Преони съставят кварките
Учените разбраха къде да търсят елементарните частици, съставящи неделимите кварки, че електрическото поле в живата клетка е няколко млн. V/m, готови са да измерят масата на фотона...
Шведските физици измислиха как може да се провери хипотезата, според която дори кварките и лептоните не представляват истински елементарни частици, а се състоят от преони. Статията скоро ще бъде публикувана в списание Physical Review Letters. Според изследователите, ако преоните съществуват, може да се надяваме да открием във Вселената устойчиви сгъстявания от преонова материя. Такива сгъстявания се състоят от преони, които не са се обединили в по-сложни частици. Сгъстяванията не са много масивни, не повече от 100 маси на Земята, но са много малки, под 1 m в диаметър. Долната граница на размера им не е установена - напълно е възможно да съществува преоново сгъстяване с размерите на грахово зърно и масата примерно на Луната. Историята на елементарния атом - самото название на гръцки означава неделим - се разпадна на парченца пред очите на учените още в края на ХХ век, когато Томпсън откри електрона, Ръдърфорд - протона, а Бор предложи своя модел на атома. Адроните, т.е. протоните и неутроните, изгубиха елементарността си още в началото на 1960-те години, когато Хелман изказа хипотезата за съществуването на още по-елементарни частици - кварки. А лептоните, частици от типа на електрона, запазиха своята елементарност. За момента съществуването на кварките е признато, а също и тяхната елементарност, но още през 1974 г. Пати и Салам предположиха, че кварките и лептоните всъщност не са толкова прости - и се състоят от преони. Но тази хипотеза все още не е получила убедителни потвърждения. Да се видят толкова малки обекти в Космоса, разбира се, не е възможно, но те могат да бъдат открити по косвени ефекти: в частност, по изкривяването на светлината - както и на другите електромагнитни вълни, особено гама - под тяхното гравитационно въздействие. Използвайки отделните фотони, които все още се смятат за елементарни частици, австралийските физици се научиха да провеждат изключително толни измервания на дължините. Сега изследователите могат точно да фиксират разлика в дължини, която е 10 000 пъти по-малка от диаметъра на човешкия косъм. По-точно от това, според техните думи, вече е практически невъзможно, тъй като не го позволяват законите на квантовата механика. В същото време американските учени решиха да измерят самите фотони, за да изяснят дали те нямат ненулева маса, от порядъка на 10-49 g. Съвременната теория смята, че няма, но физиците изобретиха нов свръхточен интерферометър, който ще позволи за пореден път да се провери закона на Кулон - силата на взаимодействието между два заряда е обратно пропорционална на квадрата от разстоянията между тях. Ако се окаже, че законът на Кулон дори съвсем малко се нарушава, ще се наложи да се внесе поправка в основата на съвременната теоретична физика и дори да се признае масата на фотона за ненулева. Преминавайки от елементарните частици към съвсем малки частици, но все пак по-големи, ще споменем белгийските физици, които изобретиха браунов хладилник, който в същото време е и браунов двигател. Устройството използва движението, с което нашият свят е изпълнен: топлинното движение на атомите и молекулите. Именно те предизвикват хаотичното движение на твърдите частици в газа или в течността, т.нар. брауново движение. Устройството се състои от две микроскопични спирали с особена форма, сложени върху ос и разделени от тънка мембрана. Едната спирала се намира в топлия газ, а другата - в студения. Когато устройството работи като двигател, външна сила не се прилага върху него. Молекулите на топлия газ се сблъскват със спиралата, предавайки й своята кинетична енергия. Част от тази енергия по оста попада към долната спирала, която я предава към молекулите на студения газ. Според изследователите, най-сложно е било именно да се определи формата на спиралата. За сметка на формата на спиралата възниква въртящия момент и двигателят започва да се върти. Според изчисленията, той може да прави няколко хиляди оборота в секунда - в зависимост от разликите в температурата. Когато устройството работи като хладилник, към него се прилага външна сила - въртящата се спирала в обратно направление. Съединените оси на спиралата отбират кинетичната енергия от молекулите на студения газ и я предават към молекулите на топлия - също както системата, която действа в обикновения хладилник. Устройството може да се използва, например, за охлаждането на микросхемите в компютъра. Размерът на спиралата на брауновия двигател-хладилник трябва да представлява не повече от 12 nm, а диаметърът на сферичния волтметър, създаден от сътрудниците в Мичиганския университет, е вече цели 30 nm. По думите на изследователите, волтметърът е хиляди пъти по-малък от най-малкия съществуващ по-рано измервател на напрежение. Смисълът на устройството е в това, че то позволи да се измери напрежението на електрическото поле във вътрешността на живата клетка. В клетката се вкарва не един, а едновременно няколко волтмера, като всеки представлява наночастица, покрита със специална окраска, чийто цвят зависи от напрежението на електрическото поле, в което тя се намира. Ако към частиците се насочи поток от син цвят, те приемат червен и зелен цвят. А съотношението между червения и зеления в клетката позволява да се установи напрежението на полето там. Досега никой не е направил това: учените успяваха само да измерят електрическото поле в клетъчната мембрана. Предполагаше се, че в цитозола - основният компонент на цитоплазмата - напрежението на електрическото поле е близо до нула, но мичиганските изследователи получиха съвършено нов резултат. Няколко серии от измервания показаха, че напрежението може да достига 15 млн. V/m. За сравнение, у дома напрежението на електрическото поле е 5-10 V/m, а непосредствено под пода - 10 000 V/m. Откъде се взимат такива огромни стойности и какво да правим с тях - все още не е ясно... Разбира се, нови открития се правят и в по-големите мащаби. И в привичния за нас земен, но и във винаги популярния - космически мащаб. И така, геолозите съставиха най-подробната топографска карта на едно от най-плоските места на планетата - Салар де Уюни в Боливия. Картата ще послужи за калиброването на спътниковите радари и висотомери, а забележителното свойство на мястото е, че неголемите му неравности отлично корелират с участъците, където гравитационното поле на Земята е много по-високо - поради нееднородността на земната кора. Астрономите пък намериха съвсем млади звездни системи - е, провървя им и на млади галактики. И те отчасти разбраха, как електроните се ускоряват до невероятни скорости по време на слънчевите избухвания и моделираха взаимодействието на междузвездния газ с тъмната материя. Ще напомним също, че именно специалистите по най-големите неща - астрономите-физици - са призвани за търсят и най-малките: хипотетичните преони. Накратко, науката не стои на място. Прогресът е налице, а следователно - чакат ни още по-увлекателни новини. T