Так же, как порошкообразный снег поддерживает slaloming сноубордиста, след материала, столь пушистого, как гусь вниз мог поддержать ускоряющийся поезд. Или так скажите инженеров-биомедиков, обнаруживших основной физический принцип при изучении клеток крови, скользящих через капилляры.

Кровеносные сосуды выровнены со сжимаемым гелем, который медленно движущиеся клетки крови легко двигают. Когда клетки останавливаются, они снижаются в гель, только для высовываний, когда они начинаются снова. Объяснить это явление, инженера-биомедика Шелдона Вейнбома из Городского университета Нью-Йорка, обсужденного в 2000, на котором движущаяся клетка крови едет на жидкости, заманенной в ловушку в геле, который не может просочиться через материал достаточно быстро, чтобы уйти с дороги. Когда клетка останавливается, однако, жидкость имеет время, чтобы постепенно вытечь из-под нее, таким образом, клетка срывает. Таким же образом сноубордист едет на воздухе, заманенном в ловушку в свежем снегу — не самом снегу — предложенные вычисления Вайнбаума.

Теперь, Вайнбаум и коллеги Киэнхонг Ву и Йиэннис Андреопулус поддержали их анализ с экспериментами. Во-первых, они измерили способность воздуха в снегу для поддержки веса путем сжатия снега в поршне со сторонами петли, как они сообщают в работе, опубликованной в выпуске 5 ноября Physical Review Letters. Преобразователи отследили давление воздуха в снегу, поскольку исследователи пропустили вес на плунжер поршня. Как ожидалось давление повысилось быстро и затем медленно уменьшалось, поскольку воздух просочился через петлю. Это осталось высоко достаточно длинным для легкой поддержки сноубордиста, двигающегося в 35 километров в час.

Затем, исследователи попробовали новый материал: гусь вниз. Это не держало воздуха также, но это все еще выдержало значительный скачок давления в течение примерно одной пятой секунды. Увеличиваясь от данных, исследователи утверждают, что, когда помещено в канал с воздухонепроницаемыми сторонами, материал как гусь вниз заманивает в ловушку воздух достаточно хорошо для поддержки автомобиля поезда на 50 метрических тонн, 25 метров длиной движущиеся 70 километров в час или быстрее.

«Удивительно, что такие большие грузы могут быть поддержкой просто воздухом и пористой средой», говорит Тимоти Педли, жидкость dynamicist в Кембриджском университете, Великобритания Ричард Пост, физик в Ливерморской национальной лаборатории в Калифорнии и эксперте по магнитно поднимаемым поездам или maglevs, говорит, что сомневается, что пористые материалы будут когда-либо использоваться для отношения полного веса поезда. Однако Пост говорит, они могли бы использоваться, чтобы вести maglev вниз его след и препятствовать тому, чтобы он колебал сторону для запасного пути.


Падающие листья и падающие листки бумаги могут на мгновение плавать вверх против силы тяжести, поскольку они трепещут через все еще воздух. Теперь, новый анализ объясняет любопытный результат и указывает на новую аэродинамическую механику для производства лифта.

Трепетание, перекручивание и падающие движения падающих листков бумаги и других плоских объектов очаровали мыслителей с 19-го века, когда знаменитый шотландский физик Джеймс клерк Максвелл изучил падающие карты. Но предыдущие исследования реалистично не объяснили, как падающий лист повышается против силы тяжести, как это переворачивает. Исследователи предположили, что листовые действия во многом как крыло самолета, наклоненное немного вверх, поскольку оно режет через воздух. Это производит силу «лифта», выдвигая лист, который пропорционален квадрату скорости, с которой это перемещается через воздух. В принципе этот лифт может заставить бумагу повыситься, поскольку это роется и переворачивает. Но в действительности, это объяснение имеет проблему: бумага повышается, только если воздух не имеет никакой вязкости — который, конечно, не имеет место для хрустящего картофеля, осенние дни.

Существует другой способ произвести аэродинамический лифт, отчет Z. Джейн Ван и Умберто Пезавенто из Корнелльского университета в Итаке, Нью-Йорк. Используя компьютер для моделирования потока воздуха вокруг падающего листа они нашли, что лист также испытывает силу лифта, пропорциональную скорости листовых времен уровень, при котором это поворачивается. Этот вклад в лифт остается высоким, поскольку лист щелкает, потому что это тогда вращается быстро. Фактически, это обеспечивает достаточно лифта, чтобы заставить лист переместиться вверх против силы тяжести, как исследователи сообщают в выпуске 1 октября Physical Review Letters. Кроме того, новый механизм лифта сокрушает результат крыла даже между щелчками, когда лист перемещается через воздух быстро, но вращается только медленно. Другие исследователи развили более упрощенные оперативные моделирования, генерировавшие восходящее движение, но новая работа происходит из основного принципа, «Navier-топит уравнения», управляющие аэродинамикой, говорит Элиша Моисей, экспериментальный физик в Институте Вейцмана в Rehovot, Израиль. Такие подробные моделирования должны также позволить исследователям изучать вихри или «вихри», произведенные падающим листом, Моисей говорит, который является, «что Вы хотите видеть».

После десятилетий переделывания волоконной оптики, металлических труб и пластмассовых лент, ученые обнаружили, что все, Вы должны обнаружить неуловимую форму электромагнитного луча, является голым металлическим проводом. Простая технология может однажды помочь врачам лучше исследовать человеческое тело.

Лучи терагерца устраняют разрыв между микроволновыми печами и инфракрасным светом в наименее исследуемой части электромагнитного спектра. Эти лучи могут проникнуть через стены, коробки и другие барьеры, помогающие ученые обнаруживают то, что внутри, все же они безопасны для биологического использования. Лаборатории во всем мире успешно ведут эмитентов терагерца для медицинской диагностики, радиосвязей и отображения безопасности, но исследователи изо всех сил пытались изобрести устройства, которые могут взять волны и вести их приемнику. Ни металлические трубы, используемые в качестве микроволновых волноводов, ни оптоволокно, используемое для инфракрасной близости, не в состоянии вести лучи терагерца по большим расстояниям.

В выпуске 18 ноября Природы физики Кэнглин Ван и Дэниел Миттлмен из Университета Райса в Хьюстоне, Техас, показывают, что простые провода из нержавеющей стали работают просто великолепно, с пульсом терагерца, даже путешествующим вниз, сгибается в линиях. Миттлмен говорит, что волны в состоянии бродить свободный на проводе без рассеивания. Это означает, что пульс терагерца может быть сохранен коротким, который крайне важен для отображения. Исследователи также показывают, что пара металлических проводов может действовать как эндоскопы терагерца. В их инструменте волны терагерца путешествуют вниз один провод и поддерживают другой, передавая информацию о целях в органе очень, как сверхзвуковой пульс делает в эхолокации.

«Простота всей этой мысли и факт, что никто действительно не продемонстрировал это прежде, замечательны», говорит физик полупроводника Дэвид Ситрин из Технологического института штата Джорджия в Атланте. Он ожидает много дальнейших исследований в то, как провода могут быть оптимизированы.


Нагрузка электрона получает всю славу: Это, в конце концов, ответственно за изобилие электронных штуковин, окружающее нас. Но теперь это — магнитные свойства частицы — собственность, известная как вращение — который наэлектризовал физиков. Исследователи наконец наблюдали неуловимый основанный на вращении результат Зала, в котором атомы загрязнения в полупроводниках третируют электроны путем взаимодействия с их вращением. Работа могла быть главным благом для возникающей области spintronics, обещающего создать новый класс быстродействующих, низкая энергия электронные устройства, управляющие вращением электронов.

Американский физик по имени Эдвин Хол обнаружил оригинальный результат Хола в 1879. Происходит, когда электрический ток перемещается через металлическую полосу, в то время как магнитное поле применяется сверху вниз через металл. Магнитное поле взаимодействует с нагрузкой движущихся электронов, отклоняя некоторых к левой стороне и некоторых к правой стороне полосы. Теоретики долго думали, что вращения электронов могли бы вызвать подобные обходы. Но несмотря на десятилетия работы, основанный на вращении результат Хола никогда не определялся.

Новое наблюдение прибыло несколько случайно. Ранее в этом году исследователи во главе с Дэвидом Ошаломом, физиком в Калифорнийском университете, Санта-Барбара (UCSB), обнаружили схему того, чтобы электрически ввести вращения в полупроводник, другую давно разыскиваемую цель spintronics (Наука, 2 апреля, p. 42). Они отслеживали вращения методом, названным, просматривая микроскопию Керра, в которой исследователи заставляют поляризованный лазерный свет отскочить от образца полупроводника. Если электроны на поверхностных атомах, у всех есть вращения в одной предпочтительной ориентации, поляризации дающих рикошет фотонов, будут вращаться немного. Когда исследователи UCSB использовали линзу микроскопа Керра с 1 квадратной резолюцией микрометра, они видели ясные полосы электронов с противоположными вращениями, запиханными вдоль сторон полупроводникового кристалла — просто, вид теоретиков ситуации предсказал. Все, что потребовалось для создания полос, должно было выдвинуть электрический ток через чип.

Используя стандартные методы для покроя суммы атомов загрязнения и других «дефектов» в полупроводниках, «должно быть возможно спроектировать материалы для увеличения размера этого результата», говорит Ошалом. Это в свою очередь могло указать путь для spintronics исследователей для развития множества управляющих вращением устройств, чтобы включить и выключить потоки определенных вращений, а также быка, отфильтровать и усилить их.

«Это столь же красиво, как это — впечатляющий эксперимент», говорит Геррит Бауэр, теоретический физик в Дельфтском Технологическом университете в Нидерландах. Дэниел Лосс, теоретический физик в Базельском университете, Швейцария, соглашается. «Это является очень впечатляющим», говорит он.

Наступающие химические датчики для обнаружения взрывчатых веществ и систем безопасности для просмотра через одежду являются просто некоторыми новыми технологиями, которые могут цвести благодаря новому исследованию, обещающему более дешевому, более легкому способу изменить цвет лазерного света.

Не все лазеры создаются равные. Красные лазеры, найденные в CD-плеерах и DVD-плеерах, распространены, легки работать с, и относительно дешевый, но цвета от других частей спектра — таких как midinfrared, который полезен для химического ощущения — более трудно произвести. Для обхождения того ограничения ученые часто используют материалы, названные оптическими конвертерами частоты. Когда лазер освещает сияния на кристаллы цинкового селенида полупроводника или специально выложенных слоями материалов, например, скрежета электронов кристалла таким способом, которым они излучают свет приточного цвета плюс дополнительный цвет, который может служить источником для другого лазера. Но для кристалла для выполнения хорошо как конвертер исследователи думали, что это должно было быть большим и чистым и поэтому дорогим.

Теперь группа от французской Национальной Космической Научно-исследовательской организации в Палезо показала, что очень беспорядочный беспорядок кристаллов, которые являются относительно дешевыми для производства, может также добиться цели. Идея состоит в том, что свет от каждой кристаллической области испускает фотон случайной фазы, таким образом, фотоны не вмешиваются друг с другом, позволяя свету различного цвета быть произведенными. Когда исследователи блистали два высокочастотных инфракрасных лазера на зернистые образцы цинкового селенида, лазерный свет был преобразован в midfrequency инфракрасный свет. Несмотря на то, что произведенное использование света этого метода приблизительно в 10 раз более слабо, чем было бы замечено с чистым кристаллом, недорогая и простота использования беспорядочных кристаллов делают его жизнеспособной альтернативой. Бригада сообщает о своих результатах в выпуске 18 ноября Природы.

Новый метод «является очень прямым и не является нужным практически ни в какой точной настройке или контроле», говорит Клэр Гмакль, экспериментальный физик в Принстонском университете. «Это — определенно хорошие новости». Исследователи, эксплуатирующие оптическую конверсию частоты, были склонны избегать беспорядка как чума, говорит Сергей Скипетров, теоретический физик во французском Национальном Центре Научного исследования в Гренобле, но этот результат должен передумать.


В течение многих десятилетий neutrinos не появились в датчиках, где они должны быть. Физики думают, что это — потому что почти невесомые частицы «колеблются» в более твердо обнаруживаемые варианты или ароматы, и долго искали бронированные доказательства колебаний. В течение прошлых нескольких лет они нашли такие доказательства neutrinos из двух из их трех главных источников: солнце и атмосфера. Теперь, физики добавили третий источник путем показа, что электронные антинейтрино, произведенные ядерными реакторами, изменяют тип, поскольку они путешествуют через Землю.

Ученые знали с 1950-х, что они не видели, что весь neutrinos прибыл из солнца. Но они только прибили случай для солнечного колебания нейтрино в 2001, когда Обсерватория Нейтрино Садбери Канады определила дефицит электрона neutrinos от солнца вместе с соответствующим излишком мюона и tau neutrinos (ScienceNOW, 18 июня 2001). Было ясно, что электрон neutrinos превращался в более твердо обнаруживаемый мюон и типы tau. С neutrinos, созданным в атмосфере, история была подобна: были лишь немногие мюон neutrinos по сравнению с электроном neutrinos, но потребовались годы для создания твердого случая для колебаний. В 1998 датчик Super-Kamiokande в Японии показал, что пропорция мюона к электрону neutrinos различный гладко в зависимости от того, как далеко neutrinos путешествовал, четкая индикация, что мюон neutrinos изменял ароматы, как они двигаются, изменяя смесь мюона и электрона neutrinos.

История теперь повторила себя с антинейтрино, созданными в реакторах. В 2002 сотрудничество KamLAND, группа ученых в Японии и США, использовало большую сферу, заполненную сверкающей жидкостью, похороненной под горами под Тоямой, Япония, для определения недостатка частиц (ScienceNOW, 6 декабря 2002). Теперь, в газете, просто принятой Physical Review Letters, группа KamLAND сообщает, что сортировка 258 столкновений нейтрино энергией привела к распределению, которое произведет колебание.

«Это — убедительные доказательства, что это — колебания», которые ответственны за пропавших без вести neutrinos, говорит Кевин Леско, сотрудник в Лоуренсе Беркли Национальная Лаборатория в Беркли, Калифорния. Джанет Конрад, физик в Ферми Национальная Лаборатория Акселератора в Батавии, Иллинойс, соглашается. «Это — очень хороший результат», говорит она, добавляя что результаты, «значительно» узкие возможные относительные массы двух ароматов нейтрино — важная информация для охарактеризования частицы.