Страница 4 из 22
Кстати, компания AMD еще в 2004 году говорила об инициативе "50x15", цель которой - обеспечить к 2015 году доступом к Интернету половину жителей планеты. Не исключено, что этот план будет даже перевыполнен, хотя затем, скорее всего, рост числа интернет-пользователей замедлится. ВГ
Сложные численные расчеты помогли астрофизикам из Калифорнийского университета в Санта-Крус частично разгадать давнюю загадку формирования крупных звезд. И хотя до полного решения еще далеко, первые результаты дали ответы на многие вопросы.
Согласно современным представлениям, новые звезды постоянно образуются из плотных облаков межзвездного газа и пыли. Гравитация постепенно притягивает пылинки и молекулы газа друг к другу, и облака становятся все плотнее. Небольшие неоднородности в облаках заставляют материю собираться в комки, которые продолжают сжиматься и засасывать окружающее их вещество до тех пор, пока постоянно растущие при сжатии температура и давление не смогут противостоять гравитации. Комок приобретает сферическую форму протозвезды. Если при этом шар получился достаточно крупным, то он разогревается и сжимается настолько, что в нем начинаются реакции ядерного синтеза, дающие жизнь новой звезде.
Этот сценарий не вызывает серьезных возражений, но только до тех пор, пока масса звезды не превышает примерно 20 солнечных.
Если масса больше, то, согласно оценкам и двухмерным расчетам, в процессе сжатия газ разогревается настолько, что давление его теплового излучения уже способно противостоять гравитации и дальнейший рост звезды прекращается. Но как же тогда образовались самые крупные звезды, масса которых превышает солнечную в 120–150 раз?
Этому факту уже придумали несколько объяснений, но ни одно из них не кажется убедительным. Например, крупные звезды могли бы образоваться при столкновении и слиянии более мелких, но никто пока не видел звездных скоплений с достаточной для этого плотностью.
Эта проблема заставила ученых разработать программу ORION, которая подробно описывает гидродинамику газовых облаков и перенос в них излучения. В трехмерную модель заложили облако с массой в сто солнечных масс и приступили к расчетам. Оказалось, что спустя 3600 виртуальных лет в облаке образовалась протозвезда, которая продолжала собирать вещество еще 20 тысяч лет, несмотря на то что излучение должно было остановить этот процесс. Анализ показал, что различные неустойчивости разрушают симметричный процесс роста звезды и собирают вещество в некоторое подобие нитей, по которым, как по каналам, газ и пыль из облака продолжают засасываться звездой. В то же время эти нити не мешают тепловому излучению беспрепятственно покидать растущую звезду.
Расчеты выявили и ряд других интересных закономерностей. Неустойчивости приводят к тому, что, помимо ведущих к основной звезде нитей, в коллапсирующем облаке образуются сгустки газа, которые затем сжимаются в сравнительно небольшие звезды. Так, во время одной из симуляций образовалась не только основная звезда, но и пара звезд поменьше, с массами примерно в 30 и 40 солнечных.
Авторы считают, что расчеты следует продолжить. Это поз волит собрать статистику по возможным сценариям роста звезд и сравнить ее с наблюдениями. Кроме того, пока так и не удалось объяснить наблюдаемый верхний предел в 120–150 солнечных масс, хотя, возможно, он определяется какой-то неустойчивостью, механизм которой еще предстоит выяснить. ГА
Любопытные предсказания сделали два физика-теоретика из Университета Тафта в США и Бразильского центра физических исследований в Рио-де-Жанейро. По их оценкам, загадочные квантовые флуктуации проявляют себя в рассеянном свете даже в обыкновенной воде при комнатной температуре.
Знаменитое квантовое соотношение неопределенности утверждает, что частицы не могут одновременно иметь определенные значения координаты и скорости, а это значит, что атом нельзя полностью остановить в заданном месте. Даже при нулевой энергии и температуре атом неизбежно будет слегка колебаться. Эти флуктуации принято называть квантовыми.
Квантовые флуктуации проявляют себя, например, в том, что жидкий гелий трудно превратить в лед даже при очень низких температурах, и лишь при больших давлениях он становится твердым. Однако всегда считалось, что в нормальных условиях квантовые флуктуации гораздо слабее обычных флуктуаций изза теплового движения атомов и, чтобы их наблюдать, придется работать при очень низких температурах или в каких-то других экзотических условиях.
Однако теперь теоретики нашли способ обойти это ограничение. Они заметили, что фононы - кванты звуковых колебаний - в состоянии с наименьшей энергией обладают теми же свойствами, что и релятивистское поле частиц с нулевой массой, если скорость света в уравнениях формально заменить на скорость звука. Это позволило вычислить, как обычный свет будет рассеиваться на квантовых флуктуациях плотности материала. Оказалось, что рассеяние должно быть пропорционально пятой степени частоты света, тогда как обычное рассеяние на тепловых флуктуациях плотности пропорционально лишь четвертой степени частоты. Оценки показали, что в оптическом диапазоне в воде при комнатной температуре квантовое рассеяние составит около половины процента теплового и его относительный вклад будет обратно пропорционален температуре. Половина процента - это немного, но уже вполне поддается измерению с помощью современного оптического оборудования. Разумеется, можно подобрать условия, при которых этот эффект проявляется сильнее. Например, в жидком неоне при 25 градусах выше абсолютного нуля рассеяние на нулевых квантовых флуктуациях составит уже 13 процентов теплового.
Теперь слово за экспериментом. Если предсказания теории подтвердятся, то у физиков появится новый способ изучения экзотических квантовых явлений даже в обычных условиях. ГА
Ученые из Университета Пенсильвании предложили новый метод сборки электронно-биологических чипов, который позволяет встраивать покрытые ДНК нановолокна в заданные места интегральных схем. Метод прост, гибок, сохраняет свойства ДНК, пригоден для массового производства и хорошо сочетается с современными кремниевыми технологиями.
В первых экспериментах, демонстрирующих работоспособность концепции объединения электроники и биотехнологий, ученые использовали нановолокна, покрытые тремя разными ДНК-последовательностями, заранее приготовленными в отдельных пробирках. На поверхности кремния стандартными методами вытравили небольшие канавки, в которые предполагалось встроить нановолокна, и нанесли электроды, управляющие процессом сборки. Затем к нановолокнам с первой ДНК добавили растворитель, полученную суспензию нанесли на чип, а на нужные электроды подали переменный ток. Под действием созданного электрического поля нановолокна попали точно в предназначенные для них канавки. Остатки суспензии с нановолокнами, покрытыми первой ДНК, удалили и ту же операцию проделали с двумя порциями нановолокон из других пробирок.
Чтобы убедиться, что все волокна попали туда, куда и планировалось, чип поместили в раствор с тремя комплементарными ДНК-последовательностями, каждый тип которых имел присоединенные флуоресцирующие красители определенного цвета.
Комплементарные ДНК "нашли" друг друга, и стройные ряды цветных флуоресцирующих нановолокон доказали эффективность метода, огрехи которого уже в первых опытах не превышали одного процента.
В следующих экспериментах ученые планируют разместить на чипе электронную схему и убедиться в надежности контакта с нею нановолокон. Кроме того, количество различных ДНК будет увеличено (вместо них можно использовать также некоторые белки), а рисунок расположения нановолокон значительно усложнится.