Рубрика «физика»

В Беларуси проходит #ГодНавуки!

Радоваться не стоит, ведь вы будете Вынуждены узнать в этом году Очень много о современной Науке! Недавно я провел соцопрос – хотите ли бы Вы регулярно узнавать что-то новое о строении окружающего Вас Мира? И был удивлен, когда 83% ! ответило – Конечно же, ДА!

Так что у нас есть еще время до конца года, чтобы сделать несколько Открытий!

Введение в Год Науки или Почему стекло прозрачное? - 1
Читать полностью »

Хотя большинство частиц дезинтегрируются, или распадаются, на другие частицы, некоторые из них так себя не ведут. Но почему?

В мире есть много типов частиц, часть из них выглядит элементарными, другие можно построить из элементарных – к примеру, протоны, нейтроны и атомное ядро – но большинство из них распадаются за малую долю секунды. В предыдущей статье я объяснил, почему они распадаются; на самом деле это форма рассеивания, о которой мы имеем интуитивное представление, происходящее из нашего опыта, связанного с волнами и вибрациями. Но почему же несколько типов частиц вообще не распадаются, или, по крайней мере, живут гораздо дольше, чем 13,7 миллиардов лет, дольше возраста Вселенной?

Единственные из известных в природе стабильных частиц – это электрон (и антиэлектрон), легчайший из трёх типов нейтрино (и его античастица), фотон, и предполагаемый гравитон (оба последних являются античастицами сами себе). Другие нейтрино, протон и множество атомных ядер (и их античастиц – тут я прекращаю упоминание античастиц, оно будет подразумеваться), вероятно, нестабильны, но живут очень, очень, очень долго. Протоны, например, живут так долго, что с Большого взрыва их распалось очень малое количество, так что со всех практических точек зрения они стабильны. Другая долгоживущая частица – это нейтрон, который сам по себе, вне атомного ядра, живёт всего около 15 минут. Но внутри атомных ядер нейтроны могут жить дольше возраста Вселенной. Наконец, стоит добавить, что если тёмная материя состоит из частиц, тогда эти частицы тоже должны быть стабильными или очень, очень долгоживущими.
Читать полностью »

Почему большинство частиц дезинтегрируют (а технически говоря, распадаются) на другие?

Физика частиц нашла уже целую гору вроде бы элементарных частиц, и их может быть ещё больше. Но большинство из этих частиц не лежат спокойно на полу в ожидании, пока мы их подметём. Нам нужно было построить особые аппараты, такие, как Большой адронный коллайдер, чтобы произвести их, открыть и изучить. Почему? Потому, что большинство из них – за исключением тех, из которых состоим мы сами, и парочки других – разваливаются (распадаются) на другие частицы за малую долю секунды. На самом деле малую – по сравнению с ней миллионная доля секунды кажется вечностью. Некоторые из них выживают в течение всего триллионной от триллионной доли секунды, или даже меньше!

В данной статье при помощи неплохих, хотя и несовершенных, аналогий, я собираюсь дать вам пару объяснений по поводу того, почему распад – неизбежная судьба большинства элементарных частиц.

Вы можете вспомнить, что волны в квантовом мире состоят из частиц; звуковые волны из фононов, световые из фотонов, и т.п. Или можете просто принять это как данность и продолжить чтение.
Читать полностью »

image

Если посмотреть на Солнце, когда оно частично закрыто облаками и прячется за этими комками атмосферной воды, вы можете увидеть знакомое зрелище: лучи света, пробивающиеся сквозь облака, и падающие на землю. Иногда они кажутся параллельными, иногда кажется, что они расходятся. Иногда может видеть форму Солнца через облака. Почему так происходит? Наш читатель на этой неделе спрашивает:

Можете ли вы объяснить мне, почему в облачный день можно видеть лучи солнца, пробивающиеся сквозь облака? Мне кажется, что поскольку Солнце гораздо больше Земли, и поскольку его фотоны доходят до нас по примерно параллельным путям, мы должны видеть всё небо равномерно освещённым, а не наблюдать небольшой шар света.

Большинство людей даже не задумываются над удивительным фактом существования солнечных лучей.
Читать полностью »

Что удерживает электрон в атоме на орбите атомного ядра?

На первый взгляд, особенно если смотреть на мультяшную версию атома, описанную мною ранее со всеми её недостатками, электроны, двигающиеся по орбите вокруг ядра, выглядят так же, как планеты, двигающиеся по орбите вокруг Солнца. И вроде бы принцип этих процессов одинаков. Но есть подвох.

image

Рис 1

Что удерживает планеты на орбите вокруг Солнца? В Ньютоновской гравитации (Эйнштейновская сложнее, но тут она нам не нужна) любая пара объектов притягивается друг к другу посредством гравитационного взаимодействия, пропорционального произведению их масс. В частности, гравитация Солнца притягивает к нему планеты (с силой, обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. То есть, если расстояние уменьшается вдвое, сила увеличивается вчетверо). Планеты тоже притягивают Солнце, но оно настолько тяжёлое, что это почти не влияет на его движение.
Читать полностью »

Физики впервые установили контрфактическое квантовое соединение - 1

Квантовые коммуникации сами пор себе странное явление. Но в разнообразии квантов есть один самый странный вид — контрфактическая коммуникация (counterfactual communication). Это вид связи, который вообще не предполагает передачу частиц между отправителем и получателем. Этот вид отличается от обычной квантовой телепортации, потому что в телепортации используются спутанные частицы. Обычно частицы нужно физически совместить и спутать заранее, прежде чем телепортировать информацию между ними на любое расстояние, то есть передача частиц происходит так или иначе. Как вариант, частицы можно спутать на расстоянии, но при посредничестве третьей частицы, которая всё-таки должна физически проделать этот путь. В контрфактических соединениях такого условия нет (только нужно помнить, что фотон здесь можно описать волновой функцией и не считать частицей).

Теоретическую основу для контрфактической квантовой связи физики сформулировали в 2013 году. Согласно описанию протокола, передача информации между Алисой ми Бобом осуществляется в пустом пространстве без движения физических частиц за счёт измерений без взаимодействия и цепочки квантовых эффектов Зенона.

Описание протокола было теоретической работой, но сейчас учёные впервые на практике установили прямое контрфактическое соединение и действительно передали информацию — чёрно-белое изображение из пункта А в пункт Б. Носителем информации является фаза света, а фотон описывается волновой функцией.
Читать полностью »

Почему мы считаем ту или иную теорию или гипотезу убедительной, а её альтернативы маловероятными? Ответ на этот вопрос волнует философов науки уже много десятилетий: спорам Карла Поппера и Томаса Куна уже больше 40 лет. Относительно свежий пример, на котором можно его обсудить, — развитие представлений о тёмной материи. Признаки её существования обнаружили ещё в 1930–х годах, но только в 1970–х эту гипотезу начали рассматривать как основную. Почему?

image
Читать полностью »

image
Модель ускорителя, использовавшегося для бомбардировки лития в ключевом эксперименте. Находится на входе в Институт ядерных исследований в Венгерской академии наук.

Стандартная модель физики элементарных частиц – частицы и их взаимодействия, описывающие всё, что мы когда-либо создали или столкнули в лаборатории – удивительно хорошо справляются с предсказанием всего, что видно в наших экспериментах. От материи до антиматерии, от синтеза до расщепления, от безмассовых до самых тяжёлых частиц – эти фундаментальные правила прошли все экспериментальные проверки. Но возможно, в следах радиоактивного распада скрывается неожиданное явление. Наш читатель из Венгрии хочет знать:

Новости по поводу открытия пятого взаимодействия у нас в Венгрии очень широко освещаются. Мне было бы интересно узнать вашу точку зрения по этому поводу. Думаете ли вы, что это правда, или относитесь к этому скептически?

Читать полностью »

Не наблюдавшаяся ранее разновидность радиоактивности может объяснить, почему существует материя – включая и людей. Команда физиков запускает эксперимент по поиску необычного явления

image

Когда Вселенная сформировалась порядка 13,7 млрд лет назад, согласно современным теориям материя и её странный родственник, антиматерия, во время Большого взрыва должны были появиться в равных количествах. Физикам известно, что когда две этих сущности вступают в контакт, они аннигилируют. Но в таком случае в космосе не было бы ничего кроме фотонов и нейтрино. И, тем не менее, мы существуем. Расчёты показывают, что материи оказалось немного больше, чем антиматерии – но почему?
Читать полностью »

Обзор тепловизора Seek Thermal Compact PRO - 1

Модельный ряд компактных тепловизоров Thermal Seek недавно пополнился новой версией. Компания «Даджет» предоставила мне для тестирования и использования в моей светотехнической лаборатории тепловизор Seek Thermal Compact PRO. У него хорошее разрешение матрицы и приличный функционал. В обзоре рассмотрены различные осветительные лампы. Одним из важных параметров является нагрев светодиодов в светодиодных светильниках, лампах, прожекторах. Особенно хочу отметить led-лампы для автомобилей на светодиодах Philips MZ. Размеры Филипсов 1,5х2 мм, а нагрев может достигать 180 градусов. При таких малых габаритах измерить температуру очень сложно, лучше всего справляется мини-пирометр. Идеальным способом измерения нагрева является тепловизор, который среди множества покажет самый перегретый, имеющий плохой отвод тепла.
Читать полностью »