#позитроны

[blogpicturesdonalexander]

Что такое антивещество?

Вещество и антивещество в космосе. 

    Для Вас читатели моего блога, сегодня рассмотрим вопрос, который меня заинтересовал на днях. А именно вопрос об антивеществе? Антивещество, на ��ой взгляд — это самая опасная, и самая дорогая субстанция во Вселенной. Стоимость одного грамма антивещества оценивается примерно в 60 триллионов долларов. Однако использование материи подобного типа открывает большие перспективы для расширения наших космических границ. Несмотря на то, что антивещество достаточно экзотичная и редкая материя, мы знаем, где оно встречается в природе. И вполне можем создать его в лаборатории. И даже некоторое время удерживать для дальнейшего использования. В отличие от плазменных ракет и ионных двигателей, антивещество может дать нам колоссальную взрывную энергию. Которая может серьезно увеличить количество запусков на околоземную орбиту и за ее пределы. Антивещество может помочь нам создать, наконец, одноступенчатые многоразовые системы космических запусков. И даже позволит нам создавать релятивистские ракеты, то есть ракеты, летающие со скоростью, близкой к скорости света. Однако, несмотря на все свои потенциальные преимущества, это странное вещество не получится производить в промышленных объемах. И в обозримом будущем подобная ситуация вряд ли изменится. К тому же, использование антивещества может создать очень много проблем. Когда мы говорим о промышленных количествах чего-либо, мы обычно говорим о тоннах. Что касается антивещества, то в данном случае мы говорим о граммах. В лучшем случае, я думаю о сотнях граммов. О нескольких килограммах, необходимых ракете, нацеленной на другую звездную систему. Да, это совсем не исключено с технической точки зрения. Поскольку уже сегодня существуют технологии, позволяющие с помощью лазера и тонкого листа золота достаточно эффективно создавать античастицы. Имея какой-то мощный механизм захвата и удержания этих античастиц, мы могли бы произвести достаточно антивещества, чтобы обеспечить колоссальным запасом энергии межзвездную ракету. И именно в этом состоит основная проблема. Мы пока не умеем хранить антивещество сколь угодно долгое время. Но обязательно должны научиться. Представьте себе, что только для осуществления беспилотной экспедиции на Марс нужно будет использовать всего лишь несколько сотен миллиграммов антиводорода. А чтобы отправить пилотируемую возвращаемую миссию на Красную планету, всего несколько грамм. Но наша Вселенная построена так, что всегда найдется много и отрицательного. А отрицательными особенностями антивещества является. То, что, цена антивещества чрезвычайно высока. И его достаточное количество будет недоступно для любого космического агентства в обозримом будущем.

 С другой стороны, антиводород и позитроны чрезвычайно взрывоопасны. И производят мощный поток гамма-лучей, когда касаются даже самого крошечного кусочка нормальной материи. Если камера, которая их содержит, потеряет мощность хотя бы на миллисекунду, произойдет мощнейший взрыв. В ходе него будет испускаться ионизирующее излучение, которое вполне может убить космонавтов. И даже вывести из строя электронику корабля. Эту опасность можно компенсировать использованием тяжелых противорадиационных щитов. Но у них есть предел толщины. Поскольку космический корабль может стать слишком тяжелым. И это сведет все преимущества, которые дает антивещество, на нет. Да еще в добавок излучение, то есть смертоносные гамма-лучи. Которые при реакции вещества и антивещества, то есть в нормальном режиме работы двигателя корабля, будут рождаться постоянно. Для ракеты, особенно для полетов к дальним мирам, потребуется скорость, ведь чем больше скорость, тем меньше времени придется лететь, это закономерность не нова. Поэтому �� двигателе с антивеществом, чем мощнее будут взрывы, тем быстрее будет двигаться корабль. Но при этом будет больше радиации и рисков для членов экипажа. И это обстоятельство весьма разочаровывает энтузиастов использования антивещества. Совершенно ясно, что потребуются десятилетия, если не столетия, чтобы настоящий космический полет с использованием антивещества состоялся. И, скорее всего, создателями подобной технологии будет двигать желание улучшить наш мир. В далеком-далеком будущем, я думаю, что через 5 и 10 лет вряд ли что - нибудь получится. В заключении добавлю, что никто не знает, какие побочные результаты могут возникнуть при проведении подобных экспериментов. Ведь они могут оказаться очень прибыльными и начать приносить отдачу от инвестиций всего через несколько лет.

 понедельник, 28 сентября 2020, 09:32

[andre-life-coach]

Осторожно! Бинарное мышление.

Для начала давайте определимся, что понимается под бинарным мышлением.

Бинарное мышление - мышление в основе которого лежат базовые единицы значений "хорошо" и "плохо", своего рода ноль и единица, если сравнивать с математической бинарной системой. Позволяющие максимально просто различать объекты и явления окружающего мира. Для простоты его можно обозначить как "чёрно-белое" мышление.

Бинаризм (англ. binarism) — эпистемологическая структуралистская концепция, утверждающая, что структура бинарных оппозиций (верх — низ, добро — зло, гласные — согласные…) является одной из характеристик человеческого разума. Wikipedia Бинаризм

Люди обучаются этой модели мышления по умолчанию, как говорится "впитывают с молоком матери". Поэтому этот самый простой, а потому более доступный способ и является самым распространённым.

Чтобы наиболее полно понять, насколько это фундаментальная система для нашего мышления, приведём примеры бинарных понятий, которыми мы с Вами постоянно оперируем: добро ↔ зло, всё ↔ ничто, бытие ↔ небытие, порядок ↔ хаос, жизнь ↔ смерть, активный ↔ пассивный, верх ↔ низ, горячий ↔ холодный, притяжение ↔ отторжение, позитроны ↔ электроны, активность ↔ спокойствие, целостность ↔ фрагментарность, объединенность ↔ разъединённость, красота ↔ уродство, своё ↔ чужое, правильное ↔ неправильное ... перечислять можно долго.

Через эти понятия, мы упрощая формируем себе понимания: что для нас полезно, а что вредно, что опасно, а что безопасно, что приведёт к успеху, а что к провалу.

Однако наряду с очевидной пользой, данная система мышления (как и любое другое слишком упрощенное видение) имеет свои недостатки, знать о которых необходимо для того, чтобы вовремя их обнаруживать и корректировать как восприятие действительности, так и выстраивать коммуникацию с другими людьми, позволяющую понять их наиболее правильно, без искажений, так как они хотят сказать, а не так, как мы смогли их понять.

Бинарные мыслители делят почти всё на чёрное и белое, и они редко анализируют собственное поведение и отношение, потому что гораздо легче выносить быстрые суждения (разумеется в ущерб качеству) и оставаться там, где Вы есть. Это требует меньше энергии и времени для размышлений.

Проблемы бинарного мышления

Прекрасной иллюстрацией проблем бинарного мышления является вот эта картинка яблока в черно-белых цветах. Вы можете сказать какого цвета это яблоко? Зрелое ли оно? Быть может на нём есть червоточины и другие повреждения? (ответ в конце статьи) В этот момент становится наглядно и очевидно, что из-за утраты части информации о цвете и даже оттенках, мы теряем способность видеть и понимать больше, что неизбежно привело бы к существенным проблемам, если бы наше зрение было таковым.

Тоже самое происходит и с нашим восприятием и мировоззрением, если они работают по этой бинарной (черно-белой) схеме. Я выделил наиболее яркие проблемы "чёрно-белого" мышления.

Вы можете провести свой эксперимент и увидеть, как сложно, точно описать даже самые простые понятия "да" и "нет" с использованием бинарной двоичной системы КОНВЕРТЕР В ДВОИЧНУЮ СИСТЕМУ

ИСКАЖЕНИЕ

На примере с яблоком мы наглядно увидели, как изменяется восприятие объекта из-за отсутствия части информации о нём. Это касается абсолютно всего нашего восприятия, когда мы начинаем чрезмерно упрощать картину мира, мы неосознанно лишаем её реальных частей и разумеется делаем ошибочные выводы, а следовательно и действия наши уже не являются корректными.

Чёрно-белое мышление может создать искажённую картину реальности и ограничить диапазон наших мыслей и эмоций. Когда мы смотрим на ситуацию сквозь бинарную призму, мы неизбежно упускаем существенные детали и делаем неверные суждения.

Бинарное мышление может ограничить наше понимание мира. Чёрно-белое мышление может оказать негативное влияние на ваши отношения и затруднить поиск компромиссов и сотрудничество с другими людьми в погоне за общими интересами. Люди, которые мыслят чёрно-белыми понятиями, часто не способны принять противоречия человеческой природы.

Примеров таких искажений в истории человечества множество. Наиболее ярким из них был пример с рабством в отношении людей с тёмной кожей.

Сегодня это может казаться немыслимым, но в ~1940-х это было нормой.

Темнокожих буквально причислили к людям низшей категории, только из-за цвета кожи. Их статус равнялся практически статусу животных, поэтому стали возможны зоопарки с неграми. Для них ввели раздельные школы (для белых и темнокожих), отдельный общественный транспорт, запреты на совместное размещение в отелях и мотелях, разделение на кафе и рестораны только для белых и для «цветных», в области услуг, афроамериканские воинские подразделения и тому подобное.

Причиной всему это была вера в чёрно-белое (бинарное) убеждение "чёрные - низшие, недостойные, плохие, а белые - высшие, достойные лучшего, хорошие".

Жизнь конечно всё расставиила по своим местам и отказавшись от этой примитивной бинарной установки, сегодня мы знаем множество: умных, талантливых, одарённых, добродушных, в общем хороших людей. Однако ошибка была серьёзной и привела к ужасным последсвиям для тысяч людей, страдавших в течении целой эпохи.

К сожалению человечество учится медленно и неохотно, а потому у нас ещё огромная масса подобных бинарных установок: патриархальная соц. модель (равно как и матриархальная), "левые" и "правые" партии в политике, демонизация ЛГБТ людей, к сожалению даже расизм не доконца искоренён, список огромен и всё что его объединяет в корне - бинарное мышление.

КАТЕГОРИЧНОСТЬ

Под категоричностью подразумевается неизменность убеждения не смотря ни на какие доводы. Очень схоже с догматизмом.

Категоричность это не столько проблема самого бинарного мышления, сколько склонность людей к неизменности своих убеждений (консерватизм). Ведь для более детальных размышлений нужно затрать больше сил, энергии и времени, а это делать как правило лень. В связке с бинарным мышлением это даёт ужасные последствия. Человек однажды приняв некоторую бинарную установку, как всё та же "чёрные - плохие, белые - хорошие", остаётся верен ей долгое время, либо пока не изменится общественное мнение, либо непосредственно до смерти.

Разумеется это ведёт к постоянным конфликтам с реальностью, ведь мир устроен очень неоднородно, различны все темнокожие, различны все белокожие, возможно даже индивидуален каждый атом (просто наука не смогла этого ещё разглядеть). Потому если категорично руководствоваться установкой "чёрные - плохие, белые - хорошие", то это неизбежно приведёт к тому, что Вы причините вред невинному, доброму и полезному даже для Вашей жизни человеку.

ПРОТИВОСТОЯНИЕ

В самой структуре бинарной модели заложено противостояние и конфликт.

Некоторые явления противопоставляются друг другу, в то время, как они просто отличаются и не являются ��нтогонистами (противостоящими). Например тёплое и холодное. На первый взгляд они действительно противостоят друг другу. Тепло "уничтожает" холод и наоборот. Рассуждая бинарно, можно прийти к выводу, что "тепло - хорошо, а холод - плохо", но думаю каждый из Вас согласится, что это не вся правда. Жара (тепло) может убить Вас точно также как и холод, равно как и наоборот, холод спасает нас от лютой жары, да и продукты нам сохраняет и т.д.

Таким образом, если бы мы не вышли за рамки бинарного мышления и демонизировали холод, то могли бы например уничтожить все источники холода (ведь он зло) и в особенно жаркую погоду получить проблемы с перегреванием и себя, урожая и прочего.

Если вспомнить нашу печальную установку "чёрные - плохие, белые - хорошие", то она тоже привела к серьёзным социальным проблемам, которые в Америке не искоренены и по сей день (2022 год).

ЧТО ЖЕ ДЕЛАТЬ !??

Как это изменить?

Принятие мира в "оттенках серого"

Вместо того чтобы делать поспешные выводы, Вы можете начать мыслить более гибко в "оттенках серого", используя полутона и промежуточные значения.

БОЛЬШЕ ИНФОРМАЦИИ. Соберите максимум информации об объекте или явлении и сопоставьте её.

ГИБКОСТЬ. Допускайте "промежуточные" значения, например причёска хорошая, но не подходит для этого случая или поступок плохой, но сейчас он не принёс особого вреда, потому можно простить.

АЛЬТЕРНАТИВЫ - НЕ ВРАГИ. Не исходите из мнения, что если две позиции разные, то они а��томатически противоположные = вражеские. Даже в этих на первый взгляд разных позициях при желании можно найти не мало общего, что и становится основой консесусного решения.

Я МОГУ БЫТЬ НЕ ПРАВ. Допускайте мысль о том, что Вы не всезнающий и всеведающий Бог и не можете знать всего на верняка. Значит можете ошибаться в том, в чём уверены неимоверно, даже в тех постулатах, которым сотни лет. Это даст возможность слышать людей с иной точкой зрения, сформированной другим жизненным опытом. Это колоссальная возможность для дипломатии.

«Суть состоит в том, чтобы не формировать мнение о важном вопросе до тех пор, пока Вы не услышите все соответствующие факты и аргументы или пока обстоятельства не вынудят Вас сформировать мнение без доступа ко всем фактам», – поясняет Стивен Сампл в своей книге The Contrarian’s Guide to Leadership. Его любимый способ стимулировать такого рода мышление – это заставлять себя размышлять над возмутительными и невозможными способами решения проблемы. Он также подчёркивает, что Вы не можете размышлять в оттенках серого о каждом решении, которое принимаете ежедневно. Такое мышление необходимо, когда Вы рассматриваете серьёзные проблемы. «Если бы Вы пытались мыслить в оттенках серого обо всём на свете, Ваш мозг превратился бы в хаос. Решения, какую одежду или еду выбрать, принимаются с помощью бинарного способа, и это абсолютно нормально», – говорит Сампл.

Эту фундаментальную истину легко понять, но трудно применять на практике каждый день. Мышление в оттенках серого требует больших усилий для развития. Согласно общепринятой мудрости, умение выносить быстрые суждения – ценный навык. Но те, кто мыслит в оттенках серого, утверждают, что суждения об истинности информации или достоинствах новых идей должны приниматься как можно медленнее.

Скотт Фицджеральд однажды описал нечто похожее на мышление в оттенках серого, когда заметил, что признаком первоклассного ума является умение удерживать в голове две противоположные мысли одновременно, сохраняя при этом способность функционировать.

Ключ к мышлению в оттенках серого – сначала позволить уму принять даже самые возмутительные идеи и только потом обращаться к практичности, законности, этике, времени и стоимости. Рассматривая каждую идею, мнение или аргумент, спросите себя: ЗНАЮ ЛИ Я ЭТО НАВЕРНЯКА ИЛИ МНЕ ПРОСТО У��ОБНО ТАК ДУМАТЬ?

Ценность мышления в оттенках серого состоит в том, чтобы освободиться от невероятно жестких ограничений, которые управляют нашим разумом. Речь идёт о том, чтобы освободиться от бинарного мышления и повысить интеллектуальную независимость.

Когда Вы сознательно захотите мыслить в оттенках серого, Вы откроетесь людям, другому менталитету, взглядам и миру в целом.

Вот каким было яблоко в примере с чёрно-белым видением и каким его можно видеть используя боле продвинутое цветное зрение.

Такая огромная разница таится в использовании бинарного "черно-белого" и небинарного "цветного" мышления.

Для тех же, кто хочет пойти дальше и сделать своё мышление особенным, предлагаю познакомиться с более сложными типами мышления.

Типы мышления

Ни человеческий мозг, ни разум до конца не изучены, потому мы не можем знать, где находятся пределы этих систем, а потому можем говорить только о том, что на текущий момент достигло человечество в познании этих явлений.

Типология мышления:

Ассоциативное мышление

Атактическое мышление

Визуальное мышление

Групповое мышление

Дивергентное мышление

Комбинаторное мышление

Критическое мышление

Латеральное мышление

Логическое мышление

Магическое мышление

Наглядно-образное мышление

Образное мышление

Позитивное мышление

Раздельное мышление

Саногенное мышление

Символическое мышление

Стратегическое мышление

[infonotes-ru]

Дело во всем: как любопытство, физика и невероятные эксперименты изменили мир

  Когда мы думаем о физике, эксперименты часто сильно недооцениваются. Но большинство физиков принадлежат к одному из двух типов: теоретики и экспериментаторы. Теоретики, такие как Альберт Эйнштейн, Вернер Гейзенберг или Макс Планк, склонны работать с математикой. Разрабатывая новые концептуальные идеи о том, как устроен мир. У экспериментаторов более тонкая работа. Хотя они понимают математику, они должны быть готовы выйти за ее пределы. Эксперименты полагаются на практические навыки, физическую проница��ельность и большую настойчивость. Они важны, потому что без экспериментов мы вообще ничего не можем знать о реальном мире.  

Теоретики и экспериментаторы

  Это то, что Томсон сделал в 1897 году, когда пытался выяснить, состоят ли светящиеся лучи, которые он и другие видели в стеклянных трубках, называемых "электронно-лучевыми трубками", из частиц или света.     Его теория заключалась в том, что это частицы. Поэтому он разработал эксперименты, чтобы выяснить, несут ли лучи электрический заряд и имеют ли они массу. С помощью ряда экспериментов он установил, что катодные лучи на самом деле были крошечными заряженными частицами. Первыми субатомными частицами, которые мы теперь называем электронами. Гораздо более свежим примером является предсказание бозона Хиггса. Впервые предсказанное в 1964 году тремя теоретиками: Браутом, Энглертом и Хиггсом. Потребовались десятилетия, тысячи людей и миллиарды долларов, чтобы провести эксперимент. Большой адронный коллайдер, который смог открыть бозон Хиггса в 2012 году. Трое человек, предсказавших это, почти сразу же получили Нобелевскую премию. А экспериментаторы? Ну, можно поспорить, вы не смо��ете назвать ни одного из них. Второй способ, которым эксперименты могут дать нам новое знание - это случай. Когда эксперименты дают результаты, которые нельзя предсказать заранее.     Как в 1896 году, когда Вильгельм Рентген, увидел краем глаза светящийся экран в своей лаборатории. И решил провести расследование, что привело к открытию рентгеновских лучей. Он даже сделал первое рентгеновское изображение руки своей жены.   Проведение экспериментов требует умения задавать хорошие вопросы и настойчивости, чтобы довести их до конца.  

Результаты исследований, основанных на любопытстве

  Новые открытия делают возможным новое воображение и могут привести к новым творческим и инновационным предприятиям. Исследования, движимые любопытством, обычно приводят к принципиально новым идеям, которые со временем становятся все более полезными. Через пару лет после открытия электрона Томсон объяснил, как электроны вытекают из электродов в стеклянные вакуумные трубки. Что оказалось именно тем знанием, которое было необходимо для создания вакуумных клапанов, усилителей и других устройств. Это породило всю электронную промышленность, радио, телекоммуникации и компьютеры.     А рентген? Всего две недели спустя художники уже исследовали новую среду, делая рентгеновские снимки игуаны. А врачи начали использовать рентгеновские лучи, чтобы заглянуть внутрь пациентов. Со временем рентгеновские лучи стали еще более мощными, поскольку они были объединены с другими идеями. От астрофизики до больниц и промышленности, рентгеновские лучи находили все больше и больше применений. Иногда самые большие прорывы приходят с неожиданных направлений. Как, например, камера Вильсона Чарльза Уилсона. Первоначально разработанный для изучения метеорологии, она стала первым детектором частиц. Позволившим нам увидеть, невидимое иначе, прохождение крошечных частиц. Физики путешествовали с этими камерами в горах, что позволило открыть новые частицы, такие как позитроны и мюоны. Навсегда изменившие наше понимание того, что такое материя и как устроена наша Вселенная.     Этот путь к новым идеям часто бывает нелинейным, случайным. Здесь важно не то, что мы заранее знаем, куда приведет наше исследование. Здесь ценно просто желание знать и готовность сделать работу, чтобы выяснить это.  

Наука может быть объективной, ученые - нет

  На рубеже 20-го века многие физики считали, что их работа "сделана". В 1894 году Альберт Майкельсон сказал: "Кажется вероятным, что большинство великих основополагающих принципов уже твердо установлены". А в 1901 году лорд Кельвин провозгласил: "Будущие истины физических наук следует искать в шестом десятичном знаке". Они не могли ошибаться сильнее. То, что произошло потом, было полной революцией в нашем понимании. От нестабильной природы и присущей атомам пустоты к квантовой механике. И все же трудно предсказать будущее, потому что наше воображение ограничено нашими текущими теоретическими идеями и технологическими возможностями.   Физики не застрахованы от группового мышления, эгоизма, предубеждений или любого другого порока!     Сначала случай привел к тому, что физики работали вне дисциплинарных границ. У одного физика был брат, который был врачом. Другой нашел сотрудника в своем новом университете. Позже возникло более преднамеренное сотрудничество. Например, физики, которые использовали технологию мощных радаров, чтобы уменьшить ускорители частиц. Теперь мы находим их в больницах, лечащих рак, по всему миру. Но еще более мощным оказалось то, как физики научились сотрудничать через международные границы. После Второй мировой многие европейские страны были опустошены. И жившие там ученые поняли, что они не могут ко��курировать в решении важных научных вопросов с небольшими доступными ресурсами. Они также поняли, что общий проект, направленный на достижение мирных научных целей, может привести к преодолению разрыва между странами. В 1954 году была подписана конвенция, ратифицировавшая ЦЕРН. В которой сейчас находится Большой адронный коллайдер, родина Всемирной паутины и многих других изобретений. Очаг открытий и любопытства.    

В заключении

  Проблемы, с которыми мы сталкиваемся сегодня, слишком велики, чтобы их могли решить несколько человек, компаний или даже одна страна. В попытке понять фундаментальную природу материи и сил, сформировавших нашу Вселенную. Возможно, самое замечательное, чему научили нас физики, касается гораздо более человеческой силы. Силы сотрудничества и умения работать вместе для достижения чего-то большего.     Read the full article

[net-bolezniamru]

Так получилось, что 26 апреля для нас стало поводом для печали... Именно в этот день 1986 года случилась страшная трагедия на Чернобыльской АЭС им. Владимира Ильича Ленина.

Находясь в Европейской части бывшего СССР, авария на данной атомной электростанции стала поводом для переживаний для большей части Европы, особенно для Украины, Российской Федерации и Республики Беларусь.

Если до этого момента мы только читали о радиации в учебниках, то после 26 апреля 1986 года мы столкнулись с ней в реальности.

Что такое радиация?

Атомная радиация (ионизирующее излучение) - это поток частиц и/или ионизирующих электромагнитных лучей, которые образуются во время радиоактивного распада и ядерных реакций.

В категорию частиц, которые могут ионизировать материю входят нейтроны, электроны (отрицательные бета-частицы), альфа-частицы (ядра гелия-4), позитроны (протоны или положительные бета-частицы), тяжелые ионы.

Самыми опасными видами электромагнитных лучей считаются рентгеновские и гамма лучи. Также в эту категорию входят некоторые виды ультрафиолетовых (УФ) лучей.

Что случается с материей под воздействием радиации?

Представьте себе что материя (различные атомы и молекулы) состоят из ядер различных атомов и электронов.

Во время прохождения радиации через материю, электроны вещества могут очень сильно удаляться от своих ядер, вызывая изменения материи не только на локальном уровне, но и в соседних местах.

Если сравнить атом с Солнечной Системой (планетарная модель), то при взаимодействии радиации с атомом, электрон отделяется от ядра, как бы удалялась Земля от Солнца до расстояния Плутона.

Что происходит с живыми организмами при контакте с радиацией?

Ионизация живой ткани несёт более серьёзные последствия по сравнению с нормальными "неживыми" веществами.

Поток ионизирующей радиации, проходя через живые клетки, нарушает важные биохимические процессы, которые могут вызвать смерть.

Полученный радиационно-индуцированный эффект становится причиной изменений в составе живой материи, останавливая определенные нормальные процессы и вызывая начало нежелательных опасных процессов.

Конечно же, все зависит от дозировки. В малых количествах, радиация пока что не имеет аналогов в диагностике и лечении некоторых заболеваний.

Мы пока не знает все, что можно ожидать от радиации, даже учитывая весь наш опыт: печальный и научный.

Чтобы понять, что случается на уровне живой материи, следует понимать сначала, что случается на уровне простых веществ. Многие ученые, такие как Э. Резерфорд, Э. Ферми, Н. Бор, Г. Бете являются пионерами этих исследований.

Радиация может спровоцировать различные нарушения на уровне живых тканей:

разрушение структуры нуклеиновых кислот (РНК и ДНК);

дегенерация структуры хромосом;

нарушение нормальных процессов деления клеток;

полная остановка жизнедеятельности клеток;

разрушения структуры белков.

В зависимости от вида радиации и состояния ткани, эффекты могут проявляться по-разному.

Например, нейтроны в 10 раз вреднее гамма-лучей. А все дело в том, что если "нормальная" ионизирующая радиация только извлекает из атомов электроны, то нейтроны могут изменить состав ядра, что ведет к более тяжелым изменениям на уровне материи.

Микродозиметрия - это наука, которая изучает влияние различных видов радиации на живые организмы и их дозировки.

Может быть радиация полезной?

Сложилось впечатление, что вся радиация вредна. Но это не так, человек всегда жил с этим явлением, даже не догадываясь.

H-3, Be-7, C-14, Na-22 - это космогенные радионуклиды, а U-238, Th-232, K-40, V-50, Rb-87, In-115, La-138, Sm-147, Lu-176 - радионуклиды земного происхождения.

В малых дозах, радиация оказывает положительное влияние на организм.

Радиация и тяжелые металлы

Было замечено что эффект радиации также зависит и от концентрации солей тяжелых металлов в организме.

Например, наличие солей цинка, ртути и железа в организме повышает влияние радиации. Если вы собирайтесь пройти рентгеновское обследование не принимайте пищевые добавки с содержанием железа.

Молоко и кисель могут снизить влияние тяжелых металлов на организм, по этой причине эти продукты показаны людям работающих в вредных условиях.

Лучевая болезнь является первым проявлением эффектов радиации на организм (как правило, при дозировке больше 1-2 Зв), если эта дозировка увеличивается, негативные последствия повышаются.

Отрицательные эффекты радиации могут замечаться и через некоторое время (рак) и даже через некоторые поколения (мутации).

[chrdkru]

Антиматерия проинтерферировала на самой себе.

Согласно квантовой механике, каждый объект может вести себя и как частица, и как волна. В обычных условиях, вне лабораторных экспериментов, такая двойственность присуща свету. Например, при столкновении с солнечными батареями он ведет себя как поток частиц, выбивая электроны из атомов и проявляя тем самым фотоэффект, а вот дифракция, то есть появление вторичных волн при столкновении с препятствием, — это уже чисто волновой феномен.

В быту вы можете наблюдать дифракцию, подставив поверхность компакт-диска под падающий солнечный свет, а с некоторыми ухищрениями — поместив волос в луч лазерной указки. Края препятствия, вставшего на пути волн, сами ста��овятся источниками вторичных волн, которые, накладываясь друг на друга, дают характерный рисунок на стоящем позади препятствия экране.

Пятно от лазерного луча на стене: сверху без препятствия, снизу на пути луча поставили волосChrdk.

Проведенные еще в начале XX столетия опыты с пучком электронов показали, что электроны, как и свет, могут проявлять себя не только в роли частиц, но и в роли волн (это свойство ученые назвали корпускулярно-волновым дуализмом). Впоследствии ученые продемонстрировали волновые свойства других частиц и подтвердили, что теоретически выведенная связь между массой частицы и длиной той волны, которой она соответствует, существует: чем масса больше, тем длина волны меньше. В результате, например, протоны в абсолютном большинстве случаев ведут себя как частицы, а не как волны.

Античастицы имеют ту же массу, что и частицы обычного вещества, но противоположный электрический заряд — например, позитрон, в отличие от электрона, заряжен положительно, а антипротон — отрицательно. Из теоретических соображений следовало, что античастицы тоже будут проявлять корпускулярно-волновой дуализм.

Но на пути к изучению волновых свойств антиматерии (вдруг она почему-то представляет собой исключение из правил?) стоял ряд препятствий. Античастицы появляются в небольшом количестве при радиоактивном распаде некоторых изотопов, а также при взаимодействии обычных частиц очень высоких энергий. Вдобавок они аннигилируют при столкновении с обычной материей, так что даже теоретическая (на практике столько и не получить) стоимость антиматерии составляет триллионы долларов за грамм.

Смотрите также: Роль наблюдателя в квантовой механике. Кирилл Половников рассказывает, что такое корпускулярно-волновой дуализм, состояние частицы и двухщелевой эксперимент

Лишь в 1980 году дифракцию позитронов смогли зафиксировать экспериментально, но самые интересные опыты, с дифракцией на двух щелях, поставить не удавалось вплоть до самого недавнего времени.

Мысленно перейти от потока частиц к набегающим волнам достаточно сложно, но это не самый сложный момент в квантовой механике. Когда частицы падают на экран с двумя близкими щелями, те тоже пролетают через них и оставляют на экране сзади картину, характерную для сложения волн от краев обеих щелей.

Причем, что самое удивительное, ��езультат наблюдается даже тогда, когда частиц очень мало и они летят поодиночке. Опыт с двухщелевой интерференцией ученые проводили неоднократно, и он показал, что объекты не просто ведут себя и как волны, и как частицы. При этом одна частица может интерферировать сама с собой и проходить через две щели одновременно! Этот эксперимент вошел во все учебники, а в новой публикации на страницах Science Advances группа итальянских исследователей (вместе с коллегой из Швейцарии) описала вариант этого же опыта с позитронным пучком.

В качестве источника излучения физики использовали натрий-22. Этот изотоп нестабилен, период его полураспада составляет около 2,6 года. За это время в среднем половина протонов, входящих в ядро атомов натрия-22, превращается в комбинацию из нейтрона, позитрона и нейтрино. Последнее улетает прочь, нейтрон остается в ядре, а позитрон выходит наружу.

В установке ученых электрическое поле подхватывало этот позитрон и направляло его в сторону дифракционных элементов из нитрида кремния. Весь опыт проводили в вакуумной камере, чтобы частицы при столкновении с молекулами воздуха не аннигилировали раньше времени. Для регистрации прошедших через щели позитронов поставили пластинку с фотоэмульсией, которую после окончания эксперимента просканировали под микроскопом в поисках следов от частиц.

Фотопластинка (снизу, слева), ее объем (сверху) и гистограмма, показывающая распределение следов по глубинеSala et al., 2019, CC BY-NC

Изучение фотопластинок показало (в полном соответствии с теорией) множество точечных следов от попадания отдельных позитронов. Один позитрон оставлял единственный след, но в совокупности распределение этих отметок дало картину, типичную для наложения волн, с отдельными минимумами и максимумами. То, что предсказывали еще отцы-основатели квантовой механики почти сто лет назад, снова подтвердилось на опыте, причем на этот раз с античастицами.

Сами авторы исследования отмечают, что они не хотели только лишь в очередной раз подтвердить основы современной физики. Другой целью было создание чувствительного оборудования для работы с античастицами, особенно сравнительно медленными. Оно позволит провести ряд других фундаментальных экспериментов. Например, ученые смогут проверить то, с какой скоростью падают античастицы и, следовательно, как на них действует гравитация. Теоретически разницы быть не должно, но вдруг? Ряд опытов, призванных прояснить взаимодействие антивещества с гравитацией, пока что дал не самые точные результаты, так что разработка более совершенных методов исследования придется как нельзя кстати.

Экспериментально доказано, что из античастиц можно собрать и отдельные атомы, вплоть до антигелия (с ядром, в котором есть два антипротона), однако хранить антивещество крайне затруднительно. Пока что системы, которые позволяют удерживать и перевозить с места на место хотя бы миллиард антипротонов, находятся лишь в стадии разработки. Гипотетически антивещество могло бы быть эффективным топливом для космических кораблей или суперэффективной взрывчаткой, но на сегодня все это относится к сфере научной фантастики.

В то же время испускающие позитроны радионуклиды уже активно используются на практике. Если такое вещество добавить в глюкозу и ввести в организм, то порождаемые в результате гамма-кванты (излучаемый позитрон быстро аннигилирует и дает пару квантов, летящих в противоположные стороны) позволят очень точно следить за концентрацией глюкозы в разных местах и, следовательно, за уровнем обмена веществ. Этот метод, называемый позитронно-эмиссионной томографией, нашел свое применение в медицине, особенно для диагностики злокачественных опухолей.

http://bit.ly/2PO4pWb

[bolshoe]

Физика элементарных частиц вашего тела

14 млрд лет назад, когда горячая и плотная точка, которой была наша Вселенная, быстро расширялась, вся материя и антиматерия, существовавшие в те времена, должны были уничтожиться и не оставить нам ничего, кроме энергии. Однако часть материи сохранилась. 

[[more]]

Сейчас мы живем в мире, полном частиц. Не любых частиц, а тех, чьи массы и заряды необходимы для существования жизни человека. Сейчас мы приведем несколько фактов о физике элементарных частиц, которые заставят ваши электроны попрыгать. 

Частицы, из которых мы состоим

Примерно 99% вашего тела состоит из атомов водорода, углерода, азота и кислорода. Также в вас содержатся и другие необходимые для жизни элементы, но в гораздо меньших пропорциях.

В то время как большинство клеток вашего тела обновляются каждые 7-15 лет, многие частицы, из которых состоят ваши клетки, существуют уже миллионы тысячелетий. Ваши атомы водорода образовались еще во время Большого Взрыва, а атомы углерода, азота и кислорода возникли во время рождения звезд. Самые тяжелые элементы, содержащиеся в вашем теле, появились во время вспышек сверхновой.

Размер атома зависит от того, как расположены его электроны. Ядро, находящееся внутри атома, приблизительно в 100 000 раз меньше самого элемента. Если бы ядро было размером с арахис, атом был бы по размеру с баскетбольную площадку. Если из атома убрать свободное пространство, мы бы могли уместиться в частице с��инцовой пыли, а вся человеческая раса могла бы уместиться в одном сахарном кубике.

Как вы можете догадаться, эти внешние частицы составляют лишь малейшую часть вашей массы тела. Каждый протон и нейтрон внутри ядра атома состоит из трех кварков. Масса кварков, которая появляется из-за их взаимодействия с полем Хиггса, составляет лишь несколько процентов от массы протона или нейтрона. Переносчики сильного ядерного взаимодействия, удерживающего кварки вместе, глюоны и вовсе невесомы.

Но если масса вашего тела – это не масса этих частиц, то откуда она берется? Ответ: энергия. Почти вся масса человеческого тела состоит из кинетической энергии кварков и энергии связи глюонов. Частицы, которые мы производимВаше тело — это маленькое месторождение радиоактивных элементов. Каждый год вы получаете дозу природной радиации величиной в 40 миллибэр, которая образуется внутри вас. Такое же количество радиации вы получаете во время четырех рентгенографий грудной клетки. Уровень радиации вашего тела может увеличиваться на 1-2 миллибэр каждые 8 часов, если вы спите рядом с вашим таким же радиоактивным любимым человеком.

Вы излучаете радиацию, потому что еда и напитки, которые вы потребляете, и даже воздух, которым вы дышите, содержат радионуклиды – такие как калий-40 и углерод-14. Они взаимодействуют с молекулами вашего тела, распадаются и продуцируют радиацию в вашем теле.

Когда Калий-40 распадается, он излучает позитрон – античастицу электрона. Таким образом, ваше тело содержит небольшое количество антиматерии. В среднем, каждый человек излучает более 4000 позитронов в день – примерно 180 позитронов в час. Но вскоре эти позитроны сталкиваются с вашими электронами и превращаются в радиацию в форме гамма-лучей.

Частицы, с которыми мы сталкиваемся

Радиоактивность вашего тела – лишь часть той радиации, с которой вы сталкиваетесь каждый день, не получая вреда. Среднестатистический американец получает дозу радиации, равную 620 миллибэр в год. Еда, которую вы потребляете, дом, в котором вы живете, камни и почва, по которым вы ходите, снабжают вас низким уровнем радиации. Если вы просто съедите бразильский орех или сходите к дантисту, то получите уровень радиации в несколько миллибэр. Курение может повысить уровень радиации на 16 000 миллибэр.

Космическое излучение – это излучение, имеющее внеземной источник, которое постоянно проникает в нашу атмосферу. В нашей атмосфере оно сталкивается с другими ядрами и производит мезоны, многие из которых распадаются на частицы – такие как мюоны и нейтрино. Эти частицы, в свою очередь, падают на поверхность Земли и проникают в ваши тела со скоростью примерно 10 атомов в секунду. Они добавляют примерно 27 миллибэр к вашей годовой дозе радиации. Эти космические частицы могут иногда нарушать вашу генетику и провоцировать возникновение небольших мутаций, тем самым делая свой вклад в эволюцию.

Кроме того, что постоянно бомбардирует вас фотонами, создавая внешний облик окружающего вас мира, Солнце атакует вас и частицами, называемыми нейтрино. Нейтрино – постоянные гости вашего тела, проникающие в вас в количестве 100 триллионов в секунду. Солнце – не единственный источник нейтрино; эти частицы приходят также и из других источников – например, из ядерных реакций на других звездах и даже из ядерных реакций на нашей собственной планете.

Многие нейтрино образовались еще в первые несколько секунд после Большого Взрыва. И они старше даже ваших собственных атомов. Нейтрино очень слабо взаимодействуют с другими частицами, и поэтому их визиты вашему телу не несут практически никаких последствий.

Скорее всего, ваше тело постоянно взаимодействует с частицами темной материи. Темная материя не излучает, не отражает и не поглощает свет – и поэтому ее очень сложно обнаружить. Однако ученые считают, что темная материя составляет примерно 80% всего вещества во Вселенной.

Учитывая такое большое количество темной материи, содержащейся во Вселенной, ученые посчитали, что сотни тысяч этих частиц взаимодействуют с вашим телом каждую секунду. Они сталкиваются с вашими атомами каждую минуту. Но темная материя не сильно взаимодействует с материей, из ко��орой вы состоите, и поэтому эффекты этого взаимодействия, скорее всего, незаметны.

В следующий раз, когда вы заинтересуетесь, как физика элементарных частиц влияет на вашу жизнь, просто загляните внутрь собственного тела. 

[ce-studbaza]

Ионизирющие излучения. Действия на организм

http://www.ce-studbaza.ru/werk.php?id=8804 Радиоактивные излучения (альфа-,бета-частицы, нейтроны, гамма-кванты) обладают различной про­никающей и ионизирующей способностью. Наименьшей проникающей способностью обладают альфа-частицы(ядра гелия), длина пробега которых в тка­ни человека составляет доли миллиметра и в возду­хе —несколько сантиметров. Они не могут даже прой­ти через лист бумаги, но обладают наибольшей ионизирующей способностью. Бета-частицы по срав­нению с альфа-частицами обладают большей про­никающей способностью (длина пробега в воздухе составляет метры) и уже задерживаются не бума­гой, а более твердыми материалами ( алюминий, оргстекло и др.). Однако ионизирующая способность бета-частиц (электроны, позитроны) в 1000 раз меньше альфа-частиц и при пробеге в воздухе на 1 см пути образует несколько десятков пар ионов. Гам­ма-кванты по своей природе относятся к электро­магнитным излучениями и обладают большой про­никающей способностью (в воздухе до нескольких километров); их ионизирующая способность суще­ственно меньше , чем у альфа- и бета-частиц. Нейт­роны (частицы ядра атома) обладают также значи­тельной проникающей способностью, что объясня­ется отсутствием у них заряда. Их ионизирующая способность связана с так называемой «наведенной радиоактивностью», которая образуется в результа­те «попадания» нейтрона в ядро атома вещества и тем самым нарушает его стабильность, образует ра­диоактивный изотоп. Ионизирующая способность нейтронов при определенных условиях может быть аналогичной альфа-излучению.

[shavluga]

#Новости #Молния #Наука #физика Молния и грозовые облака являются естественными ускорителями частиц, которые могут рождать античастицы. В них также могут происходить ядерные реакции. К такому выводу пришли японские ученые из Центра науки и инженерии японского агентства по атомной энергии.Во время грозы 6 февраля 2017 года на северо-западном побережье Хонсю на расстоянии 0,5-1,7 километра от молнии были зарегистрированы три вспышки гамма-излучения продолжительностью от долей миллисекунды до минуты. Во время них образовались нейтроны, античастицы - позитроны и другие частицы.

[ruzilla]

Позитроны указали на аннигиляцию частиц темной материи

С другой стороны, позитроны теоретически могли образоваться в результате взаимодействия частиц темной материи.

[luchshiivmire]

Существует ли предел температуры?

Если вы изымете всю энергию из чего-нибудь, вы достигнете абсолютного ноля, самой низкой температуры во Вселенной (ну или почти абсолютного ноля, чем больше, тем лучше). Но какова самая высокая температура? «Ничто не пропадает. Все трансформируется», — говорил Майкл Энде. Думаю, очень многие задавались вопросом касательно самой высокой возможной температуры и не находили ответа. Если есть абсолютный ноль, должен быть и абсолютный… что?

[[more]]

Возьмем классический эксперимент: капнем пищевым красителем в воду с разной температурой. Что мы увидим? Чем выше температура воды, тем быстрее пищевой краситель распределяется по всему объему воды.

Почему так происходит? Потому что температура молекул непосредственно связана с кинетическим движением — и скоростью — участвующих частиц. Это значит, что в воде погорячее отдельные молекулы воды движутся с большей скоростью, и это значит, что частицы пищевого красителя быстрее будут транспортироваться в горячей воде, нежели в холодной.

Если бы вы остановили все это движение — довели все до идеального состояния отдыха (даже преодолели законы квантовой физики ради этого) — тогда вы достигли бы абсолютного ноля: самой холодной возможной термодинамической температуры.

Но как насчет движения в другую сторону? Если вы будете нагреваться систему частиц, очевидно, они будут двигаться все быстрее и быстрее. Но есть ли предел тому, как сильно вы сможете их нагреть, нет ли какой-нибудь катастрофы, которая помешает вам нагревать их после определенного предела?

При температуре в тысячи градусов тепло, которое вы передаете молекулам, начнет разрушать сами связи, которые удерживают молекулы вместе, и если вы будете продолжать увеличивать температуру, электроны начнут отделяться от самих атомов. Вы получите ионизированную плазму, состоящую из электронов и атомных ядер, в которой не будет нейтральных атомов вовсе.

Это еще в рамках разумного: у нас имеются отдельные частицы — электроны и положительные ионы — которые будут прыгать при высоких температурах, подчиняясь привычным законам физики. Вы можете повышать температуру и ждать продолжения.

При дальнейшем повышении температуры отдельные сущности, которые известны вам под «частицами», начинают разбиваться. Примерно при 8 миллиардах градусов (8 x 10^9), вы начнете спонтанно производить пары материи-антиматерии — электроны и позитроны — из сырой энергии столкновений частиц.

При 20 миллиардах градусов атомные ядра начнут спонтанно разрываться на отдельные протоны и нейтроны.

При 2 триллионах градусов протоны и нейтроны перестанут существовать, и появятся фундаментальные частицы, их составляющие — кварки и глюоны, их связи при таких высоких энергиях уже не выдерживают.

Примерно при 2 квадриллионах градусов вы начнете производить все известные частицы и античастицы в огромных количествах. Но и это не является верхним пределом. В этих пределах происходит много интересного. Видите ли, это та энергия, при которой вы можете произвести бозон Хиггса, а значит и та энергия, при которой вы можете восстановить одну из фундаментальных симметрий во Вселенной: симметрию, которая дает частице массу покоя.

Другими словами, как только вы нагреете систему до этого энергетического предела, вы обнаружите, что все ваши частицы теперь безмассовые и летают со скоростью света. То, что было для вас смесью материи, антиматерии и радиации, станет чистой радиацией (будет вести себя как она), оставаясь при этом материей, антиматерией или ни тем ни другим.

И это еще не конец. Вы можете нагревать систему до еще более высоких температур, и хотя быстрее двигаться в ней все не будет, оно будет преисполняться энергией, подобно тому как являются формой света радиоволны, микроволны, видимый свет и рентгеновские лучи (и все движутся со скоростью света), даже если обладают совершенно разной энергией.

Возможно, рождаются пока неизвестные нам частицы или проявляются новые законы (или симметрии) природы. Вы могли бы подумать, что достаточно просто нагревать и нагревать все до бесконечных энергией, чтобы это узнать, но не тут-то было. Есть три причины, почему это невозможно.

1. Во всей наблюдаемой Вселенной имеется только конечное количество энергии. Возьмите все, что существует в нашем пространстве-времени: всю материю, антиматерию, радиацию, нейтрино, темную материю, даже энергию, присущую самому космосу. Существует порядка 10^80 частиц обычной материи, порядка 10^89 нейтрино и антинейтрино, чуть больше фотонов, плюс вся энергия темной материи и темной энергии, распространенные в радиусе 46 миллиардов световых лет наблюдаемой Вселенной, центр которой находится в нашей позиции.

Но даже если бы вы превратили все это в чистую энергию (с помощью E = mc^2), и даже если бы вы использовали всю эту энергию для нагрева своей системы, вы не получили бы бесконечное количество энергии. Если заключить все это в единую систему, вы получите гигантское количество энергии, равное примерно температуре в 10^103 градуса, но и это еще не бесконечность. Получается, верхний предел остается. Но прежде чем вы до него доберетесь, у вас будет еще одно препятствие.

2. Если вы заключите слишком большое количество энергии в любом ограниченном регионе пространства, вы создадите черную дыру. Обычно вы думаете о черных дырах как об огромных, массивных, плотных объектах, способных проглотить орды планет: не заморачиваясь, небрежно, легко.

Дело в том, что если вы придадите отдельной квантовой частице достаточно энергии — даже если она будет безмассовой частицей, движущейся со скоростью света — она превратится в черную дыру. Есть масштаб, на котором просто иметь что-то с определенным количеством энергии, будет означать, что частицы не будут взаимодействовать как обычно, и если вы получите частицы с такой энергией, эквивалентной 22 микрограммам по формуле E = mc^2, вы сможете набрать энергию в 10^19 ГэВ, прежде чем ваша система откажется становиться горячее. У вас начнут появляться черные дыры, которые будут моментально распадаться до состояния низкоэнергетической термальной радиации. Получается, этот энергетический предел — планковский предел — является верхним для Вселенной и соответствует температуре в 10^32 кельвина.

Это намного ниже предыдущего предела, поскольку не только сама Вселенная конечна, но и черные дыры выступают сдерживающим фактором. Впрочем, это не все: есть ограничение и пуще.

3. При определенной высокой температуре вы высвободите потенциал, который привел нашу Вселенную к космической инфляции, расширению. Еще во времена Большого Взрыва Вселенная ��ребывала в состоянии экспоненциального расширения, когда пространство раскладывалось, как космический воздушный шар, только в геометрической прогрессии. Все частицы, античастицы и излучение быстро разделялись с другими квантовыми частицами материи и энергии, и когда инфляция завершилась, настал Большой Взрыв.

Если вам удастся достичь температур, необходимых для возвращения состояния инфляции, вы нажмете кнопку перезапуска Вселенной и вызовете инфляцию, затем Большой Взрыв и так далее, все по новой. Если до вас пока не дошло, учтите: если вы доберетесь до этой температуры и вызовете нужный эффект, вы никак не выживете. Теоретически это может возникнуть при температурах порядка 10^28 – 10^29 кельвинов, это пока только теория.

Получается, вы можете легко набрать очень высокие температуры. Хотя физические явления, к которым вы привыкли, будут отличаться в деталях, вы по-прежнему сможете набирать температуры выше и выше, но только до точки, после которой все, что вам дорого, будет уничтожено. Но не бойтесь Большого адронного коллайдера. Даже на самом мощном ускорителе частиц на Земле мы достигаем энергий, которые в 100 миллиардов раз ниже, чем необходимые для вселенского апокалипсиса.

[alexvikberg]

Глава 5 Сила империи (Ъ)

Увидев адъютанта, держащего зонт над Альберт Ивановичем Зыбиным, Семарг воскликнул:

– Быстро вы?

– С вами нельзя медлить. У вас нервы-с, извините! Чуть что и за рычаг хватаетесь. Кто вам эту катавасию устроил? Не выясняли ещё? – генерал кивнул на окно.

Цвет религиозной мысли изволил кофий кушать, ведя неспешные разговоры с жителями картины “Дивный мир”. Особенный интерес у представителя Вселенской церкви вызывали пыточные устройства, ну там дыбы всякие и прочие европейские изобретения. Отец Пафнутий даже попросил продемонстрировать в действии один из механизмов по исправлению дурных нравов.

На стол приковывали крестом с помощью особых наручников страстотерпца и выбивали ему на спине иглами имя греха, коему он был подвержен. Процедура была крайне болезненной, в конце изнывающий от боли человек умирал, пронзённый длинным острым шипом в основание черепа,

В последний момент, на завершающей точке, грешник исторг с кровавыми пузырями сладостный стон искупления. Генерал аж подпрыгнул от неожиданности.

– Нравственные мазохисты! У вас массовая казнь намечается, а вы с картинкой играть надумали!

– Напротив, стараемся отвлечься. Совсем неизвестно, что нас ждёт там, в бесконечном холоде Космоса, – объяснил своё любопытство отец Пафнутий.

– Товарищ Семарг, вы сейчас уничтожите высотку, а что делать империи? Вы об этом подумали? Вполне может статься, что это только начало, сигнал, так сказать! Куда направится эта хрень, когда исчезнет Винтаж 2000? Неизвестно. Вот какое дело. И да, зачем хотели кастрировать академика? Объясните, ради космоса?

– Они хотят меня в магометанство обратить, – прохрипел Фрол Демидович, по-прежнему стоящий навытяжку в железном ошейнике у выхода из бункера.

– Тогда не о чем беспокоиться. А то ваша Мара страха нагнала. Это вполне обычная гигиеническая процедура. На мыслительную активность никак не влияет.

Генерал укоризненно посмотрел на председателя Домкома

– Мара Филипповна, ну нельзя же так паниковать. Вам скоро в космос на исповедь, а вы генералов дёргаете за усы?

Поставив на журнальный столик чашку с кофием, Мара обворожительно улыбнулась:

– Как вам дождик?

– Дрянь загадочная, но больше так не пугайте. Где евнух и где обрезание – это ведь совсем разные понятия. Понятно вам?

– Вот и я о чём говорю. А ведь он брыкаться надумал. Мол, императору пожалуюсь. Разве это дело, когда такие аномалии за окном болтаються? – заметил Семарг.

– И операция помогла бы? – с недоумением спросил Зыбин.

– А как же! Но теперь всё в прошлом. Я не могу отступиться от сказанного слова. Договор прежде всего. Придётся всех ахнуть в позитроны, ну, конечно, за исключением вас, генерал. Вы здесь совсем ни при чём.

– И что подвигло? – осторожно поинтересовался Зыбин, понимая в какое сложное положение попал хранитель высотки.

– Посудите сами: мне один раз гадость сказали, второй, сколько можно терпеть, вот сколько? Ещё немного и совсем на голову сядут, а потом и вовсе всё испортят. Я, извините, не могу этого допустить! Хранитель я или где?

– Угу, понятно. А что с дождём? Есть какие-то зацепки, товарищ Феоктист?

– Целых две: серёжки Мары Филипповны и сам объект-с, так сказать, неопознанное явление. Ах, да, дополнение: водичка течёт прямо из юрского периода и возвращается обратно. Вопрос к учёным, криминалистика здесь бессильна, но как видите, академик блокирован железной волей хранителя.

– Ага, волей, значит? Так, так. И зачем ему магометанство?

– Отказывается сотрудничать. И что было делать? Пришлось задействовать религию. Вселенская церковь – бессильна, нирвана вовсе звонок в никуда, хорошо, что Махмуд-Заде согласился, а то и рычагов нет на науку. Но теперь всё в прошлом. Теперь всем кирдык. Я не могу отступиться от директивы, здесь все равны.

– И как вас только выбрали в хранители при таких нервах?

– Не устояли перед благами Замка. А я по-честному предупреждал: смотрите кого выбираете. Теперь самому совестно. Всё-таки двадцать тысяч безвинно убиенных

– Двадцать тысяч – пыль! Я во время войны с Марсом миллионы уничтожил и ничего. Привыкайте, империя не может себе позволить разгильдяйство и непоследовательность. Жаль, жаль, жаль. Хотел понаблюдать за вашим социальным экспериментом, а теперь пшик. Ситуация… – генерал в задумчивости постучал по крышке клавесина фамильным перстнем с тёмно-красным рубином в оправе из прессованной марсианской пыли.

– Нут-с, ключик вы повернуть не сможете, пока я здесь: система защиты не позволит. А мне, несмотря на все ваши психи, товарищ Семарг, ответы нужны: кто подвесил эту хмарь в стратосфере и по какому поводу. Есть идеи?

– Позвольте, маленький штришочек: лифт сломался на двухсотом этаже, ровненько напротив номера хоккеиста. Странно, не правда ли, именно, когда несравненная Мара поднималась на ассамблею в этих серёжках, – вежливо уточнил Феоктист Петрович.

– И что дальше? Этого ещё не хватало. Покойники мстить надумали?

– Законы кармы никто отменить не может. Как аукнется, так и откликнется, говоря на древнем санскрите. Гаутама только тряхнул браслетом на левой ноге, а на правом уже вибрация – Карма! – объяснил поломку лифта Раджа Капур с буддисткой точки зрения.

– Так, религия нас водит за нос. Отец Пафнутий, какие у вас бредни, скажите на милость. Мне для целостной картины требуется.

– Вы в прошлый раз в домашнем халате прилетали, кажется. А теперь что?

– Весьма неожиданно. Что вы этим хотите сказать, – смешался генерал.

– Грядёт конец света, и плачущие навзрыд шестерёнки это только начало.

– Так вам же теперь всё равно! Вон, товарищ Семарг постарался, брякнул не подумав, а теперь глаза прячет, стыдно ему видите ли!

– Мы можем безропотно покориться судьбе или презреть её волю, но кем мы станем после этого отчаянного шага: обыкновенными смертными с пустой любовью к жизни. Не к этому ли склоняют нас эти зубчатые колёса – к падению туда, на землю. Товарищ Семарг прав: нельзя покоряться обстоятельствам. Лучше смерть, чем жизнь во мраке и сырости! – сказав это, отец Пафнутий объял ассамблею улыбкой любви и скорби одновременно.

– Мне можно с вам. Я, знаете ли, вне партий. Так, сам по себе. Космополит! Но могу быть полезным! – постарался отмежеваться от жителей высотки Бобби Хендерсон в смешном зелёном пиджаке с множеством силиконовых макаронин, торчащих в разные стороны из карманов.

– Я вас помню. У вас, кажется, гермафродиты обитали? Точно, фальшивый бордель! Идёмте, расскажите, что с ним стало. Кстати, все хотел телефончик спросить того советника, который молоточки придумал отрихтовать у моей жены. Форменный извращенец. Хочу опять с ним побеседовать, на этот раз с пристрастием.

– Очень верное решение. Я вам мигом найду. Можете не сомневаться ни разу, – скороговоркой пообещал Бобби, довольный тем, что не придётся стоять в углу бункера под прицелом «Микро-Узи».

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Внимание! Знак Ер (Ъ) – указывает на вторую часть главы.

Продолжение жми здесь!

[blogpicturesdonalexander]

На Большом адронном коллайдере, обнаружили b мезон?

   Для Вас читатели моего блога, именно поэтому нам необходимо понимание того, что Стандартная модель обладает достаточной гибкостью для расширения её границ, что потенциально откроет пути к новым областям физики. Удивительно что в БАКе, частица, называемая красивым мезоном (b-мезон), разрушалась таким образом, который не соответствовал предсказаниям. Это означает одно из двух: либо наши прогнозы ошибочны, либо ошибка в результатах эксперимента. Поэтому, когда результаты экспериментов не совсем совпадают с теорией, сначала предполагается, что это случайный всплеск в статистическом хаосе сложного теста. Если последующий эксперимент показывает то же самое, это по-прежнему считается лишь аномалией. Но после достаточного количества экспериментов можно собрать достаточно данных, чтобы сравнить вероятность ошибок с вероятностью нового интересного открытия. Если неожиданный результат отличается от предсказанного хотя бы на три среднеквадратических отклонения, это называется «правило трёх сигм», это становится подтверждённым наблюдением. Мезоны — это разновидность адрона, состоящего в стабильном виде при сильных взаимодействиях только из двух элементарных частиц: кварка и антикварка. Даже самые устойчивые мезоны распадаются через сотые доли секунды. Стандартная модель, само собой, описывает то, что мы должны видеть, при этом. Распад b-мезона, согласно Стандартной модели, должен привести к образованию пар электронов и позитронов, или электроноподобных мюонов и их противоположностей, анти-мюонов. Но результаты экспериментов на БАК показывают гораздо больше электрон-позитронных распадов, чем мюон-анти-мюонных. Новые результаты говорят о расхождении в 3,1 сигмы. Это всё ещё далеко не 5, и существует 1 шанс из 1000, что мы наблюдаем простую погрешность в измерениях, но, говоря с осторожностью, больно уж устойчива эта погрешность. Так или иначе, эти результаты говорят о необходимости продолжения экспериментов по поиску изъянов Стандартной модели физики элементарных частиц. В конце концов, довольно много всего, от масс нейтрино до тёмной материи, в неё так и не вписывается, из-за чего наше понимание устройства Вселенной явно далеко не полное.

  31.05.2021

[plushitech-blog]

Таким в разное время виделось будущее межзвездных путешествий

New Post has been published on http://plus-hi-tech.ru/takim-v-raznoe-vremia-videlos-bydyshee-mejzvezdnyh-pyteshestvii/

Таким в разное время виделось будущее межзвездных путешествий

В 1973 году Британское межпланетное общество — первая и старейшая организация, целью которой были заявлены исключительно космические исследования, развитие и поддержка космонавтики, — запустило масштабный пятилетний проект по поиску и созданию наиболее перспективного дизайна беспилотного космического аппарата, предназначенного для межзвездных путешествий. Первым среди предложенных решений стал «Дедал». Данный план выглядел еще более амбициозным и ставил ключевой целью поиск возможности для пилотируемых путешествий к различным звездам с прицелом использования технологий ближайшего будущего.

Термоядерное ускорение

Как достигнуть нужной скорости, накопить достаточный объем энергии и при этом не спалить космический аппарат и находящихся на его борту людей дотла? Задачи явно не из простых. Команда проекта «Дедал» пришла к решению использования кратковременного ядерного ускорения, которое позволило бы преодолеть подобные сложности. Предложенная система работала примерно таким образом: внутри параболических магнитных полей, расположенных позади космического корабля, будут производиться небольшие термоядерные взрывы, чья энергия будет ускорять космический аппарат с максимально возможным уровнем КПД.

Конечно, для реализации межзвездных путешествий потребуется сперва придумать, как разогнать космический аппарат до скорости свыше 10 000 километров в секунду. Но это лишь часть проблемы. Второй вопрос в том, кто в таком случае будет управлять кораблем? В качестве вероятного решения рассматривалась возможность использования независимой системы автопилотирования. В качестве топлива для реакторов предлагалось использовать изотоп гелий-3, который можно добыть в атмосфере Юпитера или прямо на поверхности Луны.

В конечном итоге в окончательном отчете 1978 года было громко заявлено, что межзвездные перелеты действительно возможны, но к созданию рабочего прототипа инженеры так и не приступили.

Тем не менее назвать проект «Дедал» несбыточной мечтой было бы преждевременно. Многочисленные отчеты говорят о том, что современные космические агентства и университеты мира продолжают изучение идей использования ядерной энергии в качестве движущей силы космических аппаратов, заложенных еще проектом «Дедал» более 30 лет назад.

Проект «Икар»

Члены Британского межпланетного общества и фонд Tau Zero в 2009 году приступили к проекту «Икар», цель которого заключается в теоретической оценке возможности создания космического аппарата с термоядерным двигателем, предназначенным для межзвездных путешествий. Впоследствии результаты работы могут превратиться в проектирование непилотируемой космической миссии.

В проекте принимали участие более 20 ученых и инженеров. Их задачей была попытка спроектировать двигательную установку, основанную на термоядерной реакции и способную обеспечить разгон корабля до 10—20% от скорости света. По сути, в основу «Икара» лег проект «Дедал», но в дальнейшем «Икар» должен был стать самостоятельным проектом, лишь с очень незначительным заимствованием элементов «Дедала». «Икар» планировалось завершить еще в 2014 году, но работа по-прежнему продолжается. В настоящий момент организаторы ищут добровольцев, которые смогли бы его завершить.

«Световой парус»

Планетарное общество запустило проект под названием «Световой парус» (LightSail) для изучения возможности разработки космического аппарата, работающего полностью на солнечной энергии и ускоряемый исключительно солнечным светом. После нескольких неудачных попыток программы LightSail 1 в 2015 году все же удалось успешно завершить пробный запуск и раскрытие солнечного паруса. Новый вариант солнечного паруса, LightSail 2, планируется вывести на орбиту Земли с помощью ракеты SpaceX Falcon Heavy в 2018 году.

Концепт использования солнечного паруса в качестве двигательной системы далеко не нов. Еще с открытием первых фотонов такие астрономы, как Иоганн Кеплер, еще в 1600-х годах начали мечтать и теоретизировать на тему возможности сбора солнечной энергии и перевода ее в импульс для наделения другого объекта ускорением.

Современные ученые не утратили этого желания. Взять хотя бы Стивена Хокинга и его проект под названием Breakthrough Starshot. В рамках своего недавнего пребывания в Норвегии Хокинг рассказал о том, как небольшой космический зонд смог бы «путешествовать верхом на луче света» со скоростью около 160 миллионов километров в час. Разумеется, как и любому амбициозный проекту, Breakthrough Starshot придется сначала преодолеть и не менее амбициозные проблемы, перед тем как что-то может получиться.

Межзвёздный прямоточный двигатель Бассарда

В 1960-м году американский физик Роберт Бассард представил концепт межзвездного космического аппарата, способного передвигаться с невероятной скоростью. В его основе лежит система, способная производить захват вещества межзвездной среды (водорода и пыли) и использовать его в качестве топлива в термоядерном двигателе корабля.

Согласно расчетам Бассарда, двигателю для работы потребуется забор межзвездного вещества с площади, равной почти 10 000 квадратным километрам. Для этого, в свою очередь, потребуется использование электромагнитного (электростатического ионного) собирающего коллектора огромного диаметра и чрезвычайно большой напряжённости поля. Дальнейший анализ, тем не менее, показал, что масса собираемого вещества была бы в этом случае все равно настолько низкой, что это ставило бы под сомнение эффективность системы.

Ракеты на антиматерии

Использование изотопов водорода в качестве топлива для ядерной реакции и производства необходимой тяги для межзвездных путешествий стало несбыточной мечтой. Новым же направлением развития были выбраны ракетные ускорители на антиматерии, где взаимодействие между обычной материей и антиматерией вызывает аннигиляцию обоих и создает при этом колоссальный уровень энергии.

Если представить возможность направленного выпуска огромного объема этой энергии, то создаваемый энергетический взрыв, вызываемый взаимной аннигиляцией сталкивающихся между собой атомов, можно было бы использовать в качестве рабочего тела для движения космического аппарата. Однако мы пока далеки от возможности провести такие испытания в реальных условиях.

Кроме того, использование антиматерии в качестве топлива для ракетных двигателей будет накладывать целый ряд ограничений: во-первых, в результате реакции будет создаваться невероятно высокий уровень гамма-излучения; во-вторых, сложно получить достаточный объем антиматерии; и в-третьих, становится весьма ограниченным объем возможной полезной нагрузки, которую можно взять с собой.

Тем не менее Институт разработки перспективных концептов NASA вложил средства в исследования вероятности создания космического аппарата на антиматерии, который будет лишен по крайней мере первой вышеуказанной проблемы. По мнению исследователей, если использовать в качестве основного элемента антивещества позитроны (античастицы электронов), то энергетические показатели гамма-лучей будут гораздо ниже.

Еще одно исследование позволяет решить вторую проблему в списке, путем использования так называемого паруса на антиматерии. Создателем этого концепта является Геральд Джексон, бывший физик компании Fermilab. Джексон предложил провести кампанию по сбору средств на площадке Kickstarter. Для создания и проверки рабочего прототипа было необходимо около 200 000 долларов. Однако фактическая сумма реализации и внедрения этой технологии потребует, разумеется, гораздо больших финансовых затрат.

Концепт космического корабля IXS ENTERPRISE

Аэрокосмическое агентство NASA предложило свой вариант «стартрекоподобного» космического корабля с возможностью варп-ускорений в 2016 году. В представленных фотограф��ях можно без труда разглядеть детали корабля USS Enterprise из культовой киновселенной. Создатель концепта Марк Родмейкер поделился в интервью Washington Post о том, что целью данной работы было вдохновить молодых людей выбрать карьеру инженера по разработкам космических аппаратов.

Согласно концепту данного проекта, корабль IXS Enterprise использует не ядерную реакцию и антиматерию для перемещения в пространстве, а варп-двигатель. Большие кольцеобразные структуры вокруг корабля создают «варп-пузырь», который сокращает объем энергии, необходимый для работы варп-двигателя.

Источник

[ipv2]

История эволюции нашей Вселенной

http://impossible-physics.ru

Как появилась наша Вселенная? Как она превратилась в кажущееся на первый взгляд бесконечное пространство? И чем она станет спустя многие миллионы и миллиарды лет? Эти вопросы терзали (и продолжают терзать) умы философов и ученых, кажется, еще с начала времен, породив при этом множество интересных и порой даже безумных теорий. Сегодня большинство астрономов и космологов пришли к общему согласию относительно того, что Вселенная, которую мы знаем, появилась в результате гигантского взрыва, породившего не только основную часть материи, но явившегося источником основных физических законов, согласно которым существует тот космос, который нас окружает. Все это называется теорией Большого взрыва.

Основы теории Большого взрыва относительно просты. Если кратко, согласно ей вся существовавшая и существующая сейчас во Вселенной материя появилась в одно и то же время - около 13,8 миллиарда лет назад. В тот момент времени вся материя существовала в виде очень компактного абстрактного шара (или точки) с бесконечной плотностью и температурой. Это состояние носило название сингулярности. Неожиданно сингулярность начала расширяться и породила ту Вселенную, которую мы знаем.

Стоит отметить, что теория Большого Взрывая является лишь одной из многих предложенных гипотез возникновения Вселенной (например, есть еще теория стационарной Вселенной), однако она получила самое широкое признание и популярность. Она не только объясняет источник всей известной материи, законов физики и большую структуру Вселенной, она также описывает причины расширения Вселенной и многие прочие аспекты и феномены.

Хронология событий в теории Большого Взрыва

Основываясь на знаниях о нынешнем состоянии Вселенной, ученые предполагают, что все должно было начаться с единственной точки с бесконечной плотностью и конечным временем, которые начали расширяться. После первоначального расширения, как гласит теория, Вселенная прошла фазу охлаждения, которая позволила появиться субатомным частицам и позже простым атомам. Гигантские облака этих древних элементов позже, благодаря гравитации, начали образовывать звезды и галактики.

Все это, по догадкам ученых, началось около 13,8 миллиарда лет назад, и поэтому эта отправная точка считается возрастом Вселенной. Путем исследования различных теоретических принципов, проведения экспериментов с привлечением ускорителей частиц и высокоэнергетических состояний, а также путем проведения астрономических исследований дальних ��голков Вселенной ученые вывели и предложили хронологию событий, которые начались с Большого взрыва и привели Вселенную в конечном итоге к тому состоянию космической эволюции, которое имеет место быть сейчас.

Ученые считают, что самые ранние периоды зарождения Вселенной - продлившиеся от 10-43 до 10-11 секунды после Большого взрыва, - по прежнему являются предметом споров и обсуждений. Если учесть, что те законы физики, которые нам сейчас известны, не могли существовать в это время, то очень сложно понять, каким же образом регулировались процессы в этой ранней Вселенной. Кроме того, экспериментов с использованием тех возможных видов энергий, которые могли присутствовать в то время, до сих пор не проводилось. Как бы там ни было, многие теории о возникновении Вселенной в конечном итоге согласны с тем, что в какой-то период времени имелась отправная точка, с которой все началось.

Эпоха сингулярности

Также известная как планковская эпоха (или планковская эра) принимается за самый ранний из известных периодов эволюции Вселенной. В это время вся материя содержалась в единственной точке бесконечной плотности и температуры. Во время этого периода, как считают ученые, квантовые эффекты гравитационного взаимодействия доминировали над физическим, и ни одна из физических сил не была равна по силе гравитации.

Планковская эра предположительно длилась от 0 до 10-43 секунды и названа она так потому, что измерить её продолжительность можно только планковским временем. Ввиду экстремальных температур и бесконечной плотности материи состояние Вселенной в этот период времени было крайне нестабильным. После этого произошли периоды расширения и охлаждения, которые привели к возникновению фундаментальных сил физики.

Приблизительно в период с 10-43 до 10-36 секунды во Вселенной происходил процесс столкновения состояний переходных температур. Считается, что именно в этот момент фундаментальные силы, которые управляют нынешней Вселенной, начали отделяться друг от друга. Первым шагом этого отделения явилось появление гравитационных сил, сильных и слабых ядерных взаимодействий и электромагнетизма.

В период примерно с 10-36 до 10-32 секунды после Большого взрыва температура Вселенной стала достаточно низкой (1028 К), что привело к разделению электромагнитных сил (сильное взаимодействие) и слабого ядерного взаимодействия (слабого взаимодействия).

Эпоха инфляции

С появлением первых фундаментальных сил во Вселенной началась эпоха инфляции, которая продлилась с 10-32 секунды по планковскому времени до неизвестной точки во времени. Большинство космологических моделей предполагают, что Вселенная в этот период была равномерно заполнена энергией высокой плотности, а невероятно высокие температура и давление привели к её быстрому расширению и охлаждению.

Это началось на 10-37 секунде, когда за фазой перехода, вызвавшей отделение сил, последовало расширение Вселенной в геометрической прогрессии. В этот же период времени Вселенная находилась в состоянии бариогенезиса, когда температура была настолько высокой, что беспорядочное движение частиц в пространстве происходило с околосветовой скоростью.

В это время образуются и сразу же сталкиваясь разрушаются пары из частиц - античастиц, что, как считается, привело к доминированию материи над антиматерией в современной Вселенной. После прекращения инфляции Вселенная состояла из кварк-глюоновой плазмы и других элементарных частиц. С этого момента Вселенная стала остывать, начала образовываться и соединяться материя.

Эпоха охлаждения

Со снижением плотности и температуры внутри Вселенной начало происходить и снижение энергии в каждой частице. Это переходное состояние длилось до тех пор, пока фундаментальные силы и элементарные частицы не пришли к своей нынешней форме. Так как энергия частиц опустилась до значений, которые можно сегодня достичь в пределах экспериментов, действительное вероятное наличие этого временного периода вызывает у ученых куда меньше споров.

Например, ученые считают, что на 10-11 секунде после Большого взрыва энергия частиц значительно уменьшилась. Примерно на 10-6 секунде кварки и глюоны начали образовывать барионы - протоны и нейтроны. Кварки стали преобладать над антикварками, что в свою очередь привело к преобладанию барионов над антибарионами.

Так как температура была уже недостаточно высокой для создания новых протонно-антипротонных пар (или нейтронно-антинейтронных пар), последовало массовое разрушение этих частиц, что привело к остатку только 1/1010 количества изначальных протонов и нейтронов и полному исчезновению их античастиц. Аналогичный процесс произошел спустя около 1 секунды после Большого взрыва. Только “жертвами” на этот раз стали электроны и позитроны. После массового уничтожения оставшиеся протоны, нейтроны и электроны прекратили свое беспорядочное движение, а энергетическая плотность Вселенной была заполнена фотонами и в меньшей степени нейтрино.

В течение первых минут расширения Вселенной начался период нуклеосинтеза (синтез химических элементов). Благодаря падению температуры до 1 миллиарда кельвинов и снижения плотности энергии примерно до значений, эквивалентных плотности воздуха, нейтроны и протоны начали смешиваться и образовывать первый стабильный изотоп водорода (дейтерий), а также атомы гелия. Тем не менее большинство протонов во Вселенной остались в качестве несвязных ядер атомов водорода.

Спустя около 379 000 лет электроны объединились с этими ядрами водорода и образовали атомы (опять же преимущественно водорода), в то время как радиация отделилась от материи и продолжила практически беспрепятственно расширяться через пространство. Эту радиацию принято называть реликтовым излучением, и она является самым древнейшим источником света во Вселенной.

С расширением реликтовое излучение постепенно теряло свою плотность и энергию и в настоящий момент его температура составляет 2,7260 ± 0,0013 К (-270,424 °C), а энергетическая плотность 0,25 эВ (или 4,005×10-14 Дж/м³; 400- 500 фотонов/см³). Реликтовое излучение простирается во всех направлениях и на расстояние около 13,8 миллиарда световых лет, однако оценка его фактического распространения говорит примерно о 46 миллиардах световых годах от центра Вселенной.

Эпоха структуры (иерархическая эпоха)

В последующие несколько миллиардов лет более плотные регионы почти равномерно распределенной во Вселенной материи начали притягиваться друг к другу. В результате этого они стали еще плотнее, начали образовывать облака газа, звезды, галактики и прочие астрономические структуры, за которыми мы можем наблюдать в настоящее время. Этот период носит название иерархической эпохи. В это время та Вселенная, которую мы видим сейчас, начала приобретать свою форму. Материя начала объединяться в структуры различных размеров - звезды, планеты, галактики, галактические скопления, а также галактические сверхскопления, разделенные межгалактическими перемычками, содержащими всего лишь несколько галактик.

Детали этого процесса могут быть описаны согласно представлению о количестве и типе материи, распределенной во Вселенной, которая представлена в виде холодной, теплой, горячей темной материи и барионного вещества. Однако современной стандартной космологической моделью Большого взрыва является модель Лямбда-CDM, согласно которой частицы темной материи двигаются медленнее скорости света. Выбрана она была потому, что решает все противоречия, которые появлялись в других космологических моделях.

Согласно этой модели на холодную темную материю приходится около 23 % всей материи/энергии во Вселенной. Доля барионного вещества составляет около 4,6 %. Лямбда-CDM ссылается на так называемую космологическую постоянную: теорию, предложенную Альбертом Эйнштейном, которая характеризует свойства вакуума и показывает соотношение баланса между массой и энергией как постоянную статичную величину. В этом случае она связана с темной энергией, которая служит в качестве акселератора расширения Вселенной и поддерживает гигантские космологические структуры в значительной степени однородными.

Долгосрочные прогнозы относительно будущего Вселенной

Гипотезы относительно того, что эволюция Вселенной обладает отправной точкой, естественным способом подводят ученых к вопросам о возможной конечной точке этого процесса. Если Вселенная начала свою историю из маленькой точки с бесконечной плотностью, которая вдруг начала расширяться, не означает ли это, что расширяться она тоже будет бесконечно? Или же однажды у нее закончится экспансивная сила и начнется обратный процесс сжатия, конечным итогом которого станет все та же бесконечно плотная точка?

Ответы на эти вопросы были основной целью космологов с самого начала споров о том, какая же космологическая модель Вселенной является верной. С принятием теории Большого взрыва, но по большей части благодаря наблюдению за темной энергией в 1990-х годах, ученые пришли к согласию относительно двух наиболее вероятных сценариев эволюции Вселенной.

Согласно первому, получившему название “большое сжатие”, Вселенная достигнет своего максимального размера и начнет разрушаться. Такой вариант развития событий будет возможен, если только плотность массы Вселенной станет больше, чем сама критическая плотность. Другими словами, если плотность материи достигнет определенного значения или станет выше этого значения (1-3×10-26 кг материи на ��³), Вселенная начнет сжиматься.

Альтернативой служит другой сценарий, который гласит, что если плотность во Вселенной будет равна или ниже значения критической плотности, то её расширение замедлится, однако никогда не остановится полностью. Согласно этой гипотезе, получившей название “тепловая смерть Вселенной”, расширение продолжится до тех пор, пока звездообразования не перестанут потреблять межзвездный газ внутри каждой из окружающих галактик. То есть полностью прекратится передача энергии и материи от одного объекта к другому. Все существующие звезды в этом случае выгорят и превратятся в белых карликов, нейтронные звезды и черные дыры.

Постепенно черные дыры будут сталкиваться с другими черными дырами, что привет к образованию все более и более крупных. Средняя температура Вселенной приблизится к абсолютному нулю. Черные дыры в результате “испарятся”, выпустив свое последнее излучение Хокинга. В конце концов термодинамическая энтропия во Вселенной станет максимальной. Наступит тепловая смерть.

Современные наблюдения, которые учитывают наличие темной энергии и её влияние на расширение космоса, натолкнули ученых на вывод, согласно которому со временем все больше и больше пространства Вселенной будет проходить за пределами нашего горизонта событий и станет невидимым для нас. Конечный и логичный результат этого исследователям пока не известен, однако “тепловая смерть” вполне может оказаться конечной точкой подобных событий.

Есть и прочие гипотезы относительно распределения темной энергии, а точнее, её возможных видов (например фантомной энергии). Согласно им галактические скопления, звезды, планеты, атомы, ядра атомов и материя сама по себе будут разорваны на части в результате её бесконечного расширения. Такой сценарий эволюции носит название “большого разрыва”. Причиной гибели Вселенной согласно этому сценарию является само расширение.

[2itanalytics]

Физика элементарных частиц вашего тела

http://impossible-physics.ru

Физика элементарных частиц вашего тела.

14 млрд лет назад, когда горячая и плотная точка, которой была наша Вселенная, быстро расширялась, вся материя и антиматерия, существовавшие в те времена, должны были уничтожиться и не оставить нам ничего, кроме энергии. Однако часть материи сохранилась. Сейчас мы живем в мире, полном частиц. Не любых частиц, а тех, чьи массы и заряды необходимы для существования жизни человека. Сейчас мы приведем несколько фактов о физике элементарных частиц, которые заставят ваши электроны попрыгать. Частицы, из которых мы состоим. Примерно 99% вашего тела состоит из атомов водорода, углерода, азота и кислорода. Также в вас содержатся и прочие необходимые для жизни элементы, но в гораздо меньших пропорциях. В то время как большинство клеток вашего тела обновляются каждые 7-15 лет, многие частицы, из которых состоят ваши клетки, существуют уже миллионы тысячелетий. Ваши атомы водорода образовались еще во время Большого Взрыва, а атомы углерода, азота и кислорода возникли во время рождения звезд. Самые тяжелые элементы, содержащиеся в вашем теле, появились во время вспышек сверхновой. Размер атома зависит от того, как расположены его электроны. Ядро, находящееся внутри атома, приблизительно в 100 000 раз меньше самого элемента. Если бы ядро было размером с арахис, атом был бы по размеру с баскетбольную площадку. Если из атома убрать свободное пространство, мы бы могли уместиться в частице свинцовой пыли, а вся человеческая раса могла бы уместиться в одном сахарном кубике. Как вы можете догадаться, эти внешние частицы составляют лишь малейшую часть вашей массы тела. Каждый протон и нейтрон внутри ядра атома состоит из трех кварков. Масса кварков, которая появляется из-за их взаимодействия с полем Хиггса, составляет лишь несколько % от массы протона или нейтрона. Переносчики сильного ядерного взаимодействия, удерживающего кварки вместе, глюоны и вовсе невесомы. Но если масса вашего тела - это не масса этих частиц, то откуда она берется? Ответ: энергия. Почти вся масса человеческого тела состоит из кинетической энергии кварков и энергии связи глюонов. Частицы, которые мы производим. Ваше тело - это маленькое месторождение радиоактивных элементов. Каждый год вы получаете дозу природной радиации величиной в 40 миллибэр, которая образуется внутри вас. Такое же количество радиации вы получаете во время четырех рентгенографий грудной клетки. Уровень радиации вашего тела может увеличиваться на 1-2 миллибэр каждые 8 часов, если вы спите рядом с вашим таким же радиоактивным любимым человеком. Вы излучаете радиацию, потому что еда и напитки, которые вы потребляете, и даже воздух, которым вы дышите, содержат радионуклиды - такие как калий-40 и углерод-14. Они взаимодействуют с молекулами вашего тела, распадаются и продуцируют радиацию в вашем теле. Когда Калий-40 распадается, он излучает позитрон - античастицу электрона. Таким образом, ваше тело содержит небольшое количество антиматерии. В среднем, каждый человек излучает более 4000 позитронов в день - примерно 180 позитронов в час. Но вскоре эти позитроны сталкиваются с вашими электронами и превращаются в радиацию в форме гамма-лучей. Частицы, с которыми мы сталкиваемся. Радиоактивность вашего тела - лишь часть той радиации, с которой вы сталкиваетесь каждый день, не получая вреда. Среднестатистический американец получает дозу радиации, равную 620 миллибэр в год. Еда, которую вы потребляете, дом, в котором вы живете, камни и почва, по которым вы ходите, снабжают вас низким уровнем радиации. Если вы просто съедите бразильский орех или сходите к дантисту, то получите уровень радиации в несколько миллибэр. Курение может повысить уровень радиации на 16 000 миллибэр. Космическое излучение - это излучение, имеющее внеземной источник, которое постоянно проникает в нашу атмосферу. В нашей атмосфере оно сталкивается с другими ядрами и производит мезоны, многие из которых распадаются на частицы - такие как мюоны и нейтрино. Эти частицы, в свою очередь, падают на поверхность Земли и проникают в ваши тела со скоростью примерно 10 атомов в секунду. Они добавляют примерно 27 миллибэр к вашей годовой дозе радиации. Эти космические частицы могут иногда нарушать вашу генетику и провоцировать возникновение небольших мутаций, тем самым делая свой вклад в эволюцию. Кроме того, что постоянно бомбардирует вас фотонами, создавая внешний облик окружающего вас мира, Солнце атакует вас и частицами, называемыми нейтрино. Нейтрино - постоянные гости вашего тела, проникающие в вас в количестве 100 триллионов в секунду. Солнце - не единственный источник нейтрино; эти частицы приходят также и из других источников - например, из ядерных реакций на других звездах и даже из ядерных реакций на нашей собственной планете. Многие нейтрино образовались еще в первые несколько секунд после Большого Взрыва. И они старше даже ваших собственных атомов. Нейтрино очень слабо взаимодействуют с другими частицами, и поэтому их визиты вашему телу не несут практически никаких последствий. Скорее всего, ваше тело постоянно взаимодействует с частицами темной материи. Темная материя не излучает, не отражает и не поглощает свет - и поэтому её очень сложно обнаружить. Однако ученые считают, что темная материя составляет примерно 80% всего вещества во Вселенной. Учитывая такое большое количество темной материи, содержащейся во Вселенной, ученые посчитали, что сотни тысяч этих частиц взаимодействуют с вашим телом каждую секунду. Они сталкиваются с вашими атомами каждую минуту. Но темная материя не сильно взаимодействует с материей, из которой вы состоите, и поэтому эффекты этого взаимодействия, скорее всего, незаметны. В следующий раз, когда вы заинтересуетесь, как физика элементарных частиц влияет на вашу жизнь, просто загляните внутрь собственного тела.

[chrdkru]

Российские физики вычислили идеальный материал для полупроводниковых лазеров.

В полупроводниковом лазере излучение возникает при взаимном уничтожении электронов и положительно заряженных квазичастиц — так называемых дырок. Дырка — это место в кристаллической решетке материала, где должен быть электрон, с его отрицательным зарядом, но почему-либо электрон был оттуда «выбит». Когда электрон и дырка сливаются (рекомбинация), в норме излучается один фотон. Однако излучение фотона при встрече электрона и дырки не является единственно возможным исходом. Это событие может отдать свою энергию и на усилении колебаний атомов кристаллической решетки или повышение энергии соседних электронов в той же решетке.

Последний процесс называется Оже-рекомбинацией (в честь французского физика Пьера Оже). Именно он ограничивает эффективность существующих лазеров видимого и инфракрасного диапазона и делает практически невозможным создание лазеров терагерцового диапазона — фотоны с такой длиной волны, что соответствует терагерцовому излучению в лазере, просто не возникают, поскольку нужное для их образования сочетание параметров кончается лишь передачей энергии соседним электронам, а не испусканием фотона. К тому же она сильно греет полупроводник, что «роняет» его характеристики.

Естественно, это привело к поиску материала, в котором Оже-рекомбинация идет медленно. У электрона есть античастица — позитрон. Взаимная аннигиляция электрона и позитрона возможна только с испусканием света, но никак не с передачей энергии другим электронам (то есть Оже-рекомбинация для них не работает). Поэтому многие исследователи вели поиск аналогов пары электрон-позитрон (также называемой дираковской парой, поскольку теорию электрона и его античастицу предсказал Поль Дирак) для полупроводников.

Авторы новой работы попробовали понять, насколько можно ожидать наличия подобных объектов в вейлевских полуметаллах. Для этого они искали материалы, в которых закон дисперсии для электронов и дырок была бы такой же, как у пары электрон-позитрон. Закон дисперсии описывает зависимость кинетической энергией частицы от ее импульса, и тем самым ограничивает процессы, в которые она может включиться. Обычно в физике закон дисперсии квадратичен - увеличение импульса в два раза повышает энергию объекта в четыре раза, втрое — в девять раз и так далее. Точно также закон дисперсии работает и в обычных полупроводниках — кремнии, германии, арсениде галлия. Но вот для фотонов, из которых состоит свет, закон дисперсии линеен, все фотоны движутся с одинаковой скоростью — скоростью света в той или иной среде. Электроны и позитроны в теории Дирака объединяют свойства обычных частиц и фотонов. На малых энергиях их закон дисперсии квадратичен, а на больших — линеен. Но нужные для этого энергии весьма велики, и в норме без ускорителя заряженных частиц их не получить.

В последние годы были открыты материалы, в которых скорость электронов необычайно велика, до десятков тысяч километров в секунду — например, графен. Последний, однако, не годится как материал без Оже-рекомбинации для лазеров, поскольку в двумерном материале вероятность столкновения электронов и дырок очень велика — им трудно разминуться из-за двумерности. В то же время были обнаружен трехмерные аналоги графена, лишенные этой проблемы — полуметаллы Вейля. В частности, это арсенид тантала, фосфид ниобия, теллурид молибдена. В них закон дисперсии электронов и дырок является линейным уже начиная с бесконечно малых энергий — то есть практически всегда. По сути, электроны там ведут ведут себя подобно фотонам, только с электрическим зарядом. Эту пару частиц также можно считать аналогом пары электрона и позитрона в теории Дирака, однако их масса стремится к нулю (дырка собственной массы не имеет).

Исследователи смогли теоретически доказать, что запрет Оже-рекомбинации будет исполняться в полуметаллах Вейля, даже несмотря на нулевую массу частиц. Чтобы окончательно прояснить вопрос, авторы пошли дальше и рассчитали вероятность остаточной Оже-рекомбинации — такой, которая может возникнуть из-за отклонений закона дисперсии от линейного (в реальных кристаллах законы дисперсии периодически испытывают слабые отклонения). И хотя такая остаточная рекомбинация оказалась в��зможна, вероятность ее может быть на четыре порядка меньше (примерно 10 000 раз), чем в известных полупроводниковых материалах.

Получающееся время жизни рекомбинирующей электрон-дырочной пары в вейлевских полуметаллах оказалось около десятка наносекунд — для лазерной физики это огромная величина. На сегодня подобные пары в полупроводниковых лазерах ИК-диапазона живут в тысячи раз меньше по времени. Получается, что на новых материалах можно будет создать лазеры, излучающие с большой длиной волны — быть может, даже близкие к терагерцовому диапазону, особо перспективному для получения медицинских снимков, поиска взрывчатки и целого ряда других практических приложений.

http://bit.ly/2Gx0Bpx