Журнал `Компьютерра` N731

Удивительно простые эксперименты для непосредственного измерения одной из фундаментальных физических постоянных, так называемой постоянной тонкой структуры, предложили физики из Университета Манчестера. Оказывается, для этого достаточно измерить поглощение видимого света слоем графена толщиной в один атом и поделить результат на p.

Знаменитая безразмерная постоянная тонкой структуры a=1/137 (точнее, 1/137,035999070(98)) впервые появилась в начале прошлого века в работах Арнольда Зоммерфельда, объяснившего слабое расщепление спектральных линий водородоподобных атомов релятивистскими эффектами. Это и дало константе ее странное название. Сначала она определялась просто как отношение скорости электрона на первой боровской орбите к скорости света, но с развитием квантовой электродинамики, а затем и физики элементарных частиц была осознана исключительная важность постоянной тонкой структуры, и ее стали интерпретировать несколькими способами. В квантовой электродинамике - это основной безразмерный параметр, равный отношению квадрата заряда электрона к произведению постоянной Планка на скорость света. Он, по сути, и определяет силу электромагнитного взаимодействия.

Величину постоянной тонкой структуры сегодня толком не может предсказать ни одна из теорий. Поэтому она является одним из пары десятков так называемых внешних параметров в Стандартной модели физики элементарных частиц. Важность постоянной тонкой структуры и возможность оценки ее значения по спектрам далеких звезд сделало ее любимым объектом всевозможных околонаучных спекуляций. Имеется ее антропологическое и даже нумерологическое объяснение, ряд гипотез о ее зависимости от времени и энергии.

Недалеко от обычных спекуляций ушла и опубликованная в престижном журнале Science работа британских ученых. Дело в том, что, как предсказывает теория, в графене, благодаря его уникальной структуре, эффективная масса электронов проводимости близка к нулю, поэтому взаимодействие электронов со светом определяется только их зарядом. Это позволило вывести очень простую приближенную формулу для поглощения света монослоем графена, что хорошо совпало с легко измеряемым в эксперименте значением 2,3%. И для этого не нужно сложных приборов, благо ученые уже научились изготавливать из графена большие мембраны.

Разумеется, точность этой теории и измерений не идет ни в какое сравнение с известными методами определения постоянной тонкой структуры на основе квантового эффекта Холла, аномального магнитного момента электрона или других известных методик. Впрочем, простота - всегда большое преимущество любой теории и эксперимента, и, возможно, в будущем похожие измерения все-таки удастся как-то использовать с пользой для дела, а не только для развлечения публики. ГА

В небо на водороде

В Европейском исследовательском центре корпорации Boeing в Мадриде при поддержке ученых из нескольких стран Старого Света успешно прошли испытания первого пилотируемого самолета на водородных топливных элементах. По мнению разработчиков, топливные элементы вряд ли когда-нибудь станут основным источником энергии крупных пассажирских лайнеров, но смогут успешно работать во вспомогательных системах и даже полностью обеспечивать чистой энергией небольшие (в частности, беспилотные) самолеты.

Инженеры Boeing избавили себя от лишней работы, взяв небольшой одномоторный двухместный самолет Dimona производства австрийской фирмы Diamond Aircraft Industries. Размах его крыльев 16,3 м, длина 6,5 м, а вес около 800 кг. Штатный двигатель "Димоны" заменили электромотором, который вращал пропеллер, а на место пассажира установили гибридную систему из водородного топливного элемента, объединенного с литий-ионным аккумулятором.

Под Мадридом было выполнено несколько полетов, во время которых самолет поднимался на километровую высоту и летал со скоростью около ста километров в час. При взлете работал аккумулятор, но затем он отключался, и около двадцати минут самолет летал исключительно на топливном элементе. И все же трезво мыслящие инженеры полагают, что прежде чем водород найдет широкое применение в авиации, минет еще пара десятилетий. ГА

Автоматика взяла верх

Европейский космический грузовик "Жюль Верн" 3 апреля успешно осуществил первую в истории транспортных кораблей ATV стыковку с МКС. Событие предваряли тестовые сближения корабля с орбитальной станцией, проведенные в конце марта. В последнем из заходов "Жюль Верн" приблизился к МКС на расстояние в 11 метров, и по результатам этого маневра было решено, что автоматика европейского корабля работает достаточно четко, после чего на стыковку дали добро.

Как мы уже писали, корабли ATV способны проводить стыковку только в автоматическом режиме. Экипаж станции в случае нештатной ситуации даже теоретически не может взять на себя управление процессом. Единственное, что возможно, - в случае очевидного сбоя дать команду об отмене стыковки и заставить грузовик отойти на безопасное расстояние. К всеобщей радости, 3 апреля к этой крайней мере прибегать не пришлось.