Новости физики и космоса 

Выпуск 7 (178) 1 - 15 апреля 

Физики нашли гигантский эффект Фарадея

Физики обнаружили "гигантский" эффект Фарадея - явление вращения плоскости поляризации света при прохождении сквозь среду в магнитном поле. Исследователи работали с полупроводником из теллурида ртути, и наблюдаемый эффект оказался на два порядка сильнее чем в предыдущих работах. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters, а их краткое изложение приводит портал Physics World. 

Описываемый эффект был впервые описан в 1845 году Майклом Фарадеем. Он "работает" для света с линейной поляризацией - в этом случае электрический вектор распространяющейся волны, совершая колебания, всегда остается в одной и той же плоскости, которая проходит через направление распространения волны. Выраженность эффекта Фарадея описывается так называемой постоянной Верде, которая характеризует, насколько интенсивно вращается плоскость поляризации при увеличении магнитного поля и толщины материала. 

До сих пор для всех изученных веществ значение постоянной Верде не превышало 10⁴ радиан на одну теслу (единица измерения индукции магнитного поля). Авторы, используя очень хорошо очищенный полупроводник и свет определенной длины волны, показали, что для пленки из теллурида ртути постоянная Верде составляет около 10⁶ радиан на теслу. Пленка толщиной около 70 нанометров поворачивала плоскость поляризации света на 15 градусов, а при увеличении толщины до одного микрометра это значение возрастало до 45 градусов.  

В России учреждена премия Гагарина 

В России накануне 50-летнего юбилея первого полета в космос была учреждена премия имени Гагарина. О новой награде рассказал премьер-министр России Владимир Путин на совещании, посвященном развитию космической отрасли. Его слова цитирует "Интерфакс".  

Десять наград будут вручаться раз в пять лет специалистам, которые "внесли особый вклад в развитие российской космонавтики". Сумма каждой премии составит один миллион рублей. Первая церемония вручения пройдет в 2011 году, уточнил глава правительства.  

На коллайдере произошло возможное рождение новой частицы 

Физики, работающие на американском коллайдере Тэватрон, сообщили об обнаружении пока необъяснимого явления, которое, возможно, представляет собой рождение новой неизвестной частицы. Об этом сообщается на сайте журнала Nature.  

Препринты двух статей исследователей доступны на сайте arXiv.org. Коротко ученые представили новые данные на сайте Национальной ускорительной лаборатории имени Энрико Ферми (Фермилаб) - организации, которая курирует работу Тэватрона.  

В ускорительном тоннеле коллайдера происходят столкновения протонов и антипротонов, в результате которых рождаются другие частицы, которые, в свою очередь, также распадаются. Анализируя конечные продукты распадов, ученые могут определить, какие частицы образовывались в коллайдере изначально.  

Авторы новых работ анализировали данные, собранные на одном из детекторов Тэватрона - CDF. Ученых интересовали события образования W-бозонов - элементарных частиц, которые являются переносчиками слабого взаимодействия (наряду с электромагнитным, сильным и гравитационным оно входит в число четырех фундаментальных физических взаимодействий). Каждое событие рождения W-бозона сопровождалось образованием двух потоков других частиц.  

Было обнаружено, что при энергиях столкновений 144 гигаэлектронвольта наблюдается избыток новообразованных мюонов и электронов. Ученые полагают, что рождение "лишних" частиц может объясняться тем, что в исходных столкновениях появлялись новые, еще неизвестные физикам частицы, которые распадались с образованием W-бозонов, распад которых и давал дополнительные электроны и мюоны.  

Специалисты полагают, что новая частица (если наблюдаемый эффект действительно обусловлен ее рождением) не является бозоном Хиггса (частицей, которая, согласно наиболее общепринятой гипотезе, объясняющей устройство окружающего мира, отвечает за наличие у других частиц массы). На тех энергиях столкновений, при которых осуществлялся эксперимент, распад бозона Хиггса должен давать другие цепочки частиц.  

Годовые поиски нейтрино дали нулевой результат

Нейтринная обсерватория IceCube за год работы не зафиксировала ни одного события, которое могло бы соответствовать обнаружению нейтрино, родившихся в результате гамма-всплесков. Отрицательные результаты анализа собранных обсерваторией данных представлены в статье в журнале Physical Review Letters, а коротко о работе пишет Wired.

Нейтрино - это стабильные элементарные частицы, не имеющие электрического заряда. Основными источниками этих частиц считаются звезды и космическое излучение. Кроме того, определенные типы нейтрино могут образовываться в ходе процессов радиоактивного распада.

Регистрация нейтрино помимо информации о самих этих частицах позволит ученым прояснить вопрос происхождения собственно космических лучей - на сегодняшний день у специалистов нет единого мнения относительно их природы. По одной из гипотез, космические лучи могут порождаться гамма-всплесками - чрезвычайно мощными кратковременными выбросами высокоэнергетического излучения. Если это предположение верно, то видимые астрономами гамма-всплески должны сопровождаться регистрацией нейтрино.

Ученые анализировали данные, собранные обсерваторией IceCube в период с апреля 2008 года по май 2009 года - за этот период в небе Северного полушария было зафиксировано 117 гамма-всплесков. Гамма-всплески в Южном полушарии не интересовали ученых по той причине, что события, напоминающие по своим характеристикам события фиксации нейтрино, для гамма-всплесков Южного полушария могут с высокой вероятностью оказаться фоном. Излучение от гамма-всплесков Северного полушария проходит сквозь толщу Земли, где поглощаются многие "посторонние" шумы.

Астрономы распланировали свои исследования на триллион лет вперед

В будущем астрономы, живущие на Земле, не смогут изучать ранние этапы эволюции Вселенной и, в частности, Большой взрыв так, как это делают современные ученые, поскольку некоторые видимые сегодня характеристики космоса исчезнут. Авторы работы, опубликованной в журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics предложили способ исследовать Большой взрыв иными методами. Коротко об их работе пишет портал Space.com.

Сегодня одним из основных источников информации о молодой Вселенной является так называемое микроволновое фоновое, или реликтовое излучение, которое путешествует по космическому пространству практически с момента Большого взрыва. Однако со временем большая часть этого излучения рассеется, и, кроме того, его частота настолько сдвинется в длинноволновую область спектра из-за эффекта Допплера, что наблюдать реликтовое излучение станет невозможно.

Еще один способ изучать прошлое Вселенной - это наблюдение удаленных галактик. Но через триллион лет (именно такой период рассматривали авторы новой работы) из-за расширения Вселенной эти галактики также станут недоступны гипотетическим астрономам будущего.

Авторы новой работы описали способ, который останется доступен ученым. Он основан на исследовании так называемых гиперскоростных звезд. Такие светила образуются, когда система из двух звезд подходит слишком близко к сверхмассивной черной дыре в центре галактики, и гравитация дыры затягивает одного компаньона системы внутрь, а второго, напротив, отбрасывает от себя со скоростью около 1,6 миллиона километров в час. Со временем такие звезды будут дополнительно ускоряться за счет расширения Вселенной.

Измеряя скорость их движения, специалисты смогут определить параметры расширения Вселенной, а из этих данных, в свою очередь, можно сделать выводы о состоянии космического пространства в первые мгновения после Большого взрыва.

Лунные норы признали хранилищами воды

Лунные тоннели, обнаруженные на земном спутнике в 2009 году, могут содержать значительные количества воды. Такие выводы группа ученых представила на 42-й конференции по изучению Луны и планет (Lunar and Planetary Science Conference). Тезисы доклада специалистов можно найти здесь, а коротко о работе пишет New Scientist.

Отверстие диаметром около 65 метров, ведущее в тоннель под поверхностью Луны, было обнаружено японским зондом "Кагуя". Позже было найдено еще два похожих отверстия диаметром около 100 метров и глубиной предположительно от 50 до 100 метров. Как полагают астрономы, тоннели представляют собой затвердевшие потоки лавы, центральная часть которых высохла.

Авторы новой работы проанализировали условия в лунных тоннелях и заключили, что они благоприятствуют накоплению H₂O. Внутри тоннелей не так резко выражен перепад температур, поэтому из них испаряется меньше воды. Кроме того, под поверхность проникает намного меньше ультрафиолетового излучения, которое способно разрушать молекулы воды.

Все известные экзопланеты собрали в одном месте

 Ученый изобразил на одной картинке все 1235 открытых к сегодняшнему дню внесолнечных планет.

"Кеплер", запущенный в космос в 2009 году, ищет планеты, анализируя яркость звезд, на которые он "смотрит". Когда по диску светила проходит планета, она ненадолго закрывает его излучение, и телескоп фиксирует такие "подмигивания". Ориентируясь на параметры мерцания, ученые могут приблизительно оценить размер экзопланеты и ее удаленность от звезды.

Астрономы вычислили траекторию кометы по фотографиям в интернете

 Американские астрономы Дастин Лэнг (Принстонский университет) и Дэвид Хогг (Нью-йоркский университет) сумели рассчитать траекторию движения кометы, исходя из данных, найденных в интернете. Статья ученых пока не принята к публикации, однако ее препринт доступен на сайте arXiv.org.

На первом этапе исследования ученые провели при помощи поисковика Yahoo! поиск фотографий кометы Холмса (17P/Holmes). В общей сложности им удалось найти несколько тысяч изображений кометы. После удаления идентичных изображений, а также изображений, которые были сделаны не 16 апреля 2010 года (движение кометы именно в этот день интересовало астрономов), ученые провели астрометрическую калибровку изображений при помощи разработанного ими же ресурса Astrometry.net. В общей сложности в распоряжении ученых оказалось 1299 изображений кометы.

После этого Лэнг и Хогг построили вероятностную "модель астронома-любителя". В частности, в качестве случайного параметра выступал угол наклона камеры при съемке. После этого на основании некоторых дополнительных предложений ученые рассчитали вероятностную траекторию движения объекта. Полученные результаты они сравнивали с траекторией, рассчитанной астрономами из лаборатории реактивного движения NASA. В результате исследовали получили, по их собственным словам, хорошее согласование своих результатов с данными Американского космического агентства.

Кометы раскрыли свое жидкое прошлое

В прошлом внутренности комет были жидкими - такой вывод сделали ученые, исследовавшие составляющие кометы минералы. Работа авторов принята к публикации в журнал Geochimica et Cosmochimica Acta, а коротко о ней пишет портал Space.com.

Специалисты анализировали данные, собранные зондом Stardust (в переводе с английского - звездная пыль). В 2006 году на Землю вернулась капсула, в которой находились пробы кометного вещества, собранного зондом. Вещество было отобрано из комы - облака из пыли и газа, которое окружает ядро кометы. Stardust изучал короткопериодическую комету под названием 81P/Вильда (Wild 2), открытую в 1978 году.

Проанализировав состав минералов комы, ученые заключили, что некоторые из них не могли образоваться при температурах ниже 50-200 градусов Цельсия - соответственно, при таком разогреве кометный лед плавился и переходил в жидкое состояние. Кроме того, ученые выяснили, до какой температуры максимально разогревались "внутренности" кометы - в коме был обнаружен минерал кубанит, который может существовать только при температуре ниже 99 градусов Цельсия. Соответственно, температурный "разгон" для кометы 81P/Вильда составлял от 50 (и ниже) до 99 градусов Цельсия.

"Кеплер" изучил полтысячи трепетных звезд

Орбитальный телескоп "Кеплер" собрал данные о "звездотрясениях" пяти сотен похожих на Солнце светил. Результаты этой работы опубликованы в журнале Science, а коротко о них пишет портал Space.com.

"Звездотрясения" вызываются звуковыми колебаниями, распространяющимися в недрах звезд. Они проявляются как периодические небольшие изменения яркости светила. Анализируя данные об этих процессах, ученые могут уточнить массу, размер и даже возраст исследуемых звезд (звуковые колебания по-разному распространяются в крупных и мелких светилах, а с возрастом изменяется химический состав звезд, что также сказывается на характеристиках звуковых волн). Наука, исследующая "звездотрясения", называется астросейсмологией.

Совершенная оптика "Кеплера" в состоянии улавливать даже очень слабые изменения яркости звезд и, кроме того, телескоп непрерывно наблюдает за огромным количеством светил. Благодаря этому астрономы смогли получить такой большой объем данных. Предварительный анализ собранной информации показал, что размеры изученных звезд хорошо согласуются с теоретическими предсказаниями, а вот массы оказываются несколько меньше, чем предполагают современные теории.

Парадокс Ферми объяснили осторожностью инопланетян

Эдриан Кент из Кембриджского университета предложил новое объяснение так называемому парадоксу Ферми. Препринт статьи Кента доступен на сайте arXiv.org.

Парадокс был придуман итальянским физиком Энрико Ферми. Краткая его формулировка звучит следующим образом: "Если в космосе много высокоразвитых цивилизаций, то почему ни с одной из них до сих пор не было установлено контакта?" Кент предложил объяснить видимое отсутствие цивилизаций при помощи "космической эволюции".

По мнению ученого, космические цивилизации вынуждены состязаться за полезные ресурсы, которых, по мнению Кента, в космосе очень мало. Это приводит к столкновениям, и со временем выжившие инопланетные расы становятся очень осторожными и всячески скрывают свое существование. По словам Кента, это своего рода экстремальный космический вариант маскировочной раскраски, встречающейся у насекомых и животных.

В заключении статьи Кент делает вывод, что "политика саморекламы в космосе", которой придерживается в настоящее время человечество, может иметь для него пагубные последствия. В частности, подобное поведение может привлечь космических хищников.

Новая гипотеза "лишила" Титан криовулканов

Ученые "лишили" сатурнианскую луну Титан криовулканов - они предложили новое объяснение существованию на поверхности спутника "подозрительных" деталей ландшафта, которые раньше связывали с активной вулканической деятельностью. Работа исследователей опубликована в журнале Icarus, а коротко о ней пишет портал Space.com.

Необычные особенности рельефа были обнаружены зондом "Кассини" - сообщение об этом появилось в декабре 2010 года. "Кассини" исследовал регион Титана под названием Sotra Facula и сфотографировал там несколько конических возвышенностей, из которых вырвалось вещество, а также расположенные неподалеку глубокие колодцы. Ученые, описавшие эти детали, предположили, что они образовались в результате деятельности криовулканов - вулканов, которые выбрасывают замерзший водяной лед, углеводороды и различные газы.  

Авторы новой работы объяснили существование странных образований другими факторами - в частности, метеоритной бомбардировкой, интенсивными дождями и выветриванием. Если новые объяснения подтвердятся, то гипотеза о том, что на Титане сегодня сохраняется геологическая активность, будет существенно ослаблена. Активно действующие криовулканы, напротив, являются сильным аргументом в пользу такого предположения.  

NASA распределила шаттлы по американским музеям 

Руководство NASA объявило, каким музеям и научным центрам будут переданы американские шаттлы после завершения тридцатилетней космической программы. Об этом 12 апреля сообщает Associated Press.  

Шаттл "Атлантис", чей последний полет должен состояться летом 2011 года, будет выставлен в Космическом центре имени Кеннеди в штате Флорида. "Индевор", последний запуск которого запланирован на 29 апреля, будет передан Калифорнийскому научному центру. Третий шаттл, "Дискавери", отправится в отделение Смитсоновского института в штате Виргиния.  

"Четвертый шаттл" "Энтерпрайз" - тестовый прототип, созданный в 1977 году и не предназначавшийся для полетов в космос, будет передан Музею морской, воздушной и космической техники Intrepid ("Неустрашимый") в Нью-Йорке.  

Объявление о передаче аппаратов американским музеям и научным центрам было приурочено к тридцатилетней годовщине старта космической программы космических шаттлов. Кроме того, в этот же день отмечается годовщина первого полета человека в космос.  

Российский физик нашел планетарные орбиты внутри черной ды ры

Доктор физико-математических наук сотрудник Института ядерных исследований РАН Вячеслав Докучаев установил, что внутри черной дыры в теории могут существовать аналоги привычных астрономам планет. Статья ученого пока не принята к публикации в рецензируемом журнале, однако ее препринт доступен на сайте arXiv.org.  

В рамках исследования автор изучал черные дыры, помимо горизонта событий обладающие скрытым под ним горизонтом Коши (это черные дыры Керра и дыры Райсснера-Нордстрема). Он ограничивает область внутри дыры с сингулярностью, где разрешима задача Коши для уравнений движения теории относительности, то есть для начальных условий движения можно построить траекторию-решение с этими условиями.  

Анализ уравнений позволил Докучаеву установить, что внутри подобных дыр для массивных тел существуют стабильные замкнутые орбиты. Тело, попавшее на такую орбиту, будет двигаться вокруг центральной сингулярности, в некотором смысле как планеты вращаются вокруг Солнца. При этом внешне орбиты сильно отличаются от привычных нам плоских эллипсов, по которым (с достаточной степенью достоверности) двигаются планеты.  

Примечательно, что, по мнению Докучаева, существование орбит подобного рода может теоретически означать существование внутри дыры своего рода жизни. Вместе с тем никакими конкретными расчетами (например, описанием вероятной "химической основы" такой жизни) свою гипотезу автор не подтверждает.  

"Хаббл" сфотографировал галактику на задворках Вселенной

Орбитальный телескоп "Хаббл" сфотографировал одну из первых галактик во Вселенной. .

Звезды, входящие в обнаруженную галактику, появились всего через 200 миллионов лет после Большого Взрыва. В свою очередь сама галактика располагается на расстоянии почти 13 миллиардов световых лет от Земли. По словам исследователей, новый объект представляет значительный интерес для астрономов: галактика расположена на достаточно большом расстоянии от Солнечной системы (хотя и не является самой удаленной из известных), но она очень хорошо видна.

Причиной хорошей видимости галактики является массивное скопление Abell 383, расположенное в созвездии Эридана между Землей и галактикой. Гравитационное поле этого скопления искривляет пространство, создавая для лучей света эффект увеличительного стекла (правда, со значительными искажениями) - так называемой гравитационной линзы.

Ученые нашли новый минерал в старом антарктическом метеорите 

Международная группа исследователей из Южной Кореи, США и Японии обнаружила новый минерал космического происхождения, сообщается на официальном сайте Американского космического агентства.  

Минерал получил наименование вассонит, в честь профессора Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Джона Вассона, известного своими работами в области исследования и классификации метеоритов. Вассонит состоит из серы и титана, атомы которых организованы в особого рода кристаллическую решетку (характеристики решетки в сообщении не уточняются). Новое название было одобрено Международной минералогической ассоциацией, хотя в официальном реестре новый минерал пока не появился.  

Открытие было сделано при изучении метеорита Ямато 691. Этот объект был обнаружен в 1969 году в Антарктике, став одним из первых найденных на этом континенте метеоритов. Анализ ученых показал, что метеорит представляет собой остатки небесного тела возрастом 4,5 миллиарда лет, орбита которого пролегала между Марсом и Юпитером.  

Используя электронный микроскоп, ученые обнаружили на поверхности метеорита небольшие вкрапления нового минерала. Размер найденных частиц вассонита составил 50 на 450 нанометров. По словам исследователей, на Земле вассонит, скорее всего, не встречается.  

Бразилия рассказала о собственной гиперзвуковой ракете 

Бразилия ведет разработку собственной версии гиперзвукового летательного аппарата, способного развивать скорость свыше шести чисел Маха (6,9 тысячи километров в час), сообщает Flightglobal. Создание ракеты с индексом 14-X ведется с 2006 года. Первый полет бразильского аппарата, оснащенного гиперзвуковым прямоточным воздушно-реактивным двигателем, запланирован на 2013 год. Новый аппарат создается в качестве демонстратора технологий и, если испытания будут успешными, на его основе будут разработаны новые гиперзвуковые ракеты.  

По словам директора программы 14-X майора Роберто Фолладора (Roberto Follador), на основе 14-X, в частности, может быть создан аппарат, предназначенный для вывода спутников на низкую орбиту. Ракета 14-X имеет высоту два метра и наибольшую ширину 0,8 метра. По словам Фолладора, основными преимуществами гиперзвуковых ракет являются скорость и грузоподъемность - такой аппарат способен нести полезную нагрузку, составляющую до 15 процентов от массы ракеты. Для сравнения, для обычных ракет этот показатель составляет лишь пять процентов.

Увеличенная грузоподъемность 14-X обеспечивается отказом от дополнительного запаса кислорода, который должен обеспечивать непрерывное и равномерное сгорание топлива в камере сгорания двигателя. Изначально первый полет бразильской ракеты планировался на период с 2010-го по 2012 год, но был перенесен на 2013 год. Не исключено, что срок первого полета будет еще раз отложен.

Согласно планам Бразилии, в ходе первого испытания 14-X будет установлена на двухступенчатую ракету-носитель VSB-30. Первая ступень ракеты-носителя с двигателем S-31 обеспечит разгон до скорости в четыре числа Маха, после чего заработает двигатель S-30 второй ступени. Он должен будет вывести 14-X на высоту 30,4 тысячи метров и разогнать до скорости выше шести чисел Маха. Во время первого полета 14-X включать свои три гиперзвуковых двигателя не будет.

SpaceX представила мощнейшую в мире ракету-носитель

 Компания SpaceX представила самую мощную на сегодняшний день ракету в мире - Falcon Heavy. Об этом сообщается на официальном сайте компании.

Falcon Heavy способна выводить на так называемую низкую опорную орбиту (около 200 километров) до 53 тонн полезной нагрузки. Это не абсолютный рекорд - по данному показателю Falcon уступает американской Saturn V (140 тонн) и советской "Энергии" (105 тонн - запускалась всего дважды), однако обе эти ракеты в настоящее время не используются. Из существующих ракет-носителей ближе всех по характеристикам к Falcon Heavy американская Delta IV (22,9 тонны), российская "Протон" (22 тонны) и европейская Ariane (21 тонна).

По словам представителей компании, первая ракета нового класса будет запущена в конце 2012 года. Первые старты с мыса Канаверал намечены на 2013 и 2014 годы соответственно. Подчеркивается, что стоимость вывода груза на орбиту на новой ракете станет рекордно низкой - чуть более 2 тысяч долларов за килограмм. Стоимость вывода одного килограмма груза на орбиту существующими ныне средствами составляет около 10 тысяч долларов.