Рубрика «физика»

Как неудавшийся ядерный эксперимент случайно породил нейтринную астрономию - 1
Наличие нейтрино можно распознать по кольцам излучения Черенкова, появляющимся на вакуумных лампах фотоэлектронных умножителей, расположенных на стенах детектора. Это наблюдение демонстрирует успех методологии нейтринной астрономии. На этом изображении видно сразу множество событий.

Иногда даже наиболее удачно разработанные эксперименты проваливаются. Разыскиваемый вами эффект может не произойти, поэтому всегда нужно быть готовым к нулевому результату. В таких случаях эксперимент отметают, как неудачный, хотя, не проведя его, вы бы никогда не узнали о его результатах.

И всё же иногда построенный вами агрегат может оказаться чувствительным к чему-то совсем иному. Занимаясь наукой новым способом, с новой чувствительностью или при новых, уникальных условиях, мы часто совершаем самые неожиданные и удачные открытия. В 1987 году неудавшийся эксперимент по обнаружению распада протонов впервые обнаружил нейтрино, пришедшие не только из нашей Солнечной системы, но и снаружи Млечного Пути. Так родилась нейтринная астрономия.
Читать полностью »

Учёные ищут единое описание реальности. Но современная физика позволяет описывать её множеством способов, многие из которых эквивалентны друг другу, и связаны через обширный ландшафт математических возможностей

Нет никаких законов физики, есть только ландшафт - 1

Допустим, мы попросили Алису и Боба приготовить еду. Алисе нравится китайская еда, Бобу – итальянская. Каждый из них выбрал свой любимый рецепт, закупился в местном магазине, специализирующемся на нужных продуктах, и тщательно следовал инструкциям. Но когда они достали свои блюда из духовки, то очень удивились. Оказалось, что оба блюда идентичны. Можно представить себе, какими экзистенциальными вопросами будут задаваться Алиса и Боб. Как из разных ингредиентов может получиться одно и то же блюдо? Что вообще означает готовка китайского или итальянского блюда? Нет ли в их подходе к готовке какого-то фатального недостатка?

Именно такое недоумение испытывают специалисты по квантовой физике. Они обнаружили множество примеров двух совершенно разных описаний одной и той же физической системы. Только в случае физики ингредиентами служат не мясо и соус, а частицы и силы; рецепты – это математические формулы, кодирующие взаимодействия; а готовка – это процедура квантования, превращающая уравнения в вероятности физических явлений. И, как Алиса с Бобом, физики недоумевают, как разные рецепты привели к одному итогу.
Читать полностью »

«Жидкий» компьютер: улавливание ионов в графене - 1

Когда мы читаем научную фантастику или смотрим фильм подобного жанра, нам на глаза частенько попадаются компьютеры будущего. Авторы этих произведений наделяли свои вымышленные вычислительные машины всевозможными свойствами, от невообразимой вычислительной мощности до человеческих качеств. Чего стоит вполне человеческое расстройство как паранойя, которой «страдал» HAL 9000 из цикла произведений «Космическая одиссея» Артура Кларка. Однако сегодня речь пойдет не об умственных, точнее сказать вычислительных способностях машин будущего, а об их физической структуре. Что если будущие компьютеры больше не будут привязаны к кремнию, а смогут функционировать в виде жидкости? Именно это и является основным вопросом исследования, с которым мы и будем знакомиться сегодня. Поехали.Читать полностью »

В Большом адронном коллайдере (БАК), подземном ускорителе частиц длиной 27 километров, пересекающем границу между Швейцарией и Францией, два пучка частиц сталкиваются друг с другом, двигаясь со скоростью, близкой к скорости света. Результаты высокоэнергетических столкновений дают нам информацию о фундаментальных взаимодействиях и простейших составляющих материи. Для того, чтобы удерживать пучки на круговой траектории внутри ускорителя, требуется постоянное воздействие магнитного поля. Отвечают за это сверхпроводящие дипольные магниты, которые с помощью сильного магнитного поля отклоняют пролетающий сгусток частиц на небольшой угол.

Разработка и поддержание работоспособности таких комплексных электротехнических систем — очень важная инженерная задача, в которой используются современные инновационные решения. В своей заметке мы расскажем о том, как с помощью мультифизического моделирования в COMSOL Multiphsycics® инженеры Европейского центра ядерных исследований (CERN) исследовали переходные процессы в сверхпроводящих магнитах и магнитных цепях БАК для создания системы защиты от отказов, которая позволит избежать дорогостоящего простоя систем охлаждения коллайдера.

Анализ срывов сверхпроводимости магнитов Большого адронного коллайдера в CERN - 1Читать полностью »

Сабвуферы давно и плотно вошли в жизнь современных меломанов. Но существует великое множество предубеждений, в отношении тех или иных конструкций сабвуферов, их необходимого количества, частотного диапазона и вообще в полезности этого изобретения для человечества.

Несколько слов о сабвуферах и том, почему они подойдут почти всем - 1

Знатоки, эксперты и просто “очень знающие люди” часто считают предпочтительнее использование или неиспользование тех или иных технологий, иные вообще принципиально не хотят использовать отдельную НЧ-акустику, ибо не кошерно не соответствует представлениям о т.н. тру АС. Также есть люди, которые убеждены, что сабвуферов должно быть 2 (или более по количеству каналов воспроизведения), для них даже выпускают соответствующие продукты.

В этом материале я постараюсь отделить «мух» от «котлет», мифы от реальности, домыслы от существующих физических явлений, чтобы помочь нашим читателям сделать наиболее подходящий выбор. Я постараюсь обстоятельно рассказать о том, почему сабвуферы подходят почти всем, а также коснусь вопросов акустического оформления и частотного диапазона.
Читать полностью »

Как подсчёт солнечных пятен объединяет прошлое и будущее науки

Научный эксперимент длиною в 315 лет - 1

Самым высокомерным астрономом Швейцарии в середине XX века был специалист по солнечной физике Макс Валдмайер. После его выхода на пенсию в 1980 коллеги испытали такое облегчение, что почти отправили следом и инициативу, которой он руководил в качестве директора Цюрихской обсерватории. Валдмайер отвечал за практику, уходящую корнями во времена Галилея, и остающуюся одной из самых длинных научных практик в истории: подсчёт пятен на Солнце.

Цюрихская обсерватория была мировой столицей подсчёта солнечных пятен: холодных тёмных участков на поверхности Солнца, в которых циркуляция внутреннего тепла подавляется магнитными полями. С XIX века астрономы связывали солнечные пятна с солнечными вспышками, способными нарушить ход жизни на Земле. Сегодня учёным известно, что пятна отмечают участки, создающие колоссальные электромагнитные поля, способные вмешиваться в работу всего, от системы глобального позиционирования и электрических сетей до химического состава атмосферы.
Читать полностью »

Темные солитоны, частотные гребни, микрорезонаторы и 80 км оптоволоконного кабеля - 1
Художественное изображение солитона

Еще в далеком 1834 году, сидя на берегу канала, Джон Скотт Рассел наблюдал за поведением воды. Именно в этот момент и появилось понятие «уединенная волна», которое в дальнейшем стало известно как солитон. Этот термин обозначает уединенную волну, которая распространяется в нелинейной среде. Поведение солитонов схоже с поведением частиц, ибо при взаимодействии друг с другом они не разрушаются, а продолжают движение. Солитоны стали основой изучения многих различных понятий и явлений, от сердечного ритма до волн цунами. Однако, сегодня мы рассмотрим исследование, основой которого стали темные солитоны (темные импульсы). Почему солитоны перешли на «темную сторону силы», как использовать это явление и удалось ли исследователям получить желаемые результаты своего практического опыта? Обо всем этом нам расскажет доклад ученых. Поехали. Читать полностью »

Почему физики считают, что теория струн может оказаться «теорией всего» - 1
В основе теории струн лежит идея о том, что вместо нульмерных элементарных частиц Вселенная состоит из одномерных струн

Теория струн – одна из самых гениальных, противоречивых и недоказанных идей физики. В её основе лежит физический тренд, живущий много столетий – что на некоем фундаментальном уровне все различные силы, частицы, взаимодействия и проявления реальности связываются вместе как разные части одной платформы. Вместо четырёх независимых фундаментальных взаимодействий – сильного, электромагнитного, слабого и гравитационного – есть одна объединённая теория, охватывающая их всех.

Во многих смыслах, теория струн – лучший кандидат на квантовую теорию гравитации, объединяющую взаимодействия на высочайших уровнях энергий. И хотя тому нет экспериментальных подтверждений, существуют убедительные теоретические причины считать, что это так и есть. В 2015 году крупнейший из живущих специалистов по теории струн, Эдвард Виттен, написал работу о том, что каждый физик должен знать о теории струн. И вот, что она означает – даже если вы не физик.
Читать полностью »

Спросите Итана: если масса искривляет пространство-время, как оно распрямляется обратно? - 1
Кривизна пространства-времени вблизи любого массивного объекта определяется комбинацией массы и расстояния до центра масс. Необходимо учесть и другие параметры, такие, как скорость, ускорение и другие источники энергии.

Материя сообщает пространству, как искривляться, а искривлённое пространство сообщает материи, как двигаться. Это основной принцип ОТО Эйнштейна, впервые связавшей такое явление, как гравитация, с пространством-временем и относительностью. Поместите массу в любой точке Вселенной, и пространство вокруг неё отреагирует искривлением. Но если убрать массу или передвинуть её, что заставляет пространство-время «вставать на место», принимая неискривлённое положение? Такой вопрос задаёт наш читатель:

Нас учат, что масса деформирует пространство-время, а кривизна пространства-времени вокруг массы объясняет гравитацию – к примеру, объект на орбите вокруг Земли на самом деле движется по прямой, лежащей в искривлённом пространстве-времени. Допустим, это имеет смысл, но когда масса (вроде Земли) двигается через пространство-время и искривляет его, почему пространство-время не остаётся искривлённым? Какой механизм распрямляет этот участок пространства-времени, когда масса двигается дальше?

С этим вопросом связано много интересного, и ответ на самом деле может помочь вам понять, как работает гравитация.
Читать полностью »

Математики опровергли гипотезу существования сильного принципа космической цензуры. Их работа отвечает на один из наиболее важных вопросов в изучении общей теории относительности и меняет то, как мы рассуждаем о пространстве-времени.

Математики опровергли гипотезу, призванную спасти чёрные дыры - 1

Спустя почти 40 лет после его постановки, математики определились с одним из самых выдающихся вопросов в изучении общей теории относительности. В работе, опубликованной в интернете прошлой осенью, математики Михалис Дафермос и Джонатан Лак доказали, что сильная форма принципа космической цензуры, относящегося к странной структуре чёрных дыр, неверна.

«Лично я считаю эту работу невероятным достижением – качественным скачком в нашем понимании ОТО», — написал мне Игорь Роднянский, математик из Принстонского университета.
Читать полностью »