Lapkritį buvo paskelbta, kad eksperimentas „Plasma Crystal“ TKS bus nutrauktas. Speciali įranga eksperimentui buvo įdėtas į krovininį laivą „Albert Einstein“ ir sudegintas su juo aukščiau Ramusis vandenynas. Taip viskas ir baigėsi ilga istorija, bene garsiausias kosmoso eksperimentas. Noriu apie tai pakalbėti ir šiek tiek apie mokslą TKS apskritai.
Kur atradimai?
Visų pirma, reikia padaryti šiek tiek demotyvuojančią įžangą. Šiuolaikinis mokslas- tai ne kompiuterinis žaidimas, kur iš principo nėra nenaudingas tyrimas, ir kiekvienas atradimas suteikia pastebimą premiją. Ir, deja, laikai jau praėjo, kai toks vienišas genijus kaip Edisonas vienas galėjo išrasti daug gyvenimą keičiančių prietaisų. Dabar mokslas yra metodinis judėjimas aklai visais prieinamais keliais, kuris yra vykdomas didelės organizacijos, trunka metus ir gali duoti nulinių rezultatų. Todėl informacija apie TKS tyrimus, kuri skelbiama reguliariai, nepritaikant populiariajam mokslui, atrodo, atvirai kalbant, labai nuobodi. Tuo pačiu metu kai kurie iš šių eksperimentų yra tikrai įdomūs ir, jei jie nežada mums akimirksniu pasakiški rezultatai, tada jie suteikia vilties geriau suprasti, kaip veikia pasaulis ir kur turėtume eiti siekdami naujų esminių ir taikomųjų atradimų.Eksperimento idėja
Yra žinoma, kad medžiaga gali egzistuoti keturiose fazėse – kietoje, skystoje, dujinėje ir plazminėje. Plazma sudaro 99,9% Visatos masės, nuo žvaigždžių iki tarpžvaigždinių dujų. Žemėje plazma yra žaibas, šiaurės pašvaistė ir, pavyzdžiui, dujų išlydžio lempos. Plazma, kurioje yra dulkių dalelių, taip pat labai paplitusi - tai planetiniai žiedai, kometų uodegos, tarpžvaigždiniai debesys. O eksperimento idėja buvo dirbtinai sukurti plazmą su dulkių mikrodalelėmis ir stebėti jos elgesį žemės gravitacijos ir mikrogravitacijos sąlygomis.
Pirmajame eksperimento variante (paveikslėlyje) ampulė su dulkėta plazma buvo apšviesta Saulės spinduliais, plazmoje esančios dulkės apšviestos lazeriu, o apšviestas plotas nufilmuotas fotoaparatu. Vėliau buvo naudojami sudėtingesni eksperimentinės patalpos. „Juodoji statinė“, kuri sudegė kartu su „Albertu Einšteinu“, buvo jau trečios kartos instaliacija.
Rezultatai
Mikrogravitacijos eksperimentai pateisino mokslininkų viltis - dulkių plazma jo struktūra tapo kristalinė arba pasižymėjo skysčių savybėmis. Skirtingai nei idealios dujos, kuriame molekulės juda chaotiškai (žr. terminį judėjimą), dulkėta plazma, būdama dujos, pasižymi kietų ir skystų kūnų savybėmis – galimi lydymosi ir garavimo procesai.Kartu buvo ir netikėtų atradimų. Pavyzdžiui, kristale gali atsirasti ertmė. Kodėl vis dar nežinoma.
Tačiau netikėčiausias atradimas buvo tas, kad dulkėta plazma tam tikromis sąlygomis suformavo spiralines struktūras, panašias į DNR! Galbūt net gyvybės Žemėje kilmė kažkaip susijusi su dulkių plazma.
Perspektyvos
Daugiamečių plazminių kristalų eksperimento tyrimų rezultatai rodo esminę galimybę:- Unikalių savybių turinčių nanomedžiagų susidarymas dulkėtoje plazmoje.
- Medžiagų nusodinimas iš dulkėtos plazmos ant pagrindo ir naujų tipų dangų gavimas - daugiasluoksnės, porėtos, kompozitinės.
- Oro valymas nuo pramoninių ir radiacinių emisijų bei mikroschemų ėsdinimo plazmoje metu.
- Negyvų daiktų ir gyvų būtybių atvirų žaizdų sterilizacija plazma.
Deja, visas šis grožis bus prieinamas ne anksčiau kaip po dešimties metų. Nes remiantis darbo rezultatais reikia statyti eksperimentines taikomąsias instaliacijas, prototipus, atlikti bandymus ar klinikiniai tyrimai, organizuoti masinę gamybą.
Byla apie vadinamąją akademiko Vladimiro Fortovo „plazmos kristalas“.
Diskusijos tema:
„Plazmos kristalo“ projektas (plazmos-dulkių kristalai mikrogravitacijos sąlygomis), realios ir įsivaizduojamos jo taikymo perspektyvos, aplinkybės, susijusios su „plazmos kristalu“.
Medžiagos rasite temose:
„Suktybė: Mokslų akademijos vakuuminis Klondaikas“,
„Dėmesys MEGABRAZH komitetui. Aptariame torsioninius laukus, nanopasaulius, plazmos kristalus, superstygas.
„Citata apie akademiko Fortovo plazmos kristalą“).
Trumpas populiarus plazmos kristalų projekto aprašymas:
„Jei aš turiu plazmą, standartinę, standartinę, įprastą, pavyzdžiui, kaip toje pačioje liuminescencinėje lempoje, ir į ją pilu dulkes, tai kiekviena dulkių dėmė bus įkraunama iki vieno ar dviejų elektronų voltų potencialo. Dulkių grūdeliai pradės sąveikauti... o laboratorinėmis sąlygomis aš gaunu tuos pačius procesus, kurie vyksta žvaigždėse“ (Akademikas Vladimiras Fortovas. Interviu su parlamentiniu laikraščiu, Nr. 790, 2001-08-23 Kategorija: sensacijos XXI amžiaus kristalai iš kosmoso)
Trumpas pažadų sąrašas plazmos kristalų projektui
A) Naujos kartos branduolinės baterijos sukūrimas
B) Deimantų gamyba švarus vanduo kelių centimetrų dydžio
B) Gamyba vaistai aukštas gryninimo laipsnis
D) Labai efektyvios cheminės katalizės vykdymas
D) Radioaktyviųjų emisijų pašalinimas branduolinių nelaimių metu
E) Naujo tipo variklių, skirtų tarpžvaigždiniams skrydžiams, sukūrimas
Eksperimentų aprašymas:
„MOKSLINIAI TYRIMAI RUSIJOS SEGMENTE
TECHNINIAI EKSPERIMENTAI IR TYRIMAI
EKSPERIMENTAS "PLAZMA KRISTALAS"
Mokslinis vadovas: Rusijos mokslų akademijos akademikas V.E. Fortai
Naudota mokslinė įranga:
Įranga "Plasma Crystal-3":
Eksperimentinis blokas.
- Sukurtos plazmos iškrovos dažnis - 13,56 MHz
- Dujų slėgis darbo kameroje - 0,03 - 0,1 mm Hg. Art.
- Monodispersinių dalelių tankis - 1,5 g/cc
- Dulkių dalelių dydžiai - 3,4 ir 6,9 mikronai
Turbo siurblys;
Telemokslinė įranga, skirta procesui valdyti ir eksperimento rezultatams fiksuoti.
Eksploatacinės medžiagos:
Hi-8 vaizdo kasetės, skirtos plazminių dulkių struktūrų susidarymo procesui įrašyti;
PCMCIA kortelė eksperimento parametrams (dujų slėgiui, RF spinduliuotės galiai, dulkių dalelių dydžiams ir kt.) įrašyti.
Tikslas:
1a etapas. Plazmos ir dulkių struktūrų tyrimas aukšto dažnio talpinės iškrovos dujų išlydžio plazmoje.
1b etapas. Plazmos ir dulkių struktūrų tyrimas nuolatinės srovės švytėjimo išlydžio plazmoje.
2 etapas. UV spektro poveikio tyrimas kosminė spinduliuotė apie fotoemisijos įkrautų makrodalelių ansamblio elgesį.
3 etapas. Plazmos-dulkių struktūrų atviroje erdvėje, veikiant Saulės UV spinduliuotei, plazmos srautams ir jonizuojančiai spinduliuotei, tyrimas.
Užduotys:
Studijuoja fizikiniai reiškiniai plazmos-dulkių kristaluose įvairių lygių spaudimas inertinės dujos ir HF generatoriaus galia mikrogravitacijos sąlygomis
Laukiami rezultatai:
Įkrautų kietųjų dulkių mikrodalelių tvarkingų struktūrų plazmoje formavimo ir valdymo technologijos kūrimas“
(pagal oficialų RSC Energia pranešimą)
INFORMACIJA DISKUSIJŲ DALYVIAMS
Diskusijos taisyklės
1. Pranešimai skelbiami išskirtinai aptariama tema ir su esminiais argumentais.
2. Jei argumentai medžiagoje pateikiami su nuoroda, pateikiama teksto dalis, esanti nuoroda arba anotacija, aiškiai paaiškinant, koks yra ryšys. šis tekstas yra susiję su aptariama tema.
3. Klausimai užduodami tik dėl pateiktų argumentų pagrįstumo.
4. Moderatoriai neleis nukrypti nuo taisyklių. Visi taisyklių neatitinkantys pranešimai bus ištrinti iš temos ir perkelti į atskirą aplanką.
Megarazor komiteto sekretoriatas
Lapkritį buvo paskelbta, kad eksperimentas „Plasma Crystal“ TKS bus nutrauktas. Speciali eksperimentui skirta įranga buvo patalpinta krovininiame laive Albert Einstein ir sudeginta kartu su juo virš Ramiojo vandenyno. Taip baigėsi ilga bene garsiausio kosminio eksperimento istorija. Noriu apie tai pakalbėti ir šiek tiek apie mokslą TKS apskritai.
Kur atradimai?
Visų pirma, reikia padaryti šiek tiek demotyvuojančią įžangą. Šiuolaikinis mokslas nėra kompiuterinis žaidimas, kuriame iš esmės nėra nenaudingų tyrimų, o kiekvienas atradimas suteikia pastebimą premiją. Ir, deja, laikai jau praėjo, kai toks vienišas genijus kaip Edisonas vienas galėjo išrasti daug gyvenimą keičiančių prietaisų. Dabar mokslas yra metodinis judėjimas aklai visais prieinamais keliais, kurį vykdo didelės organizacijos, trunka metus ir gali atvesti iki nulinių rezultatų. Todėl informacija apie TKS tyrimus, kuri skelbiama reguliariai, nepritaikant populiariajam mokslui, atrodo, atvirai kalbant, labai nuobodi. Tuo pačiu metu kai kurie iš šių eksperimentų yra tikrai įdomūs ir, jei jie nežada mums tiesioginių nuostabių rezultatų, jie suteikia mums vilties geriau suprasti, kaip veikia pasaulis ir kur turėtume eiti siekdami naujų fundamentalių ir taikomųjų atradimų. .Eksperimento idėja
Yra žinoma, kad medžiaga gali egzistuoti keturiose fazėse – kietoje, skystoje, dujinėje ir plazminėje. Plazma sudaro 99,9% Visatos masės, nuo žvaigždžių iki tarpžvaigždinių dujų. Žemėje plazma yra žaibas, šiaurės pašvaistė ir, pavyzdžiui, dujų išlydžio lempos. Plazma, kurioje yra dulkių dalelių, taip pat labai paplitusi – tai planetų žiedai, kometų uodegos, tarpžvaigždiniai debesys. O eksperimento idėja buvo dirbtinai sukurti plazmą su dulkių mikrodalelėmis ir stebėti jos elgesį žemės gravitacijos ir mikrogravitacijos sąlygomis.
Pirmajame eksperimento variante (paveikslėlyje) ampulė su dulkėta plazma buvo apšviesta Saulės spinduliais, plazmoje esančios dulkės apšviestos lazeriu, o apšviestas plotas nufilmuotas fotoaparatu. Vėliau buvo naudojamos sudėtingesnės eksperimentinės sąrankos. „Juodoji statinė“, kuri sudegė kartu su „Albertu Einšteinu“, buvo jau trečios kartos instaliacija.
Rezultatai
Eksperimentai mikrogravitacijos sąlygomis pateisino mokslininkų viltis – dulkėta plazma tapo kristalinės struktūros arba pasižymėjo skysčių savybėmis. Skirtingai nuo idealių dujų, kuriose molekulės juda chaotiškai (žr. terminį judėjimą), dulkėta plazma, būdama dujos, pasižymi kietųjų ir skysčių savybėmis – galimi lydymosi ir garavimo procesai.Kartu buvo ir netikėtų atradimų. Pavyzdžiui, kristale gali atsirasti ertmė. Kodėl vis dar nežinoma.
Tačiau netikėčiausias atradimas buvo tas, kad dulkėta plazma tam tikromis sąlygomis suformavo spiralines struktūras, panašias į DNR! Galbūt net gyvybės Žemėje kilmė kažkaip susijusi su dulkių plazma.
Perspektyvos
Daugelį metų trukusių „Plazmos kristalų“ eksperimento tyrimų rezultatai rodo esminę galimybę:- Unikalių savybių turinčių nanomedžiagų susidarymas dulkėtoje plazmoje.
- Medžiagų nusodinimas iš dulkėtos plazmos ant pagrindo ir naujų tipų dangų gavimas - daugiasluoksnės, porėtos, kompozitinės.
- Oro valymas nuo pramoninių ir radiacinių emisijų bei mikroschemų ėsdinimo plazmoje metu.
- Negyvų daiktų ir gyvų būtybių atvirų žaizdų sterilizacija plazma.
Mokslininkai ruošiasi susitikti su gyvybe Saulės gelmėse. Mokslininkai ketina rasti genetinis kodas V poliarinės šviesos. Mokslininkai ieško žvalgybos dujų ir dulkių diskuose. Mokslininkai ruošiasi rasti genus fluorescencinėje lemputėje. Kas tai yra? Sakote, „geltonųjų“ laikraščių antraštės? Nieko panašaus! Iš tiesų, moksliniai žurnalai netrukus gali būti užpildyti šiais neįprastais teiginiais. Žinoma, jei pasitvirtins vienas nesenas atradimas.
Įprasta plazma yra jonizuotos dujos, kurios yra beveik neutralios. Kitaip tariant, plazma yra jonų ir elektronų „rinkinys“. Jų elektros krūvis bendra yra neutrali, todėl plazma nėra įkrauta. Jis turi neįprastų savybių, sąveikauja su išoriniais magnetiniai laukai ir yra laidi terpė.
Plazma vadinama ketvirtąja materijos būsena – be kietos, skystos ir dujinės. Iš pirmo žvilgsnio plazma yra kažkas reto ir egzotiško, bet tai klaidingas supratimas. Remiantis kai kuriais skaičiavimais, ji sudaro iki 99% Visatos, nes ji sudaro didžiąją dalį galaktikų, žvaigždžių ir tarpžvaigždinių dujų.
Tačiau kai kurie fizikai domisi ne tiek įprasta plazma, kiek daugiau sunkus atvejis- vadinamoji dulkėta plazma.
Dulkėta plazma nuo „tiesiog plazmos“ skiriasi tuo, kad yra dulkių grūdelių – mažyčių dalelių, kurių skersmuo nuo 10 iki 100 nanometrų. Dulkių plazmą laboratorinėmis sąlygomis praėjusio amžiaus 2 dešimtmetyje pirmą kartą pastebėjo Irvingas Langmuiras. Nobelio premijos laureatas chemijoje, kuris iš tikrųjų pasiūlė įvesti žodį „plazma“ į mokslinį vartojimą.
Tačiau nuo to laiko praktiškai niekas nesidomėjo plazma su dulkėmis viduje. Tai astronomus patraukė tik šiek tiek, nes kosminė plazma labiausiai užsikemša skirtingos dalelės: nuo žvaigždžių dulkių iki tų, kurie yra Saturno žiedų dalis.
Tikros dulkių plazmos kristalizacijos momentinė nuotrauka. Rodomas maždaug 4 centimetrų pločio plotas (nuotrauka iš mpe.mpg.de).
Devintojo dešimtmečio viduryje mokslininkus vėl patraukė dulkėta plazma, kuriant mikroschemų kūrimo technologijas. Vienas iš svarbias sąlygas Daugelio gamybos procesų raida apėmė sandarumą – tiksliau, visišką dulkių patekimo į ruošinį apribojimą. Taip buvo dėl to, kad m tam tikrais atvejais mikrodalelių patekimas lėmė lusto pažeidimą.
Tačiau pasirodo, kad kuriant lustus naudojant plazminį ėsdinimą – metodą, kai substratui purškiamas plazmos srautas – labai sunku atsikratyti dulkių. Eksperimentuotojai dėl to kaltino dulkes, patenkančias iš išorės į kamerą, kurioje vyksta ėsdinimas. Pradėjus labiau stengtis valyti lauko zoną, tai nelabai padėjo.
Ilgą laiką niekas negalėjo suprasti, kas vyksta, kol į kamerą išsiuntė lazerio spindulį ir pamatė, kad dulkės atsiranda dėl paties ėsdinimo proceso ir patenka į plazmą. Tokiu atveju dalelės laikui bėgant sulimpa ir vietoj nanometrinių dydžių įgauna mikrometrines skales. O tai jau pražūtinga mikroįrenginiams.
Nuo to laiko mokslininkai skyrė daugiau nei atidus dėmesys dulkių plazma ir joje esančių dulkių grūdelių kondensacija. Šis procesas vadinamas plazmos kristalizacija, o pačios tokios dalelės – plazmos kristalais.
Paprastai laboratorijoje plazmos kristalai yra tolygiai erdvėje paskirstytų dalelių grupė. Tačiau šį kartą Morfill nusprendė imituoti šių dalelių elgesį naudodamas kompiuterį. Dėl tokio eksperimento sąlygos natūraliai buvo idealios – be jokios išorinės įtakos, taip pat ir be gravitacijos.
Morfill grupės mokslininkai sukūrė dulkių debesies evoliucijos plazmoje modelį. (a), (b) ir (c) yra nuoseklūs etapai. Kuo „raudonesnė“ dulkių dalelė, tuo mažesnis jos greitis, tuo „mėlyna“ tuo greičiau. Jei tikėsime šiuo modeliu, kuris atkuria idealias sąlygas, tada (c) etape dulkių grūdeliai elgiasi kaip kažkas tarp skysčio ir šešiakampės sandarios kristalinės gardelės. Beje, darbo dalyviai teigia, kad tokios polikristalinės tvarkos struktūros gali susidaryti dulkėtoje plazmoje (iliustr. Tsytovich V. N. ir kt.).
Įsivaizduokite Morfilo ir jo kolegų nuostabą, kai jie tai pamatė kompiuterinis modeliavimas tai, kas atsitiko, nėra tai, kas vyksta realiomis sąlygomis! Remiantis jų eksperimento rezultatais, paaiškėjo, kad plazmos kristalizacija lėmė ne reguliariai erdvėje pasiskirstančių granulių atsiradimą, o ilgų dulkių dalelių grandinių susidarymą.
Įdomu tai, kad šios grandinės susisuka į spiralę. Be to, jie yra stabilūs ir gali sąveikauti vienas su kitu. Tai gana keista ir, galima sakyti, įtartina, nes, kaip pažymėjo tyrėjai žurnale „New Journal of Physics“ publikuotame straipsnyje, tokie bruožai dažniausiai būdingi gyvosios medžiagos organizacijai. Visų pirma dėl DNR...
Pasirodo, šios kompiuterių struktūros laikui bėgant gali vystytis ir tapti stabilesnės. Be to, spiralės, esant tam tikriems plazmos parametrams, gali būti pritrauktos viena prie kitos – nepaisant to, kad jų krūvis yra vienodas. Jie taip pat gali sukurti savo kopijas.
Spiralės kopijos kūrimo procesas reiškia, kad egzistuoja tarpinis dalelių sūkurys, kuris atsiranda šalia vienos spiralės įdubimo, o kitoje sukuria naują įdubimą (iliustracija Tsytovič V. N. ir kt.).
Dar įdomiau yra tai, kad spiralių dalys gali būti dviejų stabilių būsenų ir skirtingų skersmenų. Ir kadangi vienoje spiralėje gali tilpti daug segmentų su skirtingomis atkarpomis, jie akivaizdžiai gali perduoti informaciją tokiu būdu.
Žinoma, nereikia pamiršti, kad tokios „DNR“ (jų negalima vadinti molekulėmis, nes jose ne atomai, o didesnės dulkių dalelės) be plazmos negali egzistuoti pačios. Tačiau gali būti, kad tolesnių kompiuterinių eksperimentų metu jie gali išsivystyti į sudėtingesnes struktūras.
Yra apie ką pagalvoti. Juk dulkėta plazma gamtoje pasitaiko gana dažnai, ir būtų visai netikėta atrasti molekules, panašias į DNR, tarkime, kokioje nors ekstravagantiškoje žvaigždžių uodegoje. Akivaizdu, kad kompiuterio sąlygos skiriasi nuo natūralių. Bet vis tiek...
Dviejų spiralinių plazmos kristalų sąveikos modelis. Šiuo išdėstymu jie tikrai labai primena dvigubą DNR spiralę (iliustracija Tsytovič V. N. ir kt.).
Tačiau vis dar neaišku, ar tai galima pavadinti – bent jau formaliai – gyvenimu? Ką apie tai mano mokslininkai, kurie nedalyvavo Morfillo darbe?
NASA astrobiologas Christopheris McKay'us tuo abejoja. „Kai kurie žmonės mano, kad gyvenimas yra savaime besitvarkanti sistema, tačiau tą patį galima pasakyti ir apie uraganą“, – sakė jis. – Šie vaikinai padarė kažką sudėtingesnio už uraganą ir sako, kad tai gyvas organizmas. Taip, jie sako, kad šios spiralės gali saugoti informaciją, o tai yra svarbi savybė gyvenimą. Tačiau jų darbas nuvilia, nes yra grynai teorinis.
Niujorko universiteto fizikas Davidas Grieris tai pasakė atsargiau ir moksliškiau: „Kažką vadinti gyvu ar negyvu yra beveik beprasmiška, nes nėra griežtų reikalavimų. matematinis apibrėžimas gyvenimas“.
Apie tai, kiek duomenų kompiuterio modelis gali skirtis nuo tikrų, kaip galima spręsti iš šių vaizdų. (a) - vaizdas, gautas atkuriant dalelių vietą erdvėje, (b) - vaizdas, gautas modeliuojant šiame tyrime. Beje, viena iš natūralių kliūčių formavimuisi teisingos struktūros natūralioje dulkių plazmoje yra dulkių dalelių nelygumai, priešingai nei idealūs dulkių grūdeliai, imituoti kompiuteriu (iliustracija Tsytovich V. N. ir kt.).
Sethas Shostakas laikosi panašios nuomonės (
