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

В первый раз запущен ускоритель частиц нового типа.

Опытный образец ускорителя частиц EMMA, построенного по совершенно новой схеме, чем другие ускорители частиц, был успешно запущен и разогнал поток частиц до энергии18 МэВ. Ускоритель разработан и построен в лаборатории Science and Technology Facilities Council's (STFC) Daresbury Laboratory в Великобритании, а целью создания ускорителя является практическое подтверждение работоспособности новых принципов и идей. Конечно, мощность такого ускорителя невелика по сравнению с монстрами типа Теватрон и БАК, но и у такого ускорителя есть целый ряд потенциальных применений, начиная от диагностики раковых заболеваний и заканчивая безопасными ядерными реакторами, которые производят более безопасные отходы.

Разработчики конструкции ускорителя утверждают, что использованные ими принципы и инженерные решения окажут большое влияние на фундаментальную науку и изменят принципы, в соответствии с которыми строятся ускорители во всем мире. Компактный ускоритель EMMA, рассчитанный на максимальную энергию в 20 МэВ, устроен гораздо проще истоит дешевле обычных ускорителей сравнимой мощности. А успешный запуск ускорителя говорит о том, что его схема вполне жизнеспособна, что открывает дорогу более мощным, более компактным ускорителям в будущем.

Основой ускорителя EMMA является кольцо магнитов, суммарное магнитное поле от которых используется для фокусировки и управления пучком электронов внутри ускорителя. Но разгон частиц осуществляется не по кольцевой траектории, как в обычных ускорителях, а по спиральной, что достигается специальной формой магнитного поля. Магнитная фокусировка луча позволяет ускорять луч, движущийся по спиральной траектории, существенно быстрее, поэтому кольцевая магнитная система ускорителя EMMA получается весьма компактной, а управление лучом разогнанных частиц получается намного более гибким и устойчивым, чем в обычных ускорителях.

Следующим шагом будет вывод ускорителя EMMA на расчетную мощность в 20 МэВ."Эта веха отмечает начало подробной экспериментальной программы, которая предоставит всю информацию, необходимую для проектирования и строительства ускорителей такого же типа в будущем"-говорит Сьюзен Смит (Susan Smith), ученая из STFC.

Источник