз из 250 коротких эссе о физических открытиях, вошедших в эту книгу, мы предлагаем вам прочитать при рассказа, посвященных событиям в физике, случившимся в 1990-е и 2000-е годы.

Концентрат Бозе – Эйнштейна

Агрегатное состояние холодного вещества, называемое конденсатом Бозе–Эйнштейна (или бозе–эйнштейновским конденсатом – БЭК), проявляет удивительные свойства: его атомы теряют индивидуальность и объединяются в нечто целое. Чтобы понять природу БЭК, представим себе колонию муравьев, состоящую из ста особей. Понижаем температуру до 170 миллиардных кельвина – это холоднее, чем в глубоком космосе. Каждый муравей трансформируется в облачко, которое затягивает всю колонию. И каждое такое муравьиное облачко перекрывается со всеми другими, так что колония превращается в одно плотное облако. Отдельных насекомых больше нет. Но если повысить температуру, муравьиные облачка разделятся, и мы снова увидим сотню муравьев, спешащих по своим муравьиным делам как ни в чем не бывало, будто ничего предосудительного с ними не случилось.

Конденсат Бозе-Эйнштейна – состояние очень холодного газа бозонов, частиц, которые имеют право занимать одинаковые квантовые состояния. При низких температурах их волновые функции могут перекрываться, и даже на макроскопических масштабах проявляются интересные квантовые эффекты. Теоретически предсказанный физиками Шатьендранатом Бозе и Альбертом Эйнштейном в 1925 г., БЭК был получен в лаборатории – физиками Эриком Корнеллом и Карлом Виманом – только в 1995 г. Они использовали охлажденный почти до абсолютного нуля газ из атомов рубидия-87 (являющихся бозонами). Соотношение неопределенности Гейзенберга говорит, что при уменьшении скорости атомов их положение становится неопределенным, а потому они конденсируются в один гигантский «суператом», ведущий себя как единое целое – своего рода квантовый ледяной куб. В отличие от настоящего льда БЭК очень хрупок и легко разрушается, превращаясь в обычный газ. Несмотря на это, бозе-эйнштейновский конденсат все больше и больше исследуется в различных областях физики, включая квантовую теорию, сверхпроводимость, замедление световых импульсов и даже моделирование черных дыр.

Чтобы замедлить атомы и поймать их в ловушку, ученые получают ультранизкие температуры, используя Лазеры и магнитные поля. Лазерный пучок может оказывать давление на атомы, замедляя их и тем самым охлаждая.

Проект HAARP

Если верить апологетам теории заговора, то комплекс исследования ионосферы и полярных сияний с помощью высокочастотного воздействия (HAARP) является совершенно секретной противоракетной системой, разрушительным средством воздействия на погоду и на системы связи в мировом масштабе, или устройством, способным управлять рассудком миллионов людей. Правда о HAARP не столь пугающая, но она не становится от этого менее захватывающей.

HAARP – экспериментальный проект, финансируемый частично ВВС, ВМФ и Агентством по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам (DARPA) США. Его задача – способствовать изучению ионосферы, одного из внешних слоев атмосферы. Массив из 180 антенн, расположенных на Аляске на участке площадью 4000 м2, полностью вошел в строй в 2007 г. Комплекс HAARP использует высокочастотные передатчики, которые излучают радиоволны мощностью 3,6 млн ватт в ионосферу (она начинается на высоте около 80 км над землей). Эффекты нагревания ионосферы изучаются затем на земле с помощью чувствительной аппаратуры HAARP.

Процессы, происходящие в ионосфере, влияют на гражданские и военные системы связи. В этой части атмосферы солнечный свет рождает заряженные частицы (см. статью «Плазма»). Аляска выбрана для размещения комплекса HAARP еще и потому, что она предоставляет для изучения широкий выбор условий в ионосфере, включая Северное полярное сияние. Ученые могут настроить посылаемый HAARP сигнал так, чтобы возбудить протекание токов в нижних слоях ионосферы, которые посылают низкочастотные волны назад на Землю. Эти волны проникают глубоко в океан и могут использоваться ВМФ для управления подводными лодками независимо от глубины их погружения.

В 1902 г. Гульельмо Маркони организовал трансатлантическую радиосвязь – весь мир тогда был потрясен: оказалось, радиоволны могут огибать земной шар. В 1902 г. инженеры Оливер Хевисайд и Артур Кеннелли независимо друг от друга предположили, что в верхней части атмосферы существует проводящий слой, способный отражать радиоволны назад на Землю. В наши дни ионосфера способствует дальней радиосвязи, однако воздействие на нее солнечных вспышек может привести к глушению сигнала.

Чернейшая чернота

 Все созданные руками человека материалы – даже асфальт и древесный уголь – отражают какое-то количество света. Но это не мешало фантастам мечтать об абсолютно черном веществе, которое поглощало бы все цвета светового спектра и ничего бы не отражало. В 2008 г. стали появляться сообщения о группе американских ученых, которые создали «чернейшую черноту», суперчерноту – «наичернейший» материал, когда-либо известный науке. Этот экзотический материал был получен из углеродных нанотрубок, которые напоминают свернутые в цилиндры пластиночки углерода толщиной в один атом. Теоретически абсолютно черный материал должен поглощать свет любой длины волны, падающий на него под любыми углами.

Ученые из Политехнического института Ренсселера и университета Райса изготовили и исследовали микроскопическое покрытие из таких нанотрубок. В определенном смысле мы можем считать, что «шероховатости» этого покрытия были устроены так, чтобы минимизировать отражение света. Черный защитный слой из крошечных нанотрубок отражает лишь 0,045% всего падающего на него света. Этот черный материал более чем в сто раз чернее самой черной краски! Такая «абсолютная чернота» может быть использована когда-нибудь для невероятно эффективного улавливания солнечной энергии или для создания сверхчувствительных оптических инструментов. Чтобы уменьшить отражение света от суперчерного материала, ученые сделали его поверхность беспорядочно неровной и шероховатой. Значительная часть света «захватывается» в крошечных щелях между неплотно упакованными прядями покрытия.

Первые исследования суперчерного материала проводились с видимым светом. Однако интересны и материалы, которые задерживают или сильно поглощают электромагнитное излучение других длин волн – они могут когда-нибудь найти применение для защиты военных объектов от обнаружения.

Поиски технологии производства чернейшей черноты продолжаются. В 2009 г. исследователи из Лейденского университета продемонстрировали тонкий слой нитрида ниобия (NbN), являющийся ультра-абсорбентом: при некоторых углах падения он поглощает почти 100% света. В том же 2009 г. японские ученые сообщили о материале из углеродных нанотрубок, который поглощал почти каждый фотон в широком диапазоне длин волн.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
Loading...
Подпишитесь
чтобы вовремя узнавать о новых спектаклях и других мероприятиях ProScience театра!
3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM iPhone MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi Адыгея Александр Лавров альтернативная энергетика Анастасия Волочкова «Ангара» антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика аутизм Байконур бактерии библиотека онлайн библиотеки биология биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера бозон Хиггса британское кино Византия визуальная антропология викинги вирусы Вольное историческое общество Вселенная вулканология Выбор редакции гаджеты генетика география геология геофизика глобальное потепление грибы грипп дельфины демография дети динозавры ДНК Древний Египет естественные и точные науки животные жизнь вне Земли Западная Африка защита диссертаций землетрясение зоопарк зрение Иерусалим изобретения иммунология инновации интернет инфекции информационные технологии искусственный интеллект ислам историческая политика история история искусства история России история цивилизаций История человека. История институтов исчезающие языки карикатура католицизм квантовая физика квантовые технологии КГИ киты климатология комета кометы компаративистика компьютерная безопасность компьютерные технологии космос криминалистика культура культурная антропология лазер Латинская Америка лексика лженаука лингвистика Луна мамонты Марс математика материаловедение МГУ медицина междисциплинарные исследования местное самоуправление метеориты микробиология Минобрнауки мифология млекопитающие мобильные приложения мозг моллюски Монголия музеи НАСА насекомые неандертальцы нейробиология неолит Нобелевская премия НПО им.Лавочкина обезьяны обучение общество О.Г.И. одаренные дети онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты педагогика планетология погода подготовка космонавтов популяризация науки право преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека Протон-М психология психофизиология птицы РадиоАстрон ракета растения РБК РВК РГГУ регионоведение религиоведение рептилии РКК «Энергия» робототехника Роскосмос Роспатент русский язык рыбы сердце сериалы Сингапур сланцевая революция смертность СМИ Солнце сон социология спутники старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология Фестиваль публичных лекций физика физиология физическая антропология фольклор химия христианство Центр им.Хруничева школа школьные олимпиады эволюция эволюция человека экология эмбриональное развитие эпидемии этика этнические конфликты этология Юпитер ядерная физика язык

Редакция

Электронная почта: politru.edit1@gmail.com
Адрес: 129343, Москва, проезд Серебрякова, д.2, корп.1, 9 этаж.
Телефоны: +7 495 980 1893, +7 495 980 1894.
Стоимость услуг Полит.ру
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003г. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2014.