Лазеры

В экспериментах с настольными лазерами, возможно, энергии и не самые большие, но по мощности они могут поспорить даже с лазерами, зажигающими реакции синтеза. Может ли поддаться действию такого лазера квантовый вакуум?

Пустое пространство, как выясняется, не такое уж и пустое. Флуктуации в вакууме означают, что даже если устранить всю материю и излучение из участка пространства, там всё равно останется конечное количество энергии, присущее самому пространству. Если выстрелить в него достаточно мощным лазером, можно ли, как написали в журнале Science Magazine, «разорвать вакуум и пустое пространство»? Именно об этом спрашивает наш читатель:

Science Magazine недавно опубликовал статью о том, что китайские физики в этом году собираются сделать лазер мощностью в 100 ПВт (!!!) Можете ли вы объяснить, как они планируют это сделать, и какие уникальные явления это может помочь исследовать? И что значит «разорвать вакуум»?

Эта история реальна, она подтверждена, и немного преувеличена в части «разрыва вакуума», — можно подумать, такое в принципе возможно сделать. Давайте углубимся в реальную науку и выясним, что на самом деле происходит.

Внутри тесной лаборатории в Шанхае (Китай) физик Жусинь Ли [Ruxin Li] с коллегами ставят рекорды при помощи самых мощных световых импульсов, какие только видел мир. В основе их лазера под названием Шанхайская сверхинтенсивная ультрабыстрая лазерная установка (Shanghai Superintense Ultrafast Laser Facility, SULF) лежит единственный цилиндр из сапфира с примесью титана размером с большую тарелку. После того, как в кристалле загорается свет, он проходит через систему линз и зеркал, и превращается в импульсы невероятной мощности. В 2016 году установка достигла мощности в 5,3 ПВт (петаватт, 10¹⁵ Вт). Однако в Шанхае при каждом запуске лазера свет не гаснет. Хотя эти импульсы и чрезвычайно мощные, они также чрезвычайно короткие – каждый из них длится не более одной триллионной доли секунды. Сейчас исследователи обновляют свой лазер и надеются побить собственный рекорд уже к концу этого года, создав импульс в 10 ПВт, который в 1000 раз превышает мощность всех электросетей мира.

Хитроумная конфигурация промышленных лазеров сделает наконец лазерное оружие практичным

Самое продвинутое лазерное оружие морфлота США выглядит как дорогой телескоп для новичков. Оно возвышается на шасси десантного транспорта USS Ponce и глядит в небо над Персидским заливом, в то время как его оператор сидит в тёмной комнате где-то на корабле, и держит в руках нечто вроде игрового контроллера. Перед ним на экране видно небольшую лодку, расположенную недалеко от Ponce, везущую некий тёмный объект. Инфракрасный луч, направленный прямо на этот объект, не видно, но одна из точек вдруг становится ярче, а потом объект внезапно взрывается, и металлические осколки разлетаются от него, падая в воду.

Это оружие, на скорую руку собранное из нескольких промышленных лазеров, предназначенных для резки и сварки, должно выдавать всего около 30 кВт – и это далеко не тот мегаваттный монстр, о котором много десятилетий мечтают военные учёные, способный сбивать МБР. Но это, как говорят его сторонники, серьёзная веха на пути к будущему, в котором оружие с направленной энергией будет развёртываться в реальных боевых условиях. Они добавляют, что это будущее появится в результате изменений миссии и технологии. Изменения в миссии идут уже годами – от глобальной защиты от «ненадёжных государств», обладающих ядерным оружием, к локальной защите от повстанцев. Изменения в технологии происходят резче, и ведут к новым твердотельным оптоволоконным лазерам. Они составляют основу быстрорастущей индустрии в США объёмом в $2 млрд, заново создавшей имевшиеся в наличии технологии для резки и сварки металлов, и масштабирующей их до ещё большей мощности, имеющей разрушительный эффект.

22.03.2018 Defence One и Ars Technica сообщили о том, что в лаборатории нелетального вооружения Пентагона (JNLWD) близки к созданию нового типа лазерно-плазменного оружия, одним из основных поражающих факторов которого станет звук.



Специалисты из Пентагона убеждены, что новое “вундер ваффе" созданное на стыке оптики и акустики сможет заменить сразу несколько типов нелетального вооружения армии США. В основе разработки — применение эффектов плазмы, индуцированной лазерами. Под катом подробно о плазменной установке из Квантико.

Недавно было объявлено, что Levi's собирается прекратить ручную обработку джинсов, и вместо этого начнет использовать роботов с лазерами. Они будут создавать эффекты потертости и поношенности, а единственными людьми, задействованным в процессе, будет дизайнер, создающий внешний вид джинсов в программе, похожей на «Фотошоп», и несколько сотрудников, подносящих заготовки под лазер.

Цель таких радикальных изменений – уменьшение количества химических выбросов в воду и атмосферу, удешевление производства и ускорение процесса создания джинсов. По словам главного исполнительного директора Levi Strauss Чипа Берга, возглавившего компанию в 2011 году, использование лазеров – будущее производства джинсов, и скоро на эту технологию начнут переходить другие производители. Но как это будет работать, и что делать с людьми, места которым на фабриках остается все меньше?

4 мая 1976 года NASA отправило на орбиту очень необычный спутник под названием LAGEOS (LAser GEOdynamics Satellite, на фото). У него на борту не было никакой электроники, двигателей и источников питания. Фактически, это просто латунный шар диаметром 60 см и массой 407 кг с алюминиевым покрытием. На шаре равномерно расположены 426 уголковых отражателей, из которых 422 заполнены плавленым кварцем, а 4 выполнены из германия (для инфракрасного излучения). Спутник вышел на орбиту 5860 км, где и будет вращаться ближайшие 8,4 миллиона лет, храня пластинку с посланием потомкам от группы учёных под руководством Карла Сагана.

22 октября 1992 года был запущен аналогичный спутник LAGEOS-2, построенный Итальянским космическим агентством (высота орбиты 5620 км). Как можно догадаться по конструкции и применяемым материалам, эти пассивные спутники имеют единственную роль — отражение лазерного луча. Лазерная локация выполняется с десятков наблюдательных пунктов Международной службы лазерной локации (International Laser Ranging Service), которая насчитывает более 40 станций по всему миру.

Сейчас международное научное сообщество планирует построить третий такой спутник LAGEOS-3, который позволит выполнять лазерную локацию гораздо точнее своих предшественников.

К сожалению, Россия не участвует в этом международном проекте. Зато собирается запустить свои собственные два спутника-отражателя из стекла «Блиц-М», в тысячу раз более точные, чем иностранные, пишет газета «Известия».

Недавнее обследование джунглей Гватемалы при помощи лазерных радаров (лидаров) помогло обнаружить новые города майя, исчезнувшие многие сотни лет назад. Речь идет о тысячах сооружений, включая дома, ирригационные каналы, укрепления и даже пирамиду. Общая площадь обследованной территории составляет 2000 квадратных километров. Эти земли изучали с высоты птичьего полета.

Лазерные технологии в археологии стали применяться относительно недавно. Именно лазеры позволяют пробиться сквозь кроны деревьев и увидеть то, что оставалось бы скрытым от глаз человека еще многие годы, а то и десятилетия. При помощи лидаров специалисты обследуют удаленные объекты при помощи активных оптических систем, которые используют явления поглощения и рассеивания света в оптически прозрачных средах.

Система Альфа Центавра состоит из пары звезд A и B (первая немного больше, вторая немного меньше Солнца), удаленных друг от друга на 24 АЕ (сравнимо с расстоянием от Солнца до Урана), а также красного карлика Проксима, расположившегося в 735 раз дальше. Проксима оправдывает свое название «Ближайшая» — до нее 4.22 световых года, а расстояние до A и В близко к 4.37 св.г. За последние 5 лет в этой звездной системе были найдены 3 планеты, близкие по размерам к Земле:$$ и $$ вращаются вокруг Альфа Центавра В, еще одна $$ принадлежит Проксиме www.openexoplanetcatalogue.com/planet/Alpha%20Centauri%20B%20c. По-видимому, только Проксима $$ более-менее надежно обнаружена, но из-за нестабильности красных карликов возникновение жизни на ней маловероятно. Две другие планеты (если они на самом деле существуют) слишком близко расположены к своей звезде, имея орбитальные периоды в несколько дней. Однако, эти данные не достоверны. В дальнейшем они могут сильно измениться подобно тому, как первые оценки массы Плутона уменьшились в десятки раз. Кроме того, экзопланеты в первую очередь находят очень близко от звезд — там, где их легче обнаружить. Поэтому тот факт, что найдены слишком горячие, внушает уверенность в существовании других планет.

Среди численных методов, используемых в процессе проектирования современных оптических компонентов, обычно выделяют две большие группы: универсальные полноволновые и приближенные. Выбор конкретного подхода зависит от соотношения моделируемого объекта с длиной волны и характера распространения электромагнитных волн.

Полноволновые методы, основанные на непосредственном решении волновых уравнений для компонент электромагнитного поля при заданных граничных условиях, обычно применяются для разработки оптических микро- и наноустройств. В то время как для проектирования макроскопических систем типа фокусирующих линз, интерферометров и монохроматоров используются приближенные методы. К ним, в частности, можно отнести геометрическую трассировку лучей.

В данной заметке помимо краткого разбора двух традиционных методов, мы расскажем о более новом подходе, который получил название "метод огибающей пучка" (beam envelope method), и обсудим его преимущества для задач вычислительной оптики.

Коллаборация LIGO-Virgo вместе с астрономами из 70 обсерваторий объявила сегодня о наблюдении слияния двух нейтронных звезд в гравитационном и электромагнитном диапазонах: увидели гамма-всплеск, а также рентгеновское, ультрафиолетовое, видимое, инфракрасное и радио излучение.


Иллюстрация столкновения нейтронных звезд. Узкий выброс по диагонали — поток гамма-лучей. Светящееся облако вокруг звезд — источник видимого света, который наблюдали телескопы после слияния. Credit: NSF/LIGO/Sonoma State University/Aurore Simonnet

Нейтронные звезды, самые маленькие и плотные из всех звезд, образуются при взрыве сверхновой. Когда две нейтронные звезды образуются в паре, они вращаются друг вокруг друга, и постепенно теряют энергию, сближаясь и излучая гравитационные волны, пока наконец не сталкиваются. Такое столкновение и наблюдали телескопы LIGO, а через две секунды после — гамма-вслеск достиг космического телескопа Ферми, и в последующие дни и недели астрономы могли наблюдать событие в других электромагнитных диапазонах.

Впервые гравитационные волны были зарегистрированы два года назад — от слияния черных дыр. С тех пор еще три сигнала от черных дыр были приняты детекторами, последний — всего за три дня до этого события.

Под катом — о сигнале и открытиях, с ним связанных: точной оценке на скорость гравитационных волн, независимой оценке на постоянную Хаббла и новых данных по физике нейтронных звезд.

UPD Краткое изложение главной статьи о детектировании ГВ на русском — здесь.

Здравствуйте!

Это рассказ о том, как мы тестировали лазерный резак-гравер Laser Solid. Здесь вы увидите: характеристики станка, обзор теста работы с фото и видео, образцы изделий, плюсы и минусы аппарата и общее впечатление от работы с ним.

Сегодня коллаборация LIGO & Virgo объявили (будет опубликована в PRL, статью можно почитать тут) о новом детектировании гравитационных волн (GW170814). Первые три события (раз, два, три) были зарегистрированы на двух детекторах LIGO в США. 1 августа к наблюдениям присоединился европейский детектор Advanced VIRGO, расположенный в Италии. А уже 14 августа гравитационные волны от слияния двух черных дыр были зарегистрированы всеми тремя детекторами.


Оценка расположения всех зарегистированных источников гравитационных волн. GW170814 определен с гораздо большей точностью за счет использования данных с трех детекторов.

Здравствуйте, меня зовут Александр, и я физик. Со стороны это может прозвучать как приговор, но на самом деле так и есть. Вышло так, что я занимаюсь фундаментальными исследованиями в физике, а именно исследую ускоренные заряженные частицы: протоны и все те, которые побольше — положительные ионы, то есть. В исследованиях я не пользуюсь большими ускорителями вроде БАК, а стреляю по фольге лазером, а из фольги вылетает импульс протонов.

Привет, Geektimes! Пишет студент института ИТМО программы «лазеры для информационно-коммуникационных систем». Этим летом у меня появился шанс поработать с лазерным гравером. Хочу поделиться своими наблюдениями по этому поводу и описать свою работу.

Расскажу на собственном примере о том, как я начал малый бизнес с небольшой суммы (в районе 30 тыс.руб на оборудование). Вдохновленный успехами одноклассника ватоката, занимающегося продажей сахарной ваты, я решил попробовать бизнес по лазерной гравировке (это нанесение изображений на предметы), т.к. эта тема интересна мне и цена оборудования с приемлемыми характеристиками оказалась меньше моего бюджета.

В этой статье сделаю упор на бизнес-составляющую, в следующей — подробно опишу возможности программы и оборудования, правильные настройки, результаты. Поэтому горячо приветствую здесь тех, кто идет похожим путем, т.к. типов оборудования для лазерной гравировки и производителей немало.

Конечно «сами себе» мы ее делать не можем — для операции нужен другой хирург, которому ты доверяешь на все 100%. Отвечая на вопрос о том, кому доверяют родственников — своих я оперирую сама. Я делала операцию маме, тете, дочке, мужу — кому что-то нужно было «починить». Вальтер оперировал жену и тестя.

Обычно мы можем сделать при этом съемку или рассказать, как это происходит, с согласия близких. Мы занимаемся этим, когда надо «пожертвовать» кем-то ради науки. В нашей клинике уже 6 человек после лазерной коррекции зрения. В сети клиник SMILE EYES тоже несколько человек. Последний случай — у нас 7 лет работает в должности операционной медсестры-администратора девушка Аня, это она встречает и провожает пациентов на рефрактивные операции. Она миоп со стажем: к 35 годам лет пятнадцать носила мягкие контактные линзы, иногда пользовалась очками. Мысль о коррекции жила в ней все 7 лет — как это происходит, она видела многократно в виде записей из операционных. Видела она и Lasik и femtoLasik, и только операция коррекции зрения ReLEX SMILE (малоинвазивная экстракция лентикулы) вселила в нее уверенность в безопасности и безболезненности.

Об Ане: готовилась к операции как положено — за неделю честно сняла контактные линзы и пользовалась очками. Пациенты клиники удивлялись и спрашивали, почему она в очках, объясняла, что готовится к коррекции. День выбирали такой, чтобы утро она провела в клинике, во второй половине дня можно было сделать коррекцию. В этот день несколько SMILE было у меня, несколько операций SMILE — у Вальтера, приехавшего из Германии. Договорились, что Ане операцию будет делать профессор Секундо, а я помогать операторам со съёмкой.

Сегодня международная коллаборация LIGO-Virgo объявила о регистрации гравитационных волн в третий раз в истории. Источником, как и в предыдущие два раза, являлась пара черных дыр. О результатах исследования опубликована статья в Physical Review Letters.

Так выглядит модель интраокулярной мультифокальной линзы компании Carl Zeiss. Настоящий размер такого хрусталика — 11 миллиметров, диаметр оптической зоны — 6 мм.

Катаракта — это, упрощая, возрастное помутнение и уплотнение хрусталика. По классическому определению речь идёт именно о помутнениях любого типа. Сначала что-то мешаетcя в поле зрения, появляется общий «туман», хочется протереть грязные очки, потом вы не видите буквы в книге, потом хотите включить свет ярче или, наоборот, прячетесь от яркого света, а потом просыпаетесь одним прекрасным утром и понимаете, что не можете найти тапочки. И вообще ничего не видите — только тени. Процесс этот иногда растягивается на долгие годы, но тапочки всё равно потеряются. Упоминания о помутнении, развивающемся в глазном яблоке, встречаются еще за тысячи лет до нашей эры.

Процедура лечения исторически была очень своеобразной — реклинация мутного хрусталика. Врач принимал пациента с очень плотным хрусталиком — до той стадии плотным, что пациент уже слеп. При раскопках поселений Древней Греции и Рима найдены инструменты, которыми пользовались врачи для удаления катаракты — острые иглы, которыми протыкали глаз и хрусталик, разрушая его поддерживающий аппарат. Хрусталик мог оторваться и в силу своей тяжести опуститься вниз также от удара по затылку тяжёлой палкой несколько раз. Иногда пациент умирал в процессе скорой офтальмологической помощи, иногда получал сотрясение мозга, а иногда хрусталик срывался со связок и летел вглубь глаза. Пациент снова начинал видеть — у него была большущая шишка и зрение около +10 +15 диоптрий.

Теперь две новости. Плохая — люди стали всё чаще доживать до катаракты, и она неотвратима. Хорошая — у нас есть кое-что получше острых игл и тяжёлой палки.

СССР испытывает серьезные технические трудности в перехвате нарушителей на небольшой высоте

из доклада национальной разведки (National Intelligence) США от 1979 г.
^[1]

… у Советского Союза почти нет средств противодействия низколетящим целям. Советская ПВО технически примитивна и редко проводит оборонительные операции против целей на низкой высоте. Система управления ПВО никуда не годится, ее войска далеко не в блестящем состоянии и часто выступают слабо на учениях… общее мнение — что Советы довольно беспомощны в этой сфере

выдержки из внутреннего меморандума ЦРУ США от 1981 г.
^[1]

Врали ЦРУшники. Последним «залётным» был 1 июля 1960 разведывательный самолёт ERB-47H «Стратоджет» (рег. номер 53-4281, 38-я стратегическая разведывательная эскадрилья ВВС США), вторым после первомайского полёта 1960 г. Фрэнсиса Пауэрса на U-2C (рег. номер 56-6693, ЦРУ США). А потом наступила тишь-благодать и мирное небо.

Сами не летаем и другим не дадим.

Девиз войск ПВО, основанный на реальных событиях.

Бывает так, что начинает человек видеть вдаль плохо, идёт в оптику или поликлинику, узнаёт, что у него близорукость или астигматизм (а может, и то и другое одновременно), надевает выписанные очки или линзы, пользуется ими какое-то время. Тем временем зрение продолжает ухудшаться. Наступает день, когда человек попадает к офтальмологу в специализированную клинику, иногда даже с целью сделать лазерную коррекцию зрения, и тут его ждёт неприятный сюрприз: он узнаёт, что у него кератоконус. И хорошо, если это скрытая или ранняя стадия заболевания — в этом случае есть шанс сохранить зрение и собственную роговицу. Если это развитой процесс — речь пойдёт о хирургическом лечении.

В последние годы пациентов с кератоконусом, кажется, стало больше. Но, думаю, это не потому, что кто-то стал чаще болеть, а потому, что улучшились возможности диагностики, и теперь коническую роговицу можно ловить на начальных стадиях.

Вообще, кератоконус — это генетическая патология роговицы. По мере взросления пациента роговица истончается в центре и вытягивается из-за давления, действующего изнутри глаза. Наружная капсула глаза также теряет при этом упругость. Первое проявление — неправильный астигматизм. Пациент начинает часто менять очки, потому что довольно быстро меняется ось и степень астигматизма.

Откуда берётся астигматизм? Дело в том, что выступающая роговица меняет свойства «системы линз» глаза, и новая «передняя линза» не соответствует проекции зрачка. Роговица с астигматизмом неровная, но регулярно-неровная, симметрично-неровная. При диагностическом сканировании видна характерная «бабочка».