Юный техник, 2012 № 09 - Журнал «Юный техник»

Второй метод имеет преимущества перед первым хотя бы потому, что при включенных в материал лечебных компонентах от царапины можно избавиться лишь считаное число раз. В случае М. Урбана чисто теоретически число реабилитационных процедур не ограничено.

«Мать-природа наделила все биологические системы способностью к самовосстановлению», — заявил профессор журналистам. — К примеру, возьмите дерево. Если нанести ему повреждение, то на месте пореза образуется новая кора. А вспомните, как у нас с вами сами собой зарастают мелкие порезы и царапины… Некоторые системы невидимы для человеческого глаза. Одна из них позволяет ДНК «чинить генетические ошибки в генах. Теперь мы хотим научить тому же и произведенные нами синтетические материалы…»

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ

Карта темной материи

Астрономам удалось узреть невидимое. Несколько групп исследователей совместными усилиями начали составлять карту распределения темной материи во Вселенной.

Темная материя, как известно, — это невидимое вещество, которое проявляет себя исключительно благодаря гравитационному взаимодействию с галактиками.

На ее долю, согласно расчетам, приходится около 23 % общей массы Вселенной, в то время как «обычная» материя составляет лишь около 4 % массы. Все остальное приходится на не менее загадочную темную энергию.

О существовании темной материи и темной энергии, напомним, ученые догадались по косвенным фактам.

Согласно их расчетам, звездные объекты — галактики и их скопления — должны перемещаться, постепенно замедляя свое ускорение, полученное в результате Большого взрыва. Однако, как показали недавние спектральные замеры, дело обстоит как раз наоборот: чем дальше галактики удаляются от центра, тем выше становится их скорость.

Так получается потому, полагают теоретики, что темная материя воздействует на звездные тела своим гравитационным притяжением. А темная энергия, похоже, обладает свойствами антигравитации, то есть отталкивает от себя небесные тела.

Но если темная материя имеет столь огромную, хотя и невидимую массу, она должна где-то располагаться.

Где именно?

«Наши теории о темной материи исходят из того, что она должна образовывать сложную ячеистую структуру в глубинах космоса, между видимыми галактическими скоплениями, — рассказывает доктор Кэтрин Хейманс из Эдинбургского университета. — Общая теория гравитации Эйнштейна постулирует, что гравитация искажает пространство и время, поэтому по форме этих искажений мы можем делать выводы о существовании во Вселенной концентраций темной материи. Она как бы оставляет свою роспись на изображениях очень отдаленных галактик».

Современные оптические телескопы позволяют получить крупномасштабные карты звездного неба.

Астрономы франко-канадской обсерватории на Гавайских островах опубликовали самые крупномасштабные снимки космических объектов, указывающие на существование темной материи. Каждый снимок отображает участок неба протяженностью в миллиард световых лет.

Астрономы видят на снимках следы искажения гравитацией света дальних звезд, которые могут указывать на воздействие темной материи.

Четыре снимка были сделаны в разное время года; на них уместились изображения более 10 млн. галактик, свет которых подвергается гравитационному искажению. Масштаб изображений примерно в 100 раз превышает масштаб сходных фотографий, полученных с помощью орбитального телескопа «Хаббл» в рамках эксперимента Cosmic Evolution Survey (исследования по космической эволюции).

Кроме того, в своих работах Джеймс Аннис и его коллеги из Национальной лаборатории имени Ферми, а также коллектив под руководством Эрика Хаффа из университета Калифорнии в Беркли использовали материалы из последней коллекции так называемого Слоановского цифрового обзора неба (SDSS).

Проект SDSS начал свою работу в 2000 году. Его цель — картографирование всего ночного неба в Северном и Южном полушариях Земли. Основной инструмент исследований — 2,5-метровый широкоугольный телескоп американской обсерватории Апашпойнт. Сейчас уже картографировано около 35 % площади ночного неба.

Скопления галактик указывают на регионы с наибольшей плотностью темной материи.

В центре новой карты для масштаба приведено изображение Луны, а также участка звездного неба, картографированного ранее.

Обе группы исследователей использовали снимки из коллекции SDSS для изучения так называемых «космических сдвигов» — небольших искривлений потоков света, вызванных притяжением темной материи.

Большинство астрономов полагает, что каждая галактика обрамлена «поясом» — гало — из темной материи.

Такие пояса и не дают звездам и другим сгусткам материи разбежаться. Обнаружить же эти скопления темной материи удается потому, что частицы света, фотоны, испускаемые звездами, меняют траекторию движения при приближении к скоплению темной материи. И эту смену курса — «космический сдвиг» — замечают земные приборы. По величине сдвига можно судить и о массе темной материи.

На основании полученных данных каждая группа ученых составила свой вариант карты темной материи, а затем они сравнили полученные результаты. Их выводы совпали, что подтвердило правильность методики.

ПО СЛЕДАМ СЕНСАЦИЙ

Деление электрона

В нашем веке многое уже открыто и изучено. А потому, наверное, столько шума наделало в научном мире известие, что электрон вовсе не представляет собой элементарную частицу, а состоит из составных частей.

Попробуем же разобраться, что к чему…

Есть старый студенческий анекдот. Профессор спрашивает студента, что такое электричество. Тот мнется, ерошит волосы, чешет в затылке и, наконец, сознается:

— Извините, профессор, еще вчера вечером я помнил, а теперь — забыл…

— Ах, какая жалость! — вздыхает профессор. — Был на свете один человек, который знал, что такое электричество, и тот забыл…

Шутки шутками, но если вы посмотрите в энциклопедию, то обнаружите, что «электричество — это совокупность явлений, в которых проявляется существование, движение и взаимодействие заряженных частиц».

Если мы копнем чуть поглубже, то вскоре выясним, что такими заряженными частицами, как правило, являются ионы и электроны. Причем ионами называются атомы, у которых по тем или иным причинам недостает одного или нескольких электронов.

Электроном все та же энциклопедия считает стабильную отрицательно заряженную элементарную частицу — носитель единичного электрического заряда. Именно с помощью электронов проводимости и осуществляется передача тока по твердому телу. То есть, говоря уже совсем попросту, ток — это поток электронов.

И вот здесь энциклопедия несколько заблуждается. Похоже, сведения, изложенные в ней, уже устарели.

Так в представлении художника может выглядеть деление электрона. Справа — новая предполагаемая схема атома: вокруг ядра по своим орбитам движутся не единичные электроны, а трио электронных частиц.

Недавно физики лишили электрон звания элементарной частицы. Дело в том, что уже довольно давно ученые подозревали, что в некоторых случаях электрон может распадаться на три составляющих — холон, спинон и орбитон. Возможность раздельного существования холона и спинона была доказана шесть лет назад. А ныне ученым удалось выделить еще и орбитон.

Правда, разделить, как оказалось, можно только электроны, связанные внутри какого-либо вещества — отдельные частицы разделению не поддаются. Взаимодействуя же, электроны, как живые существа, принимают на себя свойства окружающего их микромира.

Обычно они характеризуются тремя свойствами: элементарным зарядом, спином (так называется характеристика, оценивающая момент вращения вокруг собственной оси) и орбитой, которую электрон занимает в атоме. Эти свойства составляют неотъемлемое качество, присущее электрону и определяющее его взаимодействие с другими частицами в атоме. Разделяя электрон, физики имели в виду получение частиц, каждая из которых имела бы одно из перечисленных свойств — орбитон характеризует орбиту, спинон — величину спина и холон — свойства заряда.

Стоит, наверное, сказать, что ситуация с делимостью и неделимостью в мире физики сложилась довольно непростая. Еще в XIX веке многие ученые испытали разочарование, даже шок, узнав, что атом, который прежде представлялся единым (ведь даже само слово «атом» переводится с греческого как «неделимый»), вдруг оказался составным, то есть состоящим из более мелких частиц.