Новости физики нелинейных явлений

ссылки на статьи ученых, которые можно бесплатно скачать
Автор
Сообщение
Anderis
#41050 2021-02-06 11:45 GMT
#41045 marsdmitri :

Статья- Волновая темная материя, Wave dark matter, 2021 г.

Как лихо у ученых работает фантазия… еще не нашли темную материю, а уже заявляют о её волновых свойствах.

«Целкни кобылу в нос — она взмахнет хвостом.»

«Зри в корень»  К.Прутков С 

Я умею читать мысли других, но только тогда, когда они у них есть

 

marsdmitri
#41137 2021-02-11 15:45 GMT

Тяжелые кварки, внедренные в Глазму (Glasma).
Маргарет Э. Каррингтон, Алина Чайка, Станислав Мровчинский
Тяжелые кварки, которые образуются на самой ранней стадии релятивистских столкновений тяжелых ионов, исследуют всю историю кварк-глюонной плазмы, которая создается при столкновении. Первоначально плазма заполнена хромодинамическими полями, которые можно рассматривать как классические. Мы изучаем перенос тяжелых кварков через такую систему, которая называется Глазма, используя уравнение Фоккера-Планка, где кварки взаимодействуют с длинноволновыми хромодинамическими полями. Мы вычисляем полевые корреляторы, которые используются для вычисления членов столкновения уравнения переноса. Изучаются потери энергии и уширение импульса тяжелых кварков в стекле. Обе эти величины значительны и сильно зависят от направления.

Heavy Quarks Embedded in Glasma

Margaret E. CarringtonAlina CzajkaStanislaw Mrowczynski

Heavy quarks, which are produced at the earliest stage of relativistic heavy-ion collisions, probe the entire history of the quark-gluon plasma that is created in the collision. Initially the plasma is populated with chromodynamic fields which can be treated as classical. We study the transport of heavy quarks across such a system, which is called glasma, using a Fokker-Planck equation where the quarks interact with long wavelength chromodynamic fields. We compute field correlators which are used to calculate the collision terms of the transport equation. Finally, the energy loss and momentum broadening of heavy quarks in the glasma are studied. Both of these quantities are sizable and strongly directionally dependent.
https://arxiv.org/abs/2001.05074v2

отредактировал(а) marsdmitri: 2021-03-01 21:09 GMT
Anderis
#41143 2021-02-11 16:39 GMT
#41137 marsdmitri :


Тяжелые кварки, которые образуются

Да кто их видел и кто щупал… назвали от фанаря.

«Целкни кобылу в нос — она взмахнет хвостом.»

«Зри в корень»  К.Прутков С 

Я умею читать мысли других, но только тогда, когда они у них есть

 

marsdmitri
#41430 2021-03-04 04:00 GMT

КОСМИЧЕСКАЯ БУРЯ В ИОНОСФЕРЕ

https://www.vesti.ru/nauka/article/2531362

https://www.nature.com/articles/s41467-021-21459-y.pdf

 

Ecть еще другое явление. Не полярное сияние.

https://smotrim.ru/article/1047813

https://advances.sciencemag.org/content/advances/4/3/eaaq0030.full.pdf


отредактировал(а) marsdmitri: 2021-03-04 04:22 GMT
marsdmitri
#41437 2021-03-05 07:31 GMT

отредактировал(а) marsdmitri: 2021-03-05 07:45 GMT
Anderis
#41438 2021-03-05 09:23 GMT
#41437 marsdmitri :

российский ученый Кирилл Иванов из МФТИ открыл новую элементарную частицу

Теперь на изучение этой «частицы» можно просить средства....

«Целкни кобылу в нос — она взмахнет хвостом.»

«Зри в корень»  К.Прутков С 

Я умею читать мысли других, но только тогда, когда они у них есть

 

marsdmitri
#41456 2021-03-06 09:57 GMT

к 50-летию журнала Physical Review Letter выложили в бесплатный доступ много статей

https://journals.aps.org/prl/50years/milestones 

Они показывают как развивалась часть физики. Например статьи по  открытию транзистора. Через 49 лет после публикации одному ученому за опубликованную статью вручили нобелевскую премию. Двое русских ученых Дмитрий Иванович Менделеев,  Петр Николаевич Лебедев не дожили до ней.

marsdmitri
#41672 2021-03-20 04:39 GMT

Физика черных дыр у горизонта событий.  Black Hole Physics at the Horizon Scale

Feryal Özel,  Department of Astronomy, University of Arizona  https://www.youtube.com/watch?v=6ckQIoCPxhc

Последние достижения в области наблюдений с помощью телескопа Event Horizon, GRAVITY и LIGO / VIRGO открыли новые возможности для изучения физики черных дыр на  масштабах горизонта (т.е. на  радиусе Черной дыры из которого не выходит никакая инфомация о черной дыре).

В докладе я расскажу о том, что мы узнали о пространстве-времени астрофизических черных дыр и о том, как гравитация сильного поля запечатлевается на их изображениях. И о том, как наблюдения помогают нам моделировать и понимать нагрев и ускорение плазмы в масштабе горизонта.

Recent observational advances with the Event Horizon Telescope, GRAVITY,

and LIGO/VIRGO have opened up new avenues for studying black hole physics

at horizon scales. In this talk, I will discuss what we have learned about

the spacetimes of astrophysical black holes and how strong-field gravity

is imprinted on their images. I will also present how the observations

help us model and understand the heating and acceleration of plasmas on

horizon scales.

Мне непонятно в её докладе.Они определили, что масса черной дыры в центре

галактики М87  равна 6,5 ± 0,9 * 109 масс Солнца (6,5 миллиардов масс Солнца).

Астрофизики в МГУ им Ломоносова считают, что она примерно в 100 раз меньше.

Кто прав?

Что произойдет, если к черной дыре приблизиться нейтронная зведа? Образуется две черные дыры или они сольются в одну черную дыру? А если подлетят 3 нейтронных звезды?

Если вместо нейтронной звезды приблизится к черной дыре магнетар? Наблюдалось ли явление исчезновение магнетара, когда он подлетал к черной дыре? Он превратится в черную дыру или сольется с черной дырой в один объект?

 

 


отредактировал(а) marsdmitri: 2021-03-20 06:16 GMT
Anderis
#41676 2021-03-20 08:29 GMT
#41672 marsdmitri :

Физика черных дыр у горизонта событий. 

Это фантастика. 

Черные дыры в реале даже образоваться не могут, но в фантазиях ученых может быть всё. 

«Целкни кобылу в нос — она взмахнет хвостом.»

«Зри в корень»  К.Прутков С 

Я умею читать мысли других, но только тогда, когда они у них есть

 

marsdmitri
#41684 2021-03-20 17:45 GMT

статья о столкновении ионов золота

«Образование термических фотонов при столкновениях ионов золота

Thermal photon production in Au+Au collisions, Wenqing Fan, Fenix colaboration

Университет Стоуни-Брук

Прямые фотоны — уникальные зонды для изучения тепловых свойств кварк-глюонной плазмы (QGP) и динамической эволюции ультрарелятивистской системы столкновений тяжелых ионов. Произведенные фотоны не сильно взаимодействуют со средой, следовательно, несут прямую информацию о точке своего рождения. Считается, что прямые фотоны с низким поперечным импульсом (p_T) возникают в основном из-за теплового излучения QGP и фазы адронного газа (HG); однако расчеты излучения тепловых фотонов не оправдывают ожиданий в описании измеренного выхода прямых фотонов и анизотропии одновременно. Вопрос связан с механизмом образования фотонов в тяжелых условиях ионных столкновений, необходимо ли изменить скорость производства известных источников, излучающих фотоны, или есть какие-то другие источники, которые необходимо  включить в текущую теоретическую картину?

Чтобы лучше понять этот вопрос, многие столкновающиеся системы были исследованы на RHIC и БАК. В этом докладе я буду обсуждать масштабное поведение прямого рождения фотонов в зависимости от размера системы. Я также представлю более точное исследование зависимости p_T и множественности прямого рождения фотонов с использованием набора данных высокой статистики столкновений Au + Au при 200 ГэВ, собранных в эксперименте PHENIX на RHIC в 2014 году.

Direct photons are unique probes to study the thermal properties of Quark Gluon Plasma (QGP) and the dynamic evolution of the ultra-relativistic
heavy ion collision system. The produced photons do not interact with the medium strongly, hence carrying direct information of their creation point. Low transverse momentum (p_T) direct photons are believed to originate primarily from thermal radiation of the QGP and hadronic gas (HG) phase; however, calculations of thermal photon emission fall short in describing the measured direct photon yield and the anisotropy at the same time. The question is tied to the photon production mechanism in heavy ion collisions, whether the production rates of the known photon-emitting sources need to be modified or there are some other sources that need to be included in the current theoretical picture. To provide more insight into this question, many collision systems have been explored both at RHIC and LHC. In this talk, I will discuss the scaling behavior of the direct photon production as a function of system size. I will also present a more precise study of the p_T and multiplicity dependence of the direct photon production using the high statistics dataset of Au+Au collisions
at 200 GeV collected by the PHENIX experiment at RHIC in 2014.

Измерения PHENIX прямых фотонов с низким pT в столкновениях Au + Au при 200 ГэВ одновременно показывают большие выходы и большую анизотропию по отношению к плоскости реакции. Расчеты излучения тепловых фотонов не позволяют описать выход и анизотропию одновременно. И недавняя публикация коллаборации STAR указывает на более низкие выходы прямых фотонов в столкновениях Au + Au, чем наблюдаемые PHENIX. Чтобы предоставить новые идеи, PHENIX представил новые результаты прямых фотонов из данных Au + Au, полученных в 2014 году, что добавляет четвертое независимое измерение к ранее опубликованным результатам PHENIX. Набор данных обеспечивает 10-кратное увеличение статистики для измерения выходов прямых фотонов и их анизотропии.

PHENIX measurements of lowpTdirect photons in Au+Au collisions at 200 GeV simultaneously show large yields andlarge anisotropies with respect to the reaction plane. Calculations of thermal photon emission fall short in describingthe yield and the anisotropy at the same time. Furthermore, a recent publication of the STAR collaboration indicateslower direct photon yields in Au+Au collisions than observed by PHENIX. In order to provide new insights, PHENIXhas presented new direct photon results from Au+Au data taken in 2014, which adds a fourth independent measurementto the previously published PHENIX results. The dataset provides a 10-fold increase in statistics for the measurementof direct photon yields and their anisotropy

 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0375947420302219

https://reader.elsevier.com/reader/sd/pii/S0375947420302219?token=CDE1D5C2C2CAB0879077C2C4A4D537BB4D5E18EA04CBD912FB881FC8DCB9994FBCEFCBC410908E1AEFEA8CD32E2C4E7B

Полезны видео

https://www.youtube.com/results?search_query=Experimental+results+of+thermal+photon+production+in+heavy+ion+collisions

2. Диссертация ИЗУЧЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ СТРУЙНОГО ТРАНСПОРТА В КВАРК-ГЛЮОННОЙ ПЛАЗМЕ, AMIT KUMAR

EXPLORING JET TRANSPORT COEFFICIENTS IN THE QUARK-GLUON PLASMA by AMIT KUMAR

https://digitalcommons.wayne.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=3492&context=oa_dissertations


отредактировал(а) marsdmitri: 2021-03-20 20:12 GMT
Anderis
#41688 2021-03-20 19:37 GMT
#41684 marsdmitri :

В этом докладе я буду обсуждать масштабное поведение прямогорождения фотонов в зависимости от размера системы.

Интересно, а кто же родители? 

«Целкни кобылу в нос — она взмахнет хвостом.»

«Зри в корень»  К.Прутков С 

Я умею читать мысли других, но только тогда, когда они у них есть

 

marsdmitri
#41726 2021-03-25 23:03 GMT

1. измерение времени на атомных часах на интервалах порядка 10 -18 сек.

https://nplus1.ru/news/2021/03/25/atomic-clock-comparison

 https://www.nature.com/articles/s41586-021-03253-4

https://arxiv.org/abs/2005.14694

2. Ограничение массы темной материи.

https://nplus1.ru/news/2020/10/26/time-restricted-dark-matter

https://arxiv.org/abs/2008.08773

 


отредактировал(а) marsdmitri: 2021-03-30 01:38 GMT
Anderis
#41729 2021-03-26 08:21 GMT
#41726 marsdmitri :

1. измерение времени на атомных часах на интервалах 10 -18 сек.

https://nplus1.ru/news/2021/03/25/atomic-clock-comparison

 https://www.nature.com/articles/s41586-021-03253-4

https://arxiv.org/abs/2005.14694

Как говорят — читает книгу, а видит (и понимает) фигу. 

Перевод части твоего сообщения 

Используя более высокие резонансныечастоты, оптические атомные часы теперь достигают большей стабильности и меньшей неопределенностичастоты, чем существующие первичные эталоны.  

Эти приборы измеряют НЕ ВРЕМЯ, А ЧАСТОТУ КОЛЕБАНИЙ.....  

Надеюсь, что тебе и другим не нужно объяснять что такое «частота»? 

«Целкни кобылу в нос — она взмахнет хвостом.»

«Зри в корень»  К.Прутков С 

Я умею читать мысли других, но только тогда, когда они у них есть

 

marsdmitri
#41779 2021-03-30 01:38 GMT

Как работают атомные часы

https://oyla.xyz/article/kak-rabotaut-atomnye-casy

Работа в ФИАН по атомным часам с атомом Тулия.

https://scientificrussia.ru/articles/opticheskie-atomnye-chasy-v-shage-ot-budushchego

Здесь обсуждаются оптические решеточные часы.

,,As a result, compared to primary microwave standards, clocks based on optical transitions have recently demon-strated more than a factor of 100 improvement in both frequency stability and systematic uncertaintyproviding new capabilities in fundamental and applied science at the 10−18level"

В результате по сравнению с первичными стандартами микроволновых веществ, часы на основе оптических переходов, недавно продемонстрировали более чем в 100 раз совершенствования как в устойчивости частоты, так и в систематической неопределенности, обеспечивающей новые возможности в фундаментальной и прикладной науке на уровне 10-18.

Вот в статье из журнала Природа (Великобритании)

https://tf.nist.gov/general/pdf/3104.pdf

На сайте лаборатории сказано, что получили неопределенность 1.4 на 10-18

https://www.nist.gov/news-events/news/2021/03/nist-team-compares-3-top-atomic-clocks-record-accuracy-over-both-fiber-and

Поэтому я и подумал, что они хотят измерить время с еще большей точностью порядка до 10-18 секунд.

Мне кажется  вы не поняли главную идею статьи.

Сегодня используются атомные часы на атоме цезия, изотоп 133. Они позволяют измерять время с точностью 10-16 сек. В ФИАН в Москве в академическом институте ведутся опыты по использованимю атома Тулия.Он позволит измерять время с точностью 10-17сек.

Для решеточных оптических часов точность увеличивается в 100 раз. С 10-16 до 10-18  сек. Поэтому я и написал.

 


отредактировал(а) marsdmitri: 2021-03-30 02:05 GMT
marsdmitri
#41780 2021-03-30 02:04 GMT
#40727 Anderis :
#40720 marsdmitri :

В Канаде жулики из США получили финасирование у правительства...

 Спасибо! 

Это очень важная информация даказывающая, что ученые — это МЕЖДУНАРОДНАЯ МАФИЯ.

Люди, которые ищут истину, рагадывают загадки природы — не мафия. Мафия это вы, израильтяне, военные, политики, продавцы оружия, которые замусорили Землю ненужным оружием, порнографией, фильмами с убийствами. Вы навязывают его всем и рекламируйте, делайте провокации.


отредактировал(а) marsdmitri: 2021-03-30 02:21 GMT
Anderis
#41787 2021-03-30 07:36 GMT
#41780 marsdmitri :
#40727 Anderis :
#40720 marsdmitri :

В Канаде жулики из США получили финасирование у правительства...

 Спасибо! 

Это очень важная информация даказывающая, что ученые — это МЕЖДУНАРОДНАЯ МАФИЯ.

Люди, которые ищут истину, рагадывают загадки природы — не мафия.

Это тебе такое в пустую голову вдалбливают — одыватель всё схавает.

«Целкни кобылу в нос — она взмахнет хвостом.»

«Зри в корень»  К.Прутков С 

Я умею читать мысли других, но только тогда, когда они у них есть

 

marsdmitri
#41806 2021-03-31 01:21 GMT

Прикладная физика.Команда МФТИ из г. Долгопрудного заняла второе место на

X Конкурсе по моделированию свойств промышленных жидкостей в США.

Сравнивали расчеты коэффициента динамической  вязкости для жидкости от 0,1 до 1000 МПа.

http://fluidproperties.org/results-tenth-challenge

https://zanauku.mipt.ru/2019/07/25/povedenie-smazki-pod-davleniem-smodelirovali/

Они проиграли из-за меньшей мощности суперкомпьютеров.

До этого команда Объединенного института высоких температур в Москве также занимала второе место в 2018 г.

marsdmitri
#41915 2021-04-08 10:44 GMT

Oбнаружили в Ферми лаб, что взаимодействие мюонов не согласуется со Стандартной моделью.

https://elementy.ru/LHC/novosti_BAK/433789/Usililos_raskhozhdenie_dannykh_LHCb_s_predskazaniyami_Standartnoy_modeli

Открытие  экспериментально подтверждено на уровне 4,1 сигма. Т.е. имеется один шанс из 40 тыс. на то, что это статистическая погрешность. Статистический уровень значимости (или достоверности) составляет 4,1 сигма. Нужно набрать статистику 5 сигма.

 Т.е. до 3,5 миллионов,

https://www.bbc.com/russian/features-56670544

Cообщение из Фермилаб.

https://news.fnal.gov/2021/04/first-results-from-fermilabs-muon-g-2-experiment-strengthen-evidence-of-new-physics/

перевод

Долгожданные первые результаты эксперимента «Мюон g-2» в Национальной ускорительной лаборатории Ферми Министерства энергетики США показывают, что фундаментальные частицы, называемые мюонами, ведут себя не так, как предсказывает лучшая теория ученых — Стандартная модель физики элементарных частиц. Этот знаменательный результат, сделанный с беспрецедентной точностью, подтверждает расхождение, которое грызет исследователей на протяжении десятилетий.

Убедительное свидетельство того, что мюоны отклоняются от расчетов Стандартной модели, может указывать на захватывающую новую физику. Мюоны действуют как окно в субатомный мир и могут взаимодействовать с еще неоткрытыми частицами или силами.

«Сегодня необычный день, которого так долго ждали не только мы, но и все международное физическое сообщество», — сказал Грациано Венанцони, со-спикер эксперимента «Mюон g-2» и физик из Национального института ядерной физики Италии. «Большая заслуга наших молодых исследователей, которые своим талантом, идеями и энтузиазмом позволили нам достичь этого невероятного результата».

Первые результаты эксперимента «Мюон g-2» в Фермилабе подтвердили наличие новой физики. Центральным элементом эксперимента является сверхпроводящее магнитное накопительное кольцо диаметром 15 метров, которое находится в детекторном зале среди стоек для электроники, мюонного канала и другого оборудования. Этот впечатляющий эксперимент проводится при отрицательной температуре -232,22 С (-450 градусов по Фаренгейту) и изучает прецессию (или колебание) мюонов при их движении в магнитном поле.

Мюон примерно в 200 раз массивнее электрона. Мюоны возникают естественным образом, когда космические лучи попадают в атмосферу Земли, и ускорители частиц в Фермилабе могут производить их в больших количествах. Подобно электронам, мюоны действуют так, как будто у них есть крошечный внутренний магнит. В сильном магнитном поле направление магнита мюона прецессирует или колеблется, подобно оси волчка или гироскопа. Сила внутреннего магнита определяет скорость прецессии мюона во внешнем магнитном поле и описывается числом, которое физики называют g-фактором. Это число может быть вычислено со сверхвысокой точностью. Когда мюоны циркулируют в магните «Muon g-2», они также взаимодействуют с квантовой пеной субатомных частиц, которые появляются и исчезают. Взаимодействие с этими короткоживущими частицами влияет на значение g-фактора, вызывая очень незначительное ускорение или замедление прецессии мюонов. Стандартная модель чрезвычайно точно предсказывает этот так называемый аномальный магнитный момент. Но если квантовая пена содержит дополнительные силы или частицы, не учитываемые Стандартной моделью, это еще больше изменит g-фактор мюона.

«Эта величина, которую мы измеряем, отражает взаимодействие мюона со всем остальным во Вселенной. Но когда теоретики вычисляют одно и то же количество, используя все известные силы и частицы в Стандартной модели, мы не получаем тот же ответ », — сказала Рене Фатеми, физик из Университета Кентукки и менеджер по моделированию мюона в эксперименте Muon g-2. «Это убедительное доказательство того, что мюон чувствителен к чему-то, что не соответствует нашей лучшей теории». Предыдущий эксперимент в Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США, завершившийся в 2001 году, дал намек на то, что поведение мюона не согласуется со Стандартной моделью. Новое измерение, полученное в эксперименте с мюоном «g-2» в Фермилабе, полностью согласуется со значением, полученным в Брукхейвене, и расходится с теорией с наиболее точным измерением на сегодня.

Принятые теоретические значения для мюона: g-фактор:

2,00233183620 (86)

аномальный магнитный момент: 0.00116591810 (43) [неопределенность в скобках]

Новые экспериментальные среднемировые результаты, объявленные сегодня коллаборацией «Muon g-2»:

g-фактор: 2,00233184122 (82)

аномальный магнитный момент: 0,00116592061 (41)

https://news.fnal.gov/wp-content/uploads/2021/04/Muon-g-2-results-plot.jpg

Объединенные результаты Фермилаба и Брукхейвена показывают разницу с теорией при значении 4,2 сигма, что немного меньше пяти сигм (или стандартных отклонений), которые ученые требуют, чтобы заявить об открытии, но по-прежнему являются убедительным свидетельством новой физики. Вероятность того, что результаты являются статистическими колебаниями, составляет примерно 1 из 40 000. В эксперименте Fermilab повторно используется главный компонент эксперимента в Брукхейвене — сверхпроводящее магнитное накопительное кольцо диаметром 50 футов. В 2013 году его перевезли по суше и морю на 3200 миль от Лонг-Айленда до пригородов Чикаго, где ученые могли воспользоваться ускорителем частиц Фермилаба и произвести самый интенсивный пучок мюонов в Соединенных Штатах. В течение следующих четырех лет исследователи собрали эксперимент; настроено и откалибровано невероятно однородное магнитное поле; разработаны новые методы, приборы и моделирование; и тщательно протестировали всю систему.

Первый результат эксперимента «Muon g-2» в Фермилабе подтверждает результат эксперимента, проведенного в Национальной лаборатории Брукхейвена два десятилетия назад. Вместе эти два результата показывают убедительные доказательства того, что мюоны расходятся с предсказаниями Стандартной модели. Изображение: Райан Постел, коллаборация Fermilab / Muon g-2.

Эксперимент «Мюон g-2» отправляет пучок мюонов в накопительное кольцо, где они тысячи раз циркулируют со скоростью, близкой к скорости света. Детекторы, расположенные на кольце, позволяют ученым определять, насколько быстро прецессируют мюоны. За первый год работы, в 2018 году, эксперимент Fermilab собрал больше данных, чем все предыдущие эксперименты с g-фактором мюонов вместе взятые. В сотрудничестве с более чем 200 учеными из 35 институтов в семи странах коллаборация «Muon g-2» завершила анализ движения более 8 миллиардов мюонов из этого первого запуска.

«По прошествии 20 лет, прошедших с момента окончания эксперимента в Брукхейвене, приятно, что наконец удалось разгадать эту загадку», — сказал ученый из Фермилаб Крис Полли, который является со-представителем текущего эксперимента и был ведущим аспирантом по исследованию по Брукхейвенскому эксперименту.

Анализ данных по второму и третьему запуску эксперимента продолжается, четвертый запуск продолжается, а пятый запуск запланирован. Объединение результатов всех пяти запусков даст ученым еще более точное измерение колебания мюона, показывая с большей уверенностью, скрывается ли новая физика внутри квантовой пены.

«На данный момент мы проанализировали менее 6% данных, которые в конечном итоге соберет эксперимент. Хотя эти первые результаты говорят нам о том, что есть интригующая разница со Стандартной моделью, мы узнаем гораздо больше в ближайшие пару лет », — сказала Полли.

Выявление тонкого поведения мюонов — замечательное достижение, которое будет направлять поиски физики за пределами Стандартной модели на долгие годы », — сказал заместитель директора Фермилаб по исследованиям Джо Ликкен.

«Это захватывающее время для исследований в области физики элементарных частиц, и Фермилаб находится в авангарде». 7 апреля в полдень по центральному времени США состоится пресс-конференция, на которой будут обсуждаться первые результаты эксперимента  «Mюоном g-2». Для получения информации о подключении репортерам следует обращаться по адресу [email protected].

Больше изображений эксперимента «Muon g-2» доступно в галерее «Muon g-2». Более подробная информация об эксперименте доступна на сайте «Muon g-2». Другие способы участия: совершите виртуальный круговой обзор эксперимента «Muon g-2» или посмотрите видео-тур с гидом. Посмотреть полный плейлист видео о «Muon g-2». Зарегистрируйтесь на бесплатную виртуальную публичную лекцию 17 апреля, в которой расскажут о новых результатах исследования «Muon g-2». 

Эксперимент «Muon g-2» поддерживается Министерством энергетики (США); Национальный научный фонд (США); Национальный институт ядерной физики (Италия); Совет по науке и технологиям (Великобритания); Королевское общество (Великобритания); Горизонт Европейского Союза 2020; Национальный фонд естественных наук Китая; MSIP, NRF и IBS-R017-D1 (Республика Корея); и Немецкий исследовательский фонд (DFG). Фермилаб является ведущей американской лабораторией по физике элементарных частиц. Лаборатория Управления науки Министерства энергетики США, Fermilab расположена недалеко от Чикаго, штат Иллинойс, и эксплуатируется по контракту с Fermi Research Alliance LLC. Посетите веб-сайт Fermilab по адресу https://www.fnal.gov и подпишитесь на нас в Twitter @Fermilab. Управление науки Министерства энергетики США является крупнейшим спонсором фундаментальных исследований в области физических наук в Соединенных Штатах и ​​работает над решением некоторых из самых насущных проблем нашего времени.

Для большей информации посетите https://science.energy.gov.

Через 2 года мы узнаем о том, открыли ли они новую частицу или пятую силу природы.

Если они не ошибаются, то она слабее силы гравитации.

Их статья https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.126.141801

Их препринт по теме  https://arxiv.org/pdf/2002.12347.pdf

Эксперимент «Последняя надежда» Находит доказательства существования неизвестных частиц

https://www.quantamagazine.org/muon-g-2-experiment-at-fermilab-finds-hint-of-new-particles-20210407 (перевод)

Элементарные частицы потрескивают энергией “виртуальных” частиц, которые постоянно появляются и исчезают. Эксперимент Фермилаба  Мюоном g-2 нашел убедительные доказательства того, что Стандартная модель физики элементарных частиц не может полностью объяснить происходящее.

Ранбо Чен для журнала Quanta
Спустя двадцать лет после того, как явная аномалия в поведении элементарных частиц породила надежды на крупный физический прорыв, новое измерение укрепило их: физики из Национальной ускорительной лаборатории Ферми под Чикаго объявили сегодня, что мюоны — элементарные частицы, похожие на электроны, — колебались больше, чем ожидалось, вращаясь вокруг намагниченного кольца.

Широко ожидаемое новое измерение подтверждает результат десятилетней давности, который попал в заголовки газет по всему миру. Оба измерения колебательности мюона, или магнитного момента, значительно превышают теоретический прогноз, рассчитанный в прошлом году международным консорциумом из 132 физиков-теоретиков. Исследователи Фермилаба подсчитали, что разница выросла до уровня, количественно определяемого как “4,2 сигмы”, на пути к строгому пятисигмовому уровню, который необходим физикам, чтобы заявить о своем открытии.

Если результаты правда, то расхождения убедительно свидетельствуют о том, что неизвестные частицы природы дают мюонам дополнительный толчок. Такое открытие, в конце концов, возвестило бы о крахе 50-летней Стандартной модели физики элементарных частиц-системы уравнений, описывающих известные элементарные частицы и взаимодействия. Если новый расчет верен, то физики, возможно, потратили 20 лет, гоняясь за призраком. Но предсказание Теоретической инициативы опиралось на другой расчетный подход, который оттачивался десятилетиями, и вполне мог быть правильным. В этом случае новое измерение Фермилаба представляет собой самый захватывающий результат в физике элементарных частиц за последние годы.

“Это очень чувствительная и интересная ситуация”, — сказал Золтан Фодор, физик-теоретик из Пенсильванского государственного университета, который является частью команды BMW.

Вид сверху на большое круглое стальное кольцо с множеством проводов и экспериментального оборудования.

 

Электромагниты внутри 50-футового мюонного кольца g-2 должны быть охлаждены всего на несколько градусов выше абсолютного нуля.

Рейдар Хан
Сам расчет BMW не является новостью; статья впервые появилась в качестве препринта в прошлом году

  https://arxiv.org/pdf/2002.12347.pdf. Аида Эль-Хадра, теоретик элементарных частиц из Университета Иллинойса, которая была соорганизатором Инициативы Теории, объяснила, что расчет BMW следует принимать всерьез, но что он не был учтен в общем прогнозе Инициативы Теории, потому что он все еще нуждался в проверке. Если другие группы независимо проверят расчет BMW, то Теоретическая инициатива включит его в свою следующую оценку.

Доминик Штекингер, теоретик из Дрезденского технического университета, который участвовал в Теоретической инициативе и является членом команды Fermilab Muon g-2, сказал, что результат BMW создает “неясный статус.” Физики не могут сказать, давят ли экзотические новые частицы на мюоны, пока они не согласятся с эффектами 17 частиц Стандартной модели, о которых они уже знают.

Несмотря на это, есть много оснований для оптимизма: исследователи подчеркивают, что даже если BMW прав, загадочная пропасть между этими двумя расчетами сама по себе может указывать на новую физику. Но на данный момент последние 20 лет конфликта между теорией и экспериментом, похоже, сменились чем-то еще более неожиданным: битвой теории против теории.

Важные мюоны

Причина, по которой физики с нетерпением ждали нового измерения Фермилаба, заключается в том, что магнитный момент мюона — по сути, сила его собственного магнетизма — кодирует огромное количество информации о Вселенной.

Столетие назад физики предполагали, что магнитные моменты элементарных частиц будут следовать той же формуле, что и более крупные объекты. Вместо этого они обнаружили, что электроны вращаются в магнитных полях в два раза больше, чем ожидалось. Их “гиромагнитное отношение”, или “g-фактор” — число, связывающее их магнитный момент с другими свойствами, — казалось, было 2, а не 1, неожиданное открытие, позже объясненное тем фактом, что электроны являются частицами со спином 1/2, которые возвращаются в одно и то же состояние после совершения двух полных оборотов, а не одного.

В течение многих лет считалось, что и электроны, и мюоны имеют g-факторы ровно 2. Но затем, в 1947 году, Поликарп Куш и Генри Фоули измерили g-фактор электрона, равный 2,00232. Физик-теоретик Джулиан Швингер почти сразу объяснил дополнительные биты: он показал, что небольшие поправки происходят от тенденции электрона мгновенно испускать и поглощать фотон, когда он движется в пространстве.

Происходят и многие другие мимолетные квантовые флуктуации. Электрон или мюон могут испускать и поглощать два фотона или фотон, который на короткое время становится электроном и позитроном, среди бесчисленных других возможностей, которые допускает Стандартная модель. Эти временные проявления путешествуют с электроном или мюоном, как антураж, и все они вносят свой вклад в его магнитные свойства. “Частица, которую вы считали голым мюоном, на самом деле является мюоном плюс облако других вещей, которые появляются спонтанно”, — сказал Крис Полли, другой руководитель эксперимента Fermilab Muon g-2. — Они меняют магнитный момент.”

Чем реже квантовая флуктуация, тем меньше она вносит вклад в g-фактор электрона или мюона. — Если углубиться в десятичные знаки, то можно увидеть, где вдруг впервые начинают появляться кварки, — сказала Полли. Далее идут частицы, называемые W-и Z-бозонами, и так далее. Поскольку мюоны в 207 раз тяжелее электронов, они примерно в 2072 (или 43 000) раза более склонны вызывать тяжелые частицы в своем окружении; поэтому эти частицы изменяют g-фактор мюона гораздо больше, чем электрон. “Итак, если вы ищете частицы, которые могли бы объяснить недостающую массу Вселенной — темную материю, — или вы ищете частицы теории, называемой суперсимметрией, — сказала Полли, — то именно здесь мюон играет уникальную роль.”

В течение десятилетий теоретики пытались вычислить вклад в g-фактор мюона, приходящий от все более маловероятных итераций известных частиц из Стандартной модели, в то время как экспериментаторы измеряли g-фактор со все возрастающей точностью. Если бы измерение превзошло ожидание, это выдало бы присутствие посторонних в окружении мюона: мимолетные появления частиц за пределами Стандартной модели.

Измерения магнитного момента мюонов начались в Колумбийском университете в 1950-х годах и были продолжены десятилетием позже в ЦЕРНЕ, европейской лаборатории физики элементарных частиц. Там исследователи впервые применили метод измерения, который до сих пор используется в Фермилабе.

Высокоскоростные мюоны выстреливаются в намагниченное кольцо. По мере того как мюон вращается вокруг кольца, проходя через его мощное магнитное поле, ось вращения частицы (которую можно представить в виде маленькой стрелки) постепенно вращается. Миллионные доли секунды спустя, как правило, после ускорения вокруг кольца несколько сотен раз, мюон распадается, производя электрон, который летит в один из окружающих детекторов. Различные энергии электронов, исходящих из кольца в разное время, показывают, как быстро вращаются мюонные спины.

 

Чем реже квантовая флуктуация, тем меньше она вносит вклад в g-фактор электрона или мюона. — Если углубиться в десятичные знаки, то можно увидеть, где вдруг впервые начинают появляться кварки, — сказала Полли. Далее идут частицы, называемые W-и Z-бозонами, и так далее. Поскольку мюоны в 207 раз тяжелее электронов, они примерно в 2072 (или 43 000) раза более склонны вызывать тяжелые частицы в своем окружении; поэтому эти частицы изменяют g-фактор мюона гораздо больше, чем электрон. “Итак, если вы ищете частицы, которые могли бы объяснить недостающую массу Вселенной — темную материю, — или вы ищете частицы теории, называемой суперсимметрией, — сказала Полли, — то именно здесь мюон играет уникальную роль.”

В течение десятилетий теоретики пытались вычислить вклад в g-фактор мюона, приходящий от все более маловероятных итераций известных частиц из Стандартной модели, в то время как экспериментаторы измеряли g-фактор со все возрастающей точностью. Если бы измерение превзошло ожидание, это выдало бы присутствие посторонних в окружении мюона: мимолетные появления частиц за пределами Стандартной модели.

Измерения магнитного момента мюонов начались в Колумбийском университете в 1950-х годах и были продолжены десятилетием позже в ЦЕРНЕ, европейской лаборатории физики элементарных частиц. Там исследователи впервые применили метод измерения, который до сих пор используется в Фермилабе.

Высокоскоростные мюоны выстреливаются в намагниченное кольцо. По мере того как мюон вращается вокруг кольца, проходя через его мощное магнитное поле, ось вращения частицы (которую можно представить в виде маленькой стрелки) постепенно вращается. Миллионные доли секунды спустя, как правило, после ускорения вокруг кольца несколько сотен раз, мюон распадается, производя электрон, который летит в один из окружающих детекторов. Различные энергии электронов, исходящих из кольца в разное время, показывают, как быстро вращаются мюонные спины.

 

В 1990-х годах команда Брукхейвенской национальной лаборатории на Лонг-Айленде построила кольцо шириной в 50 футов для разбрасывания мюонов и начала собирать данные. В 2001 году исследователи объявили о своих первых результатах, сообщив 2.0023318404 для g-фактора мюона, с некоторой неопределенностью в последних двух цифрах. Между тем, наиболее полный прогноз Стандартной модели в то время дал значительно более низкое значение 2.0023318319.

Он мгновенно стал самым известным в мире расхождением восьмого знака после запятой.

— Об этом писали сотни газет, — сказала Полли, которая в то время была аспиранткой, участвовавшей в эксперименте.

Измерения Брукхейвена превысили прогноз почти в три раза его предполагаемую погрешность, известную как отклонение в три сигмы. Разрыв в три сигмы значителен и вряд ли может быть вызван случайным шумом или неудачным накоплением мелких ошибок. Это сильно указывало на то, что в теоретических расчетах чего-то не хватало, что-то вроде частицы темной материи или дополнительного силового бозона.

Но маловероятные последовательности событий иногда случаются, поэтому физикам требуется отклонение в пять сигм между предсказанием и измерением, чтобы окончательно заявить об открытии.

Проблемы С Адронами
Через год после того, как Брукхейвен сделал первые выводы, теоретики заметили ошибку в предсказании. Формула, представляющая одну группу из десятков тысяч квантовых флуктуаций, в которых могут участвовать мюоны, содержала мошеннический знак минус; фиксация его в вычислении уменьшала разницу между теорией и экспериментом всего до двух сигм. Это не повод для волнения.

Но когда команда Брукхейвена собрала в 10 раз больше данных, их измерение g-фактора мюона осталось прежним, в то время как полосы ошибок вокруг измерения уменьшились. Расхождение с теорией выросло до трех сигм ко времени окончательного отчета об эксперименте в 2006 году. И он продолжал расти, поскольку теоретики продолжали оттачивать предсказание стандартной модели для g-фактора, не видя, как значение дрейфует вверх к измерению.

Брукхейвенская аномалия все больше вырисовывалась в психике физиков по мере того, как другие поиски новых частиц терпели неудачу. В течение 2010-х годов Большой адронный коллайдер стоимостью 20 миллиардов долларов в Европе сталкивал протоны в надежде создать десятки новых частиц, которые могли бы завершить структуру строительных блоков природы. Но коллайдер обнаружил только бозон Хиггса — последний недостающий элемент Стандартной модели. Тем временем множество экспериментальных поисков темной материи ничего не нашли. Надежды на новую физику все больше основывались на шатких мюонах. “Я не знаю, является ли это последней большой надеждой на новую физику, но она, безусловно, является главной”, — сказал мне Мэтью Бакли, физик элементарных частиц из Университета Рутгерса.

A Barge carrying a large electromagnet

A throng of people around a red 50-foot-wide circular ring.

Баржа с большим электромагнитом
Толпа людей вокруг красного круглого кольца шириной в 50 футов.
Оригинальный мюонный эксперимент g-2 был построен в Брукхейвенской национальной лаборатории на Лонг-Айленде в 1990-х годах. Вместо того чтобы строить новый эксперимент с нуля, физики использовали серию барж и грузовиков, чтобы переместить 700-тонное электромагнитное кольцо вниз по Атлантическому побережью, через Мексиканский залив и вверх по Миссисипи, Иллинойсу и Де-Плейнсу в Национальную лабораторию Ферми в Иллинойсе. Тысячи людей вышли на улицу, чтобы отпраздновать его прибытие в июле 2013 года.

Все знали, что для того, чтобы пересечь порог открытия, им нужно будет еще раз измерить гиромагнитное отношение мюона, причем более точно. Таким образом, были разработаны планы последующего эксперимента. В 2013 году гигантский магнит, используемый в Брукхейвене, был погружен на баржу у Лонг-Айленда и отправлен вниз по Атлантическому побережью и вверх по Миссисипи и Иллинойсу в Фермилаб, где мощный мюонный луч лаборатории позволил бы накапливать данные гораздо быстрее, чем раньше. Это и другие усовершенствования позволили бы команде Фермилаба измерить g-фактор мюона в четыре раза точнее, чем Брукхейвен.

В 2016 году Эль-Хадра и другие начали организовывать Теоретическую инициативу, стремясь сгладить любые разногласия и прийти к консенсусному прогнозу стандартной модели g-фактора до того, как поступят данные Fermilab. “Для того, чтобы воздействие такого изысканного экспериментального измерения было максимальным, теория должна в основном собраться вместе”, — сказала она, объясняя свои рассуждения в то время. Теоретики сравнили и объединили расчеты различных квантовых битов и фрагментов, которые вносят вклад в g-фактор мюона, и пришли к общему прогнозу прошлым летом 2.0023318362. Он упал на 3,7 сигмы ниже окончательного измерения Брукхейвена 2,0023318416.

Но доклад Теоретической инициативы не был окончательным словом.

Неопределенность относительно того, что Стандартная модель предсказывает для магнитного момента мюона, полностью проистекает из присутствия в его окружении “адронов” — частиц, состоящих из кварков. Кварки ощущают сильное взаимодействие (одно из трех взаимодействий Стандартной модели), которое настолько сильно, что кажется, будто кварки плавают в клею, и этот клей бесконечно плотен с другими частицами. Уравнение, описывающее сильное взаимодействие (и, следовательно, в конечном счете, поведение адронов), не может быть точно решено.

Аида Эль-Хадра, физик частиц из Университета Иллинойса, была одним из организаторов инициативы Theory Initiative, которая в прошлом году опубликовала наиболее приемлемую теоретическую оценку магнитного момента мюона.

Это затрудняет оценку того, как часто адроны появляются в середине мюона. Доминирующим сценарием является следующий: мюон, двигаясь вперед, на мгновение испускает фотон, который превращается в адрон и антигадрон; пара адрон-антигадрон быстро аннигилирует обратно в фотон, который мюон затем поглощает. Этот процесс, называемый адронной вакуумной поляризацией, вносит небольшую поправку в гиромагнитное отношение мюона, начиная с седьмого знака после запятой. Вычисление этой поправки включает в себя решение сложной математической суммы для каждой пары адрон-антигадрон, которая может возникнуть.

Неопределенность относительно этого термина поляризации адронного вакуума является основным источником общей неопределенности относительно g-фактора. Небольшое увеличение этого термина может полностью стереть разницу между теорией и экспериментом. У физиков есть два способа его вычислить.

С помощью первого метода исследователи даже не пытаются вычислить поведение адронов. Вместо этого они просто переводят данные из других экспериментов по столкновению частиц в ожидание термина поляризации адронного вакуума. “Подход, основанный на данных, был усовершенствован и оптимизирован на протяжении десятилетий, и несколько конкурирующих групп, использующих различные детали в своих подходах, подтвердили друг друга”,-сказал Штекингер. Теоретическая инициатива использовала этот подход, основанный на данных.

Но в последние годы сугубо вычислительный метод неуклонно совершенствуется. При таком подходе исследователи используют суперкомпьютеры для решения уравнений сильного взаимодействия в дискретных точках решетки, а не везде в пространстве, превращая бесконечно детализированную задачу в конечную. Этот способ крупнозернистого кваркового болота для предсказания поведения адронов “похож на прогноз погоды или метеорологию”, объяснил Фодор. Расчет можно сделать сверхточным, поставив точки решетки очень близко друг к другу, но это также подталкивает компьютеры к их пределам.

Команда BMW из 14 человек, названная в честь Будапешта, Марселя и Вупперталя, трех европейских городов, где первоначально базировалось большинство членов команды, использовала этот подход. Они сделали четыре главных нововведения. Сначала они уменьшили случайный шум. Они также изобрели способ очень точного определения масштаба в своей решетке. В то же время они более чем удвоили размер своей решетки по сравнению с предыдущими попытками, так что они могли изучать поведение адронов вблизи центра решетки, не беспокоясь о краевых эффектах. Наконец, они включили в расчет семейство усложняющих деталей, которыми часто пренебрегают, например, массовые различия между типами кварков. “Все четыре [изменения] требовали большой вычислительной мощности”, — сказал Фодор.

Затем исследователи завладели суперкомпьютерами в Юлихе, Мюнхене, Штутгарте, Орсе, Риме, Вуппертале и Будапеште и заставили их работать над новыми и более совершенными вычислениями. После нескольких сотен миллионов основных часов хруста суперкомпьютеры выплюнули значение для термина поляризации адронного вакуума. Их общая сумма, в сочетании со всеми другими квантовыми вкладами в g-фактор мюона, дала 2,00233183908. Это “довольно хорошо согласуется” с экспериментом Брукхейвена, сказал Фодор. — Мы перепроверили его миллион раз, потому что были очень удивлены.”

В феврале 2020 года они разместили свою работу на arxiv.org сервер препринтов https://arxiv.org/abs/2002.12347.

Большие блестящие стальные коробки с синими огоньками.
Суперкомпьютер JUWELS в исследовательском центре Юлиха в Германии-самый мощный в Европе. Это был один из семи суперкомпьютеров, используемых для вычисления аномального магнитного момента мюона.

Теоретическая инициатива решила не включать величину BMW в свою официальную оценку по нескольким причинам. Подход, основанный на данных, имеет несколько меньшую полосу ошибок, и три разные исследовательские группы независимо друг от друга рассчитали одно и то же. В отличие от этого, расчет решетки BMW был неопубликован еще прошлым летом. И хотя результат хорошо согласуется с более ранними, менее точными расчетами решетки, которые также оказались высокими, он не был независимо воспроизведен другой группой с той же точностью.

Решение Теоретической инициативы означало, что официальное теоретическое значение магнитного момента мюона имело разницу в 3,7 сигмы с экспериментальным измерением Брукхейвена. Это подготовило почву для того, что стало самым ожидаемым открытием в физике элементарных частиц со времен бозона Хиггса в 2012 году.

Откровения

Месяц назад команда Fermilab Muon g-2 объявила, что сегодня представит свои первые результаты. Физики элементарных частиц были в восторге. Лаура Бодис, физик из Цюрихского университета, сказала, что она “считала дни до 7 апреля”, ожидая результата в течение 20 лет. “Если результаты Брукхейвена подтвердятся новым экспериментом в «Фермилабе»,” сказала она, “это будет огромным достижением.”

А если нет — если аномалия исчезнет — некоторые в сообществе физики элементарных частиц боялись не меньше, чем “конца физики элементарных частиц”, сказал Штекингер. Эксперимент Fermilab g-2-это “наша последняя надежда на эксперимент, который действительно доказывает существование физики за пределами Стандартной модели”, сказал он. Если бы это не удалось, многие исследователи могли бы почувствовать, что “теперь мы сдаемся и должны делать что-то другое вместо того, чтобы исследовать физику за пределами Стандартной модели.” — Честно говоря, это может быть моя собственная реакция.”

Команда из 200 человек Fermilab показала результат только шесть недель назад на церемонии открытия в Zoom. Тэмми Уолтон (Tammy Walton https://computing.fnal.gov/tammy-walton/), ученый из команды, поспешила домой, чтобы успеть на шоу после работы в ночную смену над экспериментом, который в настоящее время идет в четвертом цикле. (Новый анализ охватывает данные первого запуска, что составляет 6% от того, что эксперимент в конечном итоге накопит.) Когда на экране появилось самое важное число, построенное вместе с предсказанием Теоретической инициативы и измерением Брукхейвена, Уолтон был взволнован, увидев, что оно приземлилось выше первого и почти вплотную приблизилось к последнему. “Люди будут безумно взволнованы, — сказала она.

Ожидается, что статьи, предлагающие различные идеи для новой физики, наводнят arxiv в ближайшие дни. Но за этим будущее неясно. То, что когда-то было просветляющим разрывом между теорией и экспериментом, теперь затуманилось гораздо более туманным столкновением расчетов.

Вполне возможно, что суперкомпьютерный расчет окажется неверным — что BMW упустила какой-то источник ошибки. “Мы должны внимательно изучить расчеты”,-сказал Эль-Хадра, подчеркнув, что еще слишком рано делать твердые выводы. “Это толкает на методы, чтобы получить эту точность, и мы должны понять, если то, как они толкали на методы, сломало их.”

Это было бы хорошей новостью для поклонников новой физики.

Интересно, однако, что даже если метод, основанный на данных, является подходом с неопознанной проблемой под капотом, теоретикам трудно понять, что это может быть за проблема, кроме неучтенной новой физики. “Потребность в новой физике будет только смещаться в другое место”, — сказал Мартин Хоферихтер из Бернского университета, ведущий участник инициативы Theory Initiative.


отредактировал(а) marsdmitri: 2021-05-03 21:49 GMT
marsdmitri
#42291 2021-05-03 21:45 GMT

физики из Китая сделали экспериментальные измерения параметров игры в блинчики

при бросании камня по поверхности воды.

https://aip.scitation.org/doi/pdf/10.1063/5.0040158

Они проанализировали несколько частных случаев движения вращающегося тела, бросаемого под углом на поверхность воды, и протестировали модель в условиях лаборатории.

Популярно https://nplus1.ru/news/2021/05/01/skipping-stone

marsdmitri
#42743 2021-06-11 21:47 GMT

https://arxiv.org/abs/2011.02745

Наблюдение за жидкостью Ли-Хуан-Янга

Томас Г. Сков, Магнус Г. Скоу, Нильс Б. Йоргенсен, Ян Дж. Арльт

Мы наблюдаем монопольные колебания в смеси конденсатов Бозе-Эйнштейна, где обычно преобладающие взаимодействия среднего поля отменены. В этом случае система управляется поправкой Ли-Хуан-Янга (LHY) следующего порядка к энергии основного состояния, которая описывает эффект квантовых флуктуаций. Экспериментально такая жидкость LHY реализуется путем управления числом атомов и силой взаимодействия изотопа 39К в спиновой смеси, заключенной в сферический потенциал ловушки, состоящем из трех красных расстроенных лазерных лучей.

Мы измеряем частоту колебаний монополя как функцию силы взаимодействия LHY, как недавно было предложено Jørgensen et al. [Phys. Rev. Lett. 121, 173403 (2018)] и обнаружено отличное согласие с результатами моделирования всего эксперимента, включая процедуру возбуждения и неупругие потери.

Это подтверждает, что в системе и ее коллективном поведении доминируют LHY-взаимодействия. Кроме того, установлено, что частота колебаний монополя  устойчива к изменениям соответствующих длин рассеяния  (по отношению к вариациям вовлеченных длин рассеяния) в широкой области вокруг идеальных, что подтверждает доминирующий стабилизирующий эффект LHY-взаимодействия. Эти результаты открывают путь к использованию нелинейности, обеспечиваемой членом LHY, в экспериментах по квантовому моделированию и для исследований, выходящих за рамки режима LHY.

marsdmitri
#42746 2021-06-12 04:54 GMT
Ученые впервые воспроизвели в лаборатории процесс, в результате которого происходит полярное сияние.

Подробнее на РБК:
https://trends.rbc.ru/trends/social/60c252dc9a7947f63cc51ca6
Ученые впервые воспроизвели в лаборатории процесс, в результате которого происходит полярное сияние.

Подробнее на РБК:
https://trends.rbc.ru/trends/social/60c252dc9a7947f63cc51ca6
Ученые впервые воспроизвели в лаборатории процесс, в результате которого происходит полярное сияние.

Подробнее на РБК:
https://trends.rbc.ru/trends/social/60c252dc9a7947f63cc51ca6

noscript

https://www.nature.com/articles/s41467-021-23377-5.pdf

Ученые впервые воспроизвели процесс который наблюдается в полярных сияниях- ускорение электронов

при помощи электромагнитных волн Альвена (https://ru.wikipedia.org/?curid=1807973&oldid=108056446).

«Bажные вопросы o полярном сиянии остаются без ответа. Как  электроны в полярном сиянии ускоряются перед столкновением с ионосферой и образуют свет полярного сияния. Мощные волны Альвена часто встречаются, путешествуя по Земле над полярными сияниями с достаточной энергией для генерации полярных сияний, но не было прямого измерения процессов, с помощью которых волны Альвена передают свою энергию электронам полярных сияний. Здесь мы показываем лабораторные измерения резонансного переноса энергии от волн Альфвена к электронам в условиях, соответствующих зоне полярного сияния. Эксперименты проводятся путем запуска волн Альвена и одновременной регистрации распределения скорости электронов. Численное моделирование и аналитическая теория подтверждают, что измеренный процесс передачи энергии производит ускоренные электроны, способные достигать  энергий, наблюдаемых в полярных сияениях. Эксперименты, теория и моделирование демонстрируют четкую причинно-следственную связь между волнами Альвена и ускоренными электронами, которые непосредственно вызывают полярные сияния».


отредактировал(а) marsdmitri: 2021-08-14 14:49 GMT
marsdmitri
#42877 2021-06-23 00:11 GMT

Ученый этими загадками занимается много лет. За счет чего разогреваются атмосферы планет гигантов. НА СКОЛЬКО градусов РАЗОГРЕВАЕТСЯ АТМОСФЕРА ЗЕМЛИ от полярных сияний?

https://d2r55xnwy6nx47.cloudfront.net/uploads/2021/06/saturn_aurora_2880x1620_Lede.jpg

,, Как и в далеких, покинутых солнцем уголках Солнечной системы, Юпитер и Сатурн, газовые гиганты, и Уран и Нептун, ледяные гиганты, всегда должны были быть царствами мороза. Но когда космический корабль НАСА «Вояджер» проплыл мимо них в конце 1970 — х и 1980-х годах, ученые обнаружили, что во всех четырех мирах наблюдалась планетарная лихорадка-откровение столь же неприятное, как обнаружение костра в вашем морозильнике.

Последующие наблюдения, проведенные наземными телескопами и космическими аппаратами «Галилео» и «Кассини», показали, что их нагрев  всех планеты сохраняется на протяжении долгого времени. На более низких широтах Юпитера должно быть холодно -110С. Вместо этого атмосфера там варится при температуре +325С. Какой неизвестный процесс нагрева стоит за этим? И как этот неизвестный источник тепла согревает не только одну точку на планете, но и всю верхнюю атмосферу?

Ученые пытались объяснить этот “энергетический кризис”, но оставались “в замешательстве около 50 лет”, сказал Джеймс О'Донохью, планетарный астроном из Японского агентства аэрокосмических исследований. Теперь две статьи окончательно показали, откуда исходит все это тепло: северное и южное сияние Юпитера и Сатурна — их полярные сияния.

Результаты получены в результате детальных измерений верхних слоев атмосферы обоих газовых гигантов. Температура атмосферы Сатурна была измерена космическим аппаратом «Кассини» во время маневров, которые в конечном итоге погрузили его в планету; температура Юпитера была сшита с помощью телескопа на вершине гигантского гавайского вулкана. Оба показывают, что атмосфера наиболее горячая вблизи зон полярного сияния ниже обоих магнитных полюсов. По мере приближения к экватору температура падает. Очевидно, что полярное сияние приносит тепло — и, как и в случае с радиатором, это тепло уменьшается с расстоянием. Это композитное видео показывает полярные сияния Юпитера, видимые космическим телескопом Хаббла. Полярные сияния были сфотографированы в дальнем ультрафиолетовом свете и наложены на изображения планеты, сделанные в видимом свете.

НАСА, ЕКА, Дж. Николс (Университет Лестера) и Г. Бэкон (STScI);
Благодарность: А. Саймон (НАСА/GSFC) и команда OPAL
Решение энергетического кризиса может иметь далеко идущие последствия. Планеты — от планет нашей солнечной системы до планет, вращающихся вокруг далеких звезд, — не всегда сохраняют свою атмосферу. Многие газовые оболочки со временем разрушаются, в некоторых случаях превращая гигантские миры в крошечные, необитаемые оболочки. Исследователи хотят отличить их от обитаемых планет, похожих на Землю. Если мы надеемся сделать это, — говорит Зара Браун, исследователь из Университета Аризоны, — то одним из основных параметров, который вы хотели бы знать, является температура внешней атмосферы, поскольку именно там газ теряется в космосе.”

Чужеродные полярные сияния
Северное и южное сияния Земли еще не полностью изучены, но основы ясны.

Солнце выбрасывает в космос залпы магнитных полей и энергичных частиц. Когда эти залпы — более известные как солнечный ветер — достигают нашей планеты, они взаимодействуют с собственным магнитным пузырем Земли, который известен как магнитосфера. Затем энергетические частицы по спирали спускаются к северному и южному магнитным полюсам планеты. Там они отскакивают от атомов и молекул газа в верхних слоях атмосферы. Эти удары временно приводят в действие газы, которые испускают видимые вспышки света.

Полярные сияния требуют трех компонентов: источника энергетических частиц, магнитного поля и атмосферы. У Юпитера и Сатурна есть все три, но полярные сияния ни одной из планет не похожи на земные.

Магнитосфера Юпитера создается движением металлического водорода в ядре гигантской планеты.

В этой анимации линии магнитного поля видны золотого цвета.

https://youtu.be/yvFDh4E06ao?t=2 

Желтая стрелка указывает на солнце. Светло-синяя стрелка отмечает магнитный север, в то время как темно-синяя стрелка отмечает ось вращения. Красные и зеленые стрелки определяют систему координат.
Магнитосфера Юпитера создается движением металлического водорода в ядре гигантской планеты. В этой анимации линии магнитного поля видны в золоте. Желтая стрелка указывает на солнце. Светло-синяя стрелка отмечает магнитный север, в то время как темно-синяя стрелка отмечает ось вращения. Красные и зеленые стрелки определяют систему координат.

Магнитное поле Земли возникает из-за вспенивания жидких сплавов никель-железо глубоко под нашими ногами. Но у газовых гигантов нет жидких железных ядер.

(Я не согласен с этой фразой т.к. между Юпитером и, Марсом вращается огромное количество астероидов, в том числе железо-никелевых. Никель и сверхчистое  железо из за из падения должны быть внутри ядра Юпитера)

Вместо этого огромная гравитация планет сжимает колоссальные объемы жидкого водорода в их внешних ядрах так сильно, что электроны водорода высвобождаются. Этот процесс превращает водород в металл, генерирующий магнетизм.

Поскольку эти водовороты металлического водорода настолько огромны, магнитосферы газовых гигантов делают Землю похожей на лилипутов. Магнитосфера Юпитера “является самой большой структурой в солнечной системе", — сказал О'Донохью. — Его хвост спускается к Сатурну и, возможно, за его пределы.”

Газовые гиганты также не могут полагаться на обильное поступление энергетических частиц или плазмы от солнечного ветра, который рассеивается с увеличением расстояния от Солнца. Вместо этого они полагаются на акты вулканической алхимии.

Юпитер получает большую часть своей плазмы от своего спутника Ио, самого вулканического объекта, известного науке. Почти постоянные магматические извержения Ио выбрасывают обилие вулканического материала в космос. Tам он купается в солнечном свете, становится электрически возбужденным, а затем изливается на Юпитер. Большая часть плазмы Сатурна поступает с Энцелада, зеркальной ледяной луны, которая выпускает в космос впечатляющие струи холодной водной материи.

https://d2r55xnwy6nx47.cloudfront.net/uploads/2021/06/Enceladus_v2.jpg

Эта плазма выстреливает в расширяющиеся магнитосферы планет, которые ускоряют их к полюсам. Там заряженные частицы в плазме сталкиваются с молекулами газа в атмосфере.

Полярные сияния на Сатурне излучают в основном ультрафиолетовый свет; на Юпитере они имеют как ультрафиолетовую, так и инфракрасную длину волны. Но процессы, которые производят свет, не такие же, как те, которые производят тепло. В данном случае “все дело в трении", — сказал О'Донохью.

Плазма течет к магнитным полюсам планет через силовые линии — намагниченные усики, которые простираются далеко в космос. Эти усики и их потоки вращаются вместе с планетой. Но иногда они изо всех сил стараются не отставать. Юпитер, например, делает оборот за 10 часов. Когда эти потоки плазмы отстают от вращения планеты, мощные западные ветры Юпитера проталкиваются сквозь них. Сопротивление этих ветров медленным потокам плазмы создает трение. И это трение создает тепло — возможно, в случае Юпитера, в 125 раз больше тепла, чем планета получает от солнца. — Чушь какая-то, — сказал О'Донохью.

Поэтому неудивительно, что астрономы задавались вопросом, являются ли полярные сияния источником этих планетарных лихорадок. “В течение десятилетий было очевидно, что в полярном сиянии было много энергии”, — сказал Люк Мур, старший научный сотрудник Бостонского университета. Но для того, чтобы перейти от подозрений к уверенности, астрономам нужна была карта: в частности, тепловая карта верхних слоев атмосферы газовых и ледяных гигантов. С его помощью они могли увидеть, могут ли самые высокие температуры накладываться на полярные сияния и распространяется ли это тепло по всей планете.

 

Первая карта была взята из исследований планеты пролетающей обсерваторией. В апреле 2017 года, после 13 лет на орбите вокруг Сатурна, космическому аппарату НАСА «Кассини» было приказано сделат нечто замечательное: сделать 22 оборота вокруг планеты, неоднократно ныряя между ней и ее кольцами. Так называемый Грандиозный финал, который закончился 15 сентября 2017 года, когда космический корабль сгорел в облаках Сатурна, дал Кассини возможность увидеть мир крупным планом, как никто другой.

Когда «Кассини» проходил близко к Сатурну, он всматривался сквозь атмосферу планеты в яркие звезды за ней. Свет от этих звезд, по-видимому, менялся в зависимости от плотности атмосферы, через которую проходил свет. Плотность и температура газа взаимосвязаны, поэтому исследователи использовали десятки этих измерений, известных как звездные затмения, для создания подробных тепловых карт как для дневной, так и для ночной сторон верхней атмосферы Сатурна.

Опубликованные в прошлом году в журнале Nature Astronomy, тепловые карты показали тепловой всплеск вокруг полярных сияний и небольшое снижение температуры к экватору.

Определенно, казалось, что в этом виноваты полярные сияния. Но “если наша теория перераспределения энергии на Сатурне верна, она должна работать и на Юпитере”, — сказал Браун, который был ведущим автором исследования Сатурна.

Теперь, благодаря работе О'Донохью и его коллег, похоже, что это так.

Приписывание верхней атмосферной лихорадки Юпитера его собственным полярным сияниям также требовало тепловой карты. Но сделать такую карту далеко не просто. Хаотичная верхняя атмосфера планеты меняется от недели к неделе. Вы не можете просто провести измерение вблизи полюсов в одну ночь, а затем вернуться через несколько недель и сравнить его с измерением вблизи экватора. Со временем небо значительно изменится, и доказательства любых тепловых потоков будут потеряны.

Что исследователям было нужно, так это глобальная тепловая карта, составленная в течение относительно короткого момента времени, которая показывала поток тепла в течение нескольких часов.

О'Донохью, Мур и компания повернулись к обсерватории Кека на вершине спящего вулкана Мауна-Кеа на Гавайях. Они использовали его для наблюдения Юпитера в инфракрасном свете в течение двух ночей — 14 апреля 2016 года и 25 января 2017 года — по пять часов за каждую. В течение каждой ночи они создавали тепловую карту дневной стороны Юпитера с высоким разрешением. Обе карты четко показывали температуру, достигающую максимума в зонах полярного сияния, достигая ошеломляющих 730 градусов по Цельсию. Этот тепловой зенит постепенно снижался по мере приближения к экватору, где нагрев все еще достиг впечатляющих 325 градусов.

поверхность спутник Юпитера Ио. Видны вулканы ярко желтого и красного цвета

Их результаты, которые в настоящее время доступны в препринте, принятом в журнале Природа,

https://www.researchsquare.com/article/rs-275557/v1

https://www.researchsquare.com/article/rs-275557/v1.pdf?c=1614662684000

согласуются с тем, что Кассини видел на Сатурне. Результаты были приняты как убедительное доказательство того, что полярные сияния могут решить энергетический кризис. “Это большой шаг вперед, учитывая, что это авроральное нагревание”, — сказала Рози Джонсон, исследователь космической физики из Университета Аберистуита в Уэльсе, которая не участвовала ни в одной из работ.

Лисия Рэй, исследователь космической и планетарной физики из Ланкастерского университета в Англии, которая также не участвует ни в одной из работ, высоко оценивает строгий набор данных исследования Сатурна. Но ее меньше убеждает газета «Юпитер». “Они используют данные только за две ночи, и я считаю, что это проблема”, — сказала она. Но, несмотря на ее опасения, “я думаю, что результат температурного градиента [на Юпитере], вероятно, сохранится, потому что они видели это на Сатурне”, — сказала она.

Наличие сравнительно небольшого количества наблюдений является “справедливым беспокойством, потому что это очень динамичные места, эти гигантские планеты", — сказал Мур. Дополнительные ночи наблюдений за Юпитером были собраны и в настоящее время обрабатываются.

В любом случае, большинство независимых исследователей, похоже, убеждены, что нагрев по всей планете связана с полярными сияниями. Эти документы дают “действительно хорошее подтверждение того, что то, что мы подозревали, происходит на самом деле”, — сказал Ли Флетчер, планетолог из Университета Лестера в Англии, который не участвовал в этой работе. — Энергия просачивается из области полярных сияний в нижние широты.” Вопрос в том: как?

Злые Западные ветры


Большинство моделей циркуляции атмосферы изо всех сил пытаются переместить тепло от полярного сияния через пронзительные западные ветры Юпитера и Сатурна к экватору — и все же их тепловые карты показывают, что эти бурные препятствия каким-то образом преодолеваются.

Одно из возможных решений было вдохновлено наблюдениями Кассини. Кассини обнаружил, что иногда возмущение нижнего слоя атмосферы Сатурна может привести к тому, что этот слой мигрирует в верхние слои атмосферы. Такая инверсия может нарушить и замедлить мощные западные ветры в верхних слоях атмосферы — возможно, достаточно, чтобы позволить авроральному теплу просочиться сквозь них.

полярное сияние на северном полюсе Сатурне

Теоретически этот механизм может быть применим и к Юпитеру. Но в верхних слоях атмосферы газовых гигантов отсутствуют облака — четкие маркеры движения, — что делает изучение ветров там “дьявольски сложным”, сказал Флетчер. На данный момент эта часть энергетического кризиса остается загадкой без разрешения.

Команда О'Донохью подозревает, что второй процесс может помочь распределить тепло вокруг Юпитера. Иногда интенсивная активность солнечного ветра будет оказывать давление на магнитосферу Юпитера, сжимая ее. Предыдущие работы показали, что при таком сжатии плазменные потоки Ио могут быстро вытесняться в верхние слои атмосферы. Дополнительная плазма дает этим мощным западным ветрам больше возможностей для прорыва, что может привести к всплеску нагрева.

Такой всплеск, возможно, наблюдался во время недавних наблюдений. Примерно во время наблюдения 25 января 2017 года, когда активность солнечного ветра была относительно высокой, и без того жаркая верхняя атмосфера резко нагрелась. Команда одновременно заметила любопытную высокотемпературную структуру, движущуюся из полярных зон к экватору. Эти явления не были замечены во время наблюдения 14 апреля 2016 года, когда активность солнечного ветра была относительно спокойной.

Команда предполагает, что всплеск активности солнечного ветра в начале 2017 года, возможно, сжал магнитосферу планеты. Но могут быть задействованы и другие факторы. Рэй предполагает, что всплеск вулканической активности на Ио может дать альтернативное объяснение. Без дополнительных наблюдений они не могут быть уверены в том или ином, сказал О'Донохью.

Несмотря на эти затяжные затруднения, окончательная идентификация полярных сияний как поджигателей атмосферы Юпитера и Сатурна значительно укрепила наше понимание этих миров. Уран и Нептун, однако, остаются окутанными густым туманом неопределенности. У них разные атмосферы, магнитные поля и поведение вращения — “они дурацкие”, — сказал Браун, — что означает, что то, что работает для газовых гигантов, может не работать для ледяных гигантов. Они так далеко, что мы с трудом можем разглядеть их в деталях с помощью земных телескопов. Похоже, что в обозримом будущем их не посетит другой космический корабль. До тех пор, пока этот день не наступит, эти далекие царства будут оставаться чужими, страдающими планетарными лихорадками, которые нам еще предстоит понять."

перевод из https://www.quantamagazine.org/cassini-data-solves-jupiter-and-saturns-energy-mystery-20210622/


отредактировал(а) marsdmitri: 2022-11-01 00:06 GMT
marsdmitri
#42935 2021-06-27 23:40 GMT

Интересная схема нового радара для отслеживания космического мусора с частицами 1 мм

https://nauka.tass.ru/nauka/11751477

https://www.nature.com/articles/s41467-021-24219-0.pdf

marsdmitri
#43075 2021-07-13 22:25 GMT

  В Китае ученые и инженеры создали самый быстрый в мире квантовый суперкомпьютер.

Масштабирование до большого числа кубитов с высокоточным управлением имеет важное значение для демонстрации преимуществ квантовых вычислений, чтобы экспоненциально опережать классические аппаратные и алгоритмические усовершенствования.
Здесь мы разрабатываем двумерный программируемый сверхпроводящий квантовый процессор Zuchongzhi, состоящий из 66 функциональных кубитов в перестраиваемой архитектуре связи. Чтобы охарактеризовать производительность всей системы, выполнена выборка случайных квантовых схем для сравнительного анализа, размер системы до 56 кубитов и 20 циклов. Вычислительная стоимость классического моделирования этой задачи оценивается на 2-3 порядка выше, чем в предыдущей работе над 53-кубитным процессором Sycamore [Nature 574, 505 2019]. По нашим оценкам, задача выборки, выполненная Цзучунчжи примерно за 1,2 часа, займет у самого мощного суперкомпьютера не менее 8 лет. Наша работа устанавливает однозначное квантовое вычислительное преимущество, которое неосуществимо для классических вычислений за разумное количество времени. Высокоточная и программируемая платформа квантовых вычислений открывает новые возможности для изучения новых явлений во многих телах и реализации сложных квантовых алгоритмов.

https://arxiv.org/abs/2106.14734

https://www.kommersant.ru/doc/4899499

 


отредактировал(а) marsdmitri: 2021-07-13 22:32 GMT
marsdmitri
#43168 2021-08-01 04:14 GMT

Изучение нелинейных волн (или вихрей) в воде

https://science.sciencemag.org/content/357/6350/487/tab-pdf

Неожиданный поворот Раскрывает Секреты Турбулентности

https://www.quantamagazine.org/an-unexpected-twist-lights-up-the-secrets-of-turbulence-20200903/
Дэвид Х. Фридман
3 сентября 2020 года

Разгадав главную загадку о “вихревости” торнадо и других типов вихрей, Уильям Ирвин обратил свое внимание на турбулентность, белого кита классической физики.

Турбулентные потоки, как известно, трудноразрешимы.


Пришло время покормить каплю. Бурлящий и прожорливый, он поглощает восемь порций размером с обеденную тарелку каждые несколько секунд.

Капля представляет собой облако турбулентности в большом резервуаре для воды в лаборатории физика Уильяма Ирвина из Чикагского университета. В отличие от любого другого случая турбулентности, который когда-либо наблюдался на Земле, капля Ирвайна-это не грязное пятно в потоке жидкости, газа или плазмы или у стены. Скорее, капля самодостаточна, представляет собой бурлящую комковатую сферу, которая оставляет воду вокруг себя в основном неподвижной. Чтобы создать его и поддерживать, Ирвин и его аспирант Такуми Мацузава должны неоднократно снимать “вихревые петли” — по сути, водную версию дымовых колец — по восемь петель за раз. “Мы создаем турбулентность кольцо за кольцом”, — сказал Мацузава.

Ирвин и Мацузава тщательно контролируют петли, которые являются строительными блоками капли, и изучают возникающую в результате ограниченную турбулентность вблизи и подробно. Капля может дать представление о турбулентности, за которой физики гонялись в течение двух столетий — в поисках, которые привели Ричарда Фейнмана к тому, что он назвал турбулентность самой важной нерешенной проблемой в классической физике. (Квантовая турбулентность также стала важной проблемой.) Распутывание турбулентности также может оказаться чрезвычайно эффективным, учитывая, что она играет огромную роль в звездах, авиации, ядерном синтезе, погоде, изменениях в ядре Земли, ветряных турбинах и даже в здоровье человека — артериальный поток может стать опасно турбулентным.

Если капля действительно приведет к большим достижениям в области турбулентности, это добавит к растущей череде удивительных и влиятельных прорывов, которые Ирвин и его ученики совершили в физике того, что можно было бы свободно назвать вращающимся веществом — системами, состоящими из вращающихся объектов, жидкостей и даже полей.

Особое внимание среди открытий Ирвина привлек вклад лаборатории в гидродинамику, область, которая была печально известна болезненно медленным прогрессом, отчасти из-за трудностей сбора хороших данных. Самый выдающийся прорыв связан с доказательством фундаментального нового закона, регулирующего торнадоподобные трубки потоков, известные как вихри. Закон освещает, как эти фундаментальные явления формируются, взаимодействуют, развиваются и распадаются. “Наука часто включает в себя поиск способа исправить или заполнить небольшой пробел в том, что было сделано”, — сказал Дэниел Лэтроп, физик из Университета Мэриленда, специализирующийся на нелинейной динамике, который знаком с работами Ирвина. “Уильям спрашивает, что он может сделать, что совершенно отличается от того, что было сделано. Это та работа, которая может открыть новые области”.

Но теперь, когда его мастерство в вихрях привело его к капле, Ирвин чувствует еще большую — и более опасную — добычу в воде. “Из-за отсутствия надежных данных и теории турбулентность считалась местом, где погибают карьеры”, — сказал Ирвин. “Я ловлю себя на том, что все больше и больше погружаюсь в это”.

Новый Поворот

К 2006 году, в возрасте 26 лет, Ирвин, уроженец Италии, уже получил две отдельные докторские степени в области квантовой оптики: одну по экспериментальной физике в Оксфордском университете, а другую по экспериментам и теории в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре. Затем он решил, что с него хватит небольших достижений в эзотерических (тайных доступных немногим) областях физики, и он приготовился стать постдоком в Принстонском университете в более широкой области нейробиологии. Но потом один мой друг случайно упомянул о работе, которую физик из Нью-Йоркского университета Пол Чайкин проводил с “мягкой материей”, такой как пены, коллоиды, гели, жидкие кристаллы и другие менее типичные типы твердого вещества.

Портрет Уильяма Ирвина

Уильям Ирвин, физик из Чикагского университета, совершил ряд прорывов в изучении того, что можно было бы свободно назвать вращающимся веществом.

Любезно предоставлено Уильямом Ирвином

Чайкин и другие специалисты в зарождающейся области заставляли материалы проявлять свойства, которые никогда раньше не наблюдались, такие как самовоспроизведение и самосборка, и, в отличие от обычных физиков конденсированных сред, они работали со своими материалами при комнатной температуре в стаканах прямо у них на глазах, а не в холодильниках, близких к абсолютному нулю. Что еще более важно, с точки зрения Ирвина, они совершали большие скачки на почти неисследованную территорию. “Это область, в которой люди все еще могут делать фундаментальные открытия”, — сказал он. “Это место, где вы проводите эксперименты не для того, чтобы подтвердить ответ, а потому, что никто не знает, каков ответ”.

Ирвин пришел в лабораторию Чайкина в качестве постдока, работая над коллоидами или частицами, взвешенными в жидкости. Но однажды, во время прогулки по центру Манхэттена, Ирвин заметил, что кто-то пускает кольца дыма, и он сразу же бросился обратно в лабораторию, чтобы попытаться построить устройство, которое могло бы создавать более сложные структуры из дыма. Он не ушел далеко и отложил проект в сторону. Но он не забыл об этих кольцах, и когда он поступил на факультет Чикагского университета, он начал работать над вихревыми петлями в воде, не смущаясь — действительно, заряжаясь энергией — тем, что ничего не знал об этом предмете. “Я даже никогда не проходил курс по механике жидкости”, — признался он. “Я научился этому здесь, когда мне пришлось учить этому”.

Он узнал, что вихрь-это в основном трубообразный закручивающийся поток в газовой, жидкой или другой среде, наиболее известным примером которого является торнадо. Вихри могут быть удивительно стабильными, и все же они также удивительно изменчивы. Как и в дымовом кольце, их концы могут быть соединены, образуя петлю, и несколько вихревых петель могут быть соединены, объединены и даже завязаны узлом. (Дельфины могут превзойти курильщиков в этом отношении, выдувая вихревые петли, очевидно, просто для развлечения.)

Одна из причин, по которой физики хотят узнать больше о свойствах вихрей, заключается в том, что вихри регулярно возникают во всех видах полей частиц, включая электрические и магнитные поля. Простой пример: ток, проходящий по проводу, создает вихрь магнитного поля вокруг провода-своего рода торнадо магнетизма, который заставил бы гипотетическую магнитную частицу вблизи провода вращаться вокруг провода, точно так же, как крошечный объем воды был бы перенесен вокруг водоворота. (Магнитная частица является гипотетической, потому что таких “монополей”, по-видимому, не существует в природе.)


Дельфины выдувают вихревые кольца, очевидно, потому, что им это нравится.

zerotwolab

Одним из ранних прорывов Ирвайна, с тогдашним аспирантом Хридешем Кедиа, было показать, как световые поля могут быть связаны в узлы. Но Ирвина особенно интересовала вода. Создать вихрь, подобный торнадо, в воде легко-любой может сделать это с помощью бутылки содовой. Но как сделать петли и более сложные формы и комбинации вихрей, включая узлы? Это имело бы решающее значение для решения давних вопросов о фундаментальном свойстве вихрей, называемом спиральностью. Спиральность вихря уже давно определяется как общее количество звеньев и узлов в вихре или в связанной группе вихрей. Связи и узлы являются топологическими характеристиками, поскольку они не изменяются, когда вихри растягиваются, сжимаются или иным образом деформируются.

В течение полувека было известно, что спиральность вихря сохраняется в идеальной жидкости — по сути, жидкости, которая не имеет вязкости, то есть не оказывает сопротивления проходящему через нее объекту. Если бы такая жидкость существовала, то независимо от того, какие изменения претерпел вихрь или группа связанных вихрей в жидкости, количество звеньев и узлов составило бы одно и то же число.

Вопрос о том, может ли та или иная форма этого закона применяться к жидкостям и газам реального мира, упорно не поддавался никакому анализу и эксперименту. Тем не менее, такой закон сохранения был бы чрезвычайно полезен метеорологам и другим, кто имеет дело с вихрями, — тому же широкому спектру исследователей, которые имеют дело с турбулентностью.

Поиск понимания сохранения спиральности был связан с другим фундаментальным вопросом: куда девается “извилистость” вихрей, когда они в конечном итоге распадаются, как это всегда бывает? Энергия вращения и импульс должны быть сохранены, но не было ясно, как макро-завихрение вихря переносится на все меньшие и меньшие масштабы, в конечном счете рассеиваясь на молекулярном уровне. Понимание этого механизма, вероятно, прольет свет на сохранение спиральности, и наоборот.

Чтобы придумать экспериментальную платформу, которая могла бы дать некоторые ответы, Ирвин воспользовался одним из своих увлечений. У него там очень богатая жилка: он говорит на четырех языках, играет на средней виолончели (и изучил три других инструмента), является умеренно опытным скалолазом, плавает под парусами и является пилотом самолета с коммерческим рейтингом, который выполняет фигуры высшего пилотажа для развлечения. (“Если вы делаете что-то действительно хорошее в науке, — объяснил он, — это, вероятно, потому, что вы были осторожны, чтобы потратить время на игру”.) Именно это последнее времяпрепровождение подтолкнуло его к идее создания водяных вихрей. Пилоты хорошо знают, что сильные вихри образуются на концах крыльев разгоняющихся самолетов и отделяются оттуда. Почему бы не попробовать сделать их в воде в форме крыла или на подводных крыльях?

специально разработанные подводные крылья
Подборка специально разработанных подводных крыльев Ирвайна.

Уильям Ирвин


отредактировал(а) marsdmitri: 2022-06-25 22:38 GMT
marsdmitri
#43169 2021-08-01 04:14 GMT

Изучените нелинейных волн (вихрей) в воде

https://science.sciencemag.org/content/357/6350/487/tab-pdf

 

Неожиданный поворот Раскрывает Секреты Турбулентности

https://www.quantamagazine.org/an-unexpected-twist-lights-up-the-secrets-of-turbulence-20200903/
Дэвид Х. Фридман
3 сентября 2020 года

Разгадав главную загадку о “вихревости” торнадо и других типов вихрей, Уильям Ирвин обратил свое внимание на турбулентность, белого кита классической физики.

Турбулентные потоки, как известно, трудноразрешимы.


Пришло время покормить каплю. Бурлящий и прожорливый, он поглощает восемь порций размером с обеденную тарелку каждые несколько секунд.

Капля представляет собой облако турбулентности в большом резервуаре для воды в лаборатории физика Уильяма Ирвина из Чикагского университета. В отличие от любого другого случая турбулентности, который когда-либо наблюдался на Земле, капля Ирвайна-это не грязное пятно в потоке жидкости, газа или плазмы или у стены. Скорее, капля самодостаточна, представляет собой бурлящую комковатую сферу, которая оставляет воду вокруг себя в основном неподвижной. Чтобы создать его и поддерживать, Ирвин и его аспирант Такуми Мацузава должны неоднократно снимать “вихревые петли” — по сути, водную версию дымовых колец — по восемь петель за раз. “Мы создаем турбулентность кольцо за кольцом”, — сказал Мацузава.

Ирвин и Мацузава тщательно контролируют петли, которые являются строительными блоками капли, и изучают возникающую в результате ограниченную турбулентность вблизи и подробно. Капля может дать представление о турбулентности, за которой физики гонялись в течение двух столетий — в поисках, которые привели Ричарда Фейнмана к тому, что он назвал турбулентность самой важной нерешенной проблемой в классической физике. (Квантовая турбулентность также стала важной проблемой.) Распутывание турбулентности также может оказаться чрезвычайно эффективным, учитывая, что она играет огромную роль в звездах, авиации, ядерном синтезе, погоде, изменениях в ядре Земли, ветряных турбинах и даже в здоровье человека — артериальный поток может стать опасно турбулентным.

Если капля действительно приведет к большим достижениям в области турбулентности, это добавит к растущей череде удивительных и влиятельных прорывов, которые Ирвин и его ученики совершили в физике того, что можно было бы свободно назвать вращающимся веществом — системами, состоящими из вращающихся объектов, жидкостей и даже полей.

Особое внимание среди открытий Ирвина привлек вклад лаборатории в гидродинамику, область, которая была печально известна болезненно медленным прогрессом, отчасти из-за трудностей сбора хороших данных. Самый выдающийся прорыв связан с доказательством фундаментального нового закона, регулирующего торнадоподобные трубки потоков, известные как вихри. Закон освещает, как эти фундаментальные явления формируются, взаимодействуют, развиваются и распадаются. “Наука часто включает в себя поиск способа исправить или заполнить небольшой пробел в том, что было сделано”, — сказал Дэниел Лэтроп, физик из Университета Мэриленда, специализирующийся на нелинейной динамике, который знаком с работами Ирвина. “Уильям спрашивает, что он может сделать, что совершенно отличается от того, что было сделано. Это та работа, которая может открыть новые области”.

Но теперь, когда его мастерство в вихрях привело его к капле, Ирвин чувствует еще большую — и более опасную — добычу в воде. “Из-за отсутствия надежных данных и теории турбулентность считалась местом, где погибают карьеры”, — сказал Ирвин. “Я ловлю себя на том, что все больше и больше погружаюсь в это”.

Новый Поворот

К 2006 году, в возрасте 26 лет, Ирвин, уроженец Италии, уже получил две отдельные докторские степени в области квантовой оптики: одну по экспериментальной физике в Оксфордском университете, а другую по экспериментам и теории в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре. Затем он решил, что с него хватит небольших достижений в эзотерических (тайных доступных немногим) областях физики, и он приготовился стать постдоком в Принстонском университете в более широкой области нейробиологии. Но потом один мой друг случайно упомянул о работе, которую физик из Нью-Йоркского университета Пол Чайкин проводил с “мягкой материей”, такой как пены, коллоиды, гели, жидкие кристаллы и другие менее типичные типы твердого вещества.

Портрет Уильяма Ирвина

Уильям Ирвин, физик из Чикагского университета, совершил ряд прорывов в изучении того, что можно было бы свободно назвать вращающимся веществом.

Любезно предоставлено Уильямом Ирвином

Чайкин и другие специалисты в зарождающейся области заставляли материалы проявлять свойства, которые никогда раньше не наблюдались, такие как самовоспроизведение и самосборка, и, в отличие от обычных физиков конденсированных сред, они работали со своими материалами при комнатной температуре в стаканах прямо у них на глазах, а не в холодильниках, близких к абсолютному нулю. Что еще более важно, с точки зрения Ирвина, они совершали большие скачки на почти неисследованную территорию. “Это область, в которой люди все еще могут делать фундаментальные открытия”, — сказал он. “Это место, где вы проводите эксперименты не для того, чтобы подтвердить ответ, а потому, что никто не знает, каков ответ”.

Ирвин пришел в лабораторию Чайкина в качестве постдока, работая над коллоидами или частицами, взвешенными в жидкости. Но однажды, во время прогулки по центру Манхэттена, Ирвин заметил, что кто-то пускает кольца дыма, и он сразу же бросился обратно в лабораторию, чтобы попытаться построить устройство, которое могло бы создавать более сложные структуры из дыма. Он не ушел далеко и отложил проект в сторону. Но он не забыл об этих кольцах, и когда он поступил на факультет Чикагского университета, он начал работать над вихревыми петлями в воде, не смущаясь — действительно, заряжаясь энергией — тем, что ничего не знал об этом предмете. “Я даже никогда не проходил курс по механике жидкости”, — признался он. “Я научился этому здесь, когда мне пришлось учить этому”.

Он узнал, что вихрь-это в основном трубообразный закручивающийся поток в газовой, жидкой или другой среде, наиболее известным примером которого является торнадо. Вихри могут быть удивительно стабильными, и все же они также удивительно изменчивы. Как и в дымовом кольце, их концы могут быть соединены, образуя петлю, и несколько вихревых петель могут быть соединены, объединены и даже завязаны узлом. (Дельфины могут превзойти курильщиков в этом отношении, выдувая вихревые петли, очевидно, просто для развлечения.)

Одна из причин, по которой физики хотят узнать больше о свойствах вихрей, заключается в том, что вихри регулярно возникают во всех видах полей частиц, включая электрические и магнитные поля. Простой пример: ток, проходящий по проводу, создает вихрь магнитного поля вокруг провода-своего рода торнадо магнетизма, который заставил бы гипотетическую магнитную частицу вблизи провода вращаться вокруг провода, точно так же, как крошечный объем воды был бы перенесен вокруг водоворота. (Магнитная частица является гипотетической, потому что таких “монополей”, по-видимому, не существует в природе.)


Дельфины выдувают вихревые кольца, очевидно, потому, что им это нравится.

zerotwolab

Одним из ранних прорывов Ирвайна, с тогдашним аспирантом Хридешем Кедиа, было показать, как световые поля могут быть связаны в узлы. Но Ирвина особенно интересовала вода. Создать вихрь, подобный торнадо, в воде легко-любой может сделать это с помощью бутылки содовой. Но как сделать петли и более сложные формы и комбинации вихрей, включая узлы? Это имело бы решающее значение для решения давних вопросов о фундаментальном свойстве вихрей, называемом спиральностью. Спиральность вихря уже давно определяется как общее количество звеньев и узлов в вихре или в связанной группе вихрей. Связи и узлы являются топологическими характеристиками, поскольку они не изменяются, когда вихри растягиваются, сжимаются или иным образом деформируются.

В течение полувека было известно, что спиральность вихря сохраняется в идеальной жидкости — по сути, жидкости, которая не имеет вязкости, то есть не оказывает сопротивления проходящему через нее объекту. Если бы такая жидкость существовала, то независимо от того, какие изменения претерпел вихрь или группа связанных вихрей в жидкости, количество звеньев и узлов составило бы одно и то же число.

Вопрос о том, может ли та или иная форма этого закона применяться к жидкостям и газам реального мира, упорно не поддавался никакому анализу и эксперименту. Тем не менее, такой закон сохранения был бы чрезвычайно полезен метеорологам и другим, кто имеет дело с вихрями, — тому же широкому спектру исследователей, которые имеют дело с турбулентностью.

Поиск понимания сохранения спиральности был связан с другим фундаментальным вопросом: куда девается “извилистость” вихрей, когда они в конечном итоге распадаются, как это всегда бывает? Энергия вращения и импульс должны быть сохранены, но не было ясно, как макро-завихрение вихря переносится на все меньшие и меньшие масштабы, в конечном счете рассеиваясь на молекулярном уровне. Понимание этого механизма, вероятно, прольет свет на сохранение спиральности, и наоборот.

Чтобы придумать экспериментальную платформу, которая могла бы дать некоторые ответы, Ирвин воспользовался одним из своих увлечений. У него там очень богатая жилка: он говорит на четырех языках, играет на средней виолончели (и изучил три других инструмента), является умеренно опытным скалолазом, плавает под парусами и является пилотом самолета с коммерческим рейтингом, который выполняет фигуры высшего пилотажа для развлечения. (“Если вы делаете что-то действительно хорошее в науке, — объяснил он, — это, вероятно, потому, что вы были осторожны, чтобы потратить время на игру”.) Именно это последнее времяпрепровождение подтолкнуло его к идее создания водяных вихрей. Пилоты хорошо знают, что сильные вихри образуются на концах крыльев разгоняющихся самолетов и отделяются оттуда. Почему бы не попробовать сделать их в воде в форме крыла или на подводных крыльях?

специально разработанные подводные крылья
Подборка специально разработанных подводных крыльев Ирвайна.

Уильям Ирвин


отредактировал(а) marsdmitri: 2022-06-25 22:39 GMT
marsdmitri
#43199 2021-08-03 03:44 GMT

впервые обнаружен свет, и рентгеновское излучение, испускаемое с обратной стороны черной дыры

https://arxiv.org/pdf/2107.13555

Это было предсказано теорией гравитации А.Эйнштейна

https://smotrim.ru/article/2593979?utm_source=vesti_left

Самые внутренние области аккреционных дисков вокруг черных дыр сильно облучаются рентгеновскими лучами, которые испускаются из сильно изменяющейся компактной короны в непосредственной близости от черной дыры.(корону создает газ, который непрерывно втягивает в себя черная дыра. Корона выглядит как вращающаяся волна солитон  или вихрь. )

Рентгеновские лучи, которые видны отраженными от акреционного диска, и c временными задержками, поскольку изменения в рентгеновском излучении отражаются или отражаются от диска, обеспечивают представление об окружающей среде сразу за горизонтом событий. I Zwicky 1 (I Zw 1)- ближайшая узкая линия галактики Сейферта 1. Предыдущие исследования реверберации рентгеновских лучей от его аккреционного диска показали, что корона состоит из двух компонентов; протяженный, медленно изменяющийся компонент на поверхности внутреннего аккреционного диска и коллимированное ядро с флуктуациями яркости, распространяющимися вверх от его основания, которое доминирует над более быстрой изменчивостью. Здесь мы сообщаем о наблюдениях рентгеновских вспышек, испускаемых вокруг сверхмассивной черной дыры в I Zw 1. Отражение рентгеновского излучения от аккреционного диска регистрируется через релятивистски расширенную линию железа К и комптоновский горб в спектре рентгеновского излучения.

Анализ рентгеновских вспышек показывает короткие вспышки фотонов, соответствующие повторному появлению излучения из-за черной дыры. Энергетические сдвиги этих фотонов определяют их происхождение из разных частей диска. Это фотоны, которые отражаются от дальней стороны диска, изгибаются вокруг черной дыры и усиливаются сильным гравитационным полем. Наблюдение фотонов, изогнутых вокруг черной дыры, подтверждает ключевое предсказание Общей теории относительности.

marsdmitri
#43244 2021-08-09 13:38 GMT

Сверхпроводимость по связи Берри из волновых функций многих тел: возврат к отражению Андреева-Сент−Джеймса и эффекту Джозефсона

https://arxiv.org/abs/2103.00805

Хироясу Коидзуми

Хотя стандартная теория сверхпроводимости, основанная на теории BCS, является успешной, несколько экспериментальных результатов указывают на необходимость фундаментального ее пересмотра. Мы утверждаем, что пересмотр касается происхождения фазовой переменной для сверхпроводимости.

Эта фаза появляется как следствие спаривания электронов в стандартной теории, но ее происхождение-связь Берри, возникающая из волновых функций многих тел. Когда эта связь(соединение) Берри нетривиально, оно порождает коллективный режим, который генерирует сверхток; этот коллективный режим создает операторы изменения числа для частиц, участвующих в этом режиме, и эти операторы изменения числа стабилизируют сверхпроводящее состояние, используя нестабильность Купера.

В новой теории роль электронного спаривания заключается в стабилизации нетривиальной связи Берри. Это не является причиной сверхпроводимости. Однако в сверхпроводниках BCS происходит одновременное появление нетривиальной связи Берри и электронного спаривания. Следовательно, амплитуда спаривания электронов может быть использована в качестве параметра порядка для сверхпроводящего состояния. Мы возвращаемся к размышлению Андреева−Сент-Джеймса и эффекту Джозефсона. Они объясняются как следствие наличия связи Берри. Квазичастицы Боголюбова заменяются возбуждениями Боголюбова, сохраняющими число частиц, которые описывают перенос электронов между коллективной модой и модой одиночных частиц.

и пример расчета https://arxiv.org/abs/2105.02364

Связь Берри с волновыми функциями многих тел и сверхпроводимостью: расчеты по числу частиц, сохраняющим уравнения Боголюбова-де Геннеса
Хироясу Коидзуми, Альто Исикава
Настоящие авторы выдвинули принципиально пересмотренную версию теории сверхпроводимости, поскольку стандартная теория сверхпроводимости, основанная на теории BCS, не может объяснить сверхпроводимость в купратах, открытых в 1986 году, и повторные проверки нескольких экспериментальных результатов на обычных сверхпроводниках указывают на необходимость фундаментального пересмотра.
Пересмотр сделан в отношении происхождения сверхпроводящей фазовой переменной, которая объясняется связью Берри, возникающей из волновых функций многих тел. С помощью этого пересмотра теория может быть преобразована в формализм, сохраняющий число частиц.
Мы разработали метод расчета сверхпроводящих состояний с соединением Берри, используя версию уравнений Боголюбова-де Геннеса с сохранением числа частиц. Пример расчета выполнен для модели, первоначально построенной для сверхпроводников из купрата.


отредактировал(а) marsdmitri: 2021-08-09 13:44 GMT
marsdmitri
#43246 2021-08-12 07:08 GMT

ccылки на статьи российских ученых по астрофизике http://press.cosmos.ru/neftyanoy-razliv-v-rayone-novorossiyska

Изучение создания молний из грозовых облаков с помощью очень короткого лазерного импульса в Швейцарии

https://www.epjap.org/articles/epjap/olm/2021/01/ap200243/ap200243.html  

https://www.unige.ch/gap/biophotonics/research/llr

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378779611001982

https://www.osapublishing.org/DirectPDFAccess/41E6CB39-8B93-4636-BA7A1AFF5055782B_148709/oe-16-1-466.pdf?da=1&id=148709&seq=0&mobile=no

Можно ли создать для этого устройства систему накопления электроэнергии? Молнии примерно 100 раз ударяют в год в эту башню. Но огромная энергия теряется. Это более чем 60 Мегаватт.

Молния страшна.Один раз я оказался в грозу с зонтиком у ели в городе у шоссе. Вдруг вспыхнуло в  воздухе и примерно через 2 секунды почувствовал боль в правой руке.Она усиливалась и я непроизвольно  открыл рот, чтобы закричать. Вдруг страшная боль исчезла.Это было полсекунды. Ни фонари освещения рядом, ни деревья меня не защитили. Я стоял на небольшом холме.

Молния умеет извиваться и расщепляться у земли при сильном ветре.


отредактировал(а) marsdmitri: 2021-08-13 22:39 GMT
marsdmitri
#43334 2021-09-06 01:55 GMT

https://arxiv.org/pdf/2103.02459v1.pdf

Швейцарские физики экспериментально доказали существование новой частицы — парного поляритона, то есть объединенного возбуждения поля (ее волны) и пары атомов. Для этого они поместили ферми-газ в сильном режиме взаимодействия в оптический резонатор.

https://nplus1.ru/news/2021/08/31/2-atoms-1-photon

Мне непонятно, может ли образоваться квазичастица из  глюона и пары кварка и  антикварка?