Новости физики и космоса на сайте "Физика вокргу нас". Выпуск 32. Март 2005.

Новости физики и космоса.

Выпуск 8 (32) 15 - 21 марта

В Австрии осуществили "необратимые" квантовые вычисления

"Необратимые" квантовые вычисления удалось впервые осуществить австрийским ученым. Антон Цайлингер (Anton Zeilinger) и его сотрудники из венского Института экспериментальной физики использовали для этого так называемые "запутанные состояния" фотонов. Результаты эксперимента, опубликованные в журнале Nature, неизбежно повлияют на современные представления о практической разрешимости ряда важных проблем теории чисел и криптографии.

Квантовые компьютеры основаны на качественно иной логике, чем современные классические. Принципы действия последних описываются булевой алгеброй, и любому состоянию вычислительной машины отвечает некоторая последовательность битов. Единицей квантовой информации является q-бит - состояние двухуровневой квантовой системы. В вычислениях существенно используются квантовые явления - суперпозиция и "запутывание" (entanglement) состояний, так что N q-битам отвечает 2^N-мерное пространство, базисные векторы которого - последовательности "q-нулей" и "q-единиц".

Если "измерить" состояние квантовой системы "до" и "после", мы получим результат вычисления, которое в математической модели описывает соответствующий физический процесс. Это соображение встречается в работах Фейнмана, а в 1980 году советский алгебраист Манин сформулировал на его основе концепцию квантовых вычислений. Постановка вопроса была непривычной для математиков: требовалось "приспособить" задачу к некоторой системе, могущей ее решить.

Задач, для которых уже придуманы квантовые алгоритмы, сравнительно немного. Среди них, однако - проблема разложения на простые множители, исключительно важная для теории чисел и криптоанализа. Многие алгоритмы шифрования, криптостойкость которых с точки зрения классических вычислений не вызывает сомнений, взламываются посредством квантового компьютера.

Попытки воплотить q-бит в конкретных физических системах предпринимались с 1980-х годов. Эффективных квантовых компьютеров на основе сверхпроводимости или ядерного магнитного резонанса так и не удалось построить.

"Черную дыру" удалось создать на Земле

Впечатляющего успеха сумели добиться американские ученые. Они создали "черную дыру" в лабораторных условиях. "Черная дыра" просуществовала крайне мало времени: миллиардную часть наносекунды. При этом ее температура в 300 млн. раз превысила температуру Солнца.

Эксперименты с "черной дырой" считались всегда опасными, так как известно, что дыра поглощает всю материю вокруг себя, сообщает Sky News. "Черная дыра" - это область в пространстве, возникшая в результате полного гравитационного коллапса вещества, в которой гравитационное притяжение так велико, что ни вещество, ни свет, ни другие носители информации не могут ее покинуть. "Черная дыра" окружена поверхностью со свойством однонаправленной мембраны: вещество и излучение свободно падает сквозь нее в "черную дыру", но оттуда ничто не может выйти. Эту поверхность называют "горизонтом событий".

Ученые использовали для создания "черной дыры" ускоритель частиц в Брокхавенской лаборатории Нью-Йорка. Ученые столкнули друг с другом два ядра молекул золота, двигавшихся со скоростью света. Сила столкновения привела к том, что ядра распались на кварки и глюоны - мельчайшие частицы, из которых состоит материя. Частицы затем сформировали шар кварк-глюонной плазмы, которая стала поглощать частицы, образовавшиеся в результате столкновения ядер, тем самым образуя "черную дыру".

Ученые пока не знают, какую именно практическую пользу они смогут извлечь из своего открытия. "Это, конечно, очень полезно, в том смысле, что стимулирует дальнейшие исследования в этой области, но будет ли это реально полезно, пока не понятно", - заявил известный физик Эд Шурьяк. Об этом сообщает NEWSru.com.

Cassini обнаружил атмосферу на Энцеладусе

Аппарат Cassini обнаружил атмосферу на Энцеладусе, одном из 34 спутников Сатурна. Открытие произошло благодаря замеченным "странностям" в поведении магнитосферы планеты: линии поля искривлялись вблизи спутника. Магнитометр на борту Cassini зафиксировал это явление еще во время первого облета Энцеладуса, а после того, как космический аппарат сблизился с ним на расстояние 500 километров, "странности" удалось объяснить.

Над поверхностью спутника присутствуют разряженные пары воды. Часть молекул ионизирована, и искажение магнитного поля планеты происходит из-за движения в нем подобных ионов. Природу молекул установили по сопровождающему этот процесс излучению.

Масса Энцеладуса недостаточна, чтобы постоянно удерживать атмосферу. Следовательно, на повержности спутника существуют источники ее компонентов, утверждает доктор Мишель Догерти (Michele Dougherty), профессор имперского коллежда в Лондоне. Возможно, считает он, "поставщиком" паров воды являются холодные вулканы, подобные найденным на Титане.

Энцеладус - второй по удаленности от планеты и шестой по размерам (500 километров в диаметре) спутник Сатурна. Вместе с Мимасом он был открыт в 1789 году Вильямом Гершелем. Аппарат Voyager, прошедший в 1981 году на расстояни 90 тысяч километров от Энцеладуса, атмосферы на нем не обнаружил.

ESA и NASA планируют экспедицию на Европу

Специалисты Европейского космического агентства объявили о следующем крупном международном проекте. Им станет экспедиция к спутнику Юпитера Европе, которая будет подготовлена ESA вместе с NASA, сообщается на сайте BBC News.

В настоящее время создается совместная комиссия, которая определит, какой именно космический аппарат должен быть создан для выполнения миссии и за что будет отвечать каждая из сторон. При этом в ESA отметили, что проект мог быть осуществлен и без участия NASA, однако совместная работа является более полезной и плодотворной.

Должностные лица в Париже и Вашингтоне надеются повторить успех американо-европейской миссии Cassini-Huygens, чьей целью было изучение Сатурна и его спутника Титана. На орбиту планеты Cassini вышел через семь лет после запуска, в июле 2004 года, а 14 января 2005 года зонд Huygens успешно совершил посадку на Титан.

Предположительно, направляемый к Юпитеру аппарат также будет являться тандемом из зонда, который опустится на поверхность Европы, и корабля, который осуществит его доставку и останется на орбите для ретрансляции полученных данных на Землю. Запуск аппарата может состояться уже в 2016 году.

Российские ракеты достигли Французской Гвианы

Отечественные носители "Союз" будут запускать с космодрома Куру во Французской Гвиане. В понедельник были подписаны документы, которые позволят европейскому концерну Arianespace начать на экваторе строительство стартового комплекса под космические "тягачи" российского производства, сообщает ИТАР-ТАСС.

Подписи под документами поставили все заинтересованные стороны - руководители Европейского инвестиционного банка, концерна Arianespace, Европейского космического агентства и французский премьер-министр Жан-Пьера Раффарен. Последняя подпись имеет особое значение. Как сообщил в феврале в интервью "Российской газете" руководитель Роскосмоса Анатолий Перминов, чтобы начать реальную работу, инициаторам нового космического проекта недоставало только гарантий правительства Франции.

Теперь они получены, а значит, Arianespace может приступать к выбору подрядчиков. Стоительство стартовой площадки для "Союзов" будет вестись на деньги Европейского инвестиционного банка. Под космический проект финансовое учреждение выделило 121 миллион евро.

Переговоры между Росавиакосмосом и Европейским космическим агентством о возможном использовании "Союзов" для запусков с Куру велись несколько лет. Поначалу западные партнеры высказывали опасения, что российские носители составят конкуренцию европейским "Арианам", однако расчеты показали, что эти ракеты будут просто дополнять друг друга.

Прописка "Союзов" во Французской Гвиане таит в себе немало плюсов. С экватора российские ракетоносители смогут выводить на геостационарную орбиту спутники массой в 2,5-3 раза тяжелее, чем с Байконура. Кроме того, появление российского "тяжеловоза" на европейском рынке, позволит стране значительно расширить пакет заказов.

Первый "Союз" стартует с космодрома во Французской Гвиане в 2007 году.

40 лет назад Алексей Леонов вышел в открытый космос

18 марта исполняется 40 лет со дня первого выхода человека в открытый космос, который совершил советский космонавт Алексей Леонов.

В 1965 году вместе с Павлом Беляевым он совершал полет на космическом корабле "Восход-2", вторым пилотом которого являлся. Нахождение Леонова в открытом космосе продолжалось 12 минут 9 секунд.

"Первое, что я увидел, когда приоткрылся люк, был яркий-яркий свет", - вспомнил Леонов в интервью, которое он дал газете "Аргументы и факты". Он обратил внимание, что во время первого выхода в космос произошла внештатная ситуация - скафандр космонавта раздулся и препятствовал его возвращению на борт корабля. Однако давление внутри скафандра удалось сбросить, и инцидент был исчерпан.

При возвращении космического корабля на Землю отказала система ориентации, и Леонову вместе с Беляевым пришлось вручную сориентировать корабль и совершить посадку в нерасчетном районе, в тайге. Нашли космонавтов только на вторые сутки. Их космический полет продолжался 26 часов и две минуты.