Страница 4 из 17
Кроме того, за прошедшие десятилетия наши строители телескопов отстали от мирового уровня. Если в 70-е годы прошлого столетия БТА был самым крупным телескопом в мире, то теперь ему и во втором десятке места может не найтись. С каждым годом за рубежом строят все более крупные телескопы.
Так, в 2008 году при помощи наземного телескопа, диаметр главного зеркала которого составляет 10,4 м, удалось запечатлеть три экзопланеты, вращающиеся вокруг звезды из созвездия Пегас. Расстояние от нас до «соседей» 130 световых лет. При этом более-менее уверенно астрономы различают планеты, диаметр которых превышает размеры Юпитера. А чтобы различать планеты, подобные нашей Земле, требуются телескопы, имеющие диаметр зеркала более 25 м.
Проекты таких приборов активно разрабатываются. Это Гигантский Магелланов телескоп, европейский Сверхбольшой телескоп и американо-канадский 30-метровый телескоп ТМТ. А один из европейских проектов предполагает создание телескопа с просто фантастическим зеркалом — его диаметр составит 100 м!
А поскольку для таких гигантов современные технологи не могут создать монолитные зеркала, пришлось пойти на хитрость — делать их составными. Однако, как известно из повседневного опыта, стоит разбить зеркало, и вместо цельного изображения каждый осколок будет создавать свое. Как свести их воедино?
Эту задачу берет на себя особая компьютерная программа. Она же производит и корректировку изображения, вызванную атмосферными искажениями. Именно поэтому специалисты компании Dynamic Structures, проектирующие ТМТ, предлагают собрать его главное зеркало из 492 полутораметровых сегментов.
Пока еще не решено окончательно, где расположится новый телескоп. Рассматриваются три места: в Чили, на Гавайях и в Мексике. Но уже к середине 2010 года в выбранном месте должны начаться сборочные работы, а еще через 8 лет и первые наблюдения. Реставрация БТА — тоже не напрасный труд. Последние годы астрономы все чаще заставляют свои инструменты работать «в общей упряжке». Делается это так.
В определенное время телескопы, находящиеся в разных уголках Земли, ведут наблюдение за одним и тем же объектом. Изображения записывают, а потом сводят воедино в общем вычислительном центре.
Таким образом, получается синтезированное изображение, позволяющее различить такие детали, которые ни один телескоп не в состоянии разглядеть самостоятельно. Астрономы, например, полагают, что с помощью новых гигантских телескопов можно будет не только увидеть планеты, подобные нашей Земле, но и изучить их химический состав, определить присутствие воды, метана и кислорода и даже выявить наличие растительности…
Так что нас еще ждут интереснейшие астрономические открытия.
ПО СЛЕДАМ СЕНСАЦИЙ
История монополя
Охота за монополем — этой неуловимой частицей — ведется вот уже без малого 80 лет. А точнее, с 1931 года, когда знаменитый английский физик Поль Дирак высказал предположение о существовании магнита с одним полюсом.
Зачем он понадобился? В чем трудность охоты? Как именно было сделано открытие? Что оно сулит?.. Давайте попробуем разобраться…
Казалось бы, получить магнит с одним полюсом проще простого. Надо взять обычный подковообразный магнит и распилить его ровно пополам. На самом деле ничего из этой затеи не получится. Обе половинки будут иметь опять-таки по два полюса — северный и южный. И четвертинки, и осьмушки тоже…
Поль Дирак — английский физик-теоретик, один из создателей квантовой механики и основоположник квантовой электродинамики — задумался в свое время: «А до каких пор такое деление будет приводить к образованию мини-магнитов с двумя полюсами?..» Он предположил, что теоретически возможен такой предел деления, когда будут выявлены носители как положительного, так и отрицательного магнитного зарядов по отдельности.
Опыт, проведенный немецкими исследователями, подтвердил наличие монополей внутри кристалла.
Дирак в какой-то мере имел основания для такого суждения. Ведь несколькими годами ранее, опираясь на уравнения Максвелла и тот факт, что в природе реально существует носитель отрицательного электрического заряда — электрон, — он предсказал и существование аналогичной частицы с положительным зарядом — позитрона. И тот в самом деле был открыт в 1932 году.
Явление же магнетизма всегда было окутано мистической завесой. Первыми о свойствах магнита упоминают древние китайцы около 5000 лет назад. В Европе сам термин «магнетизм» долгое время был синонимом оккультных явлений. Загадочные же свойства некоторых минералов притягивать металл стали понятны лишь в XIX веке, когда английский физик-самоучка Майкл Фарадей установил связь между электричеством и магнетизмом и ввел в теорию понятие магнитного поля — субстанции, передающей магнитные силы.
Английский теоретик Джеймс Максвелл в 60-е годы XIX века окончательно утвердил единство электричества и магнетизма, выведя ряд уравнений, которые описывали свойства как электрических, так и магнитных полей примерно в одинаковых математических выражениях. Но при этом вскоре выяснилось, что лишь электрическая сила вела себя вполне предсказуемо. Она имела несущие заряд частицы, величину и массу которых можно было измерить. Зато источник магнитного поля — магнитные заряды, или монополи — найти так и не удалось.
Схема опыта по обнаружению монополя:
1 — нейтроны; 2 — струны и монополи Дирака; 3 — магнитное поле; 4 — результаты рассеяния.
И такая асимметрия — неодинаковое поведение единых по сути сил — по сей день не дает покоя физикам.
Как сказал один из них: «Это все равно, как если бы мы слышали аплодисменты, но видели при этом только одну хлопающую ладонь»…
В самом деле, в уравнениях Максвелла для полей сразу же бросается в глаза их симметричность. Оба поля — и магнитное, и электрическое — равноправны. Более того, они взаимосвязаны: изменяется электрическое поле — возникает магнитное, изменяется магнитное — возникает электрическое. Однако на практике в двух из четырех уравнений Максвелла симметрия нарушается: электрические заряды существуют, а магнитных не нашли; линии электрического поля начинаются и заканчиваются на зарядах, а линии магнитного поля представляют собой замкнутые окружности.
Вот потому-то Поль Дирак и предположил, что в природе, по аналогии с электрическим, должен существовать и единичный магнитный заряд — монополь. Он даже рассчитал, каким этот монополь должен быть.
По расчетам получалось, что магнитный заряд монополя должен иметь довольно большую для элементарной частицы массу и, следовательно, значительную ионизирующую способность. Благодаря этому, двигаясь сквозь вещество, монополь должен, по идее, «сдирать» по дороге электроны с орбит атомов. И след таких «ободранных» атомов можно, в принципе, засечь в экспериментах на ускорителях или при наблюдениях в природе.
Структура, в которой три иона «указывают» внутрь (с голубым шаром внутри), представляет собой «северный монополь».
Структура с одним ионом есть не что иное, как «южный монополь». Следы монополя усердно искали и в космических лучах, и в метеоритах, в земном и лунном грунте, в экспериментах на ускорителях. Но практически все эксперименты, за исключением некоторых (о них речь впереди), закончились неудачей.