Компьютерра - Журнал Компьютерра №746

Электрокалорический эффект, то есть обратимое охлаждение некоторых материалов под действием электрического поля, известен давно. Ученые заинтересовались им еще в 60–70-е годы прошлого века. Однако в то время удалось добиться охлаждения кристалла лишь на пару градусов, подавая напряжение 750 вольт. Направление сочли коммерчески бесперспективным и работы свернули, так толком и не разобравшись в механизме явления. Квантовая теория этого эффекта была развита лишь в девяностые годы.

Ситуация изменилась два с половиной года тому назад, когда группе ученых из Кембриджского и Кренфильдского университетов удалось наблюдать гигантский электрокалорический эффект в тонкой пленке популярного керамического пьезоэлектрика титаната-цирконата свинца (см. "КТ" #630). Пленка остывала на 12 градусов под действием напряжения всего 25 вольт. Однако эффективное охлаждение наблюдалось только вблизи точки Кюри для этого материала - более двухсот градусов Цельсия.

Слишком высокая температура опять ставила крест на практическом использовании эффекта.

Пенсильванцам повезло больше: их гибкий полимер демонстрирует похожий уровень охлаждения уже при 70 градусах. Его полярные молекулы обычно не упорядочены и имеют случайную ориентацию. Но если приложить внешнее электрическое поле, все молекулы выстраиваются вдоль него, и материал охлаждается.

Если поле снова выключить, молекулы возвращаются к первоначальному состоянию, а полимер при этом активно поглощает тепло. Авторы считают, что даже этот материал в сочетании с подходящими теплообменниками сможет найти практические применения. Благодаря гибкости его можно использовать, например, для охлаждения защитных костюмов пожарных, не говоря уж об электронике с пылким нравом. Однако хорошо бы еще снизить рабочую температуру материала, чтобы его можно было применять в бытовых холодильниках и компьютерах. Ученые обещают, что новые полимеры с добавками хлорфторэтилена вскоре позволят решить и эту задачу. ГА

Детальное исследование проб, взятых на Марсе зондом "Феникс", выявило наличие в грунте планеты перхлоратов - химических соединений, которые отнюдь не способствуют существованию привычных форм жизни. Несмотря на безрадостные известия, ученые пока не торопятся выносить приговор. "Феникс" проведет повторный анализ, который должен будет либо подтвердить, либо опровергнуть результаты первого исследования.

Меж тем на Земле продолжается изучение материала, доставленного из окрестностей кометы Wild 2 зондом Stardust. Внести посильную лепту в поиск частиц звездной пыли может любой желающий, подключившись к проекту Stardust@Home. В настоящее время исследователи констатируют, что первые шесть потенциальных кандидатов в космические пылинки скорее всего имеют земное происхождение, так как содержат тяжелые химические элементы, которые встречаются в космосе очень редко.

Зато Земля ежегодно встречается с целым роем космической пыли - метеорным потоком Персеид, очередной максимум которого пришелся на 12 августа. Примерно за сутки до этого орбитальный телескоп Хаббл совершил свой стотысячный виток вокруг нашей планеты, намотав за время службы, ни много ни мало, три десятка астрономических единиц. Несколько часов спустя у далекого Сатурна на своем восьмидесятом витке вокруг планеты аппарат Кассини проследовал в пятидесяти километрах от Энцелада, в районе южного полюса спутника. Ученые надеются, что по пути зонд собрал информацию о веществе, выбрасываемом гейзерами с поверхности в этой области. Вероятно, это поможет раскрыть механизм образования выбросов и выявить их источник. АБ

Тонкие эксперименты, прямо проверяющие одно из самых удивительных предсказаний квантовой теории, проделали физики из Женевского университета и выяснили, что скорость гипотетического "мистического действия на расстоянии" между парой запутанных фотонов в десять тысяч раз превышает скорость света.

Запутанные квантовые частицы - это основная "рабочая лошадка" квантовых систем обработки и передачи информации, чем объясняется повышенное внимание ученых к изучению их свойств. Квантовая теория предсказывает, что измерение свойств одной из запутанных квантовых частиц немедленно сказывается на ее "напарнице", как бы далеко она ни удалилась. В этом проявляется специфическая глубинная взаимосвязь между квантовыми частицами с общей историей, которая сильнее связей классической теории. Некоторые специалисты интерпретируют это свойство как принципиальную нелокальность квантовой механики. Впрочем, различных авторитетных мнений и противоречивых интерпретаций в этом темном вопросе с избытком.

Еще Исаак Ньютон писал о невозможности мгновенного действия на расстоянии, а Альберт Эйнштейн сформулировал знаменитый постулат о невозможности распространения сигналов быстрее скорости света. Эйнштейн не принимал вероятностный характер предсказаний квантовой теории, считая ее неполной, а способность запутанных частиц мгновенно "чувствовать" друг друга - мистической. Даже один из основоположников квантовой теории Эрвин Шредингер полагал, что свойства запутанных частиц сохраняются лишь на малых расстояниях.

Однако в шестидесятых годах прошлого века Джон Стюарт Белл вывел неравенства, которым должны удовлетворять результаты измерений запутанных частиц в любой "дополненной" теории со скрытыми параметрами, но которые должны нарушаться в квантовой механике. А начиная с семидесятых годов ошибочность этих неравенств научились проверять в эксперименте, неизменно подтверждая предсказания существующей квантовой теории. Однако все эксперименты проводились в лабораториях, и вероятность того, что одна из частиц все же успевает "сообщать" другой, удаленной от нее всего на несколько метров, о том, что с ней происходит, все же оставалась.

В новых экспериментах пары запутанных фотонов готовили в Женеве, а потом посылали их по двум одинаковым оптическим волокнам длиной 17,5 км в разные стороны - в две деревушки.

Там фотоны обследовали и сравнивали полученные результаты с неравенствами Белла, которые опять нарушались, как и предсказывает квантовая теория.

Деревушки расположены практически на одной параллели, поэтому, зная скорость вращения Земли, ученые смогли оценить минимальную скорость мистического взаимодействия, с которым один фотон должен был бы сообщать другому о результатах его измерений. Эта скорость должна быть по меньшей мере в десять тысяч раз выше скорости света. То есть другая "полная" теория микромира, существование которой предполагал Альберт Эйнштейн, неизбежно будет противоречить его же знаменитому постулату, что гораздо удивительнее предсказаний самой квантовой механики. ГА