1. Inhalt
  2. Navigation
  3. Weitere Inhalte
  4. Metanavigation
  5. Suche
  6. Choose from 30 Languages

Политика и общество

На "терагерцовой волне"

Электромагнитные волны терагерцовой частоты должны помогать сапёрам находить противопехотные мины, дантистам – быстро и без вреда для здоровья пациента выявлять скрытый кариес, ветеринарам – проводить осмотры животных...

default

...а астрофизикам - изучать Вселенную.

ЧАСТЬ II

Но терагерцовые волны представляют интерес не только как основа для решения технических задач, но и как инструмент для научных исследований. Например, в астрофизике. Ведь учёные наблюдают и фотографируют Вселенную не только в видимом свете. Их интересуют и радиодиапазон, и рентгеновское излучение, и, конечно же, терагерцовое.

Специфическая информация для астрофизиков

Хайнц-Вильгельм Хюберс, сотрудник Немецкого центра аэрокосмических исследований:

"Причина в том, что каждый из диапазонов даёт астрофизикам свою специфическую информацию. И те участки неба, которые в видимом свете представляются тёмными, в терагерцовом диапазоне – как раз самые светлые. Терагерцовое излучение позволяет изучать холодные космические объекты – и прежде всего, так называемые тёмные облака".

Тёмные облака хорошо видны невооружённым глазом и на Млечном пути. Считается, что из таких скоплений космического газа могут образовываться новые звёзды. А поскольку от тёмных облаков исходит интенсивное излучение терагерцовой частоты, учёные надеются, что его анализ позволит им узнать об этих таинственных объектах много нового. Правда, до поверхности Земли это излучение не доходит, поскольку поглощается атмосферой, так что наблюдения нужно вести либо со спутника, либо со специально оборудованного самолёта.

Идентификация молекул и фрагментов ДНК - без использования цветовых маркеров

Понятно, что для астрофизических исследований очень нужны компактные и недорогие терагерцовые камеры. Нужны они и для высокоточного химического анализа атмосферы, и для изучения сверхпроводимости, и для создания новых полупроводниковых материалов. Мартин Кох, научный сотрудник Технического университета в Брауншвейге, добавляет:

"Ещё одна область, которая, как мне кажется, в ближайшие годы обретёт большое значение – это биомолекулярные исследования. Многие учёные почти уверены, что резонансные частоты молекул белков и ДНК лежат в терагерцовом диапазоне. Это позволяет надеяться, что таким образом удастся идентифицировать молекулы и фрагменты ДНК без использования цветовых маркеров ".

Проект "StarTiger": как все начиналось...

Итак, 3 июня 2002 года группа исследователей, собранная в лаборатории Резерфорда-Эпплтона, приступила к работе. Крис Манн, инициатор проекта "StarTiger", вспоминает:

"Это была очень пёстрая компания. Старшему было уже под 50, младшему едва исполнилось 20. В группу входили одна итальянка, один немец, один француз, два испанца, остальные – ирландцы и англичане. Тут были специалисты в области электроники, физики, микромеханики... Объединял их всех невероятный энтузиазм".

В августе учёные отпраздновали первый успех:

"К середине отпущенного нам срока мы уже смогли собрать действующий прототип и получить первое изображение руки в терагерцовых лучах. Позади осталось множество жарких дискуссий, никогда, впрочем, не приводивших к личным конфликтам. А работали все, не считаясь со временем".

Проект реализован всего за четыре месяца

5 октября работа была завершена. Крисс Манн вспоминает:

"Последние 4 недели в лаборатории царила невероятная суета: время поджимало, надо было срочно собирать готовый прибор. В общем, как и задумывалось, он получился довольно простым и компактным: тут, внизу, детектор размерами не больше пачки сигарет. И два зеркала – одно может наклоняться, другое ездит взад-вперёд. Зеркала сканируют руку и фокусируют генерируемые ею терагерцовые лучи на детекторе. Достаточно 3 секунды просто подержать руку над аппаратом, и изображение готово. Важно также, что наш прибор недорог. Обычно одна лишь электроника обходится в десятки тысяч евро. Мы же использовали самые обыкновенные диоды из магазина электронных компонентов. Вообще-то они предназначены для более низких частот, но мы взглянули на спецификацию и поняли, что они должны работать в терагерцовом диапазоне. А цена на них – всего 12 евро штука. Но самое замечательное в этой истории – конечно, то, что проект, на который обычно требуется 2 года, был реализован за 4 месяца".

Прибор будет стоить не дороже обычной видеокамеры

Впрочем, кое-какие проблемы ещё предстоит решить, – признаётся Крис Манн:

"О чём мы, начиная проект "StarTiger", вообще не подумали, так это о том, что будет, если мы добьёмся успеха? Мы – исследователи, для нас главное было решить научную задачу, а побеспокоиться насчёт патентов и тому подобных вещей нам и в голову не приходило. И вдруг мы стали обладателями весьма интересной в коммерческом отношении технологии. Мы поняли: если сейчас опубликовать наше изобретение, то о патенте можно забыть. Так что мы решили повременить с публикацией, пока Европейское космическое агентство изучает вопрос коммерческой реализации результатов проекта. Изначально мы полагали, что стоимость нашей терагерцовой камеры составит от 10 до 20 тысяч евро. Но сейчас ясно, что никаких действительно дорогих деталей в ней нет, и в условиях массового производства она должна стоить не дороже обычной видеокамеры. Думаю, не позднее чем через 2 года наша продукция появится на рынке. По крайней мере, такова наша цель".

Самая мощная в мире терагерцовая лампа создана в США

Правда, тут следует отметить, что созданная в рамках проекта "StarTiger" камера – система пассивная. Она регистрирует естественное терагерцовое излучение объектов – в частности, человеческой руки. Между тем, для многих научных исследований необходимы искусственные источники терагерцового излучения, и работа в этом направлении также ведётся. Совсем недавно Гуин Уильямс (Gwyn Williams) из лаборатории Томаса Джефферсона в городке Ньюпорт-Ньюс, штат Виргиния, представил самую мощную в мире терагерцовую лампу:

"Наш источник гораздо мощнее всех других. Нам удалось получить терагерцовое излучение мощностью не в несколько милливатт, а в 20 ватт! Секрет в том, что мы разгоняем электроны почти до световой скорости. Причём много электронов, плотно спрессованных в очень малом пространстве. В таких условиях они ведут себя как одна большая частица и генерируют терагерцовое излучение высокой энергии.

А спрессовать электроны нам удаётся благодаря тому, что мы производим их одновременно в большом количестве, обстреливая импульсным лазером пластинку из полупроводникового материала. Образующееся при этом электронное облако мы спрессовываем с помощью сильных магнитных линз".

Контекст

Ссылки в интернете