Рекорды физиков в 2014 году
Законы физики нельзя нарушить. Но их возможно изучить.
И оптимальнее природа поддаётся изучению, в то время, когда исследователи испытывают установленные пределы на прочность. Так, как мы знаем, что ничто во Вселенной не может быть холоднее полного нуля температуры либо двигаться стремительнее, чем свет в вакууме.
Но физики всегда ставят опыты, из-за которых отечественные представления о предельных размерах изменяются.В итоговом материале о основных открытиях физиков за 2014 год мы собрали новости о поставленных либо зарегистрированных учёными рекордах. И все они воистину поражают воображение.
Самое долгое эхо в рукотворных объектах
Начнём, пожалуй, с самого «развлекательного» рекорда уходящего года. До 2014-го рекорд по самому долгому эху в выстроенных человеком помещениях составлял 15 секунд. Как раз столько слышатся последствия в Мавзолее Гамильтон в Южном Ланаркшире, Шотландия.
Но в январе 2014 года данный рекорд был побит — в первый раз за 44 года.
Доктор наук Тревор Кокс (Trevor Cox), эксперт по звуковой инженерии, нашёл помещение, где эхо продолжается целых 112 секунд. Им были подземные туннели с закинутыми топливными складами неподалеку Инвергордона.
Данный грандиозный подземный склад был выстроен ещё до Второй мировой — во второй половине 30-ых годов XX века. Протяжённость некоторых коридоров превышает длину сходу двух футбольных полей, а высота потолков образовывает 13,5 метров.
Рекордно плотный бриллиант
В июле 2014 года физики поставили рекорд плотности, сжав маленький бриллиант до таковой степени, что он был плотнее свинца. Для этого команда учёных из Ливерморской национальной лаборатории в Калифорнии прибегла к помощи сверхмощных лазерных установок.
В рамках опыта использовалась разработка так именуемого динамического наклонного сжатия: бриллиант обстреляли со всех сторон 176 лучами лазера, в следствии чего волны давления сжали камень до плотности, в четыре раза превышающей обычный показатель. Давление, которое было оказано на минерал, в 50 миллионов раз превышало давление на поверхности Почвы и составляло 5 терапаскалей.
Все эти упрочнения были предприняты с одной-единственной целью — осознать, как ведёт себя материя в ядрах огромных планет. В отличие от Почвы, в ядре которой давление достигает 361 гигапаскалей, в центре Сатурна (условия которого имитировались в опыте) данный показатель значительно выше.
Кроме этого полученные эти окажут помощь в изучении известных человеку экзопланет, большая часть из которых являются именно газовыми гигантами.
Самые правильные и стабильные часы
Ни одни часы в мире не могут похвалиться таковой точностью, как новые стронциевые ядерные, созданные в Национальном университете технологий и стандартов США. Данный механизм применяет колебания атомов стронция в оптической решётке в качестве маятника.
Частицы охлаждены до температур, родных к безотносительному нулю, благодаря чему исключаются помехи со стороны каких-либо частиц извне. Атомы колеблются между двумя энергетическими состояниями благодаря действию красного лазера.
Опробования совокупности продемонстрировали, что атомы совершают 430 триллионов перемещений в секунду.
Серьёзное дополнение: новые часы кроме этого ставят рекорд стабильности. Стабильность определяется тем, как маленький срок требуется прибору с целью достижения собственной большой производительности.
В отличие от прошлых рекордсменов, которым требовались 60 секунд, а время от времени и дни, стронциевые ядерные часы стабилизируются всего за несколько секунд.
Правильнейший показатель массы электрона
В феврале уходящего года физики из Университета ядерной физики общества Макса Планка в Гейдельберге, Германия, решили измерить массу электрона максимально совершенно верно. Для собственного опыта в качестве весов учёные применяли ловушку Пеннинга.
Это устройство применяет однородное статическое магнитное поле и неоднородное электрическое поле чтобы поймать и удержать заряженную частицу. Подопытным электроном стал тот, что обращался около ядра атома углерода.
Атом колебался в ловушки Пеннинга со стабильной частотой. После этого физики применяли микроволны чтобы поменять показатель поясницы электрона, и измерили отличие между колебаниями атома и спина.
На финальной стадии опыта учёные совершили расчёты по уравнениям квантовой электродинамики и вычислили отличие между массой протона (ядра атома) и электрона. А потому, что масса всего атома была изначально известна, то вывести искомый показатель было не сложно.
В итоге оказалось, что электрон владеет 0,000548579909067 ядерных единиц массы. Эти согласуются с результатами прошлых измерений, но являются в 13 раз более правильными, чем самый правильный показатель массы отрицательно заряженной частицы за прошедшие годы.
Рекордный показатель магнитного момента протона
Спустя пара месяцев по окончании того, как стала известна правильная масса электрона, физики заинтересовались магнитным моментом протона. В июне 2014 года были опубликованы результаты рекордно правильных измерений данной величины.
Опыт, так же как и при с определением массы электрона, проводился учёными из Университета ядерной физики общества Макса Планка, и снова же был основан на размещении частиц в ловушке Пеннинга. Это устройство разрешило физикам проследить за тем, как протон изменяет направление собственного поясницы в зависимости от действия внешнего магнитного поля.
Загоняя частицу поочерёдно то в одну, то в другую ловушку Пеннинга и сравнивая показатели, исследователи вычислили, частоту, при которой магнитное поле индуцирует смену направленности поясницы. Так был зарегистрирована рекордно правильная величина магнитного момента частицы.
Полученный показатель был 760 раз правильнее, чем прошлое измерение. По словам авторов изучения, эти сведенья окажут помощь разгадать тайну барионной асимметрии Вселенной, другими словами преобладания вещества на антивеществом.
«Золотой» рекорд скорости вращения
В июле 2014 года физики вынудили вращаться с рекордной скоростью золотые наномоторы. В роли моторчиков выступили микроскопические стержни из чистого золота.
Их поместили в воду, смешали с наночастицами из полистирола и поместили между двумя пластинами из стекла и кремния. В перемещение стержни приводились звуковыми волнами, генерируемыми устройством, похожим на динамик.
Вращающиеся стержни создавали микровихри, каковые захватывали частицы полистирола. Измеряя скорость перемещения этих шариков, учёные смогли выяснить и скорость вращения стержней.
Оказалось, что она равна 150 тысячам оборотов в 60 секунд.
Это достижение возможно использовано при создании нанороботов для доставки лекарств к определённой цели, и приспособлено под потребности индустрии: такая высокая скорость вращения разрешит легко смешивать материалы.
Рекордное расстояние коммуникации будущего
Физики из Женевского университета передали данные от света к материи на рекордное расстояние в сентябре 2014 года. Кристалл, принимающий сигналы, был удалён от источника информации на целых 25 километров.
В собственном опыте учёные создали несколько фотонов, находящихся в состоянии квантовой запутанности. Одну частицу послали «путешествовать» по волоконно-оптическому кабелю, а вторую поместили в кристалл-приёмник из ортосиликата иттрия.
Третий фотон, посланный сверхточным лазером, вынудили догнать первый и столкнуться с ним.
Анализ показателей бессчётных устройств продемонстрировал, что информация о квантовом состоянии третьего фотона, что столкнулся с первым, была не стёрта с лица земли, как возможно было ожидать, но отобразилась на частице, находящейся в кристалле-приёмнике.
Так, информацию о третьем фотоне были переданы в кристалл без яркого сотрудничества частиц между собой. Данный опыт даёт надежду на то, что в один раз люди будут общаться мгновенно и безопасно по квантовым коммуникационным каналам.
Практически полный нуль
Как мы уже упоминали, до полного нуля охладить нереально ничто. Но физики всё время пробуют достигнуть рекордно низких температур, максимально приближенных к полному нулю, поскольку как раз при таких температурах проявляются необычные квантовые явления.
Так, за 2014 год было зарегистрировано два ультрахолодных объекта — молекула и медный куб монофторида стронция.
Опыт с бронзовым кубом проводился в Национальном университете ядерной физики в Италии. Четырёхсоткилограммовый кусок металла поместили в криостат — особенную охлаждающую камеру.
В следствии последовательного охлаждения при помощи жидких газов температура объекта достигла минус 273,144 по шкале Цельсия либо минус 459,66 по Фаренгейту, а это всего на 6 милликельвинов выше полного нуля.
Так бронзовый куб стал самым холодным макрообъектом во Вселенной из известных человечеству и оставался таковым в течении 15 дней.
Что же касается охлаждения отдельных молекул, то тут нужно использовать пара иные способы. Отметим, что полный нуль температуры, которого так желают достигнуть физики — это состояние, при котором нереально никакое перемещение по большому счету.
Исходя из этого дабы охладить молекулы, нужно их максимально замедлить.
Физики из Йельского университета поступили как раз так. Они применяли лазерные установки с излучением контролируемой длины волны и магнитооптический захват, дабы охладить молекулы монофторида стронция.
Материал был кроме этого выбран неслучайно — у его молекул энергия колебаний значительно меньше, чем у любых вторых.
В следствии опыта частицы материала были охлаждены до 2,5 тысячных долей градуса выше безотносительного нуля. Любопытно, что в этом случае учёные охлаждали сходу целые молекулы, а не отдельные атомы, каковые после этого собирали в молекулярные структуры, как это делается в большинстве опытов.
Рекордная энергия настольного ускорителя
Благодаря сходу нескольким рекордам физиков, достигнутым в текущем году, 2014-й может стать одним из последних лет эры огромных ускорителей частиц, таких как Большой адронный коллайдер. В будущем в каждой лаборатории будет находиться собственная ускорительная установка, и умещаться она будет на практически обычном рабочем столе.
Ещё в июне 2013 года физиками из Техасского университета был создан первый в мире настольный ускоритель частиц, применяющий плазмы и преимущества лазера. В ноябре 2014 года исследователи из Департамента энергетики Национальной ускорительной лаборатории США SLAC и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе модернизировали разработку и изучили свойства плазмы, которая разрешает разгонять частицы на расстояниях всего в пара сантиметров.
А в декабре 2014 года физики из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, США, показали миниатюрную ускорительную установку, которая бьёт все рекорды по уровням приобретаемой энергии. Примечательно, что это устройство выяснилось не просто самым действенным среди собственных настольных «сотрудников», но и среди некоторых полноразменых ускорителей заряженных частиц.
Опыт заключался в попытке разогнать электроны в 9-сантиметровой трубки, заполненной плазмой. Частицы приводились в перемещение замечательнейшим петаваттным лазером, при помощи которого электроны удалось разогнать до скорости, эквивалетной энергии в 4,25 гигаэлектронвольта.
И это, по словам авторов изучения, далеко не предел. В будущем году физики собираются разогнать электроны по плазменному каналу до энергии в 10 гигаэлектронвольтов.
Остаётся сохранять надежду, что им это удастся, потому, что будущее, где у каждого физика будет находиться портативная ускорительная установка, разрешит значительно сократить срок проведения наиболее значимых изучений.
Итого
В следующем 2015 году учёным предстоит побить новые рекорды. Кто знает, возможно, в один раз законы физики нужно будет переписать в соответствии с результатами новых опытов.
И тогда, возможно, науке откроются двери в мир Новой физики.
Источник: earth-chronicles.ru
ТОП РЕКОРДОВ РОНАЛДУ В 2018 ГОДУ
