Օպտիկա

«Ռոզետա» անունը կրող տիեզերական զոնդին տաս տարի է պահանջվում՝ 2014-ի նոյեմբերի 12-ին Չուրյումով-Գերասիմենկոյի գիսաստղին հասնելու համար, որը երկրագնդից 500 միլիոն կմ հեռավորության վրա է գտնվում։ Գիսաստղերը հայտնի են հիմնականում իրենց բնորոշ «պոչով»։ Բայց այս անգամ գիտնականներին հատկապես հետաքրքրում է գիսաստղի երկաթե միջուկը։

Մաքս Պլանկի ինստիտուտի հետազոտողների կողմից մշակված հատուկ տեսախցիկը սենսացիոն պատկերներ է ուղարկում Երկիր։ Տիեզերքի միջով տվյալների թռիչքը տևում է 28 րոպե 20 վայրկյան։ Նախկինում ոչ ոք չէր տեսել նման մանրամասներ։ Նույնիսկ լավագույն աստղադիտակների օգնությամբ դրանք անհնար էր նշմարել Երկրից։

«Ռոզետա» տիեզերական զոնդը Չուրյումով-Գերասիմենկոյի գիսաստղի դիմաց (կոլաժ)

Որտե՞ղ են տեսողության սահմանները։ Գերմանացի ֆիզիկոս Էռնստ Աբբեն 1873-ին հաշվարկել է, որ լուսային մանրադիտակը կարող է ցույց տալ միայն այն մասնիկները, որոնք միմյանցից գտնվում են օգտագործվող լույսի ալիքի առնվազն կես երկարությունն ունեցող հեռավորության վրա։ Այդ իսկ պատճառով ֆիզիկոսները երկար ժամանակ հավատում էին, որ լուսային մանրադիտակի լուծաչափը չի կարող լինել ավելի քան 200 նանոմետր։

Սակայն 1999-ին այդ սահմանը հաղթահարվում է։ Գյոթինգենցի ֆիզիկոս Շտեֆան Հելլի կողմից մշակված STED մանրադիտակը ցույց է տալիս ընդամենը մի քանի նանոմետր չափս ունեցող մասնիկները։ Աշխատանքի սկզբունքը հետևյալն է. փոքրիկ կառուցվածքների վրա լույս է գցվում, որից հետո այդ լույսի մի մասը անջատվում է երկրորդ հատուկ ճառագայթի միջոցով։ Դա թույլ է տալիս կանխել հարակից կառուցվածքների ճառագայթների հատումը։

Մեկ նանոմետրը 0,000000001 մետր է։ Այսպիսով, STED մանրադիտակը տասից հարյուր անգամ ավելի հզոր է, քան դասական լուսային մանրադիտակը։
» Ֆիլմ «STED – Հայացք նանոաշխարհ լույսի օգնությամբ»

Սպիտակուցային կառուցվածքները բջիջում՝ STED մանրադիտակի տակ

Սպիտակուցային կառուցվածքները բջիջում՝ սովորական մանրադիտակի տակ

Ինչպե՞ս ենք մենք մտածում, զգում և սովորում։ Այս հարցերին կարելի է պատասխանել միայն այն դեպքում, եթե կարողանանք հստակ հասկանալ ուղեղի կառուցվածքը և գործառույթը։ Դրա համար անհրաժեշտ է պատկերացում ունենալ առանձին ​​նյարդային բջիջների և դրանց գործունեության մասին։ 1980-ականների վերջին կենսաֆիզիկոս Վինֆրիդ Դենքը կատարելագործում է լուսային մանրադիտակը՝ դարձնելով այն երկֆոտոնային լյումինեսցենտային մանրադիտակ։

Լազերն այնպես է ֆոտոնները (լույսի մասնիկները) ուղարկում փորձանմուշի մեջ, որ դրանք համադրվեն ճշգրիտ սահմանված կետում և ուժեղանան։ Այդպիսով, հետազոտողները կարողանում են մոտ մեկ միլիմետր խորությամբ ներթափանցել ուղեղի կենդանի հյուսվածքի ներսը և ուղղակիորեն տեսնել, թե ինպես է «ուղեղն աշխատում»։

Հատկապես ուղեղի հետազոտության ոլորտում նոր լուսային մանրադիտակային մեթոդները մեծ հնարավորություններ են առաջարկում, քանի որ, ի տարբերություն էլեկտրոնային միկրոսկոպիայի, նոր մեթոդների օգնությամբ հնարավոր է ուսումնասիրել կենդանի բջիջներն ու հյուսվածքները։

Աչքի ցանցաթաղանթի կենդանի բջիջները երկֆոտոնային լյումինեսցենտային մանրադիտակի տակ

Էբոլա, ՁԻԱՀ, ջրծաղիկ, կարմրուկ, գրիպ․ շատ վտանգավոր հիվանդություններ փոխանցվում են վիրուսների միջոցով։ Այնուամենայնիվ, երկար ժամանակ է տևում, մինչև հետազոտողները կարողանում են հայտնաբերել այդ հիվանդությունների հարուցիչները։ Պատճառն այն է, որ վիրուսները չափազանց փոքր են, մանրէներից էլ փոքր։ Դասական լուսային մանրադիտակի տակ վիրուսները տեսանելի չեն։

Միայն էլեկտրոնային մանրադիտակը, որը հորինել է գերմանացի ֆիզիկոս Էռնստ Ռուսկան 1931-ին, հնարավորություն է տալիս զննել նանո աշխարհը։ Լույսի փոխարեն Ռուսկան օգտագործում է կարճալիքային էլեկտրոնային ճառագայթներ։ Իր եղբոր՝ բժիշկ Հելմութ Ռուսկայի հետ միասին, նա առաջինն է, ով ուսումնասիրում և դասակարգում է վիրուսները։ 1986 թ.-ին Էռնստ Ռուսկան իր հայտնագործության համար ստանում է Նոբելյան մրցանակ ֆիզիկայի բնագավառում։

Ժամանակակից էլեկտրոնային մանրադիտակները հասնում են մինչև 0,1 նանոմետր լուծաչափի և թույլ են տալիս հետազոտողներին, օրինակ, սպիտակուցների ճշգրիտ ուսումնասիրություն կատարել։

Էռնստ Ռուսկան էլեկտրոնային մանրադիտակի մոտ, 1955

Ժամանակակից էլեկտրոնային մանրադիտակ

1846 թվականին բեռլինցի աստղագետ Յոհան Գոթֆրիդ Գալլեն հայտնաբերում է Նեպտուն մոլորակը։ Նրա օգտագործած հեռադիտակը լավագույնն է իր ժամանակի համար։ Այն ստեղծվել էր օպտիկայի բավարացի մասնագետ Յոզեֆ ֆոն Ֆրաունհոֆերի արհեստանոցում։ 19-րդ դարի սկզբին միայն նա է կարողանում արտադրել բարձրորակ ոսպնյակներ՝ առանց բծերի և պղպջակների։

Ժամանակակից հեռադիտակները շատ անգամ ավելի հզոր են։ Օրինակ ՝ VLT հսկա հեռաադիտակը (անգլ.՝ Very Large Telescope, VLT), որը բաղկացած է միմյանց հետ կապված չորս հեռադիտակից, կարող է նույնիսկ ճանաչել ավտոմեքենայի լուսարձակները որպես առանձին լուսային կետեր, եթե այդ մեքենան գտնվեր լուսնի վրա։ Մաքս Պլանկի ընկերակցության գիտնականները ներկայումս VLT-ի միջոցով ուսումնասիրում են Ծիր Կաթինի կենտրոնում գտնվող սև անցքը։

Աստղերը գրեթե կարելի է ձեռքով բռնել անապատի պարզ երկնքում

VLT հսկայական հեռադիտակը Չիլիի Ատակամա անապատում