Юный техник, 2013 № 06

Это следует из расчетов, результаты которых удалось уточнить после определения массы бозона Хиггса. По результатам последних экспериментов, она составляет порядка 126 гигаэлектронвольт. Это значение было подставлено в теоретические формулы, которые описывают расширение нашей Вселенной. В итоге, как сообщил американский физик-теоретик Джозеф Ликкен из лаборатории имени Энрико Ферми в Иллинойсе, получается, что наша Вселенная нестабильна. И, по словам ученого, через несколько десятков миллиардов лет ее может ожидать катастрофа. Причем, если бы масса бозона Хиггса была другой всего на несколько процентов, то Вселенная не оказалась бы под угрозой уничтожения.

Пока же, учитывая, что к 2013 г. возраст Вселенной составляет уже 13,7 миллиарда лет, Ликкен рассчитал, что она может погибнуть примерно через 10 млрд. лет.

Охота за темной материей

Впрочем, сегодня физиков занимают совсем другие проблемы. «Если бозон Хиггса существует, значит, мы правильно понимаем, в каких-то пределах Стандартной модели, как устроена Вселенная. А если его нет, значит, мы что-то не так понимаем и надо начинать все сначала», — говорит Сергей Малюков, ведущий сотрудник Объединенного института ядерных исследований.

«Тут можно говорить о разных сценариях развития Вселенной, — поддерживает коллегу Алексей Мягков, ведущий научный сотрудник Института физики высоких энергий. — Многое еще зависит от того, удастся ли нам понять, что представляют собой скрытая масса и темная энергия, на которые приходится свыше 90 % материи нашей Галактики. А эта задачка посложнее поимки бозона Хиггса…»

Условия, которые некогда существовали в ранней Вселенной, когда зарождалась и темная материя, и бозон Хиггса, и многие другие частицы, в принципе можно воссоздать на модернизированном ВАКе, полагают ученые. Но есть и иной путь. В космос, на МКС, уже отправлен конкурент коллайдера — магнитный альфаспектрометр. Он будет фиксировать частицы, которые идут к нам издалека, с самых окраин Вселенной.

Они-то и родились на заре ее возникновения.

В данных, полученных со специализированного спутника WMAP, были обнаружены некие следы частицы, похожей на бозон Хиггса.

Данные из космоса покажут существование темной субстанции без подземных столкновений и высокотемпературных взрывов. А 600 специальных компьютеров, разработанных российскими учеными, которые автономно работают в условиях повышенной космической радиации, обрабатывают весь массив поступающей информации.

«Темная материя сюда сама не летит, так как с ней что-то происходит, от чего и возникают другие частицы, которые мы регистрируем, например, позитроны, — полагает Алексей Лебедев, профессор Массачусетского технологического института. — И неплохо было бы во всем этом разобраться…»

Проект рассчитан на 16 лет — таков срок запрограммированного износа электроники, которая сейчас работает на орбите. Обработанная орбитальными компьютерами информация уже начала стекаться в Хьюстон.

Если темную материю, которая теоретически связывает собой Вселенную, не обнаружат, физические законы придется пересмотреть. Если существование субстанции подтвердят, человечество может получить неиссякаемый источник энергии и возможность путешествия по всей Вселенной.

С. НИКОЛАЕВ

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ

Стрельба вихрями

Представьте себе, летит эскадрилья бомбардировщиков. Они уже приблизились к цели. Еще несколько минут, и самолеты начнут освобождаться от своего смертоносного груза. Но что это? Одна за другой они начинают падать вниз, словно птицы с поломанными крыльями.

Таким видел применение своего изобретения — Windkanone, ветровой, а точнее, вихревой пушки — австрийский изобретатель, доктор И. Циппермайер.

Придуманная им установка должна была создавать искусственные вихри, которые направлялись на цель и разрушали ее. Доктору Циппермайеру даже удалось создать действующую модель установки, которая при испытаниях на артиллерийском полигоне у города Хиллерслебена в апреле 1945 г. вдребезги разнесла деревянный сарайчик на расстоянии 185 м от нее. Немцы начали было даже сооружать пушку полного размера, но испытать ее им уже не удалось — Вторая мировая война закончилась.

Впрочем, Циппермайер был не одинок в своем желании создать некое удивительное средство борьбы против авиационных налетов. Примерно то же предлагал в 1941 году, перед самым началом войны, инженер А. Фадеев.

Как известно, энергия может быть передана на сравнительно большое расстояние с помощью упругих колебаний твердых, жидких и газообразных тел, пояснял Фадеев. Человек в своей практической деятельности широко пользуется этим видом энергии: человеческий голос, звучание музыкальных инструментов, звуковая сигнализация — все это упругие колебания материальной среды. В технике эти колебания обычно встречаются в виде вибраций зданий, сооружений, машин и являются злом, с которым борются конструкторы.

Колебания, возбужденные в одном теле, легко передаются ко второму, от второго к третьему…

Словом, Фадеев предлагал атаковать воздушные армады противника с помощью мощного вибратора, настраивая его при этом на частоту упругих колебаний самолета. В итоге под действием резонанса боевая машина развалится в воздухе на куски.

Сеть подобных станций, расположенных в определенном порядке у границы, по мысли автора, должна была создать непреодолимую для вражеских самолетов завесу. Однако до боевого применения такого оружия дело не дошло — в стране не оказалось вибраторов необходимой мощности. Да и война была уже на пороге…

Тем не менее, как видите, идея Фадеева была подхвачена и по-своему развита в Германии. А когда после войны остатки непонятной установки были обнаружены союзниками, они, видимо, продолжили опыты в данном направлении. Тем более что вскоре выяснилось: в лаборатории доктора Циппермайера велись также работы и над Luftkanone — «воздушной», по существу, «звуковой пушкой». В ее рабочей камере сжигалась воздушно-метановая смесь, и получалась серия быстро следующих друг за другом взрывов, волны которых направлялись «звуковыми отражателями» в небо. В результате образовывался пронзительный шум, который вроде бы на близком расстоянии был смертельным для животных и действовал угнетающе на людей на расстоянии до 275 м.

Но и у воздушной пушки оказались те же ограничения, которые были присущи вихревой: создать разрушительные аффекты на больших высотах для поражения летающих целей оказалось невозможно.

На том, казалось бы, можно было успокоиться. Но в 1990-х годах прошлого века дирекция по нелетальному оружию морской пехоты США пожелала получить некую установку, которую можно быстро установить на бронетранспортер вместо автоматического гранатомета Мк19. Среди прочих предложение поучаствовать в конкурсе получила лаборатория ARL, которая в итоге и сделала необычный образец.

Если говорить упрощенно, суть тут такова. Из сопла выбрасывается небольшое количество поражающего вещества (например, слезоточивого газа), которое под действием выбрасывающего его воздушного потока сворачивается в тороидальный вихрь и летит к цели. За способ доставки химиката в цель новая система была названа «пушкой на вихревых кольцах» (Vortex ring Gun — VRG).

Преимущества такой схемы перед другими таковы.

Механизм оказался весьма прост в изготовлении. В качестве генератора давления можно использовать любой подходящий механизм. К примеру, в ARL соорудили первый экземпляр пушки на вихревых кольцах на основе простого мотоциклетного двигателя. Импульсно движущийся выбрасывающий газ отбирался прямо из его выхлопной трубы.

Кроме того, такое оружие несложно использовать. К заборному устройству газовой пушки присоединяется баллон с поражающим веществом, заводится мотор — и можно начинать «обстрел».

Причем, благодаря особенностям своей конструкции, VRG может посылать кольца слезоточивого дыма с гораздо большей точностью, нежели простые струйные распылители или дымовые гранаты.

Для управления кольцами за «дулом» пушки имелся специальный кольцевой распылитель с множеством маленьких отверстий. При нажатии на гашетку клапан резервуара с химикатом открывался — и отрава через распылитель подавалась в поток выхлопных газов от мотоциклетного двигателя.

Опыты на первом «кустарном» экземпляре VRG доказали, что подобная система работает исправно. Однако заказчика «чудо-оружие» не устроило. Пушка на вихревых кольцах оказалась слабовата.

Конструкторам ARL пришлось снова приниматься за работу. В результате очередных изысканий появился специальный набор для превращения автоматического гранатомета в пушку на вихревых кольцах. Для этого зарядную ленту Мк 19 снаряжали холостыми патронами, а в ствол вставляли специальный агрегат подачи распыляемого вещества.

Рассматривалось два варианта боепитания химикатами: один подразумевал размещение газа или жидкости прямо внутри ствольного аппарата, а другой — подачу из отдельного баллона по шлангу. В остальном принцип действия модернизированного гранатомета остался прежним — пороховые газы, проходя через сопло, увлекали за собой распыляемый химикат и образовывали вихревое кольцо, которое двигалось в сторону цели. Благодаря конфигурации сопла, устанавливаемого в стволе, отдачи от холостых выстрелов было достаточно для работы автоматики Мк 19.

Схема вихревой пушки (вверху). Варианты выполнения апертуры (внизу).

И все же заказчика не устроила и такая версия VRG. Проект был закрыт, а исследования по теме стрельбы вихревыми кольцами продолжились в других лабораториях. На данный момент американские ученые из нескольких научных организаций, экспериментируя с конфигурацией сопел, скоростью выбрасывающего потока и параметрами выбрасываемого вещества, достигли определенных успехов. Так, современные экспериментальные VRG могут посылать вихревые кольца диаметром до 2–2,5 дюйма (5–6,5 см) со скоростью до 150 м/с. В перспективе планируется создать даже ручное оружие, работающее по такому принципу.

А пока суд да дело, аналогичное устройство запатентовано американской же инновационной компанией Battelle. Оно должно найти применение и в полиции, и у пожарных, и даже у дезинсекторов. Работает оно, как и другие вихревые камеры, пуская быстрый поток воздуха (или другого газа) вдоль по полому цилиндру.

Трение слоев газа о внутренние стенки цилиндра замедляет их, в результате чего в потоке возникают завихрения. Покидая цилиндр, газ выходит уже «бубликами», способными довольно устойчиво сохранять свою форму в полете.

Если вместо обычного воздуха использовать ионизированный, такое «оружие» может чрезвычайно помочь пожарным: эти вихри способны задержать микрочастицы дыма, заставят их быстро оседать, облегчая борьбу с огнем. Если в качестве газа использовать пестицид, «вихревая пушка» станет эффективным средством борьбы с селькохозяйственными вредителями. Также может использоваться «пушка» и для разгона демонстрантов — если «стрелять» вихрями слезоточивого газа.

По данным разработчиков, полноценная версия «вихревой пушки» сможет стрелять вихрями ионизированного воздуха, движущегося на первоначальной скорости до 145 км/ч и сохраняющего скорость не менее 97 км/ч на дистанции до 46 м.

Идею также подхватили и создатели различных аттракционов. Устройство одного из вариантов показано на схеме. А можно поступить еще проще. Вместо цилиндра сделать куб на жестком каркасе из тонких реек или арматуры с эластичными стенками, например, из полиэтиленовой пленки.

Стрельба дымовыми кольцами выглядит довольно экзотично…

Передняя стенка куба делается из фанеры. В ней строго по центру прорезается круглое отверстие диаметром примерно в треть высоты стенки. На противоположной стенке устанавливается пластиковая мембрана из слегка провисающей пленки. Мембрана усиливается перекрещивающимися из угла в угол лентами резины. Если оттянуть обе ленты резинки, а потом отпустить их, из переднего отверстия вылетит кольцо сжатого воздуха. Его хорошо видно, если в камеру напустить немного дыма.

А можно, напротив, невидимыми кольцами к изумлению публики сбивать пустые пластиковые стаканчики, стоящие на столе, или гасить свечи.

У СОРОКИ НА ХВОСТЕ

ПЛАНЕТА-ЗОМБИ. Так окрестили исследователи экзопланету под названием Фомальгаут Ь. Она движется по необычной траектории, которая больше бы подошла комете. Эта планета уже не раз привлекала внимание астрономов. Впервые ее открыли в 2008 году и признали планетой, однако потом решили, что Фомальгаут b все же облако пыли.

Последние снимки молодой звезды Фомальгаут, сделанные телескопом Hubble, убедили ученых, что первоначальная гипотеза была верна, и «воскресшую» планету прозвали зомби-планетой.

ОТКРЫТИЕ ШКОЛЬНИКА. Во Франции 15-летний школьник Нилу Ибата обнаружил структуру из карликовых галактик, вращающихся вокруг созвездия Андромеды. Он также построил модель того, как эта структура сформировалась, пишет престижный американский журнал Nature.

Свое открытие подросток сделал во время стажировки в Страсбургской обсерватории, где работает его отец — известный астрофизик Родриго Ибата.

ЛАМПЫ МОГУТ ВРЕДИТЬ ЗДОРОВЬЮ. К такому выводу пришли американские специалисты, исследовавшие спектр света энергосберегающих ламп. Ученые из университета в Стоуни-Брук сравнили спектры излучения обычной ламны накаливания и энергосберегающей лампочки. Результаты показали, что излучение энергосберегающей лампочки содержит гораздо больше ультрафиолетовых лучей, которые оказывают вредное влияние на кожу.

Тем не менее, компании — производители энергосберегающих источников света продолжают утверждать, что уровень ультрафиолета в лампочках, выпускаемых ими, не превышает допустимый предел.

ПРИЕМНИК СЛУШАЕТ ИНТЕРНЕТ. Американский художник Шон Хэтэуэй создал «интерактивное социальное радио» Volume And Noise, которое подключается к Интернету и голосом транслирует сообщения из Twitter.

В корпус радиоприемника Philco 30-х годов прошлого века Шон поместил современную начинку — в частности, микроконтроллер Arduinо. Благодаря цифровой обработке в режиме реального времени озвучиваемые сообщения создают эффект радиовещания. Специальная ручка позволяет отрегулировать количество твитов, передаваемых в минуту.

Причем по желанию Volume And Noise можно настроить на поиск твитов любой тематики.

ТЕЛЕФОН-ВСЕЗНАЙКА. Японская компания Nec, специализирующаяся на разработке и производстве сотовых телефонов, предложила своим пользователям мобильный сервис, который позволяет опознавать практически любой заснятый на камеру мобильного телефона предмет или объект. Владельцу телефона достаточно навести камеру на предмет, и телефон сам подключится к базе данных и произведет его опознавание.

Если в объектив попадет, например, какой-нибудь пищевой продукт, то сообщается его название, средняя цена и даже набор рецептов, в которых он может использоваться.

УДИВИТЕЛЬНО, НО ФАКТ!

Происшествие на Марсе

Астрономы заметили гигантскую комету, которая может врезаться в Марс 19 октября 2014 года.

Все началось с того, что 3 января 2013 года известный охотник за кометами Роберт Макнаут из австралийской обсерватории Сайдинг-Спринг обнаружил новое небесное тело, получившее обозначение С/2013 А1. Открытие подтвердили его коллеги из Аризонской обсерватории, сделавшие вывод, что открыта новая комета.

Более того, как сообщил известный астроном Леонид Еленин, открывший не так давно собственную комету, носящую ныне его имя, незваная гостья движется хоть и под углом, но почти навстречу Марсу. Поэтому скорость сближения огромна — почти 60 км/с. А самое главное, она может столкнуться с Марсом, что называется, «лоб в лоб».

Диаметр ядра кометы колоссален — около 50 км.

Для сравнения, астероид, погубивший на Земле динозавров 66 млн. лет назад, двигался вдвое медленнее и имел диаметр порядка 10 км. Так что, по расчетам, такое тело при столкновении способно оставить кратер диаметром не менее 500 км и глубиной более 2 км, поскольку произойдет взрыв мощностью 20 млрд. мегатонн в тротиловом эквиваленте.

Ученые разработали несколько вариантов развития дальнейших событий. Так, по мнению австралийского астронома Роберта Мэтсона, столкновение поднимет в атмосферу гигантское количество пыли, в результате взрыва мгновенно растают и испарятся огромные объемы водяного льда и замерзшей углекислоты. Это может привести к усилению парникового эффекта (водяной пар и углекислота являются мощными парниковыми газами) и глобальному потеплению на Марсе.

Но с другой стороны, отмечает Мэтсон, пыль в атмосфере будет задерживать солнечное излучение и может затем спровоцировать похолодание, как это происходило во время глобальных пыльных бурь на Марсе в 70-е годы XX века. Не исключено также, что мощный взрыв может повлиять на тектонические процессы и «разбудить» вулканическую активность.

Учитывая, что размер комы — газовой оболочки вокруг ядра кометы — должен превысить 100 000 км, уже сейчас можно со 100 %-ной уверенностью сказать, что планета даже если и не столкнется с кометой напрямую, то пройдет сквозь ее газовую оболочку. А это значит, что какие-то климатические изменения на Марсе неизбежны, поскольку атмосфера Красной планеты весьма разрежена.

В настоящее время на орбите Марса работают три автоматические орбитальные станции — американские «Марс Одиссей» и «Марсианский разведывательный спутник», а также «Марс-экспресс» европейского космического агентства. На поверхности планеты также действуют два американских марсохода: Opportunity, совершивший посадку в 2004 году, и Curiosity, работающий с августа 2012 года.