Дата: Четверг, 30.09.2010, 12:15 | Сообщение # 196
МАГ
Группа: Админы
Сообщений: 25076
Статус: Убежал
Японцы ускорили процесс передачи данных
Японские исследователи из университета Тохоку усовершенствовали ряд существующих сетевых протоколов, благодаря чему современные волоконно-оптические линии связи смогли передавать терабиты данных за считанные секунды. По словам разработчиков, при помощи их разработки за 1 секунду можно скачать полноформатный фильм в HD-качестве.
В университете пояснили, что в основе их разработки лежит техника QAM (Quadrature Amplitude Modulation), которая широко используется некоторыми цифровыми ТВ-тюнерами и беспроводными сетевыми устройствами. С технической точки зрения технология квадратурной модуляции довольно сложна.
Наиболее простое объяснение этой технологии можно свести к тому, что разработка представляет собой одну из разновидностей модуляции сигнала. В квадратурной манипуляции присутствуют не одна, как это обычно бывает, несущая, а две, однако каждая из них отличается от другой по фазе, амплитуде и модуляции.
На практике это означает, что при помощи одной несущей можно передавать сразу несколько бит данных. До сих пор эта методика применялась в основном в беспроводных средствах связи. В оптическом сигнале, который присутствует в кабеле, реализовать систему квадратурной модуляции было довольно сложно из-за природы светового сигнала, а также нестабильности излучения.
Однако японским специалистам удалось стабилизировать систему при помощи использования специального лазера, поддерживающего модуляцию. В университете Тохоку пояснили, что пока до промышленного внедрения их разработке далеко, однако над коммерциализацией разработки там трудятся.
Дата: Суббота, 02.10.2010, 13:21 | Сообщение # 197
МАГ
Группа: Админы
Сообщений: 25076
Статус: Убежал
«В космосе вас никто не услышит». (Иллюстрация Margie & Howard Fullmer / Images.com.)
Предложен метод передачи звука в вакууме
В открытом космосе, как вы помните, слышны только космические корабли, бороздящие Голливуд. Все прочие помалкивают здесь в тряпочку, потому что, согласно учебнику физики для первого класса и теглайну к/ф «Чужие» (странно, но голливудского), здесь вас никто не услышит.
А вот и неправда, опровергают нас финские учёные Мика Пруннила и Йоханна Мелтаус из VTT Technical Research Centre of Finland в Эспоо. По их мнению, в некоторых особых случаях звук способен «прыгать» в вакууме от объекта к объекту.
Ещё раз вернёмся в школу: звук суть упругая волна, распространяющаяся в твёрдых, жидких, газообразных средах. Слово «упругая» — ключевое. Нет среды, то есть нет частиц (атомов, молекул), нет их колебаний — нет и звука. В этом смысле при желании можно сочинить, к примеру, вот такое художественное определение вакуума: и никаких мёртвых с косами... и вечная тишина :-).
В общем, г-да Пруннила и Мелтаус предлагают нам подумать над следующей теоретической (пока) схемой: в вакуум помещены два объекта, изготовленные из пьезоэлектрических кристаллов; кристаллы генерируют электрическое поле, когда сжимаются или растягиваются под действием... подведённых звуковых волн (или иных механических воздействий); в итоге созданное поле изменяется.
Иначе говоря, звук, обернувшийся на время электрополем, «перепрыгивает» через (или сквозь, если угодно) вакуумный промежуток от кристалла-источника к кристаллу-приёмнику, деформирует последний, рождая новую-старую звуковую волну. Не без потерь, разумеется. «Это как если бы звук и «не знал» о вакууме — просто распространялся напрямую», — замечает г-н Пруннила.
Исследователи уверяют, что вакуумная щель может быть не такой уж маленькой, а эффективность звукопереноса должна варьироваться в зависимости от частоты сигнала и угла, под которым волна «входит» в первый кристалл. В случае некоторых комбинаций волны будто бы почти не теряют энергию, «перепрыгивая» вакуумный зазор. Учёные надеются вскоре проверить всё это экспериментально.
«Работа интересна с фундаментальной точки зрения», — степенно заметил Ган Чэнь из Массачусетского технологического института (США).
Свою теорию финские исследователи изложили в статье «Acoustic Phonon Tunneling and Heat Transport due to Evanescent Electric Fields» («Туннелирование акустических фононов и перенос тепла незначительными электрическими полями»), опубликованной в журнале Physical Review Letters. Подготовлено по материалам NewScientist.
Дата: Четверг, 14.10.2010, 15:36 | Сообщение # 198
МАГ
Группа: Админы
Сообщений: 25076
Статус: Убежал
Это устройство, несмотря на свой весьма скромный размер, способно питать сенсоры, а значит, уже пригодно для практического использования
Шатающаяся консоль вырабатывает ток из света
Новое устройство может превращать в электричество солнечный свет, тепло, вибрации и даже дуновения ветерка.
Проекты таких интегрированных "сборщиков" даровой энергии мы видели не раз. Но новичок выделяется на их фоне: все указанные источники без запинки переваривает одна и та же деталь. Она заменяет несколько генераторов разного типа.
Авторы изобретения — доктор Лун Цюэ и его команда из технологического университета Луизианы. Пришли они к идее генератора случайно. Экспериментируя с микроскопическими устройствами на основе разных материалов, учёные заметили автономные колебания крохотной консоли, покрытой слоем из углеродных нанотрубок.
Поставив серию опытов, исследователи убедились, что колебания действительно происходят "сами собой" до тех пор, пока на консоль падает свет. Причём это мог быть как свет от лампы, так и обычный солнечный — на улице. Разобравшись с тонкостями процесса, физики создали генератор, использующий удивительное свойство этой консоли.
Материал CNF. Обычная фотография и снимок электронного микроскопа (иллюстрация Venu Kotipalli et al)
В основу устройства легла тончайшая плёнка из армии нанотрубок (carbon nanotube film — CNF). Именно она изгибается под действием света. Причём реагирует на волны как видимого, так и инфракрасного диапазона (на последний — особенно хорошо).
Как только консоль достигает максимального смещения, оно уменьшается, потом вновь возрастает. И так цикл за циклом. Без излучения перемещение исчезает.
Наблюдаемый эффект учёные окрестили самостоятельным возвратно-поступательным движением (self-reciprocation). Физики говорят, что оно обусловлено поглощением фотонов, а также тем, что консоль обладает высокой электропроводностью и быстро рассеивает полученное тепло в окружающую среду.
Теперь осталось только придумать, как преобразовать эти микроскопические колебания в ток. В качестве генератора авторы работы использовали известный более полувека пьезоэлектрический материал — цирконат титанат свинца (PZT). Эта керамика применяется в датчиках, конденсаторах, ультразвуковых излучателях и многих других изделиях. В новом генераторе PZT разместили между тонкими и гибкими электродами, а сверху покрыли тем самым слоем CNF.
Схема прибора. Длина консоли составляет 20 миллиметров (иллюстрация Venu Kotipalli et al./Applied Physics Letters).
Опыт с устройством, размером с монетку, показал: будучи освещённым с интенсивностью 0,13 Вт/см2, оно вырабатывает мощность 2,1 микроватта при разности потенциалов до 10 вольт. При этом Лун Цюэ со товарищи полагают, что дальнейшая оптимизация конструкции (в частности, снижение внутреннего сопротивления) приведёт к повышению мощности.
Эксперименты также помогли выяснить, что консоль аналогично реагирует и на механические вибрации, и на слабые потоки воздуха. Получается, что одного этого прибора достаточно, чтобы получать энергию из нескольких источников. Так можно подпитывать, к примеру, миниатюрные беспроводные датчики, медицинские устройства, чипы для разных систем связи и так далее.
Ранее изобретателям, мечтавшим о подобной "жатве", приходилось или выбирать какой-то один путь выработки электричества (микроскопические солнечные батареи, термоэлектрические генераторы, сборщики вибраций) или втискивать их все в единый корпус. Это слишком сложный подход. Вибрирующая консоль — явно проще.
Из других интересных работ в области миниатюрных генераторов можно вспомнить кремниевый нанолес (его раскачивал ультразвук) и фотоячейку, одновременно обращающую в ток свет и тепло. Обе эти системы, довольно хитро устроенные, скрещивают разные явления. Но всё равно они не претендуют на энергетическую всеядность. По сочетанию простоты и достигаемого эффекта прибор из Луизианы обошёл их все.
Дата: Суббота, 16.10.2010, 14:04 | Сообщение # 199
МАГ
Группа: Админы
Сообщений: 25076
Статус: Убежал
Защитное силовое поле. Плазменные окна
Если нагреть газ до достаточно высокой температуры и получить таким образом плазму, то при помощи магнитного и электрического полей можно будет ее удерживать и придавать ей форму. К примеру, плазме можно придать форму листа или оконного стекла. Более того, такое «плазменное окно» можно использовать в качестве перегородки между вакуумом и обычным воздухом. В принципе, таким образом можно было бы удерживать воздух внутри космического корабля, не давая ему улетучиться в пространство; плазма в этом случае образует удобную прозрачную оболочку, границу между открытым космосом и кораблем.
В сериале «Звездный путь» силовое поле используется, в частности, для того, чтобы изолировать отсек, где находится и откуда стартует небольшой космический челнок, от космического пространства. И это не просто хитрая уловка, призванная сэкономить деньги на декорациях; такая прозрачная невидимая пленка может быть создана.
Плазменное окно придумал в 1995 г. физик Эди Гершкович в Брукхейвенской национальной лаборатории (Лонг-Айленд, штат Нью-Йорк). Это устройство было разработано в процессе решения другой задачи — задачи сварки металлов при помощи электронного луча. Ацетиленовая горелка сварщика плавит металл потоком раскаленного газа, а затем уже соединяет куски металла воедино. При этом известно, что пучок электронов способен сваривать металлы быстрее, чище и дешевле, чем получается при обычных методах сварки. Главная проблема метода электронной сварки состоит в том, что осуществлять ее необходимо в вакууме. Это требование создает большие неудобства, поскольку означает сооружение вакуумной камеры — размером, возможно, с целую комнату.
Для решения этой проблемы д-р Гершкович изобрел плазменное окно. Это устройство размером всего 3 фута в высоту и 1 фут в диаметре; оно нагревает газ до температуры 6500 °С и тем самым создает плазму, которая сразу же попадает в ловушку электрического и магнитного полей. Частицы плазмы, как частицы любого газа, оказывают давление, которое не дает воздуху ворваться и заполнить собой вакуумную камеру. (Если использовать в плазменном окне аргон, он испускает голубоватое свечение, совсем как силовое поле в «Звездном пути».)
Плазменное окно, очевидно, найдет широкое применение в космической отрасли и промышленности. Даже в промышленности для микрообработки и сухого травления часто необходим вакуум, но применение его в производственном процессе может оказаться очень дорогим. Но теперь, с изобретением плазменного окна, удерживать вакуум одним нажатием кнопки станет несложно и недорого.
Но можно ли использовать плазменное окно как непроницаемый щит? Защитит ли оно от выстрела из пушки? Можно вообразить появление в будущем плазменных окон, обладающих гораздо большей энергией и температурой, достаточной для испарения попадающих в него объектов. Но для создания более реалистичного силового поля с известными по фантастическим произведениям характеристиками потребуется многослойная комбинация нескольких технологий. Возможно,каждый слой сам по себе не будет достаточно прочным, чтобы остановить пушечное ядро, но вместе нескольких слоев может оказаться достаточно.
Попробуем представить себе структуру такого силового поля. Внешний слой, к примеру сверхзаряженное плазменное окно, разогретое до температуры, достаточной для испарения металлов. Вторым слоем может оказаться завеса из высокоэнергетических лазерных лучей. Такая завеса из тысяч перекрещивающихся лазерных лучей создавала бы пространственную решетку, которая нагревала бы проходящие через нее объекты и эффективно испаряла их.
Далее, за лазерной завесой, можно вообразить себе пространственную решетку из «углеродных нанотрубок» — крохотных трубочек, состоящих из отдельных атомов углерода, со стенками толщиной в один атом. Таким трубки во много раз прочнее стали. На данный момент самая длинная из полученных в мире углеродных нанотрубок имеет длину всего около 15 мм, но можно уже предвидеть день, когда мы сможем создавать углеродные нанотрубки произвольной длины. Предположим, что из углеродных нанотрубок можно будет сплести пространственную сеть; в этом случае мы получим чрезвычайно прочный экран, способный отразить большинство объектов. Экран этот будет невидим, так как каждая отдельная нанотрубка по толщине сравнима с атомом, но пространственная сеть из углеродных нанотрубок превзойдет по прочности любой другой материал.
Итак, мы имеем основания предположить, что сочетание плазменного окна, лазерной завесы и экрана из углеродных нанотрубок может послужить основой для создания почти непроницаемой невидимой стены.
Но даже такой многослойный щит будет не в состоянии продемонстрировать все свойства, которые научная фантастика приписывает силовому полю. Так, он будет прозрачен, а значит, не сможет остановить лазерный луч. В битве с применением лазерных пушек наши многослойные щиты окажутся бесполезными.
Чтобы остановить лазерный луч, щит должен будет кроме перечисленного обладать сильно выраженным свойством «фотохроматичности», или переменной прозрачности. В настоящее время материалы с такими характеристиками используются при изготовлении солнечных очков, способных затемняться при воздействии УФ-излучения. Переменная прозрачность материала достигается за счет использования молекул, которые могут существовать по крайней мере в двух состояниях. При одном состоянии молекул такой материал прозрачен. Но под воздействием УФ-излучения молекулы мгновенно переходят в другое состояние и материал теряет прозрачность.
Возможно, когда-нибудь мы сможем при помощи нано-технологии получить вещество, прочное, как углеродные нано-трубки, и способное менять свои оптические свойства под воздействием лазерного луча. Щит из такого вещества сможет останавливать не только потоки частиц или орудийные снаряды, но и лазерный удар. В настоящее время, однако, не существует материалов с переменной прозрачностью, способных остановить лазерный луч.
Дата: Пятница, 22.10.2010, 23:09 | Сообщение # 200
МАГ
Группа: Админы
Сообщений: 25076
Статус: Убежал
Ударная волна отличается от звуковых волн. Она возникает, в частности, при обтекании газовым потоком тела, движущегося на сверхзвуковой скорости. При этом звуковые волны не могут обогнать движущийся объект и образуют перед ним область высокого давления, называемую фронтом ударной волны.
Лови волну!: Сверхзвуковой серфинг
Можно ли «прокатиться» на ударной волне, возникающей при движении объекта со сверхзвуковой скоростью?
Довольно трудно представить, каким именно образом можно использовать ударные волны, но эта задача становится несколько проще благодаря экспериментам Ника Парзиалеса из Технологического института штата Калифорния и его коллег. Они продемонстрировали, как может выглядеть сферический «серфер» в аэродинамической трубе, движущийся по ударным волнам.
Для изучения данного явления исследователи использовали два нейлоновых шара разного размера, помещенных в аэродинамическую трубу. Когда скорость воздушного потока, обтекающего шары, достигла М4, картина ударной волны была запечатлена при помощи теневого метода фотосъемки.
Последовательно сделанные кадры позволяют увидеть, что шары, стартовавшие вплотную друг к другу, сразу же разделяются, при этом траектория движения малого шара относительно большого совпадает с фронтом ударной волны, вызываемой большим шаром. Другими словами, малый шар путешествует вдоль ударной волны, создаваемой его более крупным «попутчиком».
Группа Парзиалеса разработала трехмерную компьютерную модель, позволяющую рассчитывать различные параметры системы (траектории движения, аэродинамические силы и т.д.). Исследователи говорят, что результат в значительной мере зависит от геометрии системы.
Впрочем, «серферов», путешествующих на ударных волнах, можно обнаружить не только в лабораторных условиях. Одним из примеров такого явления, встречающимся в природе, является распад метеорита, когда меньшие по размеру кусочки скользят вдоль фронта ударной волны, создаваемой самой крупной частью, визуализируя эту поверхность. По сообщению Technology Review
Дата: Суббота, 23.10.2010, 10:46 | Сообщение # 201
МАГ
Группа: Админы
Сообщений: 25076
Статус: Убежал
Ученые перевернули физику вверх тормашками
Незыблемая, как еще недавно считалось, теория относительности в очередной раз подверглась критике. Свои сомнения в справедливости базовых принципов строения Вселенной ученые подкрепляют показаниями современной сверхточной аппаратуры.
Группа британских и австралийских астрофизиков под руководством знаменитого специалиста по далеким галактикам профессора Джона Уэбба провели серию обсерваторных исследований, по итогам которых они готовы опровергнуть теорию Альберта Эйнштейна. Ученые из Университетов Кэмбриджа в Великобритании и австралийского Университета Нового Южного Уэльса проанализировали структуры удаленных туманностей и вычислили, что одна из фундаментальных физических величин - Постоянная тонкой структуры (ее часто называют также Постоянной Альфа) на самом деле не является константой. Ее значение может меняться, а зависит это от положения, из которого проводится наблюдение.
Не посвященные в нюансы теории мироздания, заложенной Эйнштейном и дополненной его последователями, едва ли увидят в открытии Уэбба сенсацию. На самом же деле, выводы, к которым пришел именитый астрофизик, меняют представление о строении Вселенной и физических законов, по которым она существует.
Так, одним из ключевых утверждений теории относительности является постоянство значения скорости света как абсолютного максимума. Публикация выводов Уэбба заставляет усомниться в этом факте. Скорость света, равно как и Постоянная тонкой структуры, которую, очевидно, пора переименовать, может меняться в зависимости от точки пространства, откуда ведутся измерения.
Автор исследования, профессор Уэбб уверен, что новые данные изменят представление о нашем мире: "Если мы все правильно просчитали, это означает переворот физики с ног на голову. Получается, что законы, которые мы распространяем на всю Вселенную, действуют только "локально", для отдаленных же галактик справедливы совсем другие правила игры".
Основные наблюдения астрономы вели из обсерваторий Чили и Гавайских островов, где установлены крупнейшие оптические телескопы в мире. И кстати, именно с помощью этих устройств ученые уже пытались в 2004 г. доказать непостоянство Постоянной Альфа. Удалось же это лишь сейчас. Другой постулат Эйнштейна - константа скорости света - также периодически "штурмуется" физиками. Так, еще десять лет назад специалисты из Принстона сумели провести один, но сенсационный, эксперимент. В камере, заполненной паром, они создали такие условия, что импульс света развил скорость в 300 раз выше, нежели в вакууме.
Дата: Четверг, 04.11.2010, 12:02 | Сообщение # 202
МАГ
Группа: Админы
Сообщений: 25076
Статус: Убежал
Японские ученые сфотографировали атом водорода
Впервые в истории группа специалистов Токийского университета сумела сфотографировать отдельный атом водорода - самый легкий и самый маленький из всех атомов. Исследователи во главе с профессором Юити Икухарой сообщили, что для этого был использован принципиально новый сканирующий электронный микроскоп.
Диаметр атома водорода - примерно одна десятимиллиардная часть метра. Ранее считалось, что сфотографировать его современным оборудованием практически невозможно. На долю водорода приходится более 90 процентов всех атомов во Вселенной, сообщает ИТАР-ТАСС.
Вместе с атомом водорода японскими учеными был сфотографирован и отдельный атом ванадия. Таким же способом можно запечатлеть и другие элементарные частицы. "Теперь мы можем увидеть все атомы, из которых состоит наш мир, - заявил профессор Икухара. - Это прорыв к новым формам производства, когда в будущем можно будет принимать решения на уровне отдельных атомов и молекул".
Дата: Понедельник, 08.11.2010, 18:42 | Сообщение # 203
МАГ
Группа: Админы
Сообщений: 25076
Статус: Убежал
Российскому математику присуждена Премия Пифагора
Профессор Нижегородского государственного университета имени Лобачевского Ярослав Сергеев стал лауреатом престижной международной Премии Пифагора по математике, вручаемой в итальянском городе Кротон. "Профессор сконструировал и запатентовал новый "компьютер бесконечности". Это новый принцип вычисления", – сообщили Интерфаксу в пресс-службе ННГУ. Как пояснили в пресс-службе, Сергеев предложил новый математический язык, который позволяет записывать разные бесконечно большие и бесконечно малые числа.
"При помощи этих чисел можно выполнять обычные операции – сложение, вычитание, умножение, деление – и работать численно с бесконечностью", – пояснил профессор.
"Таким образом, возникает новый инструмент, который позволяет строить новые математические модели, более точно делать вычисления. Это может быть полезно во всех областях, где нужна высокая точность вычислений. Интересно, что этот новый язык позволяет, с одной стороны, упростить, а с другой – усилить математический анализ, который мы учим в школе", – сказал ученый.
В пресс-службе ННГУ отметили, что открытия математика носят фундаментальный характер и позволят решать задачи и уравнения, которые ранее решать не удавалось. Размер денежного приза премии составляет 15 тысяч евро.
Ярославу Сергееву 47 лет. В 1985 году он окончил факультет вычислительной математики и кибернетики Горьковского университета по специальности "Прикладная математика". Профессор ННГУ, работает на кафедре математического обеспечения ЭВМ факультета ВМК ННГУ. Официальный представитель нижегородского университета в Калабрийском университете (город Козенца, Италия), координатор программы "Российско-Итальянский Университет". В 2002 году правительство Италии присудило Сергееву звание выдающегося профессора в Калабрийском университете.
В область научных интересов математика входят параллельные вычисления, глобальная оптимизация, численные вычисления с бесконечно большими и бесконечно малыми величинами, теория множеств, теория чисел, интервальный анализ, фракталы и их приложения.
Сергеев опубликовал более 150 научных работ, среди которых четыре книги, два патента и более 50 статей в международных журналах. По тематике научных исследований читал лекции в Австралии, Великобритании, Италии, США, Японии и других странах.
Дата: Четверг, 11.11.2010, 21:01 | Сообщение # 204
МАГ
Группа: Админы
Сообщений: 25076
Статус: Убежал
Новый вид нейтрино пробил брешь в Стандартной модели микромира
В США, в Лаборатории ускорителей им. Энрико Ферми, больше известной как Фермилаб, ученые обнаружили новый вид нейтрино. Точней, они обнаружили не саму частицу, а намек на следы ее присутствия.
То, что они обнаружили ее аккурат к нашим ноябрьским праздникам, совсем не говорит о незначительности открытия. Нейтрино – это частица, поведение которой не вписывается в Стандартную модель, нынешнюю общепринятую теорию микромира, и даже противоречит этой модели.
На сегодня известно три вида нейтрино, каждый из которых представляет собой дополнение к другому виду частиц – к электронам, мюонам и тау-частицам. Они осциллируют, то есть переходят из одного вида в другой и обратно. Но осциллируют они совершенно неправильно, угрожая порушить удивительно стройную и непротиворечивую в других отношениях Стандартную модель. Чтобы все-таки вписать это поведение в рамки Стандартной модели, физикам необходимо четвертое нейтрино, "стерильное", которое уже само по себе и ни к чему дополнением не является. Это объяснило бы многие странности нашей Вселенной, в частности, причину, по которой материи у нас намного больше, чем антиматерии.
Двадцать лет назад, экспериментируя с пучком антинейтрино в другой лаборатории (Лаборатория Лос Аламоса) и на другой установке под названием Liquid Scintillator Neutrino Detector (LSND), физики обнаружили намного больше нейтринных осцилляций, чем могут обеспечить три вида нейтрино, из чего следовало, что есть четвертый.
Результат был странный, противоречивый, не вызывал доверия, поэтому несколько лет назад в Фермилабе решили его повторить на своей установке Mini Booster Neutrino Experiment, (MiniBooNE). Эксперимент был не полностью идентичен лос-аламосскому – ученые исследовали осцилляции в пучке нейтрино, а не антинейтрино, но это было вроде как бы и все равно, потому что в мире существует симметрия, законы физики для частиц и античастиц одни и те же и, соответственно, результаты должны быть одинаковы.
Эксперимент не подтвердил результатов LSND, и на этом бы все успокоились, но для очистки совести решили поработать еще и с антинейтринным пучком. И ахнули – ускоритель MiniBooNE показал тот же избыток осцилляций, что и LSND двадцать лет назад.
Сухой остаток – стерильное нейтрино вроде бы есть, и это затыкает дыру в Стандартной модели, но при этом нейтрино ведут себя совсем не как антинейтрино, это нарушает принцип симметрии, что проделывает в Стандартной модели новую дыру, еще более зияющую.
Ситуация становится еще более странной, чем была, и физикам остается говорить то, что они говорят, когда сказать нечего: "Надо продолжать эксперименты".
Дата: Суббота, 13.11.2010, 18:41 | Сообщение # 205
МАГ
Группа: Админы
Сообщений: 25076
Статус: Убежал
Ложно-цветное изображение микрорезонатора, полученное с помощью электронного микроскопа. Красная тороидальная часть состоит из оксида кремния, её поддерживает кремниевая основа.
Фотоны плюс фононы: Оптический транзистор
Разработано устройство, позволяющее связать между собой электромагнитные и механические колебания и действующее, как оптический аналог транзистора, в котором можно управлять одним световым лучом с помощью другого.
В исследовании, опубликованном 11 ноября в журнале Science, исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны в Швейцарии и Института Макса Планка в Германии объявили об открытии метода связи фотонов и механических колебаний (фононов), который может оказаться полезным в сфере квантовых коммуникаций и информационных технологий.
Профессор Тобиас Киппенберг и его команда построили устройство, позволяющее контролировать луч света, который проходит через оптический микрорезонатор, с помощью другого луча. Устройство действует как оптический аналог транзистора, в котором один пучок излучения (более мощный) влияет на интенсивность другого.
Оптический микрорезонатор имеет две ключевых особенности. Во-первых, он «захватывает» свет внутри крошечной структуры из оксида кремния, направляя его по круговой схеме. Во-вторых, эта структура вибрирует, как бокал, на строго определенной частоте. Размеры «бублика», закрепленного на кремниевой «подставке», составляют доли диаметра человеческого волоса, и частоты его вибрации в 10 000 раз выше, чем у бокала.
Когда свет попадает на устройство, возникает давление излучения, которое значительно усиливается резонатором. Возросшее давление деформирует «бублик», меняя частоту его колебаний. Взаимосвязь фотонов и фононов приводит к тому, что более сильный лазерный пучок, изменив параметры системы, может «включить» или «выключить» более слабый, также как один электрический сигнал в транзисторе может управлять другим.
«О теоретической возможности возникновения этого эффекта мы знали уже более двух лет, - объясняет Альберт Шлиссер из Института Макса Планка. – Но получить его на практике оказалось непросто».
Применение эффекта, получившего имя OMIT (optomechanically-induced transparency – оптомеханически индуцированная прозрачность) может открыть совершенно новые функциональные возможности фотоники. Например, разработка оптических буферов, которые смогут хранить оптическую информацию в течение нескольких секунд. С точки зрения фундаментальных исследований разработанное устройство предлагает способ управления оптико-механической системой на квантовом уровне, выступая в качестве интерфейса в гибридных квантовых системах – задача, над которой работают многие исследователи по всему миру. По публикации PhysOrg.com
Дата: Понедельник, 15.11.2010, 11:57 | Сообщение # 206
МАГ
Группа: Админы
Сообщений: 25076
Статус: Убежал
Напоминающая соты структура полимера видна на электронной микрофотографии
Окна на солнечную сторону: Свет плюс электричество
Новый совершенно прозрачный для глаза материал поглощает часть солнечного спектра и вырабатывает электричество – чем не основа для окон-энергогенераторов?
Материал, созданный группой исследователей во главе с Мирчей Котлетом, представляет собой пленку из полупроводникового полимера, насыщенного углеродными «мячиками» фуллеренов. При строго определенных условиях материал самопроизвольно формирует упорядоченную структуру, напоминающую пчелиные соты со стороной порядка микронов – и на довольно большой дистанции, порядка нескольких миллиметров.
Для этого через тонкий слой еще жидкого материала пропускали поток крохотных капель воды, которые распределялись по его поверхности равномерно, а затем, пока полимер застывал, - испарялись. Причем, плотность шестиугольников определялась скоростью испарения, а сама она, в свою очередь, определяет в итоге эффективность переноса заряда через новый материал: чем медленнее испарение – тем плотнее упаковка, и тем эффективнее она работает. По словам авторов, это простой и недорогой метод, легко масштабируемый от лабораторных условий до реального массового производства.
В итоге нити самого полимера укладываются по граням шестиугольников, сами же они остаются пустыми – и материал в целом оказывается практически полностью прозрачным. Зато плотно упакованные нити вдоль граней поглощают солнечный свет довольно интенсивно и при этом проводят электрический ток – в том числе и тот, который возникает при облучении материала солнечным светом. По пресс-релизу BNL
Дата: Понедельник, 15.11.2010, 22:43 | Сообщение # 207
МАГ
Группа: Админы
Сообщений: 25076
Статус: Убежал
Физики впервые смогли преобразовать информацию в энергию
Японские физики впервые смогли в эксперименте добиться увеличения внутренней энергии системы, используя только информацию о ее состоянии и не передавая ей дополнительной энергии, говорится в статье исследователей, опубликованной в журнале Nature Physics.
Получение энергии из информации впервые теоретически описал британский физик Джеймс Максвелл в своем мысленном эксперименте. В нем некое существо, позднее названное "демоном Максвелла", охраняло дверь между двумя комнатами. Демон, зная энергию приближающейся к двери молекулы, открывает проход только для "быстрых" молекул, закрывая дверь перед "медленными". В результате в одной комнате окажутся все "быстрые" молекулы, а в другой медленные, и возникшую разницу температур можно использовать в практических целях.
Воплощение такой "демонической" энергоустановки требует намного больших энергетических затрат, чем можно извлечь из образующейся разницы температур, поэтому реальные двигатели, работающие по такому принципу, никогда всерьез не рассматривались учеными. Однако интерес к подобным системам вновь возник в последнее время с развитием нанотехнологий.
Авторы исследования, японские физики, возглавляемые Масаки Сано из Токийского университета воплотили на практике мысленный эксперимент с участием "демона Максвелла".
Ученые использовали в работе полимерный объект размером около 300 нанометров, напоминающий бусину. Ее форма подобрана так, что вращаться по часовой стрелке ей энергетически более выгодно, так как это сопровождается высвобождением механической энергии. Вращение против часовой стрелки, напротив, приводит к "закручиванию" бусины и увеличению запасенной ей механической энергии.
Бусину поместили в специальный раствор, и она из-за своих малых размеров начинала принимать участие в броуновском движении и вращаться - как по часовой стрелке, так и против.
Исследователи с помощью специального оборудования отслеживали каждый поворот бусины, и, когда она вращалась против часовой стрелки, прилагали электрическое напряжение к емкости, в которой она находилась. Такая операция не передавала системе дополнительную энергию, но при этом не давала бусине "раскручиваться" назад. Таким образом, используя только информацию о том, куда провернулась бусина, ученые смогли увеличить запас ее механической энергии лишь за счет энергии броуновского движения молекул.
Закон сохранения энергии при этом не нарушается. Согласно расчетам Сано, эффективность преобразования информации в энергию в их эксперименте составила 28%, что согласуется с теоретическими расчетами.
Такой механизм может использоваться для работы наномашин или молекулярных механизмов, считает Владко Ведрал, физик из Оксфордского университета, не принимавший участия в эксперименте Сано, мнение которого приводит интернет-издание Nature News.
"Весьма любопытно было бы обнаружить использование этого принципа передачи энергии в живых системах", - добавил ученый.
Дата: Четверг, 18.11.2010, 13:13 | Сообщение # 208
МАГ
Группа: Админы
Сообщений: 25076
Статус: Убежал
Ученые получили антиматерию
Физикам из Европейского центра ядерных исследований впервые в истории удалось поймать антиматерию. 38 атомов антиводорода прожили в стабильном состоянии примерно шестую долю секунды, что по меркам ядерной физики фантастически долго и достаточно для того, чтобы начать изучение самой загадочной субстанции во Вселенной.
За этим мигом стоят годы напряженной работы, передает НТВ. Антивещество синтезировали и раньше, но наблюдать за ним и понять какие-либо его свойства было невозможно, так как античастицы сталкивались с обычными и немедленно уничтожались.
На этот раз ученым удалось создать мощную вакуумную ловушку, а в ней — сложнейшее по конфигурации магнитное поле, которое и оттянуло момент аннигиляции. Физики надеются найти ключ к разгадке «великой асимметрии».
Согласно принятой сейчас гипотезе, в момент Большого взрыва, то есть рождения Вселенной, материи и антиматерии образовалось поровну. Но весь наблюдаемый нами мир образуют в основном нормальные частицы. Ученые задаются вопросами, каковы свойства антивещества и почему природа сделала выбор не в его пользу.
Дата: Четверг, 25.11.2010, 10:06 | Сообщение # 209
МАГ
Группа: Админы
Сообщений: 25076
Статус: Убежал
Ученые смогли похитить время
Британским ученым удалось создать установку, с помощью которой можно вызвать у наблюдателя иллюзорный эффект "потери события". Ее действие основано на предположении, что восприятие человеком течения времени некоторым образом зависит от скорости света. Замедляя и ускоряя его, исследователи добились появления некоей "дыры" во времени и пространстве.
Не так давно в интернете появилось сообщение о том, что ученые наконец-то научились управлять временем и пространством. На самом деле это не совсем так. Скорее, следует сказать, что они нашли некий способ управлять восприятием времени и пространства человеком, не прибегая к психотропным веществам, а с помощью одного интересного оптического эффекта.
Суть открытия группы британских ученых из Имперского колледжа Лондона под руководством профессора Мартина Макколла состоит в следующем. Им удалось создать установку, которая работает со светом таким образом, что какие-то предметы или события удается скрыть от человеческого взгляда. При этом, как вы понимаете, эти события, на самом деле происходят, просто наблюдатель их не замечает. А удалось такое благодаря работе по изменению скорости света.
Давно не секрет, что восприятие человеком течения времени некоторым образом зависит от скорости света. В результате экспериментов, основанных, скорее, не на реальных опытах, а на компьютерном моделировании, было установлено, что если свет замедляет свое движение, то время для наблюдателя также начинает как бы "останавливаться". А если свет совсем остановится, то и время также встанет.
Исходя из этого, профессор Макколл предположил, что, если как бы разделить луч света на две части, а потом ускорить переднюю его часть и одновременно замедлить заднюю, можно создать между ними своеобразный "зазор", заполнив его каким-либо событием. А затем, если снова затормозить переднюю часть луча и вновь разогнать заднюю, получится закрыть этот пробел до того, как луч достигнет человеческого глаза. Таким образом, наблюдатель ничего не заметит из того, что произошло в момент данного "зазора".
После того как была сконструирована установка, позволяющая вытворять со светом подобные штуки, ученые проверили это предположение. Выяснилось, что подобный "зазор" создать можно, однако всего на… две миллиардные доли секунды. Однако ученые надеются, что в дальнейшем его можно будет увеличить до нескольких секунд или даже минуты.
"Мы показали, что, манипулируя с тем, как свет, освещающий событие, достигает зрителя, возможно некоторым образом спрятать течение времени. Если встать в конце коридора и провести подобную манипуляцию с человеком, идущим по этому коридору, то для стороннего наблюдателя он будет перемещаться рывками. Так что теоретически этот человек сможет что-нибудь сделать так, что наблюдатель этого не заметит", — прокомментировал перспективы исследований профессор Макколл.
При этом, как вы понимаете, с самим временем и пространством ничего не произойдет, просто на какой-то момент событие будет полностью скрыто от глаз наблюдателя. Не исключено, что подобные разработки будут интересны в первую очередь руководству секретных служб — ведь благодаря им можно будет делать на какое-то время невидимыми не только спецагентов, но и то, чем они занимаются.
Представьте себе, что шпиону нужно вскрыть секретный сейф и забрать из него важные документы. Как это сделать, чтобы камера наблюдения ничего не заметила? С помощью макколовской установки, которая может изменять скорость падающего света и создавать "зазор", позволяющий "бойцу невидимого фронта" войти, вскрыть сейф, забрать документы и спокойно покинуть помещение. Правда, для этого потребуется установка, способная "красть" события на несколько минут.
Однако пока создать подобный прибор весьма сложно. Ведь для того, чтобы образовался временной промежуток продолжительностью всего лишь в две миллиардных секунды, британским исследователям понадобилось более трех километров оптоволоконного кабеля, намотанного на катушку. При нынешних технологиях, чтобы скрыть секунду времени, потребуется более 300 миллионов километров кабеля, а такая катушка будет размером с небольшое здание. Хотя, возможно, аппарат сможет действовать на основе несколько других технологий.
Напомню: два года назад ученые Стефания Резидори и Умберто Бортолоцци из Института нелинейной оптики в Ницце смогли "затормозить" свет до скорости 0,2 миллиметра в секунду. Для этого они использовали устройство с жидкими кристаллами.
Опыт выглядел следующим образом. В одну точку кристалла были направлены два луча света с высокой и соответственно низкой интенсивностью. Благодаря взаимодействию фотонов данные лучи расщепились на несколько отдельных потоков с различными скоростями. В итоге лучи разошлись под разными углами, а кристалл снизил их скорость. Один из лучей замедлился как раз до 0,2 миллиметра в секунду.
Так что, возможно, установку Макколла следует создавать на основе подобных технологий. Хотя и она, без сомнения, нуждается в значительном усовершенствовании. Кроме того, как мы помним, это устройство должно уметь не только замедлять свет, но и ускорять его.
Однако, как бы то ни было, первые шаги к созданию иллюзорного "временного зазора" уже сделаны. Возможно, в скором времени ученым удастся "выкрадывать" из реальности не только секунды, но даже минуты и часы. Главное при этом — не особенно увлекаться…
Дата: Пятница, 26.11.2010, 22:48 | Сообщение # 210
МАГ
Группа: Админы
Сообщений: 25076
Статус: Убежал
Китайские ученые создали антизеркало
Исследование суперлинз позволило ученым из Университета Сучоу (Китай) продемонстрировать новый оптический эффект.
Если с помощью зеркал получают удвоенное изображение предмета (то есть сам предмет и его отражение), то новая установка работает наоборот: исследователи добились того, что несколько одинаковых объектов «превращаются» в один. Такой эффект ученые наблюдали впервые. Предполагается, что с его помощью можно будет усилить яркость светодиодов и мощность лазеров. Отчет об исследовании доступен на сайте препринтов научных статей «Аrxiv.org», а краткое изложение опубликовано на сайте PhysOrg.
Метаматериалы – это искусственно созданные вещества с необычными свойствами. Они содержат периодически повторяющиеся микроструктуры, обуславливающие нетипичное взаимодействие материала с электромагнитными волнами. Наибольшую известность получили метаматериалы, проявляющие необычные оптические свойства. Именно из такого материала была создана суперлинза, обладающая отрицательным коэффициентом преломления. Такие линзы создавались и раньше, но китайские ученые впервые предположили, что они могут проявлять «антизеркальные» свойства.
Чтобы продемонстрировать свою идею, ученые поместили пару идентичных объектов (в их роли выступили цилиндрические проводники) на противоположные стороны от суперлинзы. При соблюдении необходимых фокусных расстояний, наблюдатель с любой стороны от линзы видел только один цилиндрический проводник. Казалось бы, подобной оптической иллюзии можно добиться и при использовании обыкновенного стекла. Однако при замене одного из круглых проводников на эллиптический оба проводника по-прежнему выглядели как один.
Прочти!1. Все используемые аудиовизуальные и текстовые материалы, ссылки на которые размещены на блоге, являются собственностью их изготовителя (владельца прав) и охраняются Законом РФ "Об авторском праве и смежных правах", а также международными правовыми конвенциями. 2. Материалы берутся из открытых источников и предоставляются только для ознакомительного домашнего просмотра. 3. Ресурс не распространяет и не хранит электронные версии материалов. Коммерческое использование возможно после получения согласия правообладателя. 4.Авторам! Если Вы являетесь обладателем авторских прав на материал и против его использования на блоге, пожалуйста, свяжитесь с нами
