Звук может передаваться в вакууме
В
открытом космосе, согласно учебникам физики вас никто не услышит.
Слышны только космические корабли из Голливудских фильмов, по-типу
«Чужие». Однако в некоторых особых случаях, звук может перемещаться
между объектами в вакууме от объекта к объекту, сообщает
NewScientist.Com.
Как мы знаем из школьного курса
физики: звуковые волны распространяются в твердых, газообразных и
жидких средах, посредством колебаний частиц среды. Само собой
разумеется, что они не смогут проходить через пустое пространство, где
нет частиц (атомов, молекул) способных вибрировать.
Финские
ученые Мика Пруннила (Mika Prunnila) и Йоханна Мелтаус (Johanna
Meltaus), из исследовательского центра, расположенного в городе Эспоо,
предполагают пока только теоретическую схему, показывающую как звук
может совершать прыжок через вакуум разделяющей два объекта из
пьезоэлектрических кристаллов.
Эти кристаллы генерируют электрическое поле, они сжимаются или
растягиваются под действием звуковых волн или других сил, и в итоге
созданное электрическое поле изменяется.
Когда звуковая волна достигает края
одного кристалла, электрическое поле, связанное с ним и проходящее
через вакуум, может измениться и деформировать другой кристалл, порождая
в последнем звуковые волны. "Это как если бы звуковые волны даже и не
знали о вакууме – а просто проходили напрямую", говорит Пруннила.
Исследователи
говорят, что промежуток не должен быть особенно маленьким, а
эффективность переноса звука должна меняться в зависимости от частоты
звуковой волны и угла, под которым волна «входит» в первый кристалл.
Некоторые комбинации волн, почти не теряют энергию, при перепрыгивании
вакуумного промежутка.
Команда
надеется показать эффект экспериментально в ближайшее время. "Такая
работа интересна с фундаментальной точки зрения", говорит Чэнь Ган из
Массачусетского технологического института.
Оригинал новости
Недавно открытие бозона Хиггса получило подтверждение,
и многие физики были, мягко говоря, немного разочарованы, потому что теперь все
признаки указывают на правильность Стандартной Модели, почти 100-летней теории,
описывающей электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие всех элементарных
частиц, составляющих Вселенную. Но некоторые учёные всё ещё хранят надежду, что
с помощью Большого адронного коллайдера (БАК) можно выявить и другие скрытые
частицы. Предлагаем вам подборку из пяти странных частиц, вполне возможно
существующих в нашей Вселенной.
1. Глуино, вайно и фотино
Если теория суперсимметрии верна, это означает, что больше десятка частиц пока
не обнаружено. Теория утверждает, что у каждой частицы есть скрытый аналог.
В Стандартной Модели есть два типа частиц: бозоны, несущие определённый
импульс, включая глюоны и гравитоны; и составляющие материю фермионы, куда
входят кварки, электроны и нейтрино. В суперсимметрии же у каждого бозона
должна быть пара — фермион, и наоборот. Так, глюону (вид бозона) должен
соответствовать глюино (вид фермиона), W-частицам должны соответствовать вайно,
фотонам — фотино, а бозонам Хиггса — хиггсино.
К сожалению для сторонников теории суперсимметрии, БАК никаких следов этих
неуловимых частиц пока не нашёл. Профессор математической физики Питер Войт
высказал мнение, что они вряд ли существуют. Например, в 2012-м году физики
обнаружили ультра-редкие частицы, называемые Б-с мезонами. На Земле такие
частицы обычно не встречаются, но могут просуществовать доли микросекунды при
столкновении двух протонов почти на скорости света. Эти условия, и в частности,
скорость, на которой они были обнаружены, вполне вписываются в Стандартную
Модель, и это значит, что любая из возможных суперсимметричных частиц должна
быть гораздо тяжелее, чем предполагалось ранее.
Другая слабость теории в том, что она предполагает существование 105-ти
свободных параметров — вариантов возможного заряда и размера искомых частиц
очень много. Иными словами, учёные не совсем понимают, где и как их следует
искать.
2. Нейтралино
Суперсимметрия также предсказывает существование специальных частиц, не несущих
заряда. Они получили название нейтралино, и именно их наличие во Вселенной
может объяснить существование тёмной материи, таинственной субстанции,
составляющей большую часть плотности вещества во Вселенной. Пока удалось
обнаружить только её гравитационное притяжение. Согласно теории, смесь всех частиц-носителей
заряда кроме глюино и даст в итоге нейтралино.
Нейтралино могли бы сформироваться в условиях ранней Вселенной и оставить
достаточно следов для объяснения существования тёмной материи. Телескоп,
обнаруживший гамма-лучи и нейтрино, мог бы искать и их следы в полных тёмной
материи областях вроде солнечных или галактических ядер. А недавно физики
сообщили, что возможно, коллектор частиц на МКС нашёл доказательства
существования тёмной материи, но результаты пока не опубликованы.
3. Гравитоны
Эта проблема в своё время поставила в тупик Альберта Эйнштейна, и сих пор
будоражит умы учёных: как создать единую теорию, совмещающую взаимодействие
всех основных сил, таких как гравитация и поведение квантовых частиц, поскольку
квантовая теория гравитацию не учитывает.
Этот вопрос заставил физиков предположить, что существуют гравитационные
квантовые частицы — гравитоны. Предполагается, что это крошечные безмассовые
частицы, испускающие гравитационные волны. В теории, каждый гравитон будет
оказывать влияние на материю Вселенной, но частицы будет трудно обнаружить,
потому что они слабо взаимодействуют с веществом. К сожалению, с учётом
современных технологий, найти гравитоны попросту невозможно, однако косвенно
подтвердить их существование можно с помощью лазерно-интерферометрической
гравитационно-волновой обсерватория (LIGO).
4. Нечастицы
Следы нечастиц были недавно обнаружены учёными. Особенность их в том, что они
могут быть Пятой силой природы, выходящей за пределы взаимодействия между
спинами. В меньших масштабах спиновое взаимодействие является общим для всех
частиц — это сила, выравнивающая направление спина электрона в магнитах и
металлах. Большие взаимодействия отследить сложнее. Если эта связь вообще
существует, то должна была бы быть в миллион раз меньше, чем между электроном и
нейтроном.
Учёные ищут нечастицы внутри мантии планеты, где тонны электронов «упакованы»
вместе в соответствие с магнитным полем Земли, где любое малое возмущение может
дать намёк на существование нечастиц.
5. Частицы-хамелеоны
Предполагается, что существование частицы-хамелеона, то есть частицы, не
имеющей переменной массы, более чем вероятно. Если она существует, то может
объяснить, что такое тёмная материя и тёмная энергия.
В 2004-м году физики описали некую гипотетическую силу, обладающей способностью
меняться в зависимости от своего окружения. В местах с плотно упакованными
частицами вроде Земли или Солнца хамелеон будет оказывать лишь слабое влияние,
в то время как в областях с разреженными электронами воздействие будет сильным.
Это могло бы означать, что сила эта постепенно растёт, поскольку галактики
медленно удаляются друг от друга.
Теперь учёным необходимо найти доказательства существования частиц-хамелеонов.
Они пытаются обнаружить их, заставляя фотоны распадаться под влиянием сильного
магнитного поля. Пока что эксперименты не дали результатов, но поиски
продолжаются.
С точки зрения физики Бэтмен действительно мог летать
Во время полетов герой блокбастера использует особый плащ, который пошит из специальной ткани, умеющей «запоминать» положение и сохранять неизменной свою форму. Другими словами, когда плащ встречается с потоком воздуха во время полета, ткань приобретает определенную жесткость, благодаря чему Бэтмен может парить в воздухе. Для расчетов были взяты следующие данные Бэтмена и актера, исполнившего главную роль. Рост – 188 см, вес – 95 кг, площадь плаща в развернутом состоянии – 2,2 м. кв.
Далее ученые составили специальную формулу, которая учитывает все силы, действующие на крепкого мужчину ростом под 2 метра и весом около 100 кг. В результате расчеты подтвердили, что Бэтмен действительно мог лететь, однако эти же расчеты показали, что приземление для супергероя было бы крайне болезненным.
В эксперименте полет героя выглядел следующим образом. Отправной точкой полета для Бэтмена служила крыша здания высотой 150 м. После прыжка подъемной силы плаща хватило бы, чтобы удержать героя на лету. При этом он пролетел бы вперед около 350 метров и развил бы максимальную скорость порядка 110 км/ч. Однако, примерно на четвертой секунде полета наблюдалось бы резкое снижение скорости до 80 км/ч. Именно с такой скоростью Бэтмен должен был приближаться к поверхности земли через 19 секунд после прыжка с высоты 150 м. Таким образом, физики показали, что супергерой действительно мог лететь, но безопасное приземление было практически невозможным. Чтобы лучше понять степень «болезненности», можно представить, как будет себя чувствовать человек, если его собьет автомобиль, движущийся со скоростью 80 км/ч.
Оригинал новости
С телескопа Хаббл получены изображения самых ранних галактик
Исследование далеких галактик является очень важным, поскольку может дать определенные положительные результаты в области изучения такого явления, как реионизация. Отмеченный процесс завершился в период, называемый «темными веками», когда водородная пелена имела место повсюду во Вселенной. Прозрачность этой пелены объясняется излучением, которое, скорее всего, испускали, самые ранние галактические системы и звезды.
Физик-теоретик из Гарвардского Университета, Ави Лейб, отметил, что наблюдения с телескопа Хаббл являются своеобразными археологическими изысканиями, поскольку учеными выдвинуто предположение, что новая далекая галактика возникла где-то в середине процесса реионизации – в то время Вселенная имела возраст порядка 500 млн. лет. До настоящего времени астрономы сумели найти всего несколько отдаленных галактик, возникновение которых относится к эпохе реионизации, однако суммарно их свечения не хватило бы, чтобы ликвидировать водородный туман. Именно поэтому ученые, по словам физика Ричарда Эллиса (Калифорнийский технологический институт), ставили задачи проверить, достаточное ли количество галактик, относящихся к эпохе реионизации, имеется во Вселенной.
Исследователи из Калифорнийского технологического института наблюдали за практически пустым пятном в космических просторах на протяжении 100 часов. Чтобы получить картину самых далеких уголков Вселенной, были применены специальные фильтры, увеличивающие чувствительность телескопа. Так, наблюдения показали, что ранее открытая галактика под индексом UDFJ 39546284 расположена на куда большем расстоянии от Земли, чем предполагалось до этого. Астрономы полагают, что указанная галактика имеет возраст не менее 13,1 млрд. лет.
Ученые считают, что найденные галактики вряд ли являются самыми ранними. Получить изображения более старых галактик на сегодняшний день не позволяют возможности устаревающего телескопа Хаббл, на смену которому должен прийти новый телескоп Джеймс Вэбб, запуск которого запланирован на 2018 год.
Оригинал новости
Комментариев нет:
Отправить комментарий