Компьютерра - Журнал «Компьютерра» № 15 от 18 апреля 2006 года

Конструкции у шокеров самые разнообразные — от миниатюрных дамских «зонтиков» до полновесных полицейских дубинок с электродами на конце и пистолетов TASER, выстреливающих пару электродов на проводах на расстояние до десяти метров. Есть даже модели, стреляющие струями соленой проводящей воды. В каждом шокере имеются батарейки или аккумулятор и несложный электронный преобразователь напряжения. TASER популярен в американской полиции и штатно используется более чем в трети полицейских управлений США. И если первые устройства требовали непосредственного контакта пары электродов с кожей человека, то современные модели легко пробивают толстую одежду, а некоторые даже способны подействовать сквозь легкий бронежилет.

Защитную ткань Thor Shield фирма предлагает полицейским в двух модификациях. Легкая ткань проницаема для воздуха и из нее можно сделать даже футболку, не говоря уже о том, чтобы подшить ее к подкладке пиджака или просто натянуть на бронежилет. Тяжелый вариант ткани водонепроницаем и защищает еще и от таинственного микроволнового оружия («КТ» неоднократно писала о разрабатываемых в США мобильных генераторах микроволнового излучения, предназначенных для подавления массовых беспорядков, — жертвы этого несмертельного оружия испытывают сильную боль). Детали строения ткани не разглашаются, а образцы высылаются только полицейским управлениям. По всей видимости, материал содержит проводящий слой, который просто замыкает электроды шокера и не позволяет высоковольтному импульсу достичь тела. — Г.А.

Удивительное явление обнаружили французские физики, снявшие скоростной камерой падение капельки обыкновенной воды на плохо смачиваемую поверхность. Тонкая водяная струя со скоростью в сорок раз больше скорости самой капли вырывается с места падения миниатюрным фонтаном.

Ученые использовали капельки диаметром около миллиметра, которые медленно, со скоростью всего полметра в секунду падали на поверхность. Если скорость капель увеличивали до 0,7 метров в секунду, то фонтан исчезал. Внимательно рассмотрев замедленную съемку, исследователи установили, что в момент падения капля так растекается по поверхности, что внутри у нее возникает пузырек воздуха. Затем пузырек быстро схлопывается, что приводит к концентрации энергии в его центре, которая и выплескивается в виде тонкой и быстрой струйки фонтана. Этот эффект очень похож на кавитацию, которая разрушает гребные винты судов, но тут струйка воды бьет не в поверхность, а в противоположном направлении.

Пока ученым совершенно неясно, как можно использовать это явление. Зато вполне понятно, в каких случаях его следует избегать. «Фонтаны» могут ухудшить качество и разрешение струйной печати, разбрызгивая чернила, а пузырьки, застывшие в капельках быстро сохнущей краски, нарушат стойкость покрытий, наносимых пульверизатором. А поскольку подобные процессы очень широко используются в промышленности, значение этой работы трудно переоценить. — Г.А.

Важные результаты, вселяющие надежды на быстрый прогресс различных сверхпроводящих устройств, удалось получить сразу нескольким научным группам. Разные работы объединяет одна общая идея: нанокомпозиты, изготовленные из обычных и сверхпроводящих материалов, оказывается, способны функционировать значительно лучше, чем чистые сверхпроводники.

Сверхпроводники, как известно, обладают нулевым электрическим сопротивлением. Это позволяет получать сверхмощные магнитные поля или передавать электрическую энергию на значительные расстояния без потерь. Но, к сожалению, слишком сильный электрический ток, текущий по сверхпроводнику, или чересчур интенсивное магнитное поле разрушают сверхпроводящее состояние материала. Это обстоятельство накладывает жесткие ограничения на использование сверхпроводников. Обычные сверхпроводники, охлаждаемые жидким гелием, были открыты в начале прошлого века, а высокотемпературные аналоги, работающие при температуре жидкого азота (который в сотню раз дешевле гелия), — двадцать лет тому назад. Но, несмотря на это, обмотки моторов в наших пылесосах или линии электропередач до сих пор делают из обычной меди. Просто во многом из-за ограничений по току и магнитному полю расходы на охлаждение сверхпроводников не компенсируются выигрышем от отсутствия электрического сопротивления.

Не исключено, что новые открытия со временем изменят эту ситуацию. В Луизианском университете в Батон-Руж изучали слои сверхпроводящего бериллия толщиной 2—30 нанометров, покрытые пленкой золота толщиной всего в половину нанометра. Ученые обнаружили, что этот бутерброд способен выдерживать в десять раз более сильное магнитное поле, параллельное пленке, чем чистый бериллий. По мнению авторов, это происходит благодаря взаимодействию тяжелых атомов золота с реализующими сверхпроводимость куперовскими парами электронов в бериллии, которое предохраняет эти пары от разрушения магнитным полем. И хотя физика этого эффекта толком еще не понятна, авторы надеются, что многослойные сверхпроводники могут сделать медицинские томографы и ускорители значительно дешевле.

Еще более обнадеживают результаты, полученные в Окриджской национальной лаборатории США. Там на подложке из гибкого металла ухитрились изготовить пленку толщиною три микрона из высокотемпературного сверхпроводника оксида иттрия-бария-меди YBa2Cu3O7, которая пронизана упорядоченными наноколоннами диэлектрика цирконата бария. Благодаря этим наноколоннам удалось заметно увеличить критический ток и критическое магнитное поле, которые разрушают сверхпроводимость пленки. Авторы считают, что наноколонны эффективно «проводят» магнитные вихри, «забирая» их из сверхпроводника. Пока примененная технология позволяет вырастить лишь небольшие образцы, но если удастся ее масштабировать и изготавливать длинные провода, то, как обещают авторы, можно будет делать сверхпроводящие линии электропередач, силовые трансформаторы, поезда на магнитной подушке и массу других устройств.

Пока ученые лишь в самом начале пути, и трудно даже загадывать когда сверхпроводящие нанокомпозиты станут коммерчески доступны. Слишком уж часто капризные сверхпроводники обманывали самые радужные надежды на быстрый прогресс. — Г.А.

Интересные компьютерные расчеты выполнили ученые в Техасском университете в Браунсвилле. Новый алгоритм позволил вычислить гравитационные волны, излучаемые при слиянии пары массивных черных дыр.

Несмотря на значительные усилия, уже затраченные на поиск предсказанных еще в 1916 году Общей теорией относительности Эйнштейна гравитационных волн, они до сих пор никем непосредственно не обнаружены. Даже система из трех гигантских интерферометров, построенных в США в рамках проекта LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) и приступивших к работе еще в 2001 году, не смогла их выделить на фоне шумов, создаваемых вибрациями нашей планеты. А размеры и точность этих устройств впечатляют. Длина плеча лазерного интерферометра, чутко следящего за малейшими отклонениями пробной массы, достигает четырех километров.

Но дело не только в шумах. Самые мощные гравитационные волны должны излучаться при гигантских катастрофах вроде взрывов сверхновых, столкновении и слиянии звезд, пульсаров или черных дыр. А это события редкие. И важно знать, какая волна от них побежит, чтобы легче было выделить ее из неизбежного шума. Но уравнения общей теории относительности Гильберта-Эйнштейна нелинейны, черные дыры и их гравитационные волны сильно искривляют пространство-время, возникают различные сингулярности и неустойчивости, затрудняющие вычисления. Поэтому хотя расчеты гравитационных волн и не требуют всей мощи современных суперкомпьютеров, создать для них корректный алгоритм весьма непростая задача. Тем не менее это удалось, и теперь ученые располагают мощным инструментом для предсказания колебаний кривизны пространства, которые должны возникать при слиянии черных дыр (на рисунках — результаты визуализации расчетов).

Возможно, подобные катаклизмы удастся зарегистрировать с помощью космической антенны для гравитационных волн LISA, запуск которой совместными усилиями NASA и Европейского космического агентства запланирован на 2015 год. Эта антенна будет состоять из трех вращающихся вокруг Солнца спутников на расстоянии четырехсот диаметров Земли друг от друга в вершинах равностороннего треугольника. Лазерные интерферометры будут следить за отклонениями пробных масс внутри спутников. Согласно расчетам, эта система будет в сто раз чувствительнее наземных и позволит зарегистрировать гравитационные волны самых низких частот. — Г.А.

В начале апреля самые разные слои общества взбудоражил пресс-релиз британских астрономов, работающих с информацией, поступающей от сети радиотелескопов MERLIN. В поле зрения этой системы попало облако метилового спирта, расположившееся в области Млечного Пути, химически созвучно именуемой W3(OH).