Чем так важны для науки гравитационные волны?

Открытие гравитационных волн подтверждает общую теорию относительности, ведь сомнений на этот счет было немало. Существование гравитационных волн прямо вытекало из формул, но их очень долго не могли найти.

С их помощью можно более детально исследовать черные дыры. Гравитационные волны рождаются практически у поверхности черной дыры, вблизи горизонта событий. Раньше мы судили о черных дырах только по веществу, которое их окружает. А с помощью гравитационных волн мы словно заглянули под одежду черной дыре.

Да и в целом у астрономов появился еще один удивительный способ изучения Вселенной. Ведь основные инструменты – это оптические телескопы, радио, рентгеновские обсерватории, с помощью которых наблюдают электромагнитные волны. Сейчас к ним добавилось принципиально новое явление – гравитационные волны. Кто-то сказал об этом: «Если раньше у астрономов были только глаза, то теперь появились уши». Даже трудно вообразить, сколько новой информации о Вселенной мы узнаем благодаря этому открытию.

В ближайшие десятилетия чувствительность аппаратуры повысится в десятки раз. Мы сможем больше узнать о Вселенной и ее возникновении. Очевидно, мы на пороге больших открытий. Можно найти аналогию в истории науки: электромагнитные волны обнаружили только через 23 года после теоретического предсказания. А сейчас мы и не представляем нашу жизнь без них! И кто знает, как обернется история с волнами гравитационными…

6.9. Как именно убивает радиация?

Товарищи! Давайте вспомним школьные занятия по ОБЖ. Там было м-м-м… что-то про ядерные взрывы, про аварии, первая помощь… Эх, согласитесь, полезная информация, учитывая происшествия Чернобыля, Фукусимы… И пусть мы уже не помним деталей, одно мы усвоили ясно – радиация опасна, и порой даже смертельно!

Но вот интересно, а как именно действует и убивает радиация? Ну то есть, к примеру, пуля-дура и штык-молодец делают дырку в теле. Яд запускает химические реакции по угнетению внутренних органов. Вирусы, бактерии – вообще чужеродные организмы, причиняющие вред телу. Но вот радиация? Каков механизм ее воздействия на человека?

Для начала вспомним, что такое радиация. Вообразим, что мы уменьшимся до размеров в 10000 раз меньше атома! Мы увидим, откуда появляются основные виды радиации – из ядер атомов! Как мы знаем, ядра состоят из протонов и нейтронов. У некоторых элементов их сочетание может быть, мягко говоря, не совсем удачным, отчего ядро нестабильно. В нем есть лишняя энергия, от которой оно норовит избавиться.

И есть несколько способов:

1. Выкинуть небольшой кусочек (два протона, два нейтрона). Это альфа-частица. Ну как выплюнуть, скорость их – десятки тысяч километров в секунду!

2. В ядре нейтрон может превратиться в протон, и наоборот. В результате из ядра вылетает бета-частица – электрон или антиэлектрон (такой же электрон, только положительный). Скорость вылета бешеная, вплоть до скорости света.

3. Ядро может просто выплюнуть лишнюю энергию в виде электромагнитной волны, наподобие света, ультрафиолета или рентгена. Это гамма-частица. Движется она со скоростью света.

Это, пожалуй, самые аутентичные виды радиации. Ядра могут излучать нейтроны, протоны, разваливаться на куски. Также частицы могут прилетать из космоса, появляться в ускорителях и других приборах. Но, несмотря на различия в происхождении и структуре, действуют все эти излучения на организм одинаково! Самое главное, что это поток частиц с огромной скоростью и энергией.

Воздействие радиации на человека похоже на снежный ком. Все начинается с малого, но потом последствия изменений растут и растут, пока не приведут к необратимым последствиям. Так что можно выделить несколько стадий.

1. Атомарный уровень. Итак, частицы радиации летят быстрее любых пуль! Настолько быстро, что выбивают электроны из атомов. Электрон отрицательно заряжен, соответственно при его потере атом становится положительным ионом. Вот и все! Вот все, что делает радиация! Из-за этого ее еще называют ионизирующим излучением.

2. Молекулярный уровень. Но потом свободный электрон и ионизированный атом практически сразу участвуют в сложной цепи реакций, в которых могут появляться очень химически активные молекулы, как так называемые «свободные радикалы». Ну вот, например, человек на 80 % состоит из воды. Под воздействием радиации молекула распадается на два радикала H и ОН. Уже становится опаснее, ведь лишние непонятные молекулы в клетке – явно не к добру…

3. Клеточный уровень. Эти свободные радикалы активно вступают в реакцию с важными, биологическими молекулами: ДНК, белками, жирами, ферментами. Молекулы повреждаются, из них часто образуются токсины. В итоге нарушается функционирование клетки в целом, обмен веществ, и через какое-то время она погибает. Но даже если она сильная духом, богатырь, и держится до последнего, все равно обречена! Ведь ДНК нарушена, гены мутировали, и теряется возможность нормального деления клетки. И это, пожалуй, самое опасное в радиации.

4. Уровень организма. При большой дозе излучения пострадавших клеток может быть настолько много, что отказывают целые органы и системы в организме. Наиболее подвержены радиации ткани, где идет активное деление клеток: костный мозг, который вырабатывает кровь, слизистая желудка, которая разъедается кислотой и вынуждена регенерироваться, и так далее. Кстати, раковые клетки тоже активно делятся, один из способов лечения – облучение. Радиоактивный препарат помещают как можно ближе к раковой опухоли и облучают ее сильной дозой.

Так что, подводя итог, можно сказать – радиация действует на организм на самом малом масштабе структур человеческого тела. Это как будто вы штурмуете крепостную стену. Только обстреливаете ее не большими ядрами, а маленькими, маленькими пульками. Эти пульки приносят ничтожный урон, и повреждения легко залатать. Однако если пулек очень-очень много, то и повреждения будут заделываться абы как.

В итоге стена станет хрупкой и рано или поздно развалится.

Но вот скрыться от радиации никогда не получится. Она преследует нас повсюду, ведь атомы любого вещества имеют радиоактивные изотопы! Изотопы – это вещества, у которых одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов в ядре. Вот из-за дисбаланса по составу ядра могут быть нестабильными. Все вокруг нас чуть-чуть радиоактивно: ноутбуки, тетради, яблоки, бананы, да даже сами люди. В человеке, например, каждую секунду происходит около 8000 радиоактивных распадов!

Другое дело – интенсивность излучения. Само по себе излучение обычных предметов слабое и безвредное. В процессе эволюции мы успешно приспособились к такому фоновому излучению и опасности оно не представляет. Фоновая радиация вполне могла быть движителем эволюции. Возможно, именно благодаря этому гены мутировали таким образом, что получились мы с вами такие вот классные!

Так как же защититься от излишней дозы? У радиации нет ни запаха, ни вкуса, ни цвета. Единственное наше оружие – знание! Так что, как говорится, Praemonitus – praemunitus – предупрежден, значит вооружен.

7. Техника

7.1. Как обмануть сканер в аэропорту?

Думаю, все уже привыкли, что на страже порядка в аэропортах работают суперсовременные сканеры тела, которые могут увидеть все, что находится под вашей одеждой. Однако в 2012 году американец Джон Корбетт, автор блога «Выньте Администрацию Транспортной Безопасности из наших штанов», просто взорвал интернет своим видео. На нем он проносит в кармане через такой сканер металлическую коробочку, в которой легко могли поместиться наркотики, оружие или, например, контрабанда польской бижутерии!

Так что современные технологии еще можно обвести вокруг пальца. Но интересно, как это можно сделать? Сразу скажем, что эти наблюдения основываются только на принципе действия аппаратуры, никогда не проверялись на практике и имеют чисто умозрительный характер.

Итак, сканеры бывают для багажа и тела.

Давайте сначала обсудим первые.

Багажные сканеры

Такие приборы называют интроскопами. Они используют рентгеновское излучение, которое являются теми же электромагнитными волнами, что и свет, только в тысячи раз мельче, и от этого злее, агрессивней и энергичней. Некоторые материалы практически беспрепятственно пропускают это излучение, некоторые чуть задерживают. Так мы можем увидеть контуры объектов разной плотности.

Надо сразу сказать: не пытайтесь обмануть такой сканер, придавая незаконному грузу безобидные очертания. Дело в том, что ослабление излучения происходит при взаимодействии с электронами в атомах. А их количество варьируется в зависимости от элемента, поэтому интроскопы могут определить не только контуры и плотность материала, но и его приблизительный химический состав. Различные элементы подкрашиваются разными цветами, поэтому на изображении хорошо различимы органика, взрывчатка, наркотики, пластик, металл. Так что если вы провозите пластмассовый пистолет, то вас никто останавливать не будет. Но если вы попробуете замаскировать, например, пластид под шоколадку, это сразу заметят.

Слабое место интроскопов – геометрические особенности сканирования. Оно происходит в одной плоскости при движении багажа по ленте. Так что предметы, параллельные этой плоскости, будет сложно распознать. Но в последних моделях сканирование производится в нескольких плоскостях, и этот фокус сейчас уже почти нигде не проходит. Так что, если уж вы решились на такое, распиливайте все на мелкие кусочки, в надежде на то, что оператор их не заметит.

Металлоискатели

Что касается суперсовременных сканеров тела человека, прежде чем до них добраться, вы должны пройти через рамку металлодетектора. И вот его обмануть не так-то просто. Или?..

В таких рамках создается переменное магнитное поле, и из-за него абсолютно во всех металлах возникают слабые электрические токи. Поэтому предметы сами становятся источниками магнитного поля, которое и улавливает детектор. Магнитное поле нельзя ничем экранировать, оно проникает сквозь любые вещества, кроме сверхпроводников. Они обладают нулевым сопротивлением, и в них поле не проникает, так что металл, закутанный в сверхпроводник, будет невидим для металлодетектора. Единственная проблема – такое состояние достигается при очень низких температурах, не выше –140 ℃. Так что, если хотите обмануть металлодетектор, будьте добры, захватите с собой баллон жидкого азота для охлаждения.