НАСА пересматривает свою поддержку инновационного эксперимента, разработанного для завоевания прямого доказательства неуловимого антивещества. Под угрозой необычное усилие с 16 странами, во главе с лауреатом Нобелевской премии, до недавнего времени процитированным менеджерами по управлению в качестве доказательства, что космическая станция может принять высококачественную науку. Переоценка является последними радиоактивными осадками от решения президента Джорджа Буша — младшего в январе, которые сконцентрируют работу космической станции над экспериментами, связанными с человеческим исследованием (ScienceNOW, 14 января).

Полный обзор проекта, названного Альфой магнитным спектрометром (AMS), мог начаться этим летом, говорит Бернард Сири, заместитель начальника офиса биологических наук и физики НАСА. AMS был задуман десятилетие назад физиком Массачусетского технологического института Сэмюэлем Тингом, выигравшим Нобелевскую премию в 1976 по обнаружению новой частицы. Это разработано для никогда обнаружения не находившихся в природе атомов антивещества. Теоретически, антивещество должно составить половину вселенной, и ее допустимый недостаток остается космологической тайной.

После того, как высокогорные эксперименты воздушного шара не обнаружили доказательств таких атомов в космических лучах, Тинг предложил включить пространство большой магнит с чувствительными датчиками. Приложенный к связке космической станции, AMS контролировал бы богатые энергией частицы, отмечая их скорость и их путь через инструмент. Тинг надеется, что доказательства атомов антивещества могут быть извлечены из данных. НАСА должно было обеспечить контейнер, держащий AMS, и транспортируйте его в космическую станцию через шаттл.

Если бы НАСА тянет свою поддержку, Сири говорит, что один выбор состоял бы в том, чтобы начать AMS на отрывной ракете-носителе и управлять им свободно в космосе. То изменение могло сделать проект более дорогим, однако, потому что это потребует покупки пусковой установки, а также «главной модернизации» аппаратных средств AMS, говорит Джеймс Бэйтс, руководитель миссии части НАСА проекта в Космическом центре имени Джонсона в Хьюстоне.

Тинг говорит, что никто в НАСА не сказал ему ни о каком потенциальном обзоре и что он ожидает, что НАСА «будет уважать наше международное сотрудничество». Но он также намеревается встретиться в следующем месяце с Крэйгом Стейдлом, новым руководителем исследования НАСА, для подчеркивания потенциальных выгод AMS для астронавтов, возглавляемых вне Земной орбиты. AMS мог обеспечить решающие данные по космическим ядрам, которые будут жизненно важны для планирования долгосрочных человеческих миссий, говорит Тинг. И легкий магнит, подобный AMS, мог бы даже помочь будущему космическому кораблю защитить свою человеческую команду от опасных космических лучей.

Бригада физиков предложила, чтобы недостающий вопрос во вселенной состоял из нового вида частицы, одного намного менее крупного, чем текущий фаворит. Несмотря на то, что работа спорна, она показывает, как мало известно о большей части массы в космосе.

Большинство физиков соглашается, что приблизительно одна четверть материала во вселенной является «темной материей», составленной из экзотической формы вопроса, еще не обнаруженного. Ведущий кандидат известен как МЕЩАНИН — слабо взаимодействующая крупная частица, такая как та, предложенная теорией суперсимметрии, популярным расширением к Стандартной Модели Физики элементарных частиц.

В новом выпуске Physical Review Letters физики представляют доказательства, что различный вид частицы полностью — по крайней мере в 1000 раз легче, чем МЕЩАНИН — ответственен за темную материю. «Это действительно странно, вопреки всему принятому» о частице темной материи, говорит член команды Селайн Боем, теоретик в Оксфордском университете, Великобритания

Доказательства являются несколько косвенными для такой противоположной теории. Аргумент бригады основывается на наблюдениях за гамма-лучами, происходящими от Млечного пути, сделанного СОСТАВНЫМ спутником. Если бы частицы и античастицы легкой темной материи сталкиваются, они произвели бы электроны и позитроны, в свою очередь производящие гамма-лучи с удельной энергией. Изобилие и источники этих гамма-лучей, как измерено ИНТЕГРАЛОМ, соответствуют тому, что было бы предсказано, если бы ореол темной материи вокруг Млечного пути был составлен из более легких частиц темной материи.

Но если такие частицы существуют, они должны были обнаружиться в ускорителе частиц к настоящему времени, говорит Джон Эллис, физик в CERN, европейской лаборатории физики элементарных частиц в Женеве. «Я считаю его неправдоподобным, что [свет] частица избежала бы обнаружения», говорит он. Даже Боем признает, что случай для легкой частицы темной материи незначителен. «Я не скажу, что верю ему, но я не скажу, что не верю ему также». Новая бумага действительно показывает, однако, что, пока темная материя фактически не найдена в лаборатории, это останется одной из самых темных тайн физики.

Ядерные физики радуются после того, как американское Министерство энергетики объявило сегодня, что даст Томасу Джефферсону Национальное Средство Акселератора (Jefferson Lab) $225 миллионов, чтобы удвоить энергию ее Непрерывного средства акселератора электронного луча (CEBAF), обновить ее вычислительные средства и построить четвертый экспериментальный зал для размещения эксперимента физики элементарных частиц GlueX.

GlueX является экспериментом, разработанным, чтобы раздвинуть границы физики элементарных частиц и ответить на большие вопросы о крошечном кварке, составляющем большую часть вопроса во вселенной. Проект получил свое начало с несколькими ядерными физиками в середине 1990-х и превратился в международное сотрудничество более чем 100 физиков от 25 учреждений в семи странах.

GlueX устанавливают требования для перестройки Jefferson Lab, несмотря на то, что другие средства на Jefferson Lab обновят свои датчики и оборудование для использования в своих интересах усиленного CEBAF также.

GlueX уникален в этом, он будет использовать относительно низкоэнергетический электронный луч (12 миллиардов В, по сравнению с тысячей миллиарда электрон-вольт, используемого другими средствами, такими как Ферми Национальная Лаборатория Акселератора). Но эти энергии состоят точно в том, где протоны и нейтроны начинают показывать свою внутреннюю структуру. Исследователи передадут электронный луч через алмазную вафлю, заставляя его испустить луч фотонов, способных к тому, чтобы побуждать кварк в водородных ядрах сделать экзотические тяжелые мезоны — никогда перед замеченными частицами, которые могли осветить тайны о кварке такой как, почему они только появляются в парах или группах три или пять и как они изменяют масштаб изображения вокруг в ограниченном пространстве протона. Улучшения в Jefferson Lab позволят ему наблюдать кварк с точностью, непревзойденной любым другим средством в мире.

«Это — что-то, что мы ждали в течение длительного времени», говорит физик Алекс Дзирба из Университета Индианы в Блумингтоне, представителе проекта GlueX. «Люди думают, что ультрасовременная наука сделана в очень самых высоких энергиях, но фундаментальные открытия могут также быть сделаны путем взгляда с очень высокой точностью».

МОНРЕАЛЬ, КАНАДА — Электрические штормы могут осветить ночь разгара лета, но великолепные вилки являются просто частью шоу. Невидимая охота гамма-лучей из минут неба к часам после забастовок молнии, исследователи учились. Бригада подозревает, что ядерные реакции, шипящие в атмосфере, могут быть источником, и молния могла быть триггером.

Молния обладает миллиардавольтовой мощностью, разрывая небо с крупными электрическими полями. Области ускоряют электроны, проносящиеся вверх и вкус в атомы с такой энергией, что взволнованные атомы испускают гамма-лучи. Эти взрывы гамма-луча, следующие только спустя микросекунды после забастовок молнии, были известны некоторое время. Однако на встрече здесь американского Физического Общества 22 марта, Марк Гринфилд из Международного христианского университета в Токио описал, как он и его коллеги использовали датчики йодида натрия на крыше их здания для прослеживания задержанных гамма-лучей.

Лучи следуют за молнией на несколько минут к часу. Эта задержка, вместе с 50-минутным периодом полураспада душа гамма-луча (время это берет для половины гамма-лучей для отлетания), предлагает, чтобы они произошли из реакций ядерного деления в атмосфере. То, как реакции начинаются, не известно, но Гринфилд, и коллеги подозревают, что протоны могут ускориться от электрического поля молнии таким же образом, что электроны делают и врезаются в общие элементы в атмосфере Земли, выделяя реакции расщепления. Например, они предлагают, богатые энергией протоны, врезавшиеся в аргон 40, могли вызвать цепную реакцию, в который аргон 40 порчи в хлор 39, который тогда распадается во взволнованный аргон 39, который немедленно испускает гамма-луч. Хлор 39 имеет 56-минутный период полураспада, соответствующий приятно наблюдаемому периоду полураспада душа гамма-луча.

Однако, вопросы остаются. С одной стороны, не ясно, имеет ли молния достаточную энергию — на заказе мегаэлектрон-вольт, или о миллион раз энергия электрона в лампочке для фонарей — для проворота протонов. И при этом это не бесспорно, какие атомы испускают гамма-лучи. Несмотря на это, другие исследователи говорят, что идею стоит преследовать». [Гринфилд], кажется, идет к чему-то очень интригующему», говорит Джозеф Двайер, физик в Технологическом институте Флориды в Мельбурне. Реакции ядерного деления могут помочь подтвердить новые теории того, как молния вызвана, говорит он.

МОНРЕАЛЬ — Исследователи работают для вытеснения традиционной технологии компьютерной микросхемы, полагающейся на нагрузку электронов с устройствами, эксплуатирующими более эфемерную собственность электронов: их вращение. Такие «spintronic» системы обещают работать при ослеплении скоростей и низкой энергии, и они могут даже работать момент, они включены. Теперь бригада объявляет о значительном прогрессе в создании вращений в электронном виде.

Для spintronic устройств для работы исследователи должны уговорить вращения электронов для обращения более или менее в том же направлении. Щелкание вращениями от подчеркивания до вниз, например, затем позволяет исследователям изменять цифровой 0 на 1. Многочисленные бригады уже использовали лазеры, чтобы создать и управлять вращениями. Но основанные на лазере системы непрактичны для вычислительной технологии, и исследователи изо всех сил пытались создать их в электронном виде. О более подсудном подходе сообщили здесь на прошлой неделе на встрече американского Физического Общества. Джейсон Стивенс, аспирант в группе физика Дэвида Ошалома в Калифорнийском университете, Санта-Барбара, описал новый способ создать однородные вращения в стандартном электронном устройстве. Названный диодом Шоттки, устройство состоит из двух связанных слоев электронных материалов: сплав полупроводника арсенида галлия покрыт сверху магнитным металлическим сплавом марганцевого арсенида. Поскольку магнитный сплав позволяет только вращениям определенной ориентации входить, spintronics диоды используются в качестве фильтра для отправки выровненных вращений в полупроводник, но они типично неэффективны.

При подготовке к оптическому испытанию Стивенс управлял своим диодом наоборот, применяя напряжение, выдвинувшее электроды от полупроводника в металл. Вращения начались неполяризованный в полупроводнике, но когда исследователи использовали лазеры для рассмотрения ориентации вращений в их устройствах, они нашли что много вращений в полупроводнике чуть ниже металла завершенный ориентированный в том же направлении. Результат, Ошалом верит, происходит, потому что магнитный материал позволяет электронам с вращениями определенной ориентации проходить через металл при отклонении тех с противоположным вращением, которые тогда накапливаются в полупроводнике. «Это — существенно новый способ генерировать поляризацию вращения в полупроводнике», говорит он.

И это не единственный новый путь. В газете, отправленной по почте на сервере arXiv перед печатью, группа Ошалома сообщает, что подобные результаты просто техническими полупроводниками сгибают, или содержат напряжение, в их атомных решетках, стандартном промышленном методе.

Дэниел Лосс, spintronics эксперт в Базельском университете в Швейцарии, называет оба из новых наблюдений «очень интересными». Вместе они открывают перспективу создания все-электронных систем для создания и управления вращениями. «Они могли открыть дверь, определенно», к новому прогрессу области, говорит Лосс.

В атомном мире ретро находится в стиле. Спустя почти век после того, как физики показали, что электроны естественно не перемещаются в простые орбиты как планеты вокруг солнца, но вместо этого оставляют пятна в волны, простая орбита делает что-то вроде возвращения: Исследователи вызвали электрон в подобную планете орбиту и сохранили его устойчивым для тысяч революций. Их подвиг показывает, что возможно точно управлять движением электрона в атоме неопределенно — уловка, которая может в конечном счете привести к лучшим лазерам.

Назад в первые годы атомистической теории, Эрнест Резерфорд и Нильс Бор предложили модель атома, показавшего электроны как частицы, вращающиеся вокруг ядра. Позже, эта модель была перестроена, когда физики решили, что имело больше смысла описывать электроны как волны, качающиеся через области, уносящие вдаль, веерообразный, от ядра. Но некоторые физики все еще настояли, что электроны могли двигаться по кругу как частицы, не просто волны. Эрвин Шродинджер думал так. Известный уравнением волны, описывающим электронные орбитали, Шродингер создал комбинации волн, двигущихся вместе как частица. Но другие физики утверждали, что это будет только работать в изобретенных ситуациях, не реальных атомах.

Теперь, физики Харука Мэеда и Томас Галлахер из Университета Вирджинии в Шарлоттсвилле показали, что и Schrodinger и его хулители были правы. Возможно вынудить электрон двигаться по кругу как частица путем управления атомом. Во-первых, они указали лазеры на литиевый атом, пока его наиболее удаленный электрон не имел очень высокую энергию. Тогда они пульсировали микроволновая область вокруг атома. Область нашла отклик у движения электрона и вынудила электрон двигаться по кругу в той же частоте как область; регулярные удары от микроволновой области сохранили электрон в этой частоте. Электрон тогда вращался вокруг ядра в эллипсе 15,000 раз, прежде чем исследователи остановили эксперимент, они сообщают в 2 апреля о Physical Review Letters.

Эксперимент является «очень чистым [и] красивым», говорит Доминик Деланд из университета Pierre & Marie Curie в Париже. «Нет абсолютно никаких двусмысленностей в том, что они наблюдали». Предыдущие исследователи попробовали подобные методы, но только преуспели для десятков орбит электрона. По словам Деланд, захватывая движение электрона с микроволновой печью дает большой контроль над атомом, и это могло бы использоваться для производства чрезвычайно чистого света для определенных типов лазеров.