Рубрика «фотоны»

Квантовый компьютер: один фотон, чтобы править всеми - 1

История вычислительной техники, которую мы сейчас называем просто сервер или компьютер, началась много веков назад. С течением времени и развитием технологий совершенствовались и компьютеры. Улучшалась производительность, скорость работы и даже внешний вид. Любой компьютер в своей основе реализует определенные законы естественных наук, таких как физика и химия. Углубляясь в любую из этих наук, исследователи находят новые и новые пути совершенствования вычислительных систем. Сегодня мы будем знакомиться с исследованием, нацеленным на реализацию применения фотонов в квантовых компьютерах. Поехали.Читать полностью »

Автор этого доклада уже 12 лет является сотрудником Большого адронного коллайдера (БАК), а в прошлом году начал параллельно работать в Яндексе. В своей лекции Фёдор рассказывает об общих принципах работы БАК, целях исследований, объёмах данных и о том, как эти данные обрабатываются.

Под катом — расшифровка и основная часть слайдов.

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 »

Как фотоны воспринимают время? - 1

У каждого есть мечта; я хотел бы дожить до рассвета, но знаю, что мне осталось менее трёх часов. Будет ночь, но это неважно. Умирать просто. Для этого не нужен свет. Так тому и быть: я умру при свете звёзд.
— Виктор Гюго

Перемещаясь со скоростью света, фотоны, испущенные Солнцем, достигают Земли примерно за 8 минут. Путь в 150 миллионов километров по пустому космосу – это не препятствие для света, но для нас это значит, что глядя на Солнце, мы видим его таким, каким оно было незадолго до этого, а не таким, какое оно в данный момент является. Если бы Солнце мгновенно исчезло прямо сейчас, мы не узнали бы об этом – ни из-за света, ни из-за гравитации – пока не прошли бы восемь минут. Но как это выглядит с точки зрения фотона? Известно, что если перемещаться со скоростью, приближающейся к скорости света, включается СТО Эйнштейна, время замедляется, а длина увеличивается. Однако же фотоны двигаются со скоростью не близкой, а равной скорости света. И насколько же тогда стареет фотон, испущенный Солнцем, к тому времени, как он достигает Земли?
Читать полностью »

Почему недостаточно сказать «да будет свет».

Наблюдайте красоту жизни. Смотрите на звёзды и на то, как вы бежите вместе с ними.
— Марк Аврелий

Представьте себе знакомое вам ночное небо. Вдалеке от городов в безлунную ночь, в самых тёмных из виденных вами мест. Будто вы ложитесь на траву, и смотрите на небеса. Вы смотрите вверх, воздух прохладен, и небеса чисты: никаких туч не видно.

Что вы увидите?

Невидимы ли первые звёзды Вселенной? - 1

Планеты, звёзды, яркие и тусклые, и даже Млечный путь. Но, возможно, самое удивительное в ночном небе, это не присутствие нескольких разбросанных огоньков, но то, что почти в любом направлении небо тёмное.

Если задуматься об этом, то в происходящем довольно мало смысла.
Читать полностью »

После КМФИ и до того, как появились первые звёзды, смотреть во Вселенной было не на что. Или всё-таки нет?

Если во Вселенной не было света, а, следовательно, и существ с глазами, мы не узнаем, была ли она тёмной. Темнота в этом случае не имеет смысла.
Клайв Стейплз Льюис

На прошлой неделе мы ответили на вопрос о местонахождении космического микроволнового фонового излучения (КМФИ). Вкратце, оно «везде одновременно, но испущено оно было в момент, когда Вселенной было 380 000 лет». На этой неделе я выбрал вопрос Стива Лимпуса, открывающий новый шаг в этой же теме:

Пожалуйста, расскажите нам о времени сразу после КМФИ — о загадочных «тёмных веках». Мне было хотелось узнать, как гравитация влияла на расширяющуюся Вселенную во времена после инфляции и нарушении термального равновесия частиц [decoupling]. А также хотелось бы узнать о первых звёздах и формировании галактик и сверхмассивных чёрных дыр.

В начале и в настоящее время существует изобилие света с высокими энергиями: света, видимого нашими глазами. Но были времена — тёмные времена — когда света не было.

Спросите Итана №89: Тёмные века Вселенной - 1
Читать полностью »

До формирования первых звёзд Вселенная была уже заполнена светом. Но как?

Свет считает, что он быстрее всех, но он ошибается: неважно, как быстро летит свет — темнота уже на месте и дожидается его.
— Терри Пратчетт

Если мы смотрим на Вселенную, мы видим точечки света, рассыпанные по огромной пустой темноте неба: звёзды, галактики, туманности и так далее. Но в далёком прошлом было время, до того, как все эти объекты сформировались и незадолго до Большого взрыва, когда Вселенная была заполнена светом. На этой неделе профессор химии Фабио Гоччо не смог ответить на один вопрос и отправил его в нашу рубрику:

Я пытаюсь держать студентов в курсе происходящего, используя материалы вашего блога. Недавно во время обсуждения Большого взрыва был задан хороший вопрос: откуда в КМФИ взялись фотоны? Как я понимаю, они появились в результате аннигиляции пар частиц/античастиц, получившихся в результате квантовых флюктуацию после инфляции. Но не должна ли была эта энергия «вернуться», поскольку они изначально были «взяты взаймы» для создания пар частица/античастица?

Некоторые вещи в вопросе Фабио очень точно сформулированы, но в нём есть и заблуждения. Давайте для начала рассмотрим КМФИ и вопрос его происхождения в далёком прошлом.

Спросите Итана №84: откуда взялся первый свет? - 1
Читать полностью »

Фоновое космическое излучение во Вселенной когда-то поджаривало всё вокруг, но теперь оно почти приблизилось к абсолютному нулю. Куда делась вся энергия?

Думаю, что самое крутое, что можно сделать – исчезнуть на время, потому что это даст вам шанс появиться заново.
— Джош Майкл Хомме

Если подумать, Большой взрыв – одна из самых сложных абстракций, которые можно представить. Конечно, сейчас Вселенная расширяется, а значит, раньше всё было ближе друг к другу и Вселенная была плотнее. Но она была ещё и горячее, поэтому частицы в ней обладали большей энергией по сравнению с сегодняшним днём, когда они уже более «холодные». На этой неделе побеждает вопрос Барри Пэрдо, который спрашивает:

Насколько я понимаю, космическое микроволновое фоновое излучение (КМФИ) постепенно охлаждается с расширением Вселенной, и что частицы КМФИ с красным смещением переходят на увеличивающиеся длины волн и уменьшающиеся уровни энергии. Но куда уходит энергия этих частиц?

Давайте разберёмся и поймём, почему этот вопрос такой глубокий.

Спросите Итана №60: почему энергия исчезает из Вселенной? - 1

Легко понять, как падает плотность по мере расширения Вселенной, и как – если она вдруг начнёт сжиматься – её плотность начнёт расти. Ведь плотность, это всего лишь количество вещества в определённом районе пространства: массовая плотность – это масса на объём, количественная плотность – это количество на объём, и энергетическая плотность – это энергия на объём.

В случае материи – атомов, газа, планет, звёзд, галактик, даже тёмной материи – можно интуитивно связать это с пространством-временем, которое со временем меняется. Если пространство-время расширяется, плотность падает, если сжимается – растёт.
Читать полностью »

Финские ученые считают, что EmDrive не нарушает закон сохранения импульса

Новое объяснение принципа работы «невозможного» двигателя EmDrive: это все фотоны - 1

Эпопея с так называемым «невозможным» двигателем EmDrive на электромагнитных волнах продолжается. На данный момент ряд известных ученых и научных организаций подтвердили работоспособность EmDrive. Двигатель представляет собой систему, состоящую из резонатора (металлический усеченный конус) и магнетрона. Двигатель работает, это факт. Каким образом? Такая система каким-то образом создает тягу под влиянием электромагнитного излучения. Существует несколько гипотез, объясняющих появление тяги. Пока что ни одна гипотеза не была доказана. Собственное объяснение принципа работы EmDrive в этом месяце предложили финские ученые.

По их мнению, образование тяги в этой системе объясняется определенным типом интерференции волн, а именно — деструктивной интерференцией. Под конструктивной интерференцией понимается такой тип комбинирования отраженных волн при резонансе, когда происходит усиление волнами друг друга. В случае деструктивной интерференции максимумы одних волн приходятся на минимумы других, при этом резонанс отсутствует. Если речь идет о волнах на воде, то при деструктивной интерференции они накладываются друг на друга, и поверхность воды выглядит спокойной.
Читать полностью »

Объединенная группа российских физиков разработала концептуально новую платформу на основе гибридных металло-диэлектрических наноантенн, открывающую возможность для эффективного управления светом и сверхплотной записи информации. Новая технология открывает возможности изготовления наночипов для оптических компьютеров следующего поколения и позволяет создавать широкий спектр оптических наноустройств, локализующих, усиливающих и управляющих фотонами света.

image
Читать полностью »