Новости физики и космоса 

Выпуск 20 (95) 16 - 31 октября 

Физики научились преломлять свет в "неправильном" направлении

Американским исследователям удалось создать из полупроводников новый "трехмерный" метаматериал с отрицательным коэффициентом преломления света. Материал может принести значительную пользу при изготовлении высококачественных линз, сообщает Принстонский университет. 

Метаматериалом называют вещество, способное за счет особенностей своей структуры взаимодействовать с электромагнитными волнами так, как не могут обычные вещества. Как правило, говоря о метаматериалах, имеют в виду наиболее интересный их класс - материалы с отрицательным коэффициентом преломления света. 

Коэффициент преломления показывает, говоря упрощенно, насколько искривится луч света при переходе из одной среды (обычно вакуума) в другую (воздух, воду, стекло). При отрицательном коэффициенте луч преломляется особым образом, который на первый взгляд кажется невозможным. 

Исследователи считают, что метаматериалы могут использоваться для создания линз, которые будут меньше искажать изображение и не уступать обычным в точности. Кроме того, метаматериалами интересуются специалисты, занимающиеся созданием плаща-невидимки, а также квантовой левитацией. 

Квантовые технологии предлагается официально назвать "технологиями с привидениями"

Чарльз Тахан (Charles Tahan), физик из Кембриджа, предлагает называть все разработки, связанные с использованием фундаментальных квантовых свойств, "призрачными технологиями" или "технологиями с привидениями" (spookytechnologies). Термин "квантовые технологии" слишком расплывчат и непривлекателен, доказывает Тахан в своей статье. 

Статья Тахана пока не появилась в рецензируемых журналах, но опубликована в электронном архиве arXiv.org, где статьи все же проходят минимальную проверку на осмысленность и релевантность, так что это не шутка, а серьезное предложение. Более того, небессмысленное. 

Идея Тахана не сводится к новому имени. Прежде всего, он считает, что сейчас у термина "квантовые технологии" (quantum technologies) нет строгого определения, что сбивает с толку обывателей и вредит профессионалам: термин затруднительно использовать в классификациях научной литературы, в патентах, в описаниях коммерческих предложений. В подобной ситуации, по мнению Тахана, находится термин "нанотехнологии": он не был строго определен до того, как приобрел огромную популярность, в итоге теперь им называется слишком многое: от материаловедения до генетических исследований. 

С другой стороны, термин "нанотехнологии" оказался чрезвычайно удачным в смысле эффектности и приобретения популярности, тогда как "квантовые технологии" ассоциируется с чем-то сложным и непонятным и вызывает у неспециалистов страх и отторжение. Тахан считает, что сложности вызывает неинтуитивность свойств квантового мира: суперпозиция (способность системы находиться в двух взаимоисключающих состояниях одновременно), запутанность (кажущаяся мистической связь двух удаленных объектов), невозможность измерить все параметры объекта и т.п. 

Все эти сложности Тахан и предлагает объединить под интригующим словом "spookytechnologies": ("Лента.ру" пока затрудняется подобрать удачный краткий русский эквивалент, который передавал бы все оттенки значения: "мистический", "страшный", "связанный с привидениями") - "призрачные технологиии", "технологии с привидениями" (впрочем, если термин вдруг будет принят, то в русский язык, скорее всего, просто попадут "спукитехнологии"). Свою идею Тахан подкрепляет авторитетом Эйнштейна, который однажды назвал запутывание "spooky action at a distance" ("мистическим действием на расстоянии"). 

Физики синтезировали три новых сверхтяжелых изотопа

Физики синтезировали три новых сверхтяжелых изотопа. Магний-40, алюминий-43 и особенно алюминий-42 заставляют пересмотреть гипотезы о максимальном количестве нейтронов, которое может содержать атомное ядро, сообщает Национальная лаборатория сверхпроводящего циклотрона (NSCL) США. 

Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов, которые удерживаются вместе сильным ядерным взаимодействием, одним из четырех фундаментальных взаимодействий в природе. Ядро только из протонов (за исключением простейшего ядра водорода, состоящего из единственного протона) или только из нейтронов не могло бы существовать. 

Химический элемент определяет количество протонов в ядре. Практически все элементы существуют в виде нескольких изотопов: ядер с одинаковым количеством протонов, но разным количеством нейтронов. От соотношения протонов и нейтронов зависит стабильность ядра: некоторые изотопы стабильны, некоторые имеют ограниченный срок жизни, некоторые и вовсе существуют несколько секунд. Кроме того, соотношение не может быть любым: для каждого ядра предположительно существует минимальное и максимальное количество нейтронов, которое оно может присоединить. Верхний "нейтронный предел" установлен только для первых восьми элементов: от водорода до кислорода. 

Многие изотопы не встречаются в природе и могут быть синтезированы только искусственно, особенно сверхтяжелые нестабильные ядра. Физики из NSCL бомбардировали лист вольфрама высокоскоростными ядрами кальция-48. Возникающие после бомбардировки ядра подвергались высокоточному анализу, который позволяет обнаружить даже самые редкие изотопы: те, ядра которых встречались реже, чем один раз на квадриллион (10¹⁵). 

В итоге были обнаружены три новых изотопа. Магний-40 содержит 12 протонов и 28 нейтронов, тогда как обычный изотоп (магний-24) - 12 нейтронов, а самый тяжелый из синтезированных ранее (магний-38) - 26 нейтронов. Магний-39 с 27 нейтронами не был обнаружен, что согласуется с теорией: более стабильными считаются изотопы с четным количеством нейтронов, и протонов (четность нейтронов важнее). 

Тем удивительнее было обнаружить алюминий-42, содержащий 13 протонов и 29 нейтронов: такие тяжелые ядра, явно находящиеся близко к верхнему нейтронному пределу, не должны были бы существовать с нечетным числом обоих типов частиц. Детекторы, однако, зафиксировали более 20 ядер странного изотопа, практически не оставляя сомнений в его существовании. 

Наконец, было обнаружено одно ядро алюминия-43 (13 протонов, 30 нейтронов). Как правило, считается, что одного свидетельства недостаточно для нового изотопа, однако существование значительно менее стабильного алюминия-42 дает основания считать, что алюминий-43 тем более мог встретиться и детекторам можно доверять. 

Физики нашли древний топологический дефект пространства-времени

Астрономы предложили новое объяснение "холодному пятну" реликтового излучения в районе созвездия Эридан. Ученые считают, что аномалия обязана своим существованием древнему топологическому дефекту пространства-времени, сообщает журнал Science.

Реликтовое, или космическое микроволновое фоновое излучение - один из основных источников данных о Большом взрыве и ранней истории Вселенной, когда из раскаленной плазмы формировались первые атомы. Специально для анализа реликтового излучения в 2001 году NASA запустило спутник WMAP.

В середине семидесятых ученые предположили, что отделение частиц от плазмы при сверхвысоких энергиях могло приводить к возникновению особого рода дефектов, которые Нил Турок (Neil Turok), один из авторов исследования, описывает как "трехмерный объект, в котором искривлены составляющие его силовые поля". В англоязычной литературе этот дефект часто называют texture (текстура, узор).

Дефект можно сравнить с мутными областями, возникающими при замерзании воды в кристалле льда: кристаллическая решетка не везде идеальна, одной неровности достаточно, чтобы возникло искажение. Турок также предлагает представить себе толпу людей, которым отдан приказ лечь. Большинство людей ляжет одновременно, головой в одну сторону, но кто-то собьется и ляжет головой не туда, кто-то замешкается и останется стоять: в симметричной структуре возникнут дефекты.

Существование дефектов-текстур согласуется с современными теориями, но до сих пор никому не удавалось их обнаружить. Если они существуют, то на их наличие должны указывать перепады температуры реликтового излучения.

В 2004 году анализ данных спутника WMAP показал, что в районе созвездия Эридан находится так называемое "холодное пятно" (cold spot): температура реликтового излучения, приходящего из этой области, заметно ниже, чем можно было ожидать. Этому явлению было предложено несколько объяснений: например, наличие огромного пустого места на пути излучения к Земле.

Исследовательский коллектив испанских и британских ученых под руководством Маркоса Круза (Marcos Cruz) и Нила Турока пришел к выводу, что самым вероятным объяснением для такого большого холодного пятна является именно наличие дефекта-текстуры. Ученые признают, что пока не могут представить окончательного доказательства своей гипотезы, для этого нужны дополнительные проверки.

Физики научили молекулы самоорганизации

Немецкие физики добились молекулярной самоорганизации: из хаотичной группы молекул возникают упорядоченные структуры без внешнего вмешательства. Это моделирует процессы биологической эволюции, в частности, возникновение жизни, сообщает институт имени Макса Планка в своем пресс-релизе.

Исследователи наносили на очень чистый медный лист некоторое количество молекул, порядок их расположения на листе был случаен. После этого лист нагревался, чтобы молекулы ускорили движение - и они сами упорядочивались по размеру, образуя на листе узор, похожий на решетку. Каждая ячейка решетки имела размер около одного нанометра, наблюдать за процессами и результатом удавалось только при помощи сильнейших современных микроскопов.

Стремление к самоорганизации оказалась очень сильным: молекулы, случайно оказавшиеся не на своем месте, сдвигались так, чтобы "уступить" место более подходящим. Этого удалось добиться за счет так называемых "встроенных инструкций" - заданных свойств молекул, которые определяли их поведение в данных условиях.

NASA выводит из эксплуатации ультрафиолетовый телескоп FUSE

Сегодня, 18 октября, NASA выводит из эксплуатации орбитальный ультрафиолетовый телескоп FUSE, исключительно успешно проработавший восемь лет, сообщает Discovery News. 

Телескоп был запущен в 1999 году с расчетным сроком функционирования три года, но вместо того проработал восемь лет. Данные, собранные с его помощью, использовались более чем в 1200 опубликованных научных работах, в том числе исследованиях по поиску остатков сверхновых звезд, измерению количества дейтерия (тяжелого изотопа водорода), сформировавшегося во время Большого Взрыва. 

Последним изучаемым объектом стала Земля: когда система управления телескопом уже почти вышла из строя, ученые, стремясь извлечь максимальную пользу, развернули его к родной планете, чтобы исследовать атмосферу в ультрафиолетовом свете. 

Длительная успешная работа спутника стала возможна благодаря изобретательности управлявших им инженеров. После полугода пребывания на орбите вышло из строя одно из четырех маховых колес системы управления. Систему перестроили таким образом, чтобы для точной работы хватало трех колес. 

Через два года отказало второе колесо. За неделю инженеры научились управлять телескопом, используя вместо недостающих колес магнитное поле Земли. Следующими вышли из строя гироскопы спутника, которые позволяли определять его положение в пространстве. Спутник научили ориентироваться по звездам, используя собственно телескоп. 

12 июля 2007 года сломалось еще одно колесо. Через месяц безуспешных попыток исправить ситуацию центр управления сдался. 14 августа ученые предложили прекратить использование FUSE в научных целях. 

Астрономы нашли черную дыру рекордной массы

Астрономы обнаружили черную дыру рекордной массы, обращающуюся вместе с гигантской звездой вокруг общего центра. Это самая тяжелая из тех известных черных дыр, которые образовались вследствие коллапса ядра массивной звезды, сообщает NASA. 

Черная дыра и звезда образуют систему M33 X-7, часть галактики M33, удаленной от Земли на 3 миллиона световых лет. Масса черной дыры оценивается как 15,7 солнечных масс, а масса звезды - как 70 солнечных масс. Таким образом, черная дыра оказывается самой тяжелой из "потомков звезд" - тех черных дыр, что образовались вследствие коллапса ядра массивной звезды (среди черных дыр, образовавшихся другим способом, есть значительно более тяжелые). 

"Спутница" дыры, в свою очередь, является самой тяжелой из звезд, который входят в двойную систему с черной дырой (то есть систему из двух объектов: звезда и черная дыра). Рано или поздно жизненный путь звезды закончится вспышкой сверхновой, а впоследствии, за счет большой массы, образованием черной дыры, таким образом M33 X-7 станет системой из двух черных дыр. 

Система M33 X-7 является первой, в которой отчетливо наблюдались "затмения" черной дыры: каждые три с половиной дня звезда заслоняет дыру. Длительность затмения позволила установить размеры звезды, а траектория ее движения и другие данные, полученные с помощью телескопа "Джемини" (Gemini) и оборудования лаборатории "Чандра", определить массы объектов. 

Прошлое системы плохо объяснимо в рамках современных теорий. Масса звезды, из которой образовалась черная дыра, должна была быть больше, чем масса оставшейся звезды. Модели показывают, что в этом случае поведение системы привело бы к тому, что обе звезды за счет особенностей своего движения теряли бы массу, причем потери были бы столь сильны, что оставшейся массы не хватило бы на образование такой тяжелой черной дыры. 

Китай запустил искусственный спутник Луны

24.10.07. Китай запустил свой первый искусственный спутник Луны "Чанъэ-1" (Chang'e 1) в среду, 24 октября. Ракета-носитель "Великий Поход" (Long March 3A) со спутником стартовала из пускового центра в городе Сичан, провинция Сычуань, сообщает агентство "Синьхуа". 

В пусковом центре собралось более 2000 наблюдателей: журналисты, туристы и приглашенные эксперты из Японии, Германии и Италии и других стран. По данным соцопросов, более двух третей населения страны собиралось смотреть прямую трансляцию старта. 

Двухтонный спутник покинет земную орбиту 31 октября и достигнет лунной 5 ноября. На ней он проведет на ней около года. За это время "Чанъэ-1" при помощи специальных камер и рентгеновских спектрометров осуществит трехмерную съемку поверхности Луны, проанализирует распределение минералов и измерит электромагнитный фон. К 2012 году Китай планирует отправить на Луну более масштабную непилотируемую экспедицию, которая высадит на поверхность спутника Земли несколько роботов. В ходе третьей экспедиции, которая предположительно состоится в 2017 году, также высадятся луноходы, которые впоследствии вернутся на Землю с образцами грунта. 

Спутник назван в честь китайской богини Луны Чанъэ, которая некогда приняла снадобье, чтобы вернуть утраченное бессмертие, но не рассчитала дозу и поэтому не просто обрела бессмертие, но и оказалась на Луне. 

Россия запустит орбитальную обсерваторию "Спектр-Р" в 2008 году

Россия запустит международную орбитальную астрофизическую обсерваторию "Спектр-Р" в 2008 году, сообщает НПО имени Лавочкина.

Обсерватория "Спектр-Р" была разработана в НПО имени Лавочкина и астрокосмическом центре Физического института РАН по заказу Роскосмоса в рамках проекта "Радиоастрон".

Установленный на "Спектре-Р" космический радиотелескоп вместе с сетью наземных радиотелескопов образует наземно-космический интерферометр. Суть эксперимента с интерферометром заключается в одновременном наблюдении одного радиоисточника наземным и космическим радиотелескопами, причем оба телескопа синхронизируются по одному стандарту частоты.

"Спектр-Р" предназначен для изучения галактик и квазаров в радиодиапазоне, черных дыр и нейтронных звезд в нашей Галактике, структуры и динамики районов, непосредственно прилегающих к массивным черным дырам, структуры межзвездной плазмы, измерения скоростей пульсаров и других галактических источников, а также для определения фундаментальных космологических параметров.

3600-килограммовый спутник будет в 2008 году выведен на орбиту ракетой-носителем "Зенит-2" с разгонным блоком "Фрегат-СБ". Обсерватория будет работать не менее пяти лет. Апогей ее орбиты составит 330000 километров, перигей - 600 километров.

"Спектр-Р" будет также заниматься мониторингом солнечного ветра, сообщает РИА Новости со ссылкой на материалы открывшегося в понедельник в Москве Международного форума "Космос: наука и проблемы 21 века". Для этого будут использоваться несколько микроспутников, оснащенных солнечным парусом. За счет давления на парус солнечного света, ослабляющего действие солнечной гравитации, микроспутники смогут отойти от Земли на расстояние три-четыре миллиона километров. Это позволит предупреждать о магнитных бурях за два-три часа до их начала.

Три спутника "ГЛОНАСС" выведены на орбиту

В пятницу 26 октября на орбиту Земли выведены три космических аппарата "ГЛОНАСС-М", сообщает "Интерфакс" со ссылкой на пресс-службу Государственного космического научно-производственного центра (ГКНПЦ) имени Хруничева.

В течение четырех часов после отделения третьей ступени ракеты-носителя "Протон-К" (к 15:07 по московскому времени) спутники с помощью разгонного блока "ДМ" будут доставлены на целевые орбиты (высота 19100 километров, наклонение 64,8 градуса).

После этого с ними будет проведен сеанс связи. Серия циклических испытаний по отработке системы управления, получения и передачи сигнала может занять еще несколько месяцев.

Запуск "Протона-К" с тремя спутниками первоначально планировался на 25 октября, однако был отложен из-за отмечавшегося в Казахстане в четверг Дня Республики.

На данный момент российская навигационная система "ГЛОНАСС" состоит из 10 действующих спутников. Еще два аппарата находятся на техобслуживании.

Следующий запуск "Протона" с тремя аппаратами "ГЛОНАСС" планируется на декабрь. Полностью формирование группировки из 24 спутников намечается завершить к 2009 году.

Орбитальная группировка "ГЛОНАСС" ("Глобальная навигационная спутниковая система") предназначена для предоставления услуг спутниковой навигации как российским, так и зарубежным пользователям. Кроме того, Министерство обороны РФ планирует использование системы в военных целях.

Космические аппараты глобальной навигационной спутниковой системы сориентированы на Землю и Солнце. Автоматика спутников провела проверку аппаратуры систем ориентации и стабилизации, систем терморегулирования, командно-измерительных систем. На спутниках включены бортовые синхронизирующие устройства в режиме высокой стабильности.

После точного установления параметров орбиты, спутники будут приведены в ее рабочие точки, что позволит задействовать их в навигационной системе. Напомним, что к концу 2007 года планируется обеспечить полное покрытие системой ГЛОНАСС территории России, а к 2009 году - всего земного шара. Система обеспечит высокоточную навигацию как военным, так и гражданским потребителям во всех широтах, включая полярные.

С Байконура запущены четыре спутника системы Globalstar

В ночь на воскресенье с космодрома Байконур успешно стартовала ракета-носитель "Союз-ФГ" с разгонным блоком "Фрегат" и четырьмя телекоммуникационными спутниками Globalstar, сообщает "Интерфакс". 

Запуск был осуществлен 21 октября в 00:12 по московскому времени. Через девять минут ракета-носитель доставила на опорную орбиту Земли разгонный блок, который выведет спутники на целевую орбиту высотой 1414 километров. После этого "Фрегат" совершит маневр уклонения, чтобы не столкнуться с космическими аппаратами, войдет в атмосферу Земли и сгорит. 

В настоящее время орбитальный сегмент системы Globalstar представляет собой группировку из 56 космических аппаратов, напоминает агентство. Спутники расположены в шести плоскостях на орбитах высотой 1414 километров и наклонением 52 градуса. 

Система Globalstar разработана консорциумом международных телекоммуникационных компаний в 1991 году для предоставления услуг мобильной и стационарной телефонии, передачи данных в сетях Интернета, отправки и приема sms-сообщений и факсов, глобального роуминга в сетях Globalstar и GSM, позиционирования объекта с точностью до 300 метров. 

Космический сегмент системы Globalstar был развернут в начале 2000 года. После полного развертывания всех наземных принимающих станций, группировка будет способна принимать сигналы с 80 процентов поверхности Земли, за исключением полярных областей и нескольких районов Мирового океана. 

Управление орбитальной группировкой космических аппаратов Globalstar производится из центра управления одноименного консорциума, находящегося в американском Сан-Хосе. 

Белоруссия готовится запустить в космос второй спутник

Белоруссия намерена запустить в космос второй спутник, аналогичный первому белорусскому спутнику "БелКА", передает Белорусское телеграфное агентство. 

По словам гендиректора объединенного института проблем информатики Национальной академии наук Беларуси (НАН РБ) Сергея Абламейко, на спутнике будет установлен оптический телескоп разрешающей способностью 2,1 метра. 

Ранее сообщалось, что новый спутник будет интегрирован с европейской системой. Работы по его созданию планируется завершить к 2009 году. 

Как заявил, председатель президиума Национальной академии наук Михаил Мясникович, спутник будет изготовлен совместно с российской стороной. Кроме того, рассматривается вопрос о создании спутника с разрешением один метр. 

Напомним, что первый белорусский спутник "БелКА" не смог выйти на орбиту из-за аварии российской ракеты-носителя "Днепр", произошедшей после старта с космодрома Байконур в ночь с 26 на 27 июля 2006 года. 

Из-за нештатного отключения двигателя первой ступени ракета-носитель "Днепр", которая должна была вывести на орбиту 18 спутников, сошла с траектории и упала в 150 километрах юго-западнее Байконура. 

"Союз" увез трех космонавтов с МКС

21.10.2007. Космический корабль "Союз" с экипажем 15-й экспедиции МКС отстыковался от Международной космической станции и взял курс на Землю, передает РИА Новости. На борту корабля находятся россияне Федор Юрчихин и Олег Котов, а также первый космонавт Малайзии Шейх Мушафар Шукор. 

Как отметил официальный представитель ЦУП Валерий Лындин, здоровье и настроение экипажа, а также малайзийского "анкасавана" хорошее. 

Посадка капсулы с космонавтами ожидается в 14:32 по московскому времени на территории Казахстана в 85 километрах севернее города Аркалык. 

Астронавты МКС заглянули в новый модуль

В субботу астронавты МКС впервые вошли в новый модуль, доставленный на станцию шаттлом "Дискавери" и установленный в пятницу, и начали готовить его к работе, передает агентство Reuters.

Шестигранный модуль под названием "Хармони" (гармония) предназначен для присоединения новых исследовательских лабораторий Европейского и Японского космических агентств, первая из которых прибудет на МКС в декабре. Установка модуля на МКС - основное задание миссии "Дискавери".

Как сообщил руководитель миссии шаттла Рик Лаброуд (Rick LaBrode), главной задачей на данном этапе является установка системы вентиляции модуля. Оценивая ход работ по установке нового модуля, он заверил журналистов, что "все идет отлично".

Шаттл "Дискавери" успешно стартовал с мыса Канаверал

Космический корабль многоразового использования "Дискавери" (Discovery) в 11:38 вторника по местному времени (19:38 по московскому времени) стартовал с космодрома на мысе Канаверал в штате Флорида, сообщает CNN.

"Дискавери" унес на орбиту экспедицию STS-120, которая проведет на МКС 14 дней, установит узел номер два, известный как "Хармони" (Harmony), который позволит подсоединить к МКС европейский и японский лабораторные модули в конце 2007 и начале 2008 года соответственно. Для установки узла и прочих работ, в частности, перемещения фермы P6, астронавты совершат пять выходов в космос.

На "Дискавери" отправились семь астронавтов под командой 46-летней Пэм Мелрой (Pam Melroy). Это первый случай в истории запусков, когда экипажами как шаттла, так и МКС командуют женщины: командиром 16-й экспедиции МКС является Пегги Уитсон (Peggy Whitson). NASA утверждает, что это случайное совпадение. Самым старшим членом экипажа является пятидесятилетний итальянец Паоло Несполи (Paolo Nespoli).

На обратном пути к экипажу шаттла присоединится Клейтон Андерсон (Clayton Anderson). Вместо него с Уитсон и российским космонавтом Юрием Маленченко на МКС останется Дэниел Тани (Daniel Tani).

Военный спутник серии "Космос" вышел на орбиту

23.10.07 Ракета-носитель "Молния-М", стартовавшая во вторник с космодрома Плесецк, успешно вывела на орбиту военный спутник серии "Космос". Об этом РИА Новости сообщил начальник службы информации и общественных связей Космических войск РФ подполковник Алексей Золотухин. 

По его словам, спутнику присвоен порядковый номер "Космос-2430". Наземные средства Космические войска РФ приняли управление над космическим аппаратом, в настоящее время с ним установлена и поддерживается устойчивая связь. Бортовые системы "Космоса" функционируют нормально, отметил Золотухин. 

Метеорит из Сибири оказался самым дорогим лотом аукциона в Нью-Йорке

В Нью-Йорке в воскресенье прошел первый аукцион метеоритов, сообщает BBC News.

Самым дорогим проданным лотом стал железный метеорит, обнаруженный в Сибири, цена которого достигла 123 тысяч долларов США. В числе других экспонатов, реализованных на аукционе, оказался почтовый ящик из штата Джорджия, США, в который в 1984 году попал метеорит. За него покупатель, имя которого не называется, заплатил 83 тысячи долларов США.

Ушел с молотка и "метеорит-убийца", ставший в 1984 году причиной смерти коровы в Венесуэле. В каталоге аукциона указывалось, что это единственный задокументированный случай гибели живого существа от попадания метеорита. Цена раритета составила 1,3 тысяч долларов.