Рубрика «атомы» - 2

в 8:00, , рубрики: атомная память, атомы, Блог компании ua-hosting.company, водород, исследования, кремний, Накопители, нанотехнологии, Научно-популярное, физика

Атомная память: 8-битный алфавит и 192-битная мелодия из игры Mario - 1

С точки зрения науки наш прекрасный мир, окружающий нас, это нескончаемый поток данных. Каждый твит, каждый комментарий под видео на YouTube, переписка с родными посредством мессенджеров, кино, игры, цифровые книги и т.д. и т.п. Все это формирует так называемое информационное поле Земли. Концентрация данных в нем с каждым годом растет. Так к 2025 году общий объем данных в мире составит 163 зеттабайта (по данным forbes). Для примера, у меня есть внешний накопитель объемом 1 Тб, что по современным меркам не так и много. 163 зеттабайта это эквивалентно 163 миллиардам моих HDD. Площадь такого скопища носителей составила бы примерно 1,47 Тм2 (1 Тм = 1012 м), не говоря уже про массу в 26 080 000 тонн.

Это все забавные цифры, но проблема хранения большого объема данных существует, и ее пытаются решить многие ученые в мире. Сегодняшние наши герои смогли усовершенствовать собственное изобретение, использующее технологию атомной памяти. Как они это реализовали и как скоро подобная технология станет общедоступной мы узнаем из их доклада. Поехали.Читать полностью »

в 17:28, , рубрики: атомы, квантовая механика, Научно-популярное, физика
Разбираем популярный миф: «Вещество на 99% состоит из пустоты» - 1

При обсуждении строения атома и вещества часто можно прочитать, что вещество на 99.99…% состоит из пустоты, с разными версиями количества девяток. Как мы сейчас увидим, это утверждение имеет весьма шаткие основания, а попытки оценить долю пустоты в веществе могут с одинаковым успехом дать любое число от 0 до 100%. Последовательное же рассмотрение вопроса в рамках квантовой механики показывает, что от пустоты вещество отличается довольно сильно.

Читать полностью »

в 8:14, , рубрики: атомы, Научно-популярное, нейтроны, нуклоны, протоны, сильное ядерное взаимодействие, физика, ядра атомов

Теперь, когда нам известно, что ядро атома крохотное, у нас появляется очевидный вопрос: а почему оно такое маленькое? Атомы состоят из крохотных частиц, но по размеру они гораздо больше этих частиц. Мы уже разбирались, почему так происходит. Но при этом ядра не сильно отличаются по размеру от протонов и нейтронов, из которых они состоят. Есть ли тому причина, или это совпадение?

Мы уже знаем, что атомы удерживают электрические силы. Какие же силы удерживают ядро атома?

И тут мы вступаем на новую территорию, сильно отличающуюся от того, что мы изучали ранее – поскольку становится очевидным, что здесь работает сила, которую мы ещё не обсуждали.

Что удерживает ядра атомов? - 1
Рис. 1: противодействующие силы в ядре атома – электрическое отталкивание протонов и остаточное сильное ядерное взаимодействие протонов и нейтронов
Читать полностью »

в 7:49, , рубрики: Matt Strassler, атомы, Научно-популярное, нейтроны, нуклоны, протоны, физика, физика частиц, электроны, ядра

Ядра атомов: в самом сердце материи - 1
Рис. 1

Ядро атома получается крохотным, его радиус в 10 000–100 000 раз меньше всего атома. Каждое ядро содержит определённое количество протонов (обозначим его Z) и определённое количество нейтронов (обозначим его N), скреплённых вместе в виде шарика, по размеру не сильно превышающего сумму их размеров. Отметим, что протоны и нейтроны вместе часто называют «нуклонами», а Z+N часто называют A – общее количество нуклонов в ядре. Также Z, «атомное число» – количество электронов в атоме.

Типичное мультяшное изображение атома (рис. 1) чрезвычайно преувеличивает размер ядра, но более-менее правильно представляет ядро как небрежно соединённое скопление протонов и нейтронов.

Содержимое ядра

Откуда нам известно, что находится в ядре? Эти крохотные объекты просто охарактеризовать (и это было просто исторически) благодаря трём фактам природы.
Читать полностью »

в 16:43, , рубрики: Matt Strassler, атомы, Научно-популярное, физика, электроны

Электроны, крохотные объекты, населяющие задворки атомов, играют ведущую роль в химии, переносят электрический ток по нашим электрическим сетям и внутри ударов молний, и составляют «катодные лучи», использовавшиеся для создания изображений в телевидении XX века и на экранах компьютеров. Это наиболее типичный пример (вроде бы) элементарных частиц.

Под «элементарными» я подразумеваю, что электроны неделимы и не состоят из частиц меньшего размера. При помощи «вроде бы» я напоминаю, что они элементарны, насколько нам позволяют судить об этом современные знания – то, что мы знаем об электронах, получено в экспериментах, а наши эксперименты не обладают бесконечной властью. Если электроны не элементарны, но настолько малы, что наши текущие эксперименты не могут их разломать – они будут выглядеть элементарными во всех экспериментах, проведённых нами в прошлом и настоящем, но не во всех будущих экспериментах. Так что, когда-нибудь – ведь 80 лет назад люди считали, что протоны могут быть элементарными, но им не хватало знаний, а 150 лет назад люди считали, что атомы могут быть элементарными, но им не хватало знаний – мы можем обнаружить, что электроны не элементарны. По пока, поскольку все доступные нам эксперименты демонстрируют, что они элементарны, мы будем условно предполагать, что так и есть – помня, что это частично экспериментальный факт, и частично – предположение!
Читать полностью »

в 18:34, , рубрики: атомы, Научно-популярное, принцип неопределённости, протоны, физика, электроны

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 »

в 18:34, , рубрики: атомы, молекулы, Научно-популярное, нейтроны, протоны, физика, электроны

Если молекулы – основные структуры, задействованные в химии – это слова, из которых состоят все окружающие нас материалы, тогда атомы – это буквы, строительные блоки молекул. Слова бывают разной длины, и типичная молекула тоже может содержать несколько атомов, или несколько сотен, или даже сто тысяч атомов. Молекула столовой соли NaCl состоит из двух атомов, натрия Na и хлора Cl. Молекула воды H2O содержит два атома водорода и один кислорода. Молекула столового сахара C12H22O11 содержит 12 атомов углерода, 11 кислорода и 22 водорода, организованных определённым образом.

Откуда нам известно о существовании атомов? Иногда их можно «видеть», так же, как мы видим молекулы, которые они могут формировать. Не глазами, но более продвинутыми устройствами. Один из методов использует сканирующий туннельный микроскоп, способный показывать атомы в кристалле или даже передвигать их по одному. Другой метод использует нашу возможность захвата ионов (немного изменённых атомов – подробности ниже).
Читать полностью »

в 16:36, , рубрики: атомы, вещество, молекулы, Научно-популярное, физика

В любой из больших библиотек мира комнаты и полки с книгами тянутся, кажется, бесконечно. Количество томов в Библиотеке конгресса США исчисляется десятками миллионов. В каждом из них представлены различные истории, детальные анализы, исторические документы – все со своим мнением. Но все эти миллионы книг, написанные по-английски, состоят всего лишь из нескольких десятков тысяч слов, а каждое слово состоит из комбинации всего 26 букв – от A до Z [плюс пробелы, знаки препинания и цифры – прим. перев.].

Тем временем все мы живём в окружении огромного и поразительного разнообразия материалов – включая и то, из чего создано множество типов биологических структур, входящих в состав наших тел и всех тел животных, растений и других живых существ. Планета, на которой мы обитаем, состоит из разного рода камней, некоторые из которых жёсткие и хрупкие, некоторые пластичные, обладающих различными цветами и текстурами. Кроме воды у нас есть алкоголь, кислоты, сахара и масла в различных видах. Готовящаяся в духовках еда выдаёт различные ароматы, которые мы вдыхаем из воздуха. К солям, мелу и сплавам нужно добавить синтетические материалы, включая разнообразные пластики. Но важно помнить, что огромные богатства Библиотеки материалов состоят из небольшого (хотя и довольно разнообразного) ассортимента молекул, которые, в свою очередь, состоят всего из сотни атомов – элементов от H до U и далее (от водорода до урана и далее).
Читать полностью »

в 17:43, , рубрики: атомы, круговорот веществ, Научно-популярное, спросите итана, статистика, тело, физика

image

Не секрет, что человеческая личность представляет собой нечто большее, чем просто сумму всех атомов её тела. Еда, которую вы поглощаете, вода, которую вы пьёте, воздух, которым вы дышите, и всё остальное, что поглощает ваше тело, можно использовать как сырьё для создания новых молекул, клеток и частей вашего тела в течение всей вашей жизни. Но всё это откуда-то взялось, и именно поэтому наш читатель хочет узнать:

Я хотел бы узнать, каковы шансы на то, что атомы вашего тела были у кого-то из прошлого? Типа шанс в 0,0001% на то, что где-то в вашем теле есть атом, который раньше был частью фараона Египта или короля Англии. Может ли наука рассказать нам о том, каким образом происходит циркуляция атомов на Земле, и откуда могли взяться атомы моего тела?

Наука может не только рассказать вам об этом, но и оценить довольно много различных параметров, касающихся того, из чего состоит ваше тело.
Читать полностью »

в 12:24, , рубрики: атомы, БАК, Научно-популярное, протоны, физика, электроны, элементарные частицы

Кому какое дело до частиц? Почему физики, специализирующиеся на них, так ими интересуются?

На самом деле нам интересны не частицы сами по себе.

Вот вам аналогия: представьте, что вас заинтересовали города римской империи и то, как они функционировали. Из-за этого вы можете начать изучать римскую архитектуру. Возможно, вас заинтересует, как они строили свои здания и акведуки. Затем, вероятно, вы перейдёте к надёжности их арок и фундаментов, а с них – на свойства кирпичей и строительного раствора. Но интересуют вас не кирпичи и раствор – это только средства для достижения цели. Вы хотите рассматривать их как часть более общих вопросов разработки и постройки римских зданий, их красоты и их надёжности, позволившей им пережить столетия.

Природа – самый плодотворный и древний архитектор. Мы живём в окружении красоты и загадок – дубов и вулканов, закатов и бурь, красивой луны и неисчислимых песчинок на пляже. Пару столетий назад учёные сделали вывод, что разнообразие этой архитектуры можно лучше понять, если принять, что материя состоит из различных атомов – «элементов». Так они и начали интересоваться атомами, «элементарными» строительными кирпичиками природы, как о них тогда думали.
Читать полностью »

123
Главная   |  Архив новостей  |   Android  |   Google  |   Apple  |   Microsoft  |   Информационная безопасность  |   Веб – разработка
Публикации RSS  |  Комментарии RSS
https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js