В начале научной карьеры сэра Джозефа Джона Томсона в моде была теория, согласно которой атомы и молекулы - это просто вихри или их комбинации в заполняющем все пространство эфире. С открытием электрона, а затем и других элементарных частиц о теории вихрей благополучно забыли, но некоторые ее нетривиальные результаты все же оказались полезны.
Дело в том, что если взглянуть на южный полюс Земли из космоса, то порой можно стать свидетелем странной картины. Скопившаяся в верхних слоях атмосферы плотная пелена облаков увлекается вращением планеты и образует замысловатые вихри. Центр у них всегда круглый, а вот края иногда принимают форму правильного многоугольника с числом углов до шести. Подобные многоугольники иногда возникают в центрах ураганов, шестиугольный вихрь прописался на северном полюсе Сатурна, а в центре спиральной галактики NGC 598 астрономы наблюдают треугольную конструкцию. Но никто никогда не видал семиугольника или фигуры с большим числом углов. Так и должно быть. Это запрещает теорема Томсона, утверждающая, что образования из семи и большего числа вихрей неустойчивы.
Но полюс полюсом, а хотелось бы "пощупать" вихри в лаборатории. Это и проделали канадские физики на простой установке из прозрачного ведра с вращающимся дном. Воды наливали немного - так, чтобы центробежные силы оттесняли воду к краям, а центр становился сухим. Скорость вращения дна постепенно увеличивали, а процесс снимали на цифровую камеру.
Как и ожидалось, сначала вихрь в ведре был круглым, а затем, по мере увеличения скорости, как и предсказывает теория, возникал 3-, 4-, 5- и, наконец, 6-угольник из вихрей. Шестиугольник был чрезвычайно устойчив, а семиугольник никогда не наблюдался. Похожие результаты получили в Дании, но там воды не жалели и попутно изучили, что изменяется в зависимости от глубины.
Ученые решили не останавливаться на достигнутом и заняться уточнением теории, а также численным моделированием процесса образования вихрей. Благо ведро, в отличие от полюса, всегда под рукой и проверить результаты расчетов будет совсем нетрудно. ГА
Химики Лейбницевского института катализа (Росток, Германия) научились получать водород для топливных элементов из муравьиной кислоты. Реакция идет при комнатной температуре и не требует сложного оборудования, что делает муравьиную кислоту реальным конкурентом спиртам в деле обеспечения энергией мобильных устройств.
Как известно, главное препятствие на пути к водородной энергетике - это проблема хранения газа. Для мобильных устройств лучше всего проработаны топливные элементы, в которых источником водорода является метиловый или этиловый спирт. Однако реакция, в процессе которой выделяется газ, идет при температуре в пару сотен градусов, что сильно усложняет конструкцию картриджа из-за необходимости теплоизоляции и съедает заметную долю запасенной в нем энергии.
В муравьиной кислоте (HCO2H) водорода по массе примерно втрое меньше, чем в спирте. Но зато химикам удалось найти реакцию, в которой в присутствии амина и доступного рутениевого фосфинного комплекса RuCl2(PPH3)2, являющегося катализатором, муравьиная кислота разлагается на водород и углекислый газ при комнатной температуре. При этом водород после реакции достаточно пропустить через простейший фильтр на активированном угле, после чего его сразу можно использовать в топливном элементе. Это сильно упрощает конструкцию картриджа.
Муравьиную кислоту легко хранить, она экологически безопасна. Однако если вас хоть раз кусал муравей, легко догадаться, что попадание муравьиной кислоты на кожу или ее паров в глаза или легкие крайне неприятно. Впрочем, метиловый спирт еще более коварный и сильный яд.
Муравьиную кислоту можно получать каталитически из углекислого газа и выделяемого из биомассы водорода, поэтому дополнительных выбросов CO2 в атмосферу можно избежать. Пока трудно сказать, сможет ли конкурировать муравьиная кислота со спиртами или другими способами хранения водорода. Скорее всего, первые приложения будут касаться небольших мобильных устройств вроде ноутбуков или сотовых телефонов. А там, быть может, и до автомобилей дело дойдет. ГА
Плазменную иглу, обещающую сделать визит к дантисту занятием если и не слишком приятным, то, по крайней мере, безболезненным, разработали китайские физики из Хуажонгского университета науки и технологии (Huazhong University of Science and Technology).
Плазменная игла - тонкая голубая струйка молекул, ионов и электронов длиной до четырех сантиметров - вырывается из небольшого, похожего на шприц устройства. В кварцевом цилиндре находится электрод, к которому подведено высокое напряжение. Кроме того, через шприц прокачивается смесь газов, например азота и гелия. Регулируя состав и расход смеси, можно управлять длиной иглы.
Давление в струе плазмы атмосферное, а самое главное, что температура плазмы, обычно достигающая нескольких тысяч градусов, здесь близка к комнатной. Поэтому игла совершенно не повредит тканям тела и ее можно "воткнуть" в палец без всяких последствий. В то же время активный кислород, озон, гидроксильные радикалы и ионы азота такой плазмы эффективно убивают бактерий. Изобретатели считают, что их плазменной иголкой можно эффективно очищать кариозные дупла и каналы корней зубов перед пломбированием, что избавит нас от ужасной процедуры сверления бором или, по крайней мере, значительно сократит ее продолжительность. Пригодится такая игла и для стерилизации некоторых медицинских инструментов.
Похожие плазменные устройства в последние годы разрабатываются и другими научными группами. Но китайские ученые добились рекордной длины плазменной иглы, обычно не превышающей нескольких миллиметров, и научились при необходимости пропускать по ней рекордный ток более трети ампера. Кроме того, как уже упоминалось, температура "китайской" плазмы практически комнатная, а у конкурентов - на несколько десятков градусов выше, что резко сокращает допустимое время использования устройства.
Сейчас ученые продолжают совершенствовать свой инструмент, подбирая состав плазмы, который наиболее эффективен в деле борьбы с бактериями. ГА
Галактион Андреев
Александр Бумагин
Егор Васильев
Владимир Головинов
Евгений Гордеев
Кирилл Длусский
Евгений Золотов
Денис Коновальчик
Игорь Куксов
Павел Протасов
Иван Пухкал
Жанна Сандаевская
НОВОСТИ: Реанимация DRM
Автор: Киви Берд
Когда корпорация Sony BMG в январе этого года последней из китов звукозаписи, таки решилась на онлайновые продажи своих музыкальных треков без DRM-защиты, многие наблюдатели провозгласили технологию DRM окончательно отошедшей в мир иной. И надо сказать, минувшие с той поры месяцы наглядно подтверждали кончину пресловутой технологии, коль скоро все больше онлайновых магазинов, включая самые крупные и солидные - вроде Amazon, iTunes Store, Zune’s Marketplace и Walmart.com, стали предлагать музыку в открытом формате MP3.
Но вот теперь, судя по всему, следует признать, что выводы о смерти тяжелобольного все же были поспешными. Дэвид Хьюз (David Hughes), глава технологического подразделения RIAA, выступая на конференции "Цифровой Голливуд", заявил, что отказ ведущих аудиолейблов от DRM-средств борьбы с копированием файлов был лишь временным. Или, выражая ту же идею важного чина RIAA менее расплывчато, произошло что-то вроде тактического отступления перед новой атакой индустрии на потребителей.
В доказательство приведем слова того же Хьюза: "Не так давно я составил список из двадцати двух способов продавать музыку, и двадцать из них по-прежнему требуют DRM". То есть, по убеждению руководства RIAA, любая форма подписного музыкального сервиса или музыки, рассылаемой в качестве рекламного предложения либо продаваемой на основе принципа одноразового прослушивания, как и прежде, не может обойтись без DRM. Поскольку каждую из этих форм распространения по-прежнему планируется развивать, это означает, по логике RIAA, что технологии DRM не могут быть отправлены на пенсию.