Skocz do zawartości
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Niemcy zmierzyli najkrótszy w historii odcinek czasu

Rekomendowane odpowiedzi

Niemieccy fizycy z Uniwersytetu im. Goethego we Frankfurcie dokonali najkrótszego w historii pomiaru czasu. We współpracy z naukowcami z DESY (Niemiecki Synchrotron Elektronowy) w Hamburgu i Instytutu Fritza Habera w Berlinie zmierzyli czas przejścia światła przez molekułę. Dokonany pomiar mieści się w przedziale zeptosekund.

W 1999 roku egipski chemik Ahmed Zewail otrzymał Nagrodę Nobla za zmierzenie prędkości, z jaką molekuły zmieniają kształt. Wykorzystując laser stwierdził, że tworzenie się i rozpadanie wiązań chemicznych odbywa się w ciągu femtosekund. Jedna femtosekunda to zaś 0,000000000000001 sekundy (10-15 s).

Teraz zespół profesora Reinharda Dörnera po raz pierwszy w historii dokonał pomiarów odcinków czasu, które są o cały rząd wielkości krótsze od femtosekundy. Niemcy zmierzyli, ile czasu zajmuje fotonowi przejście przez molekułę wodoru. Okazało się, że dla średniej długości wiązania molekuły czas ten wynosi 247 zeptosekund. To najkrótszy odcinek czasu, jaki kiedykolwiek udało się zmierzyć. Jedna zeptosekunda to 10-21 sekundy.

Pomiarów dokonano wykorzystując molekułę H2, którą wzbudzono w akceleratorze za pomocą promieniowania rentgenowskiego. Energia promieni została dobrana tak, by pojedynczy foton wystarczył do wyrzucenia obu elektronów z molekuły.
Elektrony zachowują się jednocześnie jak cząstki i fale. Wyrzucenie pierwszego z nich skutkowało pojawieniem się fali, po chwili zaś dołączyła fala drugiego elektronu. Z kolei foton zachowywał się jak płaski kamyk, który dwukrotnie skakał po falach.

Jako, że znaliśmy orientację przestrzenną molekuły wodoru, wykorzystaliśmy interferencję fal obu elektronów, by dokładnie obliczyć, kiedy foton dotarł do pierwszego, a kiedy do drugiego atomu wodoru. Okazało się, że czas, jaki zajęło fotonowi przejście pomiędzy atomami, wynosi do 247 zeptosekund, w zależności od tego, jak daleko z punktu widzenia fotonu znajdowały się oba atomy, wyjaśnia Sven Grudmann.

Profesor Reinhard Dörner dodaje: Po raz pierwszy udało się zaobserwować, że elektrony w molekule nie reagują na światło w tym samym czasie. Opóźnienie ma miejsce, gdyż informacja w molekule rozprzestrzenia się z prędkością światła. Dzięki tym badaniom możemy udoskonalić naszą technologię i wykorzystać ją do innych badań.


« powrót do artykułu

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Przez kwantowców mówi się że kolaps funkcji falowej jest natychmiastowy i "shut up and calculate" - jest dosłownie zakaz pytania się o szczegóły.

Na szczęście pomiary dochodzą do tych rozdzielczości czasowych (tutaj czy "Delay in photoemission": https://science.sciencemag.org/content/328/5986/1658  ) czy przestrzennych (dosłownie zdjęcia orbitali jako średnie pozycje elektronów: https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.80.165404  ), więc może w końcu uda się zacząć pytać o szczegóły tych procesów.

Np. fala EM musi mieć przynajmniej ~jeden okres, czyli kilkaset nanometrów dla fotonów optycznych - wyprodukowanie ich trwa w femtosekundach ... no więc co konkretnie dzieje się w atomie w tym czasie - podczas takiej deekscytacji?

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
45 minut temu, Jarek Duda napisał:

Przez kwantowców mówi się że kolaps funkcji falowej jest natychmiastowy i "shut up and calculate" - jest dosłownie zakaz pytania się o szczegóły.


1) Czas przejścia pomiędzy poziomami energetycznymi w atomie nie jest czasem kolapsu kwantowego, z niewyjaśnionych powodów błędnie utożsamia kolega te 2 "zjawiska". Jest to tym dziwniejsze, że prawidłowo (wy)tłumaczono to koledze wiele lat temu na Physics Stack Exchange.
2) Jeśli chce kolega sobie policzyć ile trwa dla niego praktyczny kolaps funkcji falowej, to musi sobie policzyć dla przykładu czas dekoherencji 1 kg wody w powietrzu w temperaturze pokojowej. Ok, nie będę złośliwy: niech będzie to czas dekoherencji 1.5 kg gluta białkowo-tłuszczowo-wodnego (nie żeby wynik różnił się istotnie) :P
Co ważne, pomimo praktycznemu 0 i tak nie ma on żadnego znaczenia dla skal czasowych procesów które da się badać, dokładnie z tych samych powodów, dla których można pozwolić sobie na bardzo długi czas odczytywania wyniku zmierzonego na stoperze.
3) Nie ma "zakazu pytania się o szczegóły" :P Pytania dla mechaniki kwantowej zadaje się za pomocą operatorów, muszą one odpowiadać możliwym do przeprowadzenia eksperymentom. Jak uda się koledze sformułować coś ciekawego w tym języku, to mechanika kwantowa grzecznie odpowie za pomocą prawdopodobieństw, albo wartości średnich. Problemy kolegi są logicznie równoważne do "no ale którą szczelinę wybrał foton tworząc fragment obrazu interferencyjnego". Nie ma fundamentalnej odpowiedzi. Tak rozumiane detale tego co się dzieje w atomie to są jedynie superpozycje nieskończonej ilości możliwości ograniczonych przez wyniki obserwacji.
Sam sferyczny potencjał jądra to jedynie średnie przybliżenie, można by liczyć oddziaływanie elektronów z "chmurą kwarkowo-gluonową", aby poznać "detale". Czy muszę tłumaczyć dlaczego nikt tego nie robi w praktyce, i dlaczego nie ma to najmniejszego praktycznego sensu? I dalej, można liczyć struny. Na chwilę obecną to dopiero są ostateczne detale!

4) Może po prostu czas zacząć liczyć? Bo zajmuje się kolega "filozoficznymi" aspektami teorii którą bardzo słabo operuje na poziomie technicznym.
5) Wszystkiemu winni są kwantowcy, masoni i cykliści.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

atom wzbudzony -> atom w stanie podstawowym + foton

Taki foton "trwa" ~femtosekundy, co się wtedy konkretnie dzieje? Foton to fala elektromagnetyczna - jaka konkretnie? Podstawowe pytania o których praktycznie nic nie wiemy ...

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
3 minuty temu, Jarek Duda napisał:

Taki foton "trwa" ~femtosekundy, co się wtedy konkretnie dzieje? Foton to fala elektromagnetyczna - jaka konkretnie? Podstawowe pytania o których praktycznie nic nie wiemy ...

Czuję się trolowany, bo kolega najwyraźniej nawet nie stara się czytać odpowiedzi ze zrozumieniem. Zero polemiki, odniesienia się do wypunktowanych argumentów itd.
Tutaj odpowiedzią jest:

13 minut temu, peceed napisał:

Problemy kolegi są logicznie równoważne do "no ale którą szczelinę wybrał foton tworząc fragment obrazu interferencyjnego". Nie ma fundamentalnej odpowiedzi. Tak rozumiane detale tego co się dzieje w atomie to są jedynie superpozycje nieskończonej ilości możliwości ograniczonych przez wyniki obserwacji.

I tyle w temacie. "Konkrety" nie istnieją.
Powód jest dokładnie taki sam jak ten, z powodu którego elektron nie ma smaku, faktury ani koloru. Takie pytania (o konkrety) nie mają sensu logicznego.


I wciąż polecam poczytać Feynmanna piszącego o swoim ojcu, który zadawał dokładnie takie same pytania! To powinno zapalić koledze lampkę ostrzegawczą.
To nie jest tak, że "nic nie wiemy o tych pytaniach". Wiemy o nich bardzo wiele,  określając rzecz w potocznym języku: są one po prostu głupie.
Fizyka narzuca wiele ograniczeń na to jakie pytania mają sens a jakie nie, i sama poprawność gramatyczna zdań zakończonych pytajnikiem po prostu nie wystarcza:
 

27 minut temu, peceed napisał:

Pytania dla mechaniki kwantowej zadaje się za pomocą operatorów, muszą one odpowiadać możliwym do przeprowadzenia eksperymentom. Jak uda się koledze sformułować coś ciekawego w tym języku, to mechanika kwantowa grzecznie odpowie za pomocą prawdopodobieństw, albo wartości średnich.

 

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
25 minut temu, peceed napisał:

I tyle w temacie. "Konkrety" nie istnieją.
Powód jest dokładnie taki sam jak ten, z powodu którego elektron nie ma smaku, faktury ani koloru. Takie pytania (o konkrety) nie mają sensu logicznego.

 

Ale 'potem' konkrety zaczynają istnieć. Pytanie o to co się dzieje pomiędzy 'nie ma sensu' a 'foton leci' jest uprawnione. To że model matematyczny nie dostarcza opisu nie jest wystarczającym powodem by pytań nie zadawać. Co do faktury elektronu - trąci arogancją takie stwierdzenie z ust osoby, która nigdy nie widziała elektronu z bliska.

Edytowane przez Jajcenty

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
26 minutes ago, peceed said:

"Konkrety" nie istnieją.

 

1 minute ago, Jajcenty said:

Ale 'potem' konkrety zaczynają istnieć.

No właśnie, mamy "zakon nie pytaj" (jeszcze "stringowi krzyżowcy" ; ) ... oraz na szczęście eksperymentatorów którzy mają to gdzieś i po prostu pytają bezpośrednio naturę, jednak dostając konkretne odpowiedzi, np.:

- o czas przelotu fotonu/fali EM przez orbital tutaj: https://science.sciencemag.org/content/370/6514/339

- o jednak niezerowy czas fotoemisji: https://science.sciencemag.org/content/328/5986/1658

- o pozycję elektronu w orbitalu: https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.80.165404

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
23 minuty temu, Jajcenty napisał:

Ale 'potem' konkrety zaczynają istnieć.

Nie. Konkrety pomiędzy pomiarami nigdy nie zaczynają istnieć. Warto pamiętać że każdy pomiar oddziałuje, więc nigdy nie można powiedzieć że zmierzona wielkość była taka przed pomiarem i my tylko uzyskaliśmy wiedzę na jej temat, tylko zmieniliśmy stan układu, w fundamentalnie przypadkowy sposób,  na taki, w którym możemy znać pewną mierzoną wielkość.

28 minut temu, Jajcenty napisał:

Pytanie o to co się dzieje pomiędzy 'nie ma sensu' a 'foton leci' jest uprawnione.

Nigdy w życiu. Można jedynie zastanawiać się, co może się dziać. I to pomijając fakt, że "foton leci" w praktyce nigdy nie oznacza zasuwającego w przestrzeni punkciku, o fotonie dowiadujemy się że gdzieś był jak go złapiemy. Zatem rozpatrywanie "foton leci tutaj" ma sens tylko jako jedna z "zespolonych alternatyw". Każdy konkret między pomiarami to tylko "element domysłu odnośnie możliwości", abstrakcja która może być rozumiana jako parametryzacja  przestrzeni możliwości.

32 minuty temu, Jajcenty napisał:

To że model matematyczny nie dostarcza opisu nie jest wystarczającym powodem by pytań nie zadawać.

bla bla bla gul gul?

Że co, pytanie nie miało fizycznego sensu? No właśnie. Tylko że ten sens nie pojawia się w momencie kiedy używamy słów występujących w fizyce z użyciem poprawnej gramatyki, to nie wystarcza. Potrzebny jest matematyczny model w którym pytania mają precyzyjną formę.
Matematyczny model opisujący rzeczywistość musi perfekcyjnie opisywać wyniki eksperymentów i nic ponadto, na pewno nie musi dawać odpowiedzi na pytania nie należące do tego modelu! Mechanika kwantowa nie jest od tego mówić o pytaniach mających sens wyłącznie w mechanice klasycznej.
 

36 minut temu, Jajcenty napisał:

Co do faktury elektronu - trąci arogancją takie stwierdzenie z ust osoby, która nigdy nie widziała elektronu z bliska.

To już trąci trollowaniem.

44 minuty temu, Jarek Duda napisał:

No właśnie, mamy "zakon nie pytaj"

Właściwa religijna analogia to taka, w których teolog hibernatus męczy ludzi na wydziale fizyki pytaniem ile diabłów mieści się na łebku szpilki.
Wielce zdziwiony, że każą mu zmienić pytanie.
Żeby był w stanie zadawać właściwe pytania musi przyswoić odpowiedni system pojęciowy.
"Przyswoić" to piękne słowo trafiające w sedno. "Poznać" to trochę za mało.
Musi kolega przyswoić sobie mechanikę kwantową.

Godzinę temu, Jarek Duda napisał:

- o czas przelotu fotonu/fali EM przez orbital tutaj: https://science.sciencemag.org/content/370/6514/339

- o jednak niezerowy czas fotoemisji: https://science.sciencemag.org/content/328/5986/1658

- o pozycję elektronu w orbitalu: https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.80.165404

Skąd w ogóle pomysł, że mechanika kwantowa miałaby dawać inne przewidywania wyników eksperymentów?
Słowo "mechanika" nie jest przypadkiem, oznacza to że można sobie budować przybliżenia. Proste modele atomów nie przejmują się detalami i nie ma w tym niczego złego!
Pozycja elektronu w orbitalu to zagadnienie o którym wszystko co istotne odpowiedział Max Born.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Astro, czytałem, tutaj te 247zs to różnica czasu ekscytacji dwóch atomów w molekule wodoru, "zdjęcia orbitali" są z uśrednienia pozycji elektronów opuszczających orbitale.

O jeszcze warto o pomiarze średnich trajektorii interferujących pojedynczych fotonów: https://science.sciencemag.org/content/332/6034/1170

Albo testowanie którymi lusterkami przyleciały interferujące fotony: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.111.240402

Co do długości fali, warto zerknąć na minimalne czasy impulsów laserów.

 

Peceed, odnośnie "ile diabłów mieści się na łebku szpilki.", może lepiej opowiedz nam ile stringów? ;)

Ja osobiście nie lubię wymyślonych koncepcji, staram się używać tylko tych dobrze zweryfikowanych jak np. pole elektromagnetyczne - pytając o jego konfigurację za fotonem czy elektronem.

Edytowane przez Jarek Duda

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
9 minut temu, Astro napisał:

Nikt tam takich pytań nie stawia, tym bardziej nie otrzymuje na nie odpowiedzi.

Ale ważne że nastąpił "match" chwytliwych słów użytych w tytułach :P
Nawet poszukałem sobie otwarte dostępy do tych artykułów i tam nie ma niczego coby wstrząsało mechaniką kwantową.
Po prostu oddziaływania wieloelektronowe są cholernie skomplikowane obliczeniowo.

5 minut temu, Jarek Duda napisał:

"zdjęcia orbitali" są z uśrednienia pozycji elektronów opuszczających orbitale.

No i co w tym dziwnego, że po uśrednieniu iluśtam pomiarów dostajemy "zdjęcia" orbitali?

5 godzin temu, Jarek Duda napisał:

Np. fala EM musi mieć przynajmniej ~jeden okres

Nie ma takiego prawa. Fala elektromagnetyczna nie musi mieć nawet okresu.
 

15 minut temu, Jarek Duda napisał:

O jeszcze warto o pomiarze średnich trajektorii interferujących pojedynczych fotonów: https://science.sciencemag.org/content/332/6034/1170

Albo testowanie którymi lusterkami przyleciały interferujące fotony: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.111.240402

To już przerabialiśmy kilka miesięcy temu, nie ma czegoś takiego jak średnia trajektoria fotonu w lepszym sensie niż sama fala EM.

Cytat

We present surprising experimental evidence regarding the past of photons passing through an interferometer.

Jakby to powiedzieć, już to zdanie określa wartość merytoryczną artykułu. Albowiem dla jakiegokolwiek kompetentnego fizyka nie ma niczego "surprising" w prostych eksperymentach. Stopień "suprajsing" jest bezpośrednio skorelowany ze stopniem niekompetencji teoretycznej eksperymentatorów.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
6 minutes ago, peceed said:

No i co w tym dziwnego, że po uśrednieniu iluśtam pomiarów dostajemy "zdjęcia" orbitali?

Dla mnie nic dziwnego, ani w tym że tutaj mają jakby mikroskop elektronowy o rozdzielczości subatomowej - określający oryginalną pozycję elektronu w orbitalu na podstawie tego którą komórkę w matrycy aktywuje.

9 minutes ago, peceed said:

Nie ma takiego prawa. Fala elektromagnetyczna nie musi mieć nawet okresu.

Mówimy o fotonach optycznych - które są falami elektromagnetycznymi o bardzo konkretnie określonej energii, pędzie, częstotliwość, momentcie pędu, prędkości ... aczkolwiek o właściwie nieznanej konfiguracji tych pól (bo nie wolno pytać).

Ich długość fali to zwykle kilkaset nanometrów, co odpowiada czasowi w femtosekundach - co np. taki czas oznacza z perspektywy mechanizmu ich produkcji jak deekscytacja atomu?

ps. Niesamowite rzeczy uzyskują w końcu wchodząc w takie konfiguracje pól EM, np. https://en.wikipedia.org/wiki/Orbital_angular_momentum_of_light i https://en.wikipedia.org/wiki/Spin_angular_momentum_of_light czy "węzły światła": https://www.livescience.com/8012-twisted-physics-scientists-create-light-knots.html

z4u7TpmTV3Rp4Lj8575pEA-320-80.jpg

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
27 minut temu, peceed napisał:

Matematyczny model opisujący rzeczywistość musi perfekcyjnie opisywać wyniki eksperymentów i nic ponadto,

Ja mam nieco większe wymagania. Dopasować fragment paraboli prostą można z dowolną dokładnością o ile tylko zgodzimy się co do wielkości fragmentu. I to właśnie się dzieje. Ja chciałbym rzecz zobaczyć z nieco większą dokładnością, powiedzmy w rozdzielczości rzędu czasu Plancka, a Ty decydujesz arbitralnie, że poniżej femtosekundy świat nie ma sensu.

27 minut temu, peceed napisał:

bla bla bla gul gul?

Silnie mi się to kojarzy z wiekowym żartem o bacy: coś mi się widzi, że ty tu nie po naukę przyszedłeś, ale żeby po mordzie dostać. W sensie: przyszedłem po naukę, a dostałem propozycję bym zadawał 'sensowne' pytania.

 

Edytowane przez Jajcenty

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
1 minutę temu, Jarek Duda napisał:

co np. taki czas oznacza z perspektywy mechanizmu ich produkcji jak deekscytacja atomu?

oznacza on tyle, że czas produkcji jest nieoznaczony w takim stopniu, jak nieoznaczone jest położenie!

5 minut temu, Jarek Duda napisał:

Mówimy o fotonach optycznych - które są falami elektromagnetycznymi o bardzo konkretnie określonej energii, pędzie, częstotliwość, momentcie pędu, prędkości ...

No nie róbmy sobie jaj. Takie fale to w naszym wszechświecie nie istnieją. A żeby uzyskać choćby zbliżone to musimy mieć wysoką nieoznaczoność położenia  atomów które je emitują (a więc i czasów emisji). Rozumie kolega dowcip? Zastanawia się kolega nad mechanizmami fotoemisji w sytuacji, kiedy w laserze nie wiadomo nawet, które atomy dokonały tej fotoemisji, i ta niewiedza jest kluczowa dla uzyskania sinusoidalnej fali i ustalonej energii.
Myślę że laser to bardzo dobry układ żeby kolega sobie potrenował działanie mechaniki kwantowej. Jak to się dzieje, że te konretne emisje o wielkiej nieoznaczoności energii dają "za szybką"  pięknie określone energie. Wtedy zrozumie też kolega, dlaczego fizycy nie pytają o detale "który atom w laserze argonowym wyemitował elektron". To jest jakościowo identyczny powód dla którego praktycznie nikogo nie interesują detale fotoemisji w rozumieniu klasycznym, dlaczego są całkowicie pomijalne.

16 minut temu, Jajcenty napisał:

Silnie mi się to kojarzy z wiekowym żartem o bacy: coś mi się widzi, że ty tu nie po naukę przyszedłeś, ale żeby po mordzie dostać. W sensie: przyszedłem po naukę, a dostałem propozycję bym zadawał 'sensowne' pytania

Ja się tutaj bardzo wiele uczę, i to interdyscyplinarnie, ale raczej z antropologii, socjologii i psychologii. A może i psychiatrii. Mam nadzieję, że nie dojdziemy do medycyny sądowej :P

19 minut temu, Jajcenty napisał:

Ja chciałbym rzecz zobaczyć z nieco większą dokładnością, powiedzmy w rozdzielczości rzędu czasu Plancka, a Ty decydujesz arbitralnie, że poniżej femtosekundy świat nie ma sensu.

Tak, świat klasyczny w skali atomowej nie ma sensu. Ma sens mechanika kwantowa, ale trzeba jeszcze rozumieć znaczenie pojęcia "ma sens".

 

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
2 minuty temu, peceed napisał:

Ma sens mechanika kwantowa, ale trzeba jeszcze rozumieć znaczenie pojęcia "ma sens".

Myślę, że identycznie myślał Demokryt o swoich kulkach.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
5 minutes ago, peceed said:

oznacza on tyle, że czas produkcji jest nieoznaczony w takim stopniu, jak nieoznaczone jest położenie!

Dla "zakonu nie pytam" może być nieokreślone czy nieoznaczone, ale na szczęście eksperymentator ma to w nosie i pyta się bezpośrednio fizyki - dostając konkretne czasy nawet w attosekundach, czy tutaj poniżej :)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
10 minut temu, Jarek Duda napisał:

Dla "zakonu nie pytam" może być nieokreślone czy nieoznaczone, ale na szczęście eksperymentator ma to w nosie i pyta się bezpośrednio fizyki

Są bardzo dobre powody, z których powodu fizycy eksperymentalni nie są fizykami teoretycznymi, i absolutnie nie chodzi o wybitną sprawność manualną :P 

Naprawdę dał się kolega nabrać, że średnie czasy mówią wiele o detalach konkretnych procesów albo że uzykane wyniki są fundamentalnie nie do policzenia przy pomocy mechaniki kwantowej?

Przynajmniej obcowanie z tematyką komputerów kwantowych powinno dać koledze do myślenia: powód dla którego chcemy je wykorzystać do rozwiązywania problemów "klasycznych" jest dokładnie tym samym dla którego nie jesteśmy w stanie efektywnie symulować ich pracy. Układy kwantowe są ciężkie do liczenia.
 

Edytowane przez peceed

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

A czy jesteśmy w stanie zbadać co dzieje się w centrum gwiazdy? Nie i raczej nigdy nie będziemy.

A czy przeszkadza nam to w budowaniu modeli gwiazdy - aż do centrum, tak żeby były wewnętrznie spójne? Też nie!

To samo z fizyką mikroskopową - pytanie o co tam się konkretnie dzieje, jakie są np. konfiguracje pól EM, co konkretnie dzieje się podczas produkcji fotonu, czy podczas tych 21as fotoemisji   ... pytania które "zakon nie pytam" zakazuje zadawać.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

A kto się o to pyta? Ja się pytam szczególnie o konfigurację pola elektromagnetycznego i jego ewolucję, np. w kontekście fotonu optycznego - powstałego podczas deekscytacji atomu.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
48 minut temu, Jarek Duda napisał:

A czy przeszkadza nam to w budowaniu modeli gwiazdy - aż do centrum, tak żeby były wewnętrznie spójne? Też nie!

No właśnie. Tylko że astronomowie nigdy się nie upierali, że słońce musi być rozgrzaną kulą żelaza.
A kolega wciąż się upiera przy mechanice klasycznej. Kluczową cechą jest wewnętrzna spójność, tę zapewnia tylko mechanika kwantowa.
Ja się boję, że kolega w ogóle sobie tego nie uświadamia, tej fiksacji klasycznej, bo utożsamia ją na jakimś poziomie z rzeczywistością, a mechanikę kwantową uznaje za abstrakcję problemów technicznych w poznawaniu tej rzeczywistości.
 

30 minut temu, Jarek Duda napisał:

a się pytam szczególnie o konfigurację pola elektromagnetycznego

Przykro mi, ale pole elektromagnetyczne nie istnieje w mechanice kwantowej. Tzn. nie w sensie klasyczne pole elektromagnetyczne.
A wszędzie tak gdzie się wydaje że się je umieszcza, jest to jedynie tzw. "trick obliczeniowy" ( tutaj bardzo chciałbym aby kolega wyobraził sobie to sformułowanie wypowiadane przez Michała Wójcika z kabaretu Ani Mru Mru - może lepiej wejdzie ;) ), gdy efektywnie godzimy się zapomnieć o detalach pola kwantowego.
Klasyczne pole elektromagnetyczne to jedynie przybliżenie nie nadające się do opisu rzeczywistości w małych skalach. Można sobie robić w głowie konfiguracje, stawiać przy nich angstremowe podziałki, ale nie mają one nic wspólnego z rzeczywistością. To jest wyłącznie ekstrapolacja opisu granicznego (będącego przybliżeniem) poza ogólny zakres stosowalności.
 

30 minut temu, Jarek Duda napisał:

i jego ewolucję, np. w kontekście fotonu optycznego

O polu EM (klasycznym) to można mówić w kontekście "mnóstwa" fotonów.

 

10 minut temu, peceed napisał:

Ja się boję, że kolega w ogóle sobie tego nie uświadamia, tej fiksacji klasycznej, bo utożsamia ją na jakimś poziomie z rzeczywistością, a mechanikę kwantową uznaje za abstrakcję problemów technicznych w poznawaniu tej rzeczywistości.

To taka filozofia w której mechanika kwantowa ma być opisem efektywnym bardzo skomplikowanych konfiguracji pól klasycznych, często z magicznymi właściwościami.
Niestety to nie działa, mechanika kwantowa daje przewidywania których nie da się odtworzyć z mechaniki klasycznej, a te przewidywania nieszczęśliwie odnoszą się do weryfikowalnych eksperymentalnie własności.

Edytowane przez peceed

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
1 hour ago, peceed said:

pole elektromagnetyczne nie istnieje w mechanice kwantowej

Intrygujące! W takim razie ciekawe co to za potencjał używa równanie Schrodingera, czy co oznacza QED ;)

W praktyce kwantowe modele buduje się zwykle na klasycznych - w tych drugich mamy jedną trajektorię/historię pola optymalizującą działanie ... przejście do kwantowych to rozważenie ich zespołu: trajektorii, diagramów Feynmana w perturbacyjnym QFT ...

Więc pozostaje pytanie: biorąc jeden obiekt z takiego zespołu, jaka konkretnie jest jego konfiguracja np. pola EM fotonów? Też pytania o średnie są dozwolone.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
2 godziny temu, Jarek Duda napisał:

W takim razie ciekawe co to za potencjał używa równanie Schrodingera

Wyidealizowany. Pewnie nie zastanawiał się kolega jak nieoznaczoność położenia np. jądra wpływa na nieoznaczoność potencjału?

2 godziny temu, Jarek Duda napisał:

W praktyce kwantowe modele buduje się zwykle na klasycznych

Tak jest najwygodniej, gdy się da. Ale te modele klasyczne nie są fundamentalne, one się pojawiają tylko jako granice MK.

2 godziny temu, Jarek Duda napisał:

w tych drugich mamy jedną trajektorię/historię pola optymalizującą działanie ... przejście do kwantowych to rozważenie ich zespołu: trajektorii, diagramów Feynmana w perturbacyjnym QFT

Całki po trajektoriach to najgorsze sformułowanie do zrozumienia istoty mechaniki kwantowej, bardzo łatwo zignorować przestrzeń konieczną do opisu układów wielocząsteczkowych. Pięknie się to wszystko wyobraża dla 1 cząsteczki, ale układy złożone wyglądają całkowicie inaczej niż się to naiwnie wydaje, w tym sensie że ciężko zbudować dobre intuicje.

2 godziny temu, Jarek Duda napisał:

Więc pozostaje pytanie: biorąc jeden obiekt z takiego zespołu, jaka konkretnie jest jego konfiguracja np. pola EM fotonów?

Biorąc pod uwagę, że trajektorie są całkiem niefizyczne nie ma szans aby istniała klasyczna konfiguracja EM którą można stowarzyszyć z ruchem cząsteczek po tej trajektorii. To raczej nie ma sensu.

 

Edytowane przez peceed

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Sory ale elektromagnetyzm to praktycznie najbardziej podstawowe oddziaływanie w fizyce, ciężko sobie wyobrazić teorię kwantową bez niego - czyli np. bez oddziaływania elektron-jadro, czy bez fotonów.

Schrodinger rzeczywiście jest sporym uproszczeniem, używającym m.in. wspomniane przybliżenie Borna-Oppenheimera ... poważniejsze modele kwantowe to QFT, zwykle perturbacyjne - zespoły po scenariuszach: diagramach Feynmana ... które używają punktowe cząstki, ale wiemy że z naładowaną jest związane pole elektryczne - wypadałoby do tych diagramów Feynmana dorysować odpowiadające pola EM o co się pytam ... też pamiętając o ich skończonej prędkości propagacja - jak te 247 zeptosekund tutaj na przebycie orbitalu.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Istnieje poważne podejrzenie, że niemieccy badacze, którzy jakoby zmierzyli najkrótszy odcinek czasu o długości 247 zeptosekund, nie przedstawili całej prawdy. Podają oni , że zmierzony odcinek oni odcyfrowali na podstawie wykonanej fotografii, którą można zobaczyć na 

beitrag_zeitmessung_zepto_teaser_2_0.jpg.

W rzeczywistości z tego obrazka można cokolwiek odcyfrować, ale jedynie wtedy, gdy już wcześniej wiadomo, jaki ma być końcowy wynik. A końcowy wynik bardzo łatwo jest wyliczyć, gdy jest znana prędkość światła w próżni i odległość między atomami w molekule wodoru H2. Ta odległość wynosi 74 pm, czyli 74*1012 m albo inaczej 740* 1013 m. Prędkość promieniowania w próżni jest w przybliżeniu równa 300 tys. km/s, czyli 3*108 m/s. Gdy impuls promieniowania rentgenowskiego pokonuje drogę 3*108 m w ciągu 1 sekundy, to ten sam impuls pokonuje drogę 740* 1013 m w ciągu 247*1021sekundy, czyli w ciągu 247 zeptosekund. Jest to przybliżony wynik po obliczeniu równania x=(740/3)*1021.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
8 godzin temu, Jarek Duda napisał:

Sory ale elektromagnetyzm to praktycznie najbardziej podstawowe oddziaływanie w fizyce, ciężko sobie wyobrazić teorię kwantową bez niego

Jak to zazwyczaj obaj macie rację a i tak się pokłócicie :)

Cytat

Foton to fala elektromagnetyczna - jaka konkretnie?

Pytanie dobre. Tylko niestety pojęcie powstało przed rewolucją naukową z XX wieku i ma kilka znaczeń:
- cząstka światła - bardzo zawężone, potem stopniowo rozszerzane na inne zakresy energii
- kwant energii fali elektromagnetycznej - lepsze ale mało intuicyjne i często mylone z pierwszym.
A to jest pojęcie istniejące w dwóch odmiennych spojrzeniach: falowym i korpuskularnym.
I za Ch...ny się  nie dogadacie jak będziecie go używać w różnych spojrzeniach.
Pierwotnym pojęciem jest pole. Jego mierzalne zaburzenia spełniają równania fotonu w ujęciu falowym.

 

8 godzin temu, Jarek Duda napisał:

które używają punktowe cząstki, ale wiemy że z naładowaną jest związane pole elektryczne

Jak to Jarek jest że praktycznie każdy temat zmierza u Ciebie do punktowej naładowanej cząstki?

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
W dniu 18.10.2020 o 05:23, Jarek Duda napisał:

wypadałoby do tych diagramów Feynmana dorysować odpowiadające pola EM o co się pytam

Nie ma takiej opcji. W tym sensie, że "naładowane punkty w sumie po wszystkich historiach" to są jedynie obiekty matematyczne do obliczeń. Rozpatrywanie klasycznych konfiguracji pola em wokół tych punktów nie ma żadnego sensu, bo cząsteczka porusza się po trajektoriach nieróżniczkowalnych i nieprzyczynowych a pole EM musi spełniać równania pola!

Mechanika kwantowa to nie jest superpozycja klasycznych obrazów fizycznych, to błędna intuicja wynikła z zabawy komputerami kwantowymi. 
Nie zmienia to faktu, że obraz wielu sytuacji fizycznych może być tak właśnie przybliżany (jak kot Schroedingera), ale to opcja a nie konieczność.
Musi kolega się zastanowić, gdzie w obrazie mentalnym następuje rezygnacja z operatorów i zaczyna bezpośrednie mówienie o wielkościach aktualnych.
To właśnie ten moment kiedy kończy się "fizyka".

W dniu 18.10.2020 o 10:49, pinopa napisał:

W rzeczywistości z tego obrazka można cokolwiek odcyfrować, ale jedynie wtedy, gdy już wcześniej wiadomo, jaki ma być końcowy wynik. A końcowy wynik bardzo łatwo jest wyliczyć, gdy jest znana prędkość światła w próżni i odległość między atomami w molekule wodoru H2.

Z zasady (a nie w szczegółach) to prawda: takie eksperymenty zwyczajnie badają konsystencje fizyki w małych skalach, pozwalając wyjaśnić obserwacje modelem, w którym występują 2 zdarzenia w krótkich odstępach czasowych, co jest zgodne z inną cechą tego modelu jak odległość pomiędzy "atomami" (skrót myślowy) .
Tak że otrzymano wynik, którego każdy się spodziewał, bo prawa fizyki działają.
Ale jakby ktoś z praw fizyki zasymulował sobie wielką pardubicką też byśmy mówili, że stoper zmierzył dokładnie to czego spodziwano się po koniach i co już było wiadomo :P



Prawdziwa jazda zaczyna się, kiedy widzi się sformułowania, że interferowały ze sobą 2 fotony wysłane z różnych miejsc.
Otóż nie. Interferowały zawsze dwie możliwości każdego z tych elektronów z osobna. Elektron nie do końca wie czy został uderzony jako pierwszy lub drugi, mamy superpozycję tych dwóch możliwości! (i już tutaj realistyczny obraz kolegi Jarka się rozpada całkowicie). Za to bardzo szczęśliwie 2 elektron z pary jest w dokładnie symetrycznej sytuacji, co pozwala zwulgaryzować opis i twierdzić, że 2 fotony interferowały ze sobą.
 

W dniu 16.10.2020 o 13:56, KopalniaWiedzy.pl napisał:

jako, że znaliśmy orientację przestrzenną molekuły wodoru, wykorzystaliśmy interferencję fal obu elektronów, by dokładnie obliczyć, kiedy foton dotarł do pierwszego, a kiedy do drugiego atomu wodoru.

To strasznie nędzny skrót myślowy.
Molekuła wodoru to pojedynczy obiekt kwantowy który nie da się zrozumieć zlepieniem 2 atomów, więc światło nie dolatywało z jednego atomu do drugiego, a tyle wynosi odległość pomiędzy centrami zagęszczeń powłok.

 

W dniu 17.10.2020 o 17:05, Jarek Duda napisał:

Peceed, odnośnie "ile diabłów mieści się na łebku szpilki.", może lepiej opowiedz nam ile stringów? ;)

To policzy sobie kolega sam jako ćwiczenie domowe z nauki teorii strun.
Wskazówka: Wystarczy rozpatrzyć czarną dziurę o rozmiarze łebka.
Szpilkę wybierze sobie kolega sam, bo jak widać wbijane przez niektórych szpilki po głębszej analizie okazują się bardzo (prawie nieskończenie) cieniutkie ;)
 

W dniu 18.10.2020 o 05:23, Jarek Duda napisał:

Sory ale elektromagnetyzm to praktycznie najbardziej podstawowe oddziaływanie w fizyce, ciężko sobie wyobrazić teorię kwantową bez niego - czyli np. bez oddziaływania elektron-jadro, czy bez fotonów.

Pole elektromagnetyczne to wciąż obiekt matematyczny, konstrukt umysłowy. Jego "fizyczność" wynika wyłącznie z faktu, że mógł się z nim kolega spotkać już w podstawówce gdy umysł był jeszcze elastyczny i chłonny, i wytrenował się w rozumieniu świata w jego kategoriach! Do tego wykorzystuje te struktury mózgowe które tak bardzo się dopracowały w czasie gdy jako małpki wielkości kapucynek zasuwaliśmy pod koronami drzew :P

 

W dniu 18.10.2020 o 22:10, peceed napisał:

To policzy sobie kolega sam jako ćwiczenie domowe z nauki teorii strun.

Przy okazji, dostaniemy chyba górne ograniczenie na ilość tych diabłów, bez konieczności wnikania czym one są ;)

 

  • Pozytyw (+1) 1

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Jeśli chcesz dodać odpowiedź, zaloguj się lub zarejestruj nowe konto

Jedynie zarejestrowani użytkownicy mogą komentować zawartość tej strony.

Zarejestruj nowe konto

Załóż nowe konto. To bardzo proste!

Zarejestruj się

Zaloguj się

Posiadasz już konto? Zaloguj się poniżej.

Zaloguj się

  • Podobna zawartość

    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Wszystkie organizmy żywe wykorzystują metale w czasie podstawowych funkcji życiowych, od oddychania po transkrypcję DNA. Już najwcześniejsze organizmy jednokomórkowe korzystały z metali, a metale znajdziemy w niemal połowie enzymów. Często są to metale przejściowe. Naukowcy z University of Michigan, California Institute of Technology oraz University of California, Los Angeles, twierdzą, że żelazo było tym metalem przejściowym, który umożliwił powstanie życia.
      Wysunęliśmy radykalną hipotezę – żelazo było pierwszym i jedynym metalem przejściowym wykorzystywanym przez organizmy żywe. Naszym zdaniem życie oparło się na tych metalach, z którymi mogło wchodzić w interakcje. Obfitość żelaza w pierwotnych oceanach sprawiła, że inne metale przejściowe były praktycznie niewidoczne dla życia, mówi Jena Johnson z University of Michigan.
      Johnson połączyła siły z profesor Joan valentine z UCLA i Tedem Presentem z Caltechu. Profesor Valentine od dawna bada, jakie metale wchodziły w skład enzymów u wczesnych form życia, umożliwiając im przeprowadzanie niezbędnych procesów życiowych. Od innych badaczy wielokrotnie słyszała, że przez połowę historii Ziemi oceany były pełne żelaza. W mojej specjalizacji, biochemii i biochemii nieorganicznej, w medycynie i w procesach życiowych, żelazo jest pierwiastkiem śladowym. Gdy oni mi powiedzieli, że kiedyś nie było pierwiastkiem śladowym, dało mi to do myślenia, mówi uczona.
      Naukowcy postanowili więc sprawdzić, jak ta obfitość żelaza w przeszłości mogła wpłynąć na rozwój życia. Ted Present stworzył model, który pozwolił na sprecyzowanie szacunków dotyczących koncentracji różnych metali w ziemskich oceanach w czasach, gdy rozpoczynało się życie. Najbardziej dramatyczną zmianą, jaka zaszła podczas katastrofy tlenowej, nie była zmiana koncentracji innych metali, a gwałtowny spadek koncentracji żelaza rozpuszczonego w wodzie. Nikt dotychczas nie badał dokładnie, jaki miało to wpływ na życie, stwierdza uczona.
      Badacze postanowili więc sprawdzić, jak przed katastrofą tlenową biomolekuły mogły korzystać z metali. Okazało się, że żelazo spełniało właściwie każdą niezbędną rolę. Ich zdaniem zdaniem, ewolucja może korzystać na interakcjach pomiędzy jonami metali a związkami organicznymi tylko wówczas, gdy do interakcji takich dochodzi odpowiednio często. Obliczyli maksymalną koncentrację jonów metali w dawnym oceanie i stwierdzili, że ilość jonów innych biologiczne istotnych metali była o całe rzędy wielkości mniejsza nią ilość jonów żelaza. I o ile interakcje z innymi metalami w pewnych okolicznościach mogły zapewniać ewolucyjne korzyści, to - ich zdaniem - prymitywne organizmy mogły korzystać wyłącznie z Fe(II) w celu zapewnienia sobie niezbędnych funkcji spełnianych przez metale przejściowe.
      Valentine i Johnson chciały sprawdzić, czy żelazo może spełniać w organizmach żywych te funkcje, które obecnie spełniają inne metale. W tym celu przejrzały literaturę specjalistyczną i stwierdziły, że o ile obecnie życie korzysta z innych metali przejściowych, jak cynk, to nie jest to jedyny metal, który może zostać do tych funkcji wykorzystany. Przykład cynku i żelaza jest naprawdę znaczący, gdyż obecnie cynk jest niezbędny do istnienia życia. Pomysł życia bez cynku był dla mnie trudny do przyjęcia do czasu, aż przekopałyśmy się przez literaturę i zdałyśmy sobie sprawę, że gdy nie ma tlenu, który utleniłby Fe(II) do Fe(III) żelazo często lepiej spełnia swoją rolę w enzymach niż cynk, mówi Valentine. Dopiero po katastrofie tlenowej, gdy żelazo zostało utlenione i nie było tak łatwo biologicznie dostępne, życie musiało znaleźć inne metale, które wykorzystało w enzymach.
      Zdaniem badaczy, życie w sytuacji powszechnej dostępności żelaza korzystało wyłącznie z niego, nie pojawiła się potrzeba ewolucji w kierunku korzystania w innych metali. Dopiero katastrofa tlenowa, która dramatycznie ograniczyła ilość dostępnego żelaza, wymusiła ewolucję. Organizmy żywe, by przetrwać, musiały zacząć korzystać z innych metali. Dzięki temu pojawiły się nowe funkcje, które doprowadziły do znanej nam dzisiaj różnorodności organizmów żywych.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Ekosfera jest tradycyjnie definiowana, jako odległość pomiędzy gwiazdą, a planetą, która umożliwia istnienie wody w stanie ciekłym na planecie. To obszar wokół gwiazdy, w którym na znajdujących się tam planetach może istnieć życie. Jednak grupa naukowców z University of Georgia uważa, że znacznie lepsze byłoby określenie „ekosfery fotosyntezy”, czyli wzięcie pod uwagi nie tylko możliwości istnienia ciekłej wody, ale również światła, jakie do planety dociera z gwiazdy macierzystej.
      O życiu na innych planetach nie wiemy nic pewnego. Jednak poglądy na ten temat możemy przypisać do jednej z dwóch szkół. Pierwsza z nich mówi, że na innych planetach ewolucja mogła znaleźć sposób, by poradzić sobie z pozornie nieprzekraczalnymi barierami dla życia, jakie znamy z Ziemi. Zgodnie zaś z drugą, życie w całym wszechświecie ograniczone jest uniwersalnymi prawami fizyki i może istnieć jedynie w formie podobnej do życia na Ziemi.
      Naukowcy z Georgii rozpoczęli swoje badania od przyznania racji drugiej ze szkół i wprowadzili pojęcie „ekosfery fotosyntezy”. Znajdujące się w tym obszarze planety nie tylko mogą utrzymać na powierzchni ciekłą wodę – zatem nie znajdują się ani zbyt blisko, ani zbyt daleko od gwiazdy – ale również otrzymują wystarczająca ilość promieniowania w zakresie od 400 do 700 nanometrów. Promieniowanie o takich długościach fali jest na Ziemi niezbędne, by zachodziła fotosynteza, umożliwiające istnienie roślin.
      Obecność fotosyntezy jest niezbędne do poszukiwania życia we wszechświecie. Jeśli mamy rozpoznać biosygnatury życia na innych planetach, to będą to sygnatury atmosfery bogatej w tlen, gdyż trudno jest wyjaśnić istnienie takiej atmosfery bez obecności organizmów żywych na planecie, mówi główna autorka badań, Cassandra Hall. Pojęcie „ekosfery fotosyntezy” jest zatem bardziej praktyczne i dające szanse na znalezienie życia, niż sama ekosfera.
      Nie możemy oczywiście wykluczyć, że organizmy żywe na innych planetach przeprowadzają fotosyntezę w innych zakresach długości fali światła, jednak istnieje pewien silny przekonujący argument, że zakres 400–700 nm jest uniwersalny. Otóż jest to ten zakres fal światła, dla którego woda jest wysoce przezroczysta. Poza tym zakresem absorpcja światła przez wodę gwałtownie się zwiększa i oceany stają się dla takiego światła nieprzezroczyste. To silny argument za tym, że oceaniczne organizmy w całym wszechświecie potrzebują światła w tym właśnie zakresie, by móc prowadzić fotosyntezę.
      Uczeni zauważyli również, że życie oparte na fotosyntezie może z mniejszym prawdopodobieństwem powstać na planetach znacznie większych niż Ziemia. Planety takie mają bowiem zwykle bardziej gęstą atmosferę, która będzie blokowała znaczną część światła z potrzebnego zakresu. Dlatego też Hall i jej koledzy uważają, że życia raczej należy szukać na mniejszych, bardziej podobnych do Ziemi planetach, niż na super-Ziemiach, które są uważane za dobry cel takich poszukiwań.
      Badania takie, jak przeprowadzone przez naukowców z University of Georgia są niezwykle istotne, gdyż naukowcy mają ograniczony dostęp do odpowiednich narzędzi badawczych. Szczegółowe plany wykorzystania najlepszych teleskopów rozpisane są na wiele miesięcy czy lat naprzód, a poszczególnym grupom naukowym przydziela się ograniczoną ilość czasu. Dlatego też warto, by – jeśli ich badania polegają na poszukiwaniu życia – skupiali się na badaniach najbardziej obiecujących obiektów. Tym bardziej, że w najbliższych latach ludzkość zyska nowe narzędzia. Od 2017 roku w Chile budowany jest europejski Extremely Large Telescope (ELT), który będzie znacznie bardziej efektywnie niż Teleskop Webba poszukiwał tlenu w atmosferach egzoplanet. Z kolei NASA rozważa budowę teleskopu Habitable Exoplanet Observatory, który byłby wyspecjalizowany w poszukiwaniu biosygnatur na egzoplanetach wielkości Ziemi. Teleskop ten w 2035 roku miałby trafić do punktu L2, gdzie obecnie znajduje się Teleskop Webba.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Troje astronomów –  José Luis Bernal, Gabriela Sato-Polito i Marc Kamionkowski – uważa, że sonda New Horizons mogła zarejestrować rozpadające się cząstki ciemnej materii. Uważają oni, że niespodziewany nadmiar światła zarejestrowany przez sondę, może pochodzić z rozpadających się aksjonów, hipotetycznych cząstek ciemnej materii.
      Na optyczne promieniowanie tła składa się całe światło widzialne emitowane przez źródła znajdujące się poza Drogą Mleczną. Światło to może nieść ze sobą istotne informacje na temat struktury wszechświata. Problem w badaniu tego światła polega na trudności w jego odróżnieniu od światła, którego źródła znajdują się znacznie bliżej, szczególnie od światła Słońca rozproszonego na pyle międzyplanetarnym.
      Wystrzelona w 2006 roku sonda New Horizons znajduje się obecnie w Pasie Kuipera. Pył międzyplanetarny jest tam znacznie bardziej rozproszony niż bliżej Słońca. Niedawno sonda użyła instrumentu o nazwie Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) do pomiaru światła. Ku zdumieniu specjalistów okazało się, że optyczne promieniowanie tła jest dwukrotnie bardziej jasne, niż należałoby się spodziewać z ostatnich badań dotyczących rozkładu galaktyk.
      Astronomowie z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa uważają, że ten nadmiar światła może pochodzić z rozpadu aksjonów. Uczeni, chcąc wyjaśnić wyniki obserwacji LORRI, zbadali model, w którym aksjony rozpadałyby się do fotonów. Obliczyli, jak rozkładałaby się energia fotonów z takiego rozpadu i w jaki sposób przyczyniałoby się to zarejestrowania nadmiarowego światła przez LORRI. Wyniki sugerują, że nadmiar fotonów mógłby pochodzić z aksjonów o masie mieszczącym się w zakresie 8–20 eV/c2. Powinny one dawać wyraźny sygnał w przyszłych pomiarach intensywności światła.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Po raz pierwszy udało się utworzyć i zmierzyć postulowany od dawna stan powiązania pomiędzy atomami. Naukowcy z Wiednia i Innsbrucku wykorzystali laser do spolaryzowania atomów tak bardzo, że z jednej strony miały ładunki dodatnie, z drugiej ujemne. Dzięki temu mogli związać atomy ze sobą. Oddziaływania pomiędzy nimi były znacznie słabsze niż pomiędzy atomami w standardowej molekule, ale na tyle silne, że można było mierzyć ich wartość.
      W atomie jądro o ładunku dodatnim otoczone jest przez chmurę elektronów o ładunku ujemnym. Całość jest obojętna. Jeśli teraz włączymy zewnętrzne pole elektryczne, rozkład ładunków nieco się zmieni. Ładunki dodatnie przemieszczą się w jednym kierunku, ujemne w w drugim i atom będzie posiadał stronę dodatnią i ujemną, stanie się spolaryzowany, mówi profesor Philipp Haslinger.
      Taką polaryzację atomu można uzyskać też za pomocą światła, które jest szybko zmieniającym się polem elektromagnetycznym. Gdy liczne atomy znajdują się blisko siebie, światło polaryzuje je w ten sam sposób. Więc dwa sąsiadujące ze sobą atomy będą zwrócone do siebie przeciwnymi ładunkami, co spowoduje, że będą się przyciągać.
      To bardzo słabe oddziaływanie, zatem eksperyment trzeba prowadzić bardzo ostrożnie, by móc zmierzyć siłę oddziaływania. Gdy atomy mają dużo energii i szybko się poruszają, to przyciąganie natychmiast znika. Dlatego też użyliśmy podczas eksperymentów ultrazimnych atomów, wyjaśnia Mira Maiwöger z Wiedeńskiego Uniwersytetu Technologicznego.
      Naukowcy najpierw złapali atomy w pułapkę i je schłodzili. Następnie pułapka została wyłączona, a uwolnione atomy rozpoczęły swobodny spadek. Taka chmura opadających atomów była niezwykle zimna, jej temperatura była niższa niż 1/1 000 000 kelwina, ale miała na tyle dużo energii, że podczas spadku rozszerzała się. Jeśli jednak na tym etapie atomy zostaną spolaryzowane za pomocą lasera i pojawi się pomiędzy nimi przyciąganie, rozszerzanie się chmury zostaje spowolnione. W ten właśnie sposób można zmierzyć siłę oddziaływania pomiędzy atomami.
      Polaryzowanie indywidualnych atomów za pomocą lasera nie jest niczym nowym. Kluczowym elementem naszego eksperymentu było jednoczesne spolaryzowanie w sposób kontrolowany wielu atomów i stworzenie mierzalnych oddziaływań pomiędzy nimi, dodaje Matthias Sonnleitner, który opracował teoretyczne założenia eksperymentu.
      Autorzy eksperymentu zwracają uwagę, że zmierzone przez nich oddziaływanie może odgrywać ważną rolę w astrofizyce. W pustce kosmosu małe siły mogą odgrywać duża rolę. Po raz pierwszy wykazaliśmy, że promieniowanie elektromagnetyczne może tworzyć oddziaływania pomiędzy atomami, co może rzucić nowe światło na niewyjaśnione obecnie zjawiska astrofizyczne, dodaje Haslinger.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      „Niemożliwy” unipolarny (jednobiegunowy) laser zbudowany przez fizyków z University of Michigan i Universität Regensburg może posłużyć do manipulowania kwantową informacją, potencjalnie zbliżając nas do powstania komputera kwantowego pracującego w temperaturze pokojowej. Laser taki może też przyspieszyć tradycyjne komputery.
      Światło, czyli promieniowanie elektromagnetyczne, to fala oscylująca pomiędzy grzbietami a dolinami, wartościami dodatnimi a ujemnymi, których suma wynosi zero. Dodatni cykl fali elektromagnetycznej może przesuwać ładunki, jak np. elektrony. Jednak następujący po nim cykl ujemny przesuwa ładunek w tył do pozycji wyjściowej. Do kontrolowania przemieszania informacji kwantowej potrzebna byłaby asymetryczna – jednobiegunowa – fala światła. Optimum byłoby uzyskanie całkowicie kierunkowej, unipolarnej „fali”, w której występowałby tylko centralny grzbiet, bez oscylacji. Jednak światło, jeśli ma się przemieszczać, musi oscylować, więc spróbowaliśmy zminimalizować te oscylacje, mówi profesor Mackillo Kira z Michigan.
      Fale składające się tylko z grzbietów lub tylko z dolin są fizycznie niemożliwe. Dlatego też naukowcy uzyskali falę efektywnie jednobiegunową, która składała się z bardzo stromego grzbietu o bardzo wysokiej amplitudzie, któremu po obu stronach towarzyszyły dwie rozciągnięte doliny o niskiej amplitudzie. Taka konstrukcja powodowała, że grzbiet wywierał silny wpływ na ładunek, przesuwając go w pożądanym kierunku, a doliny były zbyt słabe, by przeciągnąć go na pozycję wyjściową.
      Taką falę udało się uzyskać wykorzystując półprzewodnik z cienkich warstw arsenku galu, w którym dochodzi do terahercowej emisji dzięki ruchowi elektronów i dziur. Półprzewodnik został umieszczony przed laserem. Gdy światło w zakresie bliskiej podczerwieni trafiło w półprzewodnik, doszło do oddzielenia się elektronów od dziur. Elektrony poruszyły się w przód. Następnie zostały z powrotem przyciągnięte przez dziury. Gdy elektrony ponownie łączyły się z dziurami, uwolniły energię, którą uzyskały z impulsu laserowego. Energia ta miała postać silnego dodatniego półcyklu w zakresie teraherców, przed i po którym przebiegał słaby, wydłużony półcykl ujemny.
      Uzyskaliśmy w ten sposób zadziwiającą unipolarną emisję terahercową, w którym pojedynczy dodatni półcykl był czterokrotnie wyższy niż oba cykle ujemne. Od wielu lat pracowaliśmy nad impulsami światła o coraz mniejszej liczbie oscylacji. Jednak możliwość wygenerowania terahercowych impulsów tak krótkich, że efektywnie składały się z mniej niż pojedynczego półcyklu oscylacji była czymś niewyobrażalnym, cieszy się profesor Rupert Hubner z Regensburga.
      Naukowcy planują wykorzystać tak uzyskane impulsy do manipulowania elektronami w materiałach kwantowych w temperaturze pokojowej i badania mechanizmów kwantowego przetwarzania informacji. Teraz, gdy wiemy, jak uzyskać unipolarne terahercowe impulsy, możemy spróbować nadać im jeszcze bardziej asymetryczny kształt i lepiej przystosować je do pracy z kubitami w półprzewodnikach, dodaje doktorant Qiannan Wen.

      « powrót do artykułu
  • Ostatnio przeglądający   0 użytkowników

    Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.

×
×
  • Dodaj nową pozycję...