Радиус протона оказался на 4 процента меньше, чем считалось до сих пор. Такой вывод был сделан группой физиков, которые провели самое точное на сегодняшний день измерение радиуса частицы. Свои результаты ученые опубликовали в журнале Nature. Коротко о работе пишет New Scientist.
Протон наряду с нейтроном входит в состав атомных ядер. Напрямую определить размер этой частицы нельзя, так как у нее нет четкой пространственной границы. Тем не менее, ученые могут оценить радиус протона, определив, насколько далеко простирается его положительный заряд. Для того чтобы провести такие измерения, исследователи работают с атомами водорода, которые состоят из одного протона и одного электрона.
Электрон обращается вокруг протона не по строго установленным траекториям - эта элементарная частица может занимать определенные энергетические уровни. В 1947 году американские физики Уиллис Юджин Лэмб и Роберт Резерфорд установили, что электрон в атоме водорода может колебаться между двумя энергетическими уровнями (это явление получило название лэмбовского сдвига). Выяснив, какова разница энергии между двумя этими уровнями, ученые могут на основании положений теории квантовой электродинамики вычислить радиус протона, уточняет портал ScienceNOW.
Авторы новой работы решили уточнить полученные ранее оценки размера протона, использовав необычную технологию эксперимента. Физики получали структуру, подобную атому водорода, в которой вместо электрона находился мюон - отрицательно заряженная элементарная частица в 207 раз тяжелее электрона. Из-за разницы в массе мюон обращается приблизительно в 200 раз ближе к протону и изменения его энергетических уровней намного сильнее зависят от характеристик протона.
Используя самый мощный ускоритель мюонов в швейцарском институте Пауля Шеррера, ученые запускали мюоны в емкость, содержащую атомы водорода. При этом примерно каждый сотый мюон, заменивший электрон, проваливался до более высокого энергетического уровня из разрешенных лэмбовским сдвигом. Такие частицы существовали в течение двух микросекунд, что на порядок дольше, чем в проводимых ранее экспериментах. При помощи лазера со специально подобранными характеристиками физики придавали мюону дополнительную энергию, которой точно хватало для перехода на следующий уровень. Практически сразу мюон вновь возвращался на более низкий энергетический уровень, испуская при этом рентгеновское излучение, поясняет Wired. Анализируя это излучение, специалисты смогли определить энергию уровня и затем радиус протона. Здесь можно увидеть видео на английском языке, в котором отражены основные этапы эксперимента.
По итогам проведенных опытов ученые вычислили, что радиус протона составляет 0,84184 фемтометров (фемтометр - это 10-15 метра), что на 4 процента меньше принятого на сегодня значения. Пока исследователи не могут объяснить новые результаты, так как они противоречат теории квантовой электродинамики, которая считается самой точной физической теорией. Коллеги авторов не исключают, что причиной расхождения может быть ошибка (или ошибки), произошедшая на одной из стадий эксперимента. Еще одно возможное объяснение - ошибки в положениях теории квантовой электродинамики. И, наконец, третий вариант, о котором специалисты говорят с очень большой осторожностью, - новые результаты свидетельствуют о том, что у протона существуют абсолютно неизвестные физикам свойства.
В Сеть просочились слухи о том, что на американском ускорителе Тэватрон якобы удалось зафиксировать знаменитый бозон Хиггса - элементарную частицу, обнаружение которой стало бы подтверждением Стандартной модели - теории, которая объясняет фундаментальные физические взаимодействия. Сообщение об этом появилось в блоге физика Томасо Дориго (Tommaso Dorigo), который работает в Падуанском университете в Италии.
Ученый пишет, что следы частицы бога удалось зарегистрировать в двух независимых экспериментах, и вероятность того, что полученные результаты достоверны, составляет около 99,7 процента. Это не очень высокое значение (обычно открытие считается достоверным при значениях около 99,99 процента)....
Исследователи, задействованные в экспериментах на Тэватроне, не раз заявляли, что им удастся обнаружить бозон Хиггса быстрее, чем их коллегам, работающим на Большом адронном коллайдере. Так, тэватронщики утверждали, что их шансы получить частицу бога в худшем случае составляют 50 на 50. В лучшем случае вероятность рождения бозона Хиггса в Тэватроне равна 96 процентам.
Вначале не было ничего, только полная симметрия, и свободная калибровка летала над водами.
Потом отделил Бог целый спин от полуцелого, и повелел целому спину подчиняться статистике Бозе, а полуцелому статистике Ферми. И увидел он, что это хорошо.
И отделил Бог гравитацию, и поставил её константу взаимодействия ниже других констант, и повелел ей пресмыкаться на микроуровне, но сказал, что возвеличит её надо всеми, и будет она повелевать космологией, ибо всё будет подчиняться ей. И уползла гравитация на микроуровне на своё место, и поныне там пребывает.
И отделил Бог сильное взаимодействие от электрослабого, а кварки от лептонов, и повелел кваркам сильно и электрослабо взаимодействовать, а лептонам только электрослабо. И увидел он, что это хорошо.
И нарушил Бог симметрию электрослабого взаимодействия до слабого и электромагнитного, и обрели векторные бозоны массу, фотон же не обрёл. И стали векторные бозоны подобны фермионам, и возгордились, но не было у них закона сохранения числа частиц, ибо были они бозонами, и потому стало слабое взаимодействие короткодействующим.
И был вечер, и было утро: эра электрослабого фазового перехода.
Глюоны же обладали цветом, и были в том подобны кваркам, и взаимодействовали меж собой сильно, и порождали другие глюоны. И увидел Бог, что сильное взаимодействие асимптотически свободно, на больших же расстояниях линейно, аки в струнной модели.
И повелел Бог собраться кваркам по трое, и по одному и антиодному, и с глюонами в иные комбинации, по цвету синглетные, и затворил их там конфайнментом. И нарёк Бог кварки по трое барионами, а по одному и антиодному мезонами, и увидел он, что это хорошо.
И был вечер, и было утро: эра конфайнмента.
Мезоны состояли из кварка и антикварка, и не имели барионного числа, и распадались до излучения, а барионы же антикварков не содержали, и распадались только до нуклонов, а дальше не могли. И было барионов больше, чем антибарионов, и потому оставались нуклоны не аннигилировавшие.
И сочетались нуклоны за счёт сложного обменного взаимодействия, производного от сильного, и соединялись по двое, по трое, по четыре. По четыре же, в альфа-частицы, им было лучше всего соединяться.
И увидел Бог, что в альфа-частицы соединилась четверть всех нуклонов по массе, остальные же остались свободными, а остальные элементы в следовых количествах. И посему достаточно было в межзвёздном газе топлива для ядерных реакций и зажигания звёзд. И увидел он, что это хорошо.
И был вечер, и было утро: эра первичного нуклеосинтеза.
Физикам впервые удалось в течение относительно длительного времени удерживать атомы антивещества в специальной ловушке. Статья исследователей опубликована в журнале Nature, а коротко о работе пишет портал ScienceNOW.
Авторы новой работы, участвующие в эксперименте ALPHA по изучению антиматерии, использовали комбинацию из двух ловушек - так называемых ловушек Пеннинга и ловушек Иоффе-Питчарда. В итоге антиводород удалось удерживать в течение десятых долей секунды.
Чтобы получить атомы антиводорода, ученые охлаждали облако, содержащее около 30 тысяч антипротонов, до температуры 200 кельвинов (минус 73,15 градуса Цельсия), и облако из 2 миллионов позитронов до температуры 40 кельвинов (минус 233,15 градуса Цельсия). Физики охлаждали антивещество в ловушке Пеннинга, встроенной внутрь ловушки Иоффе-Питчарда. В общей сложности было поймано 38 атомов.
Используя новую технологию, ученые смогут, в частности, получить спектр атомов антиводорода. Согласно принципу CPT-симметрии, постулируемому в рамках общей теории относительности, спектры атомов вещества и антивещества должны быть идентичными. Если этот факт будет опровергнут, то ученым придется пересмотреть свои представления об устройстве мира.
Кварки и элементарные частицы
25 Нояб 2010 10:29 #47
Вот это находится за пределами моих знаний. Хорошо бы получить комментарии от ув. Квантринаса. science.compulenta.ru/578318/
Получен фотонный конденсат Бозе — Эйнштейна
Физики Боннского университета (ФРГ) взглянули на мир в новом свете. С помощью зеркал и смекалки им удалось охладить фотоны до состояния «суперфотонов» и изобрести тем самым невиданный источник освещения.
До сих пор получение конденсата Бозе — Эйнштейна из фотонов считалось невозможным.
«Сверхчастицы» возникали и раньше, но из света — никогда. Возьмём, к примеру, атомы рубидия, поместим их в небольшую ёмкость и охладим до температуры, близкой к абсолютному нулю. Вскоре они придут в минимально возможное квантовое состояние. В теории фотоны должны вести себя аналогичным образом, но если вы начнёте их охлаждать, они просто исчезнут.
Чтобы избежать рассеивания фотонов, их надо заставить двигаться. Для этого немецкие учёные использовали два зеркала, которые постоянно «отфутболивали» фотоны. При этом фотоны сталкивались с молекулами пигмента, расположенными между двумя отражающими слоями. Эти молекулы поглощали фотон и затем выбрасывали его обратно. С каждым таким столкновением фотоны медленно охлаждались до температуры молекул, то есть до комнатной.
Кварки и элементарные частицы
26 Нояб 2010 01:23 #49
Я так понимаю, что смогли состряпать многофотонную волновую функцию (большущий суперфотон или конденсат Бозе-Эйнштена) и удержать её от схлопывания/коллапса в множество индивидуальных фотонов. По мне, классическое ЭМ поле Максвелла есть как раз такое, уже сколлапсировавшее множество фотонов
Кварки и элементарные частицы
26 Нояб 2010 07:09 #51
Vladimirovich написал(а):
Получен фотонный конденсат Бозе — Эйнштейна
Кстати, у меня тоже возникают некоторые непонятки по данному тексту.
Кое-что, правда, проясняется из этой (более адекватной) статейки: www.gazeta.ru/science/2010/11/25_a_3446929.shtml Все фотоны нога в ногу
Помимо известных каждому семикласснику трех агрегатных состояний вещества (твердое тело, жидкость и газ), существуют и другие агрегатные состояния. Одним из них является конденсат Бозе – Эйнштейна – состояние материи, которое достигается при температурах, близких к абсолютному нулю. В этом состоянии вещество начинает проявлять различные интересные свойства, например группа частиц ведет себя, как одиночная частица.
Что неожиданно, но справедливо отметил Хайдук
Возможность такого состояния была предсказана в 1925 году Альбертом Эйнштейном. В 1995 году американские физики Эрик Корнелл и Карл Виман поставили эксперимент, в ходе которого получили бозе-эйнштейновский конденсат (за это открытие они в 2001 году вместе с немцем Вольфгангом Кеттерле получили Нобелевскую премию).
В своем эксперименте ученые использовали атомы металла (рубидия).
А вот идея создать конденсат Бозе-Эйнштейна из других частиц, в частности фотонов, чтобы система вела себя как один «суперфотон», натолкнулась на фундаментальную проблему. Дело в том, что фотоны, хотя и обладают свойствами частиц, при охлаждении поглощались окружающими материалами, проявляя тем самым свою волновую природу.
Вот здесь нихрена не понятно! Каждый интеллигентный радиофизик (включая квантовый) вам скажет, что распространение ЭМ излучения - это скорее волновой процесс, а поглощение-испускание это процесс корпускулярный. При чем здесь поглощение к волновой природе, видимо, нам разъяснит маэстро, который ныне обучает немецко-германских студентов электродинамике.
Физикам из Боннского университета во главе с Мартином Вейтцем удалось решить эту проблему.
Причем они создали конденсат Бозе-Эйшнтейна при комнатной температуре.
В одном из описаний этой работы присутствует, например, такое словосочетание, как «маленькая сенсация». Зоран Хаджибабич из Кембриджского университета сказал New Scientist, что работа немецких ученых, которая опубликована в Nature, «замыкает круг, который теоретически начали рисовать Бозе и Эйнштейн 85 лет назад».
Volker Lannert, University of Bonn
Восхищения заслуживает и простота экспериментальной установки немецких физиков. В своем эксперименте они использовали два вогнутых зеркала высокой отражающей способности, удаленные друг от друга на расстояние 1 микрон (10-6 метра).
Любопытно, какова апертура вогнутых зеркал, если расстояние между ними 1 микрон? Один микрон между краями зеркал, или в центре? Или кривизна ничтожна?...
Зеркала были помещены в «краситель» – жидкую органическую среду красного цвета. В эту среду экспериментаторы импульсно пускали лучи зеленого лазера. Свет, многократно отражаясь от зеркал, проходил через «краситель». При этом молекулы «красителя» поглощали лазерные фотоны и переизлучали их с более низкой энергией, в желтой области видимого цвета.
Это понятно, сами возились с лазерами на красителях, правда накачивали не зеленым, а УФ лазером на молекулярном азоте...
То есть ученые достигли в своей ловушке равновесного энергетического состояния фотонов при комнатной температуре.
Не понятно о каком энергетическом равновесии идет речь..
«В ходе этого процесса фотоны охладились до комнатной температуры и при этом они «не потерялись», – объяснил Мартин Вейтц.
Хм... Никогда бы не подумал, что желтая линия оптического диапазона соответствует комнатной температуре!
Корпус моего компа, гад, отказывается светиться желтым светом в темноте, а ведь у него тоже комнатная температура.
Увеличив количество фотонов в установке (для этого нужно было сделать лазер поярче), ученые добились плотности около триллиона фотонов на кубический сантиметр. При такой плотности появились фотоны, которые не могли поучаствовать в энергетическом равновесии. Эти избыточные фотоны одновременно перешли в состояние конденсата Бозе – Эйнштейна, сконденсировались в один большой «суперфотон». «Все фотоны начали идти нога в ногу», – так прокомментировал Вейтц это явление.
Это ключевая мысль. Минимального энергетического состояния у фотонов, наверное, быть не может, но насытить нижние энергетические состояния можно, тогда все остальные фотоны будут в МИНИМАЛЬНО ВОЗМОЖНОМ энергетическом состоянии и начнут проявлять свои Б-Э свойства.
По сравнению с формированием конденсата Бозе – Эйнштейна из охлажденных атомов рубидия нынешний эксперимент кажется до смешного простым», – заявил Nature News Матиас Вейдемюллер из университета Фрайберга. Он считает, что методика конденсации света, предложенная немецкими учеными, может быть особенно эффективной для сбора и фокусировки солнечных лучей в солнечных батареях в пасмурную погоду, когда нет возможности собирать прямое освещение.
Кроме того, эта схема может позволить создать новые источники коротковолнового лазерного излучения, в частности рентгеновского.
Это непонятно.
Сам Вайтц считает, что работа его и коллег может помочь в дальнейшем уменьшить размеры электронных устройств, в частности компьютерных микрочипов. Это, в свою очередь, может позволить создать компьютеры нового поколения, с большей производительностью, чем нынешние.
Опять непонятно..
Ну а Вольфганг Кеттерле, один из лауреатов Нобелевской премии за получение конденсата Бозе – Эйнштейна из атомов рубидия, заявил: «Когда я читаю лекции, то рассказываю студентам, почему бозе-эйнштейновский конденсат не может быть получен с использованием фотонов, чтобы показать фундаментальное различие между фотонами и атомами. Но теперь это различие исчезло».
, но я имел еще в виду, что о качестве перевода нужно заботиться заранее
