К истокам квантовой механики.

К истокам квантовой механики.

Французский ученый де-Бройль предположил , что электрон переносится волной материи, так как электроны подвергались дифракции при прохождении отверстия. Им приписывали свойства частиц и свойства волн. Позже эту волну назвали плотностью вероятности попадания электронов в определенные области.
   Но вернемся к эфиру и пусть он состоит из нейтральных частиц , полученных из соединений электронов и позитронов. Электрон двигаясь в эфире будет создавать волну из частиц эфира , которая при дифракции через отверстие увлечет его от прямолинейного направления.
  Туннелирование через барьер можно объяснить тем , что некоторые электроны падая на кристаллическую решетку барьера выбивают с обратной стороны электроны барьера , а не проходят через него. Ведь электроны пока никто не помечал.

Какова природа черных дыр?

Какова природа черных дыр?

Все любят черные дыры. Если кто-то и боится, то тоже любя. Всем интересно. И первый вопрос: а есть ли они на самом деле? Вообще-то большинство экспертов не сомневаются в их существовании. Но парадокс в том, что наблюдать их в принципе нельзя. Даже факт их наличия во Вселенной подтверждается только косвенными экспериментами.

У черных дыр нет поверхности в привычном смысле этого слова. То, что ограничивает их пределы, принято называть горизонтом событий. О том, что происходит за этим горизонтом, мы принципиально судить не можем. Там черная дыра.

Изнутри черной дыры за горизонт не прорваться. Ни вещество, ни излучение — не может выйти из черной дыры обратно, если что туда провалилось, то уже навсегда. Доказать существование этого горизонта не так-то просто.

Что такое темная энергия?

Что такое темная энергия?


Схема развития Вселенной от Большого взрыва до наших дней

Последние сто лет известно, что Вселенная расширяется. Обсуждалась и возможность ускоренного расширения, но особенно популярной эта тема стала с 1998 года. Тогда наблюдения далеких сверхновых показали, что галактики разбегаются друг от друга со все большей и большей скоростью. Этот результат не вызывает сомнений. Непонятно только, как его объяснить.

Наиболее популярная гипотеза состоит в том, что ответственность за ускоренное расширение несет неизвестная нам «темная энергия», составляющая ни много ни мало 70% плотности Вселенной.

Что это такое и какими свойствами она обладает, физики толком объяснить не могут. Просто не знают. Но именно это нечто и заставляет Вселенную расширяться все быстрее и быстрее.

Пока единственный способ изучать темную энергию — это анализировать подробности эволюции Вселенной, как она расширялась в разные эпохи. Есть основания полагать, что вслед за короткой начальной стадией очень быстрого расширения (инфляции) последовал период длительностью примерно 5–7 млрд лет, когда Вселенная расширялась замедленно. Но потом торможение сменилось ускорением, которое продолжается по сей день. Почему и как это происходит? Какие законы регулируют действие темной энергии? Похоже, что скоро мы будем знать об этом несколько больше.

Отличный исследовательский материал тут представляют взрывы далеких сверхновых. Именно по ним можно определять темпы расширения в разные моменты времени, ведь далекие объекты мы видим такими, какими они были в прошлом.

Что такое темное вещество?

Что такое темное вещество?

Эта загадка известна с 30-х годов прошлого века. Уже тогда швейцарский астроном Фриц Цвикки пришел к выводу, что реальная масса скоплений галактик гораздо больше, чем масса всего того, что можно было наблюдать в них непосредственно в телескопы. Все указывало на то, что в космосе кроме привычного для нас вещества есть еще нечто, обладающее массой, но нами невидимое. Эту загадочную субстанцию принято называть «темным веществом».

Вещество-невидимка составляет примерно 25% всей материи Вселенной. Проблема в том, что частицы темного вещества очень слабо взаимодействуют друг с другом и с обычным веществом. Настолько слабо, что это взаимодействие до сих пор никак не удавалось зафиксировать, — мы видим только результат гравитационного влияния этих частиц.

Сегодня даже консервативно настроенные ученые полагают, что в течение ближайшего десятилетия удастся «ухватить за бороду» час­тицы темной материи. Самое заманчивое — поймать их в лаборатории. Подобные эксперименты проходят в глубоких шахтах, чтобы уменьшить число помех из-за частиц космических лучей.

Оптимисты считают, что новые данные о темном веществе можно будет получить на ускорителях, например на Большом адронном коллайдере (LHC). Однако, на мой взгляд, это куда менее вероятно.

Сами астрофизики тоже не сидят сложа руки. Частицы темного вещества могут аннигилировать (по-простому — взаимоуничтожаться). В результате возникает гамма-излучение, а также появляются пары вполне «нормальных» частиц и античастиц, например электрон и позитрон. Астрономы с помощью наземных и космических устройств пытаются поймать гамма-сигналы и потоки античастиц, которые могут быть следами темной материи.

Экспериментально зарегистрирован динамический эффект Казимира

Физики из Швеции, США и Японии описали первый случай наблюдения динамического эффекта Казимира.
Напомним: в квантовой теории поля вакуум рассматривается не как абсолютно пустое пространство, а как область, в которой постоянно рождаются и исчезают виртуальные частицы. Учёные довольно быстро поняли, что эти флуктуации вакуума могут давать поддающиеся измерению результаты — к примеру, лэмбовский сдвиг, смещение уровней энергии связанных состояний электрона во внешнем поле.
С рождением и исчезновением виртуальных частиц связан и «обычный» эффект Казимира, который чаще всего объясняют на примере двух зеркал (проводящих незаряженных пластин), помещённых в вакуум. При сближении такие пластины, как в 1948 году выяснил Хендрик Казимир, должны испытывать заметное взаимное притяжение. Можно сказать, что рождение виртуальных фотонов подавляется в узком зазоре между незаряженными поверхностями, а во всём остальном пространстве — ничем не ограничено. Поскольку фотоны оказывают давление на зеркала, в опытах регистрируется сила притяжения.
Динамический эффект Казимира, предсказанный около сорока лет назад, имеет ту же физическую основу и описывается как рождение реальных фотонов из вакуума в нестационарной полости. Нестационарность может обеспечиваться, скажем, перемещением ограничивающей полость стенки, причём двигаться она должна со скоростью, отношение которой к скорости света достаточно велико.
http://science.compulenta.ru/613112/?r1=yandex&r2=news
Реализовать такой эксперимент с использованием какого-то материального зеркала, совершающего механическое движение, чрезвычайно трудно: соотношение скоростей будет невысоким, энергозатраты — огромными, а частота появления фотонов — мизерной. Авторы, разумеется, знали об этом и разработали свою методику, лишённую указанных недостатков.

Основными элементами предложенной опытной схемы стали линия передачи и находящееся у её окончания простейшее СКВИД-устройство (SQUID, superconducting quantum interference device). Оно представляет собой кольцо с двумя джозефсоновскими контактами — сверхпроводниками, отделёнными друг от друга тонким слоем диэлектрика. В нашем случае эта сверхпроводящая конструкция используется в качестве переменной индуктивности, для чего в эксперименте варьируют величину внешнего магнитного потока через петлю СКВИДа. http://ru.wikipedia.org/wiki/СКВИД

Такие изменения можно представить как колебания электрической длины линии передачи. Варьирование электрической длины в математическом смысле аналогично механическому движению.
Как показывает практика, эффективную скорость «движения зеркала» в этой схеме (темп изменения электрической длины) можно сделать достаточно большой, что на порядки увеличивает частоту появления частиц. Выполнив необходимые расчёты и охладив установку до 50 мК, физики попробовали зарегистрировать рождающиеся кванты электромагнитного излучения — и обнаружили искомые сверхвысокочастотные фотоны.



http://science.compulenta.ru/613112/?r1=yandex&r2=news

Физики задержали радугу на поверхности металла

«Эффект захвата радуги» на металлической наноструктурированной решётке, по мнению авторов опыта, открывает дорогу экзотическим устройствам для скоростной связи и хранения информации. Что важно, новая система работает в видимом диапазоне волн и при комнатной температуре.
Ловушку для света построили Цяоцян Гань (Qiaoqiang Gan, на снимке под заголовком) из университета Буффало (University at Buffalo) и его коллеги из университета Лехай (Lehigh University).
Для пленения фотонов учёные использовали плазмонные наноструктуры. Это были вырезанные на поверхности металла регулярные наноразмерные канавки различной глубины и с различным шагом. Они меняли оптические свойства материала.

Фактически поверхность была обработана так, чтобы тормозить свет. Благодаря этому стало возможным поймать несколько длин волн на одном кристалле, тогда как обычные методы могут ловить лишь одну длину волны в узком диапазоне.
«Свет быстр, но я создал структуру, способную значительно замедлить широкополосное излучение, — говорит Гань, — словно я могу удержать свет в руке».

Секрет работы устройства заключён в плазмонном резонансе, связанных волнах электронного газа в которые обращается свет, или в энергию которых переходит энергия излучения. Это явление возникает при падении фотонов на поверхность пластины.
Результат впечатляет.
«Свет с различными длинами волн в области 500–700 нанометров был „захвачен“ на разных позициях вдоль решётки», — рассказывают авторы эксперимента в статье в PNAS.

Со слов Ганя, пока таким методом удалось устроить западню для световых волн от красного до зелёного участка спектра, но группа работает над расширением диапазона.
«Мы хотим заманить в ловушку всю радугу», — говорит Цяоцян в пресс-релизе университета Буффало.

Для дальнейших опытов с наноструктурированной решёткой и уточняющих измерений параметров её работы исследователь намерен использовать источник ультракоротких импульсов света.

http://www.nanonewsnet.ru/news/2011/fiziki-zaderzhali-radugu-na-poverkhnosti-metalla

Физики удержали антиматерию на 17 минут

309 атомов антиводорода в течение 1000 секунд смогли сохранить учёные в ловушке до аннигиляции. Таким образом, по сравнению с прошлым экспериментом время удержания было увеличено на четыре порядка.
Рекордом увенчался эксперимент ALPHA, проводимый в Европейском центре ядерных исследований (CERN). Что интересно, предыдущее достижение (38 антиатомов и 172 миллисекунды) принадлежит той же группе учёных.
Удержать антивещество не так-то просто — не обладая зарядом, оно не «останавливается» электрическим полем и в течение микросекунд после появления аннигилирует, попадая на стенки ловушки. Для того чтобы поймать атомы антиводорода, учёные сильно охлаждают ловушку и используют магнитное поле сложной конфигурации.

Нынешнее достижение (статья авторов работы пока опубликована на сайте препринтов ArXiv.org) открывает дорогу новым экспериментам с антивеществом.

Например, физики CERN планируют исследовать, как воздействует на антивещество гравитация (отталкивает или притягивает). Ранее выяснить это было невозможно: слишком мало антиатомов было на руках у учёных, а время жизни частиц было очень коротким.

Светло-зелёными штрихами отмечены внутренние стенки ловушки, цвет отображает индукцию магнитного поля (также показана на графиках) (иллюстрация G. B. Andresen et al.).
http://www.membrana.ru/storage/img/r/rvg.jpg

Схематическое изображение усовершенствованной ловушки. Пучок антипротонов входит в неё справа, навстречу направляются позитроны. Получаемый антиводород захватывается октупольным магнитом (здесь не показан) и магнитными зеркалами (иллюстрация G. B. Andresen et al.).
http://www.membrana.ru/storage/img/r/rvf.jpg