Компьютерра - Журнал «Компьютерра» № 21 от 06 июня 2006 года

Журнал Physical Review Letters опубликовал схему эксперимента, который мог бы подтвердить реальность давно предсказанного физического явления, известного как динамический эффект Казимира. Согласно квантовой электродинамике, в вакууме постоянно возникают и исчезают различные виртуальные частицы. Выполненные около сорока лет назад расчеты показывают, что вакуум также способен рождать и реальные фотоны внутри полости, если она меняет свои размеры или оптические свойства (такая полость называется нестационарной). Причем фотоны генерируются тем интенсивнее, чем быстрее изменяются физические параметры полости.

В научной литературе уже не раз обсуждались различные способы проверки этой теории. Итальянский физик Роберто Онофрио (Roberto Onofrio) и его американские коллеги Джеймс Браунелл (James Brownell) и Ву-Юн Ким (Woo-Joong Kim) предложили реализовать нестационарную полость в виде «стакана» с проводящими стенками, накрытого быстро осциллирующей мембраной. Сейчас созданы устройства на основе нитрида алюминия, способные вибрировать с частотой 3 ГГц. Колебания такой мембраны должны приводить к возникновению фотонов с частотой 1,5 ГГц, что соответствует длине волны 20 см (микроволновой диапазон). Поскольку плотность этих квантов будет мизерной, их не удастся зарегистрировать без многократного усиления. Для этого Онофрио и его коллеги предлагают использовать атомы натрия, которые обладают энергетическими уровнями, отстоящими друг от друга как раз на требуемый промежуток.

Идея эксперимента состоит в том, чтобы заключить внутри полости облако сверхохлажденных атомов натрия, находящихся в состоянии квантового конденсата Бозе-Эйнштейна, и с помощью оптической накачки перевести их на верхний энергетический уровень. Рождающиеся из вакуума фотоны вызовут вынужденное резонансное излучение конденсата на той же частоте, причем число вторичных фотонов превысит число затравочных на шесть порядков. Хотя и этот усиленный сигнал окажется чрезвычайно слабым, его уже можно попытаться зарегистрировать современными радиотехническими средствами. — А.Л.

Может ли сегодня энтузиаст-любитель внести заметный вклад в науку? Как ему конкурировать с профессионалами, которые много лет потратили только на обучение своей узкой специальности? И где взять экспериментальное оборудование, которое обычно стоит миллионы долларов?

Оказывается, может. Это недавно доказал фанатично преданный астрономии любитель Поль Хауэлл (Paul Howell), открывший планету за пределами солнечной системы. Впрочем, в распоряжении у Поля был гавайский вулкан Халеакала, шестьдесят тысяч долларов, девять ученых помощников и масса свободного времени.

Деньги Хауэлл потратил на покупку дорогих 200-миллиметровых объективов и фотоаппаратов, из которых вместе с тремя единомышленниками собрал маленький телескоп, нареченный именем XO. Аппарат получился похожим на большой бинокль. Долгих три года с вершины вулкана Поль наблюдал за звездами, разыскивая среди них те, которые слегка изменяют яркость. Эти колебания могут говорить о том, что вокруг звезды вращается планета, которая периодически частично заслоняет звезду от наблюдателя. Результаты своих наблюдений астрономы-любители отправляли команде из девяти профессионалов, координируемых Институтом космических телескопов в Балтиморе. Ученые проверяли подозрительные звезды уже с помощью настоящих телескопов, отбирали из сотен десятки и сообщали о них любителям, чтобы те продолжили более подробные наблюдения за этими звездами. Новые данные вновь посылались ученым.

Спустя три года напряженной и увлекательной работы объединенной команде профессионалов и любителей, наконец, повезло. Ученые убедились, что вокруг расположенной на расстоянии в триста световых лет звезды вращается планета, по размерам лишь чуть меньше Юпитера. Однако она гораздо ближе к своей звезде, чем наш Меркурий, значительно горячее и вращается очень быстро, делая полный оборот всего за четыре дня. Планету назвали XO-1b.

Разумеется, открытие новой планеты обошлось гораздо дороже шестидесяти тысяч долларов. Только на программное обеспечение в рамках этого проекта было потрачено в несколько раз больше. Впрочем, NASA уже согласилось продолжить финансирование исследований еще на три года, а за это время набравшаяся опыта команда обещает отыскать еще шесть новых планет. — Г.А.