Доказано: свет может проходить сквозь стены!

Нидерландские физики смогли доказать на практике одну из давнишних теоретических разработок и заставить 2/3 фотонного излучения пройти сквозь твердотельный материал без потерь, пишет Membrana. Напомним, что свет является электромагнитной волной – равномерно распространяющимся от какого-либо источника возмущением электрических и магнитных полей.

Физики Аллард Моск и Иво Веллекоп из университета Твента решили найти экспериментальное подтверждение теории 20-летней давности. Данная теория связана с возможностью проникновения света сквозь твердое тело. Когда волна натыкается на неупорядоченный материал, различные ее участки (если продолжить аналогию с кругами на воде, то это сегменты внешней окружности волны) отражаются от мириад мини-поверхностей, образованных внутренней структурой тела. Большая часть света рассеивается, но кое-что все же проникает. Чем шире «полоса препятствий», тем больше коэффициент рассеивания.

Еще в 1980-х было разработано теоретическое обоснование возможности «протащить» волну сквозь толстый-толстый слой неупорядоченного материала без серьезных потерь. Модель получала название «Теория случайных матриц», и, согласно ей, должен существовать так называемый открытый канал внутри тела из такого материала. По каналу свет может не просто пройти насквозь, но (хотя бы частично) сфокусироваться в определенной точке. Каким образом? Вспомним ключевое слово в приведенном выше определении волны: в естественных условиях распространение возмущения происходит равномерно.

Идея в том, чтобы излучение было не равномерным, а особым образом «отформатированным»: волна должна превратиться в некое подобие военного легиона – с авангардом и арьергардом. В то время как «передовые части» фотонов рассеиваются при взаимодействии с препятствием, основная часть «боевых порядков» набегает сзади и усиливает отраженный свет – благодаря интерференции.

На практике все упиралось в создание устойчивого открытого канала. В статье, направленной на рассмотрение в журнал Physical Review Letters, голландские ученые утверждают, что им удалось добиться требуемого эффекта. Они сфокусировали лазер на непрозрачном куске гранулированного оксида цинка и с помощью цифровой камеры замерили коэффициент рассеивания света на мишени за препятствием. Затем исследователи фиксировали параметры проникающего к мишени света и соответствующим образом меняли «форму» волны – с помощью специальной жидкокристаллической линзы, которая способна как бы задерживать отдельные ее участки. Путем подгонки этого параметра ученые достигли увеличения «дальнобойности» света на 44% (по сравнению с обычным источником излучения). В итоге получилось, что сквозь непрозрачный (правда, неупорядоченный) объект можно передать 2/3 светового излучения. Вне зависимости от его толщины!

По мнению одного из авторов теории Джона Пендри из Имперского колледжа Лондона, полученные результаты «весьма глубоки и основательны». Он рад, что идея 20-летней давности наконец-то нашла экспериментальное подтверждение, и уверен в практической пользе полученного эффекта. Например, считает британский ученый, с помощью усиления передачи света сквозь твердотельные материалы можно будет создать новую диагностическую аппаратуру для медицинских целей или даже улучшить прием мобильных телефонов.

Тайна черной дыры разгадана

Как вы знаете, астрономы уже давно пытаются разгадать процесс формирования небесных тел вокруг черной дыры. Большим вопросом оставалась возможность образования звезд в столь экстремальных условиях. Ученые отмечают, что обычным местом рождения небесных тел являются молекулярные облака, однако, находясь в окрестностях черной дыры, эти облака по логике вещей должны разрываться на части мощным гравитационным полем. Также ученые говорят, что звезды могут формироваться на остатках газовых облаков, в так называемых эллиптических дисках. Узнать, каким же образом происходит рождение звезд вокруг черных дыр, и было целью исследования.

Для исследования была создана компьютерная симуляция процесса всасывания газового облака в черную дыру. С виду этот процесс схож с водой, уходящей в сливное отверстие раковины. Симуляция демонстрировала поведение двух отдельных газовых облаков, массой в 100 000 раз превышающих массу Солнца, направляющихся к черной дыре. Облака, которые направлялись к черным дырам, разрывались мощнейшим гравитационным притяжением. В результате, огибая черную дыру, они принимали форму спиралей. Отметим, что данная форма образовывалась неслучайно. Спираль позволяет отнимать энергию движения у газа, проходящего близко к черной дыре, и передавать ее газу, находящемуся далеко от нее. Подобный процесс приводил к тому, что в черную дыру затягивалась лишь часть облака.

По словам одного из авторов исследования, профессора университета Сент-Эндрюс в Шотландии Иэна Боннелла, «эти симуляции показывают, что молодые звезды могут появляться в окрестностях сверхмассивных черных дыр, если в достатке имеются гигантские облака газа, поступающего из более отдаленных районов галактики». В подобных условиях могут формироваться лишь звезды с очень большой массой, наследующие особую орбиту эллиптического диска. Выводы, озвученные учеными, подтверждают наблюдения за нашей Галактикой: так, в Млечном пути была обнаружена черная дыра, окруженная гигантскими звездами с необычными орбитами.

«Звезды, которые сегодня находятся вокруг сверхмассивной черной дыры, имеют относительно короткий жизненный цикл, около 10 млн лет, из чего можно предположить, что этот процесс, вероятно, повторяется», - докладывает профессор Боннелл.

Заметим, что это - не первое открытие, связанное с тайной черных дыр. Так, три года назад благодаря компьютерному моделированию ученые доказали, что черные дыры средних размеров могут формироваться в плотных звездных скоплениях. «Именно в плотных звездных скоплениях высока вероятность столкновений звезд», - объясняет Саймон Цварт, профессор Амстердамского университета, один из авторов исследования.

Созданная компьютерная модель показывала столкновение двух крупных звезд, что приводило к формированию одной сверхмассивной звезды, притягивающей и поглощающей соседние. Этот процесс происходил до тех пор, пока не образовывалась черная дыра. В этом году американским ученым удалось, используя все известные человечеству телескопы, засечь момент выпуска черной дырой потока частиц. Но, несмотря на многочисленные открытия, ученые по-прежнему далеки от понимания процессов, происходящих внутри черной дыры. И, как бы ни развивался технический прогресс, проникнуть в ее сердцевину человеку не под силу.

Ученые собираются бомбардировать Луну

С недавних пор Луна вновь стала притягивать большой интерес ученых. О начале нового этапа исследований говорит намерение НАСА бомбардировать лунную поверхность. В 2009 году американцы совместно с российскими учеными собираются отправить на Луну Центавр – это цилиндрический снаряд, весящий 500 кг. Задача Центавра – мощно ударить по Луне и «поднять» большое облако пыли, которое в свою очередь будет анализировать отправленный сразу после него исследовательский аппарат. Большинство исследователей сходятся во мнении, что подобная «бомбардировка» никак не угрожает спутнику Земли. Доктор наук, заведующий лабораторией Института космических исследований РАН, Игорь Митрофанов говорит: «Это наиболее проработанный вариант ударного воздействия на Луну. Я подчеркиваю: это – не взрыв. Там ничего не будет взрываться». Однако некоторые критики считают, что таким способом разные страны намерены провести испытания секретного вооружения. Ряд же ученых в принципе уверен, что Луну необходимо исследовать любыми доступными методами.

Луна за свою историю сотни тысяч раз подвергалась космическим «атакам», ее поверхность и по сей день бомбардируется различными метеоритами. Однако за период освоения Луну несколько раз бомбардировали по воле людей. Так, например, 13 сентября 1959 года советский космический аппарат «Луна-2» достиг поверхности Луны. Тогда тяжеловесящий аппарат с огромной скоростью врезался в поверхность. На нем кроме различных датчиков и счетчиков был установлен вымпел с изображением герба СССР. Только спустя 10 лет, 21 июля 1969 года, в рамках лунной экспедиции корабля «Аполлон-11» американский астронавт Нил Армстронг вступил на Луну. Сегодня существует предложение превратить в заповедные зоны все исторические районы Луны, на которые были совершены посадки исследовательских аппаратов. «Ограничить доступ к зонам, куда они высаживались, куда мы высаживались, полезно. Потому что ведь скоро до Луны богатым людям долететь будет не так сложно. Затопчут», - считает Александр Базилевский, заведующий лабораторией сравнительной планетологии ГЕОХИ им.В.И.Вернадского.

Конечно, к Луне проявляют интерес не только США и Россия, исследование планируют проводить и китайцы. Как говорит руководитель Китайской национальной космической администрации, Сунь Лайянь: «Для Китая исследование Луны только начинается. Мы запустили спутник для зондирования. Следующий аппарат должен приземлиться на поверхность, но для этого надо тщательно выбрать место посадки». За последнее время Китай сделал неимоверный шаг в исследовании космоса. Так, первый китаец – Ян Ливэй побывал в космосе лишь четыре года назад, 15 октября 2004 года».