Земля. Хроники Жизни.
Главная | Прогулки в Квантовом Мире - Страница 134 - Форум | Регистрация | Вход
 
Четверг, 14.11.2019, 13:54
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
sprint22Дата: Воскресенье, 06.10.2019, 20:03 | Сообщение # 1996
Группа: Проверенные
Сообщений: 11225
Репутация: off
Vizor,
Цитата
как змея пожирает мышь

...пример с мыщью ...это круто..., и как такое могло в голову прийти..?? uhm
Amon8Дата: Понедельник, 07.10.2019, 11:22 | Сообщение # 1997
Группа: Проверенные
Сообщений: 461
Репутация: off
2000 «котов Шредингера» побили рекорд крупномасштабной квантовой суперпозиции
Исследователи из Венского университета воспроизвели мысленный эксперимент для получения состояния «кота Шредингера» и доказали, что крупные молекулы, состоящие из более чем 2 тыс. атомов, могут существовать в двух местах одновременно. Это новый рекорд для крупных объектов, которые могут находиться в состоянии квантовой суперпозиции, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Physics .
Мысленный эксперимент с котом, придуманный Эрвином Шредингером, уже давно стал объектом многочисленных экспериментов по исследованию квантовой суперпозиции.

Ученый хотел показать неполноту квантовой механики при переходе от субатомных систем к макроскопическим. В закрытый ящик помещаются кот и механизм, открывающий емкость с ядом в случае распада радиоактивного атома. Вероятность распада за час — 50%, то есть вероятность того, что кот выживет или умрет, составляет 50%. В соответствии с принципами квантовой механики получается, что кот, сидящий в ящике, и жив, и мертв одновременно — то есть существует в двух состояниях одновременно. Это состояние называется квантовой суперпозицией.

Физики в течение многих лет пытаются воспроизвести эксперимент с котом в лаборатории — роль животного в таких испытаниях служат молекулы разной величины. Предыдущий рекорд принадлежит тем же ученым, которым удалось доказать квантовую суперпозицию для молекул размером около 800 атомов.

В ходе нового исследования ученые использовали продвинутую версию опыта Юнга — и использовали специально разработанные молекулы, состоящие из более чем 2 тыс. атомов.

Молекулы были достаточно крупными и стабильными, чтобы не разрушаться при «стрельбе» по двойным щелям, в результате которой образовался молекулярный пучок в сверхвысоком вакууме. Для отслеживания конечного результата ученые использовали интерферометр материальных волн с базовой линией 2 м.

Результаты эксперимента позволили доказать, что молекулы размером более 2 тыс. атомов могу существовать в двух состояниях одновременно — это самые большие молекулы из когда-либо приведенных к состоянию квантовой суперпозиции, говорится в исследовании.

Ранее ученые из Венского университета создали прибор, достаточно чувствительный для прямого наблюдения за квантовым взаимодействием между наночастицей, ее световой клеткой и стенками фотонного кристалла. В будущем устройство позволит увидеть кота Шредингера, который существует в состоянии квантовой суперпозиции, невооруженным глазом.
https://l.facebook.com/l.php?u....Wxu_KzA
SolderДата: Понедельник, 07.10.2019, 15:43 | Сообщение # 1998
Группа: Проверенные
Сообщений: 327
Репутация: off
Amon8, привет котам biggrin
kvanticДата: Понедельник, 07.10.2019, 19:39 | Сообщение # 1999
Группа: Проверенные
Сообщений: 11332
Репутация: off
Amon8, это великолепно! specool
sprint22Дата: Вторник, 08.10.2019, 16:13 | Сообщение # 2000
Группа: Проверенные
Сообщений: 11225
Репутация: off
...мыши.., коты.., квантовая суперпозиция... facepalm
kvanticДата: Вторник, 08.10.2019, 16:38 | Сообщение # 2001
Группа: Проверенные
Сообщений: 11332
Репутация: off
Продолжение про вещество и антивещество. Мы остановились вот на этом вопросе:
Как могут помочь нейтрино

Итак, решить эту проблему с помощью кварков не получилось. Что еще есть в Стандартной Модели элементарных частиц, что может помочь?



Лептоны (электрон, мюон, нейтрино и тд). Для них наблюдается такой интересный эффект: они могут по кругу менять свои сорта — превращаться друг в друга, этот процесс называется нейтринными осцилляциями. И вот именно в этом процессе можно найти так необходимое физике CP нарушение, которое может оказаться гораздо сильнее, чем для кварков.

В мире действует достаточно экспериментов, исследующих этот эффект. Но для того, чтобы измерить разницу между свойствами нейтрино и антинейтрино нужно наблюдать в одинаковых условиях оба этих типа частиц. Причем необходима огромная статистика, ведь эффект ожидается чрезвычайно малым. Обычно природа не так сильно чувствительна к разнице частиц и античастиц. В настоящий момент на такие измерения способны только ускорительные эксперименты, которые измеряют осцилляции нейтрино при пролете им сотен километров. Давайте разберем что это такое и как такое реализуют
.

Ускорительные эксперименты с нейтрино

Еще в 60х годах 20го века впервые удалось использовать ускорители для рождения большого числа нейтрино. В начале 21го века эту технологию начали применять для исследования нейтринных осцилляций. Схема получения интенсивного пучка нейтрино достаточно простая: пучок протонов направляется на графитовую мишень, где сталкивается с атомами углерода. При этих столкновениях вылетает большое количество мезонов (пар кварк-антикварк). Это заряженные нестабильные частицы. Пока они не распались их фокусируют магнитным полем, чтобы создать интенсивный пучок, направленный строго в детектор. А потом они распадаются на нейтрино, и вот у нас уже огромное количество нейтрино летит строго в детектор.




Одним из ведущих экспериментов в мире в этой области — T2K (Tokai-to-Kamioka), построенный в Японии.



Нейтрино производятся на восточном побережья Японии с помощью ускорителя протонов. Затем они пролетают в толще Земли 300 километров и попадают в дальний детектор — 50 килотонную бочку с водой SuperKamiokande. На своем пути они могут менять свой тип: превращаются из мюонных нейтрино в электронные. Недавно были получены указания на то, что нейтрино и антинейтрино ведут себя по разному. А именно, нарушают ту самую CP симметрию.
Возможно, это составная часть механизма, который и позволил нашей Вселенной сформироваться почти исключительно из вещества.




Фотография внутри SuperKamiokande во время работ в прошлом году. У дальней стены видны люди в лодке, слева на плоту также работает человек.

Сейчас в мире работают два ускорительных нейтринных детектора T2K в Японии и NOvA в США. В ближайшее десятилетие планируются эксперименты нового поколения HyperKamiokande в Японии и DUNE в США. Первый будет представлять из себя существенно улучшенную версию SuperKamiokande. Бочка с водой станет в 5 раз больше, светочувствительные элементы станут более точными — все это позволяет надеяться на окончательное решение вопроса с отличием в поведении нейтрино и антинейтрино.

А должны ли частицы отличаться от античастиц?..

(продолжение следует...)
SolderДата: Среда, 09.10.2019, 16:30 | Сообщение # 2002
Группа: Проверенные
Сообщений: 327
Репутация: off
kvantic, а что не нашли ещё?
kvanticДата: Среда, 09.10.2019, 18:52 | Сообщение # 2003
Группа: Проверенные
Сообщений: 11332
Репутация: off
Solder, нашли. нашли еще гораздо более интересные частицы, которые могут быть античастицами самим себе...
Фермионы Майорана. Вот тут мои мозги отказываются понимать.
wacko
AstraVertДата: Среда, 09.10.2019, 19:08 | Сообщение # 2004
Группа: Проверенные
Сообщений: 5552
Репутация: off
Перебор
kvanticДата: Среда, 09.10.2019, 19:50 | Сообщение # 2005
Группа: Проверенные
Сообщений: 11332
Репутация: off
AstraVert, я про них писала. Их Майоран открыл, потом он исчез.
kvanticДата: Четверг, 10.10.2019, 10:28 | Сообщение # 2006
Группа: Проверенные
Сообщений: 11332
Репутация: off
kvanticДата: Четверг, 10.10.2019, 20:01 | Сообщение # 2007
Группа: Проверенные
Сообщений: 11332
Репутация: off
заключение про античастицы

А должны ли частицы отличаться от античастиц?..

Говоря о разнице между частицами и античастицами, нельзя не упомянуть еще одну интересную особенность нейтрино. С самого начала статьи мы подразумевали, что, например, кварк и антикварк отличаются друг от друга. То есть они суть разные частицы. Для заряженных частиц это всегда так, ведь ее партнер должен обладать противоположным зарядом. Очевидно же, что они должны отличаться.

С нейтральными частицами все сложнее. Вдруг они могут являться и частицами и античастицами одновременно? Да, могут! Итальянский физик Этторио Майорана показал, что для нейтрино эти два состояния могут совпадать. Нейтрино уникально в том смысле, что ни кварки, ни заряженные лептоны (например, электрон/мюон) никак не могут обладать таким свойством.

Возможно, тут сообразительный читатель вспомнит про нейтрон — нейтральную частицу, которая вместе с протоном образует ядра атомов. Но нет, нейтрон — составная частица. Она состоит из кварков, а значит антинейтрон должен состоять из антикваров. Поскольку кварки обладают зарядом, то их антипартнеры должны отличаться от оригинальных частиц.

Нейтрино — уникальная в этом плане частица. И какую же пользу мы можем из этого извлечь? Представим себе нейтрино, которое родилось в обычном бета-распаде. Это будет анти-нейтрино. Вместе с ним из ядра вылетит электрон. Но вот взаимодействовать это анти-нейтрино может не как анти-частица, а как частица, ведь они могут быть одинаковые. В результате получится еще один электрон.

В результате: из ничего мы получили два электрона. Не позитрона, а именно электрона! Вот пример того, как можно получить преимущество вещества над антивеществом. Сейчас ведутся активные поиски аналога такого процесса. Он называется безнейтринный двойной бета-распад. Невероятно чувствительные установки (раз, два, три и т.д.) стоят глубоко под землей для защиты от проникающих лучей, часто в очень чистой среде. Они пытаются зарегистрировать хоть одно такое событие, которое приведет к рождению двух электронов из двух нейтронов. Открытие такого эффекта позволит однозначно указать, что нейтрино и антинейтрино — тождественные частицы. Но пока такие события не найдены и поиски продолжаются.




Уже в ближайшие годы мы можем ожидать интересных открытий в нейтринной физике, которые могут пролить свет на проблему доминирования вещества во Вселенной.


(с) Symmetry Magazine

Спойлер для вдумчивых

Упомянутые в статье корпускулярно-волновой дуализм и «море Дирака» являются устаревшими концепциями. Они красивы с эстетической точки зрения и легки для наглядных демонстраций. По факту «море» дает вакуум с бесконечным числом частиц и бесконечной плотностью энергии, что очень парадоксально. Создание квантовой электродинамики позволило решить эту проблему и сейчас процесс рождения/аннигиляции рассматривается исключительно с помощью инструментов квантовой теории поля.
Но предложенная идея «моря» нашла свое применение в физике твердого тела. Там вовсю оперируют понятиями электрона и «дырки». Но это уже не позитроны, а лишенные электрона атомы — ионы.

Спойлер для очень вдумчивых

На самом деле это даже не электроны и ионы — это просто удобные абстракции для описания процессов. Поэтому, в физике твердого тела, эти псевдочастицы могут иметь почти любую массу, а иногда и почти любую скорость. Так появляются статьи с провокационными на первый взгляд заголовками, вроде «Ученые получили в кристалле электрон с отрицательной массой»

Все, теперь моя совесть по уточнениям чиста:)
sprint22Дата: Пятница, 11.10.2019, 08:20 | Сообщение # 2008
Группа: Проверенные
Сообщений: 11225
Репутация: off
kvantic, ...интересно...!!...но мозг *закипает*... smile
kvanticДата: Пятница, 11.10.2019, 08:28 | Сообщение # 2009
Группа: Проверенные
Сообщений: 11332
Репутация: off
sprint22, угу...
"Кипит наш разум возмущенный...
Мы наш, мы новый мир построим,
Кто был ничем - тот станет всем!"
Неплохо к квантовой физике подходит...
biggrin
kvanticДата: Пятница, 11.10.2019, 09:00 | Сообщение # 2010
Группа: Проверенные
Сообщений: 11332
Репутация: off
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