Процесс генерации нейтронов в SNS начинается с изготовления отрицательно заряженных ионов водорода, состоящих из протонов с двумя электронами на орбите. Ионы разгоняются в линейном ускорителе до энергии 1 ГэВ, а затем проходят через фольгу, теряя при этом электроны. «Голые» протоны попадают в накопительное кольцо, внутри которого они собираются электромагнитными полями в сгустки высокой плотности. При работе в штатном режиме накопитель должен ежесекундно формировать по 60 протонных сгустков, состоящих из 150 трлн. частиц и излучаемых менее чем за одну миллионную долю секунды. После выхода из кольца протонные пучки попадают в контейнер с жидкой ртутью. Каждое соударение высокоэнергетичного протона с атомами металла приводит к высвобождению двух-трех десятков нейтронов. Этот процесс называется скалыванием (spallation), отсюда и название установки. «Отколовшиеся» от ядер ртути нейтроны проходят через контейнеры с замедлителем, в качестве которого используется вода либо жидкий водород. Замедление в воде дает тепловые нейтроны со скоростями порядка 2000 м/с, а в жидком водороде – холодные нейтроны (600 м/с), которые особенно удобны для структурного анализа белков и полимеров. После прохождения замедлителя нейтронные импульсы по нескольким каналам направляются к мишеням и детекторам. – А.Л.
Какие научные направления перспективны, а какие себя уже исчерпали? Каким ученым или научным группам следует выделить деньги на продолжение исследований, а каким предложить поискать поддержки из других источников? Какому специалисту предложить вакантную должность в надежде на новые результаты? Над этими трудными вопросами постоянно бьются комиссии научных фондов, администрации университетов и институтов. Да и сами ученые нередко ломают голову, раздумывая, чем бы лучше заняться, чтобы в перспективе были и деньги, и громкие результаты. А толком разобраться в непомерно разросшейся современной науке уже никто не способен.
Когда ничего не понятно, на помощь приходит статистика. Науковеды давно используют различные индексы, которые позволяют оценить уровень конкретного ученого, научной группы или журнала. Обычно эти индексы основаны на количестве ссылок на публикации ученого. Если на статью много ссылаются, это означает, что ее многие читали и использовали в своей работе, значит, статья полезна, а написавший ее ученый хорош. Иногда эти индексы используют при принятии решений о выделении средств или назначении на должность. Но умные ученые тут же сообразили, что надо просто опубликовать в статье какую-нибудь правдоподобную чушь да еще и коллег обругать. И тогда большое количество ссылок на эту статью гарантировано.
Пытливый аспирант Майкл Бэнкс (Michael Banks) из Института физики твердого тела в Штутгарте пошел еще дальше. Задумавшись над тем, о чем бы ему написать диссертацию, он решил количественно оценить перспективность научных направлений. За основу он принял недавно предложенный индекс Хирша (Hirsch) h. Этот индекс равен десяти, если ученый опубликовал десять статей, на каждую из которых есть по крайней мере десять ссылок. По Бэнксу, индекс научного направления h-b равен десяти, если на эту тему есть по крайней мере десять статей, на каждую из которых есть десять ссылок. Если этот индекс поделить на количество лет, за которые статьи были опубликованы, то получим число m, характеризующее актуальность этого направления сегодня. Научные направления определяются по ключевым словам в аннотациях статей, а индексы вычисляются как обычно, путем поиска в огромной базе данных Института научной информации ISI, которая доступна через Интернет и выдает ответ всего за несколько секунд.
Расчеты показали, что самое актуальное направление сегодня – углеродные нанотрубки. За ними следуют нанопроводники, квантовые точки, фуллерены, гигантский магниторезистивный эффект, М-теория и квантовые вычисления. Причем нанотрубки более чем вдвое актуальнее квантовых вычислений. Примечательно, что из семи самых горячих тем только одна – М-теория великого объединения фундаментальных взаимодействий – прямо не связана с перспективными компьютерными технологиями.
Судя по вниманию прессы к различным научным направлениям, этот индекс более или менее соответствует действительности. Трудно сказать, поможет ли он научным фондам, но, как надеется Майкл, его индекс наверняка будет полезен хотя бы другим аспирантам при выборе темы диссертации. – Г.А.
Похоже, астрономам придется подкорректировать идею о широком распространении метановых озер на Титане. Принятые за жидкость темные участки поверхности в экваториальной области оказались зонами, покрытыми песчаными дюнами стометровой высоты и тысячекилометровой длины (на верхнем фото показаны «титанические» дюны за компанию с земными, на нижнем – изображения, сделанные на разных высотах при посадке зонда «Гюйгенс»).
Данные, которые позволили сделать такой вывод, были получены зондом «Кассини» еще в октябре прошлого года во время одного из сближений аппарата со спутником Сатурна. После подробного «разбора полетов» ученые из Аризонского университета выяснили, что несколько месяцев они принимали желаемое за действительное, а их мечты в буквальном смысле превратились в песок. На самом деле, даже сейчас нельзя сказать, что метановые реки и озера не могут существовать на Титане, но совершенно определенно, что пока они не найдены.
Впрочем, потеряв одну сенсацию, ученые сразу ухватились за другую: для образования дюн такой высоты нужны мощные ветра, а откуда бы им взяться в атмосфере, которая получает так мало энергии от солнечных лучей? Форма дюн говорит, во-первых, о преобладании в экваториальных областях поясных ветров, дующих с запада на восток, а во-вторых, о том, что направление ветра там непостоянно, и время от времени в атмосфере спутника случаются течения, не совпадающие по направлению с основным. Источником энергетической подпитки атмосферы Титана называют гравитационное влияние Сатурна, а потому эти ветры можно назвать приливными.
Образование самого песка списывают на метановые дожди и реки, разрушающие твердые породы. Альтернативная гипотеза предполагает некие фотохимические реакции в атмосфере спутника, результатом которых становится выпадение песчинок из углеводородов. Песок, образующий дюны, чуть темнее остальной поверхности. Больше о нем ничего не известно. Так что в ближайших планах «Кассини» стоит исследование дюн с помощью спектрометров, которые позволят определить состав песчинок. – А.Б.
На пути отработки непосредственного взаимодействия человека и машины за исследователями, объединенными проектом NaChip, закреплено направление более чем конкретное – прямой контакт нейронов с электронным чипом. За плечами ученых из мюнхенского Института биохимии Макса Планка, Падуанского и Цюрихского университетов стартовый трехлетний этап разработок.
Работа пока ведется в культуре нейронов крысы, а для контакта с ними используют сконструированный компанией Infineon Technologies миллиметровый микрочип с модифицированной поверхностью, несущий более 16 тысяч транзисторов. Клеточная мембрана (и сама по себе отнюдь не банальный проводник) снабжена избирательно действующими ионными каналами. Один из их видов, активно выводящий из клетки ионы натрия против градиента их концентрации, дал начало первым двум буквам названия проекта и был приспособлен для активации микросхемы. Приклеили чип к клетке с помощью привычного для нее соединительного вещества, белка фибронектина. Опробована также обратная связь – возбуждение нейрона сигналами от микросхемы.
Что касается практических выходов, то на первых порах предполагается заинтересовать фармакологов. «Фармацевтические компании могут использовать чип для опробования действия лекарств на нейроны, быстро нащупывая перспективные направления разработок», – говорит профессор Стефано Вассанелли (Stefano Vassanelli) из Падуи. Вскоре исследователи испытают и непосредственный контакт микросхемы с мозгом. – С.Б.
