Учителю физики и ученикам

Земля под обстрелом сверхновых

Viktor — Thu, 07 Apr 2016 12:49:36 GMT

В недалеком прошлом Земля подверглась "обстрелу" радиацией после взрывов нескольких близко расположенных от нашей планеты сверхновых звезд. Это обнаружили астрофизики из Австралии, Австрии, Японии, Германии, Израиля и США.

На дне Тихого, Атлантического и Индийского океанов ученые нашли изотоп железа-60, имеющий период полураспада 2,6 млн лет. Эти частицы попали на Землю более 1 млн лет назад после взрывов сверхновых звезд. В опубликованной астрофизикам в журнале Nature статье описывается место и время взрывов.

Одна сверхновая взорвалась 2,3 млн лет назад, другая - 1,5 млн лет назад. Первая была в 9,2 раза тяжелее Солнца, вторая - в 8,8 раза. Обе катастрофы, по оценкам ученых, произошли на расстоянии 196 - 424 световых лет от Земли.

Для исследования были отобраны 120 образцов, из которых извлекались атомы железа. Данные ученых охватывают последние 11 млн лет.

С помощью ускорителя тяжелых ионов космическое железо-60 отделили от других земных изотопов

Результаты показали, что радиоактивный мусор выпал на поверхность Земли дважды и сравнительно недавно в астрономических масштабах: 1,7 - 3,2 млн лет назад и 8 млн лет назад.

"Интересное совпадение, что они соответствуют периоду, когда Земля охлаждалась и переходила из плиоцена (эпохи неогенового периода, начавшейся 5,332 млн лет назад и закончившаяся 2,588 млн лет назад) в плейстоцен (эпоху четвертичного периода, начавшуюся 2,588 млн лет назад и закончившуюся 11,7 тыс. лет назад)", – отметили авторы исследования.

Следы железа-60 от сверхновой 8 млн лет назад совпали с глобальными изменениями фауны миоцена (первой эпохи неогенового периода, начавшейся 23,03 млн лет назад и закончившейся 5,333 млн лет назад).

Сверхновые были видны с поверхности Земли, а время их взрывов совпадает с периодами климатических изменений.

Нобелевской премии 2014 года в области физики

Viktor — Tue, 13 Jan 2015 11:01:55 GMT

Представители шведской Королевской Академии наук, принимая во внимание практическую сторону сделанного изобретения, присудили Нобелевскую премию 2014 года в области физики трем ученым, которые изобрели светодиод синего цвета. Лауреатами премии стали Исаму Акасаки (Isamu Akasaki) и Хироши Амано (Hiroshi Amano), сотрудники университета Нагои (University of Nagoya), и Сюдзи Накамура (Shuji Nakamura), бывший сотрудник компании Nichia Chemicals в Токусиме, а ныне сотрудник Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (University of California, Santa Barbara), которые в конце 1980-х и в начале 1990-х годов занимались разработкой ярких светоизлучающих полупроводниковых устройств.

"Их изобретения были революционны. Лампы накаливания освещали путь человечества в 20-м веке, 21-й век будет освещаться светодиодами" - пишут представители Нобелевского Фонда в пресс-релизе, - "Благодаря изобретению эффективных синих светоизлучающих диодов стало возможным изготовление энергосберегающих светодиодных осветительных ламп белого света".

"Светодиоды могут производить целых 300 люменов света на один ватт электрической энергии. Это в 20 раз больше, чем излучают лампы накаливания и в четыре раза больше излучения люминесцентных ламп. Такая высокая энергетическая эффективность, с учетом того, что затраты энергии на освещение составляют четвертую часть от общего количества затрат, позволит сэкономить немало ресурсов, финансовых средств и поддержать большую чистоту окружающего нас мира".

Фамилия Сюдзи Накамура достаточно часто мелькает в научной литературе в материалах, связанных с синими светодиодами. Но все же, Исаму Акасаки и Хироши Амано стали первыми, кто в 1986 году применил высококачественный нитрид галлия в качестве материала для изготовления синих светодиодов. Все трое новых нобелевских лауреата являются членами Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers) и за свои труды неоднократно получали различные премии, включая IEEE Edison Medal и IEEE Photonics Society Awards.

Главным достижением ученых стало не только изобретение светодиода синего свечения. Им удалось частично преодолеть характерную для всех светодиодов проблему, которая заключается в снижении яркости свечения при увеличении электрического тока через прибор выше определенного порога. В прошлом году группа исследователей объявила о том, что им удалось выяснить источник проблемы снижения эффективности светодиодов. Тем не менее, пока еще не найдено подходящего решения этой проблемы, хотя имеются некоторые намеки на то, что это удастся сделать в ближайшем будущем.

Благодаря изобретению высокоэффективных синих светодиодов инженеры получили возможность получать белый свет, комбинируя свет от красных, зеленых и синих светодиодов. Такие белые светодиоды подсвечивают сейчас современные жидкокристаллические дисплеи, RGB-светодиоды работают в огромных экранах на улицах и стадионах, лампы с белыми светодиодами постепенно вытесняют лампы накаливания и люминесцентные лампы в наших домах, экономя, как природные ресурсы, так и наши деньги. Кроме этого, структура синего светодиода стала основой для более позднего изобретения - синего полупроводникового лазера, область применения которого также необычайно широка.

Астероид вблизи Земли

Viktor — Thu, 04 Sep 2014 18:22:31 GMT

Небольшой астероид 2014 RC пройдет очень близко с Землей в воскресенье, 7 сентября 2014 года. Расчеты показывают, что в момент наибольшего сближения в 22:18 МСК (18:18 UTC) астероид будет, приблизительно, над Новой Зеландией. По отраженному блеску, астрономы оценили, что его размер составляет, приблизительно 18 метров.

Астероид 2014 RC был первоначально обнаружен в ночь на 31 августа несколькими обсерваториями.

В момент наибольшего сближения 2014 RC будет отдален от Земли, примерно, на одну десятую расстояния от центра Земли до Луны, что, приблизительно, равняется 40 000 километрам. Звездная величина составит, примерно, 11,5, что не позволит наблюдать его невооруженным глазом. Однако астрономы-любители с небольшими телескопами могут заметить быстрое появление этого астероида.

Астероид пройдет ниже Земли и геостационарной орбиты коммуникационных и метеорологических спутников, находящейся на высоте 36 000 километров над поверхностью нашей планеты. Хотя это небесное тело не представляет угрозы для Земли или спутников, его близкое прохождение дает исследователям уникальную возможность понаблюдать и узнать больше об астероидах.

Нанобактерии - что это?

Viktor — Mon, 25 Aug 2014 20:50:46 GMT

Разнообразие жизни на нашей планете не перестает поражать воображение. В разных частях планеты до сих пор находят неизвестных науке живых существ.

И вот новое открытие. Совсем недавно американские ученые сообщили об открытии совершенно новой формы жизни, которую невозможно отнести ни к одному из до сих пор известных живых существ.

В 1992 году доктор Фольк из Техасского университета, исследуя горные породы вблизи геотермальных источников, обнаружил, что кальциево-карбонатные породные примеси быстро воспроизводятся. Он предположил, что они - продукт жизнедеятельности нанобактерий. Фольк также высказал предположение, что нанобактерии могут не только производить горные породы, но и питаться ими. И, наконец, ученый предположил, что большая часть биомассы Земли состоит именно из нанобактерий, которые участвуют в мировом круговороте минералов и органики.Именно доктору Фольку и обязаны своим названием эти крошечные образования.

Нанобактерии также часто находят в осадочных породах. Многие ученые считают их останками бактерий (то есть продуктами разложения органического материала).

Нанобактерии — круглые либо овальные органо-минеральные структуры размером от 30 до 200 нм(1 нанометр - нм - это миллиардная доля метра или миллионная доля миллиметра), которые вызвали один из самых значительных споров в современной микробиологии.

Предел разрешения инструмента, используемого в практике для исследования бактерий, — оптического микроскопа — составляет 0.2 микрометра, или 200 нанометров. Объекты размером менее двухсот нанометров в оптический микроскоп не видны. Так как оптический микроскоп — это основной рабочий инструмент большинства микробиологических лабораторий в мире, становится ясно, почему нанобактерии долгое время не попадали в поле зрения микробиологов. Для выявления нанобактерий нужен электронный микроскоп, который доступен далеко не в каждой лаборатории или в институте.

Размер 0.2 микрометра, или 200 нанометров, соответствует диаметру пор фильтров, которые в настоящее время используются для фильтрации проб воды, сывороток и различных растворов с целью их очищения от клеток бактерий. Принято считать, что пропущенные через такие фильтры растворы уже не содержат микробных клеток. Нанобактерии, однако, через эти фильтры проходят, поэтому вторым термином, используемым для обозначения этих организмов, является термин «фильтрующиеся бактерии». Третий термин–синоним — это «ультрамикробактерии». Этот термин является самым корректным с научной точки зрения и наиболее широко используется.

Были выяснены свойства нанобактерий:

Они имеют исключительно малый размер, сопоставимый с размером мельчайших вирусов.
Скорость роста нанобактерий исключительно низкая — примерно в 10000 раз меньше, чем скорость роста бактерий.
В отличие от вирусов, они способны размножаться вне живых клеток.
Рост и размножение нанобактерий сопровождается синтезом нуклеиновых кислот и белков.
Метаболизм нанобактерий, по-видимому, сильно отличается от метаболизма других организмов, и тесно связан с процессами биоминерализации.

В 1996 году нанобактерии были обнаружены в метеорите марсианского происхождения. Конечно, это были не живые нанобактерии, а их ископаемые окаменелости. Ученые из НАСА, исследуя фрагменты метеорита, упавшего в Антарктиде, обнаружили в них структуры, напоминающие нанобактерии. На основании этого открытия было сделано предположение, что на Марсе существовала если не жизнь, то ее примитивные формы. Более того, учитывая высокую приспособляемость нанобактерий к условиям окружающей среды, возможно, они существуют там и сейчас.Гипотеза подтверждается и тем, что богатые железом глинистые минералы, находящиеся в вулканических породах и геотермальных источниках, содержат такие же наноструктуры, как и в марсианском метеорите!

Итак, вездесущие нанобактерии. Что же это такое? По словам ученых, это «карликовая форма бактерий, достигающая 0,05-0,2 мкм в диаметре». Нанобактерии даже меньше, чем вирусы, принадлежность которых к жизни вызывает большие сомнения.

Являются ли нанобактерии живыми существами? И вообще, каковы критерии живого существа?

По мнению многих биологов, чтобы организм был живым, он должен содержать ДНК, кодирующую набор из 250 необходимых белков и хотя бы одной рибосомы. Если учесть, что размер рибосомы 25 нм, то минимальный размер организма, считающегося живым существом, должен быть хотя бы 200 нм. Средний же размер нанобактерий, как уже говорилось, составляет 30-50 нм. Следовательно, ДНК нанобактериями для самовоспроизводства не используется. Вероятно, они используют для этого РНК. Тем более, что такая возможность самовоспроизводства молекулы была доказана учеными в 90-х годах прошлого века. Опираясь на это, очевидно, все-таки можно признать нанобактерии примитивной формой жизни, хотя они и не содержат из-за своих размеров ДНК и рибосомы.

Откуда они взялись? На нашей планете нанобактерии существуют очень давно. Палеонтологи находили их еще раньше остальных ученых, однако никто тогда не мог предположить, что эти образования могут быть живыми. Известно, что глины, в которых собственно и были обнаружены нанобактерии, формировались в условиях бескислородной атмосферы, или с низким содержанием кислорода. Такие условия были на Земле в докембрийский период и на Марсе миллионы лет назад. По словам исследователей, для нанобактерий, которые были обнаружены на марсианском метеорите, необходимы аномальные, но все же допустимые на Земле условия существования. В настоящее время можно с уверенностью сказать, что нанобактерии присутствуют на нашей планете, так сказать, еще с начала времен.

Нанобактерии существуют везде. Ученые предполагают, что сейчас нанобактерии являются господствующей формой жизни на нашей планете. Их суммарная биомасса превышает всю остальную на Земле. Они находятся в воздухе, в атмосфере, в грозовых тучах, которые проливаются дождями. Они находятся даже в крови человека и различных его органах.

Отсутствие сложных транспортных и регуляторных систем, использование для синтеза макромолекул уже готовых "кирпичиков" позволяет нанобактериям обходиться минимумом белков, и, соответственно, минимумом генов.
Отсутствие затрат на поддержание гомеостаза позволяет нанобактериям реализовать очень простую жизненную стратегию:когда пища есть – они растут и размножаются; когда пищи нет – они ждут, пока пища появится.
Концентрация "пищи" в окружающей среде существенного значения не имеет (мало пищи – будем расти медленно, много пищи – будем расти быстрее).
Кроме этого, "простота конструкции" обеспечивает нанобактериям высокую устойчивость к неблагоприятным факторам среды (температура, радиация).
Правда, за "простоту конструкции" приходится платить малой скоростью роста. Но нанобактерии никуда и не торопятся.

С учетом перечисленного, нанобактерии, по мнению ряда исследователей, хорошо подходят на роль "первичных живых организмов".

Существование нанобактерий, вообще, является одним из самых спорных научных вопросов. Ведь открытие этой новой формы жизни имеет не только академическое, но и сугубо практическое значение.

Изучив поведение нанобактерий и ее строение, ученые, естественно, заинтересовались их ролью в зарождении болезней. Пользы от нанобактерии никакой не видно, а вред может и есть. Дело в том, что многие микробиологи видят в нанобактериях возможных возбудителей таких заболеваний, как атеросклероз, мочекаменная болезнь или холецистит.

Нанобактерии в процессе своей жизнедеятельности формируют кальциевые отложения не только в окружающей среде и горных породах, но, что намного страшнее, в организме человека. Нанобактерия также может быть повинна в старении организма. Выяснилось, что организм некоторых видов медуз не содержит нанобактерий. Так вот эти медузы являются практически бессмертными.

Существует ли спасение? Действительно, неужели эти крошечные существа настолько неуязвимы? В результате исследований выяснилось, что нанобактерии поразительно живучи. Против них оказались бессильны и антибиотики, и гамма-лучи, и химические препараты. В настоящее время ученые разрабатывают различные методы уничтожения нанобактерий. Перед наукой стоит новая глобальная проблема и множество вопросов, на которые нет определенного ответа. Вероятно, по мере исследования нанобактерий будет сделано немало открытий, которые повлияют на многие фундаментальные понятия медицины и естествознания.

Живая природа нанобактерий до сих пор признается не всеми, хотя с каждым годом скептиков все меньше.

Нобелевские премии по физике в 2013 году

Viktor — Sat, 21 Dec 2013 19:22:08 GMT

Нобелевскими лауреатами по физике в этом году стали Питер Хиггс и Франсуа Энглер. Их выбрали за теоретические работы, в которых описано, каким образом у элементарных частиц появляется масса и как слабое поле перестает быть похожим на электромагнитное. Ключевую роль в этом процессе играет знаменитый ныне бозон Хиггса, существование которого окончательно подтвердили этой весной.

Сумма каждой из Нобелевских премий в 2013 году составила 8 миллионов шведских крон (1,2 миллиона долларов).

Церемония награждения представленных лауреатов прошла10 декабря в Стокгольме в день кончины основателя Нобелевских премий - шведского предпринимателя и изобретателя Альфреда Нобеля.

Первые указания на открытие бозона Хиггса появились в конце 2011 года, но тогда результаты носили предварительный характер. В 2012-м о частице говорили более уверенно, а в марте 2013-го ее открытие подтвердили окончательно.
Так как Нобелевский комитет отмечает только экспериментально подтвержденные работы, Хиггсу и Энглеру пришлось ждать своей премии очень долго — 48 лет.

начале 1964 года физика элементарных частиц находилась довольно далеко от своего современного состояния. Лишь в том году были опубликованы работы американских ученых Марри Гель-Манна и Георга Цвейга, которые предложили концепцию кварков, так что вместо стройной системы с тремя поколениями элементарных частиц физики имели дело с настоящей кунсткамерой. Строительство мощных ускорителей и изучение космических лучей позволило экспериментально зафиксировать множество частиц, которые явно не могли быть элементарными.

Мир с несколькими десятками элементарных частиц выглядел слишком сложным, нелогичным и некрасивым. Взять хотя бы бета-распад, за счет которого радиоактивен стронций или цезий: нейтрон превращается в протон, электрон и антинейтрино. Или протон становится нейтроном, позитроном и нейтрино — здравый смысл подсказывает, что нейтрон не может состоять из электрона, антинейтрино и протона, который сам состоит из позитрона, нейтрино и нейтрона, так что термин «распад» тут, вероятно, неуместен вовсе. Но если это не распад, то что? Превращение частиц? Превращение частиц было описано в работе Энрико Ферми 1933 года, которую поначалу даже не приняли к публикации в Nature, но одно дело сказать «превращение» и совсем другое — описать то, почему нейтрон превращается именно в протон и электрон, а не в россыпь каких-нибудь иных частиц.

Бета-распад

Что происходит при бета-распаде на самом деле: d-кварк испускает W-бозон и становится u-кварком. Затем W-бозон превращается в электрон и антинейтрино. Такой способ представления частиц и взаимодействия между ними предложен Ричардом Фейнманом и называется диаграммами Фейнмана.

Физики открывали один пример таких странных реакций за другим, и в 1957 году появилась теория, которая описала превращение одних частиц в другие внутри единой системы, с помощью понятия слабого взаимодействия. Однако с новой фундаментальной силой сразу возникли определенные проблемы: кванты слабого поля должны были иметь массу — хотя бы для того, чтобы не было противоречия с экспериментальными данными. У кванта электромагнитного поля, фотона, массы нет, как нет ее и у квантов сильного поля, глюонов — а переносчики слабого взаимодействия почему-то массивны. Поля несимметричны, как говорят ученые.

Если бы поля были симметричны, то кванты слабого поля, W- и Z-бозоны, были бы лишены массы. Это привело бы к тому, что слабое взаимодействие проявляло бы себя на сколь угодно больших расстояниях, подобно электромагнитным силам, и тогда никаких привычных протонов и нейтронов в мире просто бы не было. Но так как они есть, а поля разные, симметрию что-то нарушает. Что именно? Физики в разных научных центрах стали искать решение этой проблемы, параллельно с попытками проредить число элементарных частиц.

За некоторое время до появления прорывных работ по нарушению электрослабой симметрии японский исследователь Ёитиро Намбу написал статью, в которой вместе с итальянским физиком Джованни Йона-Лазиньо рассмотрел спонтанное нарушение другой симметрии и разделение элементарных частиц на два класса с разными свойствами. Их модель не затрагивала электрослабую симметрию, но в 1962 году такую попытку предпринял физик-теоретик из США Филип Андерсон, который, впрочем, не построил полноценной релятивистской модели. Это удалось сделать сразу трем группам в 1964 году: Роберту Брауту вместе с Франсуа Энглером, Питеру Хиггсу и еще одной группе.

Таким образом, в 1964 году ученые придумали способ разделить два разных поля. Тогда же «зоопарк» из сотни элементарных частиц сократили до небольшого числа кварков и лептонов, но экспериментальная проверка этих теорий затянулась на несколько десятков лет. С кварками удалось разобраться довольно быстро, а вот за бозоном Хиггса пришлось поохотиться.

Теоретические расчеты гласили, что бозон Хиггса имеет массу. Это означало среди всего прочего и то, что обнаружить его можно будет только в экспериментах с частицами, энергия которых значительно больше: а для этого необходимы были мощные ускорители.

В декабре 2011 года физики из ЦЕРН говорили о том, что найдена частица массой около 125 гигаэлектронвольт, которая ведет себя как бозон Хиггса. В марте 2013 было сказано официально: это именно бозон Хиггса, со спином равным нулю (иные варианты исключены с вероятностью 99,9 процента), с массой около 125,5 плюс-минус 0,6 гигаэлектронвольт.

Почему роса собирается на кончиках листьев?

Viktor — Fri, 24 Aug 2012 19:03:19 GMT

Наконец-то теперь стало известно, почему роса всегда собирается на кончиках листьев. Ответ на этот интересный вопрос дал Мартин Шанахану, ученый из Эдинбургского университета (Великобритания), которому удалось в точности описать модель странного поведения

Капли, которые образуются из водяного пара в воздухе по мере охлаждения поверхности листьев в утренние и дневные часы, скапливаются в случайном порядке на всей плоскости. Замечено, что роса склонна скапливаться именно на концах тонких и длинных листьев даже тогда, когда нПеобходимо преодолеть законы силы тяжести, перемещаясь вверх.

Британский ученый заметил, что капли дождя ведут себя несколько иначе - они всегда остаются на сухой поверхности листа на том месте, на котором сформировались. Совсем по-другому ведут себя капли росы.

Разгадка загадочного поведения капель росы оказалась довольно простой. Весь "фокус" заключается в фундаментальном принципе термодинамического потенциала, то есть любое физическое тело природы стремится к сохранению самого низкого энергетического потенциала из всех возможных энергетических состояний.

Для эксперимента Мартин Шанахану использовал две модели капелек на примитивном конусообразном листе. Одна из моделей имела форму тонкого цилиндра, а другая являлась сферой. После этого капли были размещены на оси конуса, и в обоих случаях было замечено, что энергия капель заметно уменьшалась по мере их приближения к кончику листа.

Новые детали исследования бозона Хиггса

Viktor — Fri, 24 Aug 2012 18:35:18 GMT

Новые детали исследования бозона Хиггса раскрыл из Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) в Швейцарии руководитель Лаборатории физики сверхвысоких энергий СПбГУ, к. ф.-м. наук Григорий Александровичем Феофилов.

Частица, об открытии которой специалисты ЦЕРН объявили 4 июля, обладает массой около 125 ГэВ (примерно как 130 протонов). Факт ее существования не вызывает никаках сомнений: достигнутый на сегодня уровень достоверности в двух независимых экспериментах на Большом адронном коллайдере (БАК) подразумевает не более 2-х шансов из миллиарда, что это случайность. 31 июля в ведущий физический журнал Physics Letters B были направлены одновременно 2 статьи, подготовленные коллаборациями ATLAS и CMS на БАК, где подробно описываются методики экспериментов и приводятся результаты обработки данных. Установлено, что эта частица – бозон (причем, это самый тяжелый из всех известных бозонов). Спин частицы пока еще точно не определен, исключено только значение =1 (т.е. спин нового бозона не равен спину фотона). Оба эксперимента утверждают, что результаты согласуются в пределах погрешностей с Хиггсовским бозоном, предсказываемым так называемой Стандартной Моделью. Несомненным является тот факт, что произошел настоящий прорыв в физике, – обнаружен квант поля, отвечающего за происхождение масс у элементарных частиц. Данное поле сегодня носит имя трех его предсказателей (Englert-Brout-Higgs), которые еще в 1964 году независимо предложили сходные механизмы появления массы у W и Z бозонов. В ЦЕРН принято решение, что БАК будет работать в своем же режиме до середины декабря с тем, чтобы изучить более подробно и понять свойства этого бозона. В частности, особый интерес для теории представляет исследование всех способов его распада. Вместе с тем будет продолжаться поиск явлений, выходящих за рамки Стандартной модели, что должно дать ответы на вопросы об эволюции Вселенной после Большого взрыва, о происхождении темной материи, о причинах доминирования материи над антиматерией, о размерности нашего мира и возможных скрытых измерениях..

Хиггсовский бозон – это лишь один из ключиков к разгадке тайн Вселенной.

В январе-феврале следующего года на БАК предстоит сеанс протон-ядерных столкновений. Это относится к еще одной увлекательнейшей задаче: получения в лабораторных условиях и исследования экстремального состояний материи, в котором, согласно современным представлениям, вся ранняя Вселенная находилась в первые микросекунды после Большого взрыва. Данная сверхгорячая «перво-материя», состоящая из кварков и глюонов, обладает температурой в 100000 раз большей, чем в центре Солнца и плотностью, превосходящей плотность нейтронных звезд.

Обнаружена новая частица, которая по своим параметрам напоминает бозон Хиггса

Viktor — Wed, 04 Jul 2012 15:01:45 GMT

4 июля в Европейском центре ядерных исследований объявлено о том, что бозон со свойствами, которые предсказывал Питер Хиггс, обнаружен. Таким образом, 4 июля 2012 года человечество получило подтверждение: таинственный бозон Хиггса – частица, которой давно уже присвоили звание «частицы Бога», – существует.

Если в химии есть своя система, которая называется Периодической и приоритет открытия которой принадлежит Д.И.Менделееву, то в ядерной физике есть своя Стандартная модель, которая описывает весь мир элементарных частиц и их взаимодействий, которых насчитывается три: электромагнитное, сильное и слабое.

Стандартная модель всем хороша, и многократно экспериментально подтверждена. Но одна заминка не давала покоя ученым: получалось, что у квантов слабого взаимодействия масса есть, а у квантов электромагнитного взаимодействия – нет. И вот, в 1964 году британец Питер Хиггс предположил существование особого поля, которое присутствует во всей Вселенной. Это поле не оказывает влияния на электромагнитные волны: свет, радио, гамма-излучение – поскольку никак не взаимодействует с ними. В свою очередь, другие частицы тормозятся в этом поле, причем при ускорении частиц его противодействие возрастает.
Элементарной частицей этого всепроникающего поля и должен быть этот самый бозон Хиггса. Если он найден, то это будет означать, что Стандартная модель, в общем, верна и из разряда теорий переходит в разряд законов природы. И никаких «странных Вселенных», параллельных миров и прочих удивительных вещей ожидать, в общем-то, не приходится. Но с другой стороны – именно благодаря ей Вселенная столь надежна, что позволяет в ней образоваться жизни, в том числе разумной.

Через поле Хиггса, заполняющее пространство Вселенной, проходят абсолютно все частицы, из которых строятся атомы, молекулы, ткани и целые живые организмы. Ученые полагают, что бозоны Хиггса существуют везде. Но на практике получить доказательства существования неуловимой частицы оказалось делом крайне непростым. Проблема в том, что бозон Хиггса — частица, которая живет ничтожно короткое время и очень быстро распадается. Во многом именно из-за того, чтобы обнаружить "частицу Бога", и был затеян весь масштабный эксперимент с Большим адронным коллайдером.

Обнаружина новая частица, которая по своим параметрам напоминает бозон Хиггса.

Открытие бозона Хиггса – это одна из главных целей, ради которой строился грандиозный Большой адронный коллайдер (БАК, или по английски – LHC). Это не просто самая большая машина, созданная человеком, – гигантское кольцо длиной почти 27 км, с 9300 магнитами, омываемыми сначала 10 000 тонн жидкого азота, а затем и жидким гелием. БАК – это уникальный объект не только на Земле, но и в Солнечной системе, и в галактике. Воистину, человек создал то, чего нет в данный момент в нашей части Вселенной. В частности, внутренности коллайдера – это самое пустое место в нашей части галактики. Никакой космос не сравнится с этой пустотой: давление там в 10 раз меньше, чем давление воздуха на Луне, где, как известно, воздуха нет (точнее – почти нет).

Он же, с одной стороны – самое горячее место в Галактике: при столкновении пучков частиц генерируется температура в 100 000 раз больше, чем в середине Солнца, а это – сотни миллионов градусов. Что уж там какие-то чахлые атомные или водородные бомбы... Одно счастье, что эта температура реализуется в столь малом объеме, что и представить его невозможно. И при этом, чтобы регистрировать результаты этих микровзрывов детекторы коллайдера охлаждены до температуры минус 271,3 градуса Цельсия – такого холода нет в открытом космосе даже между звезд, и при такой температуре электрический ток, однажды запущенный в цепь, движется в ней бесконечно.

Чтобы можно было организовать эти сверхгорячие взрывы, пришлось разогнать частицы до самых высоких скоростей – 99,9999991% от скорости света. А чтобы обработать весь фантастический объем информации, потребовалось построить уникальную Сеть, которая анализирует информацию, которая не уместится и на 1 700 000 двойных DVD, а именно, емкостью 15 млн гигабайт в год. Сеть распределяет работу по различным центрам обработки информации во всем мире.

Над этим фантастическим проектом трудились и трудятся ученые, инженеры и рабочие более чем из 100 стран мира. Всего в проекте занято более 10 000 человек.

В космосе частный космический корабль

Viktor — Wed, 23 May 2012 18:49:17 GMT

С космодрома на мысе Канаверал (штат Флорида) во вторник, 22 мая, рано утром впервые в истории осуществлен запуск коммерческого корабля Dragon, разработанного частной компанией, с грузом для Международной космической станции. Стыковка со станцией намечена на конец этой недели. В минувшую субботу была предпринята первая попытка запуска. Но из-за аварийной остановки двигателей, ракета-носитель с кораблем осталась на стартовой площадке. В четверг корабль должен приблизиться к станции и осуществить несколько пробных маневров сближения. Если испытания пройдут успешно, то в пятницу произойдет стыковка.

Ракета-носитель Falcon 9 с космическим кораблем Dragon стартовала во вторник в 11.44 мск с космодрома на мысе Канаверал. Dragon, разработанный американской компанией SpaceX, стал первым частным космическим грузовиком, который отправился к МКС. Примерно через десять минут после старта Dragon отделился от ракеты-носителя, а ещё через две минуты полностью раскрыл солнечные батареи. Через два с половиной часа после старта на корабле заработали датчики сближения, без которых невозможно будет подойти к МКС и состыковаться со станцией.

Глава НАСА Чарльз Болден (Charles Bolden) назвал запуск Dragon "идеальным, как с картинки" и отметил, что сегодняшний день станет историческим событием не только для США, но и для всего мира.

SpaceX потратила на разработку корабля Dragon четыре года - в декабре 2010 года он совершил первый полет на орбиту и успешно приводнился в Тихом океане. Таким образом, SpaceX стала первой частной компанией, выведшей в космос корабль и успешно вернувшей его на Землю - то, что раньше удавалось лишь трем государствам - США, России и Китаю.

Второй полет рассматривается как испытательный - специалисты намерены проверить все системы корабля, и проведут сложную многоступенчатую процедуру сближения с космической станцией. Только на третий день после выхода на орбиту и серии проверок систем навигации, двигателей, способности быстрого ухода с орбиты, Dragon начнет приближаться к МКС.

Нейтроны от грозовых разрядов

Viktor — Fri, 04 May 2012 17:47:43 GMT

А.В. Гуревич (Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН) и его коллеги из России и Казахстана сообщили о регистрации значительных потоков нейтронов малой энергии во время разрядов молний на Тянь-Шаньской горной станции. Начиная с 1985 г., в других экспериментах уже наблюдались грозовые нейтроны, но точность результатов была невелика. На Тянь-Шане применялись три низкоэнергетических детектора, работа которых основана на реакции 3He(n,p)t, и нейтронный монитор, чувствительный к нейтронам высокой энергии. В отличие от нейтронов, рождаемых космическими лучами, грозовые нейтроны имеют малые энергии. Разрешение по времени нейтронных детекторов составляло около одной минуты. С этой точностью всплески нейтронов совпадали с разрядами молний, которые регистрировались электростатическим и радиочастотным детекторами. Нейтронный сигнал от молний в детекторе на открытом воздухе обычно в 2-3 раза превышал средний природный фон. Пока неясно, какой механизм отвечает за генерацию нейтронов, поскольку поток γ-квантов в молнии на три порядка меньше, чем необходимо для соответствующих фотоядерных реакций, а мюоны космических лучей, движущиеся вдоль разрядного канала, также не дают объяснения.

Источник: Phys. Rev. Lett. 108 125001 (2012)