Компьютерра - Журнал "Компьютерра" №746
Вместо того чтобы получать новые материалы на наномасштабах, а потом придумывать, как изготовить из них что-то полезное привычных размеров, технологи будут сразу выстраивать атомы в практически готовый продукт. ГА
Зеркало для антивеществаК удивительным выводам пришла группа итальянских физиков после подробного анализа экспериментов двенадцатилетней давности. Оказывается, около четверти антипротонов с низкой энергией, вместо того чтобы аннигилировать, просто отражаются от слоя алюминия. Возможно, этот эффект подскажет новые способы хранения антивещества.
Свои эксперименты итальянцы проводили в Европейской лаборатории CERN с 1990 по 1996 год. Они изучали, как медленные антипротоны с энергией 1–10 килоэлектронвольт взаимодействуют с обычным веществом, возбуждая в нем экзотические атомные состояния. В эксперименте антипротоны, прежде чем попасть в мишень, пролетали сквозь цилиндр диаметром 25 и длиной 75 см, заполненный небольшим количеством водорода или гелия. Когда антипротон сталкивался с ядром атома газа, он аннигилировал с протоном, а координаты и время этого события регистрировалось детекторами, позволяя контролировать параметры пучка антивещества. Странным было то, что акты аннигиляции разбивались на две явно различные группы, что в тот момент не нашло внятных объяснений.
Теперь ученые смоделировали пучок антипротонов на компьютере, и ситуация прояснилась. Оказывается, вторая группа аннигилировавших в газе протонов просто отражалась от мишени из-за многократного резерфордовского рассеивания антипротонов на ядрах алюминия. Дело в том, что ядро примерно в сто тысяч раз меньше самого атома, а аннигиляция случается, только если антипротон попадает точно в ядро. Если антипротон промахивается, он отклоняется от направления полета электрическим полем атома, то есть рассеивается. После нескольких десятков актов такого рассеивания, проникнув в слой алюминия примерно на 5–10 нм, антипротон совсем "забывает", откуда прилетел. При этом с большой вероятностью он может вылететь из мишени, то есть отразиться от нее, как от диффузного зеркала.
Возможность отражения антивещества от мишени вместо аннигиляции раньше никому не приходила в голову. Но специалисты считают, что выполненные расчеты и их согласие с результатами эксперимента надежно подтверждают теорию. И хотя пока не очень понятно, как можно использовать этот странный эффект, не исключено, что со временем дело ему отыщется. ГА
Эх, дорогиУченые из Вустерского политехнического института, что в штате Массачусетс, решили проверить: а нельзя ли использовать автомагистраль с асфальтовым покрытием в качестве коллектора солнечной энергии?
Каждый, кто в жаркий солнечный день пытался пройтись босиком по раскаленному асфальту, согласится, что эта блестящая идея буквально лежит под ногами. Темный асфальт хорошо поглощает солнечную энергию, а за счет толщины отлично аккумулирует тепло и остается горячим почти круглые сутки.
Уже построены тысячи километров дорог и парковок, а значит, не потребуется искать дополнительные свободные площади для размещения солнечных элементов. Дорожное покрытие, если за ним исправно следят, регулярно обновляется каждые десятьдвенадцать лет, и в планы ремонтников нетрудно включить модернизацию для получения энергии. А отвод тепловой энергии от полотна приведет к его охлаждению и продлит срок службы.
То есть куда ни глянь - сплошная польза. Но на пути к практическому воплощению задумки придется преодолеть немало трудностей. Стендовые эксперименты показали, что спектральные характеристики полотна не полностью отвечают условиям поставленной задачи, и потребуется разработать специальные краски, которые бы отражали меньше солнечных лучей и вдобавок были стойкими к истиранию. Также на пользу делу пойдет добавление в состав асфальта наполнителей с высокой теплопроводностью, которые помогут заметно повысить эффективность сбора энергии.
Нагретую под асфальтом воду можно использовать для отопления зданий или в различных технологических процессах.
Кроме того, энергию горячей воды можно с помощью термоэлектрических генераторов преобразовать в электричество.
Результаты первых опытов говорят о том, что идея использовать дороги в качестве источника энергии не столь уж утопична.
Но чтобы подобная технология стала конкурентоспособной, ученым предстоит еще хорошо потрудиться. ГА
Гибкий холодильникКоманде физиков из Университета Пенсильвании удалось изготовить полимер, способный сильно охлаждаться под действием приложенного напряжения при сравнительно низкой температуре. Новый материал позволяет надеяться на скорое появление новых систем охлаждения компьютерных чипов и бытовых холодильников без компрессоров.
Электрокалорический эффект, то есть обратимое охлаждение некоторых материалов под действием электрического поля, известен давно. Ученые заинтересовались им еще в 60–70-е годы прошлого века. Однако в то время удалось добиться охлаждения кристалла лишь на пару градусов, подавая напряжение 750 вольт. Направление сочли коммерчески бесперспективным и работы свернули, так толком и не разобравшись в механизме явления. Квантовая теория этого эффекта была развита лишь в девяностые годы.
Ситуация изменилась два с половиной года тому назад, когда группе ученых из Кембриджского и Кренфильдского университетов удалось наблюдать гигантский электрокалорический эффект в тонкой пленке популярного керамического пьезоэлектрика титаната-цирконата свинца (см. "КТ" #630). Пленка остывала на 12 градусов под действием напряжения всего 25 вольт. Однако эффективное охлаждение наблюдалось только вблизи точки Кюри для этого материала - более двухсот градусов Цельсия.
Слишком высокая температура опять ставила крест на практическом использовании эффекта.
Пенсильванцам повезло больше: их гибкий полимер демонстрирует похожий уровень охлаждения уже при 70 градусах. Его полярные молекулы обычно не упорядочены и имеют случайную ориентацию. Но если приложить внешнее электрическое поле, все молекулы выстраиваются вдоль него, и материал охлаждается.
Если поле снова выключить, молекулы возвращаются к первоначальному состоянию, а полимер при этом активно поглощает тепло. Авторы считают, что даже этот материал в сочетании с подходящими теплообменниками сможет найти практические применения. Благодаря гибкости его можно использовать, например, для охлаждения защитных костюмов пожарных, не говоря уж об электронике с пылким нравом. Однако хорошо бы еще снизить рабочую температуру материала, чтобы его можно было применять в бытовых холодильниках и компьютерах. Ученые обещают, что новые полимеры с добавками хлорфторэтилена вскоре позволят решить и эту задачу. ГА
Вести с марсианских полейДетальное исследование проб, взятых на Марсе зондом "Феникс", выявило наличие в грунте планеты перхлоратов - химических соединений, которые отнюдь не способствуют существованию привычных форм жизни. Несмотря на безрадостные известия, ученые пока не торопятся выносить приговор. "Феникс" проведет повторный анализ, который должен будет либо подтвердить, либо опровергнуть результаты первого исследования.
Меж тем на Земле продолжается изучение материала, доставленного из окрестностей кометы Wild 2 зондом Stardust. Внести посильную лепту в поиск частиц звездной пыли может любой желающий, подключившись к проекту [email protected] В настоящее время исследователи констатируют, что первые шесть потенциальных кандидатов в космические пылинки скорее всего имеют земное происхождение, так как содержат тяжелые химические элементы, которые встречаются в космосе очень редко.
Зато Земля ежегодно встречается с целым роем космической пыли - метеорным потоком Персеид, очередной максимум которого пришелся на 12 августа. Примерно за сутки до этого орбитальный телескоп Хаббл совершил свой стотысячный виток вокруг нашей планеты, намотав за время службы, ни много ни мало, три десятка астрономических единиц. Несколько часов спустя у далекого Сатурна на своем восьмидесятом витке вокруг планеты аппарат Кассини проследовал в пятидесяти километрах от Энцелада, в районе южного полюса спутника. Ученые надеются, что по пути зонд собрал информацию о веществе, выбрасываемом гейзерами с поверхности в этой области. Вероятно, это поможет раскрыть механизм образования выбросов и выявить их источник. АБ
Квантовая мистикаТонкие эксперименты, прямо проверяющие одно из самых удивительных предсказаний квантовой теории, проделали физики из Женевского университета и выяснили, что скорость гипотетического "мистического действия на расстоянии" между парой запутанных фотонов в десять тысяч раз превышает скорость света.
