Наука и технологии

Физика: достижения, проекты, гипотезы, факты

(28 сообщений за период с 25 сентября 2009 по 9 июня 2010)

на страницу  1, 2, 3, 4, 5

9 июня 2010

Физика

Физики воссоздали звук Большого взрыва

В начале года на релятивистском ускорителе тяжёлых ионов (RHIC) было получено новое состояние вещества — кварк-глюонная плазма (quark-gluon plasma). Ныне учёные рассчитали звук, который был бы слышен наблюдателю, находящемуся в таком облаке, сразу после Большого взрыва.

Вот как описывает образовавшуюся плазму физик Питер Штайнберг (Peter Steinberg) из Брукхейвенской национальной лаборатории (BNL).
(Щелкните по картинке ниже)

Кадр из объяснения Питера Штайнберга 08.07.2009 природы кварк-глюонной плазмы (QGP), нового состояния вещества, произведенного на релятивистском коллайдере тяжелых ионов (Relativistic Heavy Ion Collider – RHIC) Брукхейвенской национальной лаборатоии/

Напомним: физики столкнули в коллайдере ионы золота, которые в результате развалились даже не на протоны и нейтроны, а на глюоны и кварки. При этом в течение нескольких микросекунд температура вещества составляла четыре триллиона градусов, условия были схожими с первыми мгновениями в жизни Вселенной.

Peter Steinberg
Peter Steinberg

После столкновения по мере охлаждения плазмы кварки и глюоны "складываются" в более крупные частицы. Агнеш Мочи (Ágnes Mócsy) из института Пратта (Pratt Institute) и её коллеги выяснили, какой звук мог бы издавать этот процесс.

Учёные сравнили данные трёх миллионов подобных столкновений и определили неоднородность каждого облака (по сути, расположение частиц в нём).

По колебаниям плотности физики-теоретики смогли вычислить изменение во времени распространяющихся по моделированной "новорождённой Вселенной" звуковых волн. Затем, чтобы сделать звук слышимым для человеческого уха, усилили его в десять миллиардов миллиардов раз (10·1018).

Получившуюся звуковую дорожку можно прослушать в этом видеоролике (длительность ролика 0,24 мин).
По мере расширения "супа" из кварков и глюонов постепенно нарастает сила низких тонов, поскольку с уменьшением плотности облака изменяется и скорость звука в нём. Чуть позже начинается процесс рекомбинации частиц, и "голос" Большого взрыва снова становится другим.

Источник: Мембрана

---------------------------------------------------------------------------------------------

24 мая 2010

Физика. Геофизика. Метеорология. Климатология

У земной погоды нашли "эффект бабочки"


Температурная карта, иллюстрирующая эффект от Эль-Ниньо в 1997 году. Изображение NASA

Группа физиков показала, что атмосферные процессы, проходящие в различных частях земного шара, синхронизированы между собой.

Ученые сделали такой вывод по итогам эксперимента, который моделировал различные климатические явления. Эта работа, опубликованная в журнале Physical Review Letters, стала первым экспериментальным подтверждением "эффекта бабочки" для земной погоды. Коротко исследование описано на портале Physical Review Focus.

Предметом интереса ученых была взаимосвязь между такими процессами, как, например, Эль-Ниньо (явление, характеризующееся повышением температуры поверхностных слоев воды в центральной части Тихого океана минимум на полградуса по Цельсию) и осцилляцией Маддена-Джулиана (фронт дождей над Индийским и Тихим океанами). Существование такой взаимосвязи постулировалось достаточно давно, однако на практике подтверждено не было.

Авторы новой работы решили смоделировать глобальные процессы, происходящие в атмосфере и в океане. Для этого они использовали вращающуюся емкость, заполненную смесью воды и глицерина. Внутри емкости располагался еще один цилиндр, а жидкость наливалась в пространство между ним и внешней стенкой. Во время экспериментов внешний цилиндр нагревался, а внутренний - охлаждался, имитируя температурное влияние тропиков одного из полюсов.

Такая система позволяет удовлетворительно моделировать процессы, происходящие в одном полушарии. Для того чтобы изучить климатические изменения в масштабе всего земного шара, ученые усовершенствовали описанную выше систему. Они взяли две емкости, температура внутри которых поддерживалась при помощи шлангов с водой, обвивающих цилиндры. Ученые соединили "выход" шланга, обернутого вокруг теплого цилиндра одной из емкостей, со "входом" шланга, который обвивал теплый цилиндр второй емкости. Таким образом, температурные изменения в первой емкости могли влиять на температуру второй. В масштабах планеты шланги должны были представлять тропические ветра, дующие в сторону экватора. Созданная исследователями система могла передавать температурные колебания в 0,05 градуса и даже меньше.

Ученые контролировали движение жидкости в первой емкости, изменяя параметры ее вращения. Они добились того, чтобы потоки внутри жидкости носили сначала периодический, а потом хаотический характер. В обоих случаях движения внутри жидкости во второй емкости очень быстро начинали приобретать тот же характер, что и в первой. Проанализировав полученные результаты, ученые составили на их основе математическую модель, которая показала, что синхронизация двух емкостей носит сложный характер, однако прослеживается очень четко.

Таким образом, исследователям удалось показать, что для атмосферных процессов характерен "эффект бабочки" - свойство хаотических систем, заключающееся в том, что незначительное влияние на систему может иметь выраженные и непредсказуемые эффекты в другом месте и в другое время. В настоящее время авторы проверяют свою модель на реальных климатических данных и, по их словам, им уже удалось обнаружить некоторую синхронизацию.

["Эффект бабочки" использовал Рэй Брэдбери в своём фантастическом рассказе «И грянул гром» (1952 г.), где гибель бабочки в далёком прошлом изменяет мир будущего. Кстати, в августе текущего года исполняется 90 лет со дня рождения этого знаменитого писателя-фантаста.

Я привел это сообщение подробно как пример того, что в случае строительства Эвенкийской ГЭС, как, впрочем, и любой другой, ее влияние на климат Земли может быть непредсказуемым].

Источники: lenta.ru, focus.aps.org

---------------------------------------------------------------------------------------------

16 мая 2010

Физика. История физики

Лазеру исполнилось 50 лет



Теодор Гарольд Майман, создатель первого лазера

Доктор Теодор Гарольд Майман,
конструктор первого рабочего
лазера. Courtesy: HRL Laboratories,
LLC. Фото с сайта. ieeeghn.org


16 мая 2010 года исполнилось ровно 50 лет со дня изобретения лазера американским физиком Теодором Майманом (Theodore Maiman).

Лазер представлял собой монокристалл искусственного рубина, который создавал интенсивное излучение красного цвета. Его луч может преодолевать длинные расстояния с небольшой дисперсией и может концентрировать оптическую энергию на маленьком пятне.

Затем Майман основал собственную компанию "Корад Корпорейшн", которая стала ведущим разработчиком и изготовителем мощных лазеров.

Первоначально лазер создавался для военной промышленности, но затем идеи нашли свое применение в различных областях.

Сегодня лазер играет важную роль в сфере телекоммуникаций, космической связи, в области медицины и др.

В 2010 году было обнаружено, лазер можно использовать для выявления рака. Сейчас компьютерные и цифровые технологии уже нельзя представить себе без лазера: проигрыватели компакт-дисков, DVD, лазерные принтеры, цифровые минилабы, считыватели штрих-кодов, системы навигации, лазерные дисплеи, голография и многое другое.

Что касается будущего применения лазерных технологий, то особые надежды на них возлагают военные силы и медицина. В сфере информационных технологий ожидается бум лазерных телевизоров, однако, по мнению экспертов, это произойдет не раньше 2013 года.
Оптические носители данных - еще один сегмент, где лазер играет далеко не последнюю роль. Его использование уже позволяет записывать диски объемом до 100 Гб, а в будущем эта цифра может увеличиться в десятки раз.

Источники: digest.subscribe.ru, ieeeghn.org

---------------------------------------------------------------------------------------------

7 апреля 2010

Ядерная физика. Радиохимия

Российские ученые синтезировали 117-й элемент

Ускоритель тяжелых ионов У-400 ЛЯР ОИЯИ
Ускоритель тяжелых ионов У-400.
Фото с сайта
ОИЯИ

Директор ОИЯИ академик А. Н. Сисакян заявил: «В Лаборатории ядерных реакций (ЛЯР) им. Г.Н. Флерова Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) синтезирован новый 117-й элемент Периодической таблицы Д.И. Менделеева.

Эксперименты (руководитель — академик Ю.Ц. Оганесян) проводились на ускорителе тяжелых ионов ЛЯР ОИЯИ [Дубна] в сотрудничестве с национальными лабораториями США в
Ок-Ридже
и Ливерморе, с университетом Вандербильта (США), а также с Научно-исследовательским институтом атомных реакторов (Димитровград, Россия).

Синтез нового элемента осуществлен в реакции ускоренных ионов кальция-48 с уникальной мишенью из изотопа искусственного 97-го элемента — берклия-249, период полураспада которого составляет всего 320 дней. Его наработка была осуществлена на самом мощном на сегодняшний день в мире атомном реакторе HIFR Национальной лаборатории США в Ок-Ридже.

В ходе длительного (более полугода) эксперимента было зарегистрировано 6 событий «рождения» нового элемента. Свойства распада изотопов элемента 117 и его дочерних продуктов — изотопов элементов 115, 113, 111, 109, 107 и 105, вместе с ранее синтезированными в Дубне изотопами элементов 112–116 и 118, являются прямым экспериментальным доказательством существования «островов стабильности» сверхтяжелых ядер.

Время жизни новых изотопов элементов 115, 113 и 111, измеряемое секундами, позволяет исследовать их химические свойства существующими экспрессными радиохимическими методами: проверяется периодичность изменения химических свойств тяжелейших элементов на основе фундаментальных законов квантовой электродинамики, описывающих электронную структуру сверхтяжелых атомов.

Подобные эксперименты с открытыми ранее изотопами элементов 112 и 114 уже проводятся в ЛЯР ОИЯИ в широком сотрудничестве с ведущими радиохимическими лабораториями мира. Подготовленная авторами открытия научная статья принята для публикации в известном американском журнале «Physical Review Letters»

Ядро Унунсептия (так пока называют новый элемент) содержится 117 протонов и 180 нейтронов.

Небольшую (7,86 Мб) анимацию схемы эксперимента можно посмотреть на сайте Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса

Источники: ОИЯИ, Lenta.ru, РИА НОВОСТИ

---------------------------------------------------------------------------------------------

30 марта 2010

Физика

В Большом адронном коллайдере побит рекорд энергии столкновения протонов

[Здесь] успешно прошло столкновение пучков протонов на рекордной энергии в 7 тераэлектронвольт
(7 TeV). Достигнутая энергия столкновения является максимальным значением, которое когда-либо удавалось получать в ускорителях элементарных частиц. Предыдущий рекорд энергии столкновения был установлен в БАК 22 марта и составил 3,48 тераэлектронвольта.

Первые два запуска пучков протонов в Большом адронном коллайдере, предпринятые ранее во вторник [23 марта], закончились неудачей. В первой попытке пучки не смогли столкнуться на энергиях 2,2 тераэлектронвольта из-за сбоя в системах электроснабжения БАК. После наладочных работ электроснабжение пришло в норму, однако второй запуск протонов сорвался из-за неполадок в новой системе защиты магнитов коллайдера от перегрева.

Впоследствии все неполадки были устранены, а работа коллайдера продолжилась в штатном режиме. После выхода БАК на запланированную энергию пучков протонов ученые фиксируют более 40 столкновений элементарных частиц в секунду, что совпадает с запланированными значениями.

С циркуляцией пучков протонов с энергией 3,5 тераэлектронвольта (энергия столкновения составляет сумму энергий двух пучков) в БАК начался двухгодичный цикл набора статистики по работе ускорителя на половине проектной мощности. После этого коллайдер будет отключен на год, и его подготовят к столкновению пучков элементарных частиц на максимальной энергии в 14 тераэлектронвольт (14 TeV).

Большой адронный коллайдер является крупнейшим в мире ускорителем элементарных частиц. Длина его кольца, по которому циркулируют протоны, составляет 27 километров.

Основной задачей БАК является исследование столкновений пучков протонов на высоких энергиях и вероятного возникновения существующих только в теории частиц. В частности, ученые надеются, что БАК позволит доказать существование бозона Хиггса, существование которого, в свою очередь, станет одним из доказательств Стандартной модели — теории, которая объясняет взаимодействие между элементарными частицами во Вселенной.

Газета The Guardian вела онлайн-трансляцию из Европейского центра ядерных исследований (CERN), где проводился эксперимент.

Источники: Lenta.ru, Universetoday.com, atlas.web.cern.ch

---------------------------------------------------------------------------------------------

19 марта 2010

Математика. Топология. Математическая физика

Григорию Перельману присудили Премию тысячелетия

Григорий Перельман
Кадр "Первого канала"

Математический институт Клэя в США присудил российскому ученому Григорию Перельману. Премию тысячелетия (Millennium Prize) за доказательство гипотезы Пуанкаре. Об этом в четверг, 18 марта, сообщается на официальном сайте института.

Комментируя решение института Клэя, его руководитель Джеймс Карлсон (James Carlson) отметил, что "доказав гипотезу Пуанкаре, Перельман положил конец вековому поиску ее решения". По мнению Карлсона, это большой шаг вперед в развитии математики, который надолго останется в памяти людей.

Гипотеза Пуанкаре, сформулированная французским математиком Анри Пуанкаре в 1904 году, входила в число семи так называемых "задач тысячелетия" - математических проблем, за решение которых институт Клэя обещал премию и денежный приз в размере миллиона долларов.

Григорий Перельман опубликовал работу, доказывающую гипотезу Пуанкаре в 2002 году. Вскоре после этого ученый приобрел широкую известность как в математическом сообществе, так и в остальном мире.

Перельман, известный своим затворническим образом жизни, проживает в Санкт-Петербурге и избегает излишнего внимания к своей персоне, отказываясь от общения с представителями средств массовой информации и публичных выступлений.

В 2006 году ему была присуждена высшая математическая награда - Филдсовская премия, однако получить ее россиянин отказался. Согласился ли Перельман получить Премию тысячелетия от института Клэя, не уточняется.

Источник Lenta.ru

Читайте популярное изложение того, что доказал Григорий Перельман в статье Андрея Коняева «Доказательство длиною в век». Статья будет интересна учителям математики и физики, поскольку доказанная теорема применяется в некоторых разделах этих наук.

<...> Топология многообразий занимается свойствами поверхностей, которые не меняются при определенных деформациях. Поясним на классическом примере. Предположим, что перед читателем лежит пончик и стоит пустая чашка. С точки зрения геометрии и здравого смысла — это разные объекты хотя бы потому, что попить кофе из пончика не получится при всем желании.

Однако тополог скажет, что чашка и пончик — это одно и то же. И объяснит это так: вообразим, что чашка и пончик представляют собой полые внутри поверхности, изготовленные из очень эластичного материала (математик бы сказал, что имеется пара компактных двумерных многообразий). Проведем умозрительный эксперимент: сначала раздуем дно чашки, а потом ее ручку, после чего она превратится в тор (именно так математически называется форма пончика). Посмотреть, как примерно выглядит этот процесс можно тут. <...>

Теория Пуанкаре применяется также в астрофизике (космология).

---------------------------------------------------------------------------------------------

19 февраля 2010

Физика. Химия

У 112-го элемента появилось официальное название

Cpernicium, Cn, Копернициум

Международный химический союз официально утвердил название для 112-го элемента таблицы Менделеева. Как и хотели его открыватели — физики из немецкого Института тяжелых ионов (Gesellschaft fur Schwerionenforschung, GSI) в Дармштадте, — элемент получил название коперниций [Copernicium (Cn)]. Об этом со ссылкой на руководителя центра физики тяжелых ионов GSI Хорста Штокера сообщает РИА Новости.

"Я только что получил электронное письмо из Международного химического союза о том, что название "коперниций" официально присвоено 112-му элементу," — заявил Штокер агентству. Имя для нового элемента было предложено еще в июле 2009 года. До признания новый элемент носил название унунбий. <...>

Источники: Lenta.ru, Википедия

---------------------------------------------------------------------------------------------

10 февраля 2010

Физика

Открыто самое тяжёлое борромейское ядро

Гало ядра изотопа бериллия-11
В физике атомное ядро получает приставку "гало" (на рисунке — пример такого ядра у 11Be), если его радиус заметно больше, чем предсказывает капельная модель, где ядро считается сферой постоянной плотности
(иллюстрация Universitat Mainz)

[7 фм = 7·10−15 м]


Японские физики, проведя эксперимент на ускорителе, доказали, что у радиоактивного изотопа углерода 22C два нейтрона значительно удалены от центра и формируют гало-ядро (halo nucleus) так называемого борромейского типа.

Как правило, атомное ядро — это тесно связанная система протонов и нейтронов. Однако у некоторых изотопов субатомные частицы, которые обычно находятся внутри ядра, выдвигаются на орбиту вовне и образуют "нимб". [Изотоп ] 22C, состоящий из 16 нейтронов и 6 протонов, как выяснилось, обладает именно таким ядром, более того — самым тяжёлым из известных на сегодняшний день.

Первые наблюдения гало-ядра с радиусом, значительно превышающим расчётный, были проведены около двадцати лет назад в национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (LBL) на ускорителе Bevalac. Тогда же специалисты получили первые опытные образцы "гало" на примере изотопа 11Li.

 

 

 

 

 

борромейское ядро изотопа углерода-22

Ядра, наподобие только что открытого японцами (справа), в науке принято называть борромейскими (borromean — для любознательных полезно!)), из-за сходства их архитектуры с гербом жившего в Италии XV века семейства Борромео (слева). На знаке изображены три кольца, переплетённые так, что ни одно из них нельзя разрезать, не развалив всю систему (иллюстрация Alan Stonebraker/APS).

Выбрав для нового опыта элемент 22C, исследователи заранее шли на риск: до этого ещё никому не удавалось получить "борромейскую" систему со столь тяжёлым ядром. Несмотря на то что атомы 22C из-за переизбытка нейтронов довольно быстро распадаются на более простые элементы, даже их относительная стабильность стала для учёных сюрпризом. <...>

Источник: Мембрана

---------------------------------------------------------------------------------------------

5 февраля 2010

Физика

Поставлен новый рекорд точности атомных часов

Основной узел рекордных атомных часов
Заменив ртуть и бериллий, использовавшиеся в более ранней версии часов, на алюминий и магний, разработчики достигли нового предела точности. На снимке — центральная часть часов, между этими электродами и удерживаются ионы, необходимые для отсчёта времени
(фото J.Koelemeij/NIST)

 


Физики из Национального института стандартов и технологий [США] (NIST) создали улучшенную версию своих экспериментальных часов на основе одного атома алюминия, добившись тем самым беспрецедентной точности — ошибка в секунду накопится у новинки лишь за 3,7 миллиарда лет.

Как сообщается в пресс-релизе, новый хронометр-рекордсмен получил название "Quantum Logic Clock" так как он заимствует механизм обработки и хранения данных у экспериментальных квантовых компьютеров.

Напомним, в классических атомных часах два иона металлов находятся в электромагнитной ловушке на расстоянии нескольких микрометров друг от друга. При воздействии на них лазером, взаимодействие атомов позволяет выделять два состояния — условные 0 и 1. Колебания системы между этими состояниями, по сути, и есть отсчёт времени. Один из таких атомов в ловушке при этом служит собственно "хранителем" времени (по нему и называют часы — "на основе алюминия", "на основе цезия" и так далее), а второй необходим для "снятия показаний".

О предыдущем монстре, атомных часах, базирующихся на атоме ртути, мы рассказывалиобновлённые "Quantum Logic Clock" превосходят своего предка по точности почти в десять раз. К тому же, новые часы разделяют время на меньшие интервалы, что в будущем может позволить человечеству измерять его точнее в 100 раз.

Сейчас учёные NIST работают над пятью различными типами экспериментальных часов, за каждыми из которых закреплён атом "своего" вещества (в их числе иттербий). Часы следующего поколения должны привести к новым типам датчиков для изучения подземных природных ресурсов и фундаментальных исследований Земли. Другой возможный метод применения — сверхточная навигация (например, посадка самолета по GPS).

Есть ещё один интересный момент — в самом определении понятия "секунда", принятом на Генеральной конференции по мерам и весам в 1967 году, фигурирует излучение атома цезия. Поэтому формально ни одни часы не могут быть признаны более точными, чем цезиевые. К ним, в частности, относятся и NIST-F1 — часы, по которым определяют стандарт времени в США. Ошибку в одну секунду NIST-F1 накапливают за 100 миллионов лет, в 37 раз быстрее, чем Quantum Logic Clock. <...>

Источник: Мембрана

---------------------------------------------------------------------------------------------

 

13 января 2010

1. Работа без выходных. Первые дни нового года оказались удивительно богаты научными событиями за рубежами России.
Читайте обзор Ирины Якутенко на Lenta.ru

2. От Земли до самых до окраин. Основные события физики и астрономии за прошедший год.

Подробности на Lenta.ru

3. 20 событий и 10 новостей 2010 года. Обзор-прогноз от Membrana.ru

---------------------------------------------------------------------------------------------

27 ноября 2009

Физика + нанотехнологии

Голландские физики совершили прорыв в спинтронике


Разновидность электроники, в которой для представления информации используется не заряд, а спин электронов, сулит дальнейшее сокращение размеров микросхем и их энергопотребления, а значит и тепловыделения, что является одним из лимитирующих факторов при уплотнении чипов (иллюстрация Berkeley Lab).

Группа учёных из института нанотехнологий университета Твента (MESA+) создала устройство, открывающее спинтронике дорогу к массовому распространению.

Для построения её элементов среди прочего необходимо обеспечить прохождение спин-поляризованного потока электронов через границу между магнитным материалом и полупроводником без потери согласованной ориентации спина у всех участников такого движения.

До сих пор такой переход удавалось осуществлять главным образом с экзотическими материалами, типа арсенида галлия. Однако для внедрения спинтроники в промышленность необходимо было научиться делать элементы на основе кремния — главного стройматериала традиционных микросхем.

В 2007 году группа американских учёных и инженеров построила первое работоспособное кремниевое спинтронное устройство. Однако, действовало оно при 85 кельвинах. К тому же, в нём применялся кремний очень высокой степени очистки.

Прорыв учёных из MESA+ заключается в двух вещах: они применили самый обычный для электронной промышленности кремний (с легирующими добавками для получения полупроводников как p-, так и n-типа), и они продемонстрировали успешное инжектирование спин-поляризованных электронов в данный материал при комнатной температуре, показав, что большинство из них сохранило свой спин.

 

Весь текст и схема устройства на Мембране

---------------------------------------------------------------------------------------------

21 ноября 2009

Физика

Ученые вновь запустили самый большой и самый известный физический прибор - Большой адронный коллайдер [БАК], остановленный в сентябре 2008 года из-за аварии, - специалисты ЦЕРНа провели пучок частиц в обе стороны по всему 27-километровому кольцу ускорителя, испытание прошло успешно, после Нового года планируется приступить к научным экспериментам всерьез.

БАК запущен 21.11.09
Благодаря этому эксперименту ученые надеются приблизиться к ответу на вопрос "почему в наблюдаемой Вселенной нет антиматерии"

Большой адронный коллайдер (от английского сollide - "сталкиваться"), созданный Европейской организацией ядерных исследований (ЦЕРН) при участии нескольких тысяч ученых из 85 стран, будет разгонять протоны, частицы, из которых состоят ядра атомов, принадлежащие к классу адронов, до энергии 7 тераэлектронвольт.

В четырех точках кольца коллайдера пучки протонов будут сталкиваться, порождая множество частиц и излучение, которое будет фиксироваться с помощью детекторов.

Два из них - ATLAS и CMS - являются детекторами "общего назначения", а два других - ALICE и LHCb - специализированными.

 

 

БАК запущен 21.11.09
Детектор ATLAS

Детектор ATLAS является самым большим в истории такого рода устройством.

Именно он в паре с CMS поможет ученым обнаружить следы бозона Хиггса - частицы, которая в рамках существующих теорий объясняет наличие массы у элементарных частиц. Поиск этой частицы считается одной из главный задач всего проекта.

Детектор ALICE предназначен для фиксации результатов другого эксперимента - столкновений ядер атомов свинца, разогнанных на коллайдере. Эти столкновения, как рассчитывают ученые, помогут им узнать больше о так называемой кварк-глюонной плазме - состоянии вещества в первые мгновения после Большого взрыва.

LHCb необходим для изучения асимметрии между материей и антиматерией, путем исследования взаимодействий частиц, содержащих так называемые b-кварки. Благодаря этому эксперименту ученые надеются приблизиться к ответу на вопрос "почему в наблюдаемой Вселенной нет антиматерии".

Идея сооружения Большого адронного коллайдера появилась еще в 1984 году. Однако официально этот замысел был одобрен лишь десять лет спустя. Строительство БАК началось в 2001 году, когда завершил работу другой ускоритель – Большой электрон-позитронный коллайдер (Large Electron–Positron Collider, LEPC).

БАК запущен 21.11.09
Повреждения после аварии на коллайдере в сентябре 2008 года

Осенью 2008 года Большой адронный коллайдер был остановлен из-за аварии, произошедшей через несколько дней после запуска.

В туннель коллайдера выплеснулось несколько тонн жидкого гелия, деформировались трубы систем охлаждения и сами каналы, где циркулировали частицы.

Дефектный электрический контакт с высоким сопротивлением спровоцировал дуговой разряд и привел к выходу магнитов из сверхпроводящего состояния, а затем к аварии в системе охлаждения. В ходе проверок были обнаружены еще несколько типов дефектов, которые потенциально могут привести к поломке. За прошедший год инженеры устранили их.

 

БАК запущен 21.11.09
Вывоз технического
оборудования за пределы
тоннеля БАК после ремонта

Работы по ремонту и модернизации заняли больше года по причине того, что инженерам пришлось размораживать все секторы ускорительного кольца, а потом вновь охлаждать их (его длина составляет 27 километров). Только в начале ноября 2009 года была завершена установка системы защиты от подобных инцидентов - QPS (Quench Protection System - "система защиты от гашения сверхпроводящего состояния").

В середине октября было завершено охлаждение всех восьми секторов коллайдера до рабочей температуры 1,9 К (−271,25°C).

Специалисты ЦЕРНа намерены сперва провести столкновения на энергии предыдущей ступени ускорителя - 450 гигаэлектронвольт на пучок [450·109 эВ], и только затем доведут энергию до половины проектной - 3,5 тераэлектронвольт [3,5·1012 эВ] на пучок.

БАК будет работать в этом режиме до конца 2010 года, после чего он будет остановлен для подготовки к переходу к энергии в 7 тераэлектронвольт
[7·1015 эВ] на пучок.
(См. приставки дольных и кратных единиц измерения)

Напомню также, что с 1 по 7 ноября 2009 года в Швейцарии 44 российских педагога приняли участие во Всероссийской научной школе молодых учителей физики, организованной CERN (организацией, курирующей работу Большого адронного коллайдера) совместно с Объединенным институтом ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне.

За это время российские учителя посетили ряд образовательных семинаров, посвященных современным направлениям исследований в физике. Совершили серию экскурсий на объекты CERN, включая Большой адронный коллайдер (БАК) — самый большой из существующих ускорителей элементарных частиц.

Источники: РИА-новости, Lenta.ru

Как устроен Большой адронный коллайдер (фото)

---------------------------------------------------------------------------------------------

20 октября 2009

Физика

На протяжении большей части XX века главной наукой была физика. Электрификация, автомобили, полеты в космос, атомная бомба — всеми этими достижениями (если такое слово приложимо к последнему из упомянутых изобретений) человечество обязано именно физике.

Ближе к началу нового века энтузиазм человечества в отношении физики слегка угас, а безусловной фавориткой стала биология, обещавшая такие чудеса, как трансплантация новых органов и победа над старостью. Однако, несмотря на потерю статуса, физика не умерла. Ученые, выбравшие для себя эту науку, продолжают работать и создавать удивительные вещи, которые однажды в будущем, возможно, совсем недалеком, смогут изменить мир.

На прошлой неделе физики как будто специально решили напомнить о себе. Практически одновременно вышло множество работ в самых различных областях этой науки. Большая часть исследований была связана с созданием разного рода электронных устройств — очень маленьких или весьма необычных. <...>

Читайте обзорную статью Ирины Якутенко «Сложно о сложном. Физики потихоньку изменяют мир», в которой популярно рассказано об 11 достижениях в области физики последних дней. По ссылкам в статье (или ниже) вы сможете узнать о них более подробно:

1. Физики создали диод из одной молекулы
2. Создан микроволновый диод
3. Тепловой диод позволит создавать термокомпьютеры
4. Квантовый компьютер научили работе с графикой
5. В графене удалось зарегистрировать дробный эффект Холла
6. Ученые предрекли конец закону Мура через 75 лет
7. Физики объяснили работу фотонного термоса
8. Физики обнаружили "магнетричество"
9. В лаборатории создали микроволновую черную дыру
10. Ученые придумали способ сделать дома неуязвимыми для землетрясений
11. Физик придумал способ воссоздать в лаборатории Большой Взрыв

---------------------------------------------------------------------------------------------

15 октября 2009

Физика

Физики обнаружили "магнетричество"

"Ток" магнитных зарядов
На картинке слева: в отсутствие поля магнитные заряды связаны в пары, но некоторые из них всё же диссоциируют, образуя флуктуирующие магнитные моменты (зелёная стрелка).

На рисунке справа: при приложении поля некоторые "разбежавшиеся" магнитные заряды остаются врозь, однако часть образует связанные пары для восстановления равновесия. Из-за колеблющихся магнитных моментов, определяемых свободными зарядами, появляются локальные поля, которые можно детектировать с помощью внедрённых мюонов (μ+) (иллюстрация Nature).

 

Группе физиков удалось измерить заряд и ток магнитных монополей — квазичастиц, имеющих ненулевой магнитный заряд и до недавнего времени существовавших только в теории. Исследователи показали, что магнитные монополи могут двигаться так же, как "обычные" заряженные частицы. Они назвали этот феномен "магнетричество" (magnetricity). Статья авторов опубликована в журнале Nature. Коротко о работе пишет New Scientist.

Работа проводилась под руководством Стивена Брамвелла (Steven Bramwell) из Лондонского центра нанотехнологий.

Британцы не только впервые определили "количество" магнитного заряда, но и измерили магнитный аналог электрического тока. Движение и взаимодействие монополей они назвали "магнитричеством" (magnetricity). Полученное значение хорошо согласовывалось с теоретическими предсказаниями.

Авторы новой работы [изучали] свойства монополей в спиновом льду. Для этого они "обстреливали" их мюонами — неустойчивыми элементарными частицами. При распаде мюонов испускаются позитроны (аналог электронов, но с положительным зарядом). Траектория движения позитронов, как любых заряженных частиц, зависит от характеристик магнитного поля. По итогам экспериментов исследователи установили, что монополи в спиновом льду движутся, создавая магнитный "ток". <...>

Британцы определили, что заряд магнитного монополя равен 5 μB·Å-1 (магнетонам Бора на ангстрем). Кстати, теория давала очень близкое значение: 4,6μB·Å-1. Отметим, что в отличие от фиксированного электрического заряда магнитный может меняться в зависимости от давления и температуры кристалла спинового льда.

Стивен считает, что в будущем магнитные монополи могут быть использованы для создания более компактной компьютерной памяти (так как один монополь соизмерим с отдельным атомом). "Мы пока делаем лишь первые шаги, но кто знает, в каком виде магнитричество будет использовано человечеством лет эдак через сто", — говорит Брамвелл в пресс-релизе Лондонского центра нанотехнологий.

Побробнее на Мембране и Lenta.ru

---------------------------------------------------------------------------------------------

25 сентября 2009

Физика. Химия

Американские физики подтвердили открытие россиянами 114-го элемента


Схема атома унунквадия. Иллюстрация пользователя Pumbaa с сайта wikipedia.org

 


Американские ученые из Национальной лаборатории Лоуренса (Lawrence Berkeley National Laboratory) в Беркли синтезировали 114-ый элемент таблицы Менделеева, тем самым подтвердив открытие российских ученых из Объединенного института ядерных исследований в Дубне, сделанное в 1998 году.
<..>

В рамках своего опыта физики направляли луч ионов кальция 48Ca на мишень, сделанную из плутония 242Pu. Эти элементы имеют атомные номера 20 и 94 соответственно, поэтому при взаимодействии атомов мишени и ионов образуются атомы элемента с номером 114. В результате опыта ученым удалось получить два изотопа нового элемента с массами 286 и 287 соответственно.

После того, как получение нового элемента подтверждено, Международный химический союз может рассматривать вопрос о включении элемента в таблицу Менделеева и присвоении ему официального имени. При этом право назвать новый элемент имеют ученые, впервые получившие его, то есть наши соотечественники из Дубны. Никаких вариантов названия пока озвучено не было. Неофициальное название нового элемента — унунквадий (Ununquadium).

В настоящее время самым тяжелым из включенных в таблицу Менделеева элементов является 112-й элемент. Официальное имя для него пока не определено, однако группа немецких ученых, которая принимала участие в его синтезировании, уже предложила название. Физики считают, что новый элемент должен называться коперникием (Сopernicium) в честь Николая Коперника.

Также совсем недавно появлялась информация о том, что российские физики начали эксперимент по синтезу 117-го элемента периодической таблицы Менделеева. Предварительное название будущего элемента - унунсептий. Сложностью эксперимента является тот факт, что для синтезирования нового элемента ученые используют мишень из берклия, который также получается в лаборатории. На синтез 25 миллиграммов берклия, которые присутствуют в мишени, у ученых ушло более двух лет.

Источник Lenta.ru

---------------------------------------------------------------------------------------------

В дополнение к сказанному посмотрите недавнюю публикацию Новой газеты от 18 октября 2009
о строительстве в ОИЯИ (Дубна) коллайдера (от англ. collide – сталкиваться) по проекту NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility). В проекте принимают участие учёные из 40 научных центров 16 стран мира.

---------------------------------------------------------------------------------------------

© Александр Коваль
2004-2016
 на предыдущую страницу Новостей физики

 вернуться на Главную страницу

Яндекс.Метрика