Az
atomreaktortól a lézer fegyverekig
Egy
iráni Csernobilra várva
2007.
július 20. 09:43, péntek
Egy
Amerikában tanító iráni atomtudós szerint nem országa
atomfegyver tervei, hanem egy lehetséges nukleáris baleset jelent
igazi veszélyt.
Egyre több álmatlan éjszakát okoznak az iráni nukleáris balesetek a nukleáris biztonság egyik vezető szakértőjének, a szintén iráni származású Najmedin Meshkati professzornak. Legutóbb egy iráni atomtudós lelte halálát az ország egyik uránium átalakító létesítményében, miután uránium-hexafluorid gáz végzett vele. A New Scientist magazinnak nyilatkozó Meshkati attól tart, hogy az orosz technika és az emberi mulasztások újabb, a csernobili katasztrófához hasonló esethez, vagy esetekhez vezethetnek.
Meshkati az egyetemről kikerülve a döntéselemzéseknél alkalmazható matematikai modelleket kutatta, az 1979. március 29-én a Three Mile Island-en bekövetkezett atombaleset azonban megváltoztatta kutatásainak irányát, sőt az egész életét is. A balesetet egy konstrukciós és egy emberi hiba okozta. Meshkati ezután az atom- és egyéb erőművek operátorainak munka közbeni mentális terhelését kezdte tanulmányozni, majd haladt tovább a komplex műszaki rendszerek, mint az atomerőművek biztonsága felé, melyek közül három katasztrófát vizsgált alaposabban. A Three Mile Island után 1984-ben a bhopali vegyi üzem, majd 1986-ban Csernobil következett. A három baleset közös tényezője a hatalmas méret és a bennük tárolt veszélyes anyag, illetve a kiváltó okok között az emberi és szervezési hibák.
Csernobilban 10 napon át égett a radioaktív tűz, 190 tonna mérgező anyagot juttatva a légkörbe. Egyetlen más emberi létesítmény sem okozott ekkora kárt környezetében, nem is szólva arról, hogy a káros anyagok a szél segítségével igen messzire eljutottak.
Meshkati személyesen is ellátogatott a helyszínre, megkérve szovjet kollégáit, hogy beléphessen a 4-es reaktor vezérlőtermétől mindössze pár száz méterre elhelyezkedő 3-as vezérlőjébe. A tudós számos ilyen helységet látott már világszerte, a csernobili vezérlő kialakítása azonban teljes megdöbbenéssel töltötte el. A visszajelző műszerek esetleges elhelyezkedése és magassága minden logikát nélkülözött, legtöbbjüket alig lehetett leolvasni. A párt által a leolvadás kivizsgálásával megbízott Valerij Legaszov, a Szovjet Tudományos Akadémia fizikusa nem véletlenül vonta le azt a következtetést, mely szerint a baleset elsődleges oka az emberi tényezőkben gyökerezett, megemlítve a vezérlőterem zavaros kialakítását, az elégtelen működtetési procedúrákat és a biztonsági kultúra hiányát. Később öngyilkosságot követett el.
Úgy tűnik senki nem tanul a korábbi hibákból, Csernobilban ugyanis az összes olyan tényező jelen volt, ami az előző - fentebb említett - két esetben katasztrófához vezetett. Ezzel együtt az orosz vezérlők kialakítása és atombiztonsági kultúrájuk jelenleg is a legrosszabbak közé tartozik a világon, állítja Meshkati.
Egyre több álmatlan éjszakát okoznak az iráni nukleáris balesetek a nukleáris biztonság egyik vezető szakértőjének, a szintén iráni származású Najmedin Meshkati professzornak. Legutóbb egy iráni atomtudós lelte halálát az ország egyik uránium átalakító létesítményében, miután uránium-hexafluorid gáz végzett vele. A New Scientist magazinnak nyilatkozó Meshkati attól tart, hogy az orosz technika és az emberi mulasztások újabb, a csernobili katasztrófához hasonló esethez, vagy esetekhez vezethetnek.
Meshkati az egyetemről kikerülve a döntéselemzéseknél alkalmazható matematikai modelleket kutatta, az 1979. március 29-én a Three Mile Island-en bekövetkezett atombaleset azonban megváltoztatta kutatásainak irányát, sőt az egész életét is. A balesetet egy konstrukciós és egy emberi hiba okozta. Meshkati ezután az atom- és egyéb erőművek operátorainak munka közbeni mentális terhelését kezdte tanulmányozni, majd haladt tovább a komplex műszaki rendszerek, mint az atomerőművek biztonsága felé, melyek közül három katasztrófát vizsgált alaposabban. A Three Mile Island után 1984-ben a bhopali vegyi üzem, majd 1986-ban Csernobil következett. A három baleset közös tényezője a hatalmas méret és a bennük tárolt veszélyes anyag, illetve a kiváltó okok között az emberi és szervezési hibák.
Csernobilban 10 napon át égett a radioaktív tűz, 190 tonna mérgező anyagot juttatva a légkörbe. Egyetlen más emberi létesítmény sem okozott ekkora kárt környezetében, nem is szólva arról, hogy a káros anyagok a szél segítségével igen messzire eljutottak.
Meshkati személyesen is ellátogatott a helyszínre, megkérve szovjet kollégáit, hogy beléphessen a 4-es reaktor vezérlőtermétől mindössze pár száz méterre elhelyezkedő 3-as vezérlőjébe. A tudós számos ilyen helységet látott már világszerte, a csernobili vezérlő kialakítása azonban teljes megdöbbenéssel töltötte el. A visszajelző műszerek esetleges elhelyezkedése és magassága minden logikát nélkülözött, legtöbbjüket alig lehetett leolvasni. A párt által a leolvadás kivizsgálásával megbízott Valerij Legaszov, a Szovjet Tudományos Akadémia fizikusa nem véletlenül vonta le azt a következtetést, mely szerint a baleset elsődleges oka az emberi tényezőkben gyökerezett, megemlítve a vezérlőterem zavaros kialakítását, az elégtelen működtetési procedúrákat és a biztonsági kultúra hiányát. Később öngyilkosságot követett el.
Úgy tűnik senki nem tanul a korábbi hibákból, Csernobilban ugyanis az összes olyan tényező jelen volt, ami az előző - fentebb említett - két esetben katasztrófához vezetett. Ezzel együtt az orosz vezérlők kialakítása és atombiztonsági kultúrájuk jelenleg is a legrosszabbak közé tartozik a világon, állítja Meshkati.
Irán büszkesége, a bushehri atomerőmű
Irán egyike azon országoknak, melynek atomreaktoraiban teljes egészében az orosz technika képviselteti magát, ez pedig elsősorban az országot sújtó szankcióknak köszönhető. Ez meggátolja, hogy képzett nyugati alvállalkozókkal végeztessék el a biztonsági elemzéseket és a minőségellenőrzési vizsgálatokat, így az erőművek építése mellett a felügyeletet is az oroszok látják el. Gyakorlatilag ugyanazok a cégek végzik a munkákat, amelyek Csernobilban voltak megbízva ezzel a feladattal. Mindemellett az irániak nem is tudnak hatni az oroszokra, akik teljesen a saját fejük után mennek az erőműveket illetően, nélkülük azonban Irán még itt sem tartana. Így nem marad más, mint az alkalmazkodás, foglalta össze a helyzetet Meshkati.
Egy nukleáris katasztrófa azonban nem helyi probléma, erre Csernobil a legjobb példa, melynek szennyeződése bejárta egész Európát és a volt Szovjetuniót. Egy iráni katasztrófa főként a Perzsa-öbölre lenne hatással, de beteríthetné Szaúd-Arábia egészét, Kuvaitot és Dubait is.
Az atombiztonságban kizárólag a Mohamed ElBaradei által elnökölt Nemzetközi Atomenergia Ügynökség (IAEA) segíthetne Iránnak, hiszen az Atomsorompó Szerződés (NPT) értelmében minden aláíró, köztük Irán is jogosult a műszaki segítségre. Azonban február 9-én amerikai nyomásra az IAEA 55-ből 22 műszaki együttműködési projektet felfüggesztett Iránnal, melyek között számos közvetlenül összefüggött az atombiztonsággal, így Iránnak most nincs hová fordulnia.
Az USA lépése Irán atomfegyverkezési kampányára volt válasz, az Egyesült Államokban tanító Mashkati szerint azonban nem ez lett volna a megoldás. AZ NPT megadja a jogot és a lehetőséget az országoknak, hogy békés célú polgári nukleáris létesítményeket építsenek, ennek meggátlása jogtalan és nem is logikus. "Ha azt szeretnék, hogy ne építsenek atombombát, akkor kezdjenek tárgyalásokba, az atombiztonság megvonásával azonban az iráni nukleáris fenyegetést nem egy támadás, hanem egy baleset jelenti" - véli Mashkati. Míg az atomfegyverkezés kordában tartása politikai kérdés, az atombiztonságnak nem lenne szabad azzá válnia, Clemenceau szavaival élve ez egy olyan kérdés, amit nem szabad diplomatákra és politikusokra bízni.
Radikálisan
új atomreaktort tervez Kína
2005.
február 15. 11:38, kedd
Kína
egy forradalmi, kavicságyas atomreaktor kifejlesztését tervezi,
ami nem csupán zónaolvadás- és nukleáris burjánzásbiztos, de
öt éven belül meg is valósítható, írja a Financial Times
keddi száma.
Egy kínai energiai konzorcium a Shangdong tartomány észak-keleti részén található Weihai városát választotta ki egy 195 megawattos, gázhűtéses erőmű megépítésére, állítja az újság a konzorcium meg nem nevezett hivatalos képviselőjére hivatkozva. Az erőmű lenne évtizedek óta az első radikálisan új reaktorkialakítás, ami zónaolvadásbiztos alternatívával Kínát az atomenergia kutatások élvonalába röpítené, remélhetőleg csak átvitt értelemben. A hagyományos erőművekkel szemben a kavicságyas reaktorokat több ezer parányi urániummaggal ellátott kis grafitgömb üzemelteti, melyek a nukleáris reakció hajtóanyagául szolgálnak.
A konzorcium a Huaneng Power International Inc-t., a pekingi Csinghua Egyetemet és a China Nuclear Engineering and Construction Corporationt foglalja magába. A cégektől senki sem állt rendelkezésre a hírek kommentálására.
A támogatók szerint a technika az elhasználódott üzemanyag kinyerésének költséges és bonyolult mivoltának köszönhetően nagyobb biztonságot jelent a nukleáris burjánzás tekintetében. Ezen kívül a kavicságyas reaktor elkötelezettjei azt hangoztatják, hogy olcsóbb, biztonságosabb és könnyebben bővíthető atomerőműveket kínálnak, amivel úgy tűnik sikerült elnyerniük a hivatalnokok tetszését, ahol egyre komolyabb gondokat jelent a növekvő energiaszükséglet. A kavicságyas technikát Németországban készítették el először, ahol az utolsó prototípust 1989-ben állították le, írja a napilap.
Egy kínai energiai konzorcium a Shangdong tartomány észak-keleti részén található Weihai városát választotta ki egy 195 megawattos, gázhűtéses erőmű megépítésére, állítja az újság a konzorcium meg nem nevezett hivatalos képviselőjére hivatkozva. Az erőmű lenne évtizedek óta az első radikálisan új reaktorkialakítás, ami zónaolvadásbiztos alternatívával Kínát az atomenergia kutatások élvonalába röpítené, remélhetőleg csak átvitt értelemben. A hagyományos erőművekkel szemben a kavicságyas reaktorokat több ezer parányi urániummaggal ellátott kis grafitgömb üzemelteti, melyek a nukleáris reakció hajtóanyagául szolgálnak.
A konzorcium a Huaneng Power International Inc-t., a pekingi Csinghua Egyetemet és a China Nuclear Engineering and Construction Corporationt foglalja magába. A cégektől senki sem állt rendelkezésre a hírek kommentálására.
A támogatók szerint a technika az elhasználódott üzemanyag kinyerésének költséges és bonyolult mivoltának köszönhetően nagyobb biztonságot jelent a nukleáris burjánzás tekintetében. Ezen kívül a kavicságyas reaktor elkötelezettjei azt hangoztatják, hogy olcsóbb, biztonságosabb és könnyebben bővíthető atomerőműveket kínálnak, amivel úgy tűnik sikerült elnyerniük a hivatalnokok tetszését, ahol egyre komolyabb gondokat jelent a növekvő energiaszükséglet. A kavicságyas technikát Németországban készítették el először, ahol az utolsó prototípust 1989-ben állították le, írja a napilap.
Újabb
oldalait ismerték meg az urániumfaló mikrobának
2003.
december 15. 21:27, hétfő
A tudósok, akik megfejtették a Geobacter sulfurreducens géntérképét, úgy vélik a baktérium több mint száz génnel rendelkezik, melyek lehetővé teszik, hogy elektromosságot eredményező kémiai változásokat eszközöljön a fémekben. A Science magazin friss számában megjelent tanulmány szerint a baktérium hasznos lehet a nagy mélységű vizekben való elektromosság előállításához, és sokkal hatékonyabb a környezet megtisztításában, mint azt korábban gondolták volna.
"A parányi mikroorganizmus géntérképe segíthet megoldani a legbonyolultabb tisztítási problémáinkat és az energia előállításban biológiai alapú energiaforrásként számolhatunk vele " - hangoztatta Spencer Abraham, az Egyesült Államok energiaügyi minisztere. "A génszekvencia és a hozzá kötődő kutatások új stratégiákhoz és biotechnikákhoz vezethet az ipari területek talajvizének megtisztításában."
A Geobacter sulfurreducens mikroszkóp alatt
A rockville-i Génkutató Intézet és a Massachusetts Egyetem csapata rájött, hogy a G. sulfurreducens több mint 100 olyan génnel rendelkezik, melyek alkalmasak különböző elektronmozgást elősegítő proteinek kódolására. Emellett rendelkezik fémkomponensek megtalálását elősegítő génekkel is, valamint a baktérium, melyről korábban azt tartották, hogy csak oxigén nélkül képes létezni, olyan génekkel is rendelkezhet, amik lehetővé teszik az oxigéndús környezetben való tevékenykedést.
 Képes a talajvíz megtisztítására |
Derek Lovely a Massachusetts Egyetem kutatója munkatársaival már korábban rájött, hogy a G. sulfurreducens képes átalakítani az urániumot. A baktérium közel 70 százalékos hatékonysággal dolgozott egy urániummal szennyezett földalatti víztározóban.
Nagy-Britannia
fokozza atomfegyver kutatásait
2003.
május 27. 22:35, kedd
Tudósok
százait toborozzák Nagy-Britannia atomfegyver programja számára.
Munkájuk a brit Trident robbanófejek erősítésére fog
összpontosulni, ezáltal biztosítva az új fegyverek jövőbeli
fejlesztését és az Egyesült Államokkal való közös kutatások
végzését.
A toborzás körüli sürgölődés aggodalmat vált ki, hogy Nagy-Britanniát beszippantja a legújabb amerikai atomfegyver, az úgynevezett "mini-nuke" kutatás, melyeket bunkerek ellen vetnek be a harctéren.
"Nagy-Britannia elindult azon a síkos lejtőn, amely az Egyesült Államok új atomfegyverei és atomkísérletei felé vezetnek" - nyilatkozott Kathryn Crandall, a Brit-Amerikai Biztonsági Információs Tanács elemzője, egy független amerikai agytröszt tagja. A Brit Atomfegyverzeti Szervezet (AWE) a New Scientist magazin kérdésére megerősítette állományuk 3500-ról 3800 főre "vagy fölé" való felduzzasztását 2008-ig. Reményeik szerint csak idén 80 újabb fizikust, anyagtudóst és rendszermérnököt tudnak megnyerni maguknak.
Az AWE szerint a bővítésre azért van szükség, hogy nukleáris bombáikat kísérleti robbantások nélkül tudják újabb tulajdonságokkal felruházni. 1996-ban mind a brit, mind az amerikai fél megegyezett földalatti kísérleti atomrobbantási programjuk beszüntetésében, ám most egyre többen tartanak attól, hogy az Egyesült Államok szeretné újrakezdeni azokat.
Az újonnan érkezők a négy brit tengeralattjáró által szállított 200 Trident rakétára szerelhető robbanófejet fogják ellátni, valamint segítenek "fenntartani a Tridenteket helyettesítő fegyverzet megtervezési képességét" ha valaha szükség lenne rájuk. AZ AWE bejelentése szerint az újonnan érkezettek közül többen is bekapcsolódnak az Egyesült Államokkal 1958-ban kötött Kölcsönös Védelmi Egyezmény alatt futó kutatásokba, melyhez a Nevada sivatagban megépített földalatti laboratóriumban 2002-től zajló, a plutónium tulajdonságait vizsgáló kísérletek is tartoznak.
Évente több mint kétszáz alkalommal látogatnak el az AWE alkalmazottak az Egyesült Államokba, ahol közel 16 közös munkacsoport tevékenykedik, egyikük az atomfegyverek mérnöki munkáin, míg egy másik a nukleáris robbanófejek fizikáján dolgozik. A legfrissebb hírek szerint a Bush kormányzat 5 kilótonna alatti mini atomfegyverek kutatásaira irányuló kérését a héten fogja jóváhagyni a Kongresszus. Amennyiben a mini-nuke kutatások zöld utat kapnak, sokan egészen biztosra veszik, hogy a brit kutatók is részt fognak venni a fejlesztésekben.
"Kreatív, kíváncsi tudósokról van szó, akik új elképzeléseket akarnak feltárni. Magától értetődő, hogy bármilyen új amerikai kutatás érdekli őket" - nyilatkozott Ivan Oelrich, az Amerikai Tudósok Szövetsége által futtatott stratégiai biztonság projekt igazgatója. Tehát miközben az AWE váltig bizonygatja, hogy nem dolgozik együtt az amerikaiakkal semmilyen nukleáris fegyver előállításában, állításaik messze nem győzik meg a közvéleményt arról, hogy nem egy malomban őrölnének az Egyesült Államokkal.
A toborzás körüli sürgölődés aggodalmat vált ki, hogy Nagy-Britanniát beszippantja a legújabb amerikai atomfegyver, az úgynevezett "mini-nuke" kutatás, melyeket bunkerek ellen vetnek be a harctéren.
"Nagy-Britannia elindult azon a síkos lejtőn, amely az Egyesült Államok új atomfegyverei és atomkísérletei felé vezetnek" - nyilatkozott Kathryn Crandall, a Brit-Amerikai Biztonsági Információs Tanács elemzője, egy független amerikai agytröszt tagja. A Brit Atomfegyverzeti Szervezet (AWE) a New Scientist magazin kérdésére megerősítette állományuk 3500-ról 3800 főre "vagy fölé" való felduzzasztását 2008-ig. Reményeik szerint csak idén 80 újabb fizikust, anyagtudóst és rendszermérnököt tudnak megnyerni maguknak.
Az AWE szerint a bővítésre azért van szükség, hogy nukleáris bombáikat kísérleti robbantások nélkül tudják újabb tulajdonságokkal felruházni. 1996-ban mind a brit, mind az amerikai fél megegyezett földalatti kísérleti atomrobbantási programjuk beszüntetésében, ám most egyre többen tartanak attól, hogy az Egyesült Államok szeretné újrakezdeni azokat.
Az újonnan érkezők a négy brit tengeralattjáró által szállított 200 Trident rakétára szerelhető robbanófejet fogják ellátni, valamint segítenek "fenntartani a Tridenteket helyettesítő fegyverzet megtervezési képességét" ha valaha szükség lenne rájuk. AZ AWE bejelentése szerint az újonnan érkezettek közül többen is bekapcsolódnak az Egyesült Államokkal 1958-ban kötött Kölcsönös Védelmi Egyezmény alatt futó kutatásokba, melyhez a Nevada sivatagban megépített földalatti laboratóriumban 2002-től zajló, a plutónium tulajdonságait vizsgáló kísérletek is tartoznak.
Évente több mint kétszáz alkalommal látogatnak el az AWE alkalmazottak az Egyesült Államokba, ahol közel 16 közös munkacsoport tevékenykedik, egyikük az atomfegyverek mérnöki munkáin, míg egy másik a nukleáris robbanófejek fizikáján dolgozik. A legfrissebb hírek szerint a Bush kormányzat 5 kilótonna alatti mini atomfegyverek kutatásaira irányuló kérését a héten fogja jóváhagyni a Kongresszus. Amennyiben a mini-nuke kutatások zöld utat kapnak, sokan egészen biztosra veszik, hogy a brit kutatók is részt fognak venni a fejlesztésekben.
"Kreatív, kíváncsi tudósokról van szó, akik új elképzeléseket akarnak feltárni. Magától értetődő, hogy bármilyen új amerikai kutatás érdekli őket" - nyilatkozott Ivan Oelrich, az Amerikai Tudósok Szövetsége által futtatott stratégiai biztonság projekt igazgatója. Tehát miközben az AWE váltig bizonygatja, hogy nem dolgozik együtt az amerikaiakkal semmilyen nukleáris fegyver előállításában, állításaik messze nem győzik meg a közvéleményt arról, hogy nem egy malomban őrölnének az Egyesült Államokkal.
Atomrakétát
a bunkereknek
2002.
november 12. 03:12, kedd
Az
Egyesült Államok kormánya elkötelezte magát egy újfajta
nukleáris fegyver kifejlesztésének támogatása mellett, melyet
úgy alakítottak ki, hogy behatoljon és elsöpörje a mélyen
fekvő célpontokat, mint a földalatti fegyveres bunkerek.
50 évvel a világ első hidrogén bombájának felrobbantása után a hír nem kis riadalmat keltett a nukleáris szaporodást ellenző tudósok körében. Véleményük szerint a több tonna radioaktív hulladék, amit a bunker-irtó nukleáris fegyver eredményez, nem marad meg a sziklák, a beton és a célpontot borító talaj között, ezzel szemben jókora területet szennyez be.
A 15 millió dolláros finanszírozású Robust Nuclear Earth Penetrator (RNEP) fejlesztési költségei már szerepelnek a kormány 2003. évi védelmi kiadásairól szóló törvényjavaslatban, amit azonban még nem fogadott el a fegyveres erők szenátusi bizottsága. Ennek ellenére több forrás szerint is a bizottsági választások után zöld utat fog kapni a tervezet.
Az RNEP olyan célpontok ellen lenne bevetve, melyek immunisak a hagyományos fegyverzetre. Támogatói állítják, hogy minimális szennyezést okoz a föld fölött, a kritikusok véleményét pedig fentebb már olvashattuk, akik szerint az RNEP eltüntetheti a hagyományos és a nukleáris fegyverek közti különbséget, megnövelve egy nukleáris válaszcsapás kockázatát.
Az amerikai törvények megakadályozzák az új "mini-atombomba" fejlesztéseket, melyek kevesebb, mint 5 kilótonna robbanóerővel rendelkeznek, az RNEP azonban kívül esik ezen a szabályozáson, mivel nem minősül új fegyvernek. Egy már létező nukleáris bomba módosításáról van szó, valószínűleg egy B61-es erőteljesen átalakított változatáról, állítják a források, egy olyan fegyverről, melyet 0,3-tól egészen 340 kilótonnáig fel lehet tunningolni. Alacsony értékeken a bomba maghasadást alkalmaz, magasabb értékeken viszont egy fúziós (hidrogén) bombáról kell beszélni. A hirosimai hasadásos bomba 12 kilótonnás volt.
A földalatti robbantások 10-15-ször hatékonyabbak a beásott létesítmények ellen, mint a légicsapások. A hagyományos bunker-irtókat nagy magasságból dobják le, ami hatalmas sebességgel csapódik be, áthatolva a talajon, a sziklákon és a betonon a robbanás előtt. A nukleáris változatnak megvan az az előnye, hogy sokkal erősebb lökéshullám létrehozására képes, fokozva romboló hatásának mélységét. Az Egyesült Államok ötven körüli hasonló "mélyreható" fegyverrel rendelkezik, ezek azonban csak 6 méterre képesek a felszín alá behatolni, ez a mélység azonban közel sem elég a radioaktív anyag tárolására.
"Még egy 0,3 kilótonnás robbanás esetén is legalább 70 méteres mélységbe kellene temetni száraz talaj esetén, illetve 40 méter mélyre száraz sziklás talaj esetén, hogy ne szivárogjon ki szennyeződés" - mondta David Wright, fegyverszakértő. Ezzel szemben a mostani elérhető mélység esetén több ezer tonna erősen radioaktív hulladék jutna vissza a levegőbe, hozzátéve, hogy ez a fegyver 10-20 méteres mélységig lenne képes a pusztításra, míg több iraki létesítmény is közel 60 méteres mélységben fekszik, amihez olyan erős robbanófejre lenne szükség, hogy elfogadhatatlan pusztítást okozna a felszín felett. Hogy ezt elkerüljék, további fejlesztésekre van szükség. A fegyver tervezők az Energiaügyi Hivatal három laboratóriumában is dolgoznak egy új technológia kifejlesztésén, melyből egyikük már szabadalmaztatott is egy új fegyvert. Eközben az Átfogó Nukleáris-kísérlet Tilalmi Egyezmény korlátai miatt nem tesztelhetőek a robbanófejek, ami annyit jelent, hogy az RNEP első főpróbája élesben fog lezajlani.
50 évvel a világ első hidrogén bombájának felrobbantása után a hír nem kis riadalmat keltett a nukleáris szaporodást ellenző tudósok körében. Véleményük szerint a több tonna radioaktív hulladék, amit a bunker-irtó nukleáris fegyver eredményez, nem marad meg a sziklák, a beton és a célpontot borító talaj között, ezzel szemben jókora területet szennyez be.
A 15 millió dolláros finanszírozású Robust Nuclear Earth Penetrator (RNEP) fejlesztési költségei már szerepelnek a kormány 2003. évi védelmi kiadásairól szóló törvényjavaslatban, amit azonban még nem fogadott el a fegyveres erők szenátusi bizottsága. Ennek ellenére több forrás szerint is a bizottsági választások után zöld utat fog kapni a tervezet.
Az RNEP olyan célpontok ellen lenne bevetve, melyek immunisak a hagyományos fegyverzetre. Támogatói állítják, hogy minimális szennyezést okoz a föld fölött, a kritikusok véleményét pedig fentebb már olvashattuk, akik szerint az RNEP eltüntetheti a hagyományos és a nukleáris fegyverek közti különbséget, megnövelve egy nukleáris válaszcsapás kockázatát.
Az amerikai törvények megakadályozzák az új "mini-atombomba" fejlesztéseket, melyek kevesebb, mint 5 kilótonna robbanóerővel rendelkeznek, az RNEP azonban kívül esik ezen a szabályozáson, mivel nem minősül új fegyvernek. Egy már létező nukleáris bomba módosításáról van szó, valószínűleg egy B61-es erőteljesen átalakított változatáról, állítják a források, egy olyan fegyverről, melyet 0,3-tól egészen 340 kilótonnáig fel lehet tunningolni. Alacsony értékeken a bomba maghasadást alkalmaz, magasabb értékeken viszont egy fúziós (hidrogén) bombáról kell beszélni. A hirosimai hasadásos bomba 12 kilótonnás volt.
A földalatti robbantások 10-15-ször hatékonyabbak a beásott létesítmények ellen, mint a légicsapások. A hagyományos bunker-irtókat nagy magasságból dobják le, ami hatalmas sebességgel csapódik be, áthatolva a talajon, a sziklákon és a betonon a robbanás előtt. A nukleáris változatnak megvan az az előnye, hogy sokkal erősebb lökéshullám létrehozására képes, fokozva romboló hatásának mélységét. Az Egyesült Államok ötven körüli hasonló "mélyreható" fegyverrel rendelkezik, ezek azonban csak 6 méterre képesek a felszín alá behatolni, ez a mélység azonban közel sem elég a radioaktív anyag tárolására.
"Még egy 0,3 kilótonnás robbanás esetén is legalább 70 méteres mélységbe kellene temetni száraz talaj esetén, illetve 40 méter mélyre száraz sziklás talaj esetén, hogy ne szivárogjon ki szennyeződés" - mondta David Wright, fegyverszakértő. Ezzel szemben a mostani elérhető mélység esetén több ezer tonna erősen radioaktív hulladék jutna vissza a levegőbe, hozzátéve, hogy ez a fegyver 10-20 méteres mélységig lenne képes a pusztításra, míg több iraki létesítmény is közel 60 méteres mélységben fekszik, amihez olyan erős robbanófejre lenne szükség, hogy elfogadhatatlan pusztítást okozna a felszín felett. Hogy ezt elkerüljék, további fejlesztésekre van szükség. A fegyver tervezők az Energiaügyi Hivatal három laboratóriumában is dolgoznak egy új technológia kifejlesztésén, melyből egyikük már szabadalmaztatott is egy új fegyvert. Eközben az Átfogó Nukleáris-kísérlet Tilalmi Egyezmény korlátai miatt nem tesztelhetőek a robbanófejek, ami annyit jelent, hogy az RNEP első főpróbája élesben fog lezajlani.
Antianyag-meghajtás:
irány a világűr
2002.
november 5. 13:14, kedd
Steve
Howe számára eljutni a Plútóig smafu. A legtávolabbi bolygó
negyvenszer távolabb kering a Naptól mint a Föld, de még
félúton sincs Howe utazási álmainak határához.
Körülbelül ötször távolabb, 250 csillagászati egységre (egy ilyen egység 149 millió kilométer, azaz a Nap-Föld távolság) található az Oort üstökösfelhő. Leggyorsabb és legtávolabbi űrhajóink, a Pioneer 10 és a két Voyager is még évtizedekre van ettől a célponttól, 25 évvel indulása után a Voyager 1 még csak 77 csillagászati egységet tett meg.
Hogy egy űrhajót eljuttassunk a Naprendszer valódi határára és azon túl, igen tekintélyes időre van szükség jelen eszközeinkkel, ezért Howe a legegzotikusabb anyag, az antianyag irányába fordult. Tanulmányában, melyet a NASA Fejlett Elvek Intézete (NIAC) támogat, egy gyorsabb, jobb, olcsóbb antianyaghajtómű alapjait fektette le.
"Egy olyan architektúrát próbálunk felfedezni, amivel valóban a világűr mélységeit lehet kutatni " - mondta Howe. "Olyan technológiát, ami lehetővé teszi a csillagközi expedíciókat. Lényegében viszonylag gyorsan igen messzire szeretnénk eljutni, elkerülve a nagy technikai ugrásokat, melyeket más koncepciók megkívánnak. Így megpróbáltunk kis tömegű, ám nagy sűrűségű energiát találni a nagy fúziós hajtóművek helyett, melyek nagy és nehéz űrhajókat eredményeznének."
Körülbelül ötször távolabb, 250 csillagászati egységre (egy ilyen egység 149 millió kilométer, azaz a Nap-Föld távolság) található az Oort üstökösfelhő. Leggyorsabb és legtávolabbi űrhajóink, a Pioneer 10 és a két Voyager is még évtizedekre van ettől a célponttól, 25 évvel indulása után a Voyager 1 még csak 77 csillagászati egységet tett meg.
Hogy egy űrhajót eljuttassunk a Naprendszer valódi határára és azon túl, igen tekintélyes időre van szükség jelen eszközeinkkel, ezért Howe a legegzotikusabb anyag, az antianyag irányába fordult. Tanulmányában, melyet a NASA Fejlett Elvek Intézete (NIAC) támogat, egy gyorsabb, jobb, olcsóbb antianyaghajtómű alapjait fektette le.
"Egy olyan architektúrát próbálunk felfedezni, amivel valóban a világűr mélységeit lehet kutatni " - mondta Howe. "Olyan technológiát, ami lehetővé teszi a csillagközi expedíciókat. Lényegében viszonylag gyorsan igen messzire szeretnénk eljutni, elkerülve a nagy technikai ugrásokat, melyeket más koncepciók megkívánnak. Így megpróbáltunk kis tömegű, ám nagy sűrűségű energiát találni a nagy fúziós hajtóművek helyett, melyek nagy és nehéz űrhajókat eredményeznének."
Első pillantásra Howe antianyag vitorlája olyan, mintha egy újabb napvitorla változattal állnánk szemben, azonban a különbségek nagyon is számottevőek. Elsőként a vitorla maga jelentősen kisebb, mint a napvitorla, az antianyag vitorla 5 méteres átmérőjével meglepően kompakt. Másrészt a hajó saját "szelét" fogja biztosítani az űrhajó által kibocsátott antianyag "fuvallatokkal". Amint ezek az antirészecskék hozzáütődnek a vitorlához kétféleképpen is tolóerő keletenek. Az első természetesen az antianyag részecskék ütközéséből keletkező parányi robbanások. A második, ami sokkal lényegesebb, az antianyag megsemmisülése visszahat a vitorlát borító uránium-235 bevonatra, kismennyiségű maghasadást eredményezve.
"Alapvetően a hasadásos reakciót használjuk" - mondta Howe. "Így a tömeget alacsonyan tudjuk tartani."
A kis tömeg azért is fontos, mert ez a kombináció annyit jelent, hogy minél kisebb az űrhajó annál gyorsabban és annál nagyobb sebességet fog elérni. Howe célja hogy a 250 csillagászati egységet 10 éven belül érjék el. Persze mint minden új tervezet, ez sem mentes az akadályoktól.
"Az igazi kerékkötő a tárolás. Itt még igen nagy a szakadék a technológiában" - mondta Howe, aki már tanulmányozza a problémát egy másik NIAC projekt keretében. Amíg nem tudjuk tárolni az antianyagot egy hagyományos üzemanyagtartályban, addig is két lehetőséggel állt elő a laborban előállított antianyag befogására mielőtt az megsemmisítené önmagát. Az egyik megoldás szilárd hidrogénben tárolt antiprotonokkal dolgozik. A mágneses mező és a nagy hideg megakadályozná a részecskék falnak ütközését, ami megsemmisülésüket jelentené. A másik eljárás lehetővé tenné a pozitronok és antiprotonok (a normál elektronok és protonok tükörképei) antihidrogén-antiatommá történő összeállását, ami elég anti-racionálisan hangzik, de könnyebbé tenné a tárolást.
"Van egy loffe csapda nevű eszköz, ami feltehetően képes lenne antihidrogén építésére és tárolására" - mondta Howe. Akárhogy is, Howe úgy véli a tárolt anyag valószínűleg parányi antihidrogén kristályokká vagy "nanohópelyhekké" fog átalakulni.
Mint arról már korábban szóltunk az antianyagot meglehetősen nehéz előállítani, és még a legfejlettebb laboratóriumok, mint a Fermilab is csak egymilliomod grammot készít évente. Howe űrhajójának feltöltéséhez jelentős mértékben fokozni kellene az előállítást.
"Egy hűtőgyűrű építésére van szükség" - magyarázta Howe, egy olyan projektre, ami 20 millió dolláros nagyságrendű beruházást jelentene, hogy megkezdhessék az antianyag tömeggyártását. Az űrfelhasználáson felül Howe számos egyéb területen is el tudná képzelni az antianyag használatát. Az így keletkező sugárzás előnyére válhat a rák felismerésének és kezelésének, segítheti a nemzetbiztonságot veszélyes anyagok felderítésével.
"Ez mindig is egy lobbi volt" - mondta Howe az antianyagról. Éveken át dolgozott a NASA-nál az anyag tanulmányozásán, mielőtt a költségvetés megnyirbálása rá nem kényszerítette, hogy kutatását az üzleti világban folytassa. Mindezek ellenére Howe nagy szerelme az űrkutatás. Mióta először hallott az antianyagról az eredeti "Star Trek" sorozatban, azóta a rabjává vált.
"Elvileg, ha megtalálnánk a szükséges pénzügyi forrásokat egyetlen év alatt meg lehetne csinálni" - kesergett. "Eljutottunk a megvalósítás szélére, ami elég rojtos."
Antianyag "tömeggyártásban"
2002.
szeptember 23. 13:01, hétfő
Európai
tudósok elegendő antihidrogént - egyfajta antianyagot, ami a
képzeletben a Star Trek űrhajóit is hajtja - állítottak elő,
hogy teszteljék az univerzum széles körben elismert
modelljét.
Bár már előzőleg is állítottak elő antihidrogént, a CERN részecske gyorsítójában készült több mint 50.000 atom "messze a legnagyobb mennyiség", mondta Jeffrey Hangst, az ATHENA együttműködés vezetője, mely egyike annak a két fizikuscsoportnak, akik a CERN-ben az antihidrogénen dolgoznak.
Az antianyag megismerése és manipulálása egyike a tudomány legnagyobb versenyt jelentő és legezoterikusabb területeinek. Nem minden atomfizikus - még a CERN-en belül sem - ért egyet az új felfedezéssel. A CERN másik, ATRAP együttműködésének szóvivője hangot adott kétségeinek a legutóbbi kísérlet sikere felől. Az ATHENA az antihidrogén két atomi részecskéjének, a pozitron és az antiproton egyidejű megsemmisülésének jeleire alapoz, hogy bebizonyítsa előállításuk tényét, mondta az ATRAP szóvivője Gerald Gabrielse, a Harvard fizikusa.
"Tapasztalataink arra figyelmeztetnek, hogy az egyidejű pozitron- és antiproton-megsemmisülés megfigyelése nem garantálja az antihidrogén tényleges előállítását" - összegzett.
Az ATHENA kutatói, akik a Nature csütörtöki számában publikálták munkájukat, még több antihidrogén előállítását tervezik, ezáltal tesztelve a Standard Modellt, azokat az egyenleteket, melyek az anyag és az energia természetét magyarázzák.
Ha az antihidrogén nem ugyanúgy viselkedik, mint a normál hidrogén "akkor lehet, hogy a tankönyveket újra kell írni", mondta Hangst, aki a CERN mellett a dán Aarhus Egyetem fizikusa. "Az annyit jelentene, hogy valami alapvető dolgot elnéztünk a természet működésével kapcsolatban" - mondta. "Egy ilyen felfedezés ugyan nem segít egy jobb számítógép vagy TV építésében, azonban fényt deríthet, miért egy ilyen univerzumban élünk."
Az antianyag a hagyományos tükörképe ellentétes tulajdonságokkal, ami megsemmisül, ha anyaggal ütközik, mindkettőt elektromágneses sugárzássá alakítva. A tudósok szerint ez a folyamat döntő fontosságú volt az univerzum heves kialakulásában évmilliárdokkal ezelőtt.
Hogy miért termelődik olyan kevés antianyag a természetben, az mind a mai napig a fizikusok nagy dilemmája. A kozmikus sugárzás zuhatagában és a távoli galaxisok magjaiban is csak elenyésző szintet észleltek. Előállítása a laboratóriumokban is bonyolult, leginkább a CERN és az amerikai Fermilab hatalmas részecskegyorsítói szakosodtak erre. Pár évvel ezelőtt, az első kísérletek során csak néhány tucat rövid életű antianyag-részecskét sikerült előállítani. A hidrogén egy proton körül keringő elektronból áll. Az antihidrogén ennek pontos ellentéte, egy pozitron - pozitív töltésű elektron - kering egy antiproton, vagy negatív töltésű proton körül.
Az ATHENA kutatói legutóbbi kísérletükben a CERN gyorsítójával antiprotonokat állítottak elő, majd elektromágnesesen foglyul ejtették azokat egy vákuumkamrában. Eközben egy radioaktív forrással pozitronokat állítottak elő, melyeket egy másik "csapdában" tartottak. Végül az antiprotonokat a pozitronokhoz adagolták, ahol a kettő egyesüléséből antihidrogén jött létre. "Az antianyag rövid életű volt: amint normál anyagba ütközött, megsemmisült" - mondta Hangst, hozzátéve, hogy az érzékelők rögzítették az antianyag megsemmisülésének egyedi jeleit. David Christian a Fermilab tudósa elismerte az ATHENA munkáját.
"Sok nagy lépést kell még megtenniük, de ez a mostani nagyon nagy volt" - mondta Christian. Gabrielese szerint azonban a közeli jövőben megjelenő publikációjuk be fogja bizonyítani, hogy kollégái tévedtek.
Az ATHENA azonban számos kísérletet tervez a Standard Modell kipróbálására, lézerrel gerjesztve az antihidrogént, hogy megfigyelhessék, mi történik, amikor az atom pozitronja egyik pályáról a másikra ugrik. Ezenkívül tanulmányozni akarják a gravitáció hatását is az antihidrogénre. Egyesek szerint az antianyag "felfelé esik", de a legtöbb tudós nem hisz ebben.
Egy antianyaggal működő űrhajó vagy fegyver továbbra is a fantasztikum kelléke marad, az antiprotonokhoz tízmilliárdszor annyi energia szükséges, mint amennyit az termel. Például a CERN-ben évente előállított antianyag mindössze 15 percig lenne képes energiával ellátni egyetlen 100 wattos égőt.
Bár már előzőleg is állítottak elő antihidrogént, a CERN részecske gyorsítójában készült több mint 50.000 atom "messze a legnagyobb mennyiség", mondta Jeffrey Hangst, az ATHENA együttműködés vezetője, mely egyike annak a két fizikuscsoportnak, akik a CERN-ben az antihidrogénen dolgoznak.
Az antianyag megismerése és manipulálása egyike a tudomány legnagyobb versenyt jelentő és legezoterikusabb területeinek. Nem minden atomfizikus - még a CERN-en belül sem - ért egyet az új felfedezéssel. A CERN másik, ATRAP együttműködésének szóvivője hangot adott kétségeinek a legutóbbi kísérlet sikere felől. Az ATHENA az antihidrogén két atomi részecskéjének, a pozitron és az antiproton egyidejű megsemmisülésének jeleire alapoz, hogy bebizonyítsa előállításuk tényét, mondta az ATRAP szóvivője Gerald Gabrielse, a Harvard fizikusa.
"Tapasztalataink arra figyelmeztetnek, hogy az egyidejű pozitron- és antiproton-megsemmisülés megfigyelése nem garantálja az antihidrogén tényleges előállítását" - összegzett.
Az ATHENA kutatói, akik a Nature csütörtöki számában publikálták munkájukat, még több antihidrogén előállítását tervezik, ezáltal tesztelve a Standard Modellt, azokat az egyenleteket, melyek az anyag és az energia természetét magyarázzák.
Ha az antihidrogén nem ugyanúgy viselkedik, mint a normál hidrogén "akkor lehet, hogy a tankönyveket újra kell írni", mondta Hangst, aki a CERN mellett a dán Aarhus Egyetem fizikusa. "Az annyit jelentene, hogy valami alapvető dolgot elnéztünk a természet működésével kapcsolatban" - mondta. "Egy ilyen felfedezés ugyan nem segít egy jobb számítógép vagy TV építésében, azonban fényt deríthet, miért egy ilyen univerzumban élünk."
Az antianyag a hagyományos tükörképe ellentétes tulajdonságokkal, ami megsemmisül, ha anyaggal ütközik, mindkettőt elektromágneses sugárzássá alakítva. A tudósok szerint ez a folyamat döntő fontosságú volt az univerzum heves kialakulásában évmilliárdokkal ezelőtt.
Hogy miért termelődik olyan kevés antianyag a természetben, az mind a mai napig a fizikusok nagy dilemmája. A kozmikus sugárzás zuhatagában és a távoli galaxisok magjaiban is csak elenyésző szintet észleltek. Előállítása a laboratóriumokban is bonyolult, leginkább a CERN és az amerikai Fermilab hatalmas részecskegyorsítói szakosodtak erre. Pár évvel ezelőtt, az első kísérletek során csak néhány tucat rövid életű antianyag-részecskét sikerült előállítani. A hidrogén egy proton körül keringő elektronból áll. Az antihidrogén ennek pontos ellentéte, egy pozitron - pozitív töltésű elektron - kering egy antiproton, vagy negatív töltésű proton körül.
Az ATHENA kutatói legutóbbi kísérletükben a CERN gyorsítójával antiprotonokat állítottak elő, majd elektromágnesesen foglyul ejtették azokat egy vákuumkamrában. Eközben egy radioaktív forrással pozitronokat állítottak elő, melyeket egy másik "csapdában" tartottak. Végül az antiprotonokat a pozitronokhoz adagolták, ahol a kettő egyesüléséből antihidrogén jött létre. "Az antianyag rövid életű volt: amint normál anyagba ütközött, megsemmisült" - mondta Hangst, hozzátéve, hogy az érzékelők rögzítették az antianyag megsemmisülésének egyedi jeleit. David Christian a Fermilab tudósa elismerte az ATHENA munkáját.
"Sok nagy lépést kell még megtenniük, de ez a mostani nagyon nagy volt" - mondta Christian. Gabrielese szerint azonban a közeli jövőben megjelenő publikációjuk be fogja bizonyítani, hogy kollégái tévedtek.
Az ATHENA azonban számos kísérletet tervez a Standard Modell kipróbálására, lézerrel gerjesztve az antihidrogént, hogy megfigyelhessék, mi történik, amikor az atom pozitronja egyik pályáról a másikra ugrik. Ezenkívül tanulmányozni akarják a gravitáció hatását is az antihidrogénre. Egyesek szerint az antianyag "felfelé esik", de a legtöbb tudós nem hisz ebben.
Egy antianyaggal működő űrhajó vagy fegyver továbbra is a fantasztikum kelléke marad, az antiprotonokhoz tízmilliárdszor annyi energia szükséges, mint amennyit az termel. Például a CERN-ben évente előállított antianyag mindössze 15 percig lenne képes energiával ellátni egyetlen 100 wattos égőt.
Egyszerű
felszereléssel lépték át a fénysebességet
2002.
szeptember 18. 15:30, szerda
A
fény sebességének több mint négyszeresével küldhetők át
elektromos jelek, amihez nem kell más, mint egy egyszerű
berendezés, ami gyakorlatilag bármely főiskola tudományos
részlegén fellelhető.
Az utóbbi két évtizedben a tudósok már küldtek fényjeleket néhány méteres távolságra fénysebesség felett, de csupán bonyolult és költséges berendezések segítségével. Most a Middle Tenessee State University fizikusai úgy lépték át a sebességhatárt, hogy a távolság közel 120 méter volt a két pont között, ráadásul mindezt egy alig 500 dollárból összehozható felszereléssel.
Jeremy Munday és Bill Robertson egy 120 méteres kábelt készített két, különböző impedanciájú koaxiális kábel 6-8 méter hosszú darabjait egymás után téve. A felemás kábelt hozzákapcsolták két jelgenerátorhoz; az egyik gyors hullámot, a másik lassút hozott létre, majd a hullámok oszcilloszkóp segítségével láthatóvá tehető elektromos jeleket gerjesztve interferáltak egymással.
Bármely impulzus, legyen az fény-, hang-, vagy elektromos, parányi összekeveredett hullámok formájában jeleníthető meg. Ennek a "csoportimpulzusnak" az energiája növekedik és csökken, ezáltal a középpontban csúcsot hoz létre. A felemás kábel eltérő impedanciája miatt a hullám hátsó részei visszaverik egymást, így felgyorsítják az impulzus csúcsát.
Az oszcilloszkóp használatával, ami nyomon követi az impulzus erejét és sebességét, a kutatók bebizonyították, hogy az átküldött jel csúcsa óránként több mint 4 milliárd kilométeres sebességgel száguldott át a kábelen.
"Ez valójában alagsori tudomány" - mondta Robertson. A szükséges felszerelés annyira egyszerű, hogy azt a kutató mindössze 40 perc alatt állította össze. Bár a csúcs gyorsabban halad a fény sebességénél, az impulzus teljes energiájára ez nem igaz. Ez annyit jelent, hogy Einstein relativitáselmélete továbbra is tartja magát, így még mindig nem számíthatunk szupergyors csillaghajókra vagy időgépekre a közeljövőben.
Ezen felül minél gyorsabban halad a jel, annál gyengébb és torzabb lesz, így elméletben semmilyen használható információ nem küldhető a fény sebességénél gyorsabban, bár Robertson reményei szerint diákjai és más kutatók - annak olcsóságánál fogva - most már sokkal többet tesztelhetik ezt az elgondolást.
Alan Hache, a kanadai Moncton Egyetem fizikusa lehetségesnek tartja, hogy ezzel a technikával 50 százalékkal növeljék a számítógépek és a telekommunikációs hálózatok elektromos jeleinek sebességét. Az elektronok általában a fény sebességének kétharmadával haladnak a vezetékekben, és lelassulnak, ha atomokba ütköznek. Hache szerint lehetséges lenne használható elektromos jelek küldése a fényhez közeli sebességgel.
Az utóbbi két évtizedben a tudósok már küldtek fényjeleket néhány méteres távolságra fénysebesség felett, de csupán bonyolult és költséges berendezések segítségével. Most a Middle Tenessee State University fizikusai úgy lépték át a sebességhatárt, hogy a távolság közel 120 méter volt a két pont között, ráadásul mindezt egy alig 500 dollárból összehozható felszereléssel.
Jeremy Munday és Bill Robertson egy 120 méteres kábelt készített két, különböző impedanciájú koaxiális kábel 6-8 méter hosszú darabjait egymás után téve. A felemás kábelt hozzákapcsolták két jelgenerátorhoz; az egyik gyors hullámot, a másik lassút hozott létre, majd a hullámok oszcilloszkóp segítségével láthatóvá tehető elektromos jeleket gerjesztve interferáltak egymással.
Bármely impulzus, legyen az fény-, hang-, vagy elektromos, parányi összekeveredett hullámok formájában jeleníthető meg. Ennek a "csoportimpulzusnak" az energiája növekedik és csökken, ezáltal a középpontban csúcsot hoz létre. A felemás kábel eltérő impedanciája miatt a hullám hátsó részei visszaverik egymást, így felgyorsítják az impulzus csúcsát.
Az oszcilloszkóp használatával, ami nyomon követi az impulzus erejét és sebességét, a kutatók bebizonyították, hogy az átküldött jel csúcsa óránként több mint 4 milliárd kilométeres sebességgel száguldott át a kábelen.
"Ez valójában alagsori tudomány" - mondta Robertson. A szükséges felszerelés annyira egyszerű, hogy azt a kutató mindössze 40 perc alatt állította össze. Bár a csúcs gyorsabban halad a fény sebességénél, az impulzus teljes energiájára ez nem igaz. Ez annyit jelent, hogy Einstein relativitáselmélete továbbra is tartja magát, így még mindig nem számíthatunk szupergyors csillaghajókra vagy időgépekre a közeljövőben.
Ezen felül minél gyorsabban halad a jel, annál gyengébb és torzabb lesz, így elméletben semmilyen használható információ nem küldhető a fény sebességénél gyorsabban, bár Robertson reményei szerint diákjai és más kutatók - annak olcsóságánál fogva - most már sokkal többet tesztelhetik ezt az elgondolást.
Alan Hache, a kanadai Moncton Egyetem fizikusa lehetségesnek tartja, hogy ezzel a technikával 50 százalékkal növeljék a számítógépek és a telekommunikációs hálózatok elektromos jeleinek sebességét. Az elektronok általában a fény sebességének kétharmadával haladnak a vezetékekben, és lelassulnak, ha atomokba ütköznek. Hache szerint lehetséges lenne használható elektromos jelek küldése a fényhez közeli sebességgel.
Wimpzilla,
avagy a sötét anyag
Wimpzillák
hada rejtőzik galaxisunkban és tartják ostrom alatt a Földet.
Ezek a fantasztikusnak hangzó bestiák két olyan rejtélyre is
magyarázatot adhatnak, ami évek óta megkeseríti a fizikusok
életét. Az egyik az univerzum hiányzó tömegének forrása, a
másik a bolygónkat súlytó hatalmas erejű kozmikus sugárzások
eredete.
A fizikusok kiszámították, az univerzumot felépítő anyag nagy részét a számunkra láthatatlan "sötét anyag" alkotja, máskülönben a galaxisoknak nem lenne elegendő gravitációs vonzásuk, hogy együtt tartsák egymást. Eddig a legvalószínűbb jelöltek a sötét anyag címre a WIMP-ek, a név az angol megfelelő kezdőbetűiből áll össze, jelentése gyenge kölcsönhatásban álló masszív részecskék, melyek 50-100-szorosai egy proton tömegének. A baj csupán az, hogy még soha senkinek nem sikerült észlelni egyetlen ilyen részecskét sem. Ez azért lehet, mert a WIMP definíciója alapján hajlamos egyenesen áthaladni a hétköznapi anyagon. Vagy a sötét anyag valami másból készült. 1999-ben Edward Kolb, a chicagoi Fermi Intézet kutatója munkatársaival egy másik jelöltre voksolt, ami közvetlenül az ősrobbanás után jöhetett létre. Az akkor felszabaduló hatalmas energia a WIMP tömegénél 10 milliárdszor nagyobb részecskéket hozhatott létre, melyeket a kutatók a Godzilla mintájára Wimpzilláknak neveztek el.
"Bár elég furcsa nevük van, a Wimpzillák a jelenlegi spekulatív elképzelések közül a legésszerűbbek" - mondta Angela Olinto. Ha pedig a Wimpzillák léteznek, újabb rejtélyre adhatnak magyarázatot: honnan jönnek a nagy erejű kozmikus sugarak? Ezek a részecske nyalábok bombázzák bolygónkat a világűrből. Energiájuk túl magas ahhoz, hogy egy távoli forrásból utazzanak idáig, így valahol a közelben kell létre jönniük, az asztrofizikusoknak azonban nincs elképzelésük mi okozhatná azokat szomszédságunkban.
A Wimpzillák megsemmisülése vagy elbomlása létrehozhat ilyen hatalmas energiájú részecskéket, állítja Klob, valamint Pasquale Blasi az olasz Arcetri Asztrofizikai Obszervatórium, és Rainer Dick a kanadai Saskatchewan Egyetem tudósa nemrégiben publikált munkájukban.
Míg a WIMP-eket lehetetlen volt érzékelni, nehezebb alakmásaikat könnyebb lehet megtalálni. A kutatók kiszámították, ha a hatalmas energiájú kozmikus sugarakat a Wimpzillák gerjesztik, akkor főként gamma sugarakból kell állniuk, mintsem protonokból vagy atommagokból, ez pedig ellenőrizhető.
A következő generációs kozmikus sugárzás detektorok, mint az argentin Pierre Auger Obszervatórium és az Extreme Universe Space Observatory, melyet az űrállomáson fogna üzembe helyezni, képes lesz betekinteni galaxisunk középpontjába. Ha Blasinak és munkatársainak igaza van, akkor gamma sugarakat kell majd látnunk, melyek a galaxis közepéből áramlanak kifelé. "Ez forradalmasítaná az alapvető fizikáról alkotott felfogásunkat" - mondta Dick.
A fizikusok kiszámították, az univerzumot felépítő anyag nagy részét a számunkra láthatatlan "sötét anyag" alkotja, máskülönben a galaxisoknak nem lenne elegendő gravitációs vonzásuk, hogy együtt tartsák egymást. Eddig a legvalószínűbb jelöltek a sötét anyag címre a WIMP-ek, a név az angol megfelelő kezdőbetűiből áll össze, jelentése gyenge kölcsönhatásban álló masszív részecskék, melyek 50-100-szorosai egy proton tömegének. A baj csupán az, hogy még soha senkinek nem sikerült észlelni egyetlen ilyen részecskét sem. Ez azért lehet, mert a WIMP definíciója alapján hajlamos egyenesen áthaladni a hétköznapi anyagon. Vagy a sötét anyag valami másból készült. 1999-ben Edward Kolb, a chicagoi Fermi Intézet kutatója munkatársaival egy másik jelöltre voksolt, ami közvetlenül az ősrobbanás után jöhetett létre. Az akkor felszabaduló hatalmas energia a WIMP tömegénél 10 milliárdszor nagyobb részecskéket hozhatott létre, melyeket a kutatók a Godzilla mintájára Wimpzilláknak neveztek el.
"Bár elég furcsa nevük van, a Wimpzillák a jelenlegi spekulatív elképzelések közül a legésszerűbbek" - mondta Angela Olinto. Ha pedig a Wimpzillák léteznek, újabb rejtélyre adhatnak magyarázatot: honnan jönnek a nagy erejű kozmikus sugarak? Ezek a részecske nyalábok bombázzák bolygónkat a világűrből. Energiájuk túl magas ahhoz, hogy egy távoli forrásból utazzanak idáig, így valahol a közelben kell létre jönniük, az asztrofizikusoknak azonban nincs elképzelésük mi okozhatná azokat szomszédságunkban.
A Wimpzillák megsemmisülése vagy elbomlása létrehozhat ilyen hatalmas energiájú részecskéket, állítja Klob, valamint Pasquale Blasi az olasz Arcetri Asztrofizikai Obszervatórium, és Rainer Dick a kanadai Saskatchewan Egyetem tudósa nemrégiben publikált munkájukban.
Míg a WIMP-eket lehetetlen volt érzékelni, nehezebb alakmásaikat könnyebb lehet megtalálni. A kutatók kiszámították, ha a hatalmas energiájú kozmikus sugarakat a Wimpzillák gerjesztik, akkor főként gamma sugarakból kell állniuk, mintsem protonokból vagy atommagokból, ez pedig ellenőrizhető.
A következő generációs kozmikus sugárzás detektorok, mint az argentin Pierre Auger Obszervatórium és az Extreme Universe Space Observatory, melyet az űrállomáson fogna üzembe helyezni, képes lesz betekinteni galaxisunk középpontjába. Ha Blasinak és munkatársainak igaza van, akkor gamma sugarakat kell majd látnunk, melyek a galaxis közepéből áramlanak kifelé. "Ez forradalmasítaná az alapvető fizikáról alkotott felfogásunkat" - mondta Dick.
Hogyan
láthatunk át a falon?
2002.
január 30. 18:56, szerda
A
római idők óta high-tech anyag a beton, amikor felfedezték, hogy
vulkánikus hamu hozzáadásával a keverék víz alatt is megköt.
Akkoriban úgy hitték, hogy lószőr hozzákeverésével a beton
kevésbé hajlamos az összezsugorodásra szilárdulás közben, ha
pedig vért kevernek bele, akkor az fagyállóvá teszi. A modern
időkben a kutatók más anyagokkal próbálkoztak, melyek új
tulajdonságokkal ruházhatják fel, és olyan betont állítottak
elő, ami képes az elektromosság vezetésére. Ha feszültség éri
felmelegszik, az így készült járdák ezáltal képesek önmaguk
hótól való megtisztítására.
Bill Price a Houston Egyetem munkatársa most egy ambiciózus tervvel állt elő, ami még furább tulajdonsággal látja el a betont: azt szeretné, ha átlátszó lenne. Dr. Price-ban akkor merült fel először az ötlet, amikor egy koncertterem építészeti modelljét tanulmányozta, melyet áttetsző anyagok használatával készítettek, hogy ezáltal áttekinthetőbbé váljon az építmény szerkezete. Ekkor kezdett gondolkozni, vajon meg lehetne-e építeni a valódi koncerttermet, úgy hogy az hasonló legyen a modellhez. A dolog nem olyan őrültség, mint amilyennek hangzik. Technikailag a beton három összetevő egyszerű keveréke: egy nagy adag durva adalékanyag (mint a kavics), kisebb adag finom adalék (mint a homok) és a kötőanyag vagy cement, hogy mindezeket szilárddá változtassa.
Így elméletileg elég könnyű elkészíteni különböző méretű műanyag vagy üvegdarabokból, átlátszó ragasztóval. Az év eleje óta Dr. Price különböző receptekkel kísérletezik. Mivel a betont gyakran erősítik acél rudakkal, ezért neki is átlátszó műanyag rudak után kellett néznie hasonló célzattal. A tesztek azt mutatják, hogy szerkezetileg az áttetsző beton épp olyan jó, mint a hagyományos, árban azonban közel ötszöröse. Dr. Price elsőként tapasztalhatta meg, hogy az áttetsző igen messze van az átlátszótól. Célja hogy megvalósítsa ötletét és a teljesen átlátszó beton valósággá váljon.
Mindenesetre munkájának híre széles körben terjed az építészek között, sokan érdeklődnek az áttetsző vagy átlátszó beton kereskedelmi forgalomba kerüléséről. Ez állítólag még várathat magára néhány évet, bár Dr. Price már előrehaladott tárgyalásokat folytat egy jelentős beton gyártóval, mialatt finomítja az általa elképzelt anyagot és megpróbál engedélyt szerezni az anyag használatára egy San antonioi magánház építésénél.
Bill Price a Houston Egyetem munkatársa most egy ambiciózus tervvel állt elő, ami még furább tulajdonsággal látja el a betont: azt szeretné, ha átlátszó lenne. Dr. Price-ban akkor merült fel először az ötlet, amikor egy koncertterem építészeti modelljét tanulmányozta, melyet áttetsző anyagok használatával készítettek, hogy ezáltal áttekinthetőbbé váljon az építmény szerkezete. Ekkor kezdett gondolkozni, vajon meg lehetne-e építeni a valódi koncerttermet, úgy hogy az hasonló legyen a modellhez. A dolog nem olyan őrültség, mint amilyennek hangzik. Technikailag a beton három összetevő egyszerű keveréke: egy nagy adag durva adalékanyag (mint a kavics), kisebb adag finom adalék (mint a homok) és a kötőanyag vagy cement, hogy mindezeket szilárddá változtassa.
Így elméletileg elég könnyű elkészíteni különböző méretű műanyag vagy üvegdarabokból, átlátszó ragasztóval. Az év eleje óta Dr. Price különböző receptekkel kísérletezik. Mivel a betont gyakran erősítik acél rudakkal, ezért neki is átlátszó műanyag rudak után kellett néznie hasonló célzattal. A tesztek azt mutatják, hogy szerkezetileg az áttetsző beton épp olyan jó, mint a hagyományos, árban azonban közel ötszöröse. Dr. Price elsőként tapasztalhatta meg, hogy az áttetsző igen messze van az átlátszótól. Célja hogy megvalósítsa ötletét és a teljesen átlátszó beton valósággá váljon.
Mindenesetre munkájának híre széles körben terjed az építészek között, sokan érdeklődnek az áttetsző vagy átlátszó beton kereskedelmi forgalomba kerüléséről. Ez állítólag még várathat magára néhány évet, bár Dr. Price már előrehaladott tárgyalásokat folytat egy jelentős beton gyártóval, mialatt finomítja az általa elképzelt anyagot és megpróbál engedélyt szerezni az anyag használatára egy San antonioi magánház építésénél.
Vonósugár
fénygyűrűkből
2012.
október 20. 10:17, szombat
Új
vonósugár koncepció a láthatáron. A megoldás kizárólag
lézerfény alkalmazásával húzza magához a tárgyakat, a NASA
máris érdeklődik a találmány iránt.
Azt tudjuk, hogy a fény képes tolóerőt gyakorolni, ez a már gyakorlatban is bizonyított napvitorla alapelve is, ennek az ellentettjét azonban már jóval bonyolultabb elérni. A korábbi lézeralapú vonósugarak a részecskéket mint egy csipesz felvéve, majd egy kicsivel távolabb lerakva működtek. Az egyik legutóbbi változat már ténylegesen húzza a részecskéket, a folyamat azonban a sugár hőmérséklet váltakozásain alapul, kizárva az űrbeli alkalmazást.
2011-ben kínai kutatók kiszámították, hogy az úgynevezett Bessel-sugár, ami koncentrikus gyűrűkben bocsátja ki a fényt, megalkotható úgy, hogy egy a sugáron belül elhelyezkedő részecske fotonokat bocsásson ki a sugárforrással ellentétes irányba. Ezek a fotonok lehetővé teszik a részecske számára, hogy a forrás irányába mozogjon, ezt azonban még senkinek sem sikerült átültetni a gyakorlatba.
David
Ruffner és David Grier, a New York Egyetem kutatói két
Bessel-sugarat helyeztek egymás mellé, majd egy lencsével fedésbe
hozva a sugarakat, sötét és világos területek sorozatát hozták
létre. A sugár finomra hangolásával a világos területek
fotonjai a sugárforrás felé szóródtak, a sugárban elhelyezett
részecskét a következő világos terület felé tolva. A sugár
ezáltal egy futószalagként viselkedett, folyamatosan húzva a
részecskét a forrás felé.
A páros a megoldással vízben lebegő mikroszkopikus szilikon gömböcskéket húzott körülbelül 30 mikrométeres távolságokra. Demonstrációjuk azt sugallja, hogy a megoldás alkalmas lehet az orvosi vizsgálatoknál alkalmazható számítógépes chip méretű integrált laboratórium, úgynevezett lab-on-a-chip eszközökön a sejtek mozgatására, ugyanakkor a fényalapú eljárás a levegőben, vagy a világűr vákuumjában is működőképes.
Az amerikai kutatók kísérlete erősebb kölcsönhatásokat ért el a mikroszkopikus objektumok széles körénél, mint a korábbi próbálkozások, emelte ki David McGloin, a brit Dundee Egyetem szakértője, aki már a kínai elméleti verziót is rendkívül ígéretesnek tartotta. "Sok más vonósugár technológia többnyire elég részecske-specifikus" - tette hozzá.
Az új vonósugár hasznos lehet a távoli bolygók légköri-, vagy apró porszemcsékből álló talajmintáinak begyűjtéséhez. "A NASA felvette velünk a kapcsolatot" - mondta Ruffner. "Kíváncsiak voltak, képesek vagyunk-e egy űrszondába integrálni az eszközt és begyűjteni egy üstökös porát. Természetesen lehetséges, de nem a közeli jövőben. Az eljárás még igencsak gyerekcipőben jár"
Azt tudjuk, hogy a fény képes tolóerőt gyakorolni, ez a már gyakorlatban is bizonyított napvitorla alapelve is, ennek az ellentettjét azonban már jóval bonyolultabb elérni. A korábbi lézeralapú vonósugarak a részecskéket mint egy csipesz felvéve, majd egy kicsivel távolabb lerakva működtek. Az egyik legutóbbi változat már ténylegesen húzza a részecskéket, a folyamat azonban a sugár hőmérséklet váltakozásain alapul, kizárva az űrbeli alkalmazást.
2011-ben kínai kutatók kiszámították, hogy az úgynevezett Bessel-sugár, ami koncentrikus gyűrűkben bocsátja ki a fényt, megalkotható úgy, hogy egy a sugáron belül elhelyezkedő részecske fotonokat bocsásson ki a sugárforrással ellentétes irányba. Ezek a fotonok lehetővé teszik a részecske számára, hogy a forrás irányába mozogjon, ezt azonban még senkinek sem sikerült átültetni a gyakorlatba.
David
Ruffner és David Grier, a New York Egyetem kutatói két
Bessel-sugarat helyeztek egymás mellé, majd egy lencsével fedésbe
hozva a sugarakat, sötét és világos területek sorozatát hozták
létre. A sugár finomra hangolásával a világos területek
fotonjai a sugárforrás felé szóródtak, a sugárban elhelyezett
részecskét a következő világos terület felé tolva. A sugár
ezáltal egy futószalagként viselkedett, folyamatosan húzva a
részecskét a forrás felé.A páros a megoldással vízben lebegő mikroszkopikus szilikon gömböcskéket húzott körülbelül 30 mikrométeres távolságokra. Demonstrációjuk azt sugallja, hogy a megoldás alkalmas lehet az orvosi vizsgálatoknál alkalmazható számítógépes chip méretű integrált laboratórium, úgynevezett lab-on-a-chip eszközökön a sejtek mozgatására, ugyanakkor a fényalapú eljárás a levegőben, vagy a világűr vákuumjában is működőképes.
Az amerikai kutatók kísérlete erősebb kölcsönhatásokat ért el a mikroszkopikus objektumok széles körénél, mint a korábbi próbálkozások, emelte ki David McGloin, a brit Dundee Egyetem szakértője, aki már a kínai elméleti verziót is rendkívül ígéretesnek tartotta. "Sok más vonósugár technológia többnyire elég részecske-specifikus" - tette hozzá.
Az új vonósugár hasznos lehet a távoli bolygók légköri-, vagy apró porszemcsékből álló talajmintáinak begyűjtéséhez. "A NASA felvette velünk a kapcsolatot" - mondta Ruffner. "Kíváncsiak voltak, képesek vagyunk-e egy űrszondába integrálni az eszközt és begyűjteni egy üstökös porát. Természetesen lehetséges, de nem a közeli jövőben. Az eljárás még igencsak gyerekcipőben jár"
Hol
vannak a lézerfegyverek?
2011.
augusztus 30. 00:12, kedd
A
sci-fi filmek visszatérő szereplői a lézerfegyverek, a
hadseregekben is már évtizedek óta várják őket, de hol
késlekednek?
Lézerágyúk, elektromágneses gyorsítók, könnyű és szupererős testpáncélok, külső vázak (exo-skeleton), hiperszonikus rakéták, nukleáris meghajtású harckocsik és egyéb nyalánkságok. Ezek nem egy sci-fi film látványelemeinek felsorolása, hanem olyan katonai fejlesztések, amiknek már rendszerben kellene állniuk, vagy legalábbis hamarosan bevethetőnek kell(ene) lenniük. A hadviselés forradalmasítását ígérték, drága bukták lettek.
Lézerágyúk, elektromágneses gyorsítók, könnyű és szupererős testpáncélok, külső vázak (exo-skeleton), hiperszonikus rakéták, nukleáris meghajtású harckocsik és egyéb nyalánkságok. Ezek nem egy sci-fi film látványelemeinek felsorolása, hanem olyan katonai fejlesztések, amiknek már rendszerben kellene állniuk, vagy legalábbis hamarosan bevethetőnek kell(ene) lenniük. A hadviselés forradalmasítását ígérték, drága bukták lettek.
Lézerpisztolyok "tüzelés" közben az 1980-as Battlestar Galactica sorozatból
A legalapvetőbb, és talán legtöbbet emlegetett "szuperfegyver" a lézer. A lézernek sok olyan tulajdonsága van, amely miatt két kézzel kapnak a katonák utánuk. Előszöris a fény sebességével semmisít meg célokat, így földi katonai alkalmazás esetén gyakorlatilag azonnal eléri a célpontot. Tehát nincs szükség "előretartásra" (a cél sebességét figyelembe vett korrekció a célzásnál), a célnak nincs ideje kitérő manőverre, és elvben nem tud fedezékbe sem húzódni, vagy hatásos ellen-tevékenységet folytatni.
A lézer ráadásul gyakorlatilag láthatatlan, hacsak nem törik meg valamin, és a hullámhosszától függően - mivel a legtöbb katonai célú lézer a spektrum infravörös tartományába esik - általában szabad szemmel még így sem észlelhető. Vagyis a célpont megfelelő érzékelők hiányában még csak azt sem tudja pontosan, hogy honnan érte támadás egy lézercsapás után.
Ugyan a lézerekkel már sokan találkozhattak, mint látványelem, viszont valójában füstre is szükség van, hogy megtörjön rajta a sugár
Ezek az előnyök, ám a hátrányokra sem ártana kitérni, abból pedig akad bőven. A lézer esetén a kulcsmomentum a fókusz, vagyis hogy mekkora területre érkezik be a lézernyaláb. Minél kisebb, annál nagyobb az adott területre leadott energiamennyiség. Gyakorlatiasabban ha egy 1 kW-os lézersugár egy egy négyzetméteres területre van fókuszálva, akkor még egy papírhalmot se nagyon lehetne vele meggyújtani, ellenben ha egy négyzetmilliméternél kisebb területre fókuszáljuk, akkor akár fémet is lehet vágni vele.
A lézer elviekben úgy tűnik, hogy ideális hosszú távú fegyver, de a fókusz miatt mégis nagyon nehéz így kezelni. Ha sikerül a fókuszpontban kis helyre összpontosítani a lézer energiáját, nyert ügyünk van, csakhogy itt a gond az, hogy ehhez először pontosan meg kell állapítani a távolságot, utána pedig ennek megfelelően fókuszálni a sugarat. Ehhez nagyon precízen működtethető tükrökre, lencsékre van szükség.
A YAL-1A fő lézerének tornya, és ahogy a lézernyaláb halad benne, hogy végül a célpont felé induljon el
A lézerágyúban létrejövő hatalmas energiákat ugyanis valahogy a cél irányába kellene tornázni, erre pedig elviekben lencse és/vagy tükörrendszert kell igénybe venni. Ezek azonban akármennyire is tiszták, optikai szempontból, bizonyos szintű veszteséget jelentenek, ez az energiaveszteség pedig hővé alakul. Vagyis a lencséket és tükröket hűteni kell, avagy folyamatos tüzelésnél túlmelegedhetnek, ami a tükör/lencse torzulásához vezethet, tehát pontatlanabb lesz, illetve még több energiát nyelhet el. Gondoljunk bele: egy 100 kW-os lézernél az 1%-os veszteség 1 kW hőenergiát jelent!
Egy impulzusüzemű lézervágó berendezés munka közben. A látványos fényjelenséget a túlhevült fém kiterjedéséből keletkező apró fémdarabok okozzák
A lézereknél fontos megemlíteni, hogy a működési elvük alapján két fő változatuk létezik. A "hagyományos", folyamatos üzemű lézer egy nyalábban fejti ki az energiát, rövid idő alatt, ám ez például fémvágásnál hátrányos, hiszen a vágás során keletkező fémgőzök és füst elnyeli a lézer energiáját. Az impulzuslézer ehhez képest olyan, mint valami ütvefúró; egy adag energiát lead a céltárgyon, majd kis szünet, és újabb energialeadás (lézernyaláb) következik. A kétféle lézer hatása is ennek megfelelő. Ha a folyamatos sugárral sikerül nagy energiát kis felületre koncentrálni, akkor olyasmi a hatása, mint egy robbanásnak. Egy köbcenti acél hirtelen 10 000 fokosra hevítve mintegy egy köbméternyi fémgőzt és plazmát hoz létre, ami robbanásszerűen terjed ki. Az impulzuslézer ezzel szemben olyasmi mint egy vágószerszám, "darabolni" lehet vele.
A YAL-1A kémia lézerének működési elve
A létrehozás tekintetében lehetnek a lézerek kémiai reakcióból származóak (kémiai lézer), ahol azonban üzemanyagra van szükség a reakcióhoz. Előnye ennek a rendszernek, hogy már ma is tudunk velük viszonylag nagy energiát létrehozni, a másik előnye pedig az, hogy a reakció folyamán keletkező hő nagy részétől meg tudunk szabadulni úgy, hogy a felhevült reakcióterméket szépen "kidobjuk", kieresztjük.
Egy rubin szilárdtest lézer felépítése
A másik lehetőség a szilárdtest lézer, jelenleg a fejlesztések főleg ebbe az irányba haladnak a katonai lézerfegyverek terén. Itt villanófénnyel vagy lézerrel gerjesztenek valamilyen speciális üvegrudat vagy rubinrudat, amelyben a fotonok koherens fénysugárként kezdenek viselkedni. Ezzel a probléma jelenleg az, hogy az ilyen lézerek energiaszintje egy nagyságrenddel alacsonyabb a kémiai lézerekénél, és a hatásfokuk sem igazán jó, általában alig 10% körül mozog. Ez azt jelenti, hogy egy 100 kW optikai teljesítményű lézer esetén 1 MW elektromos energiát kell befektetni, és ebből 900 kW hővé alakul.
Léteznek még gázlézerek, festéklézerek, amik szintén gerjesztett lézerek, ám ezek katonai alkalmazása (néhány korai példát leszámítva) nem jellemző.
Az NKC-135A repülőgép, az ALL program tesztlaborja
Az ABL (Anti-Ballistic Laser ~ Ballisztikus rakétaelhárító lézer) program eredete az 1970-es évekre vezethető vissza. Az ALL (Airborne Laser Laboratory ~ Légi Lézerlabor), egy átalakított C-135 (a Boeing 707 gépcsalád mostohagyermeke) fedélzetére egy 10 tonnás, 456 kW optikai teljesítményű szén-dioxid lézerágyút szereltek, amellyel kis távolságon belül Sidewinder rakétákat és egy pilóta nélküli drónt sikerült megsemmisíteniük. Az eredmények elsőre tehát igen bizalomgerjesztőek voltak, ám mégis leállították az ALL programot, mert a kiküszöbölésre váró problémák listája bizony nem volt rövidnek nevezhető.
A lézernyaláb optikai rendszeren belül való kezeléskor abszolút tisztaságot követel meg, mivel a nyaláb által eltalált por és más szennyeződést a lencsén szinte felrobban, és megrongálja az optikát. A másik probléma az volt, hogy a légkörben lévő nedvesség és széndioxid egyszerűen elnyeli a lézernyalábot, így csökkenti annak energiáját. A már említett időjárás probléma is belépett: esőben, ködben, felhőben a lézer gyorsan elveszti az energiáját. A harmadik probléma a légkör torzítása; a levegőben lévő hőmérséklet-különbségek nagyon kis mértékben, de megtörik a sugarat, és minél nagyobb a távolság, annál nagyobb mértékű ez a hatás.
Hiába alig valamivel több, mint egy II. Vh-s V2, mégis a mai napig állandó téma a SCUD
Csak 1991 után került újra elő a légi lézer ötlete, immár a ballisztikus rakéták elleni védelemmel kapcsolatban, köszönhetően az Irak által Izraelre kilőtt Scud (illetve Scud-mutáns) rakéták tapasztalata miatt. (Ugyebár a Patriot légvédelmi rakétarendszer az első híradásokkal szemben korántsem volt hatékony vele szemben.)
Fantáziarajz a rakétákra vadászó YAL-1A gépekről. A lézer természetesen a látvány miatt láthatónak lett ábrázolva
Az ilyen helyzetekre az ABL program keretében hozták létre a YAL-1A gépet, amely egy átalakított Boeing 747-es, amelynek fedélzetén egy 1 megawatt energiára képes kémiai lézert helyeztek el. Ez a fegyver 400 kilométeres távolságból mintegy egy négyzetméteres fókuszra képes, melynek még a nagy energiája ellenére is egy vékony alumíniumból készült rakétatest átégetéséhez 3-5 másodperces folyamatos "bevilágításra" van szüksége - mindezt úgy, hogy közben a lézernek végig a rakéta ugyanazon pontjára kell érkeznie!
A célpont külső burkolatának strukturális meggyengülése elég ahhoz, hogy az ekkor már nagy sebességgel haladó, és még mindig gyorsuló rakéta a vibrációk, a gyorsulás ereje és az aerodinamikai hatások miatt a darabjaira tépje magát. Ehhez még hozzá kell tenni, hogy a YAL-1A a felhők szintje felett kell repüljön, és meg kell várnia, amíg az ellenséges területről indított rakéta kiérkezik a felhők takarásából.
A YAL-1A hasán ezeken a nyílásokon át távoznak a reakciótermék gázok
Ez már így sem egyszerű, de a dolgot tovább bonyolítja a lézer üzemanyaga, ami klórgáz, jód, hidrogén-peroxid és kálium-hidroxid. Már a felsorolás sem túl biztató, hiszen mérgező gázokról, erősen toxikus oxidokról beszélünk. Nem is csoda, hogy a YAL-1A személyzetét vegyvédelmi ruhába öltöztették az éleslövészetek alkalmával, ha esetleg egy kifutópályán történő balesetre kerülne sor. Ennél is nagyobb gond, hogy a 4 500 liternyi üzemanyag mindössze hét lövésre ad lehetőséget, és egy utántöltésre való üzemanyag szállításához két C-17A óriás-tehergépre van szükség.
A YAL-1A teljes pompájában - klikk a nagyobb képhez!
A programnak eredetileg 2008-ban hét bevethető YAL-1A hadrendbe állítható géppel kellett volna a csúcspontjára érnie, ám a folyamatos technikai akadályok (például az eredetileg tervezett kémiai reaktorokból egyszerűen nem fért el elegendő a repülőgép gyomrába, majd az üzemanyag-mennyiséget kellett megkurtítani) miatt a költségek elszabadultak, a határidők pedig tarthatatlanná váltak. A végső csapást az adta meg, hogy a hatótávolság is messze kisebb lett, mint eredetileg számolták. A program megálmodásakor úgy vélték, hogy legalább 800 km-ről képes lesz a célpontok megsemmisítésére.
Az első tesztlövés egy ballisztikus rakétára a YAL-1A-val, infravörös tartományban készült videón, így a levegő részecskéit felhevítve látható a lézernyaláb is
A már említett fókuszálás problémáját az ABL esetén a főlézer melletti két másik szilárdtest lézer hivatott orvosolni, az egyik a célpont távolságát méri pontosan, a másik pedig a légköri torzításokat, ezek alapján állapíthatják meg a főlézer fókuszát. A probléma az, hogy még így is csak mintegy 600 km távolságból képes a folyékony hatóanyagú ballisztikus rakétákat megsemmisíteni (ott az üzemanyag berobbanhat), míg a masszívabb szilárd hajtóanyagú rakéták ellen már csak 300 kilométeren belül hatásos. Ilyen közel a rakéták indítási pontjához járőröztetni állandóan egy YAL-1A gépet iszonyatosan kockázatos és költséges, így az egész koncepció összeomlott.
A YAL-1A orra, a nagy energiájú lézer tornya "tárolási" pozicíóban
Az ilyen programoknál "érdekes módon" mindig csak utólag lehet hallani kritikus hangokat. Miután a programot lelőtték, persze megkönnyebbülten nyilatkoztak a légierő tisztjei olyanokat, hogy igazából ők sose látták hogy lesz ebből bevethető, harcképes eszköz, pláne nem úgy, hogy darabja több, mint egymilliárd dollárba kerül, az üzemeltetése pedig évente 100 millió dollárnál is többe.
Hol
vannak a lézerfegyverek?
2011.
augusztus 30. 00:12, kedd
Persze
nem az ABL volt az egyetlen amerikai lézerfegyver program. Az
1996-ban indult THEL és MTHEL (Tactical High Energy Laser / Mobil
Tactical High Energy Laser, vagyis Taktikai Nagy Energiájú Lézer
és ennek mobil verziója) egy Izraellel közösen megálmodott
rendszer volt. A 100 kW energiájú kémiai lézer üzemanyaga
etilén, nitrogén-trifluorid, deutérium és hélium, a feladata
pedig ellenséges aknagránátok és tüzérségi rakéták
(katyusák) megsemmisítése, még mielőtt a saját csapatok fölé
érne. A tesztlövészeteken 2000 és 2004 között összesen 28
darab 160 mm-es tüzérségi rakétát, tüzérségi gránátot és
aknagránátot semmisítettek meg vele, ám maga a lézer nagy és
drága volt, az üzemeltetése pedig körülményes.
Az MTHEL tesztverziójának tornya...
Izrael (és később az Egyesült Államok is) az Arrow ballisztikus-rakéta elhárító rakétarendszer felé, illetve a C-RAM (a haditengerészetnél használ Phalanx 20 mm-es közel-légvédelmi gépágyú teherautóra telepített változata) felé fordult.
...és a helyette irakba küldött C-RAM - klikk a nagyobb képhez!
A repülőgépekre telepített lézereknél az ATL (Advanced Tactical Laser ~ Fejlett Taktikai Lézer) program az ABL kistestvére volt, hasonló kémiai lézerrel, de csak 100 kW-os teljesítménnyel, egy C-130-as teherszállító gépbe szerelve. A légierő elvárása szerint az ATL az AC-130 "Gunship" repülőgépek méltó utódja lehet, 105 mm-es tarackágyúja és 40 mm- illetve 25 mm-es gépágyúk helyett lézerrel semmisítve meg az ellenséges földi célpontokat.
Az ATL programhoz átalakított C-130H, a hasán a lézerágyú tornya
2009-ben egy videón prezentálták azt, hogy a lézer egy sivatagban álló autó-motorháztőt éget össze - de ennél egy picivel többre lenne szükség ahhoz, hogy valóban használható eszköz legyen belőle. Azóta nem is hallani róla semmit.
Az ATL tesztje 2009 augusztusában
A légierő persze nem vesztette el (teljesen) a bizodalmát a lézerekben, de a meglehetősen körülményes kémiai lézerek helyett a szilárdtest lézerek felé fordult. A korábbi tervek szerint az F-35 Lightning II. vadászgépekbe is majd ilyen kerülhet, a korábbi típusok pedig a szárnyaik alatt két konténerben vihetik majd a lézert (az egyik az energiát biztosítja, a másik maga a lézer). Azonban jelenleg még jelenleg nem sikerült áttörést elérni, noha az első tervek szerint mostanra már a rendszer tesztelésénél kellene tartani. A jelenlegi ütemterv már csak 2020 utánra várja a vadászgépekről bevethető lézerfegyvert.
Fantáziarajz a lézerágyúkkal felszerelt F-35-ösökről
A szárazföldön az MTHEL utódja, a HEL TD (High Energy Laser Technology Demonstrator ~ Nagy Energiájú Lézer Technológiai Bemutató). Ez egy teherautóra szerelt szilárdtest lézer, és az MTHEL-hez hasonlóan a tüzérségi gránátok, rakéták elleni védelem lesz a célja. Jelenleg a lézer optikai rendszerének teherautóra-integrálásánál tartanak.
Fantáziarajz a HEL TD járműről
A fegyvernemek közül a haditengerészet még kimaradt, de ők sem akarnak lemaradni a technológiai versenyben. A tengerészek a hadihajók közel-légvédelmét akarják megoldani lézerrel, amit eredetileg a 20 mm-es Phalanx rendszer látott el. A haditengerészet a Szabad-Elektronos Lézer (FEL, Free-Electron Laser) technológiát támogatta, amelynél szabad elektronok segítségével hoznak létre fotonokat. E megoldás előnye, hogy nagyon széles spektrumon lehet a lézernyalábot létrehozni, így a légköri viszonyoknak legmegfelelőbb hullámhosszon működhet majd, kivédve a szilárdtest és kémiai lézerek egyik problémáját, nevezetesen hogy az általában vörös vagy infravörös tartományban dolgozó lézerek nyalábját a légkör nedvességtartalma könnyen megtörheti.
Elképzelés a lézerágyúkkal felszerelt CG(X) cirkálóról bő 10 éve
Idén februárban meg is jelentek a hírekben a minden eddiginél erősebb lézerről szóló hírek. Csak éppen azt értették sokan félre, hogy itt szó nincs arról, hogy most aztán ott van az amerikai haditengerészet kezében minden eddiginél erősebb lézere, csupán arról, hogy a szabad-elektronok létrehozásában értek el szép teljesítményt. Csakhogy maga a lézer még mindig a 14 kW-os régióban leledzik, és bár a haditengerészet további pénzt kért a program számára, júniusban a politikusok kihúzták a szőnyeget a program alól, mert korántsem osztották a lézeren dolgozó tudósok és mérnökök hurráoptimizmusát.
A
haditengerészet ettől persze még nem marad lézer nélkül. A LAWS
(LAser Weapon System ~ Lézer Fegyver Rendszer) egy szilárdtest
lézer, valahol 15 kW körüli teljesítménnyel. A rendszerrel már
kilenc célgépet lőttek le, de még egyetlen közeledő rakétát /
robotrepülőgépet sem. A LAWS kifejezetten a közel-légvédelemre
készül, és 2018-ra szeretnék a hajókon látni. Hangzatos
szövegekből persze itt sincs hiány: a haditengerészet a "deep
magazine" (~feneketlen lőszertároló) frázissal él, vagyis
amíg egy gépágyú vagy rakétarendszernél csak korlátozott
lőszerkészlettel lehet operálni, addig a lézernél csak a kellő
mennyiségű elektromos energia határolja be a felhasználást.
A LAWS közel-légvédelmi demonstrációs rendszer
No persze nem csak az Egyesült Államokban dolgoznak lézereken, sőt, nemrég kiderült, hogy a szovjetek igencsak megelőzték őket. Az 1980-as években Ronald Reagen "csillagháborús" tervétől volt hangos a média, ám az ahhoz kapcsolódó lézerfegyver-tesztek legfeljebb a tervezőasztalig jutottak el. Azonban a nyugaton felmerült rendszerek, mint az ALL megkapták a szovjet ellenpárjukat, egy IL-76MD-ből épített, A-60 típusjelzésű kísérleti gép képében.
Az orosz RA-86879 regisztrációs számú A-60 idén májusban
A lézeréről nem sokat tudni, feltehetően széndioxid-gáz lézer vagy kémiai lézerről lehet szó. Az első gép 1981-ben repült, a második 1991-ben, de rögtön ezután a gépek földrekényszerültek a pénzhiány miatt. Egy kép szerint pedig 2009-ben az egyik gép repült, más képek tanulsága szerint pedig az egyik gép viszonylag jó állapotban áll egy reptéren ma is.
Ahogy a nyugatiak elképzelték a szovjet önjáró légvédelmi lézert
Egy másik program az még az MTHEL előtt hasonló elképzeléssel élt, vagyis rövid hatótávolságú légvédelem, teherautókra telepítve. Az Almaz-Antej által készült prototípus szén-dioxid lézerrel volt felszerelve, és a képek tanulsága szerint célgépek ellen kipróbálták. A Szovjetunió széthullását azonban ez a program se élte túl.
Az 1K17 lézer-harcjármű 2010-ben
Egy
kép a nyugati médiából arról, hogy használnák a szovjetek a
lézer-harcjárművet Afganisztánban: a harckocsik előtt haladva
óvná őket a páncéltörő rakétáktólA szovjetek - hűek maradva pragmatikus megközelítésükhöz - egy szilárdtest rubinlézer-rendszert is megépítettek. Fénypumpált rubinlézer volt a világ első lézere, így a technológia ismert és kiforrottnak tekinthető volt az 1980-as években is, vagyis kevés kockázattal járt a program. Ilyen lézerből néhányat egy harcjármű alvázára szereltek, hogy együtt tudjanak haladni a harckocsi- és gépesített gyalogsággal, megsemmisítve az ellenséges páncéltörő rakétákat és tüzérségi lövedékeket, amelyek veszélyt jelenthetnek rájuk. Másodlagos alkalmazási köre pedig az ellenséges harcjárművek optikájának tönkretétele, illetve az ellenséges katonák megvakítása volt. Legalább egy jármű elkészült, ám rendszeresítésre már nem került.
A lézer, mint már harctéren lévő eszköz
Noha a lézerfegyverek megjelenése még várat magára, a lézer már évtizedek óta jelen van a harcjárművekben. Még az 1960-as évektől kezdve gyorsan elkezdett terjedni távolságmérő eszközként. Korábban a cálpont távolságának megállapítására optikai távolságmérőket használtak, ám ezek alkalmazása körülményes volt, továbbá éjszaka egész egyszerűen nem lehetett őket megfelelően használni. A lézerrel automatikusan, gyorsan és nagy pontossággal lehet megállapítani a cél távolságát, így az 1970-es évek végétől kezdve minden harcjárművön kiváltották a távolságmérésnél az optikai céleszközöket.
AN/PED-1 lézeres célmegjelölő berendezés
A másik fontos alkalmazásuk a célpont "megfestése" a lézeres rávezetésű irányított fegyvereknél. Ez lehet légibomba vagy egy rakéta irányítórendszere számára. Ezek ellen manapság már általánosan érzékelőkkel látják el a harcjárműveket, amelyek figyelmeztetik a személyzetet, ha egy bizonyos frekvenciatartományú sugár éri őket. A szárazföldi harcjárművekre telepített rendszerek ilyenkor általában automatikusan ködgránátokat vetnek a beérkező lézer irányába, megtörve azt, így elfedve a harcjárművet az ellenség elől.
Egy kevésbé ismert módszer a vakítás. Még 1992-ben két Bradley lövészpáncélosra szerelt AN/VLQ-7 Stringray lézeres "zavaró" rendszer (ez a politikailag korrekt megnevezés) megjárta az Öböl-háborút, noha bevetésre nem kerültek. Az AN/VLQ-7 ha aktiválják, egy kis energiájú lézerrel pásztázza az előtte lévő területet. Ha a lézer visszaverődik egy (ellenséges) jármű optikájáról, akkor azt befoghatja, és nagyobb energiára kapcsolva "tüzel rá". Hogy mi történik, az az adott optikától függ; ha az optika túloldalán egy ellenséges katona ül, akkor megvakíthatja őt, ha az optika digitális képalkotó rendszerhez tartozik, akkor azt rongálhatja meg.
AN/VLQ-7 lézeres vakító berendezés egy M3 Bradley harcjárművön
Mi sem természetesebb, hogy a mai környezetben az ellenséges katonák megvakítását nyíltan nem vállalják (vállalhatják) fel a hadseregek, ezért nem verik nagy dobra a létezésüket (aligha fogjuk a Discovery Channelen viszontlátni őket), illetve találnak ki különféle jelzőket az ilyen eszközökre. (Nyilván sokkal humánusabb simán ízekre robbantani azt a szerencsétlen katonát.) Egyébként ilyen rendszert megfigyeltek már kínai harckocsikon is.
AN/AAQ-24(V) DIRCM rendszer tesztje - a rakéta hőkövető feje ugyanígy vakulna meg
E téren a következő lépcsőfok is megjelent már. A DIRCM (Directional Infrared Counter Measures ~ Irányított Infravörös Ellen-Tevékenység) rendszerek célja az, hogy egy közeledő hőkövető rakéta érzékelőjét egy viszonylag kis energiájú lézerrel tönkretegyék. Ilyen rendszerek már ma is rendszerben vannak helikoptereken és vadászgépeken. Viszont a lézerágyú, mint olyan, még mindig csak álom, és a jelek szerint még egy ideig az is marad.
Megépítették
az antilézert
2011.
február 20. 16:37, vasárnap
Első
alkalommal készítették el az antilézert, ami ahelyett hogy
kibocsátaná, elnyeli a fényt. Az új eszköz rendkívül hatékony
az energia elnyelésében, neve ellenére azonban ne egy
lézerpajzsra gondoljunk.Az
antilézer, melynek prototípusa még csak az infravörös tartomány
adott hullámhosszait nyeli el, az elektronikus számítógépes
chipekbe integrált fényalapú eszközöknél hozhat áttörést.
Más kutatócsoportok is készítettek már hasonló eszközöket,
folyamatosan pattogtatva a fényt egy tükör és egy fényelnyelő
anyag között. Az újdonság egy új alapelvben, az idő
visszafordításában rejlik. A technika a mögöttes matematika
megfordításával visszapörgeti a folyamatokat, esetünkben egy
plusz jel mínuszra cserélésével ugyanannyi energiát nyelet el
az antilézerrel, mint amennyi energiát egy hagyományos lézer
termel.
A lézer ragyogását fotonok özöne adja, amik egy fényerősítő anyag, például kristály, üveg, vagy félvezető belsejében pattognak, erőteljes, koherens sugarat alkotva. 2010-ben Douglas Stone a Yale Egyetemen felvázolt egy módszert a folyamat megfordítására. A beérkező sugarat két egyforma erősségű sugárra osztják, majd azokat tükrökkel szinkronizálják, végül egy fényelnyelő szilíciumostya két ellentétes oldalára irányítják. Az energia, amit a szilícium nem nyel el, a sugarak ütközésekor eltűnik, ez azonban kevesebb a sugár energiájának 1 százalékánál, így az új módszer sokkal hatékonyabb az elnyelésben, mint a hagyományos megoldások.
Az elv tesztelésére mostanáig kellett várni. Az ugyancsak a Yale-en dolgozó Hui Cao egy 110 mikrométer széles szilíciumostyával a gyakorlatban is megvalósította Stone és csapata elméleti munkáját. Az ostya szélességének változásával az elnyelhető fény hullámhossza is változik. Cao kísérletében a 110 mikrométeres ostya 998,5 nanométeres hullámhosszú, az infravörös tartományba tartozó fény 99,4 százalékát nyelte el, hővé alakítva azt. "A kísérlet tökéletesen alátámasztotta az elmélet" - mondta Stone. "Ennél jobbra nem is számíthattunk volna"
Az
antilézerek a jövő optikai számítógépeiben játszhatnak
szerepet, amik a fényt használják az adatátvitelhez, jelentősen
felgyorsítva a számításokat. Az antilézerek hatékonyan
modulálhatnák a fény intenzitását, vagy a fényjeleket
elektronikussá alakíthatnák a processzoron belüli
feldolgozáshoz.
Közelebb
került a valósághoz a vonósugár
2010.
szeptember 11. 17:08, szombat
Az
Ausztrál Nemzeti Egyetem kutatói kifejlesztették a részecskék
nagy távolságokról történő mozgatásának technikáját
kizárólag a fény erejének segítségével.A
futurisztikus vonósugár elv jelenleg még csak kicsiben működik,
tekintve a távolságot és a mozgatott objektumokat. Andrei Rode
professzor csapata az egyetem Lézerfizikai Központjában másfél
méteres távolságból mozgatott egy speciális tervezésű
lézerrel porszemnyi részecskéket. Ugyancsak jelentős különbség
az ausztrál modell és a Star Wars vonósugara között, hogy a
laboratóriumi lézersugár nem működik a világűr vákuumában.
Az ausztrálok áttörésének a Földön lesz számos fontos
alkalmazása, többek között a mikro-szerkezetek és az
elektronikai alkatrészek összeszerelésében.
Rode professzor elmondása szerint csapata egy üreges, középen fénymentes lézersugárral a "sötét magban" ejtett foglyul fényelnyelő részecskéket. Az üreges sugár fényes külső fala ugyanis felmelegíti a levegőt, egy magas hőfokú gátat képezve - ez a hőhatás, illetve a levegő alkalmazása zárja ki az űrbeli alkalmazást. A részecskék ezután az optikai csővezetékként viselkedő fénysugárban fel és le mozognak.
"Amikor az apró részecskék csapdába esnek ebben a sötét magban nagyon érdekes dolgok mennek végbe" - mondta Rode. "Ahogy a gravitáció, a légáramlatok, és a levegő molekuláinak véletlenszerű mozgásai kilökik a részecskéket a középpontból, egyik oldalukat megvilágítja a lézer, míg a másik oldaluk sötétben marad. A kialakult fotofór hatás parányi tolóerőt generál, gyakorlatilag visszalökve a részecskét a sötét magba. A foglyul ejtő mechanizmus mellett a sugár energiájának egy része és a kapott erő végigvezeti a részecskét az üreges lézervezeték mentén."
 Rode professzor (középen) csapatával |
A kutatás részleteiről szeptember 23-tól olvashatunk az egyetem ScienceWise online magazinjában.
Új
korszakot hozhat a világ legkisebb félvezető lézere
2009.
szeptember 2. 13:02, szerda
A
Berkeley Egyetem kutatói új mérföldkőhöz értek a
lézerfizikában, megalkotva a világ legkisebb félvezető lézerét,
ami képes egy protein molekula által elfoglaltnál kisebb térben
látható fényt előállítani, még pontosabbá téve a
lézersugarakat.A vívmány több
újítás fejlődését segíti. Ilyenek a DNS molekulák
szondázását, manipulálását és elemzését lehetővé tevő
nanolézerek, az optikai alapú telekommunikáció, ami a jelenlegi
technika sebességének a sokszorosát ígéri, valamint az optikai
számítógép, amiben a fény felváltja az elektromos áramköröket,
ugyancsak növelve a sebességet és a számítási
teljesítményt.
"Munkánk megdönti a lézerek korlátairól alkotott hagyományos nézeteket, hatalmas lépést téve a biomedikai, kommunikációs és számítástechnikai területek alkalmazásai felé" - mondta Xiang Zhang gépészmérnök professzor, a Berkeley Nanoméretű Tudományos és Mérnöki Központjának igazgatója, aki a Nature augusztus 30-i számában publikálta tanulmányát.
"Munkánk megdönti a lézerek korlátairól alkotott hagyományos nézeteket, hatalmas lépést téve a biomedikai, kommunikációs és számítástechnikai területek alkalmazásai felé" - mondta Xiang Zhang gépészmérnök professzor, a Berkeley Nanoméretű Tudományos és Mérnöki Központjának igazgatója, aki a Nature augusztus 30-i számában publikálta tanulmányát.
Bár általánosan elfogadott, hogy az elektromágneses hullámok - köztük a lézerfény - nem fókuszálható hullámhosszának felénél kisebb sugárba, a kutatók találtak egy módszert a fény nanoméretű összesűrítésére. A kulcs az úgynevezett felületi plazmonok alkalmazása. A felületi plazmonok az elektronok sűrűségének fluktuációi egy fém felületen, amik képesek elnyelni a fényt, végigfutni a felületen, majd újra kibocsátani ezt az energiát. Sokkal kisebbek, mint a látható fény hullámhossza, vagyis képesek lennének fenntartani egy lézert egészen parányi területen is.
A tudósok az utóbbi időben egy életképes felületi plazmonlézer előállításán versenyeznek, ami képes fenntartani és hasznosítani ezeket a parányi optikai ingereket. Mindazonáltal a fémekben lakozó ellenállás a keletkezésük után szinte azonnal szétszórja ezeket a felületi plazmonokat, ami alaposan megnehezíti a lézerhez szükséges elektromágneses mező létrehozását.
Zhang és kutatócsapata egy új megközelítést használt a fényenergia elvesztésének megakadályozásához, a hajszálnál ezerszer vékonyabb kadmium szulfid nanodrótokat társítottak egy ezüst felülethez, amit egy mindössze 5 nanométeres szigetelő hézag választott el egymástól, utóbbi egy protein molekula méretének felel meg. Ebben a szerkezetben a hézag fényt tárol egy, a hullámhosszánál hússzor kisebb területen. Mivel a fényenergia főként ebben a parányi nem fémes térben tárolódik, a veszteség jelentősen csökkent.
Miután a "hibrid" megoldással sikerült a veszteség kontrollálása, a kutatók megkezdhették a fény felerősítését. "Amikor ilyen kis méreteken dolgozunk, nincs sok helyünk játszadozni" - mondta Rupert Oulton, Zhang kutató segédje, aki tavaly elsőként foglalta elméletbe ezt a megközelítést. "Megoldásunkban a nanodrót egyszerre tölti be a korlátozó mechanizmus és az erősítő szerepét"
A fény foglyul ejtése és megtartása ilyen kis területeken annyira szélsőséges körülményeket teremt, ami nagyban megváltoztatja a fény és az anyag kölcsönhatását. Erről a fény spontán emissziójának növekedése árulkodik, magyarázzák a tanulmány szerzői, akik hatszoros növekedést mértek az 5 nanométeres hézagban foglyul ejtett fény spontán emissziójában.
A Berkeley kutatói által alkalmazott félvezető anyagok és gyártástechnológiák teljesen általánosnak számítanak a modern elektronikai iparban. "Ami különösen izgalmas az általuk itt bemutatott plazmonos lézerekben, hogy szilárd állapotúak és teljesen kompatibilisek a félvezetőgyártással" - mondta Volker Sorger, Zhang egyik hallgatója, a tanulmány társszerzője. A lényeg pedig hogy a félvezetők közötti területen megkonstruált hibrid plazmonokkal sikerül elég hosszan fenntartani a fényt ahhoz, hogy az oszcillációk egy koherens állapotba stabilizálódjanak, ami a lézer egyik fő jellemvonása.
"Munkánk összekapcsolhatja az elektronika és az optika világát, méghozzá molekuláris méreteken" - mondta Zhang, aki reméli, hogy a fényt végül sikerül összezsugorítani egy elektron hullámhosszára, ami egy nanométer körül mozog, így a kettő egyenlő körülmények között dolgozhatna együtt. "Az optika előnyei az elektronikával szemben sokszorosak" - tette hozzá Thomas Zentgraf, aki szintén részt vett a kutatásban. "Az optika alkalmazásával az eszközök sokkal energia-hatékonyabbá válnának, miközben nagyobb sebességet és sávszélességet érhetnének el."
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése