Компьютерра - Журнал "Компьютерра" №714

• Название: Журнал "Компьютерра" №714
• Автор: Компьютерра
• Жанр: Прочая околокомпьтерная литература

---

Также появится русскоязычная служба Abuse Team, а поможет жалобщикам недавно появившаяся "система флажков". Если пользователь увидит в чужом журнале специфичный контент, он может пометить страницу нарушителя одним из флажков: "пропаганда ненависти", "контент для взрослых", "сцены насилия". Флажком можно отметить и свой журнал, если вы не уверены в том, что ваши записи можно читать несовершеннолетним. ЕВ

Две улитки уже мотор

Вполне практичную конструкцию броуновского мотора предложили физики из Хасселтского университета (Бельгия). Возможно, недалек тот день, когда миллионы подобных устройств будут вырабатывать энергию для наномашин или охлаждать электронные чипы.

Демон Максвелла, злобно управляющий движением отдельных молекул в нарушение законов термодинамики, уже скоро полтора века как один из любимейших персонажей на страницах скучных учебников. Но лишь в последние десять лет ученые всерьез заинтересовались устройствами, которые способны взаимодействовать с отдельными молекулами и непосредственно использовать энергию их случайного теплового движения. Несколько лет назад бельгийские теоретики выполнили расчеты методом молекулярной динамики и показали, что на уровне современных нанотехнологий реализация таких моторов вполне возможна. И вот теперь от чисто теоретических построений и гипотетических агрегатов дело дошло до оптимизации конкретной конструкции.

Хассельтский мотор, как и любое подобное устройство, может либо вырабатывать энергию, пользуясь перепадом температур, либо, наоборот, работать как холодильник при подводе к нему энергии извне. Мотор состоит из двух похожих на улитки спиральных роторов, насаженных на один вал и разделенных тонкой мембраной. Один ротор погружен в теплый разреженный газ, а другой находится в более холодном газе. Сталкиваясь с ротором, молекулы теплого газа сообщают ему часть своей энергии. Эта энергия передается через вал другому ротору, и тот подталкивает налетающие на него молекулы холодного газа, повышая их температуру. Витки роторов направлены в разные стороны, и благодаря тому, что температура, а значит, и средняя скорость движения молекул в газах различна, возникает вращательный момент, который и раскручивает ротор. И это вращение можно использовать для выработки электроэнергии или для механического привода наномашин.

Расчеты показывают, что скорость вращения зависит от перепада температур и может достигать тысячи оборотов в секунду. А если ротор раскрутить внешними силами, он будет работать как тепловой насос - холодильник, перекачивая тепло от холодного газа к горячему.

Ученые проанализировали различные формы роторов толщиной 4–10 и диаметром 5–12 нанометров. При выборе формы ротора стоит дилемма между снижением вязкого трения о газ и достижением максимально возможной асимметрии ротора - так, чтобы он лучше использовал удары молекул. Оптимизация показала, что эта роторная конструкция вполне удачна и может успешно конкурировать с другими наноустройствами. Кроме того, фиксированная в мембране ось и непрерывность работы выгодно отличает этот мотор от различных трещоток, качалок, дрожалок и других в большинстве своем пока гипотетических конструкций броуновских моторов. ГА

Хвостатый свет

Удивительный луч света, распространяющийся не по прямой, а по параболе, удалось получить физикам из Университета центральной Флориды в Орландо. Странный луч очень слабо размывается в пространстве и обещает заметно улучшить параметры оптических телекоммуникационных систем.

Кривой луч называли лучом Эйри в честь британского астронома восемнадцатого века, в трудах которого впервые появилось дифференциальное уравнение и специальная функция, теперь носящие его имя. Именно в виде центрального пятна и серии концентрических окружностей, описываемых функцией Эйри, наблюдают астрономы далекие звезды из-за дифракции их света на апертуре телескопа.

Около трех десятилетий тому назад теоретиками было показано, что если волновой пакет описывается функцией Эйри, то он будет распространяться в свободном пространстве по кривой, причем сохраняя свою форму. Но об этом экзотическом решении вскоре благополучно забыли. И лишь недавно ученые обнаружили, что луч Эйри можно получить из обычного лазерного луча, распределение интенсивности которого обычно описывается хорошо известной функцией Гаусса. Для этого сантиметровый лазерный луч направили на оптический пространственный модулятор - похожее на жидкокристаллический экран устройство размером с часы, которое позволяет управлять фазой света, отраженного от каждого пиксела. Запрограммировав необходимый сдвиг фаз, ученые получили луч, который, пролетев 35 сантиметров, отклонился в сторону на миллиметр, практически не изменив формы. Этот луч асимметричен. Он имеет центральное пятно и хвост из затухающих максимумов с одной из сторон, причем отклоняется в противоположную от хвоста сторону. Затем ученые получили луч Эйри с двумя хвостами, направленными влево и вниз (на рисунке справа).

Разумеется, чудес не бывает, и свет в луче Эйри, как ему и положено, распространяется по прямой. Наблюдаемая "кривая" картина возникает в результате хитрой интерференции волн, отраженных от полумиллиона тщательно сфазированных пикселов модулятора. И этот тонкий эффект ученые надеются использовать для манипулирования частицами в оптических ловушках.

Но самые интересные приложения могут возникнуть, если подобные импульсы Эйри удастся реализовать в оптических волокнах. Есть надежда, что они будут распространяться без дисперсии, то есть почти не меняя своей формы, а это значит, что дальность передачи информации по волокну значительно возрастет. ГА

Быть Кулоном нелегко

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