Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2013 № 04

Г. МАЛЬЦЕВ

ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ

Лучи притяжения

То, что свет оказывает давление на предметы, вы знаете, наверное, из курса физики. Но, как утверждают уфологи, существуют еще и «притягивающие лучи», с помощью которых «летающие тарелки» втягивают внутрь различные предметы, животных и людей. Существуют ли НЛО и пришельцы на самом деле или все это досужие вымыслы, до конца не ясно. Зато вот притяжение света уж точно не является фантастикой.

Сотруднику Фуданского университета (Шанхай) Юн Чену и его коллегам из Гонконга удалось привести доказательства, что лазерный луч и в самом деле способен притягивать предметы.

В данном случае наблюдается эффект, действие которого противоположно хорошо изученному явлению — давлению света. Экспериментально наличие светового давления было доказано нашим соотечественником П.Н. Лебедевым еще в начале XX века. А вот условия для создания эффекта втягивания появились сравнительно недавно. Тут нужен особый лазер, создающий так называемые пучки Бесселя. Пучки эти обладают особой структурой. В сечении такой лазерный луч как бы состоит из концентрических окружностей.

По мнению китайских ученых, пучок Бесселя следует направить на объект под определенным углом. Тогда образуется сила, которая переместит объект к источнику излучения.

Правда, как признается Юн Чен, привести в движение пока удалось объекты размерами в доли миллиметpa. Однако не исключено, что в будущем таким способом станет возможным перемещение и более крупных, массивных предметов.

Китайцы — не единственные исследователи, работающие в данном направлении. Сразу две группы физиков из США и Дании предложили схожие схемы создания притягивающего луча. Статьи ученых появились в журнале Physical Review Letters.

Объектом изучения опять-таки были лучи Бесселя. Они обладают рядом замечательных свойств, в частности, фотоны в них движутся под углом к направлению распространения самого луча. А так как частицы падают на поверхность тела под углом, то сила отталкивания у такого луча меньше, чем у обычного.

Более того, физики утверждают, что, подбирая свойства объекта и параметры луча, можно добиться того, что объект будет сам отражать больше света в направлении от источника, чем к источнику. Вместе с пониженным давлением в луче Бесселя этого достаточно для того, чтобы объект начал двигаться в направлении источника света.

В будущем, как полагают эксперты НАСА, удаленный захват предметов световыми лучами решит проблему взятия образцов с поверхности или из атмосферы небесных тел. Сегодня приходится разрабатывать сложные механизмы для посадки, взятия проб и последующего взлета, которые удорожают космические программы и увеличивают шансы неудачи экспедиции из-за возможности крушения. Если же удастся использовать притягивающий луч, образцы для анализа можно будет брать, оставаясь на орбите.

Первоначально ученые хотели создать притягивающий луч для сбора космического мусора, однако поняли, что мощности современных устройств для этого недостаточно. Пока они переключились на проект по захвату мельчайших частиц: пыли, отдельных молекул и даже ДНК в живых клетках.

Ныне команда физиков из центра Годдарда прорабатывает три подхода к решению проблемы. Первый заключается в реализации «оптического вихря», или, как они говорят, «оптического пинцета». Он предполагает использование двух встречных пучков волн, формирующих кольцевую структуру. Изменяя интенсивность одной волны, по сути, нагревая воздух с одной стороны от захватываемой частицы, можно заставить ее двигаться.

Этот способ годится для исследований в атмосфере.

Второй метод можно использовать в любой среде, поскольку он основан на электромагнитном взаимодействии. В нем используется «луч-соленоид», и пики интенсивности закручиваются по спирали вокруг оси взаимодействия. Тестирование показало, что так можно захватить и притянуть твердые предметы.

Третий метод пока существует только на бумаге и использует пучки Бесселя, о которых говорилось выше.

Физики намерены исследовать все три варианта «лучей захвата» и предложить НАСА оптимальный.

Наиболее перспективным методом притягивания пучком света многие эксперты все же считают луч Бесселя.

Физики Дэвид Раффнер и Дэвид Гриер из Нью-Йоркского университета (США) попытались разобраться, почему пока он столь маломощен. Выяснилось, что настроить соответствующим образом луч Бесселя весьма сложно. Притягиваемый объект у тех же китайских физиков получился микроскопическим потому, что рассеивание света от Бесселева луча происходило не только по направлению к наблюдателю, но и от него.

Однако сложности такой настройки можно обойти, полагают ученые, если использовать сразу два луча Бесселя — вместе с линзой, слегка изгибающей направления распространения лучей таким образом, чтобы они накладывались друг на друга в районе тела-цели. При этом результирующий импульс направлен к наблюдателю, что теоретически позволяет получить более мощный притягивающий луч.

Диаграмма аксиконической линзы и получаемого луча Бесселя.

Повторное формирования центральной яркой области луча Бесселя за препятствием.

Сечение симметричного луча Бесселя и график зависимости интенсивности от радиуса.

Заметим, что предложенное американцами решение частично совпадает с теоретическими рецептами, сформулированными израильскими физиками. Впрочем, чтобы реализовать притягивающий луч для работы с крупными объектами, пока требуется слишком много энергии. При этом есть опасность, что такая энергия, будучи приложена к крупному телу, скорее всего, испарит его еще до того, как оно будет притянуто достаточно близко к наблюдателю.

У СОРОКИ НА ХВОСТЕ

ТЕЛО НЕ УМЕЕТ ВРАТЬ. «Наши тела, а не лица выдают правду о наших чувствах», — полагает доктор Хиллел Авизер из Еврейского университета в Иерусалиме. При этом он ссылается на такое исследование.

Когда группе испытуемых показали фотопортреты незнакомых людей, то очень немногие смогли выделить среди них тех, кто доволен собой.

Однако они выполнили эту работу гораздо лучше, когда получили фотографии людей в полный рост. Еще точнее получился анализ по видеозаписям.

Автор исследования прокомментировал, что все тело человека может выражать эмоции. При этом каждому уследить за своими жестами труднее, чем за мимикой лица.

СТОУНХЕНДЖ — ЭТО ГАЛЕРЕЯ. К такому выводу пришла группа британских ученых, обнаружив с помощью лазерного сканирования на 5 каменных блоках около 70 резных изображений, сделанных в период раннего бронзового века. Древние гравюры могли быть талисманами, защищавшими местное население от злых духов, непогоды или неурожая, полагают исследователи.

Ученые также отметили, что доисторические каменщики пользовались двумя различными методами обработки каменной поверхности. Изображения, вырезанные на внешнем большом кольце, были сделаны параллельно длине камня. При этом рисунки на трилитах (так называются мегалиты, представляющие собой три больших камня, установленные в виде ворот) внутри этого круга сделаны под прямым углом к длине камня.

«Такие открытия показывают то, как новые технологии могут извлекать ранее неизвестную и очень важную информацию», — отметил глава группы ученых Маркус Аббот, добавив, что Стоунхендж мог играть роль и древнего храма, и художественной галереи одновременно.

ГЕНЕТИКИ-ВЗЛОМЩИКИ

Если «взломать» генетический код пшеницы, или, говоря по-научному, идентифицировать около 96 000 ее генов и проанализировать связи между ними, то появляется возможность обеспечить весь мир огромными запасами продовольствия. Зная строение генов злака, можно колоссально увеличить урожаи пшеницы, добиться, чтобы она лучше справлялась с болезнями, засухами и другими проблемами, которые приводят к большим потерям зерна.

К такому выводу пришел американский профессор Дуглас Келл.

АЛМАЗНАЯ ПЛАНЕТА. Астрономы обнаружили планету, которая вдвое больше Земли и вращается вокруг подобной Солнцу звезды в созвездии Рака столь быстро, что ее год равен всего 18 земным часам.

Планета, названная 55 Cancri е, судя по всему, покрыта графитом и алмазами. Кроме того, 55 Cancri е невероятно горячая — температура на ее поверхности достигает 1648 градусов Цельсия.