Вот мысль, которая может заставить Вашу голову кружиться: возможно упаковать сферы вместе так, чтобы они все катились гладко, и никакие два не трутся друг о друга. Геометрическая причуда работает универсальным шарикоподшипником — по крайней мере, в теории.

Обычно плотно упакованные объекты не могут катиться против друг друга, не вызывая трение где-нибудь. Предположите, что пенсы, лежащие плашмя на столе и нажатом краю, обрамляют. Чтобы избежать скользить и трение, соседние пенсы должны повернуться при том же уровне в противоположных направлениях. Однако любое формирование за три пенса, которое немного треугольника не может все вращать в противоположных направлениях, таким образом, два из них должны скользить друг против друга. Таких конфликтов можно избежать, однако, если вместо пенсов, самолет покрыт дисками бесконечной разновидности размеров в определенных образцах как теоретический физик Ханс Херрманн из университета Штутгарта в Германии и коллег, продемонстрированных в 1980-х.

Теперь, Херрманн, Реза Мамооди Барам и коллеги нашли трехмерное расположение сфер, выполняющее намного более жесткую уловку: Если один из них поворачивает кого-либо, какой путь, остальные будут всегда вращать гладко, как раз когда они разворачивают различные топоры. Для строительства «заполняющего пространство отношения» исследователи предположили большую сферу с шестью меньшими сферами, устроенными внутри, как будто они были на углах регулярного октаэдра. Эти шесть сфер коснулись большей сферы, но не друг друга. Исследователи тогда заполнили пустые места меньшими копиями оригинальных сфер с помощью геометрического метода, названного инверсией, работающей немного как отражение в зеркале.

Повторение процесса произвело бесконечное число еще меньших сфер, очень поскольку размышления между двумя почти параллельными зеркалами генерируют бесконечно много изображений. Если радиус первых шести угловых сфер был просто правильным, то все инверсии сотрудничали для производства образца без наложений или несоответствий, как группа сообщает в выпуске 30 января Physical Review Letters. Кроме того, исследователи показали, что эта определенная договоренность никогда не будет набиваться битком, независимо от того как любая из превращенных сфер.

«Это — настоящее удивление, что это возможно», говорит Рональд Пейкерт, программист в швейцарском федеральном Технологическом институте в Цюрихе. «Сначала это кажется невозможным в трех измерениях, потому что существует слишком много точек контакта, слишком много мест для вещей пойти не так, как надо». Пейкерт отмечает, что тот же метод инверсии мог использоваться для создания подшипников, заполняющих промежуток между двумя плоскими поверхностями, которые могли бы сделать абстрактную идею немного более относящейся к реальным ситуациям, такой как, возможно, движение тектонических плит в рок-заполненном геологическом разломе.

В течение многих веков микроскопы, очки и лупы были ограничены законами оптики: Независимо от того, как хороший их линзы, детали, меньшие, чем длина волны света, потеряны. Неустрашимый, физики построили различную породу линзы с потенциалом для совершенной резолюции.

Новая линза, которую Джордж Элефтэриэдес и Энтони Грбик из университета Торонто описывают в предстоящем выпуске Physical Review Letters, микроволновых печей центров — радиация длинной длины волны, падающая следующая за радиоволнами в электромагнитном спектре. Путем вложения проводной сетки, обитой конденсаторами и катушками индуктивности в плоском самолете пластмассы, исследователи создали линзу с так называемым отрицательным показателем преломления, также названным левозакрученной линзой. Волны, путешествующие через него, сгибаются в противоположном направлении, чем они были бы в стандартном материале.

Левозакрученная линза достигает суперрезолюции путем возрождения волн, несущих детали поддлины волны объекта. Такие волны обычно кончаются неудачей, прежде чем они пройдут через линзу. Но линза группы Торонто заманивает в ловушку и усиливает их, позволяя ему отличить объекты просто 1/6 микроволновой длины волны обособленно.

Новый метод «разбил барьер; это потерпело крах через стеклянный потолок», говорит Джон Пендри, физик в Имперском колледже Лондона. В 2000 Пендри предсказал, что левозакрученные материалы сделают возможные чудеса, такие как абсолютно плоские линзы с совершенной резолюцией и нулевой потерей (Наука, 10 ноября 2000, p. 1066). В феврале физики в Институте Теоретического и Прикладного Электромагнетизма в Москве объявили о линзе суперрешения, но их метод потребовал объекта почти коснуться линзы, делая его непрактичным для реальных заявлений. Новая линза преодолевает то ограничение.

Квантовый мир и классический мир становятся более трудными и более твердыми различать. В работе, опубликованной на этой неделе, физики показывают, что существует плавный переход между диковинным поведением, типичным для очень маленького и обычным поведением больших объектов, таких как клетки и бейсболы и люди.

Квантовый мир и повседневный мир кажутся очень отличающимися. Маленький механический квантом объект, такой как атом или фотон может сделать несколько на вид противоречащих вещей одновременно (возьмите и левый путь и правильный путь в разделителе луча, быть поляризованными и горизонтально и вертикально и быть «вращением» и «вращением вниз»), тогда как знакомые макроскопические объекты всегда являются одной вещью или другим (живой или мертвый, на левой стороне барьера или права, склонного или лежащего на спине). Это была физическая и философская проблема для выяснения то, что составляет это различие в поведении.

В проблеме этой недели Природы Антон Цайлингер и его коллеги в университете Инсбрука, Австрия, описывают умный эксперимент, использовавший объекты среднего размера — подобные клетке углеродные молекулы, известные как buckminsterfullerenes — для исследования границы, где квантовые хвосты поведения и классическое поведение вступают во владение. Исследователи взяли молекулы C70 (buckminsterfullerenes с 70 углеродом, огромный по квантовым стандартам), нагрели их с лазерным лучом и стреляли в них через ряд трений, по существу вынудивших каждую молекулу выбрать среди нескольких путей. Согласно одной ведущей теории, поведение объектов должно измениться от кванта до классического, поскольку молекулы нагреваются — энергичные молекулы излучили бы энергию, разрушающую их тонкий многократный путь сразу суперположение.

Путем настройки энергии лазера бригада могла сделать молекулы C70 столь же горячими как 3000 kelvin или столь же «холодный» как простые 1000 kelvin. Конечно же, горячие молекулы вели себя как классические объекты, беря один путь за один раз, и холодные молекулы вели себя как квантовые объекты, беря несколько путей сразу, как теоретики ожидали.

«Я люблю его. Это является превосходным и большим», говорит Войцех Зурек, физик в Лос-Аламосе Национальная Лаборатория в Нью-Мексико. Инсбрукская группа надеется раздвинуть границы между квантом и классический еще далее, но мечта о получении очень больших объектов действовать как квантовые существа все еще далеко, говорит Маркус Арндт, Инсбрукский физик и соавтор бумаги.

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».