Новая технология доказала, что Эйнштейн был в свое время неправ - мы можем измерить Броуновское движение.

В 60 году до н.э. поэт Лукреций красочно описал движение пыли в воздухе темной комнаты, размышляя о существовании атомов. В 1827 году Роберт Броун описал беспорядочноедвижение мельчайших частиц цветочной пыльцы в воде, движение, которое впоследствии было названо его именем. Это оставалось неизменным до 1905 года, когда Эйнштейн сделал вывод о том, что Броуновское движение является мгновенной реакцией частиц на случайные столкновения с беспорядочно движущимися молекулами воды. Согласно Эйнштейну Броуновское движение происходило по всем канонам классической ньютоновой физики. В то время было невозможно определить линейную скорость движения, средства измерения того времени позволяли измерить только среднеквадратичное смещение. Эйнштейн сказал по этому поводу:"Не представляется возможным с помощью непосредственных наблюдений измерить скорость движения",из-за того, что скорость частиц меняется приблизительно за 100 нс, чрезвычайно быстро для того времени.

Но это все происходило достаточно давно. Сейчас исследователи, вооруженные современными технологиями и измерительными инструментами, могут производить наблюдения с точностью, на порядки превышающей точность тех времен.

Удерживая крошечную сферическую частицу, диаметром около одного микрона, в оптической ловушке, ученые из Техасского университета в Остине и Швейцарского политехнического института (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL) измеряли силу отраженного от частицы света лазера. Скоростной оптический датчик положения смог обеспечить частоту измерения положения частицы около 75 миллионов раз в секунду, что дало разрешающую способность определить траекторию Броуновского движения частицы с точностью 0.2 ангстрема и интервалом 10 наносекунд.

С такими характеристиками проведенных измерений ученым впервые в истории удалось достаточно точно измерить скорость и траекторию двигающихся частиц, другими словами, Броуновское движение.

Источник

Новый комплект из разряда"сделай сам"позволит превратить живого таракана в киборга с дистанционным управлением.

Одной из самых успешных реализаций киборгизации живых организмов можно считать превращение в киборга гигантского жука-носорога, которое было выполнено по заказуУправления перспективных исследовательских программ Пентагона DARPA, и о котором мы уже как-торассказывали на страницах нашего сайта.В ближайшее время на потребительском рынке станет доступен новый комплект из разряда"сделай сам",с помощью которого можно будет превратить в насекомое-киборга живого таракана, который будет передвигаться по командам, передаваемым с помощью дистанционного управления.

Этот комплект изготовлен на базе частей от робота HEXBug, небольшого игрушечного робота. Но в электронную схему комплекта добавлено несколько слаботочных электронных чипов, с помощью которых осуществляется электрическое возбуждение нервных окончаний, расположенных в усах тараканов. И, хотя конечный продукт напоминает большетаракана с запчастями от разбитого будильника на спине, устройство действительно работает и позволяет контролировать движение насекомого.

BackyardBrains,компания, изготавливающая этот комплект, говорит о том, что до коммерческой реализации их проекта осталось сделать всего несколько шагов. Остается только решить, каким образом просто и надежно закрепить конструкцию на теле таракана. Так же ведутся работы по улучшению качества системы нервной стимуляции, на данный момент эффективно управлять можно только 25 процентами тараканов, остальные остаются малочувствительными к электрическим воздействиям.

Глядя на приведенный ниже видеоролик можно сказать, что система дистанционного управления тараканом-киборгом хоть и действует, но ее эффективность и возможности далеки от систем управления жуком-носорогом и другими живыми организмами, о которых мы рассказывали ранее. Но для проекта уровня"сделай сам"это весьма неплохо.

Источник

У электричества появился родственник -"магнетричество".

Команде ученых-физиков удалось в объеме небольшого кристалла, длиной около одного сантиметра, создать раздельные магнитные"заряды",северные и южные магнитные полюса, и заставить их течь в нужном направлении. Эти движущиеся магнитные заряды ведут себя почти таким же образом, как и электрическиезаряды, переносимые электронами, текущие по проводникам и элементам электронных схем. Сделанное открытие, вероятно, может быть использовано для развития области"магнетроники",смежной с областью электроники, но использующей для своей работы движение магнитных зарядов.

Известно, что обычные магниты всегда имеют два полюса - южный и северный. Даже если разделить магнит на несколько частей, каждая из этих частей будет иметь два разных полюса. Но магнитные молекулы материала, называемогоспиновым льдом(spin ice),имеют форму нескольких соединенным между собой треугольных пирамид, которая не позволяет им упорядочиваться таким образом, что бы стать классическим магнитом с двумя разными полюсами. В большинстве случаев молекула спинового льда представляет собой два магнита, обращенные внутрь одноименными полюсами.

Еще в 2009 году Стивен Брэмвелл (Steven Bramwell), ученый-физик из Университетского колледжа Лондона (University College of London), обнаружил, что иногда молекулы спинового льда разрушаются."Дипольная молекула раскалывается, образуя две молекулы, обладающие свойствами монополя"-рассказывает он. Эти две монопольные части молекулы могут перемещаться от одной молекулы к другой, вызывая цепную реакцию разрушения.

Некоторые из ученых подвергли сомнению правомерность использования понятия"монополь".Это понятие, введенное в 1931 году в область теоретической физики Полом Дирэком, традиционно связывают с космическими монополями, которые, как считается, были созданы во время Большого Взрыва."Реальный монополь является обособленным магнитным зарядом, способным существовать только в вакууме"-утверждает Михаэль Бониц (Michael Bonitz), физик из Института Теоретической Физики и Астрофизики в Киле, Германия. -"А то, что получили эти ученые, является всего лишь сложной системой конденсированного вещества".

Тем не менее, в пределах кристалла спинового льда эти блуждающие магнитные полюса ведут себя в точности как монополи, перенося магнитные заряды. Поведение и взаимодействие этих зарядов вполне предсказуемо, оно полностью подчиняется физическому закону, который описывает взаимодействие электрических зарядов, закону Кулона. Используя короткие импульсы магнитного поля, Брэмвелл и его команда нашли способ создания и управления упорядоченными потоками магнитных зарядов - так называемого"магнетричества".Эти потоки, циркулирующие внутри кристалла в течение длительного времени, ведущие себя подобно электрическому току, могут стать основой для создания совершенно нового типа приборов, устройств и породить совершенно новую область - магнетронику. Конечно, это произойдет не сегодня и даже не завтра с учетом того, что сейчас все эти процессы проявляются только внутри кристаллов и при температурах, близких к температуре абсолютного нуля.

Источник