Мюонные детекторы ядерных материалов
Мюоны, образующиеся в результате действия космических лучей, постоянно бомбардирующих Землю, могли бы стать полезным инструментом для обнаружения ядерных материалов. В настоящее время сотрудники безопасности для поиска таких материалов используют рентгеновское и гамма-излучения. Однако эти виды излучения довольно опасны для людей и очень плохо проникают через свинцовые и стальные оболочки, в которых обычно хранятся и перевозятся ядерные материалы. Мюоны же легко проникают через толстые стенки, но рассеиваются на тяжёлых ядрах урана и плутония, т.е. как будто специально созданы для применения в детекторах ядерных материалов. Системы на мюонах позволяют обнаружить ядерные материалы, даже если они спрятаны в металлические контейнеры.
Scientific American,
2005, May, р. 36
Как избвиться от брызг?
Физики из Чикагского университета (США) пришли к заключению, что величина атмосферного давления является важным фактором, определяющим количество брызг. Обычно, когда капля ударяется о поверхность, она расплющивается, после чего от места падения к периферии движется волна, распадающаяся на брызги. Учёные регистрировали падение капли спирта на сухую гладкую стеклянную пластинку, используя для этого высокоскоростную киносъёмку (47 000 кадров в секунду). Оказалось, что, если проводить опыты при пониженном давлении (менее 1/6 атм), брызги полностью исчезают. Дело в том, что при пониженном атмосферном давлении падающая на поверхность капля просто расплющивается в блин, не образуя при этом каких-либо волн и брызг. Хотя механизмы этого явления ещё окончательно не выяснены, исследователи считают, что брызги при распластывании капли вдоль поверхности образуются из-за дестабилизирующего эффекта давления газа. Эти результаты, представленные в марте 2005 г. на конференции Американского физического общества, очень полезны для конструирования новых моделей струйных принтеров и камер сгорания топлива.
Scientific American,
2005, June, р. 36
А если фунда-ментальные постоянные непостоянны?
Некоторые величины никогда не изменяются. Их называют физическими константами, или физическими постоянными. Считается, что такие константы, как скорость света c, постоянная всемирного тяготения G и масса электрона me, были неизменными во все времена и во всех уголках Вселенной. Константы образуют фундамент физических теорий и определяют, как устроена Вселенная. Поэтому физики стремятся определить их значения с возможно большей точностью и предсказать возможные последствия их изменений. Удивительно, что никто до сих пор не может объяснить, почему физические константы имеют те или иные числовые значения. Например, почему в системе СИ c = 299 792 458 м/с; G = 6,673•10–11 н•м2/кг2 и me = 9,109 381 88•10–31 кг. Однако физики пришли к заключению, что если бы многие из этих констант изменились хотя бы чуть-чуть, то сложные атомные структуры, каким является, например, человек, оказались бы просто невозможными. Желание объяснить численные значения физических констант было одной из причин, почему многие сейчас пытаются создать единую теорию, объясняющую сразу все явления природы, так называемую теорию всего. В рамках этой теории значение каждой из констант получило бы своё логическое объяснение, и физическая картина мира стала бы более логичной, упорядоченной и полной.
С 1930-х гг. выдвигались предположения, что физические константы могут изменяться и во времени, и в пространстве, а мы просто не в состоянии обнаружить эти изменения. Действительно, ведь все лабораторные приборы и эталоны чувствительны к их изменениям. Например, если размер всех атомов начал бы увеличиваться, то мы этого бы не заметили, т.к. размер эталона (линейки) увеличился бы тоже. То же относится и к измерениям массы и времени с помощью соответствующих эталонов. Поэтому физики решили следить за изменениями безразмерных отношений каких-либо констант. Например, за отношением массы протона к массе электрона.
Одно из безразмерных отношений
представляет особый интерес и является
комбинацией скорости света, электрического
заряда электрона, постоянной Планка и так
называемой диэлектрической проницаемости
вакуума 
0. Эта
постоянная тонкой структуры 
= e/(20hc) была
введена А.Зоммерфельдом, впервые применившим
теорию квантовой механики к электродинамике и
объединяет в себе релятивистские (c) и квантовые
(h) величины электромагнитных (e) взаимодействий
заряженных частиц в пустом пространстве (0): = 1/137,035 999 76, или 
1/137. Перед этим необъяснимым значением пока
склоняют головы все физики, и поэтому многие из
них используют число 137 в качестве кода замка
своих портфелей.
Если бы значение было другим, мир вокруг
изменился бы. Например, при уменьшении уменьшилась бы плотность
всех твёрдых тел (как 3), молекулярные связи стали бы
разрываться при более низких температурах (как 2), а число
стабильных элементов в периодической системе
увеличилось бы (как –1). Если бы было слишком большим, маленьких атомных
ядер не было бы, т.к. электрическое отталкивание
их протонов превосходило бы ядерные силы,
удерживающие их вместе. Например, при = 0,1 ядро углерода
разлетелось бы на части. Ядерные реакции,
происходящие в звёздах, особенно чувствительны к
значению . Для
реакции термоядерного синтеза гравитация звезды
должна создать внутри себя такую высокую
температуру, которая заставила бы ядра
сблизиться, несмотря на присутствующие силы
отталкивания. Если > 0,1 , то реакция термоядерного синтеза
становится невозможной, а её увеличение всего на
4% практически останавливает синтез ядер
углерода в недрах звёзд.
www.scientificamerican.com
23.05.2005
Шаровая молния для автомобиля
Очень интересное и потенциально
полезное явление обнаружили проф. И.Коссой и его
коллеги из Института общей физики им.
А.А.Прохорова РАН. Это подобные микроскопическим
шаровым молниям сгустки плазмы (плазмоиды),
возникающие под действием электрического
разряда или СВЧ-излучения на границе раздела фаз
металл–диэлектрик. Плазмоиды существуют
гораздо дольше, чем породивший их инициирующий
разряд или СВЧ-импульс, и поэтому учёные считают,
что с их помощью в будущем можно будет поднять в
небо самолёт новейшей конструкции, завести
машину в любой мороз и даже спаять микросхему.
Учёные создают такие плазмоиды, изучают и
пытаются управлять их свойствами потому, что они
обещают стать незаменимыми «зажигалками» для
газовых смесей в ДВС. А ещё с их помощью, возможно,
удастся осуществить тончайшую сварку. Оказалось,
что под воздействием сравнительно небольшого
короткого электрического разряда, импульса СВЧ-
или лазерного излучения на границе раздела фаз
металл–диэлектрик образуется сгусток плазмы –
как бы нагретая до нескольких тысяч градусов
частичка. Состоит она из атомов металла, а также
электронов и ионов, на которые атомы частично
распались. В инертном газе или в вакууме плазма
эта быстро, за время, не превышающее сотню
микросекунд, затухает – остывает, т.к. вся
энергия тратится на свечение. Наоборот, в горючей
атмосфере (например, смеси метана с кислородом)
плазма начинает жить своей собственной жизнью.
«Подпитываясь» энергией горючей смеси, она
«живёт» в сотни раз дольше, целые миллисекунды, и
может перемещаться в пространстве, причём на
довольно большие расстояния. И за это время
плазмоиды могут очень многое успеть – ведь их
температура около З5 000 К! – поджечь, например,
остывшую на морозе газовую смесь в цилиндре ДВС.
С похожей проблемой столкнулись создатели
двигателей для сверхскоростных самолётов
(поджечь газовую струю в них обычными методами не
удаётся). А плазмоид, отрываясь от источника,
несётся в смеси горючих газов, как камень в
лавине, и газы нагреваются и воспламеняются.
Теперь наряду с теоретическими изысканиями на
первый план выступает прикладной аспект –
научиться плазмоиды использовать. И тогда,
возможно, машины и вправду не будут «глохнуть» на
морозе, потому что в каждом двигателе будет по
персональной шаровой молнии.