Компьютерра - Журнал Компьютерра №714

Новый эксперимент, способный проверить закон Кулона с точностью двадцать два десятичных знака, затеяли физики из Бригхэмского университета в Прово, штат Юта. Эксперимент позволит существенно уточнить предыдущие измерения и выведет на чистую воду целую толпу теоретиков, потрясающих основы и смущающих коллег всевозможными нестандартными гипотезами и моделями.

Закон Кулона, который гласит, что одинаковые заряды отталкиваются, а заряды разного знака притягиваются с силой, обратно пропорциональной квадрату расстояния между зарядами, - один из самых фундаментальных и "всеми уважаемых" законов природы. Но и с ним далеко не все ясно, поскольку, например, если расстояние между частицами стремится к нулю, то сила обращается в бесконечность. Но бесконечностей в природе не бывает, и эта сингулярность сильно портит красоту многих теорий. А там, где что-то не клеится, сразу возникает масса других теорий, которые, к сожалению, чаще всего только еще сильнее всё запутывают.

Ревнители основ отбиваются от новых гениев экспериментом. Последний эксперимент, подтвердивший закон Кулона с точностью до семнадцатого знака, был проведен в 1983 году. И с тех пор поднакопилось изрядное количество теорий, которые предсказывают более слабые отклонения от закона обратных квадратов. В новом эксперименте ученые обещают увеличить точность проверки на пять порядков. И дело тут не только в законе Кулона. Это, в частности, позволит установить, что масса покоя фотона, которая в стандартной теории равна нулю, по крайней мере меньше, чем 10–49 г, что в сто раз точнее предыдущих проверок.

Для эксперимента, в основе которого лежит новая техника интерферометрии волн заряженных частиц, достаточно сравнительно небольшой установки. В ней пучок атомов направляют вдоль трехметровой металлической трубы, а специальный лазер отрывает от каждого атома по электрону, превращая их в положительно заряженные ионы. Затем ионный поток разбивают на два параллельных пучка с помощью зеркал и оптических решеток, а в конце трубы их вновь объединяют, чтобы наблюдать интерференционную картину. Ведь ионы, как и любые частицы вещества, одновременно еще и волны и должны интерферировать точно так же, как волны света в обычном интерферометре.

Пока два ионных пучка летят вдоль трубы, к ней прикладывают переменное электрическое напряжение. Если закон Кулона справедлив, это никак не повлияет на пучки, поскольку из него следует, что электрическое поле внутри проводящей оболочки не зависит от приложенного напряжения. Но если от закона Кулона есть отклонения, то мы их увидим по изменению интерференции ионов. Поскольку у тяжелых ионов очень короткая длина волны, этот эксперимент обладает колоссальной чувствительностью. Ожидаемая точность в двадцать два десятичных знака сегодня недоступна ни одному из мыслимых экспериментов.

Нам же остается лишь подождать результатов измерений. И даже трудно пожелать ученым чего-то определенного. Ведь если закон Кулона и на сей раз устоит, никакой сенсации не случится. А уж если обнаружатся заметные отклонения, то придется пересмотреть многие физические тории - от электродинамики Максвелла до Стандартной модели физики элементарных частиц. ГА

Потихоньку обрастают плотью планы завоевания Луны, полетов к Марсу, изучения астероидов и внешних планет Солнечной системы. Похоже, не за горами и новый этап изучения поверхности Венеры. Больше двадцати лет, после завершения советских программ "Венера" и "Вега" (последняя закончилась в июне 1985 года), исследования планеты ограничивались орбитой. А поверхность Венеры продолжает волновать ученых. Возможно, она подскажет, как Венера дошла до жизни такой, - поверхностную температуру около 450 градусов Цельсия и давление в 92 атмосферы специалисты приписывают пошедшему вразнос "парниковому эффекту". До сих пор электронике выжить в подобных условиях сколько-нибудь длительное время было практически невозможно, что делало научные данные с поверхности чрезмерно дорогими для получения. И вот, кажется, наметился поворот к лучшему.

"Компьютерра" уже писала о микросхемах на основе карбида кремния, способных противостоять жару плавильной печи. Теперь предложена конструкция, способная обеспечить венерианскому планетоходу автономное существование в течение пятидесяти дней (а учитывая удачный опыт нынешних марсоходов, возможно, и больше).

Все новое - хорошо забытое старое. Верна сентенция и в этом случае. Джефри Лэндис и Кеннет Мелло (Geoffrey Landis, Kenneth Mellott) из Исследовательского центра имени Джона Гленна в Кливленде, штат Огайо, предложили конструкцию охлаждающей системы, основанную на принципе двигателя Стирлинга. Этот двигатель с высоким КПД был изобретен преподобным Робертом Стирлингом в Шотландии еще в 1816 году, но известность получил в середине прошлого века, когда его стали использовать в экологически чистых холодильниках и экономичных машинах, работающих практически на любом топливе.

В устройстве Лэндиса и Мелло газ, расширяясь, отбирает тепло из капсулы с электроникой и, сжимаясь поршнем, отдает его радиатору. Система должна обеспечить электронике комфортабельные двести градусов Цельсия, которые выдерживают и коммерческие микросхемы. Радиатор, чтобы отдать тепло во внешнюю среду, раскаляется до пятисот с лишним градусов. Питание приводу поршня обеспечит плутониевая батарея мощностью 240 ватт.

Джефри Лэндис, поэт и писатель-фантаст, по совместительству активный участник исследовательской группы марсианских роверов и профессор астронавтики, видимо, устал от марсианских холодов. Он полагает, что венерианский ровер встанет на повестку дня лет через десять - вполне приличный срок по установившимся темпам подготовки исследовательских миссий. ИП

Еще один дар богине Безопасности преподнесла исследовательская группа под руководством Дженнифер Готфрид (Jennifer Gottfried) из Исследовательской лаборатории армии США, штат Мэриленд. Ученые разработали устройство, позволяющее обнаруживать взрывчатые вещества на расстоянии до двадцати метров и по сути представляющее собой мобильный атомно-эмиссионный спектрометр.

Прибор использует лазерный импульс (благодаря чему и удается провести удаленный анализ), который воздействует на ту область пространства, где предполагается наличие взрывчатого вещества. Под действием импульса атомы переходят в возбужденные состояния. Прекращение действия излучения позволяет атомам вернуться в прежнее состояние, излучив поглощенную энергию. По характеру излученной энергии можно судить как о типе атомов, так и об их доле в подозрительной области. Большинство взрывчатых материалов являются азотсодержащими органическими веществами известного строения и состава. Поэтому на основании данных об относительном количестве элементов в молекуле исследуемого образца (в частности, кислорода, азота и углерода) можно сделать вывод о том, является ли вещество взрывчаткой, и какой именно.