http://sfiz.ru Современная физика, материалы, новости, факты Sun, 20 May 2012 07:00:07 +0400 SFIZ.RU - новости физики и современной науки: Новости300ru <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1334783952_14_nano.jpg" align="left" />Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего представили общественности новое изобретение - своеобразный "лес нанодеревьев", который способен вырабатывать водород, расщепляя при этом воду при наличии света. http://sfiz.ru/page.php?id=1154 Thu, 19 Apr 2012 21:09:00 +0400 <yandex:full-text>Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего представили общественности новое изобретение - своеобразный "лес нанодеревьев", который способен вырабатывать водород, расщепляя при этом воду при наличии света. Непосредственно перед открытием была проделана некоторая работа и были представлены определенные теоретические выводы. Первоначально учеными была предпринята попытка изобретения нанопроводов из дешевых материалов - цинка и оксида кремния. Разработка должна была дать возможность массово производить водородное топливо. Сложность заключалась лишь в выборе идеальной формы нанопроводов. За подсказкой исследователи обратились к природе. Примечательно, что структура и форма деревьев являются идеальными для привлечения максимального количество солнечной энергии. Все дело в том, что вертикальные структуры деревьев способны поглощать солнечную энергию, а плоские поверхности эту энергию просто отражают. На изображениях нашей планеты, которые получены благодаря съемкам со спутников, видно, что плоские поверхности земли и пустынь имеют более светлый оттенок, а, следовательно, отражают больше света. В то же время лесные массивы имеют более темные оттенки, что говорит о большей степени поглощения солнечной энергии деревьями. Структура деревьев была "скопирована" учеными, в результате чего был создан массив нанопроволоки, который напоминает собой лес, уменьшенный во много раз. Созданный образец способен расщеплять воду с выделением водорода. Происходит это в процессе фотоэлектрохимических реакций. Исследования показали, что наноструктура успешно выполняет задачи по расщеплению воды и открывает широкие возможности на пути создания целой области экологически чистой энергетики.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1334783329_1111.jpg" align="left" />Квантовая механика и общая теория относительности должны сходиться в области величин, приближающихся к планковским при условии предельно высоких энергий и небольших расстояниях. Однако возможности современной науки пока еще очень далеки от столь малых рас http://sfiz.ru/page.php?id=1150 Thu, 19 Apr 2012 21:03:00 +0400 <yandex:full-text>Квантовая механика и общая теория относительности должны сходиться в области величин, приближающихся к планковским при условии предельно высоких энергий и небольших расстояниях. Однако возможности современной науки пока еще очень далеки от столь малых расстояний и таких высоких энергий. Ввиду этого ученые из Венского университета и Имперского колледжа Лондона предложили альтернативный вариант квантового эксперимента. В новом учении было задействовано зеркало с планковской массой, с помощью которого можно проверить некоторые из положений современной теории квантовой гравитации. Главный вопрос, который стоит перед физиками сегодня, - это поиск теории, которая смогла бы объединить квантовую механику и общую теорию относительности. Квантовая механика описывает поведение материи на уровне атомов и частиц, а общая теория относительности - на макроуровне. Существует предположение, что в некий момент и силы гравитации, и квантовая механика, влияют на поведение частиц совместно. Такое возможно по достижении планковских расстояний и масс (планковское расстояние имеет величину 1,6х10 (-35) м). Чтобы было понятнее, можно представить себе следующее: если столь ничтожное расстояние увеличить до 1 м, то атом, увеличенный соответственно во столько же раз, будет иметь размер, сопоставимый с размером видимой части Вселенной. Планковская энергия имеет настолько большую величину, что даже Большой андронный коллайдер не сможет обеспечить достаточным количеством энергии, которой хватило бы для проведения подобных экспериментов. Чтобы придать частицам такую энергию, учитывая существующие технологии, понадобится ускоритель, сравнимый по размерам с целой планетой. Существующие препятствия приводили ученых к выводу - эксперименты в этой области при существующем уровне развития науки и технологий невозможны. Но, как говорят физики сейчас, это не совсем так. Известно, что, согласно законам квантовой механики, невозможно получить данные одновременно о скорости и положении частицы. Измерения возможны лишь в последовательном порядке - сначала измеряется одна величина, затем другая. Однако в любом случае любой из интересуемых параметров будет сильно варьироваться. Также важно учесть еще один факт - при измерении сначала скорости, а затем определении местоположения получится один результат, а при обратном порядке измерений результат будет совершенно иным. Как гласят некоторые теоритические законы, различия в измерениях зависят от массы всей системы. Группа ученых из Австрии и Англии предположила, что, хоть разность измерений и не будет слишком большой, на основе этого можно сделать некоторые выводы при использовании в опытах массивных квантовых систем. Примечательно то, что, по утверждению ученых, для проведения подобных экспериментов не понадобится масштабное лабораторное оборудование. В качестве объектов эксперимента предполагается использовать систему движущихся зеркал и лазерный луч. Это поможет определить с высокой точностью разницу между точкой регистрации местоположения частицы после фиксирования ее собственной скорости и определением скорости частицы по предварительно установленному местоположению. Конечно же, для точных измерений необходимо использовать атомные часы, позволяющие зафиксировать время прохождения импульса. Как бы то ни было, но предложенная модель - практически единственная возможность при нынешнем уровне технологий получить хоть малую долю информации в этой области. Таким образом, предложенный эксперимент может оказаться весьма перспективным, поскольку позволит получить некоторые экспериментальные данные из области квантовой гравитации. Важное преимущество новых экспериментов заключается в отсутствии необходимости использовать дорогие ускорители и моделировать редкие астрономические явления.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1334783222_lro-crater-moon_1_.jpg" align="left" />Космические лучи, испускаемые из-за пределов Солнечной системы, способны в корне менять химический состав поверхности Луны и даже цвет находящихся на поверхности грязи и льда. Новые исследования, сделанные при помощи аппарата НАСА Lunar Reconnaissance Orb http://sfiz.ru/page.php?id=1149 Thu, 19 Apr 2012 21:02:00 +0400 <yandex:full-text>Космические лучи, испускаемые из-за пределов Солнечной системы, способны в корне менять химический состав поверхности Луны и даже цвет находящихся на поверхности грязи и льда. Новые исследования, сделанные при помощи аппарата НАСА Lunar Reconnaissance Orbiter, показали, что космическое излучение может менять химические свойства лунной поверхности. Так, при попадании лучей в частицы льда из замороженных молекул воды может выделяться кислород, который, соединяясь с молекулами углерода, образовывает органические молекулы, из которых в свое время на Земле возникла жизнь. Показания аппарата могут также помочь при обследовании радиационного фона Луны. Считается, что космическое излучение представляет существенную опасность для астронавтов. Важность исследования космических лучей так же актуальна, в случае если человечеству все же удастся отправиться в путешествие на Марс, поскольку будет существовать необходимость защиты космонавтов и космических кораблей. В своем заявлении Натан Швадрон, ученый из Университета Нью-Гемпшир, отметил, что новые модели, полученные на основе исследований, помогут понять, насколько опасно космическое излучение. Если удастся установить степень опасности, то в будущем возможно создать эффективные средства защиты космических челноков и экипажей. Примечателен тот факт, что при помощи Lunar Reconnaissance Orbiter можно установить степень проникновения излучения в ткани человека и влияние этого излучения на внутренние органы. Сегодня уже проведены некоторые исследования, в которых задействован пластик, имитирующий человеческую ткань.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1334783895_clip_image002_thumb25.jpg" align="left" />Ученые из Национальной лаборатории ускорителей имени Ферми (Фермилаб) в ходе проверок своего нейтринного детектора MINERvA применили устройство как часть телеграфа нейтринного типа. http://sfiz.ru/page.php?id=1153 Sat, 14 Apr 2012 21:07:00 +0400 <yandex:full-text>Ученые из Национальной лаборатории ускорителей имени Ферми (Фермилаб) в ходе проверок своего нейтринного детектора MINERvA применили устройство как часть телеграфа нейтринного типа. В результате с помощью передатчика NuMI Beamline сквозь 210 метров сплошной скальной породы была передана информация, успешно прочитанная приемником. Таким образом, впервые начал работать настоящий телеграф нейтринного типа. Известно, что нейтринный телеграф - устройство очень новое и необычное. В качестве носителей в таком устройстве выступают частицы, которые практически не имеют массу - нейтрино. Благодаря плохому взаимодействию этих частиц с материей нейтринную информацию можно передавать сквозь сплошные скальные породы и даже посылать сигнал через толщу океанской воды на необычайно большую глубину. Однако эффективно функционировать на все 100% нейтринный телеграф сегодня пока еще не может. Объясняется это рядом причин. Проблема заключается в том, что в качестве передатчика нейтрино может выступать лишь очень сложная ускорительная система, а приемником служит специальный детектор, имеющий слишком большие массу и размеры. Например, детектор MINERvA представляет собой сверхмассивный массив из свинца, железа, гелия, углерода, пластика и воды, имеющий массу порядка 170 тонн. Вода способна улавливать определенные нейтрино из пучка, который создается ускорителем. Чтобы получить из нейтрино информацию, например, в виде какого-либо слова, необходима очень высокая интенсивность пучка. Именно это и проверяли ученые с помощью переоборудованного детектора. К тому же скорость передачи данных посредством нейтрино остается крайне низкой - около 1/10 бита в секунду. Так, для передачи и получения в качестве информации слова "нейтрино" ученые затратили порядка 2 часов.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1334783697_1267.jpg" align="left" />Группа американских ученых анонсировала новую технологию, которая позволяет получить голографическое изображение в спектре инфракрасного излучения, используя особый метаматериал из золотых наноструктур на подложке, выполненной из германия и кремния. http://sfiz.ru/page.php?id=1152 Sat, 14 Apr 2012 21:06:00 +0400 <yandex:full-text>Группа американских ученых анонсировала новую технологию, которая позволяет получить голографическое изображение в спектре инфракрасного излучения, используя особый метаматериал из золотых наноструктур на подложке, выполненной из германия и кремния. Подробности получения голограммы приведены в специализированном научном издании Nature Materials. Бурное развитие нанотехнологий в последнее время в значительной степени расширило возможности оптических устройств, а также позволило использовать их в более широком волновом спектре. Прогресс стал возможен благодаря изобретению и развитию метаматериалов - специальных композиционных материалов, свойства которых в большей степени определяются искусственно созданной периодической структурой. Элементы с необычными свойствами, фотонные кристаллы и плазмонные резонаторы становятся основой для создания солнечных батарей, нанолазеров, плоских "кривых зеркал" и нового вида экономичной оптической памяти. Ученые под руководством известного исследователя Стефана Ларуша (Университет Дьюка, город Дарем в США) применили оптические метаматериалы для разработки голограмм, которые видны в инфракрасном спектре. В качестве основы для изобретения используется особая пластина, которая имеет два слоя германия и кремния. Такие материалы довольно широко используются для изготовления современных микрочипов. На подготовленную поверхность наносилось специально разработанное защитное покрытие, которое убиралось в заданных точках посредством электронной литографии. После этого готовый образец покрывался тонким золотым слоем, а параллельно с этим защитный слой удалялся, и на поверхности образца отпечатывался "мегаполис", включающий наноструктуры трех видов - микроскопические круги диаметром 75 нанометров, а также включения в виде прямоугольников и латинской буквы "I". На завершающем этапе объект дополнительно покрывался несколькими кремниевыми слоями, а также включениями из золота, имевшими вид "частокола". В результате каждая отдельная точка пластины отражала волны по-разному благодаря различным формам фигур. Чтобы проверить изобретение, была изготовлена голограмма, изображающее название университета Duke. Образец был облучен инфракрасным лазером и сфотографирован специальной камерой, способной снимать в инфракрасном спектре. Из четырех букв ученые смогли увидеть лишь первые три. Буква "E" была видна не слишком отчетливо. Однако такое произошло из-за допущенных ошибок во время наложения слоев - вместо запланированных семи слоев было наложено лишь три. Несмотря на это, разработка оказалась вполне работоспособной. Как утверждают физики, разработанная методика позволяет создавать голографические изображения, видимые и в других спектрах. Для этого необходимо лишь определенным образом переставить микрокомпоненты на объекте таким образом, чтобы они смогли отражать волны в конкретном другом спектре. Стефан Ларуш говорит, что ранее подобные эксперименты были невозможны из-за отсутствия подходящих конструкционных материалов. Однако с появлением метаматериалов, как оказалось, светом можно управлять и делать с ним все, что угодно. Помимо голограмм предложенный учеными метод позволяет изобрести и другие интересные оптические приборы.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1334783467_la-decouverte-des-neutrinos-allant-plus-vite-que-la.jpg" align="left" />Как говорится в научном журнале Science, ученые пришли к выводу, что скорость нейтрино не превышает скорость света. Исследования в этой области провели французские ученые, представляющие организацию CERN (Европейскую организацию по ядерным исследованиям). http://sfiz.ru/page.php?id=1151 Sat, 14 Apr 2012 21:04:00 +0400 <yandex:full-text>Как говорится в научном журнале Science, ученые пришли к выводу, что скорость нейтрино не превышает скорость света. Исследования в этой области провели французские ученые, представляющие организацию CERN (Европейскую организацию по ядерным исследованиям). CERN - это самая крупная в мире лаборатория, занимающаяся исследованиями в области физики высоких энергий. Известно, что нейтрино представляет собой фундаментальную частицу, которая имеет полуцелый спин и участвует исключительно в гравитационном и слабом взаимодействиях. Нейтрино также относится к разряду лептонов. Нейтрино с малой энергией довольно слабо взаимодействует с веществами. Например, нейтрино с энергией от 3 до 10 МэВ в воде имеет длину свободного пробега примерно 1018 м, что составляет порядка 100 световых лет. Установлено, что ежесекундно через площадку Земли площадью 1 кв. см проходит около 6060 нейтрино, которые испускает Солнце. Несмотря на это, особое влияние даже на человека нейтрино не оказывает. В это же время нейтрино с большими энергиями обнаруживаются по взаимодействию с мишенями. Не так давно в ходе экспериментов учеными была допущена ошибка, в результате которой считалось, что нейтрино обладает скоростью, большей, чем скорость света. Но исследования последних лет доказали несостоятельность этой гипотезы. Однако исследования не прекращаются, и ученые планируют провести еще множество экспериментов, которые призваны доказать теорию относительно скорости нейтрино или опровергнуть ее. В результате эксперимента, который был проведен в сентябре 2011 года, физики выдвинули предположение, что скорость нейтрино все-таки может превысить скорость света на 0,00248%. Такие данные были получены на основании опытов, в результате которых частица нейтрино от ускорителя SPS в Швейцарии, проделав 730 км, прибывала к детектору в лаборатории Гран-Сассо в Италии ранее расчетного времени на 61±10 наносекунд. Причем такой результат был зафиксирован по 16 тыс. событий с нейтрино в течение 3 лет. Однако немного позже ученые признали, что некоторые факторы, которые могли влиять на скорость нейтрино, не были учтены. В дополнение ученые из лаборатории CERN не подтвердили данные о том, что скорость нейтрино больше скорости света.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1334423718_laser-verde_1.jpg" align="left" />Используя лазеры, физики двух научных учреждений - Национального института стандартов и технологий и Колорадского университета в Боулдере - получили некоторые результаты исследований, которые в будущем помогли бы создавать накопители информации, отличающ http://sfiz.ru/page.php?id=1148 Sat, 14 Apr 2012 21:02:00 +0400 <yandex:full-text>Используя лазеры, физики двух научных учреждений - Национального института стандартов и технологий и Колорадского университета в Боулдере - получили некоторые результаты исследований, которые в будущем помогли бы создавать накопители информации, отличающиеся более плотной структурой ячеек памяти и большим быстродействием. Во время проведения экспериментов был задействован фемтосекундный лазер, который работал в ультрафиолетовом диапазоне по технологии генерации высоких гармоник. При этом были замечены некоторые изменения магнитных свойств в атомах никеля и железа, входящих в состав ферромагнитного сплава (в опыте участвовал специальный сплав - пермаллой). Большинство источников хранения информации (винчестеров) в будущем будут выглядеть как магнитные накопителя, в которых намагничивание и размагничивание элементов происходит благодаря действию лазеров, имеющих сверхвысокий импульс. datas/users/1-1334423717_1111_1_.jpg Схема эксперимента: размагничивание атомов никеля и железа показано синим и красным цветом соответственно. Само явление сверхбыстрого размагничивания при воздействии фемтосекундных лазеров было открыто в далеком 1996 году. Однако тогда считалось, что явление размагничивания происходит в материале равномерно для каждого атома, находящегося в структуре ферросплава. Полагать так следует, исходя из данных, имеющихся касательно процессов, происходящих с нормальной скоростью. Взаимодействие атомов в материале при обычных условиях сводится к тому, что электромагнитные свойства каждой частицы изменяются с одной и той же скоростью. Проведенные же в последнее время эксперименты показали, что в процессах, которые происходят в течение пико - и фемтосекундных промежутков времени, дело обстоит совсем иначе. Складывается впечатление, что процесс обменного взаимодействия атомов просто-напросто не успевает оказать такое влияние на никелевые атомы, находящиеся в железоникелевом сплаве. По этой причине явление размагничивания в атомах железа происходит быстрее, чем в никеле. Не смотря на то, что через несколько квадриллионных долей секунды атомы никеля и железа все же синхронизуют свою намагниченность в ферросплаве, разрыв на более коротких промежутках времени позволяет думать о возможности скорого создания новейших винчестеров, в которых процессы намагничивания и размагничивания могут происходить еще быстрее, чем предполагалось изначально. Теоритически, скорость считывания будет ограничиваться лишь частотой работающих сверхкоротких лазерных импульсов. Говоря иначе, частота может снизиться до 5 фемтосекунд, что составляет порядка 200 трлн. вибраций в секунду. Разность во времени при намагничивании никеля и железа открывает перспективу создания носителей данных, в которых можно будет размещать 1 бит информации на одном единственном атоме.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1334423159_eclair_000002.jpg" align="left" />Французскими учеными из Лаборатории прикладной оптики было проведено несколько интересных экспериментов, в ходе которых было продемонстрировано, что вполне возможно не только создавать разряд молнии при помощи фемтосекундного лазера, но и управлять этим р http://sfiz.ru/page.php?id=1147 Sat, 14 Apr 2012 21:01:00 +0400 <yandex:full-text>Французскими учеными из Лаборатории прикладной оптики было проведено несколько интересных экспериментов, в ходе которых было продемонстрировано, что вполне возможно не только создавать разряд молнии при помощи фемтосекундного лазера, но и управлять этим разрядом, а также отклонять его от заданной точки в любом направлении. Существует пословица, гласящая, что молния не бьет в одно и то же место дважды, однако ученые смогли добиться обратного эффекта, причем делать это можно многократно. Воспользовавшись фемтосекундным лазером, физики смогли перенаправить разряд молнии в заданную точку пространства. К сожалению, проделать такой эксперимент пока удалось лишь в условиях лаборатории. В наши дни наиболее эффективными устройствами подобного рода являются молниеотводные ракеты. Но по совокупности таких характеристик, как цена и действенность, новое изобретение во много раз превосходит уже существующие устройства. Как утверждают ученые, их изобретение может составить достойную конкуренцию и традиционным громоотводам, и даже молниеотводным ракетам. Новое устройство имеет, по крайней мере, два существенных "плюса" - большая дальность действия лазера и низкие затраты на однократный отвод разряда молнии. datas/users/1-1334423157_1111.jpg Общая схема эксперимента Как известно, лазерные импульсы сверхкороткого волнового диапазона способны создавать области ионизированного газа, которые выступают в роли "проводов". Стоит сказать, что по такому же принципу сегодня уже работают некоторые образцы так называемого шокового оружия - электрический ток посылается к цели посредством имеющегося в воздухе ионизированного облака. datas/users/1-1334423158_2222.jpg Неуправляемый (слева) и управляемый лазером (справа) разряды. В процессе проведения экспериментов лазерный луч посылался от электрода сферической формы к другому плоскому электроду, имевшему противоположный электрический заряд. При этом луч "выхватывал" электроны атомов, которые превращались в ионы. Таким образом, был сформирован плазменный канал, который проводил заряд в пространстве между двумя соседними электродами. Для определения возможности отклонения электрического разряда от нормальной траектории в систему был введен третий электрод, располагавшийся ближе к источнику разряда. Не секрет, что в обычных природных условиях, молния выбирает траекторию с самым низким электрическим сопротивлением. Как правило, траектория молнии прокладывается в направлении самого высокого объекта. Опыты показали, что в условиях без использования лазера разряд молнии и в самом деле всегда проходил через более высокий электрод. Однако как только в систему включался лазер, разряд в 100% случаях удавалось перенаправить к другому электроду, что в естественных условиях невозможно. Перенаправление лазера происходило многократно, что является большим достижением французских физиков, учитывая весьма умеренные мощности лабораторного оборудования. Более подробно результаты экспериментов с разрядом молнии опубликованы в научном журнале The American Institute of Physics Advances.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1331655750_153535474.jpg" align="left" />Благодаря совместным усилиям итальянских и американских ученых удалось разработать первый микроскопический неорганический светодиод, сконструированный на основе оксидов кремния и олова. Светодиод излучает частоты в ультрафиолетовом диапазоне и пригоден дл http://sfiz.ru/page.php?id=1141 Tue, 13 Mar 2012 23:11:00 +0400 <yandex:full-text>Благодаря совместным усилиям итальянских и американских ученых удалось разработать первый микроскопический неорганический светодиод, сконструированный на основе оксидов кремния и олова. Светодиод излучает частоты в ультрафиолетовом диапазоне и пригоден для интеграции в различное сложное оборудование, применяемое в медицине. Более подробная картина американо-итальянской разработки представлена в научном журнале Nature Communications. На сегодняшний день существует два типа светодиодных излучателей - органические и неорганические. Органические светодиоды довольно распространены, просты в производстве и применяются практически повсеместно. Неорганические излучатели являются более сложными устройствами и применяются при проектировании высокоточных видов приборов, которые используются в химически агрессивных средах. Низкая энергоэффективность миниатюрных светодиодов неорганического типа, а также их высокие себестоимость и токсичность препятствуют широкому распространению этих устройств. Во время экспериментов итальянские физики из Университета Бикокка (Милан, Италия) под началом Альберто Палеари обнаружили интересные свойства, которыми обладают наноструктуры диоксида олова в частоте ультрафиолетового диапазона. Было замечено, что шарики, изготовленные из диоксида олова и имеющие диаметр 4-5 нанометров, испускают ультрафиолетовые кванты. Во время работы излучателя образцы сильно окислялись, что приводило светодиоды из двуокиси олова в негодность. Однако решить эту проблему ученые смогли следующим образом: шарики из диоксида олова были обернуты пленкой из кремния, подготовленного особым образом. В результате тонкая пленка препятствовала доступу кислорода к атомам олова и не препятствовала взаимодействию электронов внутри микрообъектов. Полученные в результате образцы отличались достаточной стабильностью, поэтому физикам удалось собрать новый неорганический ультрафиолетовый светодиод. Некоторое количества шариков из атомов олово было размещено в особом соединении кремния, кислорода и хвоста этилена - тетраэтил-ортосиликате. Далее объекты, выполненные в виде небольших кремниевых пластинок, были покрыты тонким слоем субстанции из олова и тетраэтил-ортосиликата. Во время высушивания жидкости все органические вещества испарились, а вместо раствора осталась тонкая пленка, которая представляла собой "пирог", представляющий смесь оксида кремния с включениями шариком диоксида олова. После выпаривания жидкости образец в верхней своей части был покрыт тонкой пленкой тончайших электродов, выполненных из золота и титана. Как и ожидали ученые, сконструированное устройство превосходно излучало волны в ультрафиолетовом диапазоне. При этом эффективность светодиода была довольно высокой - на выработку одного фотона ультрафиолетового диапазона расходовалось порядка 300 электронов. Для сравнения стоит отметить, что самые лучшие образцы существующих сегодня неорганических светодиодов являются менее эффективными - для испускания одного фотона излучения в инфракрасном диапазоне расходуется около 1 тыс. электронов. При дальнейших исследования разработанная модель неорганического светодиода отлично функционировала в химически агрессивных средах - этаноле, ацетоне, воде и других видах органических растворителей. Планируется, что в перспективе новейшие светодиоды найдут применение при производстве сложнейших медицинских датчиков и иных приборов, в которых необходимо использование микроскопических светодиодов, способных излучать ультрафиолет.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1331655907_fig2_with_scale_en_.jpg" align="left" />Во время наблюдения за карликовой галактикой I Zw 18 в космический телескоп "Хаббл", двое ученых-астрономов, Полихронис Пападерос (Университет Порту, Португалия) и Ёран Эстлин (Стокгольмский университет, Швеция) пришли к выводу о том, что современные пред http://sfiz.ru/page.php?id=1142 Tue, 13 Mar 2012 23:11:00 +0400 <yandex:full-text>Во время наблюдения за карликовой галактикой I Zw 18 в космический телескоп "Хаббл", двое ученых-астрономов, Полихронис Пападерос (Университет Порту, Португалия) и Ёран Эстлин (Стокгольмский университет, Швеция) пришли к выводу о том, что современные представления о зарождении и формировании галактик требуют основательного пересмотра. Галактика I Zw 18 сегодня достаточно хорошо изучена, поскольку именно это скопление звезд отличается самой низкой концентрацией тяжелых элементов. Кроме этого доступность указанной карликовой галактики объясняется и ее расположением в относительной близости по отношению к Земле. Современное оборудование позволяет рассмотреть объект I Zw 18 всего лишь в трехдневной выдержке с невероятно высоким разрешением изображения. Проанализировав результаты последних наблюдений, ученые обнаружили гало, имеющее размеры, которые в 16 раз превосходят размеры основной части галактики. Такое гало возникло вследствие выделения огромного количества энергии во время образования новых звезд. Энергия производит нагрев холодного газа галактики, в результате чего излучается такое количество света, которое сопоставимо с излучением, испускаемым самим звездным составляющим. Такое явление получило название небулярной эмиссии. Как поясняет Полихронис Пападерос, впервые в истории астрономии было получено веское доказательство того, что на ранних этапах развития Вселенной молодые галактики, переживавшие рождение новых звезд с сопровождением вспышками были окружены ореолом небулярной эмиссии. Такого рода гало является результатом высвобождения большого количества энергии из тысяч массивных звезд, которые вскоре после формирования стали сверхновыми. До недавнего времени считалось, что газ в галактиках занимает ту же область, что и звезды, и поэтому только благодаря звездам наблюдается такое свечение. Во многом такое основание не слишком аргументированно, так как возможностей современной аппаратуры недостаточно, чтобы получить картинку с таким разрешением, чтобы на ней можно было бы отличить излучение самих звезд от небулярной эмиссии. Как показали последние наблюдения, галактики, которые переживают вспышку звездообразования, не подчиняются классическим представлениям. В результате для оценки звездной массы необходимы существенные корректировки. Сегодня масса звезд рассчитывается, исходя из общей светимости галактики. Однако наблюдения говорят о том, что примерно половина всего галактического излучения приходится на гало. Другим примечательным фактом является то, что небулярную эмиссию иногда рассматривают как свечение звездного диска. Вследствие этого зарождающиеся галактики могут ошибочно классифицироваться как уже сформированные, спирального или эллиптического вида. Так, исследование объекта I Zw 18 показало, что эта галактика еще очень молода, а большинству ее звезд менее 1 млрд. лет.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1331655646_rs3.gif" align="left" />Коллектив ученых из Института общей физики имени А.М.Прохорова РАН и Московского государственного технического университета радиотехники, электроники и автоматики инициирует идею создания фотонных кристаллов, основой которых могли бы служить сегнетоэлектр http://sfiz.ru/page.php?id=1140 Tue, 13 Mar 2012 23:10:00 +0400 <yandex:full-text>Коллектив ученых из Института общей физики имени А.М.Прохорова РАН и Московского государственного технического университета радиотехники, электроники и автоматики инициирует идею создания фотонных кристаллов, основой которых могли бы служить сегнетоэлектрики. В своей научной работе, которую опубликовал специализированный научный журнал "Физика твердого тела", отечественные исследователи прогнозируют снижение продолжительности технологического цикла производства фотонных кристаллов, а также возможность их перестройки уже в процессе эксплуатации. В основу предлагаемого метода легли селективное изменение поляризации доменов сегнетоэлектриков при помощи интерферирующих пучков волн и однородного электрического поля. К группе диэлектриков относятся вещества, которые плохо проводят электрический ток. Сегнетоэлектриками считаются такие диэлектрики, которые имеют свойство спонтанной поляризации. Если приложить к сегнетоэлектрику электрическое поле определенной величины, то направление поляризации в таких материалах изменяется. Примечательно то, что чувствительность сегнетоэлектриков к изменениям электрического поля зависит от температуры - то есть с увеличением температуры чувствительность возрастает. Те сегнетоэлектрики, в которых имеются доменные области с чередующимися противоположно направленными векторами поляризации, в некотором смысле слова можно отнести к фотонным кристаллам, или материалам, которые имеют периодически изменяющийся показатель оптического преломления в пространстве. Сегодня нередко фотонные кристаллы называют материалом будущего, который в перспективе может применяться для создания фокусирующей среды с отрицательным значением оптического преломления. Это даст возможность производить сверхкомпактные волноводы, лазерами с низким порогом генерации энергии, оптических блоков памяти, а также дисплеев совершенно новой конструкции. На сегодняшний день существует две проблемы массового производства фотонных кристаллов - слишком длительный процесс создания и кристаллов и невозможность переключения их структуры в процессе эксплуатации устройства на основе фотонных кристаллов. Именно поэтому поиск новых способов производства материала будущего является важнейшей задачей для раздела физики, занимающегося изучением твердого тела. Метод получения фотонных кристаллов, который предложили российские ученые, по большей части лишен недостатков массового производства традиционным методом. Смысл методики заключается в том, что сегнетоэлектрик на первой стадии подвергается облучению при помощи электромагнитных или акустических волн. После этого волны интерферируют, формируя тем самым в пространстве решетку, где наблюдается высокая температура в узлах решетки. Вследствие этого при активации внешнего электрического поля часть узловых доменов меняет направление вектора поляризации. После прекращения воздействия внешнего поля получается образец сегнетоэлектрика, в котором отмечается чередование в пространстве различных областей поляризации, то есть различных областей оптического преломления. Длительность формирования импульсов температурной решетки и записи слишком мала - всего несколько десятков микросекунд. В результате можно говорить о снижении времени, которое занимает технологический цикл изготовления кристаллов фотона. Примечателен еще тот факт, что период температурной решетки можно менять прямо в процессе эксплуатации образцов. В этом случае достаточно лишь задать частоту волн, скорость их распространения и угол падения волн на плоскость сегнетоэлектриков. Описанная методика производства фотонных кристаллов применима к таким видам сегнетоэлектриков, как ниобат лития, титанилфосфат калия и некоторые другие.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1331654871_7856786578.jpg" align="left" />Международная группа ученых из США и Финляндии продемонстрировали, что графеновые наноленты можно легко преобразовывать в углеродные нанотрубки путем скручивания. http://sfiz.ru/page.php?id=1139 Tue, 13 Mar 2012 23:08:00 +0400 <yandex:full-text>Международная группа ученых из США и Финляндии продемонстрировали, что графеновые наноленты можно легко преобразовывать в углеродные нанотрубки путем скручивания. Недавно учеными была решена обратная задача - наноленты были получены путем разрезания вдоль нанотрубок. Такой способ получения нанолент уже основательно изучен экспериментально и во всем мире признан довольно перспективным. В отличие от разрезания, метод получения нанотрубок путем скручивания нанолент еще не был опробован на практике. Для оценки эффективности метода скручивания физиками был проведен эксперимент, в основу которого легло компьютерное моделирование методами квантовой молекулярной динамики. В качестве образца выступила бесконечно длинная нанолента, имевшая ширину в 24 атома. Все этапы исследований характеризовались безразмерным параметром tW, в котором t - это угол закручивания в пересчете на единичную длину, а W - ширина ленты. Значение параметра tW применительно к обычной наноленте равно нуля. В то же время этот параметр для ленты, делающей оборот по длине 2*3,14W, равен единице. В самом начале скручивания поперечное сечение ленты выглядело как плоскость, однако при увеличении значения tW до 0,83 сечение ленты уже приобретало U-образный вид. При дальнейшем воздействии на ленту и при достижении величины коэффициента tW 1,62 края образца начинали взаимодействовать, а между отдельными атомами возникали химические связи. Вскоре лента превращалась в полноценную нанотрубку, сечение которой лишь немного отличалось от формы идеального круга. datas/users/1-1331654870_twisting.jpg Этапы скручивания наноленты Новый способ получения нанотрубок подтвердил свою эффективность в ходе дополнительных экспериментов. Во время проведения новых расчетов ширина исходных лент изменялась. Еще одним важным преимуществом получения нанотрубок путем скручивания нанолент является возможность задавать необходимую хириальность. Под хириальностью понимается одна из самых важных характеристик нанотрубок, которая определяет взаимную ориентацию продольной оси трубки и гексагональной сетки графена. datas/users/1-1331654871_experiment.jpg Простейшая демонстрация - скручивание ленты приводит к образованию трубки. Предложенная модель получения нанотрубок путем скручивания нанолент в скором времени должна пройти испытания в лабораторных условиях. В дальнейшем в центральной части наноленты планируется помещать небольшие пластины, после чего на расположенные поблизости электроды будет подаваться напряжение. В результате электрические сигналы заставят пластину вращаться, после чего начнет скручивать и нанолента.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1331654637_pictu.jpg" align="left" />Ученые-физики сумели отчасти расшифровать фундаментальный принцип квантовой механики, а именно соотношение неопределенностей Гейзенберга. Для более точного определения и местонахождения, и момента частицы, было произведено "сдавливание" атомов рубидия в к http://sfiz.ru/page.php?id=1138 Tue, 13 Mar 2012 23:07:00 +0400 <yandex:full-text>Ученые-физики сумели отчасти расшифровать фундаментальный принцип квантовой механики, а именно соотношение неопределенностей Гейзенберга. Для более точного определения и местонахождения, и момента частицы, было произведено "сдавливание" атомов рубидия в количестве 40 тыс. штук. Таким образом, квантовое состояние частиц стало зависимым. Самые значимые физические теории - теория относительности и теория квантовой механики - имеют запреты. Так, теория относительности запрещает передвижение со скоростью, превышающей скорость света. Теория же квантовой механики имеет в своей основе принцип неопределенности, то есть невозможно абсолютно точно определить сразу два параметра частицы - ее местонахождение и момент частицы. Если удается точно определить местонахождение частицы, то невозможно получить точную информацию о ее моменте, и наоборот. Как известно, запреты действуют раздражающе, вызывают желание нарушить их. Запреты будят пытливый ум ученого, а если являются еще и абсолютными, то это может обозначать только одно - вечный "будильник" мысли, источник вдохновения для поиска новых идей и новых теорий. Квантовую неопределенность можно выразить численно. Чаще всего это делается с помощью изображения графического круга, внутри которого помещены реальные координаты, а также реальный момент частицы, над которой производятся измерения. Известно, что изменить площадь круга невозможно, однако можно изменить собственно форму области. На протяжении последних нескольких десятилетий физики научились преобразовывать круг в эллипс и даже вытягивать ее в практически прямую линию. Таким образом, обеспечивается точность какого-либо одного параметра измерения частицы, однако вместе с этим точность измерения другого параметра заметно снижается. Такой эффект называется "сдавливанием" и применяется в науке для "сдавливания" параметров атомов или фотонов, благодаря чему увеличивается точность измерения одного из ключевых параметров. Метод "сдавливания" применяется для достижения максимальной точности, например, атомных часов или магнитно-резонансных томографов. Используется такой метод и в некоторых приложениях военно-оборонной промышленности. Исследователям из Технологического института Джорджии (США) под началом профессора физики Майкла Чепмена удалось достичь "сжатия" третьего параметра, который получил название "нематический тензор", или квадруполь. Примечательно то, что "сжатие" третьего параметра происходит не на уровне отдельной частицы, а на уровне целой группы частиц. Свойство нематичности определяет степень выстраивания микрочастиц в массиве вещества или объекта и играет важную роль при описании жидких кристаллов, некоторых высокотемпературных сверхпроводников и материалов с экзотическими магнитными свойствами. В эксперименте американских ученых такая особенность, как нематичность, понадобилась для описания особой формы материи, которая получила наименование "конденсат Бозе-Эйнштейна". Этот вид материи примечателен тем, что все атомы указанной субстанции находятся в одинаковом квантовом состоянии. Более подробно результаты исследований ученых опубликованы в журнале Nature Physics. Подобных результатов ученым уже удавалось достигать 15 лет назад. Однако в то время аналогичные опыты позволяли производить эксперименты по "сдавливанию" систем атомов, которые могут лишь находиться в одном из двух квантовых состояний. Физикам удавалось "сдавливать" суммарный угловой момент таких групп, то есть направление возникающего магнитного поля. В новых экспериментах, проведенных американскими учеными под руководством Чепмена, группы атомов могли иметь одно из трех квантовых состояний, суммарный спин при этом имел нулевое значение. Такого "сдавливания" до сегодняшнего дня еще никому не удавалось осуществить. Новые опыты позволили ученым произвести "сдавливание" нематического тензора в группе атомов рубидия, количество атомов при этом составляло 40 тыс. штук. Атомы рубидия сталкивались между собой, в результате чего некоторые из атомов имели способность обмениваться квантовыми состояниями. В результате атомы становились квантово зависимыми друг от друга. Как говорит сам Чепмен, такое поведение атомов способно снизить неопределенность измерений и сделать их более точными. Наблюдаемый эффект в будущем будет крайне важным для точных измерений магнитных полей. Точность измерений очень актуальна при производстве квантовых суперкомпьютеров, в которых накопление информации будет происходить в спинах атомов и их нематическом тензоре. Сложность проведения дальнейших экспериментов обуславливается излишним шумом, который издают приборы лаборатории. Дело в том, что этот шум способен создавать собственные магнитные поля, которые снижают точность экспериментов, и как следствие, точность измерений.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1331546541_tail.jpg" align="left" />Группа ученых из Лос-Аламосской национальной академии США и Массачусетского технологического института провели исследования и создали модель ускорения электронов в магнитосфере нашей планеты. http://sfiz.ru/page.php?id=1143 Sun, 11 Mar 2012 23:13:00 +0400 <yandex:full-text>Группа ученых из Лос-Аламосской национальной академии США и Массачусетского технологического института провели исследования и создали модель ускорения электронов в магнитосфере нашей планеты. Явление ускорения частиц, которое привлекло внимание исследователей, имеет место в вытянутой части хвоста магнитосферы с ночной стороны Земли. В этой области в плазме наблюдается так называемое магнитное пересоединение, то есть процесс перестройки топологической структуры магнитного поля. Обычно явление пересоединения сопровождается выбросом энергии взрывного характера. Часть этой энергии получают ускоряемые электроны. После этого заряженные частицы перемещаются в верхние слои атмосферы, и наблюдается такое природное явление, как полярное сияние. Наличие высокоэнергичных электронов многократно регистрировалось различными космическими зондами, например, аппаратом Cluster. При этом количество обнаруженных электронов очень удивляло исследователей. Ранее считалось, что электрическое поле, которое имеет одинаковое направление с магнитным полем и является причиной ускорения электронов при пересоединении, не могло существовать в больших пространствах в высокопроводящей среде - горячей плазме. Именно такое ограничение приводило к разности между теоретическими оценками и опытными данными. В рамках новых исследований модель пересоединения в магнитосфере была создана на мощном компьютере Kraken, который установлен в Окриджской национальной лаборатории. Всего было задействовано 25 тыс. вычислительных ядер, после чего ученые провели наблюдения за поведением 180 млрд. виртуальных частиц. В результате ученые сделали важное открытие. Размеры областей, в которых электроны могут набирать большую энергию во время пересоединения, ранее сильно недооценивались. Диаметр таких областей, по данным компьютера Kraken, оказался в тысячу раз больше, чем ожидалось. Таким образом, физики попытались дать теоретическое обоснование явлению ускорения электронов вблизи Земли. Далее эксперименты подлежат тщательной проверке и поиску возможных ошибок в модели поведения электронов.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1331546429_nature10813-f4.2.jpg" align="left" />Группе физиков из Китая удалось обнаружить наличие у селенидов железа странных свойств: при увеличении давления вещество однократно теряло свои свойства сверхпроводимости, после чего вновь приобретало их. Причем повторное появление свойств сверхпроводимос http://sfiz.ru/page.php?id=1137 Sun, 11 Mar 2012 23:06:00 +0400 <yandex:full-text>Группе физиков из Китая удалось обнаружить наличие у селенидов железа странных свойств: при увеличении давления вещество однократно теряло свои свойства сверхпроводимости, после чего вновь приобретало их. Причем повторное появление свойств сверхпроводимости у материала отмечалось при высокой температуре. Таким образом, ученым впервые удалось инициировать свойства сверхпроводимости, то есть способность электрического тока перемещаться сквозь вещество без сопротивления. Отметим, что большая часть материалов, имеющих свойства сверхпроводников, в полной степени проявляет свои особенности при температуре, приближающейся к абсолютному нулю, или -273°C. Однако на практике применимость таких материалов достаточно ограничена. Ввиду этого физики стараются открыть более подходящие вещества и материалы, которые могут приобретать свойства сверхпроводимости и при более высоких температурах - требуется наличие температуры минимум -243°C. В своих экспериментах ученые Института физики Китайской Академии наук под началом Лилин Сунь исследовали селениды железа (Tl0,6Rb0,4Fe1,67Se2, K0,8Fe1,7Se2, K0,8Fe1,78Se2) на предмет наличия сверхпроводимости при относительно высокой температуре. Эти вещества способны сохранять свои уникальные свойства даже при повышении температуры до -243°C. Для опытов кристаллы селенидов железа диаметром 50 микрометров и толщиной 100 микрометров были помещены между алмазными наковальнями, которые сжимали вещество. При достижении давления 10 ГПа вещество, как и ожидалось учеными, теряло свойство сверхпроводимости. Несмотря на это, при достижении величины давления 11,5 ГПа селениды железа вновь приобретали свои сверхпроводящие свойства. Дальнейшее увеличение давления вплоть до 12,5 ГПа приводило к наличию сверхпроводимости даже при высокой температуре, которая составляла -225°C, что является абсолютным рекордом для селенидов железа. По словам лидера китайской исследовательской группы, Лилина Синь, ранее не наблюдалось наличие свойств сверхпроводимости ни в одном семействе высокотемпературных сверхпроводников при высоких значениях давления. До сегодняшнего дня объяснить обнаруженное явление не представляется возможным. Однако в статье, которую опубликовал научный журнал Nature, было выдвинуто предположение - скорее всего, изменение свойств селенидов железа вызвано изменением параметров кристаллической решетки. В этом случае наблюдается уме6ньшение расстояний между отдельными атомами. В качестве другой причины предполагается наличие узлов кристаллической решетки, которые не имеют атомов. Похожие эксперименты, которые были проведены параллельно, показали, что при нормальных значениях давления тонкая пленка селенида железа в одной части представляет собой магнитные участки, а в другой - зоны сверхпроводимости. Таким образом, при нормальном давлении материал в разных частях уже является неоднородным по своим свойствам. В результате при увеличении давления магнитные свойства селенида начинают затухать, а свойства сверхпроводимости, наоборот, начинают проявляться в большей степени. Также существует вероятность, что внезапное возникновение сверхпроводимости в материале при повышении давления происходит из-за какого-то необычного фазового перехода. В этом случае над разгадкой такого явления предстоит еще серьезно поработать, поскольку предстоящие открытия способны перевернуть существующие представления о формировании высокотемпературных проводников. Для того чтобы выяснить, как на самом деле происходит изменение структуры материала, китайские физики планируют провести еще ряд экспериментов, в которых селениды железа будут изучены подробнее при помощи метода рассеивания нейтронов. В журнале Nature отмечается, что последующие опыты помогут определить, какое именно явление имеет место - упорядочивание "вакансий" в кристаллической решетке материала, изменение магнетизма или проявление какого-нибудь другого неизвестного эффекта.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1330243368_127224.jpg" align="left" />Усилиями группы американских ученых был создан сверхчувствительный датчик инфракрасного излучения, полученный из чешуи крыльев бабочки семейства Morpho и углеродных нанотрубок. Результаты экспериментальных работ были опубликованы в научном журнале Nature http://sfiz.ru/page.php?id=1127 Sun, 26 Feb 2012 01:27:00 +0400 <yandex:full-text>Усилиями группы американских ученых был создан сверхчувствительный датчик инфракрасного излучения, полученный из чешуи крыльев бабочки семейства Morpho и углеродных нанотрубок. Результаты экспериментальных работ были опубликованы в научном журнале Nature Photonics. Как известно, бабочки семейства Morpho характеризуются наличием ярких блестящих крыльев синего, бежевого или перламутрового цвета. Вплоть до середины XX века ученым-зоологам не было известно, что секрет красоты крыльев бабочек Morpho заключается не особой пигментации, а в уникальной структуре чешуек. Полоски хитина выстилают поверхность крыльев таким образом, что преломление и отражение лучей света происходит особым образом, благодаря чему бабочки имеют такую яркую окраску. Американские ученые из отдела глобальных исследований компании General Electric под руководством физика Радислава Потирайло долгое время наблюдали за поведением бабочек и заметили, что оптические свойства их крыльев способны резко изменяться при самых малых величинах изменения температуры окружающего воздуха. В результате исследователи проанализировали структуру чешуи крыльев бабочки с помощью чувствительного электронного микроскопа. На поверхности крыльев были обнаружены так называемые «елочки», которыми и преломлялись лучи света. Также физики заметили, что размеры этих «елочек» могли изменяться в зависимости от температуры воздуха. Примечательным было то, что менялась и частота света, отражаемого крыльями бабочки Morpho, поэтому длина световых волн напрямую зависела от размеров «елочек». Используя необычные свойства чешуи крыльев, американские ученые попытались разработать особый сверхчувствительный датчик. При этом некоторое количество отдельных чешуек было прикреплено к нанотрубкам из углерода. Как известно, однослойные углеродные трубки способны превосходно поглощать инфракрасное излучение, поэтому включение в систему этих объектов позволило в значительной степени усилить чувствительность изобретения на основе чешуи бабочек. Собранный таким образом прибор работает очень просто. Тепловая энергия поступает непосредственно на углеродные нанотрубки, после чего передается чешуйкам бабочки. Чешуйки, в свою очередь, начинают менять свой первоначальный цвет. Все изменения, которые происходят в момент работы устройства, регистрируются с помощью электронных датчиков. Результаты работы передаются на компьютер, с помощью которого производится расчет необходимых параметров инфракрасного излучения. В ходе эксперимента разработанный прибор был постепенно нагрет до температуры 30°C. В это время было установлено, что испытуемый объект прекрасно реагирует на малейшие изменения температуры. Было замечено, что датчик способен регистрировать колебания температур с точностью 0,018-0,062 градуса по Кельвину. Как говорят ученые, новое изобретение является наиболее чувствительным датчиком температур из всех существующих на сегодняшний день. На сегодняшний день разработка способна регистрировать изменение температур более 40 раз в секунду. По словам исследователей, улучшить этот показатель можно при помощи специальных компьютерных шумоподавляющих алгоритмов. Таким образом, изобретение американских физиков в дальнейшем может пригодиться геологам, биологам и астрономам в качестве сверхчувствительного датчика инфракрасного излучения.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1330240571_c9916894e2c26cb6.png" align="left" />Как известно, различные виды солей имеют свойство кристаллизоваться на стенках подвалов и иных старых сооружений. Тем самым образовывается не непрерывное покрытие, а дискретные области солевых кристаллов. http://sfiz.ru/page.php?id=1135 Sat, 25 Feb 2012 01:36:00 +0400 <yandex:full-text>Как известно, различные виды солей имеют свойство кристаллизоваться на стенках подвалов и иных старых сооружений. Тем самым образовывается не непрерывное покрытие, а дискретные области солевых кристаллов. Такие кристаллы способствуют разрушению механизмов, а также некоторых предметов искусства. До сегодняшнего дня природа формирования кристаллов соли на стенах помещений не была изучена досконально. И вот ученые из Франции провели целый ряд исследований в этой области и создали компьютерную модель процесса кристаллизации соли на поверхностях, имеющих высокую степень пористости. В результате исследований было установлено, что кристаллы образуют не равномерное покрытие, а особые сгустки. Такое происходит из-за возникновения эффекта обратной связи. Исследования французских ученых представляют необычайную ценность, поскольку в будущем смогут помочь сохранить исторические здания и даже предметы искусства. datas/users/1-1330240571_c9916894e2c26cb6.png Цветок соли. Увеличенное изображение соленых кристаллов, формирующихся на пористой поверхности. Как правило, отложения солей можно увидеть в старых подвалах с повышенной влажностью, церквях и некоторых современных зданиях, возведенных из бетона или кирпича. Наличие солей говорит о том, что в пористое основание стен проникла влага из земли или же конденсат из окружающего воздуха. Во время испарения избыточной влаги соли (например, хлорид натрия или гипс) начинают образовывать видимый человеческим глазом слой отложений. Такое явление может угрожать прочности здания в виду возникновения внутреннего напряжения, в особенности, когда отложения имеют место не на внешней части здания, а внутри его. Проблема солевых отложений особенно актуальна для реставраторов, которые занимаются восстановлением старинных фресок и картин, поскольку иногда слой соли создает целое покрытие на поверхности произведения искусства. Для понимания процессов, происходящих во время кристаллизации солей, ученые из Университета Тулузы исследовали факторы, которые оказывают влияние на пространственную структуру кристалла соли. Суть экспериментов заключалась в том, чтобы определить вероятность возникновения солевых отложений и таким образом спрогнозировать возможные размеры ущерба. datas/users/1-1330240571_4229026f025efe44.png Соленые кристаллы, растущие на настенной живописи 13-ого столетия в ризнице Аббатства Cleeve в Англии. Для проведения исследований была создана модель условий, при которых происходит кристаллизация солей. В качестве пористого материала выступала плотная упаковка шариков из стекла, размер которых составлял около 1 мм. Шарики помещались в тефлоновый цилиндр с диаметром 1 см. Цилиндр своей нижней частью был погружен в соляной раствор. Из-за имевших место капиллярных эффектов жидкость с растворенной в ней солью поднималась до верхней части цилиндра. После испарения жидкости на верхней грани цилиндра образовывались соляные кристаллы. После экспериментов были получены результаты, которые показали, что кристаллы соли покрывали стеклянные шарики лишь на отдельных участках их поверхности. Также было установлено, что кристаллы соли имеют свойство появляться лишь на периферийной части тефлонового цилиндра, то есть ближе к стенкам сосуда. Для объяснения такой особенности появления соляных кристаллов был проведен ряд расчетов, которые показали, что скорость испарения жидкости у стенок цилиндра выше, чем в его внутренней части. Степень же испарения зависела от скорости циркуляции воздуха над верхней частью сосуда. Чтобы получить более объективные результаты, физики дополнительно провели еще несколько экспериментов, изменяя скорость циркуляции воздуха путем уменьшения количества стеклянных шариков в сосуде. Таки образом, был сделан вывод, что высокая скорость испарения в конкретной области ведет к более интенсивному формированию кристаллов соли. После проведения практических опытов французские ученые создали компьютерную модель, в которую были заложены параметры связи скорости испарения жидкости и процесса кристаллизации соли. Компьютерная модель представляла собой некий пористый материал в виде сети пор, которые соединялись между собой трубками различных размеров. В момент кристаллизации соли было установлено, что в некоторых трубках поток жидкости имел большую скорость, а значит, соль будет кристаллизоваться именно в этих местах. Однако вместо блокирования пор соляные кристаллы увеличивают скорость испарения жидкости – тем самым создает большая поверхность, с которой происходит испарение влаги. В ходе экспериментов физиками была создана количественная модель, которая способна прогнозировать области, которые наиболее подвержены образованию соляных кристаллов, а также скорость образования налета соли. Как говорят ученые, новые эксперименты помогут лучше сохранить предметы искусства, так как создается возможность управления потоками влаги. Источник: physics.aps.org]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1330240571_324x182.jpg" align="left" />Научный журнал Nature сообщил о том, что международная группа ученых продемонстрировала уникальную экспериментальную систему, в которой удалось привести в движение 30-микронный «пончик» из стекла, применяя для этого основные квантово-механические законы. http://sfiz.ru/page.php?id=1134 Sat, 25 Feb 2012 01:35:00 +0400 <yandex:full-text>Научный журнал Nature сообщил о том, что международная группа ученых продемонстрировала уникальную экспериментальную систему, в которой удалось привести в движение 30-микронный «пончик» из стекла, применяя для этого основные квантово-механические законы. До сегодняшнего дня феноменальные явления квантовой механики наблюдались лишь в микромире, когда речь шла о перемещении микроскопических объектов – например, отдельных атомов. При попытках перемещения объектов макромира, которые состоят из большого количества атомов, возникало явление, получившее название квантовой декогерентности. То есть, квантовые эффекты на макроуровне исчезали, а на сам макрообъект начинали действовать внешние силы и окружающая среда. Однако теперь ученые продемонстрировали возможность управления при помощи потока света довольно крупным объектом, который состоял из нескольких сотен триллионов атомов. Причем воздействие на предмет осуществлялось на квантовом уровне. Для экспериментов был изготовлен «пончик» из стекла, имеющий размер в диаметре около 30 микронов. После этого объект был помещен на специальный микрочип. Затем тонкая оптическая пленка была подвержена облучению при помощи лазера. Сама пленка была расположена вплотную по отношению к стеклянному «пончику» - тем самым поток света мог переходить на «пончик» и циркулировать по его окружности. Сила, которая возникает в результате циркуляции по объекту светового потока, заставляет «пончик» колебаться с определенной частотой. Как утверждают ученые, сочетание механических колебаний с квантовыми системами другой природы, например, с электрическим током, может дать такие же результаты, как и со световыми волнами. В итоге это даст возможность передавать информацию на уровне квантов, что является существенным шагом на пути создания квантового суперкомпьютера будущего. Стоит отметить, что физики уже предпринимали попытку создания квантового переключателя, в котором импульсы световых потоков использовались для создания вибраций в кремниевом мосте. Однако новые эксперименты впервые предполагают создание механических колебаний с помощью квантовых световых эффектов. Источник: actu.epfl.ch]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1330240572_hires.jpg" align="left" />Международной группе исследователей-астрономов удалось обнаружить необычное физическое явление – 8-образное магнитное поле. Ранее предполагалось, что существует высокая вероятность существования в глубинах Вселенной магнитных полей с необычными формами http://sfiz.ru/page.php?id=1133 Sat, 25 Feb 2012 01:34:00 +0400 <yandex:full-text>Международной группе исследователей-астрономов удалось обнаружить необычное физическое явление – 8-образное магнитное поле. Ранее предполагалось, что существует высокая вероятность существования в глубинах Вселенной магнитных полей с необычными формами, однако обнаружить такие поля практически до недавнего времени не удавалось. Стоит напомнить, что магнитное поле имеет свойство распространяться от какого-либо объекта больших размеров, например, от звезд или планет. Распространение магнитного поля происходит равномерно по всем сторонам и схематически очертания поля напоминают форму шара. Такова природа магнитного поля Луны, Земли, Солнца и практически 100% иных космических тел. Как говорят ученые, сегодня очень трудно предположить о существовании объектов Вселенной, имеющих какое-либо иное магнитное поле. Исследователи Джозеф Гират (Институт космических исследований Каталонии), Рампарсад Рао (Центр астрономии и астрофизики Тайваня) и Дэн Мэррон (Астрофизический центр Гарварда) занимались изучением одного из регионов зарождения новых звезд, который находится в районе созвездия Персея. В ходе наблюдений была обнаружена интересная система из двух протозвезд, которая получила наименование NGC 1333 IRAS 4A. Обнаруженная система находится на довольно небольшом расстоянии от нашей планеты – около 980 световых лет. По словам ученых, исследования показали, что находящийся в межзвездных облаках материал имеет достаточно высокую плотность, чтобы заставить поле гравитации коллапсировать, тем самым деформируя магнитное поле, которое излучается формирующимися новыми звездами. Как говорит Дэн Меррон, выбор астрономов пал именно на эту систему, так как результаты предыдущих исследований подтвердили догадки ученых о вероятности наличия здесь магнитного поля, напоминающего по форме цифру «8», или песочные часы. Оставалось лишь подтвердить наличие такого поля практически. На сегодняшний день в звездной системе NGC 1333 IRAS 4A находится одно из самых плотных межзвездных облаков, масса которого больше массы Солнца более чем в 130 тыс. раз. По предположениям астрономов, кроме газа и пыли в этом облаке также могут находиться и более тяжелые вещества. Ученые утверждают, что система NGC 1333 IRAS 4A является самым идеальным местом для образования новых звездных объектов Вселенной. Кроме этого регион NGC 1333 IRAS 4A находится на относительно небольшом расстоянии по отношению к нашей планете, поэтому наблюдать процессы формирования новых космических объектов здесь очень удобно. Открыть магнитное поле с необычной формой помог факт образования межзвездным веществом поля 8-образной формы. Ученые предполагают, что примерно через 1 млн. лет магнитное поле преобразуется и будет представлять собой два шара, находящихся недалеко друг от друга. К этому времени формирование двух звезд как раз будет завершено. Интересным фактом является то, что ученым давно известно о необычной поляризации межзвездного вещества в регионе IRAS 4A. Однако объяснить этот факт представляется возможным лишь только в будущем.]]></yandex:full-text> <img src="http://sfiz.ru/datas/thumbs/bigth/1-1330240572_d166af9898476261.png" align="left" />Как правило, различные изотопы одного элемента ведут себя одинаково. Исключением являются некоторые случаи, связанные с особенностями внешних факторов, например, в областях с неравномерно распределенной температурой. http://sfiz.ru/page.php?id=1132 Sat, 25 Feb 2012 01:33:00 +0400 <yandex:full-text>Как правило, различные изотопы одного элемента ведут себя одинаково. Исключением являются некоторые случаи, связанные с особенностями внешних факторов, например, в областях с неравномерно распределенной температурой. Так, тяжелые изотопы в твердеющей магме диффундируют не так, как легкие. Подобное поведение изотопов было открыто еще в 90-х годах XX века, однако это явление до сих пор еще не было объяснено с точки зрения физики. Однако физики из США сумели объяснить необычное поведение изотопов в расплавленной магме, создав компьютерную модель. Оказалось, что объяснить природу изотопов в магме можно с помощью законов классической физики. Проведенные расчеты показывают, что молекулы, в составе которых находятся более тяжелые атомы, способны передавать большой импульс более легким микрочастицам во время перехода от более горячих областей к холодным. Результаты вычислений в дальнейшем помогут лучше понять природу магмы и физическую модель поведения камней, которые формируются из магмы. Теория, которая описывает вероятность влияния колебаний температур на химическую дифференциацию Земли, зародилась еще в далеком XIX веке. Инициатором теории стал швейцарский ученый-химик Чарльз Соре. Позже обнаруженный эффект получил наименование эффекта Соре и впервые был описан с помощью классических законов физики в 1930 году. Однако наличие такого же эффекта применительно к магме было изучено и описано в 1990-х годах. Как известно, в расплавленных породах Земли концентрация более тяжелых изотопов кальция, магния и железа наблюдается в менее горячих областях, а более легкие изотопы этих же элементов имеют свойство концентрироваться в областях с меньшей температурой. Разница между степенью концентрации разных по массе изотопов невелика и составляет не более 1%. Однако, как утверждают физики из Калифорнийского университета, научного объяснения описанного выше явления не хватает в современной науке о строении Земли. На сегодняшний день существует некоторое количество приблизительных теорий, которые описывают поведение изотопов. Например, недавно была опубликована научная работа, в которой предполагается наличие квантовых эффектов, влияющих на изотопы в недрах планеты. В своих опытах коллектив американских ученых провел несколько научных экспериментов по разделению изотопов. Был рассмотрен более широкий спектр химических элементов. Так, в список рассматриваемых веществ вошли также гафний и уран. Также был исследован образец силиката магния в расплавленном состоянии, который содержал некоторый процент примесей других материалов. Образец был изучен при градиенте температур более 400°C на расстоянии 1 см. Перед началом экспериментов разница температур в образце сохранялась в течение месяца. После прекращения процесса нагревания и затвердевания образца силиката магния учеными был изучен объект и измерена степень концентрации тяжелых изотопов. Выяснилось, что концентрация изотопов в затвердевшем материале оказалась на 1% выше, чем в горячих областях во время плавки объекта. Впрочем, такие результаты наблюдений физики прогнозировали еще перед началом опытов. Далее американскими физиками была применена классическая теория, которая применяется для описания процессов происходящих в газах. В итоге оказалось, что теория 1930-х годов способна объяснить явление разделения изотопов и применительно к расплавленному силикату магния. Для подтверждения правильности классической теории дополнительно было произведено исследование компьютерной модели молекул жидкости. В результате теория начала прошлого века вновь оправдала себя. Таким образом, современными физиками была доказана классическая теория, объясняющая явление эффекта Соре. Как говорят ученые, проведенные в наши дни эксперименты в современных условиях помогут в дальнейшем лучше понять некоторые процессы, благодаря которым магма превращается в скальную породу. В частности, физикам может представиться возможность лучше изучить явление возникновения тонкого слоя расплавленной породы на границе между мантией Земли и ее жидким ядром. Источник: physics.aps.org]]></yandex:full-text>