Шаровые молнии являются одними из загадочных и редких природных явлений. О них можно услышать массу удивительных историй, но как стоит столкнуться с шаровой молнией непосредственно, так дело принимает совсем нешуточный оборот. Эти шары, размером с грейпфрукт, пылающие синим электрическим светом, формируются спонтанно, иногда даже внутри помещений или возле летящих самолетов, существуют весьма короткое время. Поэтому практически невозможно опытным путем изучить все процессы, в них происходящие, и создать искусственные шаровые молнии.

Но в работе, опубликованной в журнале Journal of Geophysical Research Atmospheres, исследователи из Австралийской объединенной организации научных и индустриальных исследований (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization, CSIRO) и австралийского Национального университета, выдвинули теорию, подкрепленную математическими выкладками, которая объясняет процессы, приводящие к появлению, происходящие при формировании и существовании шаровых молний.

В основе теории лежит предположение, что шаровая молния не является результатом воздействия микроволнового излучения, аннигиляции антивещества или медленно горящих мелких частичек кремния, которые являются побочными продуктами обычного грозового разряда. Согласно теории, накопленные в воздухе ионы создают в воздухе электрические поля, которые действуют как препятствия для дальнейшего движения ионов. Наличие таких препятствий в некоторых случаях становится причиной скопления высокоионизированного газа в малой области пространства, своеобразного зародыша шаровой молнии. Существование препятствий из электрических полей, по мнению ученых, объясняет тот факт, что некоторые шаровые молнии видны как будто бы они находятся за толстым слоем стекла.

Такая теория объясняет, почему шаровые молнии чаще всего возникают во время гроз и неподалеку от мощных излучателей энергии. Грозовые разряды и излучатели радаров самолетов являются мощными источниками потоков ионов, которые скапливаются и возбуждают молекулы воздуха, что приводит к формированию шаровой молнии, которая затем разрушается тихо или громко, взрываясь, как хороший заряд.

Наиболее важным моментом новой теории шаровых молний является то, что в ее основе лежат математические решения, использующие общепринятые уравнения движения ионов, электронов и других заряженных частиц. Именно поэтому такую теорию легко или сложно, но будет возможно проверить на практике. Помимо этого, теория не входит в противоречие со свидетельствами совсем уж экзотических случаев, когда шаровые молнии без помех могли пройти сквозь слой стекла или "усаживались" прямо на носу самолета, не нанося никакого вреда.

Вполне вероятно, что новая теория, после проведения серии экспериментов, опытов и коррекций, позволит создать в лабораторных условиях искусственную шаровую молнию. А это, в свою очередь, может стать основой совершенно новых научных, промышленных приборов и устройств, и, вероятно, даже оружия, стреляющего шаровыми молниями.

Плащ-невидимка в стиле Гарри Поттера стал на один шаг ближе к действительности благодаря разработке команды ученых из Института атомной и молекулярной Физики (FOM Institute for Atomic and Molecular Physics, AMOLF) в Нидерландах. Ученые разработали новый вид метаматериала, который, взаимодействуя с магнитной составляющей волн света, может отклонить лучи света в любом возможном направлении, делая предмет, покрытый этим материалом, невидимым. Метаматериалы представляют собой широкий ряд искусственно созданных материалов, которым при разработке придаются весьма специфические физические и оптические свойства. Широкое применение метаматериалы нашли в области оптики и акустики, некоторые виды метаматериалов, имеющие отрицательный коэффициент преломления звуковых и световых волн, могут использоваться для покрытия ими предметов и устройств, делая их невидимыми в определенном диапазоне длин волн.

Как и все электромагнитные волны, волны света тоже имеют две составляющих – магнитную и электрическую. Воздействие на любую из этих составляющих может привести к появлению технологии, позволяющей управлять распространением световых волн. Однако, атомы обычных веществ слабо взаимодействуют с магнитными полями частотой 500 ТГц. Поскольку волны видимого света имеют частоту в диапазоне от 400 до 800 ТГц, то для управления направлением распространения световых волн для получения невидимости необходимо использовать более сложные материалы, имеющие экзотические свойства.

Для управления распространением световых волн команда ученых использовала метаматериал, наполненный так называемыми «нанокольцами», расположенными в геометрическом порядке на поверхности материала. Электромагнитные колебания световых волн возбуждают в этих нанокольцах переменный электрический ток, превращая каждое такое нанокольцо в наномагнит, полярность которого изменяется 500 миллиардов раз в секунду. Благодаря этим наномагнитам, такой метаматериал оказывает сильное воздействие, как на магнитную, так и на электрическую составляющие волн света.

В ходе проведенных опытов выяснилось, что эти наномагниты могут так же передавать энергию друг другу, создавая над поверхностью метаматериала слой вторичных электромагнитных колебаний, который может служить в качестве проводящей среды для световых волн, направляя их вокруг поверхности метаматериала по огибающей.

Сейчас, команда ученых продолжает исследования в этой области, направленные на расширение диапазона «невидимости». Так что, если им это удастся, то мы сможем увидеть, точнее, «не увидеть», первый реальный плащ-невидимку.

Компания Tokai Rubber Industries, используя собственную технологию Smart Rubber, создала первый в мире полностью резиновый динамик, который помимо того, что он является тонким и гибким, обладает хорошими акустическими характеристиками, замечательно воспроизводя низкие звуковые частоты. Резина Smart Rubber представляет собой специальную токопроводящую резину, которая под воздействием приложенного электрического потенциала может растянуться или наоборот, сократиться, производя колебания, вырабатывающие звуковые волны.

Немного ранее, используя ту же самую технологию Smart Rubber, исследователи компании разработали высокочувствительные датчики прикосновения. Как и резиновый громкоговоритель, так и датчик прикосновения на основе технологии Smart Rubber стали результатом новых направлений исследований, связанных с разработкой искусственных мускулов для роботов и различных механизмов.

"До последнего момента тонкие динамики, используемые в смартфонах, планшетах и других электронных устройствах, изготавливались на основе пьезоэлектрических тонкопленочных технологий. Но такие динамики плохо воспроизводят низкие звуковые частоты. В отличие от них, наш резиновый динамик отлично воспроизводит почти весь диапазон слышимых звуковых частот, и это первый динамик подобного рода в мире" - пишут в пресс-релизе представители компании Tokai Rubber Industries.

Динамик состоит из двух слоев токопроводящей резины, разделенных тонким слоем резины, которая не проводит электрический ток. Когда на слои из токопроводящей резины подается электрический потенциал определенной полярности, то весь этот резиновый "бутерброд" расширяется, а при подаче обратного электрического потенциала - сжимается. Подав на слои резины переменное напряжение исследователи заставили динамик колебаться и воспроизводить звуковые волны.

"Несмотря на то, что реализованная нами идея выглядит достаточно просто, для ее реализации требуется масса технологических уловок. Во-первых, слои токопроводящей резины должны обеспечить очень равномерное распределения электрического заряда по всей поверхности. Во-вторых, внутренний слой изолирующей резины не должен менять своего электрического сопротивления при деформации. И в-третьих, все резиновые слои должны быть достаточно упругими и гибкими, для того, что бы динамик мог воспроизводить весь диапазон слышимых звуковых частот. Это - ключевые технологии, реализованные в данном динамике".

Алмазные кристаллы, имеющие специальную форму и сложную поверхность, будут использованы при создании научной установки, с помощью которой ученые могут воспроизвести постоянное давление, превышающее давление в центре Земли. Новая технология изготовления и обработки алмазных кристаллов, своего рода алмазных "наковален", позволяет получить в два раза большее давление, чем давление, создаваемое подобными установками предыдущего поколения. И это дает ученым возможность получать новые виды материалов, изучать известные материалы в условиях, когда они приобретают экзотические характеристики и необычное поведение.

Технология создания сверхвысокого давления - это достаточно давняя технология, использующаяся уже половину столетия. Кристаллы алмаза специальной формы, напоминающей ювелирную огранку, сдавливают с помощью мощнейшего пресса, при этом давление в малой точке соприкосновения кристаллов, где сделаны крошечные плоские площадки, вырастает до огромных величин. С помощью традиционного подхода можно получить давление на уровне 320-360 гигапаскаль, что приблизительно в 3 миллиона раз превышает атмосферное давление и приблизительно равное давлению в ядре Земли.

В новой технологии используются достаточно традиционные алмазные кристаллы в половину карата, но, на их поверхности сделаны крошечные сферические выступы, своего рода "микронаковальни", диаметром 10-20 микрон. Для создания этих алмазных "микронаковален" ученые из различных научных учреждений США, Германии и Бельгии использовали мощный источник рентгеновского излучения в Национальной лаборатории Аргона. За счет формы и малых размеров эти "микронаковальни" имеют большую прочность и могут выдержать большее давление без разрушения. Используя такие кристаллы можно получить давление в 640 гигапаскаль, в 6 миллионов атмосфер, что почти в два раза превышает давление в центре Земли.

Конечно, используя технологии ударных взрывных волн, индуцируемых лучами лазерного или рентгеновского излучения, можно получить давление существенно большей величины, но импульсы высокого давления получаются кратковременными, что накладывает ограничения на возможности проводимых экспериментов. С помощью алмазных "наковален" с "микронаковальнями" ученые смогут создавать высокое давление сколь угодно долго, позволяя проводить измерения и наблюдения, требующие длительного времени.

   PS :  метаматериалы, прочность которых превышает прочность алмаза

1)"Вюртцитный нитрид бора" может выдерживать максимальное давление приблизительно в 115 гигапаскалей (максимальное давление, выдерживаемое алмазом составляет 97 гигапаскалей - приблизительно миллион атмосфер)
2)Физики под руководством Вэнди Мао (Wendy Mao) получили новую форму углерода во время экспериментов со стеклоуглеродом . Новый сверхтвердый углеродный аллотроп одинаково тверд во всех направлениях. Он способен выдержать в одном направлении давление 1,3 млн атмосфер
3) Ванг и его коллеги из института Карнеги, в том числе выходец из России Станислав Синогейкин, изучали свойства аморфного углеродного материала, известного под кодовым называнием "углерод-60". Он напоминает по своей форме фуллерен и представляет собой шарик из соединенных друг с другом колец из пяти и шести атомов углерода.
При небольших давлениях свойства раствора не менялись, однако при достижении отметки в 32,8 гигапаскаль, или 323 тысячи атмосфер, материал пережил структурную перестройку. В результате этого возник новый, сверхтвердый материал, не уступающий в твердости алмазу. Так, он способен поцарапать поверхность алмаза и выдерживает сопоставимые давления, что и его природный "конкурент".

Ученые показали, что для создания плащей-невидимок не обязательно использовать сложные метаматериалы. Достаточно обладать точно настроенными лазерами и иметь устройство, создающее магнитное поле правильной конфигурации. Работа пока не принята к публикации, но ее препринт можно прочитать в архиве Корнельского университета. Краткое описание работы приводит блог Technology Review.

Работа плащей-невидимок основана на том, что они искажают проходящий сквозь них свет таким образом, что внешний наблюдатель не может заметить скрываемый плащом предмет. Для их создания требуются материалы с отрицательным показателем преломления света.

Лучшими кандидатами для создания плащей-невидимок сейчас считаются метаматериалы - вещества, свойства которых зависят прежде всего от их структуры, а не от химического состава. Их слоистое строение позволяет получать отрицательные показатели преломления.

В данной работе теоретики показали, что отрицательного показателя можно добиться и без применения метаматериалов. Идея ученых заключается в том, чтобы использовать лазеры с точно подобранными длинами волн, которые могут вызывать индуцированную прозрачность. Она возникает тогда, когда вещество переводится лазерами в состояние, в котором оно не способно поглощать фотоны обычным способом. В этом состоянии его показатель преломления может иметь и отрицательные значения.

Управлять этим процессом можно с помощью приложения внешнего магнитного поля. Если плотность поля распределить правильным образом, то такой материал превращается в плащ-невидимку. Невидимость при помощи такого плаща можно будет включать и выключать в любой удобный момент. Такое устройство потенциально проще, чем созданное из метаматериалов, но имеет и серьезное ограничение - оно позволяет скрыть объект, находящийся на какой-либо поверхности, но не в свободном пространстве.

Ранее физики экспериментально показали, что для создания плащей-невидимок могут быть использованы кремниевые сферы. Производство материалов тем сложнее, чем меньше средняя длина волны света, в котором должен работать плащ-невидимка. Скрывающие от инфракрасного света устройства создавать проще, чем те, которые работают в оптическом диапазоне.

Физики обнаружили "гигантский" эффект Фарадея - явление вращения плоскости поляризации света при прохождении сквозь среду в магнитном поле. Исследователи работали с полупроводником из теллурида ртути, и наблюдаемый эффект оказался на два порядка сильнее чем в предыдущих работах. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters, а их краткое изложение приводит портал Physics World.

Описываемый эффект был впервые описан в 1845 году Майклом Фарадеем. Он "работает" для света с линейной поляризацией - в этом случае электрический вектор распространяющейся волны, совершая колебания, всегда остается в одной и той же плоскости, которая проходит через направление распространения волны. Выраженность эффекта Фарадея описывается так называемой постоянной Верде, которая характеризует, насколько интенсивно вращается плоскость поляризации при увеличении магнитного поля и толщины материала.

До сих пор для всех изученных веществ значение постоянной Верде не превышало 104 радиан на одну теслу (единица измерения индукции магнитного поля). Авторы, используя очень хорошо очищенный полупроводник и свет определенной длины волны, показали, что для пленки из теллурида ртути постоянная Верде составляет около 106 радиан на теслу. Пленка толщиной около 70 нанометров поворачивала плоскость поляризации света на 15 градусов, а при увеличении толщины до одного микрометра это значение возрастало до 45 градусов.

Специалисты полагают, что обнаруженное ими свойство теллурида ртути может быть использовано для создания оптических транзисторов - аналогов обыкновенных транзисторов, в которых вместо электрического тока используется свет.

Известно, что энергия ветра на Земле может удовлетворить все потребности человечества в электрической энергии на сегодняшний день. Но обычные ветряные генераторы, к сожалению, не являются тем, что может обеспечить человечество этой экологически чистой энергией. Современные ветрогенераторы громоздки, дорогостоящи в производстве, монтаже, эксплуатации и они имеют низкую эффективность преобразования энергии ветра. Именно поэтому различные компании и исследовательские группы занимаются поиском более лучших технологий получения энергии. И об одной такой технологии, о новом высокоэффективном ветряном генераторе, в конструкции которого не используется лопастей и ни одной вращающейся детали, мы расскажем ниже.

Внешне новый ветряной генератор весьма похож на спутниковую антенну, установленную на мачте. Но это не спутниковая тарелка - это генератор Saphonian, созданный специалистами компании Saphon Energy. Как уже упоминалось выше, в конструкции генератора Saphonian нет лопастей и вращающихся частей. Его тарелка, постоянно повернутая в сторону ветра, является чем-то вроде паруса, который превращает энергию ветра в механическую кинетическую энергию. Следует отметить, что паруса, использовавшиеся издревле для движения судов, являются самым эффективным способом преобразования энергии ветра в другие виды энергии.

Круглый "парус" ветрогенератора Saphonian, растянутый на круглой раме, так же ловит энергию ветра. На счет использования воздушных клапанов, парус под воздействием ветра совершает колебательные движения вперед и назад. Это колебательное движение с помощью системы тяг передается на поршни гидравлической системы, в которой энергия механических колебаний преобразуется в высокое давление гидравлической жидкости. Гидравлическая жидкость под давлением накапливается в специальной емкости и ее энергия используется для вращения гидравлического привода с электрогенератором, вырабатывающим электрическую энергию.

В конструкции ветряного генератора Saphonian нет никаких сложных механических передач, коробки скоростей и других устройств, применяемых в традиционных турбинных ветрогенераторах. Все элементы конструкции генератора Saphonian перемещаются абсолютно тихо или издавая совсем небольшой уровень шума. Но при этом эффективность такой конструкции, преобразующей до 80 процентов энергии ветра, в 2.3 раза превышает эффективность обычных ветрогенераторов.

Проведенные испытания продемонстрировали то, что конструкция генератора Saphonian не имеет никаких отрицательных сторон. Даже наоборот, отсутствие большого количества сложных движущихся, вращающихся узлов и механизмов только увеличивает надежность всей конструкции генератора в целом. Опытный образец генератора, диаметром всего 120 сантиметров, обеспечивал выработку электроэнергии, мощность от 300 до 500 Ватт. Дальнейшие усилия специалистов компании Saphon Energy направлены на усовершенствование механической и гидравлической системы генератора, что позволит в будущем еще больше поднять эффективность его преобразования.

Компания Saphon Energy в этом году запатентовала конструкцию генератора Saphonian и сейчас находится в поисках партнера, который окажет помощь в развертывании производства таких генераторов и продажи их по всему миру.


http://www.freepatentsonline.com/WO2012039688.pdf

Представители компании Microsoft провели демонстрацию работы программного обеспечения, которое может выполнить в режиме реального времени перевод с северно-китайского разговорного диалекта китайского языка на английский язык. При этом программе удается даже сохранить интонации и оригинальный голос говорящего человека.

Работает программа перевода, распознавая слова, переводя их на другой язык и переупорядочивая их в соответствии с правилами построения предложений языка перевода. Полученный текст воспроизводится с помощью программного обеспечения интеллектуального речевого синтезатора, который умеет подстраиваться под голос говорящего человека.

Многие научные учреждения, университеты и компании, такие как Google и AT&T, в течение многих лет работают над своими собственными технологиями синхронного перевода. Несмотря на то, что некоторым из них уже удалось добиться определенных успехов в этом направлении, все созданные программы-переводчики обладают одним недостатком, они произносят слова синтезированным "компьютерным" голосом, плохо выражающим интонации.

"Программа перевода потребовала создания абсолютно новой системы преобразования текста в речь. Для создания подобной системы специалисты нашей компании использовали несколько часов записей речи человека, говорящего по-китайски. Так же, при создании новой системы были использованы записи моей собственной речи на английском языке, сделанные во время моих публичных выступлений" - рассказывает Рик Рашид (Rick Rashid), старший научный сотрудник компании Microsoft.

Согласно имеющейся информации уровень ошибок работы новой системы перевода составляет один к семи или один к восьми. Несмотря на то, что такой уровень является еще достаточно большим уровнем ошибок, это на 30 процентов лучше, чем у других подобных программ.

На одном из мероприятий, проходивших в Китае в прошлом месяце, Рик Рашид использовал новую технологию перевода для того, что бы сделать свой доклад. "Несмотря на то, что эта демонстрация была всего-навсего тестом технологии, эффект от этого был весьма сильным. Зрительный зал буквально оживал, когда слышал мой голос, говорящий по-китайски, благодаря тому, что моя английская речь переводилась автоматической системой, воплотившей в себе все последние технологии и достижения".

"Этот опытный образец синхронного переводчика - только начало нашей работы" - рассказывает Рик Рашид. - "Вероятно, нам не придется ждать наступления 22-го столетия до появления аналога универсального переводчика из "Звездного пути". И эти технологии помогут нам поломать языковые барьеры, которые являются непреодолимым препятствием общению людей различных наций".