Выберу мину!

Новый метод запуска термоядерного синтеза - Лазерный миноискатель - Солнце борется с раком - Нанолазеры - Сверхпроводимость при комнатной температуре и алмазы

Новый метод запуска термоядерного синтеза - Лазерный миноискатель - Солнце борется с раком - Нанолазеры - Сверхпроводимость при комнатной температуре и алмазы

В Национальной лаборатории Sandia на установке с суперкоротким названием Z была получена плотная высокотемпературная плазма, которая породила поток нейтронов.

Принцип работы Z основан на создании кратковременного, но очень сильного магнитного импульса. В самом центре установки, которая занимает большой зал, находится пластиковая капсула размерам в два миллиметра, наполненная тяжелым изотопом водорода — дейтерием. Капсула помещается внутрь пенопластового цилиндра, который окружает клетка из вольфрамовой проволоки. Магнитный импульс превращает тугоплавкий вольфрам в пар, который в виде ударной волны устремляется к капсуле. При этом возникает поток рентгеновских лучей, которые также концентрируется на капсуле, и все это вместе создает условия для термоядерного синтеза.

Понятно, что такая установка не позволяет поддерживать процесс длительной самоподдерживающейся реакции термоядерного синтеза. Однако авторы эксперимента считают, что выделение термоядерной энергии может производиться и на установках циклического действия, когда будет использоваться тепло от серий термоядерных микровзрывов. Как бы то ни было, в Sandia найден новый метод запуска реакции, который дает устойчивый результат, а его возможное использование в энергетике - дело достаточно отдаленного будущего.

* * *

Ученые из Технического университета в городе Клаусталь-Целлерфельд (Германия) предложили использовать лазеры для обнаружения мин. В щуп такого миноискателя встроен световод, который соединен с маломощным неодимовым лазером. Излучения лазера вызывает ионизацию исследуемого материала, а спектральный анализ этой плазмы позволяет определить состав вещества, с которым соприкоснулся щуп. Встроенному в прибор спектральному анализатору требуется на это около 20 секунд.

Пока это лишь лабораторная установка, но в ближайшем будущем создатели устройства намерены перевести ее питание на аккумуляторы, увеличить скорость работы прибора и сделать его пригодным для применения в полевых условиях.

* * *

Группа израильских ученых во главе с Джеффри Гордоном (Jeffrey Gordon) создала недорогое устройство, которое может заменить лазеры, используемые в хирургии. Устройство напоминает «Гиперболоид инженера Гарина», как он описан в романе А. Толстого, за тем исключением, что источником излучения здесь служит солнце, а концентрированный свет направляется по световоду.

Диаметр параболического зеркала равен 200 мм, и вся энергия, собранная с этой площади передается по оптоволокну диаметром 1 мм на расстояние до 20 метров. Интенсивность светового потока на конце хирургического инструмента в 1000 раз выше, чем у обычного солнечного излучения. Авторами проведена серия экспериментов на тканях куриной печени, которая показала перспективность метода. Концентрированный световой поток вызывал коагуляцию клеток не только на поверхности, но и проникал вглубь тканей, что может быть полезно при лечении раковых опухолей. Сейчас в планах ученых испытания «солнечного скальпеля»  на лабораторных животных.

* * *

В калифорнийском университете Беркли найдена методика создания групп нанолазеров, пишет Nature. Эти лазеры, в тысячи раз меньше тех, что сейчас используются в оптоэлектронных схемах.  Методика основана на выращивании кристаллических отростков на иглах из оксида цинка. Выращивание отростков на кристаллах этого полупроводника напоминает рост снежинок. Эти кристаллические структуры, известные под названием дендритов, позволяют получить одинаковые отростки с фиксированным расстоянием между ними. Правильная форма и параллельность сторон отростков позволяют использовать их в качестве источников когерентного излучения. При освещении внешним источником света они начинают работать как лазеры в ультрафиолетовом диапазоне. Пока эти кристаллы нельзя использовать в электронных устройствах, но исследователи надеются найти способ излучать эти кристаллы под воздействием электрического тока. Кроме того, эти лазеры весьма чувствительны к механическим колебаниям, и их уже можно использовать в качестве датчиков вибраций.

* * *

Физик из Университета Претории (ЮАР) Джон Принс (Johan Prins) заявил о том, что ему удалось добиться состояний сверхпроводимости у вещества при комнатной температуре. Эти результаты получены им в ходе экспериментов по изучению проводимости алмазов, легированных кислородом.

Алмазы являются полупроводниками, и Принс давно интересовался использованием алмазов n-типа, как «холодных» катодов, которые смогут заменить «горячие» катоды в кинескопах и других ламповых устройствах. Более того, он считает, что результаты его эксперимента с алмазными поверхностями n-типа могут объясняться только новым видом сверхпроводящего состояния вещества. Такие поверхности были получены на алмазах, подвергнутых воздействию ионов кислорода. «Если это не сверхпроводимость, то это должно нарушать второй закон термодинамики», говорит Принс.

В своих экспериментах Принс измерял величину тока, который протекал между алмазом и позолоченным электродом в зависимости от расстояния между ними. Когда было применено напряжение в +1000 вольт, ток всегда стабилизировался на значении около 0,5 миллиампера на расстояниях вплоть до 16 микрометров, после чего падал до нуля. Ток также тек и в обратном направлении, когда применялось напряжение в –1000 вольт, но с увеличением дистанции падал быстрее. Измерения проводились при комнатной температуре в вакууме при  давлении в 6-10 миллибар.

Принс считает, что электронно заряженный слой, который формируется в вакууме, находится над поверхностью алмаза, и что обедненный слой позитивных зарядов формируется в алмазе. Это похоже, говорит он, на диод Шотки, который образуется между полупроводником n-типа и металлом. Принс применил уравнение, которое описывает перемещение электронов через диод Шотки к своей системе. Он обнаружил, что когда все больше и больше электронов покидают алмаз, плотность электронов в этом слое доходит до значения, при котором формируется конденсат Бозе-Эйнштейна. Ток при этом продолжает течь от алмазного катода через этот слой к аноду, хотя при этом на слое не отмечается падения напряжения, что является признаком сверхпроводимости.

Тем не менее, результаты опытов еще должны получить признание других членов исследовательского сообщества. Ричард Джекман (Richard Jackman) из University College London называет статью Принса «по большей части теоретической, провоцирующей на размышления и весьма спорной - окончательное суждение остается открытым для дебатов».

Принс соглашается с тем, что должен показать, что состояние может исключать магнитные поля для окончательного доказательства того, что это состояние сверхпроводимости. Однако недавно он сообщил, что отошел от дел, и не имеет возможности проверить это экспериментально. Принс предлагает перевезти его образцы в другие лаборатории, но пока не нашел желающих. Сейчас Принс и двое его коллег пытаются запатентовать свои идеи. Все новости, затронутые в сегодняшнем обзоре, можно обсудить на форуме.