Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2015 № 05

В зависимости от потребностей конкретного эксперимента, параметры лазера XFEL могут настраиваться с помощью различных оптических инструментов, таких как, например, зеркала, решетки, щели или преломляющие кристаллы. Эти элементы встраиваются в базовые станции на выходе пучка и взаимодействуют с ним. Данные такого взаимодействия фиксируются датчиками и анализируются компьютером. Сами исследователи будут управлять и следить за ходом эксперимента из диспетчерских кабин.

Разер сможет генерировать около 27 тыс. рентгеновских вспышек с длиной волны от 0,05 до 6 нм в секунду и продолжительностью до 100 фемтосекунд (менее одной триллионной доли секунды). Такие параметры сделают установку самой мощной в мире среди всех рентгеновских лазеров. Причем столь короткие импульсы позволят исследовать трехмерную структуру крупных биомолекул и их взаимодействия с недоступной ранее точностью.

ЕЩЕ О СУПЕРМОЩНЫХ…

Разер, о котором мы только что рассказали, не единственный в своем роде. В Европе намечено строительство еще 3 новых гигантских исследовательских лазеров и рассматривается возможность создания еще одного, самого мощного в мире. Каждый из 3 новых лазеров будет иметь импульсную мощность около петаватта (10 15Вт), а мощность четвертого лазера будет вдвое превосходить суммарную мощность первых трех.

Пиковая импульсная мощность четвертого лазера проекта Extreme Light Infrastructure (ELI) будет получаться в результате сложения 10 лазерных лучей в один импульс, мощность которого будет составлять 200 петаватт. Эта величина значительно превосходит суммарное количество энергии, производимой в настоящее время всеми энергоустановками нашей планеты, и даже количество энергии, получаемой Землей от Солнца.

Конечно, такой лазер весьма существенно отличается, скажем, от лазерной указки, известной многим. Единственный метод достичь таких значений энергии импульса — уменьшить до кратчайших величин само время этого импульса. Импульс мощностью 200 петаватт продлится всего 1,5x10 -14с. Это время, которое требуется свету, движущемуся, как известно, со скоростью 300 000 км/с, на преодоление расстояния, равного толщине человеческого волоса!

Первое, что будут исследовать ученые с помощью такого сверхмощного лазера, — одна из загадочных теорий квантовой физики. Согласно ей, окружающее пространство состоит из частиц, которые возникают неизвестно откуда, а время их существования столь мало, что их не удается зарегистрировать.

Каким только не представляли себе внутренности нашей планеты люди в разные времена! Вспомним хотя бы: фантаст Жюль Верн и академик В. А. Обручев описали миры, которые, по их мнению, могли развиваться внутри Земли. При этом они опирались на представления науки своего времени.

Потом выяснилось, что о пустотелом ядре можно забыть, но детальную картину строения нашей планеты исследователи все еще продолжают создавать. Недавно они сделали очередное и довольно неожиданное открытие в этой области.

Вот что пишет по этому поводу журнал Nature Geoscience.

Странное дело, о других планетах Солнечной системы нам известно больше, чем о центре Земли. Из космоса наша планета кажется порой безмятежным голубым шариком. Но время от времени извержения вулканов и землетрясения напоминают нам о том, что под земной корой протекают процессы колоссальной разрушительной силы. И этот скрытый мир сильнейшим образом влияет на нашу жизнь.

Ядро отвечает за генерацию земного магнитного поля, задающего положение Северного и Южного магнитных полюсов. Соединяющие их магнитные силовые линии помогают морякам и перелетным птицам пересекать океаны. Но роль магнитного поля далеко не ограничивается навигацией. Оно служит гигантским щитом нашей планеты, отклоняющим заряженные частицы, посылаемые Солнцем. Если бы не этот щит, мы подвергались бы куда более высокому уровню облучения, а наша атмосфера истончалась бы под воздействием солнечного ветра. Таким образом, сама жизнь на Земле зависит от магнитного поля, порождаемого ядром планеты.

Профессор Сяодун Сунн— один из тех, кто разработал новую модель земного ядра на основании полученных данных.

Земное ядро отныне будут считать трехслойным.

Именно потому такой живой интерес вызвало недавнее открытие исследователей из Университета Иллинойса (США) и китайских специалистов в Университете Нанкина (КНР). Они утверждают, что ухитрились «заглянуть» в центр Земли. При этом, как полагают ученые, они обнаружили, что в самом центре большого железного ядра находится еще одно ядро, которое значительно меньше по размеру и отличается от него по составу, хотя тоже состоит из кристаллов железа.

К такому выводу китайские и американские исследователи пришли на основе анализа эха землетрясений. Ученые давно обратили внимание, что сейсмические волны по-разному проходят через ядро, что позволяет предположить его неоднородность.

«Внутреннее ядро очень мало по своим размерам — оно меньше Луны, но при этом у него очень много интересных свойств, — рассказал журналистам профессор Сяодун Сунн, работающий ныне в Университете Иллинойса в американском городе Урбана. — Оно может поведать нам, как сформировалась Земля, рассказать о ее ранней истории и раскрыть суть многих других геологических процессов. Его открытия нам не хватало для того, чтобы лучше понимать то, что происходит в недрах планеты».

Теперь исследователи полагают, что ядро планеты, расположенное на глубине более 5 000 км, начало затвердевать примерно миллиард лет назад. Оно продолжает расти и сейчас, причем каждый год увеличивается в размерах почти… на полмиллиметра!

Все это ученые узнали, использовав сейсмические волны примерно так, как врачи в поликлиниках применяют ультразвук для изучения наших внутренностей. Однако есть здесь и свои особенности. Команда сейсмологов использовала технологию, которая собирает данные не от первого толчка, а от так называемых афтершоков — повторных толчков и сейсмического эха землетрясения.

В итоге специалисты обнаружили, что внешняя часть внутреннего ядра обладает теми классическими свойствами, которые приписывались всему металлическому ядру Земли — его кристаллы «повернуты» на север и на юг, вдоль магнитной оси планеты, а их химический состав соответствует тем данным, которые геологи получали в ходе предыдущих «прослушиваний».

Компьютерная модель переполюсовки магнитного поля Земли, которая может быть вызвана изменениями в ядре планеты.

Южно-Атлантическая аномалия вызывает отказы оборудования на спутниках.