|
– кандидат физикоматематических наук, доцент МИФИ Валерий Михайлович
Емельянов: «В 60 милях от НьюЙорка, на острове ЛонгАйленд, был построен
ускоритель RHIC – Relativistic Heavy Ion Collider – коллайдер на тяжелых
релятивистских ионах. «Тяжелых» – поскольку уже в этом году он начал работать с
пучками ядер атомов золота. «Релятивистских» – тоже понятно, речь идет о
скоростях, при которых во всей красе проявляются эффекты специальной теории
относительности. А «коллайдером» (от collide – сталкиваться) он называется
потому, что в его кольце происходит столкновение встречных пучков ядер. Кстати,
в нашей стране ускорителей такого типа нет. Энергия, которая приходится на один
нуклон, составляет 100 ГэВ. Это очень много – почти вдвое больше ранее
достигнутого. Первое физическое столкновение было зафиксировано 25 июня 2000
года». Задачей ученых было попытаться зарегистрировать новое состояние ядерного
вещества – кваркглюонную плазму.
«Задача очень сложна, – продолжает Емельянов, – а математически – вообще
некорректна: одно и то же фиксируемое распределение вторичных частиц по
импульсам и скоростям может иметь совершенно разные причины. И только при
детальном эксперименте, в котором задействована масса детекторов, калориметры,
датчики множественности заряженных частиц, счетчики, регистрирующие переходное
излучение, и т п., есть надежда зарегистрировать тончайшие отличия, присущие
именно кваркглюонной плазме. Механизм взаимодействия ядер при столь больших
энергиях интересен сам по себе, но куда важнее, что впервые в лабораторных
условиях мы можем исследовать зарождение нашей Вселенной».
Голография
Первые голограммы получил в 1947 году венгерский физик Деннис Габор,
работавший тогда в Англии. Это название восходит к словам «холос» (весь,
полностью) и «грамма» (написание). До изобретения венгерского ученого любая
фотография была плоской. Она передавала лишь два измерения предмета. Глубина
пространства ускользала от объектива.
В поисках решения Габор отталкивался от одного известного факта. Лучи
света, отброшенные трехмерным объектом, достигают фотопленки в разные моменты
времени. И все они проделывают различный путь за разное время. Говоря научным
языком: все волны приходят с фазовым смещением. Смещение зависит от формы
предмета. Ученый пришел к выводу, что объем любого предмета можно выразить
через разность фаз отраженных световых волн.
«Конечно, человеческий глаз не в состоянии уловить это запаздывание волн,
– пишет в журнале «Всемирный следопыт» Николай Малютин, – ибо оно выражается в
очень маленьких промежутках времени. Данную величину надо преобразовать в нечто
более осязаемое, например в перепады яркости. Это и удалось ученому,
прибегнувшему к одному трюку. Он решил наложить волну, отраженную от предмета –
то есть искаженную – на попутную ("опорную") волну. Происходила "интерференция".
Там, где встречались гребни двух волн, они усиливались – там появлялось
светлое пятно. Если же гребни волны накладывались на впадину, волны гасили друг
друга, там наблюдалось затемнение. Итак, при взаимном наложении волн возникает
характерная интерференционная картина, чередование тонких линий, белых и черных.
Эту картину можно запечатлеть на фотопластинке – голограмме. Она будет
содержать всю информацию об объеме предмета, попавшего в объектив.
Чтобы "объемный портрет" получился очень точным и детальным, надо
использовать световые волны одинаковой фазы и длины. При дневном или
искусственном освещении такой фокус не пройдет. Ведь свет обычно представляет
собой хаотическую смесь волн разной длины. В нем есть все краски: от
коротковолнового голубого излучения до длинноволнового красного. Эти световые
компоненты самым причудливым образом сдвинуты по фазе».
Поскольку источников когерентного света в то время не существовало,
ученый использовал излучение ртутной лампы, «вырезав» из него с помощью
различных ухищрений очень узкую спектральную полоску. Однако мощность светового
потока при этом становилась такой мизерной, что на изготовление голограммы
требовалось несколько часов. Само качество голограмм оказалось весьма низким.
Причины были в несовершенстве и источника света, и самой оптической схемы
записи. Дело в том, что при записи голограммы возникает сразу два изображения
по разные стороны пластинки.
У венгерского ученого одно из них всегда оказывалось на фоне другого, и
при их фотографировании резким оказывалось только одно изображение, в то время
как второе создавало на снимке размытый фон. Чтобы в таком случае увидеть
изображение на голограмме, ее нужно просветить насквозь излучением той же длины
волны, которая применялась при записи. Но есть и очевидное преимущество: такое
объемное изображение создается любым, даже самым маленьким участком
голограммыпластинки, вследствие того, что луч, рассеиваемый каждой точкой
предмета, освещает голограмму полностью. Выходит, любая ее точка хранит
информацию обо всей освещенной поверхности объекта.
Появление лазера дало новый толчок развитию голографии, поскольку его
излучение обладает всеми необходимыми качествами: оно когерентно и
монохроматично. В 1962 году в США физики Эммет Лейт и Юрис Упатниекс создали
оптическую схему топографической установки, которая с некоторыми изменениями
используется до сих пор. Для того чтобы устранить наложения картинок, лазерный
луч расщепляют на два и направляют на пластинку под разными углами. В
результате голографические картинки формируются независимыми лучами, идущими по
разным направлениям.
Другой принципиально новый способ голографирования удалось создать
|
|