Skocz do zawartości
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Po raz pierwszy udało się bezpośrednio zmierzyć stałą struktury subtelnej

Rekomendowane odpowiedzi

Stała struktury subtelnej (α) to być może najważniejsza ze stałych we wszechświecie. Opisuje siłę oddziaływań elektromagnetycznych i jest kombinacją trzech podstawowych stałych przyrody – ładunku elektronu, stałej Plancka i prędkości światła. Istnieje wiele metod pomiaru tej stałej. Zwykle pomiary takie są dokonywane pośrednio, poprzez pomiar innych właściwości fizycznych i obliczenie na tej podstawie wartości α. Na Uniwersytecie Technicznym w Wiedniu (TU Wien) przeprowadzono eksperyment, w trakcie którego udało się po raz pierwszy bezpośrednio zmierzyć wartość stałej struktury subtelnej.

Stała struktury subtelnej opisuje siłę oddziaływań elektromagnetycznych. Wskazuje, z jaką siłą naładowane cząstki, takie jak elektrony, reagują z polem magnetycznym. Jej wartość wynosi 1/137, gdyby była nieco inna – powiedzmy 1/136 – świat, jaki znamy, nie mógłby istnieć Atomy miałyby inne rozmiary, wszystkie procesy chemiczne przebiegałyby inaczej, inaczej też przebiegałyby reakcje termojądrowe w gwiazdach. Co interesujące, naukowcy spierają się o to, czy stała struktury subtelnej jest rzeczywiście stałą, czy też w ciągu miliardów lat jej wartość uległa niewielkim zmianom.

Większość ważnych stałych fizycznych to wartości wymiarowe, wyrażane w konkretnych jednostkach, na przykład prędkość światła wyrażamy w metrach na sekundę. Stała struktury subtelnej jest inna. Nie ma tutaj jednostek, to po prostu liczba. Jest to stała bezwymiarowa, wyjaśnia profesor Andrei Pimenow z Instytutu Fizyki Ciała Stałego na TU Wien.

Pimenov oraz jego koledzy z TU Wien i naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles przeprowadzili pierwszy eksperyment, podczas którego możliwe było dokonanie bezpośrednich pomiarów wartości stałej struktury subtelnej.

Światło lasera jest spolaryzowane liniowo, oscyluje wertykalnie. Gdy podczas eksperymentu trafia na dysk z materiału o grubości liczonej w nanometrach, jego polaryzacja ulega zmianie. Samo w sobie nie jest to niczym niezwykłym. Wiele materiałów powoduje zmianę polaryzacji światła laserowego. Dzięki interakcji fotonów z polem elektromagnetycznym można polaryzację można obracać. Przy silnych polach magnetycznych i w niskich temperaturach pojawia się kwantowy efekt Halla, a zmiany polaryzacji są proporcjonalne do stałej struktury subtelnej. Jednak konieczność używania silnego pola magnetycznego powoduje, że trzeba uwzględnić je w równaniach opisujących α, co utrudnia przygotowanie eksperymentu.

Podczas ostatniego eksperymentu naukowcy wykorzystali światło terahercowego lasera, które nakierowali na cienki dysk izolatora topologicznego o wzorze chemicznym (Cr0.12Bi0.26Sb0.62)2Te3. Materiał zawiera chrom, ma więc wbudowane pole magnetyczne. Gdy naukowcy przyjrzeli się zmianie polaryzacji światła po przejściu przez dysk okazało się, że doszło do skokowej, a nie płynnej, zmiany kąta polaryzacji i wynosiła ona tyle, ile wartość α. Stała struktury subtelnej jest tutaj natychmiast widoczna jako kąt, cieszy się Pimenov.

I mimo że pomiary te nie dały tak dokładnego wyniku, jak pomiary pośrednie, to – jak podkreśla Pimenov – główną korzyścią jest tutaj możliwość otrzymania podstawowej stałej fizycznej z bezpośredniego eksperymentu, a nie poleganie na innych pomiarach i precyzji kalibracji sprzętu.


« powrót do artykułu

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Tylko warto przypomnieć że ta "stała" nie jest stała: https://en.wikipedia.org/wiki/Coupling_constant#Phenomenology_of_the_running_of_a_coupling

Quote

An example is quantum electrodynamics (QED), where one finds by using perturbation theory that the beta function is positive. In particular, at low energies, α ≈ 1/137, whereas at the scale of the Z boson, about 90 GeV, one measures α ≈ 1/127.

Czyli po pierwsze zmienia się z energią np. dla bardzo bliskich naładowanych cząstek, też np. hipotetyzuje/szuka się zmiany z czasem - czy zaraz po Wielkim Wybuchu nie była trochę inna?

Ta deformacja Coulomba dla bardzo małych odległości wychodzi też z modeli solitonowych - wynikając z regularyzacji/deformacji pola elektrycznego ładunku tak żeby jego energia nie przekraczała masy elektronu 511keV (dla idealnego punktowego ładunku ta energia jest nieskończona): https://arxiv.org/pdf/2210.13374

Czyli intuicyjnie: dla idealnych punktowych ładunków mielibyśmy idealnego Coulomba, ale i nieskończoną energię pola elektrycznego - naprawienie drugiego wprowadza deformację w pierwszym: tzw. "running coupling".

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Nie wiem jak to zrobiłeś ale zdołałeś dojść do idealnego punktowego ładunku elektrycznego i nieskończoności :) Chyba każdy ma swoje koniki.
Ale żeby zmieniać α  musisz zmienić któryś z parametrów ją tworzących. 
Co według Ciebie się zmienia? c czy q czy h? :)
c to właściwość czasoprzestrzeni
h to właściwość pól kwantowych
q ? - właściwość konkretnie pola elektronowego?
Ja nie byłbym pewien czy jest niestała. 
Wracając do punktowego ładunku - nie za bardzo wiem z czym walczysz. Wszyscy zdają sobie sprawę że ten ładunek nie jest punktowy bo nie może być punktowy chociażby w konsekwencji że elektron to wzburzenie pola elektronowego zajmujące pewien obszar - co do zasady obszar do nieskończoności z szybko malejącą amplitudą od miejsca które nazywamy położeniem tego elektronu.
Natomiast punktowość ma tu tylko podkreślić że nie mierzymy żadnej jego struktury wewnętrznej ale to ma sens tylko z cząstkowego punktu widzenia oraz ta punktowość świetnie się sprawdza w obliczeniach. Może to też kwestia przyzwyczajenia?

Edytowane przez thikim

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Stała struktury subtelnej (coupling constant) zmienia się w bardzo wysokich energiach, hipotetyzują że aż do unifikacji - podałem Wikipedię, poszukaj "running coupling" to jest pełno artykułów.

Oznacza to że siła Coulomba jest zdeformowana dla bardzo małych odległości - troszkę silniejsza niż dla idealnych punktowych ładunków.

Idealne punktowe ładunki nie mają też sensu z powodu nieskończonej energii pola elektrycznego - trzeba "odjąć tą nieskończoność", co ręcznie robi się w procedurze renormalizacji perturbacyjnego QFT ... niezbyt lubianej np. przez:

Dirac: “I must say that I am very dissatisfied with the situation because this so-called ’good theory’ does involve neglecting infinities which appear
in its equations, ignoring them in an arbitrary way. This is just not sensible mathematics. Sensible mathematics involves disregarding a quantity when it is small
– not neglecting it just because it is infinitely great and you do not want it!. ”

Feynman: “The shell game that we play is technically called ’renormalization’. But no matter how clever the word, it is still what I would call a dippy process!
Having to resort to such hocus-pocus has prevented us from proving that the theory of quantum electrodynamics is mathematically self-consistent. It’s surprising that the
theory still hasn’t been proved self-consistent one way or the other by now; I suspect that renormalization is not mathematically legitimate.”

Więc wypadałoby się zapytać "gdzie odejmujemy tą nieskończoność" jako gęstość odejmowanej energii - pytanie o regularyzację pola elektrycznego do skończonej energii.

Jeśli się to zrobi to z tej deformacji pola dostajemy poprawki jak w tym running coupling: https://arxiv.org/pdf/2210.13374

obraz.png

ps. Eksperymentalne argumenty na rozmiar elektronu: https://physics.stackexchange.com/questions/397022/experimental-boundaries-for-size-of-electron

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Ale Jarek. Ja Ci napisałem że ładunki punktowe sa bez sensu a Ty w odpowiedzi piszesz że są bez sensu :)
Tak to jest tylko pozór że się dogadujemy :)
Co do stałej - nie wiem czy się zmienia bo co zmierzono to zależy od procedury pomiarowej którą zaburzyć może wiele innych czynników.
Jak z Ziemią, inaczej jej masę będziesz mierzył z daleka a inaczej na powierzchni. Z daleka to jest kula masy (niemal w punkcie) a na powierzchni musisz już kształt uwzględnić. Inaczej wyjdzie inna masa.
Jeśli ktoś zakłada ładunek punktowy to mu może wyjść zmiana stałej subtelnej w praktyce - ale przecież Ty nie zakładasz ładunku punktowego - więc powinieneś i ostrożniej podchodzić do zagadnienia zmiany stałej subtelnej.
Przyznam nie zrozumiałem Twojego przejścia od  "nieskończonej gęstości pola elektrycznego" która jest naturalnym efektem założenia o punktowości - do renormalizacji rachunku perturbacyjnego co ma chyba inne źródło niż nieskończoności pola elektrycznego.

Edytowane przez thikim

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
5 godzin temu, thikim napisał:

do renormalizacji rachunku perturbacyjnego co ma chyba inne źródło niż nieskończoności pola elektrycznego

Jeśli potraktujesz "elektron" jako całkę wszystkich możliwych stanów (historii/trajektorii) pola w danym obszarze (4D), to sens (źródło) będzie taki sam.

Edytowane przez ex nihilo

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

thinkim, to jest bardziej subtelna spawa więc rozwinąłem - ogólnie mainstream przyjmuje że jest punktowy, m.in. z powodu matematycznych trudności rozważania niepunktowych obiektów w perturbacyjnym QFT.

W niepunktowości elektronu nie chodzi o strukturę partonową jak bariony z 3 kwarków, tylko o deformację pola EM do skończonej energii - nie może przekraczać 511keV energii uwalnianej podczas anihilacji elektronu, a taką dostajemy całkując energię pola elektrycznego od ok. 1.4 fm - wycinając dziurę o takim promieniu dookoła elektronu.

Ta deformacja jest robiona ręcznie jako hokus-pokus w procedurze renormalizacji - odejmującej nieskończoną energię. Pytając się gdzie konkretnie odejmuje tą energię w porównaniu z idealnym punktowym ładunkiem, okazuje się że trzeba na obszarze o skali femtometrowej (przynajmniej zakryć powyższą dziurę) - co w dołączonym arxivie grupy Fabera daje zgodność z efektem "running coupling".

Jeszcze zebrane z https://physics.stackexchange.com/questions/397022/experimental-boundaries-for-size-of-electron

obraz.png

 

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
3 godziny temu, ex nihilo napisał:

Jeśli potraktujesz "elektron" jako całkę wszystkich możliwych stanów (historii/trajektorii) pola w danym obszarze (4D), to sens (źródło) będzie taki sam.

A nie bardziej renormalizacja bierze się z nieskończonej ilosci sumowań niż z nieskończonej wartości pola elektrycznego? 
Nieskończoność pola bierze się w tym wypadku z punktowości a całka trajektorii w 4D - co ma z punktowością wspólnego? :) to jest przecież zjawisko obszarowe.

 

2 godziny temu, Jarek Duda napisał:

thinkim, to jest bardziej subtelna spawa więc rozwinąłem - ogólnie mainstream przyjmuje że jest punktowy, m.in. z powodu matematycznych trudności rozważania niepunktowych obiektów w perturbacyjnym QFT.

W pełni zgoda - poza tym "thinkim" :D
Ale przyjmuje do obliczeń - a nie jako wiarę w to że to ma fizyczny sens.

BTW. Co to za 3 nowe i mniejsze cięższe fermiony formujące elektron?


Nie rozumiem ( od kiedy Penrose słuchając Kaiku - niemal cały czas mówił że nie rozumie - spodobało mi się też tak mówić ) :)
 

Edytowane przez thikim

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Jesteśmy praktycznie pewni że nie ma np. 3 partonów budujących elektron i nikt tego nie twierdzi (argumenty są tylko i wyłącznie za deformacją pola elektrycznego żeby nie przekraczało energii elektronu) ... ale na takiej hipotezie jest oparty podstawowy argument o rozmiarze elektronu - dość popularny, z "g-factor".

To rozumowanie wzięło się z pracy Dehmelta z 1988 (obrazek poniżej, http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0031-8949/1988/T22/016/pdf ) - dostał Nobla za zmierzenie g-factor elektronu, chciał podnieść wagę tego osiągnięcia sugerując że można z niego wywnioskować rozmiar elektronu.

Mianowicie założył że elektron jest zbudowany z 3 partonów i porównał z protonem (3 kwarki) i trytonem (3 nukleony) - wykres poniżej, g-2 w poziomie, rozmiar w pionie.

Gdyby dopasował prostą to wyszedłby mu ujemny rozmiar ... więc dopasował parabolę do 2 punktów.

Ekstrapolując parabolą z 2 punktów możemy dostać jakąkolwiek wartość chcemy - absolutna bzdura, a jednak dalej wiele osób bezkrytycznie używa tego argumentu - wręcz na nim jest zbudowana wiara w punktować elektron (innych nie ma: https://physics.stackexchange.com/questions/397022/experimental-boundaries-for-size-of-electron )

6BAG4.png

Edytowane przez Jarek Duda

Udostępnij tę odpowiedź


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

Mianowicie założył że elektron jest zbudowany z 3 partonów

No to się jednak kłóci z tym że:

Godzinę temu, Jarek Duda napisał:

nikt tego nie twierdzi

 

Godzinę temu, Jarek Duda napisał:

wręcz na nim jest zbudowana wiara w punktować elektron

Ale wydawało mi się że to już wyjaśniliśmy. Nie ma takiej wiary. Jest tylko takie założenie z powodu wygody i chęci uniknięcia pytań o strukturę wewnętrzną. Tylko tyle.
W QFT twierdzenie o punktowości jakiejkolwiek cząstki elementarnej jest pytaniem bez sensu. Pole może mieć punktowo jakąś wartość. Ale zaburzenie pola jakim jest cząstka nie jest nigdy punktowe. Ale punktowo łatwiej się modeluje. Ale to też są tylko modele - z powodu uproszczeń takich jak rachunek perturbarcyjny - nie mogące odzwierciedlać rzeczywistości.

Edytowane przez thikim

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Jeszcze raz: nikt tutaj nie twierdzi struktury partonowej elektronu, za to są argumenty na deformację pola do skończonej energii, np.:
- podczas anihilacji uwalniane jest 511keV - nieskończona energia pola elektrycznego nie ma sensu,
- patrząc na zderzenia elektron-pozytron i ekstrapolując do energii spoczywających dla usunięcia skrócenia Lorentza, dostajemy rozmiar ~2fm,
- idealne punktowe ładunki miałyby idealne oddziaływanie Coulomba - zamiast tego jest deformacja "running coupling", zgadzająca się z deformacją/regularyzacją pola.

5 minutes ago, thikim said:

Jest tylko takie założenie z powodu wygody i chęci uniknięcia pytań o strukturę wewnętrzną.

Niestety jest gorzej - wśród mainstreamowych fizyków wręcz zakaz zadawania tego typu pytań, np. "jaka jest średnia gęstość energii w danej odległości od elektronu?" - asymptotycznie ~1/r^4, ale w zerze trzeba zdeformować dla uniknięcia nieskończonej energii.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Ale ten zakaz - owszem na wyrost - jest bardziej taką umową związaną z tym że to do niczego edukacyjnie nie prowadzi.
Po prostu w QFT rozmowa o rozmiarach w ogóle nie ma sensu. Ani o punktach ani o kulkach. Ani o partonach.
Co do rozmów z fizykami - zależy gdzie i kiedy.
Nie za bardzo w sumie wiem co chcesz deformować. Pole przecież nie jest ani punktem ani nawet kulką. Co gorsza nawet określenie jego skończonej wartości w danym punkcie może być problematyczne ze względu na to że rzeczywistość może mieć wywalone na "punktowość".
Oddziaływanie Coulomba świetnie się sprawdza ale podobnie jak mechanika newtonowska - ma swoje ograniczenia. Takim ograniczeniem są skale rzędu fm. 
BTW. Mechaniki newtonowskiej także nie sprawdzałeś dla fm, ani nawet dla mikrometrów więc nie wiadomo co tam się dzieje, chociaż najpewniej problemy z grawitacją pojawiają się w jeszcze mniejszych skalach.
Wszelkie odstępstwa od Modelu Standardowego - łatwo można wyjaśnić tym że po prostu na 20-stym miejscu po przecinku wchodzi w grę coś co będzie w równaniach modelu po prostu dodatkowym składnikiem o małym wpływie na cokolwiek.
I co to zmieni? Nie wiele.
Jak coś wpływa na 20-ste miejsce po przecinku (notacja naukowa) to i na rzeczywistość wpływa w takiej samej znikomej skali.

Edytowane przez thikim

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Zadałem pytanie "jaka jest średnia gęstość energii w danej odległości od elektronu?" (asymptotycznie rho(r) ~ 1/r^4, pytanie co z r -> 0?)

Jest to poprawnie postawione pytanie, trudno sobie wyobrazić bardziej podstawowe w kwestii zrozumienia elektronu ... jednak chyba dalej nikt nie wie?

Deformować pole elektryczne: E~1/r^2, tak żeby jego energia nie całkowała się do nieskończoności, tylko co najwyżej do masy elektronu: 511keV.

Deformuje siłę Coulomba w małych odległościach efekt running coupling.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

No i masz odpowiedź że:
w większych skalach masz prawo Coulomba które w mniejszych skalach musi być modyfikowane zgodnie z QFT.
Tak - można to nazwać deformacją siły Coulomba. Ale już nazwanie tego deformacją pola jest nadużyciem słownym.
Nie znam modelu w którym pole byłoby punktowe czyli miało całą energię w jednym punkcie i wymagałoby deformacji. Pola to obszary a nie punkty.

Edytowane przez thikim

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
1 minute ago, thikim said:

w większych skalach masz prawo Coulomba które w mniejszych skalach musi być modyfikowane zgodnie z QFT

Jak konkretnie, poproszę wzór na średnią gęstość energii w odległości r: rho(r) = ?

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Nie wydaje mi się aby ktokolwiek na świecie znał taki wzór. 
Jak przypuszczam trzeba by dokładnie rozwiązać równania modelu standardowego a tego nikt nie umie zrobić w sposób dokładny. To raz. 
Drugi problem że na tych odległościach wszystko się rozmywa w zasadzie nieoznaczoności i ma charakter probabilistyczny.
Może z tych powodów jest taka niechęć do zajmowania się tym problemem.

Edytowane przez thikim

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Odnośnie rozmywania się, specjalnie użyłem słowa "średnią" energię - należy uśrednić po takich rozmyciach, dalej powinna się całkować co najwyżej do masy: 511keV.

38 minutes ago, thikim said:

Nie wydaje mi się aby ktokolwiek na świecie znał taki wzór. 

That's my point - z jednej strony fizycy twierdzą że praktycznie wszystko już wiedzą, z drugiej zadać absolutnie podstawowe pytanie i cisza ...

Podobne pytanie jest odnośnie fotonu - niby jest to fala elektromagnetyczna, ale zapytać się np. o jej rozmiar (dystrybucję energii), czas trwania ... znowu cisza.

Na szczęście już mierzą takie czasy, więc może to się zmieni - np. 21 attosekund opóźnienia fotoemisji: https://www.science.org/doi/10.1126/science.1189401

Udostępnij tę odpowiedź


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

"jaka jest średnia gęstość energii w danej odległości od elektronu?"

Fizycy nauczyli się że nie każde pytanie ma sens, to nie poezja. Należy pytać o wyniki eksperymentów fizycznych.
Co do energii to już w liceum można się było nauczyć, że potencjał można zmieniać o stałą bez zmiany wyników eksperymentów, 0 w nieskończoności to konwencja.

3 godziny temu, Jarek Duda napisał:

Jest to poprawnie postawione pytanie,

Nie, nie jest. Poprawność gramatyczna nie oznacza że pytanie ma znaczenie fizyczne.

2 godziny temu, Jarek Duda napisał:

That's my point - z jednej strony fizycy twierdzą że praktycznie wszystko już wiedzą, z drugiej zadać absolutnie podstawowe pytanie i cisza ...

To nie jest podstawowe pytanie. Rozwój fizyki nie prowadzi do sytuacji w której będzie w stanie powiedzieć ile diabłów mieści się na łepku szpilki.

Udostępnij tę odpowiedź


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

Fizycy nauczyli się że nie każde pytanie ma sens, to nie poezja. Należy pytać o wyniki eksperymentów fizycznych.

Czasem przychodzi mi do głowy, że w XIX wieku fizycy na pytanie, dlaczego Słońce wydziela tyle energii, ile wydziela, też odpowiadali w podobny sposób. Bo potrafili policzyć (tak przypuszczam), że żadna znana im reakcja chemiczna/fizyczna nie wystarcza do wyjaśnienia tego.

A starożytni Grecy może też wykoncypowali jakiś wykręt na temat tego, że potarty bursztyn przyciąga drobne przedmioty (niezupełnie taki, bo tu akurat mieli możliwość robienia eksperymentów, niemniej jednak uznali, że nie warto na to tracić czasu).

Tak że nie wiem, czy na pewno ma sens takie podchodzenie do sprawy.

Edytowane przez darekp

Udostępnij tę odpowiedź


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

Czasem przychodzi mi do głowy, że w XIX wieku fizycy na pytanie, dlaczego Słońce wydziela tyle energii, ile wydziela, też odpowiadali w podobny sposób. Bo (tak przypuszczam) potrafili policzyć, że żadna znana im reakcja chemiczna/fizyczna nie wystarcza do wyjaśnienia tego.

Ale wyemitowana energia jest obserwablą, natomiast gęstość energii - nie.

27 minut temu, darekp napisał:

Tak że nie wiem, czy na pewno ma sens takie podchodzenie do sprawy.

No cóż. Od 1924 do 1944 dzięki odkryciu MK wytłumaczono wszystkie istniejące do tej pory zjawiska fizyczne oraz chemię, pozbyto się paradoksów. Rozwinięto astrofizykę (cykl węglowy, granica Chandrasekara), stworzono też broń jądrową.
Porównajmy to do "modeli solitonowych" i "lepszego zrozumienia" :P.
Żal.

Kolega Jarek nie rozumie, że każda minuta jaką spędza próbując zajmować się fizyką to strata netto dla ludzkości ;)
Trzeba zajmować się rzeczami które się ogarnia.

Edytowane przez peceed

Udostępnij tę odpowiedź


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

No cóż. Od 1924 do 1944 dzięki odkryciu MK wytłumaczono wszystkie istniejące do tej pory zjawiska fizyczne oraz chemię, pozbyto się paradoksów.

No... a jak się ma zgodność mechaniki kwantowej z OTW? Zawsze słyszałem, że są sprzeczne i potrzebna jest nowa teoria, której jak do tej pory nikt nie wymyślił (o, pardon, gdzieś czytałem, że jest kilka/kilkanaście możliwości do wyboru i tylko trzeba by eksperymentalnie sprawdzić, która jest ta "prawdziwa", zgodna z doświadczeniem).

P.S. Znaczy jakoś nie chce mi się wierzyć, że mamy takie szczęście, że urodziliśmy się akurat w czasach, gdy wszystko już odkryto, co było do odkrycia.

Edytowane przez darekp

Udostępnij tę odpowiedź


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

Zawsze słyszałem, że są sprzeczne

W jakim sensie? MK to framework do budowania prawidłowych teorii fizycznych, które muszą być kwantowe. OTW to wciąż teoria klasyczna prawidłowo opisująca wszechświat w dużych skalach. Teoria strun to jedyna znana teoria kwantowa która opisuje grawitację w sposób zgodny z OTW.

 

Udostępnij tę odpowiedź


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

W jakim sensie?

Szczerze mówiąc, nie wiem, trudno znaleźć jakieś omówienie/wyjaśnienie na czym właściwie ta sprzeczność polega.

17 minut temu, peceed napisał:

Teoria strun to jedyna znana teoria kwantowa która opisuje grawitację w sposób zgodny z OTW.

Z tego nie wynika, że prawdziwa, wielu fizyków się od niej dystansuje, mówi, że jej nie zna, gdzieś pobrzmiewa w ich wypowiedziach chyba taka myśl, że teoria strun to za dużo spekulacji i że nie można ich potwierdzić doświadczalnie (przynajmniej przy naszych możliwościach technicznych).

Edytowane przez darekp

Udostępnij tę odpowiedź


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

gdzieś pobrzmiewa w ich wypowiedziach chyba taka myśl, że teoria strun to za dużo spekulacji

Podstawowy problem jest taki, że jeśli przeciętne IQ na wydziale fizyki wynosi 130, to do uprawiania teorii strun w praktyce potrzeba 150 wzwyż.
A że niewielu fizyków przyzna, że są zbyt tępi aby rozumieć fizykę na najwyższym poziomie, więc muszą pojawiać się inne "racjonalizacje". Taka jest natura ludzka.

Teoria która jest logicznie nieunikniona nie jest "spekulatywna", a do teorii strun prowadziły bardzo standardowe rozumowania, ludzie chyba zapomnieli że to był czysty "mainstream" przyjmowany bez żadnych kontrowersji.

 

8 godzin temu, thikim napisał:

od kiedy Penrose słuchając Kaiku - niemal cały czas mówił że nie rozumie - spodobało mi się też tak mówić

Penrose jest znany z niskiej inteligencji. To klasyczny przypadek tzw. genialnego idioty.

Oczywiście mając na uwadze odpowiedni punkt odniesienia i skalę jego osiągnięć :)
 

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

No cóż, energia to jedynie abstrakcyjna funkcja stanu układu, obserwujemy fotony, choć te rónież są bytem abstrakcyjnym w gruncie obserwowanym pośrednio...

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
      Światło posiada niezwykle interesującą cechę. Jego fale o różnej długości nie wchodzą ze sobą w interakcje. Dzięki temu można jednocześnie przesyłać wiele strumieni danych. Podobnie, światło o różnej polaryzacji również nie wchodzi w interakcje. Zatem każda z polaryzacji mogłaby zostać wykorzystana jako niezależny kanał przesyłania i przechowywania danych, znakomicie zwiększając gęstość informacji.
      Naukowcy z Uniwersytetu Oksfordzkiego poinformowali właśnie o opracowaniu metody wykorzystania polaryzacji światła do zmaksymalizowania gęstości danych. Wszyscy wiemy, że przewaga fotoniki nad elektronika polega na tym, że światło przemieszcza się szybciej i jest bardziej funkcjonalne w szerokich zakresach. Naszym celem było wykorzystanie wszystkich zalet fotoniki połączonych z odpowiednim materiałem, dzięki czemu chcieliśmy uzyskać szybsze i gęstsze przetwarzanie informacji, mówi główny autor badań, doktorant June Sang Lee.
      Jego zespół, we współpracy z profesorem C. Davidem Wrightem z University of Exeter, opracował nanowłókno HAD (hybrydyzowane-aktywne-dielektryczne). Każde z nanowłókien wyróżnia się selektywną reakcją na konkretny kierunek polaryzacji, zatem możliwe jest jednoczesne przetwarzanie danych przenoszonych za pomocą różnych polaryzacji. Stało się to bazą do stworzenia pierwszego fotonicznego procesora wykorzystującego polaryzację światła. Szybkość obliczeniowa takiego procesora jest większa od procesora elektronicznego, gdyż poszczególne nanowókna są modulowane za pomocą nanosekundowych impulsów optycznych. Nowy układ może być ponad 300-krotnie bardziej wydajny niż współczesne procesory.
      To dopiero początek tego, co możemy osiągnąć w przyszłości, gdy uda się nam wykorzystać wszystkie stopnie swobody oferowane przez światło, w tym polaryzację. Dzięki temu uzyskamy niezwykły poziom równoległego przetwarzania danych. Nasze prace wciąż znajdują się na bardzo wczesnym etapie, dlatego też szacunki dotyczące prędkości pracy takiego układu wciąż wymagają eksperymentalnego potwierdzenia. Mamy jednak niezwykle ekscytujące pomysły łączenia elektroniki, materiałów nieliniowych i komputerów, komentuje profesor Harish Bhakaran, który od ponad 10 lat prowadzi prace nad wykorzystaniem światła w technologiach obliczeniowych.
      Ze szczegółami pracy można zapoznać się w artykule Polarisation-selective reconfigurability in hybridized-active-dielectric nanowires opublikowanym na łamach Science Advances.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Badacze z Uniwersytetu w Tel Awiwie odkryli nowy sposób na przełączanie polaryzacji ultracienkich materiałów ferroelektrycznych. Nazwali swoją metodę „slidetroniką” – slidetronics – gdyż do przełączania dochodzi, gdy sąsiadujące warstwy atomów prześlizgują się w poprzek siebie. Slidetronika może być alternatywnym efektywnym sposobem kontrolowania miniaturowych urządzeń elektrycznych.
      Możłiwość przełączania polaryzacji elektrycznej na niewielkich obszarach to kluczowy element nowoczesnych technologii. Stosuje się ją m.in. w dyskach twardych. W ostatnich latach grubość indywidualnych domen o różnej polaryzacji udało się zmniejszyć ze 100 nanometrów do skali atomów. Jednak dalsza miniaturyzacja staje się poważnym problemem, gdyż może dochodzić do długodystansowych interakcji pomiędzy różnymi domenami, która powoduje, że polaryzacja indywidualnych domen zostaje ujednolicona. W miarę zmniejszania domen magnetycznych, efekty powierzchniowe zaczynają odgrywać coraz większą rolę.
      Specjaliści, by poradzić sobie z tym problemami, zaczęli rozglądać się za materiałami alternatywnymi dla krzemu, jak heksagonalny azotek boru (h-BN) czy dichalkogenki metali przejściowych (TMD). To materiały, których warstwy mogą mieć grubość atomu i jednocześnie posiadać uporządkowaną strukturę krystaliczną. Tworzy się je z nakładających się na siebie warstw utrzymywanych przez słabe oddziaływania van der Waalsa. Problem jednak w tym, że polaryzacja naturalnie uzyskiwanych jest ograniczona, gdyż materiały te mają tendencję do przyjmowania struktury centrosymetrycznej.
      Badacze pracujący pod kierunkiem Moshe Ben Shaloma przełamali tę niepożądaną symetrię kontrolując kąt ułożenia dwóch sąsiadujących warstw hBN. Ułożenie, które łamie symetrię i zachowuje polaryzację to jedno z pięciu możliwych ułożeń dwuwarstwowego h-BN. Podzieliliśmy to na dwie grupy: „równoległą” i „antyrównoległą”, mówi Ben Shalom. W ułożeniu optymalnie antyrównoległym (AA+) atomy azotu z jednej warstwy spoczywają na atomach boru z drugiej. W orientacji niestabilnie równoległej (AA) wszystkie atomu azotu z obu warstw spoczywają na sobie i warstwy się odpychają. Przesuwają się względem siebie do czasu, aż stworzą tylko połowa atomów nachodzi na siebie (konfiguracja AB).
      Okazało się, że takie przesunięcie warstw (AB) względem siebie pozwala na lokalne przełączanie polaryzacji. Naukowcy stwierdzili, że taka stabilna polaryzacja może być niezwykle użyteczna w dalszej miniaturyzacji nieulotnych układów pomięci. Elektrony mogą się wydajnie tunelować pomiędzy obiema warstwami i mechanizm ten można wykorzystać do szybkiego odczytu i zapisu polaryzacji.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Najbardziej precyzyjny z dotychczasowych pomiarów wartości stałej struktury subtelnej zarysowuje nowe granice dla teorii mówiących o istnieniu ciemnej materii czy ciemnej energii. Nowa wartość to nie tylko dodatkowy test Modelu Standardowego, ale i wskazówka, gdzie należy poszukiwać ciemnej materii, która wraz z ciemną energią stanowi ponad 90% masy wszechświata.
      Stała struktury subtelnej to kombinacja trzech stałych fundamentalnych, stałej Plancka, ładunku elektronu oraz prędkości światła. Łącznie określają one siłę oddziaływań elektromagnetycznych, przez co stała struktury subtelnej powszechnie występuje we wszechświecie. Jako, że jest to wielkość bezwymiarowa, niezależna od systemu jednostek, jest w pewnym sensie bardziej podstawowa niż inne stałe fizyczne, których wartość zmienia się w zależności od systemu.
      Niewielka wartość stałej struktury subtelnej, wynosząca około 1/137 wskazuje, że oddziaływania elektromagnetyczne są słabe. To zaś oznacza, że elektrony znajdujące się na orbitach w pewnej odległości od jądra atomu mogą tworzyć wiązania i budować molekuły. To właśnie ta ich właściwość umożliwiła powstanie gwiazd czy planet. Wielu fizyków twierdzi, że takiej a nie innej wartości stałej struktury subtelnej zawdzięczamy własne istnienie. Gdyby bowiem była ona nieco większa lub nieco mniejsza, gwiazdy nie mogłyby syntetyzować cięższych pierwiastków, takich jak np. węgiel. Życie w znanej nam postaci by więc nie istniało.
      Dotychczasowe pomiary stałej struktury subtelnej umożliwiły prowadzenie precyzyjnych testów zależności pomiędzy cząstkami elementarnymi. Zależności te są opisane równaniami, tworzącymi Model Standardowy. Każda niezgodność pomiędzy przewidywaniami Modelu a obserwacjami może wskazywać na istnienie nieznanych zjawisk fizycznych.
      Zwykle stałą struktury subtelnej mierzy się określając siłę odrzutu atomów absorbujących fotony. Energia kinetyczna tego odrzutu pozwala określić masę atomu. Następnie, na podstawie precyzyjnej znajomości stosunku masy atomu do elektronu, obliczamy masę elektronu. W końcu możemy określić stałą struktury subtelnej z masy elektronu oraz siły wiązań atomowych w wodorze.
      Naukowcy pracujący pod kierunkiem profesor Saidy Guellati-Khelifa z Laboratoire Kastler-Brossel schłodzili atomy rubidu do temperatury kilku stopni powyżej zera absolutnego. Następnie za pomocą lasera stworzyli superpozycję dwóch stanów atomowych. Pierwszy ze stanów odpowiadał atomom odrzucanym w wyniku zaabsorbowania fotonów, drugi zaś, atomom, które nie doświadczają odrzutu. Atomy w różnych stanach różnie propagowały się wewnątrz komory próżniowej. Naukowcy dodali wówczas drugi zestaw impulsów laserowych, który doprowadził do „ponownego połączenia” obu części superpozycji.
      Im większy był odrzut atomu absorbującego fotony, tym większe przesunięcie fazy względem jego własnej wersji, która nie doświadczała odrzutu. Uczeni wykorzystali tę różnicę do określenia masy atomu, z której następnie wyliczyli stałą struktury subtelnej. W ten sposób określili jej wartość na 1/137,035999206(11). Precyzja pomiaru wynosi 81 części na bilion, jest więc 2,5-krotnie większa niż poprzedni najbardziej precyzyjny pomiar wykonany w 2018 roku na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley.
      Różnica pomiędzy pomiarem obecnym, a tym z Berkeley rozpoczyna się na 7. cyfrze po przecinku. To zaskoczyło francuskich naukowców, gdyż wskazuje, że albo jedne z pomiarów, albo oba, zawierają nieznany błąd. Autor pomiaru z Berkeley, Holger Müller, komentuje, że wynik uzyskany przez Francuzów potwierdza, iż elektron nie posiada mniejszych struktur i rzeczywiście jest cząstką elementarną.
      Francuzi planują teraz potwierdzić wyniki swoich pomiarów korzystając z innego izotopu rubidu.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Astrofizycy z Australii i Wielkiej Brytanii poinformowali, że znaleźli dowody na to, iż prawa fizyki są różne w różnych częściach wszechświata. Do takiego wniosku doszedł zespół pracujący pod kierunkiem Johna Webba z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii.
      Naukowcy badali stałą struktury subtelnej, która jest podstawową stałą fizyczną. Opisuje ona siłę oddziaływań elektromagnetycznych i oznaczana jest jako α. Okazuje się, że wielkość ta wcale nie jest stała.
      Uczeni wykorzystali teleskop VLT w Chile oraz teleskop Kecka z Hawajów. Za ich pomocą sprawdzili, w jaki sposób światło z 300 galaktyk położonych w odległości 12 miliardów lat świetlnych jest absorbowane  przez atomy pyłu międzygwiezdnego.
      Jako że oba teleskopy znajdują się na różnych półkulach Ziemi, muszą być zwrócone w różnych kierunkach.
      Porównanie danych z urządzeń wykazało znaczne różnice. Gdy za pomocą teleskopu Kecka patrzymy na północ, to α odległych galaktyk jest średnio mniejsza. Gdy patrzymy na te galaktyki na południe za pomocą VLT - α jest większa - mówi Julian King z University of New South Wales. Różnica jest niewielka, rzędu 1/100 000, ale naukowcy nie wykluczają, że poza horyzontem, który jesteśmy w stanie obserwować, może być ona znacznie większa.
      Profesor Webb mówi, że istnieje oś, wzdłuż której alfa ulega zmianie. Sam fakt, że stała struktury subtelnej okazała się zmienną, świadczy o tym, że prawa pozwalające na istnienie życia na Ziemie nie muszą dopuszczać jego pojawienia się w innych obszarach kosmosu. Tam życie może powstawać według całkowicie innych zasad.
      Astrofizyk Scott Croom, który nie był zaangażowany w opisywane badania, doradza ostrożność. Mówi, że twierdzenia jego kolegów są rewolucyjne i jeśli się potwierdzą będzie to "fantastyczna rzecz", jednak konieczne są mocne dowody na poparcie ich słów. Przypomina, że podczas tego typu obserwacji łatwo o błędy i już w przeszłości okazywało się, że wiele z obiecujących odkryć okazało się niewypałami, gdyż uzyskane dane zostały zafałszowane przez nieznane wcześniej błędy.
  • Ostatnio przeglądający   0 użytkowników

    Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.

×
×
  • Dodaj nową pozycję...