Новости физики и космоса 

Выпуск 21 (96) 1 - 15 ноября 

Крупнейшая в мире криогенная система готова к тестированию

Закончено подсоединение крупнейшей в мире криогенной системы, необходимой для работы Большого адронного коллайдера. Система готова к тестированию и последующему вводу в строй, сообщает Европейский центр ядерных исследований (ЦЕРН).

Криогенная система, содержащая более 40000 герметичных сварных швов, должна охлаждать 36800 тонн вещества до температуры, меньшей, чем температура открытого космоса, до 1,9 кельвина (-271,3 градуса Цельсия). Для этого будет использоваться 10000 тонн жидкого азота и 130 тонн жидкого гелия.

Постройка Большого адронного коллайдера - крупнейшего в мире ускорителя частиц - главный текущий проект ЦЕРНа. Коллайдер позволит поставить невозможные ранее эксперименты по физике частиц и физике высоких энергий. Ожидается, что они дадут ответы на многие фундаментальные вопросы современной физики.

Для удержания и коррекции пучков частиц в ускорителе будет использоваться более полутора тысяч сверхпроводящих магнитов, которые должны работать при температуре, близкой к абсолютному нулю - для этого и нужна криогенная система. Строительство ее было закончено в ноябре 2006 года, сейчас к ней подсоединены все необходимые провода.

Один из девяти секторов охлаждающей системы уже был протестирован в первой половине 2007 года. Еще пять будут протестированы до конца года, а три - в начале следующего. Если не возникнет неожиданных препятствий, то в мае 2008 года, как уже сообщалось ранее, в ускоритель будут инжектированы (введены) первые пучки частиц и начнутся давно ожидаемые физиками эксперименты: поиск бозона Хиггса, проверка гипотезы о суперсимметричных частицах, исследование свойств антиматерии и так далее.

На симпозиуме в Дармштадте в Германии 15 европейских стран договорились начать в конце 2008 года и закончить к 2015 строительство нового мощного ускорителя частиц FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research, Установка для исследования антипротонов и ионов). Два синхротрона новой установки будут использоваться для изучения сильного взаимодействия, моделирования ранних состояний Вселенной, свойств антиводорода и многого другого.

В ЦЕРНе установлен детектор для исследования антивещества

В Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРНе) закончена установка детектора VELO - одного из самых хрупких детекторов комплекса LHCb, предназначенного для исследования разницы между веществом и антивеществом, сообщает ЦЕРН в своем пресс-релизе.

Один из шести основных экспериментов, которые будут проводиться на строящемся в ЦЕРНе Большом адронном коллайдере (БАКе), называется LHCb - Large Hadron Collider beauty experiment (эксперимент БАКа "Прелесть"). Он предназначен для поиска предполагаемых, но пока не обнаруженных дополнительных различий между веществом и антивеществом.

Для этого в комплексе LHCb будут проводиться исследования по физике частиц, содержащих b-кварки (они же прелестные кварки, они же beauty quarks, они же bottom quarks), при распаде которых разница может проявиться, как надеются исследователи, наиболее отчетливо.

Высокоточный вершинный детектор VELO (Vertex Locator), предназначенный, в частности, для отслеживания траекторий частиц, - один из основных детекторов комплекса LHCb. Несмотря на его хрупкость и тот факт, что работы по установке его на нужное место приходилось вести практически вслепую, детектор был установлен успешно и готов к работе.

Узбекские ученые сообщили о создании мощного солнечного лазера

Узбекские ученые создали самый мощный лазер с солнечным возбуждением, сообщает информационное агентство Press-Uz.Info.

Установка, состоящая из концентратора солнечной энергии и технологической башни, расположена на высоте около тысячи метров над уровнем моря в 45 километрах от Ташкента. Работы по ее созданию начались в конце двадцатого века под руководством Садыка Азимова и Тухтапулата Рискиева.

Над реализацией проекта "Разработка оптимальной технологии преобразования солнечной энергии в лазерное излучение" трудились Институт материаловедения НПО "Физика-Солнце", Институт ядерной физики и НПО "Академприбор".

Для концентрации солнечной энергии используются 62 зеркала, автоматические поворачивающиеся в течение дня вслед за Солнцем и пересылающие его лучи на главное вогнутое зеркало, размер которого описывается как "половина футбольного поля". Главное зеркало переправляет поток света в технологическую башню, на восьмом этаже которой и установлен экспериментальный лазер.

Далее, по данным Press-Uz.Info, энергия используется для получения мощного узкого пучка света длиной волны в 1,06 микрона "из монокристаллов алюмо-иттриевого граната, активированные редкоземельным металлом необием". Металла с таким названием не существует - видимо, имеется в виду либо ниобий, либо, скорее всего, неодим: лазеры на основе алюмо-иттриевого граната с добавками неодима действительно существуют и генерируют свет с длиной волны как раз около 1,06 микрона.

Самой сложной задачей для разработчиков оказалось исключить возможность перегрева механизма. В итоге стержни охлаждаются дистилированной водой, поступлением которой управляет компьютер.

Физики создали плазменную антенну

Ученые создали антенну, состоящую из плазмы, - ионизованного раскаленного газа. Антенна может пригодиться военным: при необходимости ее можно мгновенно выключить и сделать невидимой для детекторов, перестав нагревать газ, сообщает новостная служба EurekAlert.

Разработка сотрудников Американского физического общества представляет собой трубку, заполненную газом. При сильном нагревании газ превращается в плазму, которая содержит свободные электроны. За счет этого устройство приобретает электрическую проводимость и может функционировать так же, как обычная металлическая антенна (переводить радиоволны в электрический ток и обратно).

При выключении антенна не просто перестает работать, а фактически исчезает - плазма остывает, превращаясь в обычный не проводящий ток газ, после чего засечь бывшую антенну невозможно: она не отражает сигналы радаров.

Физики осуществили самую точную проверку релятивистского замедления времени

Физики проверили точность, с которой специальная теория относительности (СТО) Эйнштейна предсказывает релятивистское замедление времени. Эксперимент - самый точный из проводившихся когда-либо в этой области - показал, что погрешность составляет менее одной десятимиллионной, сообщает журнал Science.

Эффект релятивистского замедления времени можно описать примерно следующим образом: представим себе, что наблюдатель А неподвижен, а наблюдатель Б движется относительного него. С точки зрения наблюдателя А, часы наблюдателя Б идут медленнее, чем его собственные часы.

Замедление времени начинает становиться значительным только при скоростях, сравнимых со скоростью света (см. иллюстрацию: при малых скоростях знаменатель дроби практически равен единице).

Именно на этом основано знаменитое предположение, что для астронавтов, совершающих гипотетическое космическое путешествие с огромной скоростью, время идет гораздо медленнее, чем для тех, кто остался на Земле.

Количественное описание замедления неоднократно проверялось экспериментально (впервые в 1938 году), канадские физики предприняли еще одну попытку. Они использовали известную методику анализа спектра возбужденных ионов, движущихся с околосветовой скоростью. Если для движущегося иона время, с нашей точки зрения, идет заметно медленнее, это отражается на частоте, с которой он излучает электромагнитные волны (свет). Измерив изменение частоты (приводящее и к изменению цвета), можно измерить замедление времени.

Астрономы потеряли пятую часть Вселенной

Масса Вселенной может быть на двадцать процентов меньше, чем считалось в последние годы, доказывают астрономы из Алабамского университета в Хантсвилле. Источником части космического рентгеновского излучения являются не атомы, как считалось ранее, а электроны, сообщается в пресс-релизе университета.

Электроны в десятки тысяч раз легче атомов, поэтому новая гипотеза об источнике рентгеновского излучения существенно изменяет оценку массы Вселенной. По сравнению самих исследователей, "словно свет от миллиардов самолетов оказался на самом деле светом от миллиардов очень ярких светлячков".

В 2002 году при активном участии этой же группы алабамских ученых была выдвинута гипотеза, что источником значительной части мягкого (низкоэнергетического) рентгеновского излучения, исходящего из центров скоплений галактик, являются рассеянные в пространстве атомы. Считалось, что атомы встречаются редко (менее одной штуки на кубический метр пространства), но их общая масса может составлять до десяти процентов от массы галактик. Предполагалось также, что эта масса участвует в гравитационной устойчивости галактик и скоплений, не давая им разлететься, но и не приводя к их коллапсу.

Тем не менее, наблюдая за галактическим скоплением "Абель 3112" при помощи нескольких орбитальных телескопов, в том числе рентгеновского телескопа "Чандра", алабамские ученые были вынуждены признать, что излучение по спектру не похоже на излучение холодных тяжелых атомов, отказаться от собственной гипотезы и предложить новую.

Новое объяснение предполагает, что источником излучения являются движущиеся на околосветовых скоростях электроны, которые сталкиваются с фотонами, что приводит к выбросу энергии. Эта версия вынуждает пересмотреть многие современные гипотезы. Сверхбыстрые электроны неизбежно будут излучать не только мягкие, но и жесткие (высокоэнергетические) рентгеновские лучи, источником которых раньше считался раскаленный газ, находящийся в галактических скоплениях. Таким образом, оказывается, что масса Вселенной заметно меньше , чем считалось ранее: меньше раскаленного газа, меньше холодных рассеянных атомов (зато больше электронов, но их масса несравнимо меньше). "Потеря" массы составляет от десяти до двадцати процентов.

Астрономы предложили новые объяснения аномально яркой сверхновой

Сразу две группы астрономов предложили новые объяснения аномальной яркости недавно обнаруженной сверхновой SN 2006gy. Одна гипотеза предполагает, что был не один, а несколько последовательных взрывов, другая - что вспышку сверхновой вызвало столкновение двух массивных звезд, сообщает журнал Nature.

Обнаруженная в прошлом году SN 2006gy ярче самых ярких из ранее обнаруженных сверхновых в десять раз. Единственное исключение, по самым последним данным, составляет очень далекая SN 2005ap, которая ярче SN 2006gy в два раза. Это не меняет суть: такая яркость плохо вписывается в рамки современных теорий. Для ее объяснения уже предлагались разные гипотезы, например, что наблюдалось рождение кварковой звезды.

Трое ученых из США, России и Германии выдвинули новую, достаточно экзотическую версию: при вспышке некоторых сверхновых происходит не один, а несколько взрывов, и именно так обстояло дело с SN 2006gy. Согласно этой гипотезе, предком сверхновой была гигантская звезда массой от 90 до 130 солнечных масс. Идущие в ней ядерные реакции привели к образованию большого количества электронов и позитронов (античастиц), которые аннигилировали. Это был первый взрыв, выделившаяся энергия отбросила в сторону верхние слои звезды.

Примерно через десять лет в уцелевшей части звезды процесс повторился. Взрыв опять отбросил внешние слои звезды, которые на огромной скорости столкнулись с тем, что осталось от старой оболочки, отброшенной первым взрывом. Материя еще не успела утратить кинетическую энергию, и вся она перешла в свет (обычно, по мнению исследователей, переходит около одного процента). Это и вызвало аномальную яркость объекта. Процесс, в принципе, может повторяться и более двух раз.

Голландские астрономы считают, что взрыв был вызван столкновением двух массивных звезд. Предположение, что звезда была одна, пусть даже достаточно массивная, чтобы вызвать взрыв такой яркости, натыкается на противоречие. Спектр 2006gy указывает на наличие водородной оболочки, в то время как звезда массой около ста солнечных масс (меньшая масса не позволяет объяснить яркость) должны была бы потерять водородную оболочку задолго до взрыва.

Звездная система 55 Рака поставила рекорд по числу планет

Астрономы открыли пятую планету в звездной системе 55 Рака. Таким образом, 55 Рака поставила рекорд среди всех известных систем (кроме Солнечной) по количеству планет, сообщает NASA.

Система 55 Рака удалена от Земли на 41 световой год. Новая планета является четвертой по счету от звезды, отстоит от нее на 117 миллионов километров и совершает полный оборот за 260 дней. Масса ее в 45 раз больше массы Земли, по составу она предположительно похожа на Сатурн.

Планета расположена в потенциально обитаемой зоне: там не слишком жарко и не слишком холодно, а вода может существовать в жидком виде на твердых поверхностях. Не исключено, что планета, как и газовые гиганты нашей системы, имеет большие спутники, состоящие из горных пород и имеющие жидкую воду на поверхности.

Группа ученых из Государственного университета Сан-Франциско и Калифорнийского университета в Беркли начала наблюдения за 55 Рака, звезда которой занимает сейчас 63-е место в рейтинге звезд, около которых могут оказаться землеподобные планеты, 18 лет назад, еще до открытия первых экзопланет. С 1996 по 2007 годы в ней было открыто пять планет, все - непрямыми наблюдениями, методом допплеровской спектроскопии.

Китайский спутник вышел на орбиту Луны

Китайский космический аппарат "Чанъэ" вышел на орбиту Луны, сообщает Reuters.

Этот спутник назван в честь китайской богини, по легенде, улетевшей на Луну и оставшейся там. Аппарат был послан к Луне с целью фотографирования поверхности естественного спутника Земли. Изучение лунной поверхности производится в рамках подготовки к посадке автоматической станции, намеченной на 2012 год, а также запланированной в течение ближайших 15 лет пилотируемой экспедиции.

Китай успешно запустил научный спутник

Утром 12 ноября с космодрома Тайюань (Taiyuan) в провинции Шаньси (Shanxi) на севере Китая был успешно запущен исследовательский спутник "Яогань III".

Как сообщает агентство "Синьхуа", запуск ракеты-носителя "Великий Поход" со спутником состоялся в 6:48 по местному времени (1:48 по московскому времени). Через 21 минуту "Яогань III" был выведен на орбиту.

Спутник весом 2700 килограммов будет использоваться для проведения научных исследований, мониторинга земельных ресурсов, проведения оценок сбора урожая, а также предупреждения стихийных бедствий.

С апреля 1970 года это уже 104-й запуск ракеты-носителя серии "Великий Поход".

Французская ракета вывела в космос британский военный спутник связи

Великобритания запустила последний спутник новейшей военной системы связи, сообщает BBC News.

Спутник Skynet 5B был выведен на орбиту французской ракетой-носителем Ariane 5 c космодрома Куру. В течение месяца спутник должен занять позицию над Индийским океаном, что позволит замкнуть глобальную сеть связи британских вооруженных сил.

Спутники NASA предупредят об эпидемиях

Используя данные с 14 спутников NASA, ученые будут предупреждать о возможных вспышках эпидемий и предотвращать их. Речь идет в первую очередь о малярии и лихорадках Эбола, Рифт-Валли, Западного Нила, но также и о других болезнях, сообщает новостная служба EurekAlert.

Распространение таких болезней во многом зависит от состояния окружающей среды, которое и могут отслеживать спутники. Зная состояние флоры, почвы, водоемов определенного региона, его погодные условия, можно оценить вероятность размножения переносчиков заболевания (как правило, насекомых или грызунов).

Зная особенности рельефа и плотность населения прилегающих регионов, можно предсказать, куда могут двинуться переносчики, в каком случае это будет представлять наибольшую опасность для человека и что можно предпринять, чтобы предотвратить или ослабить эпидемию. Обобщая данные за длительный период, можно вычислить основные места размножения переносчиков и оценить степень риска эпидемии для каждого региона.

Кроме того, эксперты считают, что в случае неожиданной вспышки какого-либо заболевания спутники позволят определить, имеет ли она естественные причины или же является следствием биотеракта.

С Плесецка запущен немецкий разведывательный спутник

В ночь на 1 ноября в 3:51 по московскому времени с космодрома Плесецк успешно стартовала ракета-носитель "Космос-3М" с немецким разведывательным спутником SAR-Lupe, сообщает РИА Новости.

Космический аппарат SAR-Lupe стал уже третьим немецким спутником, запущенным с северного российского космодрома в Архангельской области. Предыдущие запуски были успешно произведены с Плесецка 19 декабря 2006 года и 2 июля 2007 года. Как отмечается в пресс-релизе Минобороны РФ, оба космических аппарата в настоящее время успешно функционируют на заданных орбитах.

На МКС закончили установку модуля "Хармони"

Модуль "Хармони", доставленный на МКС шаттлом "Дискавери", установлен на свое штатное место: слева от модуля "Юнити" и перед модулем "Дестини", сообщается на сайте NASA.

Работы по перемещению и установке модуля велись без выхода в открытый космос. Астронавт Дэниел Тани управлял рукой-манипулятором станции, а командир экипажа Пегги Уитсон - механизмами причаливания. Работы начались в 11:58 по московскому времени и закончились в 13:45 (по данным Роскосмоса - в 13:35).

"Хармони" предназначен для обеспечения взаимодействия станции с европейской и японской лабораториями, которые будут пристыкованы к нему соответственно в конце 2007 и начале 2008 года. К модулю также смогут пристыковываться шаттлы.

К 2011 году на МКС появятся три новых российских модуля

К 2011 году на МКС появятся три российских модуля, а к 2009 российский экипаж будет увеличен до трех человек, причем один из них будет ученым, сообщает "Интерфакс" со ссылкой на слова главы Роскосмоса Анатолия Перминова.

Перминов также напомнил, что в 2010 году США прекратят эксплуатировать шаттлы (все три: "Индевор", "Дискавери" и "Атлантис") и транспортное обеспечение станции ляжет на Россию, так как преемник шаттлов - корабль "Орион" - начнет полеты не раньше 2014 года. В связи с этим превращение станции в научную лабораторию будет идти несколько медленнее, чем планировалось.

Тем не менее, уже в декабре будет запущен европейский лабораторный модуль "Коламбус", а в начале 2008 года - японский "Кибо". Перминов сказал, что Россия также будет развивать свой сегмент станции и до 2011 года запустит лабораторный модуль, который проработает не менее пяти лет. Кроме того, Россия будет запускать новые энергетические модули.

В 2009 году экипаж МКС будет увеличен до шести человек, а российский экипаж - до трех. Один из трех будет ученым.

В связи с возрастанием транспортной нагрузки на корабли семейства "Союз" после 2010 года Роскосмос пока не принимает заявки от космических туристов. Перминов отметил, что космический туризм не должен мешать научной работе станции.

Геофизики создали алмазные камеры для моделирования мантии Земли

Американские геофизики разработали специальные алмазные камеры для исследования строения стекловидных оксидов в коре и мантии Земли. Камеры позволяют довести давление до 32 гигапаскалей и не создают помех при наблюдении за образцом, сообщает Аргоннская национальная лаборатория США в своем пресс-релизе.

По современным оценкам в глубоких слоях Земли очень распространены оксиды различных элементов. Значительная их часть предположительно находится в некристаллическом стекловидном состоянии. Понимание того, как выглядит их внутреннее строение при высоком давлении в глубине планеты, может оказаться важным для правильного описания современного состояния Земли и ее ранней геологической истории.

При моделировании условий мантии Земли исследуемый образец обычно помещается в специально высверленную алмазную камеру, которая устойчива к высокому давлению. Тем не менее, использовавшиеся ранее камеры часто повреждались уже при 15 гигапаскалях, утверждают аргоннские исследователи. Кроме того, микроскопические дефекты самой камеры затрудняют наблюдение за образцом: сигнал рассеивается.

Для высверливания новых камер используется лазер - камеры выдерживают до 32 гигапаскалей (примерно одна десятая от предполагаемого давления в ядре) и меньше искажают сигнал.

Космонавтам МКС переписали законы

На международной конференции "Люди в космосе" страны-участницы проекта МКС уточнили некоторые аспекты космического права. Задача усложняется тем, что европейский модуль "Коламбус", который будет подсоединен к МКС в декабре, юридически не принадлежит ни одной стране, сообщает Европейский научный фонд.

Лаборатория "Коламбус" (Columbus), самый масштабный вклад Европейского космического агентства (ESA) в строительство МКС, должна быть доставлена на станцию 6 декабря шаттлом "Атлантис". В 2008 году к МКС добавится японский лабораторный модуль, таким образом, станция будет состоять из американского, российского, японского и европейского сегментов.

Основным документом космического права является договор о космосе от 1967 года, ратифицированный 98 странами. Он продолжает традиции международного морского права, утверждая, что на космическом аппарате действует правовая норма страны, которой он принадлежит. Однако для МКС договор не вполне годится, в частности, потому, что европейский сегмент не принадлежит ни одной стране.

В итоге на конференции состоялось серьезное обсуждение: какие законы будут действовать на МКС? Что делать, если члены экипажа их нарушат? Изначальное предложение - признать, что на всей МКС действует в первую очередь американское право - отвергли, после этого был принят ряд решений.

В случае необходимости применения уголовного права действуют законы той страны, космонавт которой обвиняется в нарушении закона. Соответственно, если член экипажа из страны X убьет члена экипажа из страны Y, его будут судить по законам страны X.

В области патентного права было решено, что патент на изобретение, сделанное в одном из сегментов МКС, регистрируется в стране, который принадлежит данный сегмент (не сообщается, как поступать, если работа велась в нескольких сегментах). Изобретение, сделанное в "Коламбусе", можно будет зарегистрировать в одной из двух стран, внесших наибольший вклад в его строительство: либо в Германии, либо в Италии (где именно, на самом деле, неважно - европейские патентные соглашения делают эти варианты практически одинаковыми).