Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Mapa deformacji jąder atomowych przypomina swym kształtem górski krajobraz

Recommended Posts

Do niedawna uważano, że jedynie jądra bardzo masywnych pierwiastków mogą posiadać wzbudzone stany ze spinem zerowym o zwiększonej stabilności, w których przyjmują kształt znacznie różniący się od ich kształtu normalnego. Tymczasem międzynarodowy zespół badaczy z Rumunii, Francji, Włoch, USA i Polski w swej najnowszej pracy wykazał, że stany takie istnieją również w dużo lżejszych jądrach niklu. Pozytywna weryfikacja uwzględnionego w tych doświadczeniach modelu teoretycznego pozwala na opisywanie właściwości układów jądrowych niedostępnych w ziemskich laboratoriach.

Jądro atomowe stanowi ponad 99,9% masy atomu, choć jego objętość jest ponad bilion razy mniejsza od objętości całego atomu. Wynika stąd, iż ma ono zdumiewającą gęstość około 150 milionów ton na centymetr sześcienny, czyli jedna łyżka stołowa materii jądrowej waży niemal tyle, co kilometr sześcienny wody. Pomimo bardzo małych rozmiarów i niewyobrażalnej gęstości, jądra atomowe są złożonymi strukturami zbudowanymi z protonów i neutronów. Można by się spodziewać, że tak niesamowicie gęste obiekty będą miały kulisty kształt. W rzeczywistości wygląda to jednak nieco inaczej: większość jąder jest zdeformowana – są spłaszczone lub wydłużone wzdłuż jednej lub nawet dwóch osi jednocześnie. Aby znaleźć właściwy kształt danego jądra, zwykle tworzy się krajobraz energii potencjalnej jako funkcji odkształcenia. Krajobraz ten można zilustrować za pomocą mapy, na której współrzędne na płaszczyźnie są parametrami deformacji, czyli miarą wydłużenia lub spłaszczenia wzdłuż dwóch osi, a kolor oznacza ilość energii potrzebnej do nadania jądru określonego kształtu. Taka mapa stanowi odpowiednik mapy geograficznej terenu górskiego.

Jeśli w reakcji jądrowej powstanie jądro, to pojawia się ono w określonym punkcie krajobrazu, czyli posiada jakiś stopień deformacji. Następnie zaczyna się staczać (zmieniać odkształcenie) w kierunku punktu o najniższej energii (stabilnej deformacji). Jednak w pewnych okolicznościach, przed osiągnięciem stanu podstawowego, może przerwać na moment swą podróż i zatrzymać się w lokalnym minimum odgrywającym rolę pułapki, która odpowiada metastabilnemu odkształceniu. Zjawisko to w dużym stopniu przypomina zachowanie wody, która wytryskuje w postaci źródła w określonym miejscu obszaru górskiego i zaczyna spływać. Zanim dotrze do najniższej doliny, może przez pewien czas pozostać uwięziona w lokalnych zagłębieniach terenu. Jeśli to miejsce jest połączone strumieniem z najniższym punktem krajobrazu, ciecz spłynie. Jeśli jednak lokalna dolina jest dobrze odizolowana, woda pozostanie w zagłębieniu przez bardzo długi czas.

Dotychczas wykonane eksperymenty wykazały, że lokalne minima w krajobrazie odkształceń jąder atomowych z zerowym spinem rzeczywiście istnieją, ale tylko w masywnych jądrach o liczbie atomowej większej niż 89 (aktyn) i całkowitej liczbie protonów i neutronów znacznie przekraczającej 200. Takie jądra mogą pozostawać w owych metastabilnych minimach lokalnych odpowiadających różnym deformacjom przez czas nawet kilkadziesiąt milionów razy dłuższy niż potrzebny do przejścia w stan podstawowy bez spowolnienia przez pułapkę. Jeszcze całkiem niedawno wśród jąder lżejszych pierwiastków nie obserwowano stanu wzbudzonego o spinie zerowym związanego z metastabilną deformacją. Sytuacja uległa zmianie kilka lat temu, kiedy w niklu-66, którego jądro zbudowane jest z 28 protonów i 38 neutronów, znaleziono stan o znacznym zniekształceniu i zwiększonej stabilności. To odkrycie zostało poprzedzone rachunkami wykonanymi w ramach modelu powłokowego przy użyciu wyrafinowanych metod Monte Carlo opracowanych przez teoretyków z Uniwersytetu Tokijskiego, które pozwoliły przewidzieć istnienie tej deformacyjnej pułapki.

Obliczenia przeprowadzone przez naszych japońskich kolegów dały także inny nieoczekiwany wynik – mówi prof. Bogdan Fornal z IFJ PAN. Wykazali oni, że głęboka lokalna dolina (pułapka) związana ze znaczną deformacją powinna występować również w krajobrazie energii potencjalnej niklu-64, jądra o dwóch neutronach mniej niż nikiel-66, które do tej pory uważano za mające wyłącznie minimum globalne o sferycznym kształcie. Problem polegał na tym, że w niklu-64 przewidziano lokalną dolinę przy wysokiej energii wzbudzenia – czyli na dużej wysokości w analogii krajobrazu górskiego – i niezwykle trudno było znaleźć eksperymentalną metodę umieszczenia jądra w tej pułapce.

Podjęte badania objęły cztery uzupełniające się eksperymenty, które wspólnie wykonali eksperymentatorzy z Rumunii (IFIN-HH w Bukareszcie), Francji (Institut Laue-Langevin w Grenoble), Włoch (Uniwersytet Mediolański), USA (Uniwersytet Karoliny Północnej i TUNL) oraz Polski (Instytut Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie). Pomiary przeprowadzono w czterech różnych laboratoriach w Europie i Stanach Zjednoczonych: Institut Laue-Langevin (Grenoble, Francja), IFIN-HH Tandem Laboratory (Rumunia), Argonne National Laboratory (Chicago, USA) oraz Triangle Universities Nuclear Laboratory (TUNL, Karolina Północna, USA). Zastosowano różne mechanizmy reakcji, w tym przekaz protonów i neutronów, wychwyt neutronów termicznych, wzbudzenie kulombowskie oraz naświetlanie wiązką kwantów gamma, a wszystko to w połączeniu z najnowocześniejszymi technikami wykrywania promieniowania gamma.

Zebrane dane opracowane całościowo pozwoliły jednoznacznie wykazać istnienie nawet dwóch minimów lokalnych w krajobrazie energii potencjalnej niklu-64, odpowiadających spłaszczonym i wydłużonym kształtom elipsoidalnym, przy czym zagłębienie przyporządkowane formie wydłużonej jest głębokie i dobrze izolowane, na co wskazywało znaczne opóźnienie przejścia do globalnego minimum sferycznego.

Czas, przez jaki jądro przebywa w minimum odpowiadającym wydłużonej postaci jądra Ni-64, nie jest tak długi, jak w przypadku ciężkich jąder, gdzie zwiększa się nawet dziesiątki milionów razy. Zarejestrowaliśmy wzrost zaledwie kilkudziesięciokrotny. Wspaniałym osiągnięciem jest jednak fakt, że wzrost ten pozostaje zbliżony do wartości przewidywanej przez nowy model teoretyczny – stwierdza prof. Fornal.

Szczególnie cennym wynikiem tych badań jest identyfikacja nieuwzględnianej wcześniej składowej siły działającej między nukleonami w złożonych układach jądrowych, tak zwanego monopolowego oddziaływania tensorowego, które odpowiada za różnorodność krajobrazu deformacji zaobserwowaną w jądrach niklu. Przypuszcza się, że właśnie to oddziaływanie w dużej mierze kształtuje strukturę wielu jąder, które pozostają dotychczas nieodkryte.

W szerszej perspektywie przedstawione tutaj badania pokazują, że zastosowane podejście teoretyczne, pozwalające na poprawne przewidzenie bardzo unikalnych cech jąder niklu, ma duży potencjał w opisywaniu właściwości tysięcy układów jądrowych dotychczas niedostępnych dla laboratoriów na Ziemi, ale nieustannie tworzonych w gwiezdnych reakcjach.

Z wynikami badań można się zapoznać na łamach Physical Review Letters.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Podczas gdy popularnie mówi się że do zrozumienia fizyki zostało właściwie tylko scalenie mechaniki kwantowej z grawitacją ... w praktyce szczególnie fizyka jądrowa jest taką dziedziną gdzie prawie nic tak naprawę nie rozumiemy:

- zaczynając od: dlaczego proton jest lżejszy od neutronu, deuteron od p+n, He4 od dwóch deuteronów?

- zderzeń nawet p/n + deuteron nie potrafimy wyliczyć z pierwszych zasad, trzeba fitować kilkudziesięcio-parametryczne modele fenomenologiczne z oddziaływaniami 3-ciałowymi https://en.wikipedia.org/wiki/Three-body_force

- ciekawą niespodzianką są https://en.wikipedia.org/wiki/Halo_nucleus zaczynając od He6, Li11 - mające związane dodatkowe neutrony w dużych odległościach - niby większych niż zasięg sił jądrowych,

- duże jądra to już raczej czysta fenomenologia - "wirujące kropelki" z clustrami alpha,

Istnienie kilku lokalnych minimów energetycznych (izomerów) teoretycznie mogłoby pozwolić przechowywać tam duże ilości energii, ale jest to niezwykle trudne. Najbardziej znany z tej perspektywy jest Hf178: https://en.wikipedia.org/wiki/Hafnium_controversy

Share this post


Link to post
Share on other sites

No fajnie - ale co minima kształtu jąder mogą wnieść do postępu cywilizacji. Po prostu pytam.

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 12/31/2020 at 7:22 AM, Jarek Duda said:

Podczas gdy popularnie mówi się że do zrozumienia fizyki zostało właściwie tylko scalenie mechaniki kwantowej z grawitacją ... w praktyce szczególnie fizyka jądrowa jest taką dziedziną gdzie prawie nic tak naprawę nie rozumiemy:

- zaczynając od: dlaczego proton jest lżejszy od neutronu, deuteron od p+n, He4 od dwóch deuteronów?

Swobodny neutron jest niestabilny i rozpada się na proton, elektron i antyneutrino w wyniku rozpadu radioaktywnego beta pod wpływem oddziaływań słabych, ale nie wiem czy jest to wystarczająca odpowiedź na zadane pytanie.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Rozpad neutronu jest konsekwencją tego że jest cięższy ... pytanie dlaczego tak jest?

Naiwnie z ładunkiem związana jest dodatkowa energia (np. pola elektrycznego), czyli proton powinien być cięższy ... ale gdyby tak było to wszechświat byłby wypełniony neutronami - byłoby dość nudno, praktycznie bez atomów.

Share this post


Link to post
Share on other sites
27 minut temu, Jarek Duda napisał:

Rozpad neutronu jest konsekwencją tego że jest cięższy ... pytanie dlaczego tak jest?

Na najgłębszym poziomie - zupełnie przypadkowo. To taka cecha wszechświata, że wszystkie istoty inteligentne zadają sobie pytanie, czemu zaszły warunki umożliwiające ich istnienie.

32 minuty temu, Jarek Duda napisał:

Naiwnie z ładunkiem związana jest dodatkowa energia (np. pola elektrycznego), czyli proton powinien być cięższy ...

Dlatego wymyślono mniej naiwną chromodynamikę kwantową.

Share this post


Link to post
Share on other sites
39 minut temu, Jarek Duda napisał:

Naiwnie z ładunkiem związana jest dodatkowa energia (np. pola elektrycznego), czyli proton powinien być cięższy ...

Naiwnie można by próbować myśleć, że to jakieś złudzenie, że proton i elektron mają ładunki o przeciwnych znakach i że w rzeczywistości  mają o tym samym i się odpychają... ale dalej u mnie intuicja się wyłącza, zaczyna za to przypominać się Lem (traktowanie antycząstek jako cząstki poruszające się wstecz w czasie).

Tak że trudna zagadka...

Edited by darekp

Share this post


Link to post
Share on other sites

Żeby "scalić" proton z elektronem, co znowu naiwnie powinno być łatwe ponieważ się przyciągają ... trzeba dostarczyć względnej olbrzymiej energii: 782 keV ... m.in. dlatego elektron nie może spaść na jądro w atomie.

Lattice QCD ponoć powoli zbliża się do dokładności żeby wyliczyć tą różnicę masy - ale to jest niezwykle ciężkie i trudno to nazwać zrozumieniem.

No i to jest tylko pierwszy kroczek fizyki jądrowej, dalej jest tylko znacznie gorzej - np. dlaczego deuteron jest lżejszy od p+n (zrozumieć energię wiązania), dlaczego deuteron ma względnie duży moment kwadrupolowy: ładunkowo wygląda jak "+ - +" podczas gdy to jest po prostu p+n ...

Dla zderzeń p+d już nie wystarczają oddziaływania 2-ciałowe jak Coulomb, tylko trzeba fitować ~40 parametryczne z 3-ciałowymi ( https://en.wikipedia.org/wiki/Three-body_force ) ...

Share this post


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

Rozpad neutronu jest konsekwencją tego że jest cięższy ... pytanie dlaczego tak jest?

Naiwnie z ładunkiem związana jest dodatkowa energia (np. pola elektrycznego), czyli proton powinien być cięższy ... ale gdyby tak było to wszechświat byłby wypełniony neutronami - byłoby dość nudno, praktycznie bez atomów.

Może właściwszym byłoby pytanie: „Dlaczego proton posiada dodatni ładunek?”. Sam dodatni ładunek nie jest jeszcze energią. Obrazowo można go przedstawić jako pozyton, który np. w wyniku anihilacji z elektronem o ujemnym ładunku spowoduje wydzielenie się energii.  W klasycznej elektrodynamice jest ona równoważna masie ze wzoru E=m*c^2.

Share this post


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

ale to jest niezwykle ciężkie i trudno to nazwać zrozumieniem

Co jest niezrozumiałe, że mamy dokładną teorię która po przeliczeniu daje wyniki zgodnie z eksperymentem?
Mózg nie jest w stanie odtworzyć tych obliczeń w głowie, więc rozumienia ponad abstrakcyjne nie będzie.
Nasze możliwości "rozumienia" są ograniczone, komentarz mistrza świata odnośnie programów szachowych:
Wykonują szereg niezrozumiałych posunięć bez najmniejszego sensu, a na końcu przegrywasz.
Wiemy jak działa alfa-beta, jaka jest funkcja oceny, ale "zrozumienie" ruchu wymagałoby przeliczenia w myślach miliarda pozycji szachowych.
Można sobie tworzyć urojone byty które pozwalają na rozumienie strategii, że na przykład program dostrzegł słabość w postaci określonego pola na którym przez kilkanaście ruchów koncentruje atak, ale to próba racjonalizacji działania jednego algorytmu przy pomocy pojęć wykorzystywanych przez człowieka.
Pytanie dlaczego neutron jest cięższy od protonu przypomina pytanie, dlaczego program szachowy wykonuje określony ruch - odpowiedź na pewnym abstrakcyjnym i całkowicie satysfakcjonującym poziomie jest prosta (bo to najlepsza pozycja jaką znalazł/inaczej byśmy nie istnieli), a na głębszym wymaga gigantycznych obliczeń. I nie ma żadnego haka, żadnej ukrytej teorii "pomiędzy" która by to tłumaczyła, tylko mrówcza praca.

Nie wątpię, że w końcu pojawiłyby się, przy odrobinie czasu i szczęścia opracowania typu "Psychologia programów szachowych. Praca zbiorowa".
Potem, na ich podstawie, poradniki "Myśl jak Stockfish". Pewnie  pojawiłaby się masa ludzi którym takie opracowania "pomogły", a nawet realnie polepszyły grę, ale...
nie byłyby w żadnym stopniu prawdziwym zrozumieniem.

 

19 godzin temu, Jarek Duda napisał:

Żeby "scalić" proton z elektronem, co znowu naiwnie powinno być łatwe ponieważ się przyciągają ... trzeba dostarczyć względnej olbrzymiej energii: 782 keV ... m.in. dlatego elektron nie może spaść na jądro w atomie.

Starzeję się.
A zatem nie, to nie jest powód dla którego elektron nie spada na jądro w atomie - bo nie jest to prawda. Elektron w stanie podstawowym przy zerowym momencie orbitalnym ma największe prawdopodobieństwo znalezienia się (w sensie gęstości) właśnie w jądrze atomu, jest najbardziej spadnięty jak tylko można tylko że zdelokalizowany.
Po dostarczeniu tej energii elektron poleci w kosmos a nie połączy się z neutronem, sama energia nie wystarczy. W przyrodzie powstaje rozpad Beta+, tj. proton zamienia się w neutron, pozytron i neutrino elektronowe.
Jak chce kolega dokonać kolapsu atomów wodoru w neutrony, to nie ma lepszej metody niż wycelować w nie potężny strumień antyneutrin elektronowych, najlepiej o odpowiedniej energii, na przykład 782 keV :P
Jedyny problem z taką bronią polega na tym, że wszystko w sporej odległości od linii strzału (dokładniej - na wylot ziemi) stałoby się piekielnie radioaktywne.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Qion, z ładunkiem elektrycznym np. protonu idzie pole elektryczne E~1/r^2, które samo niesie energię ... i to nieskończoną jeśli całkować od zera (dyskusja: https://physics.stackexchange.com/questions/386760/the-problem-of-infinite-energy-of-electron-as-point-charge )

 

peceed, to pokaż mi wyliczenia że proton jest lżejszy od neutronu, podałem też przykład zderzeń p/n + d gdzie fitują zgadnięte ~40 parametryczne modele w których nie wystarczyły nawet oddziaływania 2-ciałowe ... czy to jest zrozumienie?

Też do p + e + 782keV -> n nie trzeba antyneutrin, wystarczy neutrino po drugiej stronie (dzięki kreacji pary). Gdyby nie ta bariera energetyczna to elektron by spadał na jądro.

 

30:50 czas - używane potencjały o 40-45 swobodnych parametrach - jak w fitowaniu wielomianów - z wideo "40 liczb musimy dopasować z porównania z danymi eksperymentalnymi".

Edited by Jarek Duda

Share this post


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

potencjały o 40-45 swobodnych parametrach

I bardzo fajnie, że są swobodne parametry - jest to mocna poszlaka, ze świat jest efektem losowego dopasowania/ewolucji kwantowego (nie tylko zresztą) ekosystemu, a  nie wymysłem jakiegoś Inteligentnego Projektanta, Deterministycznej Odwieczności czy innego podobnego dziwoląga.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Mówi się że model standardowy opisuje całą fizykę bez grawitacji - to jest ~18 parametrów ... a tu dla opisania zachowania 2-3 nukleonów trzeba dodatkowo dofitować do danych ze 40 parametrów ... i dalej są rozbieżności, dla He4 sugerował że może warto oddziaływania 4-ciałowe ... czyli dla dużych jąder mamy fitować zylion parametrów 200-ciałowych oddziaływań? Wspomina też że parametry które dają im ludzie z lattice QCD przynajmniej na razie nie działają.

Mówię tylko że fizyka jądrowa to wielka dziura w naszym zrozumieniu natury - bardzo ważne są prace tutaj, może też rozważanie innych podejść.

Share this post


Link to post
Share on other sites
26 minut temu, Jarek Duda napisał:

a tu dla opisania zachowania 2-3 nukleonów trzeba dodatkowo dofitować do danych ze 40 parametrów ... i dalej są rozbieżności, dla He4 sugerował że może warto oddziaływania 4-ciałowe ...

Bo to tylko uproszczona teoria jest... :)

28 minut temu, Jarek Duda napisał:

czyli dla dużych jąder mamy fitować zylion parametrów 200-ciałowych oddziaływań?

Wspomniał, że przy oddziaływaniach trzy-ciałowych fituje się dodatkowe 2-3 parametry, więc nie jest źle. ;)

30 minut temu, Jarek Duda napisał:

Mówię tylko że fizyka jądrowa to wielka dziura w naszym zrozumieniu natury

Warto dodać, że tylko w kontekście naszych możliwości "obliczeniowych".

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 godzinę temu, ex nihilo napisał:

jest to mocna poszlaka, ze świat jest efektem losowego dopasowania/ewolucji kwantowego (nie tylko zresztą) ekosystemu

Tylko jak rozumieć tę ewolucję? Jeśli miałoby to być coś w rodzaju ewolucji biologicznej, to musiałby istnieć jakiś odpowiednik doboru naturalnego, coś, co sprawia, że niektóre możliwości "przeżywają", a inne nie. A jeśli nie podobna do biologicznej to chyba tylko wieloświaty, nieskończenie wiele równoległych wszechświatów różniących się  wartościami parametrów  (a może i prawami fizyki). I te wieloświaty to już chyba trochę taka męcząca sprawa (niby by wszystko wyjaśniały, a z drugiej strony gdzieś powstaje wrażenie jakiegoś przesytu, że za jakiś czas okaże się, że do wyjaśnienia czegoś tam nawet nieskończenie wiele wszechświatów nie wystarczy i trzeba wprowadzać jeszcze więcej;))?

Edited by darekp

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 31.12.2020 o 14:16, Ergo Sum napisał:

No fajnie - ale co minima kształtu jąder mogą wnieść do postępu cywilizacji. Po prostu pytam.

Gdy odkryto elektryczność, też nie było wiadomo, do czego może się to przydać.

Postęp cywilizacyjny jest skutkiem zastosowania całej naszej wiedzy i doświadczeń, a nie kwestią jednego odkrycia, czy wynalazku.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Godzinę temu, Sławko napisał:

Gdy odkryto elektryczność, też nie było wiadomo, do czego może się to przydać.

Mogłeś tego nie przywoływać. Indukcja, Faraday, podatki.... Teraz będziemy płacić podatki od powierzchni jądra atomowego.

2 godziny temu, darekp napisał:

Tylko jak rozumieć tę ewolucję? Jeśli miałoby to być coś w rodzaju ewolucji biologicznej, to musiałby istnieć jakiś odpowiednik doboru naturalnego, coś, co sprawia, że niektóre możliwości "przeżywają",

Taka tautologia :D Trwają twory trwałe. Jeśli nicość produkuje wszechświaty jak szalona (co jest łatwe, przy nieobecności czasu :)), to zaobserwować mamy szansę, tylko te trwające dość długo, by wyprodukować obserwatorów. Taka zasada antropomorficzna na sterydach. Ciekawe czy da się to jakoś zweryfikować. 

Edited by Jajcenty

Share this post


Link to post
Share on other sites
49 minut temu, Jajcenty napisał:

Taka tautologia :D Trwają twory trwałe. Jeśli nicość produkuje wszechświaty jak szalona

Właśnie tego chciałem uniknąć :D, tzn. zastanawiam się, czy są jakieś możliwości "wykręcenia się" od zasady antropicznej i koncepcji produkowania olbrzymiej ilości wszechświatów z niczego. Wewnątrz naszego wszechświata zasady zachowania są przestrzegane dość solidnie, jakoś mi się to kłóci z tym "produkowaniem".

Edited by darekp

Share this post


Link to post
Share on other sites
7 hours ago, Jarek Duda said:

Qion, z ładunkiem elektrycznym np. protonu idzie pole elektryczne E~1/r^2, które samo niesie energię ... i to nieskończoną jeśli całkować od zera (dyskusja: https://physics.stackexchange.com/questions/386760/the-problem-of-infinite-energy-of-electron-as-point-charge )

 

Elektron ma energię potencjalną ładunku, którą można wykorzystać dopiero umieszczając go w polu elektrycznym. Materiał w załączonym linku zakłada znaczące uproszczenie jak pusty Wszechświat, które stoi w sprzeczności z dotychczasowymi obserwacjami i ustaleniami, wg których próżnia nie jest pusta, lecz stanowi energetyczne pole kwantowe powstających i anihilujących par komplementarnych elektron-pozyton zwanych cząstkami wirtualnymi, dzięki którym jest możliwy mechanizm Higgsa nabywania masy przez cząstki jakimi są np. bariony. Co ciekawe 3 kwarki, z których składa się proton stanowią tylko 1% jego masy, a resztę stanowi energia QCD

Inną ciekawą własnością elektronu jest jego moment magnetyczny

Electron magnetic moment - Wikipedia

który także stanowi źródło energii po umieszczeniu elektronu w polu magnetycznym.

Ponadto do wykorzystania całkowitej energii elektronu podczas anihilacji jest potrzebny pozyton, którego w pustym Wszechświecie brakuje.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Qion, pole elektryczne i magnetyczne już same w sobie mają gęstość energii - proporcjonalną do |E|^2, |B|^2 ( https://en.wikipedia.org/wiki/Electric_field#Energy_in_the_electric_field ) ... która całkuje się do nieskończoności jeśli założyć punktowy ładunek.

Owszem, elektron ma również względnie silny dipolowy moment magnetyczny - jest małym magnesikiem, co prowadzi np. do dualnej siły Lorenza (dla dipola magnetycznego poruszającego się w polu elektrycznym), precesji Larmora, czy echa spinowego:

GWM_HahnEchoDecay.gif

 

Elektron ma też moment pędu (ale chyba ciut inny niż wirowanie).

Ma też wewnętrzny proces periodyczny: ~10^21 Hz "zegar de Brogliea", zitterbewegung - potwierdzony eksperymentalnie np. https://link.springer.com/article/10.1007/s10701-008-9225-1

 

Edited by Jarek Duda

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 hours ago, Sławko said:

Gdy odkryto elektryczność, też nie było wiadomo, do czego może się to przydać.

Dokładnie, Marconi, odkrywca fal radiowych, zapytany przez dziennikarza o przydatność okrycia, podobno powiedział, że nie widzi praktycznego zastosowania dla tego zjawiska. Zadziwiają mnie takie wypowiedzi koleżanki. Swoją drogą ciekawe, co wnoszą do postępu cywilizacji kolejne wykopki w Biskupinie? Po prostu pytam :)

Edited by cyjanobakteria

Share this post


Link to post
Share on other sites
52 minuty temu, cyjanobakteria napisał:

Dokładnie, Marconi, odkrywca fal radiowych

No bez jaj. Maxwell i Hertz przewracają się grobach... ;)

2 godziny temu, Jarek Duda napisał:

jest małym magnesikiem

Niestety - powrócę, bo chyba już to ustaliliśmy na Forum - nie jest. :)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Np. w precesji Larmora jest dosłownie traktowany jako mały magnesik ( https://en.wikipedia.org/wiki/Larmor_precession ), w efekcie Zeemana dochodzi poprawka energetyczna mu*B jak z małego magnesika, ferromagnetyk bierze swoje pole magnetyczne głównie z sumowania takich magnesików: https://en.wikipedia.org/wiki/Ferromagnetism#Origin_of_magnetism

Quote

The spin of the electrons in atoms is the main source of ferromagnetism, although there is also a contribution from the orbital angular momentum of the electron about the nucleus.

 

Edited by Jarek Duda
  • Upvote (+1) 1

Share this post


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

No bez jaj. Maxwell i Hertz przewracają się grobach... ;)

Dobrze, że nie żyją, bo wytoczyli by mi proces za głupotę :) Pamiętam za to, że była przepychanka z Teslą odnośnie patentów.

Edited by cyjanobakteria

Share this post


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

ferromagnetyk bierze swoje pole magnetyczne głównie z sumowania takich magnesików

W elektronie co sumujesz? ;) Jarku, "analogie" klasyczne według mnie to naprawdę kiepski sposób na rzeczywistość.

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
      Mapa na portalu Systemu Informacji Przestrzennej Miasta Poznania ma nową funkcjonalność. Pozwala ona zobaczyć zarysy zarówno zachowanych, jak i nieistniejących już fortyfikacji z czasów zaborów.
      Przydatne narzędzie dla administracji czy projektantów
      Jak podkreślono na profilu Pracowni JB72 na Facebooku, interaktywna warstwa powstała na zlecenie Biura Miejskiego Konserwatora Zabytków. Obejmuje ona wewnętrzny pierścień fortyfikacji poligonalnych i zewnętrzny pierścień forteczny. W jej ramach na współczesnej mapie Poznania zlokalizowano obiekty już nieistniejące, [takie] jak bastiony umocnień wewnętrznych, śluzy, bramy czy pierwotne zabudowania Fortu Winiary. Nie zabrakło także dobrze znanych 18 fortów zewnętrznego pierścienia oraz ponad 200 schronów międzypolowych - wytłumaczono na stronie Poznań.pl
      Przygotowana warstwa ma stanowić przydatne narzędzie dla administracji, projektantów, planistów, inwestorów (podczas prac związanych z zagospodarowaniem i zabudową terenu) czy wreszcie pasjonatów. Warto dodać, że niezależnie od formy własności wszystkie obiekty fortyfikacyjne udostępnione na mapie są objęte ochroną konserwatorską (podlegają ochronie prawnej na mocy wpisów do Rejestru Zabytków wchodzących w skład poznańskiej twierdzy poligonalnej i fortowej).
      Ścieżka dostępu
      Jak dotrzeć do opisywanej warstwy? Najpierw powinniśmy kliknąć w przycisk Mapy. Później trzeba wejść w Konfigurację domyślną i tam rozwinąć menu, odszukując Historię i zabytki. Kolejne kliknięcia to Zabytki>Rejestr Zabytków, a na końcu należy zaznaczyć Fortyfikacje. Jeśli zaznaczymy również opcję Ortofotomapa 2021 (bieżąca)" zobaczymy zarysy fortów na tle obecnych zabudowań.
      Twierdza Poznań
      Twierdza Poznań to jeden z największych kompleksów fortyfikacji w Europie. Jej budowę rozpoczęto w 3. dekadzie XIX wieku od wzniesienia twierdzy poligonalnej, rozciągającej się wzdłuż centrum miasta. W latach 70. XIX wieku rozpoczęła się zaś budowa twierdzy fortowej, złożonej z kilku pierścieni obronnych i kilkunastu fortów. Po wybudowaniu fortów twierdza poligonalna stała się zbędna z wojskowego punktu widzenia, a że hamowała rozwój miasta, zdecydowano się na jej wyburzenie. Na przełomie XIX i XX wieku twierdzę poligonalną wyburzono, a tereny po niej uporządkowano i zagospodarowano. Natomiast twierdza fortowa jest w większości zachowana do dzisiaj.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W XIII wieku stolicą nowo powstałego imperium mongolskiego zostało Karakorum, miasto, którego początek bierze się z obozu wojskowego założonego po 1220 roku przez Czyngis-chana. W roku 1237, siedem lat po śmierci Czyngis-chana wielki chan Ugedej ogłosił Karakorum stolicą imperium. Było nią przez nieco ponad 20 lat, do czasu, aż Kubilaj-chan, późniejszy pierwszy cesarz Chin z dynastii Yuan, przeniósł stolicę do Xanadu.
      Ugedej i jego następca, Mongke, rozbudowywali Karakorum. Było stolicą i jednym z miejsc pobytu dworu. Dwa razy w roku obaj chanowie przebywali w nim przez dłuższy czas. Wiemy, że w 1235 roku w Karakorum wybudowano wspaniały pałac. A franciszkanin William z Rubruck, wysłannik króla Francji Ludwika IX, opisywał w 1254 roku Karakorum jako miasto otoczone murami o czterech bramach, które było domem dla chińskich rzemieślników, muzułmańskich kupców i jeńców z całego imperium.
      Chanowie zachęcali elity do budowania domów w pobliżu pałacu. Karakorum było celem podróży dyplomatów i kupców. Nawet po tym, jak Kubilaj-chan przeniósł stolicę, pozostało miejscem ważnym ze względów ideologicznych. Było też stolicą prowincji. W pierwszej połowie XIV wieku postało tam wiele budynków publicznych.
      Po upadku dynastii Yuan (1368) miasto przez kilkadziesiąt lat zachowało swoje znaczenie jako siedziba członków tej dynastii. Pod koniec XIV wieku było okupowane i zostało zniszczone przez wojska dynastii Ming. Wówczas też zaczęło znacznie podupadać. W roku 1586 na ruinach obszaru pałacowego wybudowano buddyjski klasztor Erdene Zuu.
      Świat cały czas o Karakorum pamiętał. W europejskich, perskich i chińskich dokumentach pisanych było wiele odniesień do niego. Jednak nie wiadomo było, gdzie się znajdowało. Odkrył je dopiero w 1889 roku rosyjski uczony Nikołaj Jadrincew. Od tamtej pory powstawały mapy miasta, ale poza pierwszą z nich, z 1892 roku, ograniczano się do mapowania obszaru wewnątrz miejskich murów oraz budynków przez wschodnią bramą. Tymczasem już zwiad lotniczy z lat 70. ubiegłego wieku pokazał, że obszar zabudowany rozciągał się daleko poza miejskie mury.
      Obecnie prace archeologiczne w Karakorum poświęcone samemu miastu i rozwojowi ośrodków miejskich na stepach prowadzi niemiecko-mongolski zespół archeologów. Naukowcy z Uniwersytetu Fryderyka Wilhelma w Bonn, Instytutu Technologii Fotonicznych im. Leibniza w Jenie oraz Instytutu Archeologii Mongolskiej Akademii Nauk przeprowadzili właśnie najbardziej szczegółowe rozpoznanie całego terenu miasta i jego okolic. Wykorzystali przy tym m.in. techniki fotografii lotniczej i metody magnetyczne, tworząc najbardziej szczegółową mapę stolicy imperium.
      Przeprowadzone właśnie badania pokazały, że mapy powstające od lat 30. ubiegłego wieku nie uwzględniają znacznych obszarów miasta, a najlepszą z map jest ta pierwsza, z 1892 roku. Potwierdzono, że obszar zalewowy rzeki Orchon w sposób naturalny wyznaczał granice miasta na północnym-zachodzie i zachodzie. Z kolei na południe od Erdene Zuu nie zauważono żadnych większych struktur wybudowanych za czasów imperium. Zdjęcia satelitarne potwierdziły, że do dzisiaj można zobaczyć część dużych platform naniesionych na mapę z 1892 roku, które w międzyczasie zostały zniszczone podczas prac polowych. Miasto rozciągało się na co najmniej 7–8 kilometrów od bramy wschodniej i nie miało ściśle wyznaczonych granic.
      Obszar otoczony murami obronnymi miał w Karakorum powierzchnię 1,33 km2, z czego zabudowane było jedynie 60%. Północna część miasta prawdopodobnie nie była na stałe zamieszkana, chociaż nie można wykluczyć, że czasowo obozowali tam ludzie. Z kolei część centralna wyróżnia się cechami charakterystycznymi dla intensywnej zaubudowy. Jest ona pokryta trawami, wskazującymi,że pod nimi znajdują się ceglane struktury. Naukowcy stweierdzli też, że poza obszarem otoczonym murami osadnictwo zajmowało powierzchnię ponad 11,8 km2. Obszar ten był znacznie słabiej zabudowany. Stałe struktury zajmowały tam około 11% obszaru, a jeśli odliczymy od tego cmentarze, odsetek ten spada do 8%. Widoczne wolne przestrzenie mogły być wykorzystywane jako obozy czasowe.
      Z relacji Williama z Rubruck wiemy o czterech bramach. Wszystko wskazuje na to, że najbardziej intensywnie używana była brama wschodnia i dwie prowadzące do niej drogi. Wzdłuż jednej z nich, prowadzącej na wschód, stały budynki. Druga zaś prowadziła na północny-wschód. Naukowcy z zaskoczeniem zauważyli kolejną drogę na wschód, która przechodziła przez mur w północno-wschodnim rogu pałacu. Prawdopodobnie była to droga służąca obszarowi pałacowemu. Po dwie drogi prowadziły też z bram północnej i zachodniej. Brama południowa nie została dotychczas odkryta.
      Autorzy podsumowują, że podczas dalszych badań Karakorum można bezpiecznie korzystać z koncepcji urbanizmu i miast imperialnych znanych z innych miejsc o niskiej gęstości zaludnienia, gdzie ludność zajmuje się głównie działalnością rolniczą. Znakiem szczególnym takich miast jest fakt, że zostały one „zaimplementowane” przez władcę w istniejącym krajobrazie, bez stałej infrastruktury, a ich stali mieszkańcy zostali przywiezieni z zagranicy. Takie miasta stanowiły obcą tkankę w lokalnej społeczności. Nie były ważne dla pasterzy-nomadów, których egzystencja nie była od miasta zależna. [...] Przypadek Mongolii jest o tyle szczególny, że nie istniały tutaj wcześniejsze miasta, na których władcy mogli by się wzorować. Tutejsze „zaimplementowane” miasta były oddzielone od lokalnego społeczeństwa pasterskiego i jego gospodarki.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Nowa mapa ciemnej materii ujawniła istnienie nieznanych wcześniej struktur łączących galaktyki. Mapa, stworzona za pomocą technik maszynowego uczenia, pomoże w badaniach nad ciemną materią oraz w opisaniu historii i przyszłości naszego lokalnego wszechświata. Jest ona dziełem międzynarodowego zespołu naukowego.
      Jako że nie potrafimy bezpośrednio obserwować ciemnej materii, o jej rozkładzie dowiadujemy się, badając wpływ grawitacyjny, jaki wywiera na inne obiekty we wszechświecie, np. na galaktyki.
      Co interesujące, łatwiej jest badać rozkład ciemnej materii znajdującej się znacznie dalej, gdyż pokazuje to daleką przeszłość, kiedy budowa wszechświata była mniej złożona. Z czasem wielkie struktury tylko się powiększyły, stopień złożoności wszechświata wzrósł, więc znacznie trudniej jest dokonywać lokalnych pomiarów ciemnej materii, mówi jeden z autorów badań, profesor Donghui Jeong z Pennsylvania State University.
      Już wcześniej próbowano tworzyć podobne mapy rozpoczynając od modelu wczesnego wszechświata i symulując jego ewolucję przez miliardy lat. Jednak to metoda wymagająca olbrzymich mocy obliczeniowych i dotychczas nie udało się za jej pomocą stworzyć mapy na tyle szczegółowej, by można było zobaczyć nasz lokalny wszechświat.
      Autorzy najnowszych badań wykorzystali inną metodę – za pomocą maszynowego uczenia się stworzyli model, który na podstawie znanych informacji o rozkładzie i ruchu galaktyk, przewiduje rozkład ciemnej materii.
      Naukowcy zbudowali i wyćwiczyli swój model na Illustris-TNG, wielkim zestawie symulacji galaktyk, który zawiera informacje o galaktykach, gazach, innej widzialnej materii oraz ciemnej materii. Szczególnie skupiono się na strukturach podobnych do Drogi Mlecznej. W końcu udało się określić, które dane są niezbędne do poznania rozkładu ciemnej materii.
      Do tak stworzonego modelu wprowadzono prawdziwe dane o lokalnym wszechświecie pochodzące z katalogu Cosmicflow-3. Zawiera on informacje o rozkładzie i ruchu ponad 17 000 galaktyk znajdujących się w odległości 200 megaparseków od Drogi mlecznej. Na tej podstawie powstała mapa rozkładu ciemnej materii.
      Model prawidłowo odtworzył w niej Lokalną Grupę Galaktyk, Gromadę w Pannie, puste przestrzenie i inne struktury. Pokazał też struktury, o których istnieniu nie wiedzieliśmy, w tym włókna łączące galaktyki.
      Możliwość stworzenia mapy lokalnej sieci kosmicznej otwiera nowy rozdział w kosmologii. Możemy teraz badać, jak rozkład ciemnej materii ma się do innych danych, co pozwoli nam na lepsze zrozumienie ciemnej materii. Możemy też bezpośrednio badać te włókna, tworzące wielkie pomocy pomiędzy galaktykami, mówi Jeong.
      Uczeni sądzą, że dodając informacje o mniejszych galaktykach, będą mogli poprawić rozdzielczość mapy. Bardzo więc liczą na dane z Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webba.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Po raz pierwszy udało się stworzyć mapę granicy heliosfery. Mapa taka pomoże specjalistom w zrozumieniu, w jaki sposób wchodzą w interakcje wiatr słoneczny i wiatr z przestrzeni międzygwiezdnej.
      Fizycy od lat proponowali teoretyczne modele tej granicy. Teraz, po raz pierwszy, byliśmy w stanie dokonać pomiarów i stworzyć na tej podstawie trójwymiarową mapę, mówi główny autor badań, Dan Reisenfeld z Los Alamos National Laboratory.
      Heliosfera to bąbel tworzony przez wiat słoneczny, który niesie głównie protony, elektrony i cząstki alfa. Bąbel ten chroni Ziemię przez szkodliwym promieniowaniem z przestrzeni międzygwiezdnej.
      Reisenfeld i jego zespół wykorzystali dane z ziemskiego sztucznego satelity Interstellar Boundary Explorer (IBEX), który wykrywa cząstki z płaszcza Układu Słonecznego. To część heliosfery poza szokiem końcowym. Granicę płaszcza i całej heliosfery wyznacza zaś heliopauza. I właśnie tę granicę zmapowała sonda IBEX. To miejsce, w którym wiatr słoneczny, biegnący od Słońca, zderza się z materią międzygwiezdną, podążającą w stronę Słońca.
      IBEX dokonuje pomiarów za pomocą techniki podobnej do sonaru. Tak jak nietoperze wysyłają impulsy we wszystkich kierunkach i używają odbitego sygnału do stworzenia mapy otoczenia, my używamy wiatru słonecznego do mapowania heliosfery, wyjaśnia Reisenfeld.
      IBEX obserwuje rozkład strumieni energetycznych atomów neutralnych (ENA). Atomy takie powstają w wyniku zderzeń cząstek wiatru słonecznego z wiatrem przestrzeni międzygwiezdnej, gdy protony gorącego gazu mieszając się z atomami gazu neutralnego, wychwycą z nich elektrony. ENA nie mają ładunku elektrycznego, więc nie reagują na pola magnetyczne. Poruszają się po liniach prostych. W okolice Ziemi dociera niewiele takich atomów, jednak wystarczająco dużo, by IBEX je zarejestrował. Intensywność sygnału zależ od intensywności wiatru słonecznego docierającego do płaszcza Układu Słonecznego.
      Wiatr wysyłany przez Słońce ma różną moc, tworząc unikatowy wzorzec. IBEX jest w stanie zaobserwować ten wzorzec w powracającym sygnale ENA 2 do 6 lat później, w zależności od energii ENA oraz kierunku, w którym zwrócony jest satelita. To dzięki tej różnicy czasu możemy mierzyć odległość od regionów, w których powstają ENA, mówi Reisenfeld. Dzięki temu, analizując dane z pełnego cyklu słonecznego z lat 2009–2019, naukowcy byli w stanie stworzyć trójwymiarową mapę. Wykazała ona, że minimalna odległość pomiędzy Słońcem a heliopauzą wynosi około 120 jednostek astronomicznych w kierunku wiatru międzygwiezdnego, a w kierunku przeciwnym wynosi co najmniej 350 j.a. Tutaj jednak pomiar jest ograniczony możliwościami sondy.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Powstała największa mapa ciemnej materii, niewidzialnego materiału, który – jak sądzą naukowcy – stanowi ok. 80% materii wszechświata. Jako że materia zagina światło astronomowie, obserwując światło dochodzące do nas z odległych galaktyk, wnioskują o obecności materii na podstawie zaburzeń jego drogi.
      W ramach Dark Energy Survey (DES) naukowcy zaprzęgli do pracy sztuczną inteligencję, której zadaniem była analiza światła ze 100 milionów galaktyk. W ten sposób powstała wielka mapa materii wykrytej pomiędzy nami a obserwowanymi galaktykami. Obejmuje ona 25% nieboskłonu półkuli południowej.
      Większość materii we wszechświecie to ciemna materia. To wspaniale, że możemy rzucić okiem na te rozległe ukryte struktury na tak dużym obszarze nieboskłonu. Nasza mapa, która pokazuje głównie ciemną materię, wykazuje podobne wzorce do mapy tworzonej z samej widocznej materii. Mamy tutaj podobną do pajęczej sieci strukturę gęstych zbitek materii z wielkimi pustymi przestrzeniami pomiędzy nimi, mówi Niall Jeffrey z University College London (UCL).
      Widoczne galaktyki tworzą się w najgęstszych regionach występowania ciemnej materii. Gdy patrzymy na nocne niebo widzimy światło galaktyk, ale nie dostrzegamy otaczającego ich dysku materii. Wykorzystując soczewkowanie grawitacyjne, czyli obliczając, jak materia zaburza światło, otrzymujemy pełny obraz. Zarówno materii widzialnej jak i niewidzialnej, dodaje Ofer Lahav z UCL.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...