Никого не удивить тем, что при нагревании размеры физических тел увеличиваются, а при охлаждении - уменьшаются. Это прописная истина, которая откладывается в сознании, начиная с первых уроков физики.
Но не нужно стараться искать универсальные решения. Так происходит далеко не всегда. Есть материалы, которые обладают весьма странной особенностью. При охлаждении они увеличиваются в объеме Читать полностью »
Одним из наиболее глубоких открытий в физике стало самое известное уравнение Эйнштейна: E = mc². Проще говоря, оно гласит, что энергия равна массе объекта, умноженной на квадрат скорости света. Это простое на первый взгляд математическое соотношение таит в себе огромное количество физических смыслов, в том числе:
Антивещество — штука достаточно популярная, как в научной фантастике, так и просто в околонаучных спорах о том, “как все устроено на самом деле”. Фантасты нам подарили звезды и целые планетные системы из антивещества. Дэн Браун через “Ангелов и демонов” донес этот феномен практически до каждого.
В общем, вымыслов и домыслов предостаточно. В статье немного окунемся в историю: как почти чистая математика предсказала такой феномен, как им пытались «пренебречь», до тех пор, пока антивещество само не залетело в детекторы. Потом пробежимся по тому, что известно сейчас и дойдем до самой большой головной боли физиков — почему вещества во Вселенной оказалось больше, чем антивещества?
В 1990-х в эксперименте, проводившемся в Лос-Аламосе, примерно в 55 км к северо-западу от столицы Нью-Мексико, вроде бы обнаружилось что-то странное.
Учёные разработали детектор нейтрино с жидким сцинтиллятором [Liquid Scintillator Neutrino Detector] в Национальной лаборатории Лос-Аламоса при Министерстве энергетики США для того, чтобы подсчитывать нейтрино — неуловимые частицы, бывающие трёх типов и редко взаимодействующие с другой материей. На LSND искали свидетельства нейтринных осцилляций – перехода нейтрино из одного типа в другой.
В нескольких предыдущих экспериментах были обнаружены признаки подобных осцилляций, из чего следовало, что у нейтрино имеются небольшие массы, не входящие в Стандартную Модель, главную теорию физики частиц. Учёные на LSND хотели заново проверить те ранние измерения.
Читать полностью »
Эксперименты на Большом адронном коллайдере каждую секунду выдают порядка миллиона гигабайт данных. Даже после уменьшения и сжатия, данные, полученные на БАК всего за час, по объёму оказываются сравнимыми с данными, полученными Facebook за целый год.
К счастью, специалистам по физике частиц не приходится разбираться с этими данными вручную. Они работают совместно с разновидностью искусственного интеллекта, обучающегося вести самостоятельный анализ данных при помощи технологии машинного обучения.
«По сравнению с традиционными компьютерными алгоритмами, которые мы разрабатываем для проведения определенного вида анализа, мы делаем алгоритм машинного обучения так, чтобы он сам решал, какими анализами заниматься, что в результате экономит нам несчётное количество человеко-часов разработки и анализа», — говорит физик Александр Радович из Колледжа Уильяма и Мэри, работающий в нейтринном эксперименте Nova.
Читать полностью »
В столкновении, произошедшем на Большом адронном коллайдере в этом апреле обнаружены отдельные заряженные частицы (оранжевые линии) и крупные струи частиц (жёлтые конусы)
Большой адронный коллайдер (БАК) сталкивает миллиарды пар протонов каждую секунду. Иногда этой машине удаётся немного покачнуть реальность, и создать в этих столкновениях нечто, невиданное ранее. Но поскольку такие события по определению неожиданные, физики не знают, что конкретно им нужно искать. Они беспокоятся, что, просеивая данные о миллиардах этих столкновений, и делая выборку какого-то более посильного количества, они могут нечаянно удалить свидетельства какой-нибудь новой физики. «Мы всегда беспокоимся, что можем выплеснуть с водой ребёнка», — говорит Кайл Кранмер, специалист по физике частиц из Нью-Йоркского университета, работающий в рамках эксперимента ATLAS на БАК.
Читать полностью »
Физика нейтрино стремительно развивается. Месяц назад было объявлено о регистрации нейтрино от гамма-всплеска — ключевом событии в нейтринной астрофизике.
В данной статье же мы поговорим о регистрации нейтрино от сверхновых. Один раз человечеству уже повезло их задетектировать.
Расскажу немного о том, что собственно за звери такие «сверхновые», зачем они испускают нейтрино, почему эти частицы так важно зарегистрировать и, наконец, как это пытаются сделать с помощью обсерваторий на южном полюсе, на дне Средиземного моря и Байкала, под горами Кавказа и в Альпах.
По ходу дела узнаем что такое «урка-процесс» — кто у кого что ворует и почему.
Читать полностью »
Научные открытия бывают разными – неожиданное открытие радиоактивности или долгие поиски предсказанного бозона Хиггса. Но некоторые открытия получаются смешанными, когда некоторые намёки в данных указывают на будущие измерения, которые могут длиться годами. Сейчас как раз происходит научное исследование последнего типа, которое может вызвать большой резонанс в физике.
В феврале 2018 коллаборация из 190 учёных, работающих в Национальной ускорительной лаборатории Ферми в Иллинойсе начала использовать кольцевой массив магнитов диаметром 15 м чтобы провести одно из самых точных измерений за всю историю. В этом исследовании, названном "эксперимент джи минус 2" (g-2) учёные измерят аномальный магнитный момент редкой субатомной частицы, мюона, тяжёлого родственника электрона. Мюон в покое может существовать порядка 2,2 миллионных доли секунды.
Читать полностью »
Нейтрино, проходящие через установку Супер-Камиоканде создают информативное цветовое распределение на стенках детектора
Если смотреть сверху, то можно перепутать дыру в земле с огромной шахтой лифта. Но на самом деле она ведёт к эксперименту, который может ответить на вопрос, почему материя не исчезла, превратившись в облако излучения вскоре после Большого взрыва.
Я нахожусь в Японском исследовательском комплексе протонного ускорителя (Japan Proton Accelerator Research Complex, J-PARC) – удалённом и хорошо охраняемом правительственном учреждении в Токай, примерно в часе езды на поезде на север от Токио. Идущий здесь эксперимент T2K (Tokai-to-Kamioka) производит луч субатомных частиц, нейтрино. Луч проходит через 295 км камня к детектору Супер-Камиоканде, гигантской яме, зарытой на глубине 1 км под землёй и заполненной 50 000 тонн сверхчистой воды. Во время путешествия некоторые нейтрино меняют «сорт» с одного на другой.
Читать полностью »
Модель структуры протона вместе с присущими ему полями показывает, как, несмотря на то, что он состоит из точечных кварков и глюонов, у него есть конечный и довольно большой размер, возникающий благодаря взаимодействию его внутренних квантовых сил
Основная идея атомной теории состоит в том, что на наименьшем, фундаментальном уровне материю, из которой всё состоит, после какого-то предела уже нельзя делить далее. Эти итоговые строительные блоки материи были бы буквально неделимыми, ἄτομος. Спускаясь на всё меньшие масштабы, мы обнаруживаем, что молекулы состоят из атомов, а те состоят из протонов, нейтронов и электронов, а протоны и электроны можно дальше делить на кварки и глюоны. И хотя кажется, что кварки, глюоны, электроны и прочие являются точечными частицами, у состоящей из них материи есть реальные, конечные размеры. Почему так происходит? Именно это хочет узнать наш читатель:
Многие источники постулируют, что кварки – точечные частицы. Можно было бы подумать, что состоящие из них объекты – нейтроны – тоже точечные. Что не так в моём рассуждении? Или же они связываются между собой таким образом, что у получающегося нейтрона оказывается некий размер?
Давайте отправимся к мельчайшим масштабам и посмотрим, что там происходит.
Читать полностью »
