Страница 5 из 17
Зимой 1982 года пришла долгожданная весть: исследователь Блез Кабрера из Стэнфордского университета, США, наконец-таки зарегистрировал сигнал, весьма похожий на след монополя! Почти полгода ученый караулил монополь с помощью электроники. Она и зарегистрировала сигнал, который мог породить монополь, пришедший на Землю из космоса.
Обрадованный Кабрера оповестил о своем успехе коллег. Его опыт попытались повторить в нескольких лабораториях. Но… безуспешно.
Тогда Иошинори Токура из японского Национального института передовых технологий и прикладной науки решил поискать следы магнитных монополей иначе, чем Кабрера. По его мнению, поведение магнитных монополей могло бы влиять на так называемый аномальный эффект Холла.
Суть эффекта, открытого англичанином Эдвином Холлом в 1879 году, такова: если пропустить ток по металлической пластинке, помещенной в магнитное поле, в ней появится электрическое поле, перпендикулярное как направлению магнитного поля, так и направлению тока. Это объясняется поведением электронов, смещающихся под воздействием магнитного поля к одной из граней пластинки.
В 40-е годы прошлого века российский академик Исаак Кикоин исследовал эффект Холла и показал, что в ферромагнетиках, наряду с обычным эффектом Холла, связанным с магнитным полем, существует и некий аномальный эффект: некоторые материалы генерируют электрическое поле, если даже через них не пропускать ток. Этим отличаются, например, висмут, мышьяк и сурьма.
Этот-то эффект и использовал Иошинори Токура. Он поместил изготовленный из стронция, рутения и кислорода высококачественный кристалл в магнитное поле, пропустил через кристалл ток и изменял в ходе эксперимента температуру среды. Выяснилось, что с увеличением температуры удельное сопротивление кристалла меняется не линейно, как следовало ожидать, а скачками. Участники японского эксперимента полагают, что это вызвано каким-то влиянием монополей.
Проверять результаты японцев взялись сразу несколько групп исследователей. И вот в 2009 году авторитетный научный журнал Science сообщил, что сразу два коллектива физиков независимо друг от друга сумели обнаружить монополь.
Французы из Гренобля и немцы из Берлина разными способами получили свои монополи, работая с охлажденным почти до абсолютного нуля кристаллом титаната диспрозия — материала с очень необычной кристаллической структурой. Однако сами исследователи не утверждали, что ими зафиксированы следы той самой неуловимой частицы. Просто им удалось добиться того, чтобы в кристаллической решетке материала возник некий дефект, который может перемещаться по кристаллу и вести себя, как реальная частица. И этот дефект вел себя так же, как частица с одним магнитным полюсом…
Далеко не все специалисты соглашаются с этими выводами, тем не менее, исследователи не успокаиваются.
Действительно ли в сети ученых попался неуловимый монополь или это просто очередная ошибка исследователей, должны показать будущие исследования. А пока давайте прикинем, что даст нам открытие монополя?
Во-первых, подтверждение существования монополя вернуло бы уравнениям Максвелла долгожданную симметрию. Кроме того, ученые стремятся найти монополь, потому что его существование объяснило бы квантование электрического заряда. Другими словами, ответило бы на вопрос, почему электрический заряд не может быть меньше заряда электрона и всегда кратен ему.
Кроме того, расчеты физиков показывают, что монопол и могут обладать гигантской энергией, и эту энергию можно использовать.
Не случайно сотрудники Крымской астрофизической обсерватории В. А. Котова, В. И. Ханейчук, Т. Т. Цапа недавно опубликовали гипотезу, что наше светило — не что иное, как склад магнитных монополей, с помощью которого и вырабатывается энергия светила.
Некоторые геофизики также допускают, что долетающие с солнечным ветром от светила до Земли монополи замедляются в ее коре и, попав в ядро нашей планеты, накапливаются там; когда геомагнитное поле меняется, монополи могут мигрировать и даже сталкиваться, что и обеспечивает теплом недра Земли.
Но все это пока чистой воды научные фантазии. И как пойдет охота за монополем дальше, какие прикладные задачи удастся при этом решить, мы вам еще расскажем.
С. ЗИГУНЕНКО, научный обозреватель «ЮТ»
ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ
Наука футбола
В канун очередного чемпионата мира по футболу в ЮАР, на который наши футболисты не попали, мы поинтересовались, какие новинки припасли к этому чемпионату специалисты по техническому оснащению спорта.
Создавая футбольный мяч 2010 года, дизайнеры компании «Адидас» вдохновились африканскими орнаментами и использовали в оформлении покрышки четыре треугольных элемента 11 цветов, которые олицетворяют 11 игроков каждой команды, 11 официальных языков ЮАР и 11 южноафриканских племен. Цвета и орнамент мяча перекликаются с дизайном внешнего фасада стадиона Soccer City в Йоханнесбурге, где пройдут самые важные матчи чемпионата.
Мяч получил имя JABULANI («Джабулани»). Это слово в зулусском наречии банту (один из 11 официальных языков ЮАР) означает «праздновать», «праздник», что как нельзя лучше подходит для предстоящего чемпионата, куда соберутся поклонники футбола со всего мира.
Оболочка впервые изготовлена всего из 8 трехмерных сферических панелей, сделанных из полиуретана и этилвинилацетата (ЭВА), которые соединены между собой термосклейкой; в мячах предыдущих чемпионатов панели были плоские и их было больше. Это позволило добиться почти идеальной сферической формы мяча.
Второе новшество этого года — улучшенная микротекстура поверхности покрышки. Впервые подобная текстура типа «гусиная кожа» появилась на официальном мяче чемпионата Европы 2008 года. Ее основная задача — обеспечить хорошее сцепление бутсы с поверхностью мяча при любых погодных условиях. На поверхности мяча появился набор желобков-углублений, которые оптимизируют его аэродинамические свойства. В результате JABULANI чрезвычайно устойчив во время полета, повышает точность ударов.
Для обеспечения таких характеристик мяча инженеры провели сотни тестов в Университете Лафборо (Великобритания), испытательной лаборатории Adidas в Шайнфельде и в аэродинамической трубе.
Бутсы теперь делают полностью из синтетики.
Еще одна новинка, которая давно просится на поле, — микрочип внутри мяча. Как известно, редкий футбольный матч обходится без споров. Поэтому на поле и находится судья с двумя помощниками. Но и они, бывает, ошибаются, что хорошо видно на телевизионных повторах. Но как избежать ошибок непосредственно в ходе игры?
Для этого еще в 2003 году было предложено вставить внутрь мяча электронный микрочип, а по периметру поля разместить сенсоры, которые бы точно фиксировали, пересек ли мяч линию ворот, вышел ли в аут и т. д. Однако первая попытка провалилась, поскольку точность замеров оказалась невысокой. Тогда задание было упрощено — требовалось лишь «железно» фиксировать голы. Соответственно, упростилось и оборудование. Под воротами, по линии поля, были проложены тонкие электрические кабели, и, когда мяч пересекал черту, встроенный в него датчик посылал радиосигнал на браслет рефери.