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.

Не используя атомные ядра, физики продемонстрировали странную асимметрию в слабой ядерной силе, фундаментальной силе природы. Уловка аккуратно подтверждает правящую теорию физики элементарных частиц — который может разочаровать много физиков.

В повседневном опыте любое физическое взаимодействие так же возможно как его отражение зеркала, так, чтобы для каждых часов, тикающих по часовой стрелке, вдохновленный часовщик мог построить точное зеркальное отображение, бегущее против часовой стрелки. Но то понятие здравого смысла не обязательно относится к субатомным частицам. В определенном типе ядерной порчи атомное ядро выкладывает электрон и частицу, названную антинейтрино, всегда прядущим вправо, поскольку это мчится вперед, как футбол, брошенный праворуким квотербеком. Порча зеркального отображения, в которой антинейтрино прядет налево, никогда не происходит. Та асимметрия известна как паритетное нарушение и является характеристикой определения слабой ядерной силы, вызывающей такой радиоактивный распад.

Асимметрия должна также обнаружиться во взаимодействиях между электронами. Согласно Стандартной Модели физики элементарных частиц, электромагнитная сила, с которой электроны выдвигают друг друга и слабую ядерную силу, является действительно двумя аспектами единственной основной «электрослабой» силы, кровоточащими друг в друга. Таким образом, время от времени два электрона должны спешить друг друга через нарушающую паритет слабую силу.

И это, что происходит, сообщает бригада 59 физиков, работающих в Стэнфордском центре линейного ускорителя (SLAC) в Менло-Парке, Калифорния. Бригада стреляла в луч электронов, прядущих так или иначе в камеру, заполненную водородным газом, и измерила уровень в который приточные электроны, выброшенные от электронов в атомах водорода. Исследователи искали тонкие различия в вероятности, что вращение права и электроны лево-вращения срикошетят немного. Стандартная Модель предсказывает небольшой уклон в этих вероятностях, и после простых 90 миллионов испытания, бригада нашла его: лево-прядущие электроны были на 0,0000175% более вероятны richochet, чем прядущие право, столь же предсказанные. Бригады сообщают, что результаты в газете издаются в Physical Review Letters.

«Это — действительно хорошее подтверждение Стандартной Модели», говорит Уильям Маркиано, теоретический физик в Брукхевене Национальная Лаборатория в Аптоне, Нью-Йорк. И это не такие большие новости для физиков, надеющихся на несоответствие, которое могло бы указать на новые частицы, говорит Кришна Кумар из Массачусетского университета, Амхерст, представитель экспериментальной бригады. «Нет никакого вопроса, что я был разочарован».

Это произошло на день позже, чем запланированный, но Исследование Силы тяжести B наконец продвигается для испытания пока еще неподтвержденного предсказания общей теории относительности Эйнштейна. Сильные ветры вчера задержали запуск с Авиационной базы ВВС Vandenberg в Калифорнии, но сегодня экстраординарного спутникового выстрела за $700 миллионов на орбиту на борту Дельты II ракет.

Когда для судов, спутников и космического корабля нужен постоянный пункт для регулирования, они нацеливаются на звезды. Исследование силы тяжести B не является никаким исключением. В этом случае, тем не менее, для спутника было бы более подходяще вести guidestar. Ремесло собирается сделать измерение столь точным, что бесконечно малый дрейф его guidestar — набора из двух предметов в совокупности Пегас — разрушил бы эксперимент. Для ориентации ремесла астрономы на земле должны будут измерить движение звезды и принять его во внимание. Только тогда может Исследование Силы тяжести B выполнять его миссию: измерять пока еще невидимое последствие общей теории относительности Эйнштейна, известной как «перемещение структуры».

Согласно теории относительности, Земля вращения тянет ткань пространства и времени вместе с ним. В конце 1950-х, ученые поняли, что гироскопы в орбитальном спутнике будут чувствовать тот поворот также. Больше чем 4 десятилетия спустя Исследование Силы тяжести B является тем спутником. Его сердцем является Термос размера бетономешалки, заполненный жидким гелием. В Термосе четыре невероятно гладких, прядущих, кварцевых сферы размера мяча для гольфа — ближе всего совершенные сферические объекты, когда-либо созданные людьми. Эти сферы действуют как гироскопы, которые, отсутствующие внешние влияния, будут всегда указывать в том же направлении. «Гироскопы являются одним миллионом раз лучше, чем лучшие инерционные навигационные гироскопы», используемые на транспортных средствах, таких как ракеты и самолеты, говорит физик Стэнфорда Фрэнсис Эверитт, co-научный-руководитель Исследования Силы тяжести B миссия.

Эта точность сделала спутник дорогим и спорным, тем более, что немного ученых ожидают любое отклонение от того, что предсказывает теория Эйнштейна. «Если это не согласится с Общей теорией относительности, то в сообществе будет чрезвычайное волнение», говорит Кип физика Калифорнийского технологического института Торн. Однако он говорит, даже отсутствуйте удивление, эксперимент является важным прямым испытанием предсказания относительности, никогда не определявшейся прежде. С удачей Исследование Силы тяжести B должно привести к результату через немного больше чем 18 месяцев. Говорит Энн Кинни, директор астрономии НАСА и отделения физики, «Мое ожидание состоит в том, что это будет во всех учебниках».

ДЕНВЕР — Галилео, легенда идет, уроненные шары от Пизанской башни для изучения результатов силы тяжести. В наше время физики являются намного более искушенными: Они уронили нейтроны. На встрече здесь американского Физического Общества, физики показали, как эти крошечные частицы показывают силу силы тяжести по vanishingly коротким расстояниям.

Со времени Ньютона ученые знали, что сила тяжести между двумя органами уменьшается, как квадрат расстояния между ними [Делает что? Увеличения?]; это — «r-squared» закон. Путем наблюдения планет, перемещающих солнце и тяжелые массы здесь на Земле, привлекающей другие близлежащие массы, физики довольно уверены, что r-squared закон держится от астрономических шкал расстояний вниз к нескольким долям метра. Но недавно, теоретики предположили, что при определенных обстоятельствах, r-squared закон не мог бы обладать полной юрисдикцией по наноразмерному миру.

Чрезвычайно трудно сделать эксперименты, измеряющие силу тяжести в тех весах. Сила тяжести является очень слабой силой, таким образом, трудно измерить привлекательность между крошечными массами, когда другие силы, такие как электростатическое отвращение, настолько более сильны. Эксперименты с маятниками показали, что r-squared закон удерживает к весам одной десятой миллиметра. Но 1 мая на встрече здесь, физик Стефан Бэесслер из университета Майнца, Германия, представил результаты на, увеличивается к в 100,000 раз меньшему все еще.

Бэесслер и его коллеги уронили очень медленные, очень холодные нейтроны на поверхность. Когда нейтрон совершает нападки, говорит Бэесслер, он подпрыгивает как теннисный шар. В отличие от теннисного шара, нейтрон является квантовым объектом, и квантовый объект, удержанный силой, может подпрыгнуть только на фиксированных шагах. Нахождение высоты самого маленького из этих шагов показывает — с большой точностью — гравитационная сила на нейтроне. Если существует даже крошечное отклонение от r-squared закона, минимальная высота сильного удара должна отличаться, чем ожидаемый. Это не было, найденная бригада Бэесслера.

Физик Эрик Адельбергер из университета Вашингтона, Сиэтла, назвал нейтронную работу «очень интересным экспериментом» и подчеркивает важность исследования пределов r-squared закона о таких крошечных весах: «Вопросы о силе тяжести в основе физики». Дальнейшие обработки к методу должны сделать его еще более чувствительным.