Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Rosną szanse na wykrycie „grudek” w jądrach atomowych

Recommended Posts

Jak naprawdę wyglądają jądra atomowe? Czy znajdujące się w nich protony i neutrony są rozmieszczone chaotycznie? A może łączą się w klastry alfa, czyli grudki zbudowane z dwóch protonów i dwóch neutronów? W przypadku kilku lekkich jąder doświadczalne potwierdzenie indywidualizmu bądź rodzinnej natury nukleonów będzie teraz łatwiejsze dzięki przewidywaniom przedstawionym przez fizyków z Krakowa i Kielc.

Każdy w miarę sumienny licealista dokładnie wie, jak wygląda jądro atomowe: to zlepek przypadkowo rozmieszczonych protonów i neutronów (czyli nukleonów). Sami fizycy nie mają jednak tak jednoznacznych wyobrażeń. Już w 1931 roku, zaledwie 20 lat po odkryciu jądra atomowego, pojawiły się pierwsze sugestie, że protony i neutrony w jądrach atomowych łączą się w jądra helu, a więc w grupki dwóch protonów i dwóch neutronów, często nazywane klastrami alfa. Jądra atomowe są jednak obiektami tak skrajnie małymi i trudnymi do zbadania, że choć od pierwszych przewidywań upłynął już niemal wiek, wciąż nie udało się jednoznacznie potwierdzić występowania w nich klastrów alfa.

Łączenie się obiektów w grupy sprzyja obniżaniu energii w układach fizycznych. Ten potężny, uniwersalny mechanizm występuje w przyrodzie w różnych skalach wielkości: kwarki łączą się w mezony lub bariony, atomy w cząsteczki, gwiazdy w galaktyki, a galaktyki w grupy galaktyk. W przypadku jąder atomowych symulacje komputerowe sugerują, że np. w jądrze berylu 9Be znajdują się dwa klastry alfa i jeden neutron (cały kompleks z wyglądu przypominałby hantel). W jądrze węgla 12C powinny znajdować się trzy klastry alfa (kształt jądra byłby więc trójkątny), cztery w tlenie 16O (tu jądro przypominałoby piramidę), dziesięć w wapniu 40Ca i czternaście w niklu 56Ni.

W 2014 roku naukowcy z Instytutu Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk (IFJ PAN) w Krakowie, we współpracy z fizykami z Universidad de Grenada, przedstawili sposób wykrycia śladów pierwotnej struktury jąder atomowych w rozkładzie prędkości cząstek rozbiegających się z punktu zderzenia ultrarelatywistycznych lekkich jąder atomowych z tarczą zbudowaną z jąder ciężkich, takich jak ołów 208Pb czy złoto 197Au. Ówczesne przewidywania koncentrowały się wokół sposobów detekcji klastrów alfa w jądrach węgla 12C.

W naszej najnowszej publikacji, napisanej wraz z fizykami z Instytutu Fizyki Uniwersytetu Jana Kochanowskiego w Kielcach, przedstawiamy bardziej szczegółowe przewidywania dotyczące możliwości zaobserwowania śladów klastrów alfa w jądrach atomowych. Pokazujemy przy tym, jak klastry te można byłoby wykryć w kolejnych jądrach, nie tylko węgla 12C, ale także berylu 7Be i 9Be oraz tlenu 16O, mówi prof. dr hab. Wojciech Broniowski (IFJ PAN, UJK).

Metoda wykrycia klastrów alfa w jądrach atomowych, opisana w publikacji wyróżnionej przez redaktorów czasopisma Physical Review C, opiera się na ciekawej zależności. Ciężkie jądra atomowe, nawet gdyby składały się z klastrów alfa, są tak duże, że z dobrym przybliżeniem można je traktować jako dość jednorodne kule. Gdy w takie jądro z prędkością ultrarelatywistyczną (a więc bardzo bliską prędkości światła) uderza lekkie jądro atomowe, energia zderzenia jest tak wielka, że protony i neutrony na ułamki sekund rozpadają się na kwarki i zlepiające je gluony. Powstaje wówczas prawdopodobnie najbardziej egzotyczny płyn: plazma kwarkowo-gluonowa.

W naszej pracy zauważamy, że jeśli lekkie jądro atomowe nie jest jednorodne, obłok plazmy kwarkowo-gluonowej utworzony w wyniku zderzenia jest zdeformowany. Jego kształt przynajmniej w pewnym stopniu będzie odpowiadał kształtowi lekkiego jądra. Plazma będzie się więc rozlewała na wszystkie strony, ale w różnych kierunkach z nieco innymi prędkościami, wyjaśnia dr hab. Maciej Rybczyński, prof. UJK.

Plazma kwarkowo-gluonowa stygnie tak szybko, że bezpośrednie jej zaobserwowanie nie jest obecnie możliwe. Już po kilku femtosekundach (milionowych części jednej miliardowej sekundy) kwarki i gluony łączą się ponownie w cząstki w procesie nazywanym hadronizacją.

W kierunkach, w których plazma kwarkowo-gluonowa płynęła nieco szybciej, możemy się spodziewać nieco większych prędkości cząstek powstałych przy hadronizacji. Jeśli więc z dostateczną precyzją zarejestrujemy pędy cząstek rozbiegających się z punktu zderzenia, potencjalnie jesteśmy w stanie z drobnych różnic wydobyć informację o kształcie jądra, które uderzyło w tarczę. Na dodatek informacja ta będzie dotyczyła jądra w stanie podstawowym, tłumaczy Milena Piotrowska, doktorantka UJK.

Badania fizyków z IFJ PAN i UJK, współfinansowane z grantów Narodowego Centrum Nauki, dostarczają konkretnych przewidywań teoretycznych. Kolejny krok należy teraz do fizyków doświadczalnych pracujących przy akceleratorach o dużych energiach, takich jak Super Proton Synchrotron (SPS) czy Large Hadron Collider (LHC) w europejskiej organizacji CERN bądź Relativistic Heavy-Ion Collider (RHIC) w amerykańskim Brookhaven National Laboratory. Ponieważ eksperymenty potwierdzające grudkowatą strukturę jąder atomowych nie wymagają rozbudowy obecnie działającej aparatury, będzie można je przeprowadzić już w najbliższych latach.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Podczas gdy wmawia się ludziom że świetnie rozumiemy fizykę z wyjątkiem egzotycznych pytań jak ciemna energia/materia, powyższa wiadomość przypomina że tak naprawdę mamy gigantyczne braki dużo niżej - np. że nasze zrozumienie jąder atomowych jest bardzo powierzchowne, mamy tylko proste zgadywany modele.

Na przykład: dlaczego proton jest lżejszy neutronu??? Ładunek powinien ważyć czyli naiwnie powinno być odwrotnie, w takim wszechświecie nie byłoby atomów tylko wolne neutrony ...

Dalej dlaczego deuteron jest lżejszy niż p+n? Dlaczego cząstka alfa jest lżejsza niż dwa deuterony? ... tworząc bardzo stabilną strukturę, dla której rzeczywiście rozsądnie hipotetyzować że pozostaję klustrami w większych jądrach jak w artykule powyżej.

Dalej np. niespodzianka jąder halo ( https://en.wikipedia.org/wiki/Halo_nucleus ) - jak Litu 11: w zdarzeniach "spuchnięte" jak jądro ołowiu - utrzymuje dwa dodatkowe neutrony związane na znacznie większych odległościach niż standardowe silne oddziaływanie.

Tak naprawdę ignorowane braki naszego zrozumienia zaczynają się znacznie niżej, np. w elektronie dla którego bezkrytycznie używane założenie bycia idealnym punktowym ładunkiem ("wszyscy wiedzą") oznaczałoby nieskończoną energię pola elektrycznego - czyli bzdurę. Jak się zajrzy do literatury, okazuje się że ewidencja eksperymentalna punktowości elektronu opiera się na dopasowaniu paraboli do dwóch punktów (! nie żartuję), natomiast rozpraszanie elektron-pozyton sugeruje rozmiary rzędu fm:  https://physics.stackexchange.com/questions/397022/experimental-boundaries-for-size-of-electron

  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 godziny temu, Jarek Duda napisał:

Na przykład: dlaczego proton jest lżejszy neutronu?

Pytanie czy ktoś się zajmuje? Być może nie ma jeszcze krytycznej liczby dowodów i faktów by zbudować model.

17 godzin temu, KopalniaWiedzy.pl napisał:

Badania fizyków z IFJ PAN i UJK, współfinansowane z grantów Narodowego Centrum Nauki, dostarczają konkretnych przewidywań teoretycznych.

Czy to znaczy, że wiadomo czego spodziewamy się na wykresach, czy teraz to raczej doświadczalnicy mają sobie wymyśleć czego się spodziewać?

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 hours ago, Jajcenty said:

Pytanie czy ktoś się zajmuje? Być może nie ma jeszcze krytycznej liczby dowodów i faktów by zbudować model.

Dowodów to akurat jest pełno, powstają w miliardach na sekundę w przeróżnych eksperymentach.

Problem jest głównie socjalny: ignorowanie podstawowych problemów jak nieskończona energia punktowego ładunku, czy pytań: jak struktura pól (np. EM) za cząstkami, zaczynając od elektronu - tak żeby energia tego pola nie przekraczała masy cząstki: https://physics.stackexchange.com/questions/386760/the-problem-of-infinite-energy-of-electron-as-point-charge

Biorą się one ze ślepego założenia że fundamentalne cząstki są idealnymi punktami, ponieważ matematycznie nie radzimy sobie z bardziej skomplikowanymi w perturbacyjnym QFT - w którym też widać że punktowość cząstek nie ma sensu: w rozbieżności w ultrafiolecie narzucającej dolne ograniczenie na odległość, oraz w tym że takie szeregi są rozbieżne: nie wolno rozważać zbyt dużych scenariuszy (diagramów Feynmana) - czyli gabarytowo tam się nie mieszczą.

Ale są matematycznie równoważne podejścia do modelowania zmiennej ilości cząstek - modele solitonowe, dla których policzenie rozpraszania też wymaga rozważenia zespołów po scenariuszach (diagramach Feynmana), czyli perturbacyjnego QFT. Tutaj jest nadzieja, takie modele jąder mocno się ostatnio rozwijają (np. http://eprints.whiterose.ac.uk/85454/9/aloof10_published.pdf ), trzeba też schodzić głębiej - aż do elektronu.

Share this post


Link to post
Share on other sites
7 godzin temu, Jarek Duda napisał:

ignorowanie podstawowych problemów jak nieskończona energia punktowego ładunku

Też mnie to zastanawia. Ale Jarek nie zakładaj że naukowcy tego nie rozumieją.

Założenie o punktowości wydaje mi się jedynie założeniem dydaktycznym a nie naukowym.

12 godzin temu, Jarek Duda napisał:

Ładunek powinien ważyć czyli naiwnie powinno być odwrotnie

Na poziomie kwarków to jest +2/3 i -1/3 i -1/3.

Proton zaś: +2/3, +2/3, -1/3.

Ok, więcej wychodzi :)

Ale masa bierze się z energii. A jak sobie tak one oddziałują to jednak zupełnie inny problem.

Sam ładunek - coś tam potencjalnie można myśleć że waży. Ale to nie jest jeden do jednego. Tylko wszystko zależy od konfiguracji.

7 godzin temu, Jarek Duda napisał:

Biorą się one ze ślepego założenia że fundamentalne cząstki są idealnymi punktami, ponieważ matematycznie nie radzimy sobie z bardziej skomplikowanymi w perturbacyjnym QFT

Chyba nie sugerujesz że fizycy nie słyszeli o QFT?

Edited by thikim

Share this post


Link to post
Share on other sites

Odnośnie pytania czy elektron jest idealnym punktem, jego zrozumienia przez fizyków, polecam dwa stacki które zalinkowałem powyżej.

Odnośnie masy czyli energii spoczynkowej, proton ma na zewnątrz pole elektryczne E ~ 1/r^2, które samo w sobie posiada energię (~E^2) - jej przecałkowanie od r=0 daje nieskończoną energię czyli bzdurę ... natomiast neutron nie ma tego wkładu do energii od ładunku.

Oczywiście fizycy słyszeli o QFT, cząstkowcy na co dzień używają perturbacyjnego QFT - które matematycznie jest zbyt skomplikowane żeby pracować na cząstkach nie będących idealnymi punktami ... ale to ograniczenie naszego narzędzia nie oznacza że fizyka rzeczywiście taka jest - szczególnie że to nie ma sensu (nieskończona energia pola elektrycznego, rozbieżność w ultrafiolecie, rozbieżność szeregów perturbacyjnych), nie ma potwierdzenia eksperymentalnego (wręcz przeciwnie: rozpraszanie elektron-pozytron), oraz są dostępne narzędzia matematyczne które sobie tutaj radzą (modele solitonowe cząstek: pytanie o stabilną konfigurację pól budującą cząstkę).

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 godzinę temu, Jarek Duda napisał:

Oczywiście fizycy słyszeli o QFT

Nie czujesz dyskomfortu pisząc coś takiego?

1 godzinę temu, Jarek Duda napisał:

natomiast neutron nie ma tego wkładu do energii od ładunku.

Jesteś pewien? Oczywiście że ma. Kwarki wewnątrz oddziaływują za pomocą pola elektrycznego. Neutron to kwarki plus energia ich oddziaływania, która bierze się także z ładunków elektrycznych kwarków.

Edited by thikim

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ciekawszym pytaniem wydaje mi się pytanie o istotę ładunku elektrycznego. Cóż to za właściwość i skąd się bierze wśród kwarków.

Jeśli chodzi o punktowość to nawet wiki to wyjaśnia:

Cytat

Ładunek punktowy jest to wyidealizowany model, ciało o nieskończenie małych rozmiarach zawierające ładunek elektryczny. W rzeczywistości ciała naładowane są rozciągłe, ale model ten jest użyteczny i dobrze opisuje oddziaływanie naładowanych ciał, gdy odległość między naładowanymi ciałami jest znacznie większa od rozmiarów tych ciał, lub ładunki mają symetrię sferyczną.

Nic dodać, nic ująć na ten temat który Cię tak gryzie.
Fizycy taki model przyjmują bo jest użyteczny, dydaktyczny - a nie dlatego że są jak sugerują Twoje wpisy - idiotami, którzy nie zauważają że coś tu nie gra.

Wszyscy doskonale sobie zdajemy sprawę że prędkości należy dodawać relatywistycznie a nie arytmetycznie. Ale w naszym codziennym życiu użyteczne jest dodawania arytmetyczne i mam nadzieję jak fizyk doda 50 km/h + 10 km/h to nie piszesz że ignoruje fizykę relatywistyczną? :)

Edited by thikim

Share this post


Link to post
Share on other sites

Doświadczenie z QFT mają głównie fizycy teoretyczni, szczególnie fizyki cząstek. Na zewnątrz neutron wygląda jak cząstka neutralna - bez pola elektrycznego i jego wynikłej energii ... natomiast proton ma: pole elektryczne i dodatkową energię.

Odnośnie istoty ładunku elektrycznego, jest on w równaniach Maxwella (jako delta Diraca gęstości ładunku), tylko że są tam dwa problemy:

1) nie jest skwantowany: prawo Gaussa może zwracać ładunek będący dowolną liczbą rzeczywistą, podczas gdy w przyrodzie jest on całkowitą wielokrotnością e lub e/3.

2) Punktowy ładunek miałby nieskończoną energię pola elektrycznego.

Można naprawić powyższe problemy używając (topologicznego) twierdzenia Gaussa-Bonneta w miejsce prawa Gaussa: mówi ono że całka po zamkniętej powierzchni z krzywizny pola wektorowego daje ładunek topologiczny wewnątrz tej powierzchni - który musi być całkowity. Łatwo też tą drogą zregularyzować pole elektryczne ładunku do skończonej wartości używają potencjału typu Higgsa: które intuicyjnie pozwala zdeformować pole elektryczne do innych oddziaływań (słabe/silne) żeby uniknąć nieskończoności. Slajdy: https://www.dropbox.com/s/aj6tu93n04rcgra/soliton.pdf

W powyższy sposób dostajemy prosty model elektronu (Faber, lata 90). Lokalne ułamkowe ładunki, jednak sumujące się do całkowitych (confinement), mogą być wymuszane np. przez strukturę barionu - dostaję coś takiego w modelu który rozważam.

Fizycy taki model przyjmują bo jest użyteczny, dydaktyczny - a nie dlatego że są jak sugerują Twoje wpisy - idiotami, którzy nie zauważają że coś tu nie gra.

Jak już próbowałem wytłumaczyć powyżej, to jest bardziej skomplikowane: matematycznie bardzo trudno rozważać nie-punktowe cząstki w standardowej metodologii (perturbacyjne QFT: diagramy Feynmana), ale są inne równoważne metodologie które są w stanie odpowiadać na te brakujące pytania (jak struktura pola elektrycznego dookoła elektronu - nie przekraczając jego masy) - problem jest głównie społeczny: że mainstream widzi perturbacyjne QFT jako jedyne słuszne podejście, ignorując brakujące problemy i pytania.

Edited by Jarek Duda

Share this post


Link to post
Share on other sites
11 godzin temu, Jarek Duda napisał:

matematycznie bardzo trudno rozważać nie-punktowe cząstki w standardowej metodologii (perturbacyjne QFT: diagramy Feynmana),

Zgoda. Nic innego nie twierdzę.

11 godzin temu, Jarek Duda napisał:

ale są inne równoważne metodologie które są w stanie odpowiadać na te brakujące pytania (jak struktura pola elektrycznego dookoła elektronu - nie przekraczając jego masy)

Znowu zgoda. Nic innego nie twierdzę.

Twierdzę tylko że jeśli łatwo jest liczyć przy założeniu że ładunek jest punktowy i w 99 % wypadków te obliczenia stosujemy do warunków przy których dają prawidłowe odpowiedzi to po licho liczyć to trudniej?

Mój przykład jest idealny:

11 godzin temu, thikim napisał:

Wszyscy doskonale sobie zdajemy sprawę że prędkości należy dodawać relatywistycznie a nie arytmetycznie. Ale w naszym codziennym życiu użyteczne jest dodawania arytmetyczne i mam nadzieję jak fizyk doda 50 km/h + 10 km/h to nie piszesz że ignoruje fizykę relatywistyczną?

 

O tutaj.

11 godzin temu, Jarek Duda napisał:

problem jest głównie społeczny: że mainstream widzi perturbacyjne QFT jako jedyne słuszne podejście, ignorując brakujące problemy i pytania. 

Ty uważasz że to problem społeczny a ja uważam że to praktycyzm.

Przy czym Ty uważasz najwyraźniej że to przeszkadza w pójściu dalej w fizyce teoretycznej mikroświata, a ja że to nie ma żadnego przełożenia na pracę fizyków teoretyków.

Share this post


Link to post
Share on other sites

No tak, po co uprawiać fizykę skoro możemy np. zbierać znaczki?

Jeśli jednak wybieramy fizykę, powinna ona dążyć do zrozumienia świata - wiadomo że są braki np. z ciemną materią, kwantową grawitacją ... ale powyższy artykuł przypomina że mamy braki w dużo bardziej powszechnych sprawach, jak to że nie rozumiemy jąder atomowych - mamy tylko powierzchowne zgadywane modele ... i wracamy do mojego pierwszego postu powyżej.

Praktycznie cała fizyka bazuje na równaniach Maxwella ... które nie radzą sobie z opisem nawet pojedynczego elektronu. Może warto jednak wysprzątać u dołu zanim pójdziemy wyżej, szczególnie że istnieje przynajmniej jeden w miarę prosty sposób (Gauss-Bonnet jako prawo Gaussa + potencjał dla regularyzacji) żeby te braki naprawić.

Share this post


Link to post
Share on other sites
11 godzin temu, Jarek Duda napisał:

Może warto jednak wysprzątać u dołu zanim pójdziemy wyżej

Jarku, z pewnością warto! A skoro jesteś fizykiem, to ... działaj w tym kierunku! Na tym polega piękno nauki, że naukowcy mogą wypełniać luki w naszym zbierze wiedzy. Dostrzegasz taką lukę, to jest być może kierunek, w którym możesz osiągnąć coś wielkiego. Do dzieła!

Share this post


Link to post
Share on other sites

większość dotyczących nas rzeczy można nadal z powodzeniem liczyć na kalkulatorze w oparciu o newtonowską fizykę. wszystkie nowoczesne modele są moim zdaniem równie "niedorobione" Moim zdaniem na najniższym poziomie powinien być pełny determinizm, dopóki nie zniknie zasada nieoznaczoności i inne podobne stwierdzenia że "się nie da" to będą tylko protezy i coraz dokładniejsze ale uogólnienia rzeczywistości

Share this post


Link to post
Share on other sites
19 godzin temu, Jarek Duda napisał:

No tak, po co uprawiać fizykę skoro możemy np. zbierać znaczki?

No, cały problem polega na tym że zarzucasz to niemal wszystkim fizykom. Tymczasem nie wszyscy zajmują się QFT i nie wszyscy do każdego eksperymentu potrzebują dokładniejszych obliczeń niż z ładunkiem punktowym.
Naprawdę taki np. fizyk od mechaniki płynów ma do swoich  eksperymentów robić założenia z fizyki relatywistycznej plus o niepunktowości ładunku elektronu? A na cholerę że się tak zapytam?

Ci co grzebią na poziomie kwarków doskonale sobie zdają sprawę że nie ma punktowego ładunku. Całej reszcie to do niczego nie jest potrzebne, gdyż na odległościach dla których pracują ładunek elektronu jest niemal punktowy, więc ma to tyle sensu co używanie fizyki relatywistycznej żeby zsumować prędkość dwóch samochodów przy zderzeniu.

19 godzin temu, Jarek Duda napisał:

le powyższy artykuł przypomina że mamy braki w dużo bardziej powszechnych sprawach, jak to że nie rozumiemy jąder atomowych

Dużo więcej nie rozumiemy :)

Nawet w klasycznej fizyce :)

Edited by thikim

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jarek, thikim

Solitony dają chyba możliwość zbliżenia stanowisk.
Pogląd Jarka -> elektronem (cząstką) się jest. (1)
Pogląd thikima, mój i mainstreamu -> elektronem (cząstką) sie bywa. (2)

Biorąc pod uwagę solitony można zapisać to tak:
1. solitonem się jest;
2. solitonem sie bywa;
czyli sprowadzić sprawę do trwałości solitonu - czy wieczny on jest, czy też może przechodzi w zwykłą paczkę falową, która lubi się rozpełzać po świecie.

Być może mogłoby to mieć związek np. z pędem: jeśli minimalny, to soliton niemal natychmiat traci swoją solitonowatość i się rozłazi, natomiast soliton relatywistyczny móglby być bardzo trwały.

pozdrowienia dla całej załogi :)
(czytam, ale brakuje  mi czasu, żeby się odzywać)


 

Share this post


Link to post
Share on other sites

thikim, pisałem odnośnie ogólnego rozwoju fizyki, wypełniania braków ... i zaczepki będę ignorował.

ex nihilo, elektron jest niezwykle skomplikowanym obiektem (bardzo upraszczanym w perturbacyjny QFT): ładunkiem elektrycznym, dipolem magnetycznym (małym magnesikiem), ma moment żyroskopowy oraz zegar de Brogliea (potwierdzony eksperymentalnie: https://link.springer.com/article/10.1007/s10701-008-9225-1 ):

electron.thumb.png.4a583f8e0f312bd7fd11daf443b8306e.png

Samo bycie ładunkiem elektrycznym (i to elementarnym: niepodzielnym) oznacza stabilną konfigurację pola elektrycznego E ~ 1/r^2.

Stabilne konfiguracje pól nazywamy solitonami - technicznie elektron jest solitonem.

ps. Żeby docenić akrobacje jakie można wyczyniać tym malutkim magnesikiem z momentem żyroskopowym, polecam nie tylko precesję Larmora, ale przed wszystkim spin echo: https://en.wikipedia.org/wiki/Electron_paramagnetic_resonance#Pulsed_electron_paramagnetic_resonance

Share this post


Link to post
Share on other sites
27 minutes ago, Jarek Duda said:

elektron jest niezwykle skomplikowanym obiektem

Tak, z tym że problem zasadniczy wszystkich naszych dyskusji kryje się w "jest". Czyli: czy elektron (dowolna inna cząstka elementarna) jest obiektem realistycznym w sensie QM...
Inaczej mówiąc, czy jest zachowującą swoją tożsamość "cząską" niezależnie od tego czy w danym momencie jest "obserwowany" (w sensie QM).
A jeszcze inaczej: czy ta stabilna konfiguracja pola istnieje pomiędzy np. zjonizowaniem atomu H w punkcie A przestrzeni, a przechwyceniem elektronu przez proton w jakimś odległym punkcie B (itp.). Czy elektron przemieszcza sie pomiędzy A i B jako cząstka (klasyczna trajektoria), czy jako niemająca jednoznacznej trajektorii fala wzbudzenia pola, która dopiero w pobliżu protonu może stać się w momencie przechwycenia "elektronem" i zaraz rozpaprać po orbitalu jako fala stojąca.
To tak w skrócie oczywiście. Być może soliton pozwala w jakimś stopniu pogodzić te dwa skrajne podejścia.
 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Bycie solitonem nie stoi w sprzeczności z mechaniką kwantową. Z jednej strony są metody kwantyzacji dla nich: https://www.google.com/search?q=soliotn+quantization

Z drugiej znamy solitony topologiczne w nadprzewodniku gdzie ta topologia daje kwantowanie pola magnetycznego (analogicznie dostajemy kwantowanie ładunku): fluxony/wiry Abrikosova. Mimo że widać je pod mikroskopem, to nie przeszkadza temu że doznają interferencji ( https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.85.094503 ), tunelowaniu (https://journals.aps.org/prb/pdf/10.1103/PhysRevB.56.14677) czy efektu Aharonova-Bohma (http://www.tau.ac.il/~yakir/yahp/yh33).

Mechanika kwantowa strasznie miesza ludziom w głowie że konieczne jest przeskakiwania między dwoma naturami: korpuskularną i falową - nie podając ani mechanizmu ani nawet warunków na taki "przeskok między naturami" ... więc może po prostu cząstka jest równocześnie korpuskułą i sprzężoną falą? Zresztą mamy nawet dedykowany eksperyment używający obu natur równocześnie ... i działa: https://en.wikipedia.org/wiki/Afshar_experiment

Bycie równocześnie korpuskułą i sprzężoną falą można klasycznie zrealizować na kropelkach - od kilkunastu lat odtwarzają w ten sposób kolejne zjawiska kwantowe: prążki interferencyjne w statystyce cząstek, tunelowanie (wykładniczy spadek prawdopodobieństwa z szerokością bariery), kwantyzację orbit na kilka sposobów (łącznie z rozszczepieniem Zeemanowskim i podwójną kwantyzację: promienia i momentu pędu jak w Bohr-Sommerfeld), czy odtwarzanie funkcji falowej statystyką trajektorii - zebrane materiały: https://www.dropbox.com/s/kxvvhj0cnl1iqxr/Couder.pdf

 

6 hours ago, ex nihilo said:

A jeszcze inaczej: czy ta stabilna konfiguracja pola istnieje pomiędzy np. zjonizowaniem atomu H w punkcie A przestrzeni, a przechwyceniem elektronu przez proton w jakimś odległym punkcie B (itp.). Czy elektron przemieszcza sie pomiędzy A i B jako cząstka (klasyczna trajektoria), czy jako niemająca jednoznacznej trajektorii fala wzbudzenia pola, która dopiero w pobliżu protonu może stać się w momencie przechwycenia "elektronem" i zaraz rozpaprać po orbitalu jako fala stojąca.

Polecam eksperyment w którym dosłownie robią zdjęcia orbitali elektronowych (https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.80.165404): pole elektryczne wybija elektrony z pojedynczego atomu na końcu igły, odpowiednio ukształtowane pole elektryczne działa jak soczewka, te elektrony ostatecznie trafiają na matrycę detektorów - uśredniając po pojedynczych elektronach znajdujemy prawdopodobieństwa elektronów w orbitalach.

Konstrukcja powyższej soczewki zakłada trajektorię elektronu jako naładowanej korpuskuły.

Share this post


Link to post
Share on other sites
12 godzin temu, Jarek Duda napisał:

Mechanika kwantowa strasznie miesza ludziom w głowie że konieczne jest przeskakiwania między dwoma naturami: korpuskularną i falową - nie podając ani mechanizmu ani nawet warunków na taki "przeskok między naturami" ... więc może po prostu cząstka jest równocześnie korpuskułą i sprzężoną falą?

A rozważałeś opcję że cząstka jest jedynie percepcją pola w pewnych warunkach? :)

Jeśli pole jest mocno zlokalizowane to obserwujemy coś co ma korpuskularne cechy. Jeśli pole jest słabo zlokalizowane to mówimy o fali.

Przeskok zachodzi gdy obserwacja silnie lokalizuje pole.

Ja naprawdę nie widzę konieczności przeskakiwania między naturami. Natura jest dla mnie jedna: pole.

Ewentualnie to pole można aproksymować cząstkami wirtualnymi ale to tylko inny opis tego samego.

20 godzin temu, Jarek Duda napisał:

thikim, pisałem odnośnie ogólnego rozwoju fizyki, wypełniania braków ... i zaczepki będę ignorował.

Twoje prawo. A moim jest pisać do Ciebie tak :D żeby czytali inni :D

Niezależnie od tego meritum Twojej wypowiedzi dotyczy nie nauki tylko tego jak naukę przedstawiają fizycy.

No i teraz pytanie czy rzeczywiście fizycy fundamentów naszej rzeczywistości rzeczywiście traktują elektron jako ładunek punktowy - wątpię w to, ale nie miałem okazji sprawdzić. Nie mają powodu (poza praktycznymi obliczeniami) żeby tak robić.

Edited by thikim

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, thikim said:

A rozważałeś opcję że cząstka jest jedynie percepcją pola w pewnych warunkach?

Brzmi jak wyobrażenie cząstki jako soliton pola - z którym w pełni się zgadzam.

Czyli podstawowym obiektem jest pole wypełniające czasoprzestrzeń, m.in. objawiające się jako elektromagnetyczne, które może przybierać stabilne zlokalizowane konfiguracje (np. z powodów topologicznych) - solitony/cząstki.

Cytat z Einstein, Infeld "Evolution of Physics: The Growth of Ideas from Early Concepts to Relativity and Quanta.": "We cannot build physics on the basis of the matter-concept alone. But the division into matter and field is, after the recognition of the equivalence of mass and energy, something artificial and not clearly defined. Could we not reject the concept of matter and build a pure field physics?  . . . There would be no place, in our new physics, for both field and matter, field being the only reality."

Nie jestem pewien co masz na myśli przez "obserwacja" - przez świadomego (z duszą?) obserwatora? Natomiast pomiar jest niezwykle wyrafinowanym destruktywnym procesem, dla zrozumienia którego dobrze przeanalizować jego idealizację: Sterna-Gerlacha https://en.wikipedia.org/wiki/Stern–Gerlach_experiment

Share this post


Link to post
Share on other sites

Odnośnie interpretacji nieintuicyjnych własności mechaniki kwantowej, dla mnie to są konsekwencje tego że wbrew intuicjom nie żyjemy po prostu w "ewoluującym 3D", tylko jednak w pełnej 4D czasoprzestrzeni ( https://en.wikipedia.org/wiki/Eternalism_(philosophy_of_time) ), co jest wyraźnie w wielu miejscach w fizyce, np.:

- mechanika Lagranżowska, której używamy od QFT do GRT, ma równoważne sformułowanie przez minimalizację działania dla ustalonej sytuacji w przeszłości i przyszłości,

- mechanika kwantowa ma bazowo ewolucję unitarną (szczególnie funkcja falowa wszechświata) - symetryczną czasowo,

- szczególna teoria względności pozwala na boosty, czyli zmianę kierunków czasowych i przestrzennych,

- ogólna teoria względności jeszcze bardziej operuje na 4D czasoprzestrzeni (4D "block universe"), np. pod horyzontem czarnej dziury czas dosłownie zamienia się z przestrzenią,

- QFT, QM, GRT są czasowo lub CPT symetryczne,

- mechanikę kwantową można równoważnie zdefiniować Feynmanowskimi całkami po trajektoriach.

Patrząc się czterowymiarowo, podstawowy obiekt to nie punktowa cząstka, tylko jej 1D trajektoria - rozważając ich zespoły Feynmanowskie lub Boltzmannowskie, dostajemy regułę Borna i łamanie nierówności Bella ( https://arxiv.org/pdf/0910.2724 ). Też inne "problematyczne kauzalnie" kwantowe zjawiska jak eksperyment Wheelera, delayed choice, czy algorytm Shora: https://www.dropbox.com/s/0zl18yttgnpc52w/causality.pdf

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 godziny temu, Jarek Duda napisał:

Nie jestem pewien co masz na myśli przez "obserwacja" - przez świadomego (z duszą?) obserwatora?

Oddziaływanie.

Jak rzucasz fotonem, elektronem czy czymkolwiek innym - to oddziaływasz.

I nie chodzi o to że to Ty musisz być obserwatorem oddziałującym. Cokolwiek może oddziaływać.

3 godziny temu, Jarek Duda napisał:

Czyli podstawowym obiektem jest pole wypełniające czasoprzestrzeń

Być może to sama czasoprzestrzeń. A przynajmniej pola i czasoprzestrzeń są silnie ze sobą związane.

Albo precyzyjniej: czasoprzestrzeń i pola są postrzeganymi przez nas objawami tego CZEGOŚ.

Godzinę temu, Jarek Duda napisał:

- mechanikę kwantową można równoważnie zdefiniować Feynmanowskimi całkami po trajektoriach.

Jeżeli czasoprzestrzeń i pola są tym samym (na głębszym poziomie) to w zasadzie nie ma powodu wprowadzać całek po trajektoriach które by były wtedy moim zdaniem wtórne.

COŚ jest* WSZĘDZIE

jest* - rozumiane jako "=" a nie przestrzennie :)

Bo jeśli czasoprzestrzeń wiążemy z polem to pojęcia czasowo i przestrzenne przestają istnieć.

czyli COŚ=WSZĘDZIE*WSZYSTKO.

Taki tam wzór :D

przy czym pierwsze COŚ jest* WSZĘDZIE potraktujcie jako kierunek :D

Nic nie piłem :D

Edited by thikim

Share this post


Link to post
Share on other sites

Oddziaływanie jest non-stop: pole elektryczne związane z pojedynczym elektronem jest ~1/^r^2, teoretycznie obejmując cały wszechświat - pojedynczy elektron oddziałuje dosłownie ze wszystkim. Nie ma tutaj problemów kauzalnych: trzeba używać pozycji retardowanej o prędkość światła, tworzenie nowych elektronów jest tylko w parze z pozytronem: powstaje dipol elektryczny o którym informacja propaguje się z prędkością światła.

Czasoprzestrzeń to arena, natomiast pole(t,x,y,z) to co się dzieje na tej arenie, jak ustalony kierunek pola E i B w każdej pozycji i czasie ... w GRT dodatkowo wpływa na kształt tej areny.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      W roku 2002 Paul Koehler wraz z kolegami z Oak Ridge Electron Linear Accelerator (ORELA) mierzyli rezonans neutronów w czterech różnych izotopach platyny. Uzyskane wyniki były inne od oczekiwanych. Dodatkowe, niedawno przeprowadzone badania sugerują, że obowiązujące obecnie teorie dotyczące struktury jądra atomowego mogą być błędne. Teorie te mówią bowiem, że nukleony powinny poruszać się chaotycznie. Tymczasem badacze z Oak Ridge National Laboratory odkryli, że ich ruch jest regularny. Nowe badania sugerują, że 200 nukleonów w jądrze platyny działa zgodnie a nie chaotycznie. Biorąc pod uwagę dość duże energie i wielką liczbę nukleonów, takie kolektywne działanie jest niespodziewane i nie potrafimy go wyjaśnić - napisali badacze.
      Ich zdaniem, eksperymenty pozwalają stwierdzić z 99,997% prawdopodobieństwem, że współczesna teoria o macierzach przypadkowych jest nieprawdziwa w odniesieniu do badanych jąder.
      Jednak by potwierdzić te odkrycia należy przeprowadzić eksperymenty na innych jądrach niż jądra platyny. Może bowiem okazać się, że tylko platyna wykazuje niespotykane właściwości niepasujące do teorii.
      Problem jednak w tym, że ze względu na oszczędności budżetowe ORELA został zamknięty i nie wiadomo, czy projekt kiedykolwiek ponownie ruszy. Jak informuje Koehler, obecnie jedynym miejscem na świecie, gdzie można przeprowadzić takie eksperymenty, jakie prowadził jego zespół, jest belgijski Geel Electron Linear Accelerator (GELINA).
      Badania Koehlera mogą mieć praktyczne zastosowanie w energetyce jądrowej. Zajmujący się nią specjaliści polegają bowiem na teorii o macierzach przypadkowych do oceny prawdopodobieństwa ucieczki neutronów, a zatem do wyliczenia właściwości osłon dla reaktorów i składowisk paliwa.
×
×
  • Create New...