Помоги проекту - поделись книгой:
Электропечь нагрела форму до 600 °C. Затем температуру стали снижать в среднем по 0,5° в сутки. Изменение температуры контролировали автоматы. Дни шли за днями, и с каждым часом заготовка становилась чуточку холоднее. «Поспешишь — людей насмешишь», — гласит старая русская пословица. Как никогда верной она могла оказаться и в данном случае. Поэтому лишь через два года и шесть дней, когда температура снизилась до плюс 20 градусов Цельсия, были открыты сначала печь, а потом и форма. Впереди предстояло еще много работы. Нужно было снять 28 т «лишнего» стекла — операция, с которой блестяще справились рабочие завода. Затем обработать поверхность будущего зеркала алмазными кругами и порошком, просверлить и довести до высокой степени чистоты десятки отверстий, предназначенных для облегчения самого зеркала, а также для укрепления его на подложке. Как потом подсчитали, на все это израсходовали около 7 тыс. каратов алмазов.
В общем, проблем было много. Немало помучились и с доставкой многотонного груза на гору Андырчи, что в районе поселка Нижний Архыз в Карачаево-Черкесии. А уже на горе после монтажа зеркала выяснилось, что его качество, увы, далеко от идеала.
Кстати, не у нас одних случился такой конфуз. Немного позднее нечто подобное произошло и с космическим телескопом «Хаббл». Причем его «близорукость» выявилась уже после вывода телескопа на орбиту. Пришлось американцам посылать в космос специальную бригаду ремонтников, которые установили на телескоп специальную корректирующую приставку.
Наши специалисты тоже придумали специальную корректирующую систему. Изображение улучшилось, телескоп пустили в эксплуатацию. Но со временем его зоркость все ухудшалась, и пришлось пойти на радикальную операцию. В 2007 году было принято решение о капитальном ремонте зеркала.
Лыткаринские оптики вновь принялись за дело. К реставрации привлекли даже заводчан-ветеранов, которые сорок лет тому назад, будучи молодыми специалистами, принимали участие в первой полировке зеркала. К примеру, вновь встал к станку К. Бачманов, хотя ему уже за 70… Реконструкция телескопа не ограничивается только зеркалом. Модернизируются и его металлоконструкции.
Зеркало должно лежать на специальной подложке, как на перине, гасящей все нагрузки. А еще механизм перемещения, чтобы телескоп мог наблюдать за различными участками неба. Плюс средства контроля и обработки информации. В общем, работы здесь на многие месяцы.
Астрономы с нетерпением ждут возвращения обновленного телескопа, который позволит расширить программу научных исследований, повысить качество наблюдений.
И все же, как считают специалисты, магистральный путь отечественной астрофизики — более активное участие в работе международных астрономических организаций. Прежде всего в Европейской южной обсерватории, имеющей отличный инструмент, расположенный в чилийских Андах, где небо чистое почти круглый год. У нас же на Северном Кавказе лишь 40 процентов ночей — ясные.
Кроме того, за прошедшие десятилетия наши строители телескопов отстали от мирового уровня. Если в 70-е годы прошлого столетия БТА был самым крупным телескопом в мире, то теперь ему и во втором десятке места может не найтись. С каждым годом за рубежом строят все более крупные телескопы.
Так, в 2008 году при помощи наземного телескопа, диаметр главного зеркала которого составляет 10,4 м, удалось запечатлеть три экзопланеты, вращающиеся вокруг звезды из созвездия Пегас. Расстояние от нас до «соседей» 130 световых лет. При этом более-менее уверенно астрономы различают планеты, диаметр которых превышает размеры Юпитера. А чтобы различать планеты, подобные нашей Земле, требуются телескопы, имеющие диаметр зеркала более 25 м.
Проекты таких приборов активно разрабатываются. Это Гигантский Магелланов телескоп, европейский Сверхбольшой телескоп и американо-канадский 30-метровый телескоп ТМТ. А один из европейских проектов предполагает создание телескопа с просто фантастическим зеркалом — его диаметр составит 100 м!
А поскольку для таких гигантов современные технологи не могут создать монолитные зеркала, пришлось пойти на хитрость — делать их составными. Однако, как известно из повседневного опыта, стоит разбить зеркало, и вместо цельного изображения каждый осколок будет создавать свое. Как свести их воедино?
Эту задачу берет на себя особая компьютерная программа. Она же производит и корректировку изображения, вызванную атмосферными искажениями. Именно поэтому специалисты компании
Пока еще не решено окончательно, где расположится новый телескоп. Рассматриваются три места: в Чили, на Гавайях и в Мексике. Но уже к середине 2010 года в выбранном месте должны начаться сборочные работы, а еще через 8 лет и первые наблюдения. Реставрация БТА — тоже не напрасный труд. Последние годы астрономы все чаще заставляют свои инструменты работать «в общей упряжке». Делается это так.
В определенное время телескопы, находящиеся в разных уголках Земли, ведут наблюдение за одним и тем же объектом. Изображения записывают, а потом сводят воедино в общем вычислительном центре.
Таким образом, получается синтезированное изображение, позволяющее различить такие детали, которые ни один телескоп не в состоянии разглядеть самостоятельно. Астрономы, например, полагают, что с помощью новых гигантских телескопов можно будет не только увидеть планеты, подобные нашей Земле, но и изучить их химический состав, определить присутствие воды, метана и кислорода и даже выявить наличие растительности…
Так что нас еще ждут интереснейшие астрономические открытия.
ПО СЛЕДАМ СЕНСАЦИЙ
История монополя
Охота за монополем — этой неуловимой частицей — ведется вот уже без малого 80 лет. А точнее, с 1931 года, когда знаменитый английский физик Поль Дирак высказал предположение о существовании магнита с одним полюсом.
Зачем он понадобился? В чем трудность охоты? Как именно было сделано открытие? Что оно сулит?.. Давайте попробуем разобраться…
Казалось бы, получить магнит с одним полюсом проще простого. Надо взять обычный подковообразный магнит и распилить его ровно пополам. На самом деле ничего из этой затеи не получится. Обе половинки будут иметь опять-таки по два полюса — северный и южный. И четвертинки, и осьмушки тоже…
Поль Дирак — английский физик-теоретик, один из создателей квантовой механики и основоположник квантовой электродинамики — задумался в свое время: «А до каких пор такое деление будет приводить к образованию мини-магнитов с двумя полюсами?..» Он предположил, что теоретически возможен такой предел деления, когда будут выявлены носители как положительного, так и отрицательного магнитного зарядов по отдельности.
Дирак в какой-то мере имел основания для такого суждения. Ведь несколькими годами ранее, опираясь на уравнения Максвелла и тот факт, что в природе реально существует носитель отрицательного электрического заряда — электрон, — он предсказал и существование аналогичной частицы с положительным зарядом — позитрона. И тот в самом деле был открыт в 1932 году.
Явление же магнетизма всегда было окутано мистической завесой. Первыми о свойствах магнита упоминают древние китайцы около 5000 лет назад. В Европе сам термин «магнетизм» долгое время был синонимом оккультных явлений. Загадочные же свойства некоторых минералов притягивать металл стали понятны лишь в XIX веке, когда английский физик-самоучка Майкл Фарадей установил связь между электричеством и магнетизмом и ввел в теорию понятие магнитного поля — субстанции, передающей магнитные силы.
Английский теоретик Джеймс Максвелл в 60-е годы XIX века окончательно утвердил единство электричества и магнетизма, выведя ряд уравнений, которые описывали свойства как электрических, так и магнитных полей примерно в одинаковых математических выражениях. Но при этом вскоре выяснилось, что лишь электрическая сила вела себя вполне предсказуемо. Она имела несущие заряд частицы, величину и массу которых можно было измерить. Зато источник магнитного поля — магнитные заряды, или монополи — найти так и не удалось.
1 — нейтроны; 2 — струны и монополи Дирака; 3 — магнитное поле; 4 — результаты рассеяния.
И такая асимметрия — неодинаковое поведение единых по сути сил — по сей день не дает покоя физикам.
Как сказал один из них: «Это все равно, как если бы мы слышали аплодисменты, но видели при этом только одну хлопающую ладонь»…
В самом деле, в уравнениях Максвелла для полей сразу же бросается в глаза их симметричность. Оба поля — и магнитное, и электрическое — равноправны. Более того, они взаимосвязаны: изменяется электрическое поле — возникает магнитное, изменяется магнитное — возникает электрическое. Однако на практике в двух из четырех уравнений Максвелла симметрия нарушается: электрические заряды существуют, а магнитных не нашли; линии электрического поля начинаются и заканчиваются на зарядах, а линии магнитного поля представляют собой замкнутые окружности.
Вот потому-то Поль Дирак и предположил, что в природе, по аналогии с электрическим, должен существовать и единичный магнитный заряд — монополь. Он даже рассчитал, каким этот монополь должен быть.
По расчетам получалось, что магнитный заряд монополя должен иметь довольно большую для элементарной частицы массу и, следовательно, значительную ионизирующую способность. Благодаря этому, двигаясь сквозь вещество, монополь должен, по идее, «сдирать» по дороге электроны с орбит атомов. И след таких «ободранных» атомов можно, в принципе, засечь в экспериментах на ускорителях или при наблюдениях в природе.
Структура, в которой три иона «указывают» внутрь (с голубым шаром внутри), представляет собой «северный монополь».
Зимой 1982 года пришла долгожданная весть: исследователь Блез Кабрера из Стэнфордского университета, США, наконец-таки зарегистрировал сигнал, весьма похожий на след монополя! Почти полгода ученый караулил монополь с помощью электроники. Она и зарегистрировала сигнал, который мог породить монополь, пришедший на Землю из космоса.
Обрадованный Кабрера оповестил о своем успехе коллег. Его опыт попытались повторить в нескольких лабораториях. Но… безуспешно.
Тогда Иошинори Токура из японского Национального института передовых технологий и прикладной науки решил поискать следы магнитных монополей иначе, чем Кабрера. По его мнению, поведение магнитных монополей могло бы влиять на так называемый аномальный эффект Холла.
Суть эффекта, открытого англичанином Эдвином Холлом в 1879 году, такова: если пропустить ток по металлической пластинке, помещенной в магнитное поле, в ней появится электрическое поле, перпендикулярное как направлению магнитного поля, так и направлению тока. Это объясняется поведением электронов, смещающихся под воздействием магнитного поля к одной из граней пластинки.
В 40-е годы прошлого века российский академик Исаак Кикоин исследовал эффект Холла и показал, что в ферромагнетиках, наряду с обычным эффектом Холла, связанным с магнитным полем, существует и некий аномальный эффект: некоторые материалы генерируют электрическое поле, если даже через них не пропускать ток. Этим отличаются, например, висмут, мышьяк и сурьма.
Этот-то эффект и использовал Иошинори Токура. Он поместил изготовленный из стронция, рутения и кислорода высококачественный кристалл в магнитное поле, пропустил через кристалл ток и изменял в ходе эксперимента температуру среды. Выяснилось, что с увеличением температуры удельное сопротивление кристалла меняется не линейно, как следовало ожидать, а скачками. Участники японского эксперимента полагают, что это вызвано каким-то влиянием монополей.
Проверять результаты японцев взялись сразу несколько групп исследователей. И вот в 2009 году авторитетный научный журнал
Французы из Гренобля и немцы из Берлина разными способами получили свои монополи, работая с охлажденным почти до абсолютного нуля кристаллом титаната диспрозия — материала с очень необычной кристаллической структурой. Однако сами исследователи не утверждали, что ими зафиксированы следы той самой неуловимой частицы. Просто им удалось добиться того, чтобы в кристаллической решетке материала возник некий дефект, который может перемещаться по кристаллу и вести себя, как реальная частица. И этот дефект вел себя так же, как частица с одним магнитным полюсом…
Далеко не все специалисты соглашаются с этими выводами, тем не менее, исследователи не успокаиваются.
Действительно ли в сети ученых попался неуловимый монополь или это просто очередная ошибка исследователей, должны показать будущие исследования. А пока давайте прикинем, что даст нам открытие монополя?
Во-первых, подтверждение существования монополя вернуло бы уравнениям Максвелла долгожданную симметрию. Кроме того, ученые стремятся найти монополь, потому что его существование объяснило бы квантование электрического заряда. Другими словами, ответило бы на вопрос, почему электрический заряд не может быть меньше заряда электрона и всегда кратен ему.
Кроме того, расчеты физиков показывают, что монопол и могут обладать гигантской энергией, и эту энергию можно использовать.
Не случайно сотрудники Крымской астрофизической обсерватории В. А. Котова, В. И. Ханейчук, Т. Т. Цапа недавно опубликовали гипотезу, что наше светило — не что иное, как склад магнитных монополей, с помощью которого и вырабатывается энергия светила.
Некоторые геофизики также допускают, что долетающие с солнечным ветром от светила до Земли монополи замедляются в ее коре и, попав в ядро нашей планеты, накапливаются там; когда геомагнитное поле меняется, монополи могут мигрировать и даже сталкиваться, что и обеспечивает теплом недра Земли.
Но все это пока чистой воды научные фантазии. И как пойдет охота за монополем дальше, какие прикладные задачи удастся при этом решить, мы вам еще расскажем.
ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ
Наука футбола
В канун очередного чемпионата мира по футболу в ЮАР, на который наши футболисты не попали, мы поинтересовались, какие новинки припасли к этому чемпионату специалисты по техническому оснащению спорта.
Создавая футбольный мяч 2010 года, дизайнеры компании «Адидас» вдохновились африканскими орнаментами и использовали в оформлении покрышки четыре треугольных элемента 11 цветов, которые олицетворяют 11 игроков каждой команды, 11 официальных языков ЮАР и 11 южноафриканских племен. Цвета и орнамент мяча перекликаются с дизайном внешнего фасада стадиона
Мяч получил имя JABULANI («Джабулани»). Это слово в зулусском наречии банту (один из 11 официальных языков ЮАР) означает «праздновать», «праздник», что как нельзя лучше подходит для предстоящего чемпионата, куда соберутся поклонники футбола со всего мира.
Оболочка впервые изготовлена всего из 8 трехмерных сферических панелей, сделанных из полиуретана и этилвинилацетата (ЭВА), которые соединены между собой термосклейкой; в мячах предыдущих чемпионатов панели были плоские и их было больше. Это позволило добиться почти идеальной сферической формы мяча.
Второе новшество этого года — улучшенная микротекстура поверхности покрышки. Впервые подобная текстура типа «гусиная кожа» появилась на официальном мяче чемпионата Европы 2008 года. Ее основная задача — обеспечить хорошее сцепление бутсы с поверхностью мяча при любых погодных условиях. На поверхности мяча появился набор желобков-углублений, которые оптимизируют его аэродинамические свойства. В результате JABULANI чрезвычайно устойчив во время полета, повышает точность ударов.
Для обеспечения таких характеристик мяча инженеры провели сотни тестов в Университете Лафборо (Великобритания), испытательной лаборатории
Еще одна новинка, которая давно просится на поле, — микрочип внутри мяча. Как известно, редкий футбольный матч обходится без споров. Поэтому на поле и находится судья с двумя помощниками. Но и они, бывает, ошибаются, что хорошо видно на телевизионных повторах. Но как избежать ошибок непосредственно в ходе игры?
Для этого еще в 2003 году было предложено вставить внутрь мяча электронный микрочип, а по периметру поля разместить сенсоры, которые бы точно фиксировали, пересек ли мяч линию ворот, вышел ли в аут и т. д. Однако первая попытка провалилась, поскольку точность замеров оказалась невысокой. Тогда задание было упрощено — требовалось лишь «железно» фиксировать голы. Соответственно, упростилось и оборудование. Под воротами, по линии поля, были проложены тонкие электрические кабели, и, когда мяч пересекал черту, встроенный в него датчик посылал радиосигнал на браслет рефери.
Опробовали новую систему в Иокогаме, где встречались «Милан» и японская команда «Urawa Red Diamonds». В тот момент, когда полузащитнику гостей Кларенсу Зеедорфу на 68-й минуте удалось распечатать ворота хозяев, на электронных браслетах арбитров высветилось слово «Goal».
Игры на клубный Кубок мира, прошедшие в Японии в декабре 2007 года под эгидой FIFA, тоже подтвердили — мяч с микрочипом в игре ведет себя точно так же, как обычный. С той лишь разницей, что теперь взятие ворот определяется не только на глаз, но и фиксируется электроникой.
Поделиться книгой: