Земля. Хроники Жизни.
Главная | Прогулки в Квантовом Мире - Страница 101 - Форум | Регистрация | Вход
 
Понедельник, 19.08.2019, 11:06
Приветствую Вас Гость |Личные сообщения() ·| PDA | RSS
[ Новые сообщения · Участники · Правила форума · Поиск · RSS ]
Форум » Самое обсуждаемое » Горячие темы » Прогулки в Квантовом Мире (открытия, гипотезы, мнения, просто о сложном)
Прогулки в Квантовом Мире
kvanticДата: Суббота, 26.01.2019, 14:07 | Сообщение # 1501
Группа: Проверенные
Сообщений: 10798
Репутация: off
sprint22, shy да мне просто интересно и красиво. Электроны лиловые, нейтроны желтые, глюоны белые, мюоны красные. Квантовые поля светло зеленые...кварки голубые, фиолетовые и смешные. И все это так танцует и создает все. Это волшебно.
smile
SolderДата: Воскресенье, 27.01.2019, 09:23 | Сообщение # 1502
Группа: Проверенные
Сообщений: 149
Репутация: off
kvantic, они действительно имеют такие цвета?
BaroДата: Воскресенье, 27.01.2019, 12:21 | Сообщение # 1503
Группа: Проверенные
Сообщений: 661
Репутация: off
О, kvantic! Посвящается тебе! serenade
kvanticДата: Воскресенье, 27.01.2019, 15:05 | Сообщение # 1504
Группа: Проверенные
Сообщений: 10798
Репутация: off
Baro, ой, прям представила как ты мне это поешь под окном, а я со второго этажа в окошко выглядываю и посылаю воздушные поцелуи... И такие квантики радости... smile
kvanticДата: Воскресенье, 27.01.2019, 15:10 | Сообщение # 1505
Группа: Проверенные
Сообщений: 10798
Репутация: off
Solder, я не знаю какие цвета...и какие вообще могут быть у них? smile
Но я так вижу. Зеленые поля, как море и фиолетовые частички качаются и словно болтают друг с другом , и поля колышатся, а над ними в суперпозиции другие частички и вжуххх, желтый нейтрино...кварки прыгают туда-сюда и смеются...
Не смейтесь...
А чем плоха такая картина мироздания? happy
kvanticДата: Среда, 06.02.2019, 21:21 | Сообщение # 1506
Группа: Проверенные
Сообщений: 10798
Репутация: off
Создана «электронная жидкость» при комнатной температуре



Ученые неожиданно для себя создали «электронно-дырочную» жидкость. Раньше это вещество удавалось получить только в условиях невероятно холодной среды.

В своих экспериментах доктор Натаниэль Габор из Калифорнийского университета в Риверсайде и его соавторы соорудили ультратонкий «сэндвич» из графена с прослойкой из полупроводникового дителлурида молибдена. Итоговая структура была немного толще одной молекулы ДНК. Затем исследователи обстреливали материал сверхбыстрыми лазерными импульсами, измеряемыми в квадриллионных долях секунды. В итоге они получили так называемую электронную жидкость. Их работа описана в журнале Nature Photonics.

«Обычно с такими полупроводниками, как кремний, возбуждение лазером создает электроны и их положительно заряженные дырки, которые растворяются и разбегаются по материалу, что можно определить как газ», — говорит доктор Габор.

Однако команда зарегистрировала признаки конденсации в нечто эквивалентное жидкости. Такой жидкости присущи свойства, которыми обладают обычные жидкости вроде воды, кроме того, она состоит не из молекул, а из электронов и дырок внутри полупроводников.

«Мы увеличивали количество энергии, добавляемой в систему, но не видели ничего, а затем обнаружили образование, которое называем «аномальным кольцом фототока» в материале. Мы поняли, что это была жидкость, так как она росла, подобно капле, а не вела себя как газ, — объясняет Габор. — Однако больше всего удивило то, что это произошло при комнатной температуре. Ранее исследователи, создававшие такие электронно-дырочные жидкости, смогли сделать это только при температурах, которые были холоднее глубокого космоса. Электронные свойства таких капель позволили бы разрабатывать оптоэлектронные устройства, работающие с беспрецедентной производительностью в терагерцевой области диапазона».

Терагерцевые длины волн длиннее инфракрасных, но короче микроволновых, и в технологиях, использующих эти волны, была «терагерцевая пропасть». Терагерцевые волны можно использовать для обнаружения рака кожи и повреждений зубов, благодаря ограниченному проникновению в ткани и способности различать отличия в плотностях.

Подобным образом волны можно использовать для обнаружения дефектов в продуктах вроде таблеток, а также для обнаружения оружия, скрытого под одеждой. Также доктор Габор отметил, что электронно-дырочную жидкость можно использовать в передатчиках и приемниках в открытом космосе, а также квантовых компьютерах, которые при помощи этой технологии можно сделать меньше, чем на основе современных кремниевых микросхем.
sprint22Дата: Четверг, 07.02.2019, 17:26 | Сообщение # 1507
Группа: Проверенные
Сообщений: 10805
Репутация: off
kvantic,
Цитата
Ученые неожиданно для себя создали «электронно-дырочную» жидкость.

...бррр.!!.холодно.. sad
kvanticДата: Четверг, 07.02.2019, 18:52 | Сообщение # 1508
Группа: Проверенные
Сообщений: 10798
Репутация: off
sprint22, может это тебя согреет? смотри, оранжевым сделала.:)

Физики продолжают раскрывать квантовые секреты
[
color=orange]С появлением квантовых компьютеров ученые увидели возможность провести необычный эксперимент для проверки некоторых квантовых принципов



Правила квантовой механики описывают, что элементарные частицы действуют совершенно иначе, чем привычные нам вещи в мире вокруг нас. Ученые достигли прогресса в разработке правил, необходимых для описания квантового мира и создания более совершенных технологий, но некоторые из этих правил настолько сложны, что уклоняются от экспериментальной проверки.

С появлением квантовых компьютеров открытого доступа ученые Чикагского университета увидели возможность провести очень необычный эксперимент для проверки некоторых из этих квантовых принципов. Их исследование, которое появилось в журнале «Nature Communications Physics», использует квантовый компьютер, чтобы обнаружить фундаментальные истины о квантовом поведении электронов в молекулах.

«Квантовые вычисления — это действительно захватывающая область для изучения фундаментальных вопросов. Она позволяет нам наблюдать аспекты квантовой теории, которые абсолютно недосягаемы на классических компьютерах», — сказал профессор Дэвид Мацциотти, автор статьи.

Одно из правил квантовой механики, называемое принципом исключения Паули, говорит о том, что два электрона не могут одновременно занимать одно и то же положение в пространстве. Во многих случаях электроны в молекуле испытывают дополнительные ограничения на их местоположение; они известны как обобщенные ограничения Паули. «Эти правила определяют способ формирования всех молекул и материи», — сказал Дэвид Мацциотти.


В своем исследовании ученые создали набор алгоритмов, которые заставляют компьютер IBM Experience Q случайным образом генерировать квантовые состояния в трехэлектронных системах, а затем измерять, где электроны наиболее вероятно расположены.

«Предположим, что обобщенные ограничения Паули не соответствуют действительности: тогда в этом сценарии примерно половина квантовых состояний будет демонстрировать нарушение», — говорят исследователи. Вместо этого, во многих сформировавшихся квантовых состояниях они обнаружили, что нарушения обобщенных ограничений Паули происходят очень редко по схеме, соответствующей шуму в квантовой цепи.

По словам ученых, результаты дают надежную экспериментальную проверку.

«Простейшие обобщенные ограничения Паули были обнаружены теоретически на классическом компьютере IBM в начале 1970-х годов, поэтому вполне уместно, что впервые они будут экспериментально проверены на квантовом компьютере IBM», — сказал Мацциотти.

Это открытие — еще один прорыв в квантовых исследованиях в университете Чикаго; их недавние усилия включали квантовый «телепорт», шаги к более мощным квантовым датчикам и работу по разработке алгоритмов для новых квантовых компьютеров.

Открытый вопрос в том, как обобщенные ограничения Паули могут быть полезны для улучшения квантовой технологии. «Они могут внести вклад в достижение более эффективных квантовых вычислений, а также в более эффективные схемы исправления ошибок — критически важные для квантовых компьютеров для полного раскрытия своего потенциала», — сказал Дэвид Мадзиотти
[/color]
хочу от себя добавить, что вам может показаться: ну подтвердили и что? Но это очень важно. Ведь проводить эксперименты подтверждающие или опровергающие те или иные постулаты квантовой физики, именно экспериментально! невероятно сложно.
И радует, что в данном случае принцип Паули был подтвержден.
kvanticДата: Четверг, 07.02.2019, 19:47 | Сообщение # 1509
Группа: Проверенные
Сообщений: 10798
Репутация: off
От кварк-глюонной плазмы до суперсолида: 6 необычных форм материи





Состояния материи, которые не изучают в школе
В обычной жизни мы наблюдаем три агрегатных состояния вещества: твердое, жидкое и газообразное. Выделяют еще и четвертое состояние — плазматическое. Но на самом деле форм существования материи гораздо больше, для них лишь нужны специальные условия. Рассказываем, как сделать вырожденное вещество и привести материю в состояние сверхтекучести.


Кварк-глюонная плазма



Спустя миллионные доли секунды после Большого взрыва Вселенная представляла собой необычайно горячую и плотную плазму из кварков и глюонов: ни атомных ядер, ни барионов, ни других частиц не существовало. По мере остывания Вселенной кварки и глюоны слипались, образовывая мезоны и барионы, из которых состоит обычное, или барионное, вещество — в физике этот процесс называется freeze out, или вымерзание. Закрепившееся исторически название «кварк-глюонная плазма» описывает это состояние материи не совсем точно: горячее плотное вещество по своим свойствам напоминает скорее идеальную жидкость, чем ионизированный газ.

Получить кварк-глюонную плазму можно путем столкновения двух тяжелых ионов, летящих навстречу друг другу на околосветовых скоростях. Это состояние исследовали на коллайдере RHIC в США, а также на Большом адронном коллайдере в Швейцарии.


Конденсат Бозе — Эйнштейна



Это особое состояние газа, в котором множество составляющих ее частиц (бозонов, которыми могут быть как атомы, так и отдельные частицы), охлажденных до температур, близких к абсолютному нулю (меньше миллионной доли кельвина), находятся в одном квантовом состоянии. Это более чем в миллион раз низкая температура, чем у межзвездного пространства. Все частицы в конденсате Бозе — Эйнштейна двигаются согласованно, как одна большая квантовая волна. Фаза была предсказана Альбертом Эйнштейном в 1925 году на основе работ индийского физика Бозе.

Согласно принципу Паули, два фермиона не могут пребывать в одном квантовом состоянии. Однако получить подобный конденсат из фермионов возможно: для этого необходимо соединить эти частицы в пары. Получатся композитные бозоны, которые могут сформировать сверхжидкость в виде конденсата Бозе — Эйнштейна.

Вырожденное вещество



Под чрезвычайно высоким давлением, какое бывает в недрах мертвых звезд, обычная материя переходит в ряд экзотических состояний, известных под общим названием «вырожденное вещество». Чаще всего под вырожденным веществом подразумевается идеальный ферми-газ, состоящий из невзаимодействующих фермионов. Идея вырожденного газа объясняет, почему белые карлики — звезды с очень маленьким радиусом и высокой плотностью — не сжимаются под действием собственной тяжести. Вырожденный газ поддерживается принципом исключения Паули, который не позволяет двум фермионам занимать одно и то же квантовое состояние.
Чтобы занять свободное состояние, каждый следующий электрон увеличивает свою кинетическую энергию, поэтому импульсы большинства электронов в вырожденном газе определяются их плотностью, а не температурой, как в обычном газе. Чем выше импульсы, тем выше создаваемое электронами давление, которое удерживает белый карлик от коллапса.
При превышении некоторой предельной массы давление вырожденных электронов уже не может противостоять гравитации. Максимально возможная масса белого карлика, называемая пределом Чандрасекара, примерно в полтора раза больше массы Солнца. Если масса звезды превышает этот предел, то большинство электронов и протонов буквально вдавливаются друг в друга и образуют нейтроны — и это уже будет нейтронная звезда. Если же звезда еще массивнее, то она коллапсирует в черную дыру.



Сверхтекучее твердое тело (суперсолид)




Термин supersolid обозначает не нечто «сверхтвердое» или «сверхпрочное», как можно предположить. Это соединение слов superfluid («сверхтекучий») и solid («твердый») — иными словами, сверхтекучее твердое тело. Такое странное понятие обозначает состояние ультрахолодной материи, в котором сверхтекучесть ― отсутствие внутреннего трения, характерное для некоторых жидкостей, — проявляется одновременно с кристаллическим порядком расположения атомов твердого тела. В 2017 году удалось получить суперсолид при помощи конденсата Бозе — Эйнштейна (рубидия и натрия).


Сверхкритический флюид



Обычно при повышении температуры жидкость превращается в газ, но если вместе с температурой повышать давление, то после критической точки она перейдет в сверхкритическое состояние, при котором исчезает различие между жидкой и газовой фазой. У такой жидкости высокая плотность и низкая вязкость: они могут как проходить сквозь твердые тела, как газ, так и действовать в качестве растворителя, как жидкость. Сверхкритическая жидкость используется при добыче нефти: она закачивается в пласт породы, в котором при нагревании твердое органическое вещество преобразуется в жидкие углеводороды.



В 1930-е годы астроном Фриц Цвикки обнаружил, что во Вселенной существует скрытая масса: скопление галактик, за которым он наблюдал, по всем параметрам выглядело завершенным, но ему не хватало массы. Цвикки предположил, что существует какая-то невидимая материя, на которую и приходится недостающая масса. Коллеги долгое время не верили астроному, считая, что он ошибся в расчетах, но в 1970-х годах появились новые открытия, и существование темной материи уже было невозможно отрицать.

Темная материя не излучает и не поглощает свет, то есть не участвует в электромагнитном взаимодействии, в отличие от видимого, или барионного, вещества. Зато она участвует в гравитационном взаимодействии. Скорее всего, эта форма вещества состоит из пока неизвестных науке частиц. По данным измерений космической миссии Planck, Вселенная на 26% состоит из темной материи, распределенной неравномерно, а еще 69% приходится на темную энергию.


Сообщение отредактировал kvantic - Четверг, 07.02.2019, 19:51
kvanticДата: Суббота, 09.02.2019, 16:22 | Сообщение # 1510
Группа: Проверенные
Сообщений: 10798
Репутация: off
Ученые выяснили, насколько горячим является "кофе Шредингера"?



Группа ученых из университета Эксетера (University of Exeter) обнаружила новые "неопределенные отношения", которые связывают точность, с которой может быть измерена температура, с законами загадочной квантовой механики. Если вы измерите температуру свежезаваренного кофе при помощи обычного термометра, вы можете получить значение в районе 90 градусов Цельсия плюс-минус 0.5 градуса. Погрешность измерения в данном случае возникает из-за того, что уровень ртути в столбике термометра постоянно колеблется из-за постоянных столкновений атомов ртути в результате их теплового движения.

Процесс измерения температуры становится более сложным и интересным, если дело касается измерения температуры крошечных объектов, размеры которых измеряются сотнями, десятками и единицами нанометров. Ведь для того, чтобы измерить температуру таких объектов требуются наноразмерные термометры, состоящие всего из нескольких атомов.

Ученые из университета Эксетера при помощи теоретических расчетов разработали крошечную структуру, которая позволяет измерять параметры наноразмерных термометров и калибровать их с достаточным уровнем точности. При помощи этого своего рода стенда они выяснили, что погрешность температурных измерений имеет склонность к дополнительным колебаниям, что возникает вследствие влияния квантовых эффектов. Как и любые квантовые объекты, эти крошечные термометры могут находиться в состоянии суперпозиции по отношению к температуре, другими словами, сам термометр может иметь и индицировать сразу две температуры, к примеру 90.5 C и 89.5 C, точно также, как и знаменитая кошка Шредингера, находящаяся в суперпозиции, которая и жива и мертва одновременно.

"В дополнение к тепловым помехам, которые влияют на температурные измерения, в точность этих измерений вносит свою лепту и состояние квантовой суперпозиции" - рассказывает Гарри Миллер (Harry Miller), ведущий исследователь, - "И когда размеры объекта и самого термометра приближаются к наноразмерному уровню, влияние квантовых эффектов на точность измерений выходит на первый план".

Данное открытие имеет важное значение для ученых, исследующих как мир микроскопических объектов, так и мир квантовой механики. Обладание знаниями о квантовой неопределенности при измерении температуры позволят ученым оптимизировать структуру наноразмерных термометров так, чтобы свести к минимуму влияние квантовых эффектов на производимые измерения.

"Данное открытие является первым шагом к созданию новых термодинамических законов и понятий, действующих на наноразмерном уровне, там, где полностью перестают работать законы классической физики" - рассказывает доктор Джанет Андерс (Dr. Janet Anders).
sprint22Дата: Воскресенье, 10.02.2019, 11:18 | Сообщение # 1511
Группа: Проверенные
Сообщений: 10805
Репутация: off
kvantic, ...утренний кофе от " Шредингера"... smile
kvanticДата: Воскресенье, 10.02.2019, 15:50 | Сообщение # 1512
Группа: Проверенные
Сообщений: 10798
Репутация: off
sprint22, точно, то ли спишь, то ли уже не спишь...то ли положил уже сахар, то ли не положил... biggrin
О! А ты с сахаром пьешь? Я пью маленькую, 75грамм и с утра покрепче Khazaar- 12 крепость, наивысшая. Потом попроще...
Но без сахара не смогла привыкнуть...горько.
smile
kvanticДата: Воскресенье, 10.02.2019, 19:36 | Сообщение # 1513
Группа: Проверенные
Сообщений: 10798
Репутация: off
Цветные шарики распределяются самостоятельно благодаря резонансу кристаллов кварца.
Каждый цвет имеет свой резонанс.
Точно так же и мы объединяемся с людьми, которые вибрируют на одинаковой с нами частоте.
Так работает Вселенная.




.


Сообщение отредактировал kvantic - Воскресенье, 10.02.2019, 19:38
AllerVДата: Понедельник, 11.02.2019, 11:01 | Сообщение # 1514
Группа: Проверенные
Сообщений: 258
Репутация: off
kvantic,
Как считаешь фотоны и фононы могут взаимодействовать друг с другом?
kvanticДата: Понедельник, 11.02.2019, 12:23 | Сообщение # 1515
Группа: Проверенные
Сообщений: 10798
Репутация: off
AllerV, ага...это моё упущение...
Совершенно упустила из виду.
Сейчас наверстаем. smile

"Как считаешь фотоны и фононы могут взаимодействовать друг с другом?"

Это больше относится к специализированному разделу Оптомеханика.

Начнем с электромагнитного излучения.Макс Планк открыл в начале 20 века его дискретную природу, занимаясь вопросом теплового излучения нагретых тел. Он выяснил, что электромагнитные волны излучаются не непрерывно, а порциями - "квантами".
Позже эту идею развил Эйнштейн при объяснении фотоэффекта, а единицу квантования назвали "постоянной Планка" (и обозначили буквой h).

Этот самый квант электромагнитного излучения физики "обозвали" фотоном и стали пользоваться ей наряду с другими частицами - электроном, протоном, нейтроном и т.д.
Всем это пришлось по вкусу и в дальнейшем появилось много таких "виртуальных" частиц, обозначавшим квант какого-либо поля, которым физики давали самые разнообразные названия - гравитоны, поляритоны, экситоны, фононы и прочие. Про них мы уже говорили, а сейчас займемся фононами.
Давайте вспомним, как мы обычно представляем себе твердое тело (кристаллическое) на микромасштабе. Атомы и молекулы, выстроенные в определенном порядке, который часто называют кристаллической решеткой или кристаллической структурой вещества. Примеры таких структур можно увидеть на картинке ниже.
Фонон же, по-простому, это квант механического колебания кристаллической решетки в твердом теле.


Представьте себе атом в узле кристаллической решетке, который почему-то сместился из своего положения равновесия.
При этом изменились силы, действующие со стороны этого атома на его соседей по решетке, поэтому они тоже вынуждены начать двигаться, воздействуя, в свою очередь, на своих соседей и распространяя возбуждение дальше.
Мельчайшая неделимая порция такого механического возбуждения и называется фононом. Кстати говоря, понятие фонона было впервые предложено советским физиком Игорем Таммом в 1932 году.
фононы в алмазе
Что же мы имеем в итоге? Две частицы - фотон и фонон, которые с точки зрения квантовой механики очень похожи между собой - это всего лишь кванты возбуждений, которые имеют разную природу, но описываются одинаковыми формулами.
Более того, фотоны и фононы могут взаимодействовать между собой и порождать друг друга. Здесь и берет начало "оптомеханика", изучающая системы, в которых фотоны и фононы взаимодействуют на квантовом уровне.

Еще в 17 веке знаменитый Иоганн Кеплер заметил, что хвост кометы всегда направлен от Солнца, из чего он сделал правильный вывод о наличии у света импульса. Экспериментально это было подтверждено только в начале 20 века, благодаря искусной работе Петра Николаевича Лебедева, а чуть позже, в 30-х годах 20 века, были успешно поставлены эксперименты по передаче импульса фотонов атомам и даже макроскопическим телам.

Работы второй половины 20 века сосредоточились на изучение концептуально простой системы, пример которой показан на картинке ниже. На ней представлено полупрозрачное зеркало, через которое могут проникать фотоны, и непрозрачное зеркало, закрепленное на механической пружине, которому фотоны могут передавать свой импульс. Посмотрев на эту систему с другой стороны, можно увидеть два "связанных" осциллятора - оптический (фотоны, летающие между зеркалами - так называемый резонатор Фабри-Перо) и механический (зеркало на пружинке).
Пример стандартной оптомеханической системы. Изображение: C Baker



Такие системы горячо любимы теоретиками и отлично описываются, как с классической, так и с квантовой точки зрения, а экспериментальное их исследование началось в 60-70-х годах 20 века в Советском Союзе на физическом факультете МГУ.


Если непонятно, я могу подробнее?
Форум » Самое обсуждаемое » Горячие темы » Прогулки в Квантовом Мире (открытия, гипотезы, мнения, просто о сложном)
Поиск:
При использовании материалов Земля - Хроники Жизни гиперссылка на сайт earth-chronicles.ru обязательна.
Top.Mail.Ru Яндекс цитирования