Команде исследователей из Оксфордского университета удалось обстрелять кратковременными рентгеновскими импульсами образец алюминия так, что из атомных ядер были выбиты все электроны, а кристаллическая структура металла при этом не изменилась. Получившееся в результате вещество оказалось практически прозрачным в ультрафиолетовом спектре.

"Нам удалось создать абсолютно новое состояние материи, которое прежде никто никогда не видел, – рассказывает один из авторов исследования профессор физики Джастин Уарк. – Но прозрачный алюминий – это только начало. Физические свойства созданного нами вещества очень схожи с материей в глубине больших планет. Поэтому во время исследования мы надеемся узнать много нового о них и об образовании "миниатюрных звезд".

Знание таких процессов может послужить подспорьем для дальнейшего развития технологий ядерного синтеза. Кроме того, ученые предполагают, что не за горами открытие нового вида радиоактивного излучения, которое можно будет создавать искусственным образом, и которое окажется в десятки миллиардов раз мощнее всего, с чем человечество ранее сталкивалось.

Для создания прозрачного алюминия был использован рентгеновский лазер FLASH, каждая вспышка которого выделяет столько же энергии, сколько производит одна электростанция, полностью обслуживающая небольшой город. И вся эта мощность была сконцентрирована на участке, площадь которого составляла двадцатую часть сечения человеческого волоса.

Прозрачный алюминий – очень нестабильное вещество, которое просуществовало под воздействием лазерного луча всего считанные доли секунд. Однако его долговечность не являлась главной целью исследования. В первую очередь ученые хотели продемонстрировать, что с помощью сверхмощных лазерных установок можно создавать абсолютно новые состояния материи.

На вопрос – зачем это нужно – профессор Уарк с улыбкой отвечает: "При определенных обстоятельствах, бомбардируя алюминий рентгеновскими лучами, мы можем перевести материал в новое стабильное состояние – кремний, и так далее. Фактически, мы можем превращать одно вещество в другое. Это философский камень алхимиков, который позволит из мусора делать золото!"

Конечно, для того, чтобы эта гипотеза стала практикой, должно пройти еще очень много времени. Энергопотребление такого процесса трансформации настолько высоко, что об экономической эффективности не приходится даже говорить. Но для теоретической физики и демонстрации достижений современной науки открытие "прозрачного алюминия" является очень важной вехой.
Павел Урушев

Источник: «Правда.Ру».

Источником для производства электричества в SCORE служит тепло от сжигаемых дров или угля. Преобразование тепловой энергии в электрическую проходит в два этапа. Пламя создает тепловой градиент внутри специальной трубки, наполненной газом. Молекулы газа перемещаются от нагретого конца трубки к холодному. Этот процесс сопровождается генерацией акустических волн. В качестве аналогии можно привести чайник со свистком. Акустические волны "собираются" генератором переменного тока, который преобразует механическую энергию в электрическую. Часть акустических волн расходуется на охлаждение морозильного отсека SCORE.

"Тройной гибрид" разрабатывался в течение двух лет. В настоящее время новое устройство проходит полевые испытания в Великобритании и Непале. В первую очередь SCORE предназначается для жителей Африки, многие из которых вообще не имеют доступа к электроэнергии.

В начале 2009 года устройство, которое позволит жителям развивающихся стран готовить вообще без использования топлива, стало победителем конкурса экологичных изобретений, организованного газетой The Financial Times. "Чудо-прибор" состоит из двух коробок и листа пластика.

Источник: www.inline.ru.

Какой принцип принцип положен в основу супер-оружия?
"В настоящее время все системы вооружения оснащены радиоэлектронными компонентами. Если у вас есть мощный и компактный источник радиоизлучения - а мощный, по нашим представлениям, это один гигаватт (ГВт), то всю электронику противника можно единовременно вывести из строя. Но есть в арсенале и устройства, отключающие электронное оборудование на короткое время - на 20 минут, например, во время проведения спецопераций", - отметил академик.

Каковый размеры устройства?
Созданное нами устройство размером с небольшой портфель и имеет мощность в один ГВт. Для сравнения: ГВт энергии - это две очереди "ДнепроГЭС", или один Чернобыльский реактор. Есть наработки по источникам излучения с охватом в километр, есть - в 200 метров", - уточнил Владимир Фортов.

Устройство действует только на электронику противника?
К сожалению, будет локально выведена из строя не только аппаратура противника, но и все электронные устройства мирных жителей. Но когда война уже началась - победа важнее.

Как долго может работать это чудо-оружие?
"Примерно одну секунду - больше и не требуется, чтобы полностью вывести из строя все электронные компоненты противника, включая локаторы, приборы ночного видения, электронные прицелы, мобильные средства связи, а также приемники спутниковой навигации GPS. На расстоянии можно останавливать танки, сбивать с курса истребители, подрывать радиоуправляемые мины", - заключил академик РАН.

Источник: РИА Новости.

В нескольких сантиметрах от дисплея, установленного на лабораторном столе, парит оранжевый шарик. Участник эксперимента проводит по нему рукой, демонстрируя, что это голограмма, а не настоящее физическое тело. Затем он бьет по нему рукой, и шарик приходит в движение: отскакивает от невидимого пола и возвращается под ладонь испытателя, словно настоящий. В следующей демонстрации пользователь держит руку ладонью вверх. Виртуальные трехмерные капли падают на нее, затем по ней бегает маленький трехмерный зверек. На видео это незаметно, но человек чувствует и капли, и зверька.

Простые и сложные технологии
В основе разработанной японцами системы лежат одна довольно простая и пара сложных, уникальных технологий.

Прежде всего это голографический дисплей Holovision, способный проецировать изображение на небольшом удалении от экрана, не требуя от пользователя наличия специальных очков. Причем изображение трехмерное, цветное и в высоком разрешении.

Эффект создается в результате проецирования изображения с LCD-проектора на вогнутое зеркало.

Именно благодаря этой технологии у сотрудников Shinoda Lab получилось создать цветной и весьма реалистично выглядящий шарик.

Заставить шарик двигаться по желанию пользователя разработчики сумели с помощью довольно известного и уже не раз использовавшегося неординарным образом гаджета — контроллера Wiimote для приставки Nintendo Wii. Расположив два контроллера по краям экрана, а также написав специальное приложение, специалисты лаборатории создали простую и дешевую систему отслеживания движений, которая заставляет шарик отскакивать от руки испытателя.

Однако настоящее изобретение и изюминка данной технологии в том, что трехмерный объект не только видится реальным, но и в известной степени правдоподобно осязается.

Тактильный дисплей
Созданный в Shinoda Lab тактильный дисплей — разработка, делающая всю систему уникальной.

Принцип его работы заключается в том, что сфокусированные в определенной точке ультразвуковые волны создают небольшое акустическое давление, в свою очередь вызывающее тактильные ощущения, сила которых и участок тела, где они ощущаются, могут быть отрегулированы. Множество ультразвуковых преобразователей на поверхности дисплея позволяют проецировать разное давление на разные участки ладони пользователя, отчего создается трехмерный тактильный эффект.

Чтобы продемонстрировать работу дисплея, сотрудники Shinoda Lab написали несколько развлекательных приложений, описанных выше. Конечно, при попадании виртуальных капель на ладонь пользователь не почувствует их влажность, так же как и не почувствует тепла лапок бегающего по ладони виртуального зверька, но давление, которое оказывают на ладонь падающие капли, по заверениям японских ученых, симулировать удалось.

Пока тактильная голографическая система существует в единственном экспериментальном экземпляре. И должно быть, она не покинет пределов лаборатории и всевозможных hi-tech-выставок еще очень долгое время. По крайней мере до тех пор, пока голографическое видео не станет более доступным. В том, что подобная разработка может оказаться востребованной, сомневаться сложно: трехмерный объект, парящий в воздухе, уже само по себе впечатляющее зрелище; объект, прикосновение к которому вызывает тактильные ощущения, — зрелище, впечатляющее вдвойне.

Источник: © ООО "Инфокс-Интерактив" 2009 г.

Прогресс оптических технологий в вычислительной технике и связи невозможен без одновременного развития их элементной базы – средств мультиплексирования, коммутации, передачи сигналов. Новое слово в этой области – фотонные кристаллы, способные не только заменить традиционные элементы оптических систем, но и стать основой для фотонных интегральных схем – альтернативы электронных БИС. Значение таких схем поистине революционно. Конечно, сегодня фотонные кристаллы – это лишь лабораторные объекты, но их потенциальные возможности настолько широки, что промышленная реализация данных структур, скорее всего, не заставит себя долго ждать.

Фотонные кристаллы (ФК) – это искусственные периодические диэлектрические структуры (материалы) с запрещенной зоной, препятствующей распространению света в определенном частотном диапазоне. Создавая точечные дефекты (или резонансные полости) в таком кристалле, можно захватить фотоны в “ловушки” запрещенной зоны (локализовать фотоны в полостях дефекта), а затем определенным образом использовать. Частотный диапазон и другие параметры такой полости можно задавать достаточно просто. Регулярные структуры интегральных оптических волноводов (или диэлектрических стержней) с круглым, прямоугольным или шестигранным сечением позволяют формировать диэлектрическую (оптическую) и даже гибридную (диэлектрически-металлическую) кристаллические структуры, которые обладают удивительными свойствами [1].
Идея фотонных кристаллов впервые была предложена в 1987 году Эли Яблоновичем (Eli Yablonovitch, сейчас – сотрудник университета UCLA в Калифорнии). Однако предложенная им технология мало подходила для формирования структуры кристаллов, которая позволяла бы работать с оптическими длинами волн в широко известных окнах прозрачности (850, 1310, 1550 нм). С этой проблемой справляется новая технология, разработанная специалистами Scandia Lab. (США).
В простейшем случае ФК можно получить путем добавления периодической структуры к обычному оптическому волноводу. Технологический процесс заключается в осаждении слоя кремния на подложку SiO2 с последующим формированием в Si-слое точечных дефектов, в целом периодических, но с локальной нерегулярностью, которая и создает необходимые эффекты. Фотонные кристаллы позволяют реализовать такие недоступные для обычных оптических устройств эффекты, как передача оптического луча с поворотом на 90о практически без потерь мощности и пересечение двух оптических волноводов в одной плоскости с пренебрежимо малым уровнем переходных помех.

Типы фотонных кристаллов
Описаны три типа фотонных кристаллов: одномерные, двумерные и трехмерные. Одномерный периодический ФК можно создать путем нанесения полосы кремния с прямоугольным сечением на подложку SiO2 и вытравливания в ней отверстий, расположенных на одной линии вдоль полосы на равном расстоянии друг от друга (рис. 1). Такая структура формирует запрещенную зону, в чем-то аналогичную запрещенной зоне в полупроводниковых материалах. Для создания точечного дефекта (резонансной полости) расстояние между двумя отверстиями должно незначительно превышать период структуры. Так, для прототипа ФК с резонансной длиной волны 4500 нм расстояние между щелевыми (с продольной осью щели вдоль продольной оси полосы) отверстиями составляло 1800 нм [2]. Примерно такой же была длина щели в продольном направлении. В другом прототипе (с центральной резонансной длиной волны 1540 нм) на кремниевой полосе вытравливалось восемь отверстий диаметром 200 нм с периодом 220 нм, кроме интервала между четвертым и пятым (центрально-симметричными) отверстиями, который был чуть больше.
Точечный дефект (резонансная полость) действует следующим образом. Белый свет, вошедший с торца планарного волновода (кремниевой полосы) распространяется вдоль него. Волна с резонансной частотой захватывается между двумя центральными отверстиями (благодаря сформированной в структуре запрещенной зоне) и многократно отражается назад-вперед между этими отверстиями (внутреннее отражение из-за зеркального эффекта в резонансной полости). Оптические колебания на резонансной частоте усиливаются за счет энергии поступающего света аналогично тому, как это происходит, например, в оптических усилителях Фабри-Перо. Другие же спектральные компоненты экспоненциально угасают (из-за запрещенной зоны). При достаточном усилении свет резонансной частоты вырывается из резонансной полости и выходит из торца волновода. Например, для второго прототипа резонансная полоса длин волн может составить 400 нм: от 1300 до 1700 нм с центральной длиной волны 1540 нм, что практически перекрывает используемые для оптической связи последние два окна прозрачности. Зеркальный эффект обусловлен значительной разницей в коэффициентах преломления Si (высокий) и SiO2 (низкий).
Двумерный периодический ФК получают, формируя периодическую структуру вертикальных диэлектрических (Si) стержней, посаженных “квадратно-гнездовым способом” на подложке из двуокиси кремния. Ячейкой двумерного ФК может служить симметричная решетка из девяти стержней, оптический дефект в которой вызван изменением диаметра центрального стержня на 50% (рис. 2) [3].
Двумерная регулярно-симметричная решетка также формирует запрещенную зону, которая препятствует прохождению оптического луча вдоль стержней. В двумерном ФК можно создать не только точечный, но и линейный дефект, который позволяет задавать направление распространения луча на резонансной частоте.
Трехмерный периодический ФК – это трехмерная регулярно-симметричная решетка, создающая трехмерную же запрещенную зону, препятствующую прохождению света через ФК. В таком ФК можно создать пространственный дефект, способствующий прохождению света определенной частоты в заданном направлении в пространстве. В силу сложности создания трехмерного ФК его часто моделируют двумерным ФК, создать который значительно проще.
Первый трехмерный ФК был получен Яблоновичем в 1991 году для работы в микроволновом диапазоне. В качестве заготовки использовался куб диэлектрика, на поверхность которого наносилась маска с массивом отверстий, каждое из которых затем рассверливалось по трем направлениям под углом 35о к вертикали и 120о друг к другу так, что в горизонтальном сечении формировались массивы из трех отверстий, расположенных в вершинах равностороннего треугольника (рис. 3). Данная структура получила название кристалла Яблоновича.
Учитывая сложность изготовления такого кристалла, были предприняты другие попытки его получения. Так, в 1994 году Фан (Fan) и его коллеги предложили структуру кубического ФК, рассчитанного на субмикронные технологии и собранного послойно из двух различных диэлектрических материалов (Si и SiO2). Каналы из материала с низким коэффициентом диэлектрической проницаемости e расположены в шахматным порядке и проходят через материал с высоким e. В кубе вытравливались строго вертикальные отверстия, формирующие в плоскости ту же треугольную структуру, что и в ФК Яблоновича (рис. 4).
Однако наиболее технологична структура трехмерного ФК, формируемая по методу Лина-Флеминга (Shawn Lin и Jim Fleming из Scandia Lab.) [4]. На кремниевую подложку наносят первый слой SiO2, в котором нарезают параллельные борозды, заполняемые поликремнием. Этот процесс повторяют, но так, что в каждом следующем слое двуокиси кремния направление нарезки борозд перпендикулярно предыдущему. После изготовления многослойной заготовки (первоначально в лаборатории была получена шестислойная структура) двуокись кремния удаляют, оставляя трехмерный остов из поликремниевых стержней (рис. 5). Эффективность захвата светового потока такой структурой – 95%. Однако наибольшая эффективность достигается при девятислойной структуре.
Для создания световодного канала в этой структуре (например, для эффективного поворота светового потока под углом 90о) из нее нужно удалить один или несколько стержней, что непросто, но вполне возможно в рамках описанного технологического процесса.

Зачем нужны фотонные кристаллы
Фотонные кристаллы найдут широкое применение в фотонных (оптических) интегральных технологиях для создания фотонных интегральных схем (ФИС). Эти схемы необходимы не только для перспективного оборудования оптических сетей связи, но и для сверхбыстродействующих компьютерных систем. Так, используя систему связанных линейных и пространственных дефектов, можно формировать сложную геометрию пространственного оптического волновода, аналогично топологии электрических связей в электрических интегральных схемах (ЭИС). Следовательно, технология формирования ФК может быть использована для изготовления ФИС, способных в будущем заменить ЭИС в микропроцессорной технике. Такая замена позволит резко сократить высокое энергопотребление, характерное для всех ЭИС, а также увеличить тактовые частоты и скорость передачи данных за счет более высокой скорости распространения оптического луча по сравнению с фазовой скоростью электрического сигнала.
Кроме того, ФК применимы в ряде сложных, хотя и частных функциональных задач, таких как поворот оптического луча на 90о, пересечение в плоскости двух оптических волноводов с минимальными переходными помехами и эффективная фильтрация отдельной оптической несущей.
Поворот оптического луча в оптическом волноводе без существенных потерь возможен только при условии, что радиус поворота значительно больше длины волны луча света. Соблюдение этого условия в интегральной оптике затруднительно, а то и невозможно, особенно для диапазона, соответствующего третьему окну прозрачности, – 1550 нм.
Поворот луча удобнее рассматривать в плоскости и применительно к двумерному ФК. Запрещенная зона препятствует прохождению света (определенной спектральной полосы) в слое материала. Для прохождения луча формируется не точечный, а линейный дефект структуры (например, убирается один ряд стержней). Для поворота луча на 90о формируют два линейных дефекта, соединенных под прямым углом. Физически это сводится к удалению ряда стержней на предполагаемом пути следования луча, – в периодической двумерной структуре создают прямоугольный канал (рис. 6), выходу излучения из которого препятствует запрещенная зона.
Теоретически прохождению луча препятствуют отражения, однако фактически эффективность передачи может быть близка к 100%. Как видно из рис. 6, радиус поворота имеет порядок 2a, (где a – период решетки), что меньше длины волны луча. Такой поворот можно рассматривать как явление, аналогичное одномерному резонансному туннельному эффекту в квантовой механике.
Другая проблема, связанная с созданием ФИС, – это пересечение оптических волноводов в одной плоскости. В электрических ИС она решается путем создания многослойных структур и связи слоев перемычками. Если просто перекрестить два оптических волновода в одной плоскости, то уровень переходной помехи, вызванной взаимодействием лучей, достигнет 30—40%. Также велики потери из-за отражения сигнала от центра пересечения волноводов. Чтобы устранить причины этих потерь в двумерном ФК, необходимо соблюдение трех условий [5]: волноводы должны иметь зеркальную симметрию относительно своих осей и быть одномодовыми; резонансная полость в центре пересечения волноводов не должна нарушать зеркальные плоскости обоих световодов; резонансные моды волноводов должны различаться по четности (четная и нечетная мода, рис. 7).
Резонансная полость имеет (в проекции) вид ячейки двумерного ФК – симметричная решетка из девяти стержней с диаметром центрального стержня, на 50% превышающим остальные (рис. 2). Согласно работе [5], переходная помеха при соблюдении указанных условий может уменьшиться на восемь порядков.
Возможно и применение ФК в качестве фильтра, выделяющего определенную оптическую несущую, например, из набора несущих потока WDM, в оптических мультиплексорах ввода/вывода и устройствах оптической маршрутизации.
Проблема фильтрации оптической несущей или волны с определенной длиной из дискретного спектра длин волн возникла в оптике давно и решалась различными, как правило традиционно оптическими, средствами. Общий недостаток обычных полосовых оптических фильтров (ПОФ) – относительно большая ширина полосы и низкая добротность, а значит – низкие разрешающая способность и избирательность. ПОФ были приемлемы для систем с WDM и DWDM, когда разнос несущих составлял 200 ГГц (~1,6 нм). При 100 ГГц (~0,8 нм) они стала критичными, а при 50 ГГц (~0,4 нм) – неудовлетворительными. В связи с этим в последнее время параллельно решаются две задачи: создание систем ввода/вывода несущих для плотных (DWDM) и высокоплотных (HDWDM) систем WDM и разработка высокодобротных узкополосных фильтров, которые могли бы обеспечить требуемые параметры этих систем.
Общая проблема выделения оптической несущей (канала) может быть решена с помощью приведенной на рис. 8 схемы с фильтром канала вывода (ФКВ, CDF – Channel Drop Filter) [6], использующего резонансную полость или, в общем случае, оптическую резонаторную систему (ОРС).
Cхема вывода состоит из двух оптических волноводов: общей шины (bus) и шины вывода (drop), связанных между собой ОРС. Оптическая волна, распространяющаяся в общей шине в прямом направлении, возбуждает в РП определенную моду (или моды) колебаний, которая переходит из РП в шину вывода в результате взаимодействия с ней и распространяется в прямом или обратном направлении. Конструкция ОРС определяет параметры фильтра (например, число мод) и эффективность передачи энергии из общей шины в шину вывода. В отличие от других конструктивных решений РП, только микрополости в ФК позволяют получить одну резонансную моду и обеспечить минимум потерь на излучение, доводя передачу энергии и эффективность до 100%.
При реализации схемы, приведенной на рис. 8, возникает проблема проникновения в общую шину сигнала отражения моды, возбужденной в РП. Этот сигнал распространяется как в прямом, так и обратном направлении. Для его компенсации можно создать две зеркально симметричные (четные и нечетные) моды одной частоты, которые позволили бы компенсировать составляющие сигнала, распространяющиеся в обратном направлении в обеих шинах.
Одно из схемных решений фильтра канала вывода с ОРС на основе фотонного кристалла показано на рис. 9 [6]. Решетка двумерного ФК образована двумя типами стержней: четыре стержня с e=9,5 (черные кружки) и остальные – с e=11,56 (белые кружки). Диаметр стержней – 0,2а, где а – постоянная решетки. В решетке сформированы два параллельных волновода: общая шина и шина вывода. Две одинаковых РП симметрично расположены между волноводами (между черными стержнями). Они имеют вид ячейки двумерного ФК с точечным дефектом в центре (диаметр центрального стержня – 0,05а, e=6,6). Расстояние между ячейками, равное 5а, выбрано для уравнивания их добротности, которая достигает 1000. Две РП нужны для создания двух мод, одинаковых по частоте, но зеркально симметричных относительно плоскости, перпендикулярной к линии волноводов. На рис. 9 показано распределение напряженности поля в стационарном состоянии. Синий цвет соответствует положительному максимуму, черный – отрицательному минимуму, светло-серый – нулевому уровню напряженности поля.
Проведенное машинное моделирование [6], показало, что при выбранных параметрах ФК сигналы, распространяющиеся в обратном направлении в шине вывода, практически полностью компенсируются (на рисунке их следов не видно), а амплитуды сигналов, распространяющихся в прямом направлении составляют, 99% от резонансных в шине вывода и практически отсутствуют – в общей шине (на рисунке их также не видно).
В [6] описано и другое схемное решение, основанное на более сложном расчете механизма компенсации, где требуется только одна РП при диаметре центрального стержня 0,6а и других соотношениях e окружающих стержней.

Фотонный кристалл с управляемой шириной запрещенной зоны
Описанные выше ФК формировались так, что ширина их запрещенной зоны была фиксированной и неуправляемой. В 1999 году усилиями группы Саджива Джона (Sajeev John из университета Торонто) удалось создать структуру фотонного кристалла с управляемой шириной запрещенной зоны. ФК построен на основе искусственного кристалла опала, причем воздушные пустоты кристалла заполняют кремнием, затем субстанцию опала вытравливают, формируя инверсную опалу кристаллическую структуру с периодически расположенными сферическими пустотами (рис. 10) [7]. Запрещенная зона данной структуры препятствует распространению длин волн в диапазоне 1380–1620 нм (8% относительно центральной длины волны 1500 нм). Для управления шириной запрещенной зоны внутренние поверхности сфер покрывались (методом инфильтрации) жидкокристаллическим нематиком с низким коэффициентом преломления (темно-голубая полусфера на верхнем срезе кристалла, рис. 10). В результате относительная ширина запрещенной зоны уменьшилась с 8 до 1,6%. Кроме того, прикладывая внешнее магнитное поле, можно управлять шириной запрещенной зоны в диапазоне 1,6–0%. Этот эффект сравним с управлением потоком электронов в полупроводнике с помощью электрического поля.
Управление шириной запрещенной зоны с помощью магнитного поля позволит создать более эффективные и простые, чем на основе фильтров канала вывода, структуры коммутаторов (в том числе и распределенные, так как свет может коммутироваться в нужном направлении путем приложения поля к определенной области ФК). Кроме того, возможно более точно управлять положением луча, проходящего через распределенную структуру ФК, что облегчает его маршрутизацию – динамическую или статическую, в плоскости или пространстве. Однако еще предстоит преодолеть такие проблемы, как управление степенью инфильтрации жидких кристаллов и равномерность их распределения по внутренним поверхностям сфер.

http://www.electronics.ru/

Физики предложили использовать для создания этого «фокуса» метаматериалы - композиты, имеющие свойства, не встречающиеся в природе, в частности, имеющие отрицательную диэлектрическую и магнитную проницаемости.

Рис. 1. Теоретическая модель «портала» (внизу) и моделирование его взаимодействия с поперечной электрической волной на частоте 2 ГГц.
Фото: compulenta.ru
Структура «скрытого портала» представлена в нижней части рисунка № 1. Синим цветом показан материал с большим отрицательным значением диэлектрической проницаемости ε0 = -10 000 и магнитной проницаемостью µ0 = 1 (идеальный проводник). Красным выделен участок с отрицательными значениями обоих параметров (ε = µ = -1). Желтым обозначена та часть пространства, которая участвует в создании иллюзии. А абсолютно свободной остается область положительных значений «Х».

То, что «фокус» работает, показали результаты моделирования распространения поперечной электрической волны (частота - 2 ГГц). «Скрытый портал» не дал излучению проникнуть сквозь виртуальную стену, в то время как любой другой физический объект легко прошел бы сквозь дырку, находящуюся справа от центра.

- При наблюдении «портала» в том интервале частот, в котором у метаматериала будет отрицательный показатель преломления, вы увидите нечто вроде зеркала, - объясняет особенности открытия автор разработки Хуаньян Чэнь. - Если этот метаматериал будет сохранять отрицательный показатель преломления в диапазоне 300–800 нм, «портал» сможет эффективно блокировать оптическое излучение.

Приходится только гадать, как могут использовать военные новую хитроумную игрушку от физиков.

«Портал», работающий на базе железоиттриевого граната на частоте 2,55 ГГц.
При напряженности внешнего магнитного поля в 500 Э (а) эффективный показатель преломления
метаматериала равен -1, и прохождение волны блокируется. При
уменьшении напряженности до 475 Э (b) этот показатель равен 1, и волна свободно проходит.
В случае исключения метаматериала (с) волна также проходит
Фото: New Journal of Physics

Кстати, а вы знаете, что если во сне вы видите грязные, накатывающиеся на берег во время шторма волны (не электромагнитные, а морские), то вы совершите роковую ошибку.
Светлана КУЗИНА — 14.08.2009

http://kp.ru/daily/24342/533228/print/

Чудо Зарядник использует запатентованную импульсную систему. Устройство способно определять бракованные батарейки и, если вам попадутся такие, то устройство не будет их заряжать.

Устройство Чудо Зарядник способно перезарядить батареи почти всех размеров, включая AA, AAA, C, D, PP3 (9v) и N. Оно совместимо с щелочными батарейками, перезаряжаемыми Ni-Cad, NiMH, большой мощности, цинкового и углекислотного типа. Это зарядное устройство поможет вам получить немного больше пользы от батареек.

Вы также можете перейти на батарейки, которые можно зарядить через USB. Оба решения позволят чуть меньше загрязнять экологию, так как пока у нас нет эффективного способа утилизации батареек, хотя некоторые решения предствлены тут.

http://news-future.org.html

В связи с повышением температуры Мировой океан нагревается, и это провоцирует выбросы метана. И чем жарче становится, тем больше газа попадает в земную атмосферу.

"Наша группа обнаружила на поверхности воды следы как минимум 250 крупных метановых пузырей, каждый из которых имеет площадь 50 – 100 метров", - говорится в заявлении совместной германо-британской группы океанологов, проводивших исследования к северу от Норвегии. Пока газ не успевает добраться до атмосферы, так как растворяется в воде, но так будет недолго – скорее всего, в полярных широтах уже есть места, где идет выброс метана в атмосферу, полагают эксперты.

В последний раз, когда метан в огромных объемах поднимался на поверхность, Земля как раз выходила из последнего Ледникового периода.

Помимо океанических выбросов, увеличение количества метана зафиксировано и благодаря другим источникам. Интенсивное облучение ультрафиолетом, повышенное загрязнение воздуха, излишняя влажность и засуха заставляют некоторые виды растений выделять метан вместо кислорода.

http://www.utro.ru/articles/2009/08/19/832169.shtml

Развенчать миф о долговечности отходов из популярного материала взялся один из участников ежегодного собрания Американского сообщества химиков, состоявшегося в среду.

Представляя свой доклад, японский ученый Кацухико Сайдо заявил, что пластик, исключительно износостойкий в повседневной жизни, в некоторых условиях «подвергается разложению наравне с другими популярными «мусорными» материалами». Среди таких кондиций он назвал агрессивную морскую среду и резкие перепады температур.

«Мы обнаружили, что пластик в океане разлагается действительно быстро, так как подвержен влиянию дождя, солнца и других агрессивных природных явлений», - указал Сайдо. Однако он подчеркнул, что это не повод радоваться возможности избавления от полимерных отходов. По словам ученого, при разложении пластмасса, особенно в подобных условиях, выделяет массу токсичных веществ, таких как бисфенол А и ПС-олигомер, которые могут привести к серьезным гормональным нарушениям у животных.

В ходе своего выступления японский химик вновь напомнил миру о существовании гигантского мусорного «острова», дрейфующего в Тихом океане между Калифорнией и Гавайскими островами. Огромное скопление отходов, по площади превышающее штат Техас, представляет «серьезную угрозу» морским обитателям и человеку, передает ИТАР-ТАСС.

http://www.vz.ru/news/2009/8/20/319336.html

Начнем с того, что работа физика хоть и вышла в солидном журнале Physical Review Letters, однако одобрения научного сообщества еще не получила. Заслуживающим внимания эту работу (в которой, к слову, всего четыре страницы) делает то, что специалисты, успевшие с ней ознакомиться, называют подход Макконе "новаторским". Но при этом соглашаться со всеми выводами итальянского физика они не спешат.

Т-симметрия и энтропия
Есть такие слова, так называемые палиндромы, которые можно читать в любом направлении - справа налево или слева направо. Например, слово "топот". Так вот, T-симметрия - это что-то похожее: между событиями, описываемыми симметричными законами, которые работают в прямом порядке и обратном, нет никакой разницы. Формально последнее означает, что формулы, описывающие те или иные явления, остаются верными, если в них t (переменную, отвечающую за время) заменить на -t.

С другой стороны, всем известно, что если чашку горячего чая поставить в холодильник (делать этого, правда, не рекомендуют производители бытового оборудования), то она со временем остынет. Можно представить, что в какой-то момент процесс повернет вспять: чай снова разогреется, а воздух в холодильнике охладится (как будто мы "промотали" время в реальном опыте с чаем назад), - однако в действительности такого еще никто не наблюдал.

Здесь в роль вступает так называемая энтропия - мера необратимого рассеяния энергии (сейчас этот термин перекочевал во всевозможные области знаний от статистической физики до теории информации, о чем будет сказано чуть ниже). Согласно второму закону термодинамики, все происходящие в замкнутой системе процессы приводят к росту этой самой энтропии. Поэтому в опыте с чаем и холодильником обратный по времени процесс с разогревом невозможен.

Направление времени
Впервые понятие энтропии было введено в работах физика Рудольфа Клаузиуса в 1865 году как мера необратимого рассеяния энергии. Клаузиус использовал этот термин для объяснения того факта, что тепло всегда передается от горячего тела к холодному.

За замечательную идею роста энтропии физики ухватились и попытались применить ее в более общем случае для объяснения глобального направления движения времени во Вселенной. Однако эти попытки почти сразу наткнулись на серьезные трудности. Согласно одним теориям, Вселенная постоянно увеличивает энтропию потому, что изначально находилась в состоянии с очень малым значением этой величины. Согласно другим, второе начало термодинамики работает не только в частных случаях (горячее/холодное), но и в космических масштабах (против последнего, например, возражал знаменитый физик Лев Ландау: он полагал, что подобный подход не учитывает общую теорию относительности). Самые "резкие" исследователи вообще предлагают отменить саму теоретическую возможность обратимости времени и поправить физические законы так, чтобы T-симметрия стала в принципе, даже в рассуждениях, невозможна.

Изучив список возможных вариантов решения проблемы (он приводится в конце работы итальянского физика), Макконе предложил новое и элегантное решение. Согласно его теории, события, в которых время движется в обратном направлении, вполне могут происходить. Может быть, даже происходят. Однако информационное устройство Вселенной таково, что никаких данных об этих событиях не сохраняется (и не может сохраниться). Таким образом, они абсолютно неотличимы от тех событий, которые никогда не происходили.

Теория Макконе
В качестве основного аппарата для формализации этого несколько философского объяснения Макконе выбрал квантовую механику. Полезным свойством этой теории является то, что в ней имеется прекрасный аналог термодинамической энтропии - энтропия фон Неймана, которая, в некотором смысле, является мерой хаотичности информации в квантовой системе.

Для пояснения своей идеи Макконе предлагает следующий умозрительный эксперимент. Представим, что у нас имеется получатель информации Алиса и передатчик информации Боб (двух этих персонажей физики мучают своими экспериментами еще со времен Эйнштейна). Представим, что Алиса сидит в удобной, но совершенно отгороженной от всего остального мира лаборатории. В этом случае она является подсистемой системы "лаборатория". Ее друг Боб, который обитает вне лаборатории, посылает Алисе атом, спин которого находится в состоянии квантовой неопределенности (суперпозиции двух базовых состояний). В результате появляется система "атом-лаборатория".

Когда Алиса измеряет спин атома, то она получает некоторое конкретное значение. При этом с точки зрения системы "лаборатория" (которая стала подсистемой системы "атом-лаборатория") энтропия возрастает. В свою очередь Боб, который находится вне лаборатории, ничего не знает о результатах измерения. Таким образом, для него энтропия системы "атом-лаборатория" не изменилась. Более того, с точки зрения Боба взаимодействие Алисы и атома привело к их "квантовому запутыванию", то есть две подсистемы системы "атом-лаборатория" оказались взаимосвязаны.

Представим теперь, что в нашем эксперименте Боб наделен сверхспособностями - квантовая система "атом-лаборатория" находится в его полной власти. Предположим, он решает распутать атом и Алису. С точки зрения системы "лаборатория" это приводит к уменьшению энтропии фон Неймана. При этом спин атома снова переходит в неопределенное состояние. Последнее означает, что вся прежняя информация об измерениях должна исчезнуть (иначе никакой неопределенности не получится). В результате, все данные в лаборатории Алисы исчезают, включая память о проведенном эксперименте. Таким образом, энтропия уменьшилась, однако никто этого не запомнил. В рамках своей работы Макконе формализует данный мысленный эксперимент математически.

Отсюда итальянский физик делает замечательные выводы. Действительно, пусть процессы, в которых время идет в обратном направлении, происходят. Но тогда эти процессы приводят к уменьшению энтропии. Однако, как было доказано в мысленном эксперименте (а в работе Макконе - математически), эти события не оставляют информационных следов, а значит, их невозможно изучать.

И в заключение
Еще раз хочется отметить, что новая теория пока не является общепринятой, но элегантность рассуждений подкупает. Хочется верить, что идеи Макконе получат дальнейшее естественное развитие. А мы пока продолжим двигаться вперед во времени.
Андрей Коняев

http://lenta.ru/articles/2009/08/20/time/

"Если считать, что мы не совершим ни единой ошибки, думаю, все должно сработать, и первые синтетические образцы у нас будут к концу этого года", - заявил Вентер. Издание поясняет, что доктор Вентер занимается этой проблематикой вот уже десять лет. Уже сейчас он применяет синтетическую биологию для создания бактерий, способных превращать уголь в более чистый природный газ, и водоросли, которые могут перерабатывать двуокись углерода в углеводородное топливо. Также он работает над аналогичными способами создания лекарств и вакцин.

Подобные заявления появились после того, как ученые из института Вентера объявили о завершении разработки нового метода трансплантации ДНК бактерии, что по сути означает преодоление основного барьера, мешавшего прежде биологам создать искусственную жизнь.

Как пишет The Times, первый шаг в этом направлении команда Вентера сделала еще в 2007 году, когда геном бактерии Mycoplasma mycoides был имплантирован в клетки родственной ей Mycoplasma capricolum, что привело к мутации в Mycoplasma mycoides.

Как пишут ученые в журнале Science, успех той трансплантации объясняется таким химическим процессом, как метилирование. Однако до сих пор им не удавалось добиться метилирования искусственного, "запрограммированного" генома при его имплантации в клетку. Проще говоря, теперь ученые предлагают метилировать воссозданный ими в лабораторных условиях геном до трансплантации, что позволит ей успешно трансформировать клетку-реципиент.

Источник: The Times

Чтобы уменьшить стоимость солнечных ячеек, исследователи совместили оптимальный (относительно дешёвый) полупроводниковый материал с более простой и недорогой технологией его обработки.

Вместо традиционного осаждения состава из газовой фазы в вакуумной камере (что требует высоких рабочих температур) учёные разработали метод распыления на подложку краски, состоящей из армии фоточувствительных наночастиц (что, к слову, похоже на вот это исследование).

В роли воспринимающего свет состава был применён селенид меди-индия-галлия CIGS. (Его, кстати, далеко не первый раз используют для формирования экспериментальных солнечных панелей различными необычными методами.)

Коргель и его коллеги разработали и отшлифовали метод синтеза частиц CIGS, которые по размеру в 10 тысяч раз тоньше человеческого волоса. Взвесь таких частиц превращается в краску, которую легко нанести на основу будущей батареи при комнатной температуре.

Если будет создан ещё и способ аналогичного распыления подложки и других необходимых батарее элементов (вроде собирающих ток электродов), откроется путь к нанесению солнечных батарей прямо на крыши домов в виде нескольких слоёв краски.

Но пока даже простая окраска готовой полимерной подложки демонстрирует путь получения недорогих солнечных преобразователей. Брайан и его коллеги изготовили несколько таких фотоэлектрических ячеек. Их КПД, увы, был невелик - всего 1%, но американские учёные считают, что смогут поднять его до 10% оптимизацией технологии.

В сочетании со стоимостью, в десять раз более скромной, чем у классических панелей, это откроет дорогу к коммерческому успеху новации. Технология может добраться до рынка в течение 3-5 лет, считает Коргель. Он также добавляет, что новые чернила - полупрозрачны, что позволит поэкспериментировать и с созданием генерирующих ток оконных стёкол.

http://newsland.ru/News/Detail/id/402834/cat/85/

Атомная силовая микроскопия начала применяться около 20 лет назад. При использовании этого метода изображение объектов создается при помощи иглы микроскопа, скользящей над препаратом. Игла "чувствует" силы атомных связей, действующих между атомами вещества, и соответственным образом отклоняется от прямой траектории.

Из-за технических ограничений игла микроскопа не может приблизиться к препарату ближе, чем на один нанометр. Основной причиной, мешающей игле опуститься ниже, являются силы Ван-дер-Ваальса - относительно слабые силы межмолекулярного взаимодействия. Из-за сил Ван-дер-Ваальса для того, чтобы смоделировать изучаемый объект по отклонению иглы, необходимо очень точно знать ее строение. Для стандартных игл эта характеристика всегда не до конца определена.

На кончике иглы атомного силового микроскопа, разработанного авторами новой работы, находится одна молекула угарного газа. Его химическая формула - CO. Молекула CO отличается высокой стабильностью, и силы Ван-дер-Ваальса оказывают на нее относительно несущественное влияние.

Чтобы продемонстрировать возможности новой технологии, исследователи изучили с ее помощью строение молекулы пентацена. Этот углеводород, состоящий из пяти колец, имеет химическую формулу C22H14. Физики смогли различить все пять колец, но также отдельные атомы углерода и водорода. Разрешение, которого удалось добиться авторам, является лучшим за всю историю атомной силовой микроскопии. Полученное фото молекулы доступно здесь.

Один из авторов работы признался, что решение поместить на кончик иглы молекулу CO было случайным. Молекула попала на иглу, когда ученые проводили исследование с использованием стандартной техники атомной силовой микроскопии.

Перспективы использования нового метода весьма широкие. Атомная силовая микроскопия с чрезвычайно высоким разрешением позволит составить каталог "внешнего вида" различных химических соединений. Кроме того, с его помощью можно изучать еще не описанные молекулы. Также метода окажется востребованной в электронике, где сейчас стремительно развиваются технологии устройств наноразмеров.

http://lenta.ru/news/2009/08/28/micro/

10. Сигнал wow
15 августа 1977 года Джерри Ейман получил радиосигнал с космоса, происхождение которого все считали потенциально ни «неземным», ни «несолнечным». Удивленный тем, насколько четко сигнал соответствовал предполагаемой отметке космического сигнала, Ейман обвел его на компьютерной распечатке и написал свой комментарий: «Вау!». Именно это высказывание Еймана и стало названием сигнала.

9. Странный полет кораблей Pioneer 10 и 11
Космические научно-исследовательские станции Pioneer 10 и 11 (запущенные в 1972 и 1973 гг.) давным-давно уже завершили свои полеты по солнечной системе, однако ученые до сих пор уделяют им особое внимание. Хотя Pioneer 11 был вовсе потерян, обе научно-исследовательские станции непредвиденно (и непонятно почему) поменяли направление своих полетов. Однако загадки на этом не кончаются: похоже, что оба корабля направились в одном и том же направлении.

Озадаченные ученые приводили огромное множество предположений по этому поводу: компьютерные ошибки, солнечные ветры, утечка топлива. Однако это все и осталось лишь на уровне предположений, ничего доказано не было.

8. Женский оргазм
Некоторые ученые полагают, что женский оргазм – понятие рудиментарное, то есть он не несет никакой явной эволюционной функции. По их мнению, женский оргазм никаким образом не способствует тому, чтобы шансы на оплодотворение возрастали. Другие исследователи утверждают, что это мнение ложно, так как не были взяты в расчет психосоциальные аспекты оргазма женщины.

7. Темная энергия
Большинство физиков когда-то были уверены в том, что расширение вселенной постепенно уменьшалось. Но уже в 1998 году выяснилось, что это не так. Наоборот, наша вселенная продолжает расширяться. Объяснением этому может быть явление под названием темная энергия, которая предположительно составляет 3 четверти нашей вселенной.

По общему мнению, темная энергия редко распространяется, а взаимодействует с другими объектами посредством гравитации. Темная энергия обладает негативным давлением, из-за которого она буквально разрывает вселенную. Именно это и объясняет постоянное расширение вселенной.

6. Скорость света
Согласно теории относительности Эйнштейна, нет ничего быстрее, чем скорость света. Что ж, ученым пришлось попытаться сделать невозможное, и у них получилось. В 2000 году ученые университета Принстон послали небольшой лазерный импульс через пар, полученный от газообразного цезия. Исследователи достигли поставленной цели: лазерный импульс перемещался в паровом пространстве быстрее, чем свет.

5. Эффект плацебо
Плацебо – это таблетка или медицинский препарат, который по существу является лекарством, но на самом деле не содержит каких-либо активных ингредиентов, а поэтому не имеет никакого воздействия на человека, принимающего плацебо. Этот загадочный феномен называется эффект плацебо. То как наша психика может воздействовать на здоровье до сих пор до конца не ясно науке, но ученые усиленно работают над этим и, возможно, вскоре завеса тайны будет приоткрыта.

4. Холодный ядерный синтез
Когда атомы соударяются с достаточной силой, они могут объединяться. Вместе с этим слиянием выделяется огромное количество энергии. Всевозможные научные теории твердят нам о том, что подобное может случиться только в среде с невероятно сильной энергетикой, к примеру, в солнечном ядре.

Однако научные эксперименты доказали, что подобного можно добиться и в реальной обстановке. Если вы проведете электрическое напряжение между электродами палладия, находящимися в воде, которая содержит в себе дейтерий и тяжелый водород, невероятный феномен произойдет у вас на глазах.

3. Зевота
Зевоту принято воспринимать как признак усталости или тоски, однако никто не станет отрицать тот факт, что человек зевает не только когда ему скучно или хочется спать. Анаэробные атлеты, такие как штангисты или спринтеры зачастую замечают, что зевают во время активнейших тренировок и соревнований. Зевота плюс ко всему еще и необъяснимо «заразна»: если кто-то рядом с вами зевнет, вам непременно захочется сделать то же самое.

Одной из гипотетических функций зевоты является накопление углекислого газа. Однако это не объясняет всех аспектов зевоты: например, то, почему она все-таки так заразна.

2. Темная материя
Все предметы привлекают к себе другие предметы, и чем больше объектов может привлечь к себе тот или иной предмет, тем больше его сила притяжения. Все достаточно просто. Однако современное понимание понятия гравитации не дает нам объяснения того, почему же видимые предметы свободно передвигаются во вселенной.

Для того чтобы решить данную проблему, современные физики создали особую гипотетическую субстанцию – темную материю. Присутствие темной материи можно определить только по ее гравитационному воздействию, которое она оказывает на более крупные предметы. Считается, что темная материя составляет большую часть массы вселенной.

1. Что случилось до и что будет после
Существует огромное количество различных теорий, описывающих то, что случится, если нашей вселенной все-таки придет конец. Но кроме того полно разных гипотез происхождения нашего мира. Да, в этом случае вовсе не обязательно быть специалистом квантовой механики для того, чтобы сказать, что любую из этих теорий невозможно проверить на правдивость.

На некоторые вопросы просто невозможно ответить. Куда попадет человек после смерти? Какова цель человеческой жизни? Эти вопросы еще долгое время не будут давать покоя любопытному разуму человека.

Источник: Science Blog.ru

В рамках ОТО предполагается, что вблизи массивных объектов пространство-время искривляются. Этот эффект проявляется в изменении путей лучей света рядом с таким объектом. Первое экспериментальное подтверждение этого предсказания было получено в 1919 году, однако точности сделанный тогда наблюдений было недостаточно для однозначного признания правоты Эйнштейна.

Степень искривления пространства вблизи массивных объектов и отклонения световых лучей в ОТО определяет параметр, обозначаемый греческой буквой "гамма". Если теория Эйнштейна верна, то гамма должна быть в точности равна единице.

Группа телескопов VLBA, рассредоточенная от Гавайских до Виргинских островов позволила астрономам провести чрезвычайно точные измерения. Ученые наблюдали свет, идущий от четырех удаленных квазаров - галактик с активными ядрами. Видимое положение квазаров должно отличаться от действительного, так как гравитация Солнца изменяет пути радиоизлучения квазаров. Исследователи получили значение параметра гамма, равное 0,9998 плюс-минус 0,0003.

Авторы считают, что для дальнейшего уточнения значения гаммы необходимо провести измерения этого параметра другими методами.

Недавно группе американских исследователей удалось внести уточнения в другую работу Эйнштейна. Физики поправили выведенные им законы диффузии жидкостей.

Источник: lenta.ru.