Автор Тема: Общие закономерности в природе  (Прочитано 442011 раз)

0 Пользователей и 2 Гостей просматривают эту тему.

Оффлайн АrefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 474
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #3030 : Март 07, 2021, 17:05:23 »
Турбулентное течение круче ламинарного [Veritasium]


Цитировать
Ламинарное течение, безусловно, красивый феномен. Обязательно поищите ролики на YouTube, если вы его ещё не видели. Один из больших поклонников этого явления — Дестин Сэндлин с канала Smarter Every Day, но Дерек Маллер с канала Veritasium не разделяет его восторженных взглядов и готов доказать, что турбулентное течение круче.

P.S. 14:43 - мёртвая рыбка, помещённая в вихревой след (в вихревую дорожку фон Кармана), поплывёт против течения. ::)

Оффлайн АrefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 474
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #3031 : Март 19, 2021, 07:49:33 »
Физики подтвердили существование оддерона
https://nplus1.ru/news/2021/03/18/odderon-discovery
Цитировать
Участники экспериментов TOTEM на Большом адронном коллайдере и DØ на Теватроне в совместной работе сообщили об открытии оддерона. Эта виртуальная бесцветная частица из нечетного числа глюонов (чаще всего — из трех), которой адроны обмениваются в упругих столкновениях при высоких энергиях, была предсказана в рамках квантовой хромодинамики — теории сильных взаимодействий элементарных частиц. Такой результат в очередной раз подтверждает состоятельность этой теории и демонстрирует, что протон при упругом рассеянии на протоне и антипротоне ведет себя по-разному. Коротко об открытии сообщает CERN Courier, препринт статьи доступен на сайте arxiv.org.

Обычно на таких ускорителях, как Большой адронный коллайдер в ЦЕРНе или Теватрон в Национальной Ускорительной Лаборатории Ферми (она же Фермилаб), основное внимание уделяют неупругим столкновениям частиц. Именно в результате таких столкновений, в которых два летящих навстречу друг другу протона или ядра сталкиваются почти лоб в лоб и «разваливаются» на кварки и глюоны, практически вся кинетическая энергия уходит на рождение новых частиц и экзотических состояний материи. Тем не менее интерес для ученых представляют и упругие столкновения, когда сами ускоряемые частицы в ходе взаимодействия друг с другом не разрушаются, а лишь меняют траекторию движения. Именно в упругих столкновениях можно проверить на прочность модели, которые предсказывают, как именно те или иные частицы взаимодействуют друг с другом на высоких энергиях.

Особый интерес для физиков представляют упругие столкновения протонов. Их рассеяние друг на друге при низких энергиях определяется электромагнитным и сильным взаимодействиями: первое осуществляется за счет обмена фотонами (переносчиками этого взаимодействия), а второе — за счет обмена виртуальными мезонами, в частности, пионами (которые, к примеру, отвечают и за взаимодействие протонов и нейтронов в ядрах). Но с ростом энергии сталкивающихся протонов все большее значение обретают эффекты, предсказываемые квантовой хромодинамикой. Согласно этой теории, при энергиях порядка нескольких тераэлектронвольт процесс упругого столкновения протонов осуществляется посредством обмена глюонами — переносчиками сильного взаимодействия.

Оказывается, что и в этом случае для теоретического описания такого процесса удобно предположить, что протоны обмениваются виртуальной частицей, состоящей из нескольких глюонов. При небольших значениях импульса, переданного в таком упругом столкновении, этот процесс хорошо описывается обменом между протонами бесцветной виртуальной частицей из четного числа глюонов — помероном. Сам померон — разновидность раджеонов, которые возникают в рамках теории Редже и позволяют хорошо описывать сильные взаимодействия адронов при высоких энергиях. Именно помероны, согласно предсказаниям квантовой хромодинамики, вносят основной вклад в сечения взаимодействия протонов высоких энергий. Кроме померонов теоретически могут возникать и похожие на них оддероны — тоже глюонные бесцветные виртуальные частицы, в которых, однако, нечетное число глюонов (в первом порядке — три). Существование таких частиц, в свою очередь, означало бы, что два протона и протон с антипротоном будут участвовать в упругом рассеянии по-разному: именно оддероны, в отличие от померонов, обладают отрицательной зарядовой четностью, из-за чего взаимодействуют с материей иначе чем с антиматерией.

Ранее ученые уже видели следы оддерона в экспериментальных данных по протон-протонным столкновениям на Большом адронном коллайдере, однако тогда ученым не хватило статистической точности для заявления об открытии частицы. Теперь же физики-участники двух схожих экспериментов TOTEM в ЦЕРНе и DØ в Фермилаб объединили свои данные с результатами предыдущего анализа и подтвердили существование оддерона. Благодаря тому, что TOTEM наблюдал за упругими столкновениями протон-протонных пар на Большом адронном коллайдере, а DØ — за упругими столкновениями протонов и антипротонов на Теватроне, можно сказать, что именно оддерон давал вклад в отличия между данными двух экспериментов.

Сами отличия в данных физики искали в зависимостях измеренного дифференциального сечения упругих столкновений пар протонов в зависимости от квадрата переданного импульса. Таким образом, исследователи фактически сравнивали вероятности, с которыми протон отклонится от своей начальной траектории на определенную (очень маленькую) величину при взаимодействии с протоном или с антипротоном при определенной энергии столкновения. Как можно понять, для такого анализа оба эксперимента должны были очень точно регистрировать импульсы протонов, летящих мимо точки столкновения на двух коллайдерах. На DØ для этого использовались детекторы на основе сцинтилляционных волокон, расположенные на расстоянии 23 и 31 метра по разные стороны от области перекрытия пучков протонов и антипротонов. Они позволяли измерять квадрат переданного импульса протонов и антипротонов с точностью вплоть до 0.02 квадратных гигаэлектронвольт. В случае TOTEM с теми же целями использовались так называемые Roman Pot детекторы, которые состояли из расставленных с интервалом в 66 микрометров кремниевых полосок толщиной в несколько десятых микрометра. Каждый такой детектор состоял из 10 пластин по 512 полосок в каждой, которые были поставлены перпендикулярно друг другу, и тем самым позволял регистрировать координаты пролетающих частиц.

Еще одним отличием двух экспериментов была энергия столкновения частиц. На TOTEM она лежала в промежутке между 2,76 и 13 тераэлектронвольт, в то время как на DØ столкновения проходили только при энергии 1.96 тераэлектронвольт. Чтобы сравнить данные по упругому рассеянию пар протон-протон и протон-антипротон, экспериментаторы экстраполировали результаты TOTEM на энергию DØ. В итоге оказалось, что полученная таким образом зависимость дифференциального сечения не совпадает с измерениями эксперимента DØ со статистической точностью в 3,4σ. Эта разница между измерениями для протон-протонных и протон-антипротонных столкновений и стала доказательством существования оддерона: именно он в двух рассмотренных случаях будет давать вклады разных знаков в значения амплитуды рассеяния сталкивающихся частиц и приводить к характерным отличиям в распределениях дифференциального сечения.

Но для подтверждения существования оддерона необходима статистическая точность в 5σ. Чтобы достичь такого значения, ученые учли результаты исследования упругих столкновений протонов на том же эксперименте TOTEM при энергии в 13 тераэлектронвольт. Тогда физикам удалось показать, что поведение параметра ρ, равного отношению вещественной и комплексной составляющих амплитуды упругого рассеяния протонов, нельзя объяснить только с помощью померонов. Полученные результаты расходились с теоретическими моделями без учета оддеронов со статистической точностью в 4,7σ. Таким образом, суммарная статистическая точность наблюдения оддерона в данных экспериментов TOTEM и DØ оказалась в промежутке между 5,2 и 5,7σ (в зависимости от теоретических моделей, использованных для проверки экспериментальных данных). Это значит, что ученые теперь могут официально говорить об открытии этой частицы.

Это не первое открытие, связанное с упругими событиями на Большом адронном коллайдере: ранее физики показали, что рождающиеся при упругих взаимодействиях протонов фотоны могут взаимодействовать и рождать W-бозоны. А о том, что еще ученые хотят от коллайдеров, можно почитать в нашем материале «100 ТэВ на перспективу».
P.S. Ссылка на информацию, о которой упоминается в заметке:

На Большом адронном коллайдере в столкновении фотонов родились W-бозоны
https://nplus1.ru/news/2020/08/06/lhc-photon-w

Замечание в сторону: скоро частиц станет так много, что применение понятия "элементарный" к частицам будет просто смешным...

Складывается впечатление, что теоретические модели для описания микромира постоянно эволюционируют в сторону усложнения - увеличение количества частиц, увеличение количества фундаментальных взаимодействий (ответ 2845), увеличение количества правил внутри модели (ответ 2941) и т.д. и т.п.

Попытки создать модели, сводимые к малому количеству базовых сущностей, судя по всему, не получаются (или не приветствуются? и/или игнорируются сообществом?).

Здесь упоминал об одной такой попытке:
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9297.msg249893.html#msg249893

Сам пытался свести всё к одной сущности (или к двум - это, как посмотреть) - к отражению (Базовое Отражение Реальности). Но у меня модель получается, скорее, философская и метафизическая, нежели физическая. 

Оффлайн АrefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 474
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #3032 : Март 23, 2021, 17:38:58 »
Можно ли ОСТАНОВИТЬ СВЕТ?


Цитировать
Каждый хотя бы раз мечтал остановить свет и управлять им, как супергерой! Кажется, что это недостижимая мечта, однако ученые уже манипулируют скоростью света, замедляют его и даже полностью останавливают. Как им удается провернуть такие трюки? Зачем это нужно и чем может быть полезен такой «замороженный» свет?

Таймлайны

0:00​ Таймлапс света.
0:46​ Intro.
2:05​ Минутка истории.
3:40​ Что, если весь свет остановится?
4:32​ Что, если догнать свет?
5:09​ Скорость света - не скорость света!
6:00​ Излучение Вавилова-Черенкова.
6:26​ Как замедляется свет в веществе?
8:24​ Электромагнитно-индуцированная прозрачность.
10:05​ Фазовая и групповая скорость.
11:29​ Почему уменьшается групповая скорость?
12:19​ Ускорение интернета.
13:11​ Световые компьютеры.
14:33​ Как остановить свет?
15:43​ Квантовые компьютеры.
17:10​ Outro.
P.S. 4:42 - классическая оговорка (300 000 км/час). Разумеется, должно быть 300 000 км/с. Дмитрий под видео об этом написал.

Оффлайн АrefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 474
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #3033 : Апрель 08, 2021, 19:08:13 »
Как из хаоса рождается порядок? [Veritasium]


Цитировать
Законы термодинамики гласят, что энтропия замкнутых систем должна расти и рано или поздно всё превратится в равномерный хаос. Однако ничего не запрещает порядку возникать периодически на этом пути. Вокруг нас полно удивительных примеров подобного: синхронизирующиеся метрономы, шатающийся мост Миллениум в Лондоне, реакции Белоусова-Жаботинского и даже работа сердца. Подробнее расскажет Дерек Маллер в новом выпуске Veritasium.

Оффлайн АrefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 474
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #3034 : Апрель 08, 2021, 19:09:19 »
Теория шести рукопожатий [Veritasium]


Цитировать
Правда ли, что с любым жителем Земли мы связаны всего через шесть человек? Как ни странно, под этой теорией скрывается гораздо больше научной базы, чем кажется на первый взгляд.

Оффлайн АrefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 474
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #3035 : Апрель 12, 2021, 06:24:39 »
В чем секрет БЕЛОГО ШУМА?


Цитировать
Вокруг нас очень много шума: шум ремонта у соседей, звон в ушах, помехи на радио и ТВ, шум на фото или в аудиозаписях, информационный шум в интернете. Кажется, что это всегда лишнее и ненужное.

Но на самом деле, шум очень важен! И во многих ситуациях без него не обойтись. Его добавляют на изображения, в музыку, он управляет организмом. В этом выпуске мы разберемся, почему шум имеет намного большее значение в нашей жизни, чем кажется.

Таймкоды:
0:00​ Галактический шум в телевизоре?
1:36​ Intro
2:49​ Фоновый шум интернета
3:42​ Профессия Data Scientist с 0 до PRO
4:54​ Цвета шума
5:24​ Белый шум - генератор случайных чисел?
6:32​ Атмосферный шум
7:10​ Тепловой шум
8:00​ Лавовые лампы
8:32​ $ 16 500 000
9:07​ Квантовый генератор случайных чисел
10:54​ Дизеринг на изображениях
13:21​ Дизеринг в аудиозаписях
16:06​ Single-Event Upset
19:02​ Блиц
19:57​ Outro

Оффлайн АrefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 474
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #3036 : Апрель 20, 2021, 13:29:35 »
Репликация, движение, отражение…

Репликация (формирование копии) системы – это отражение структуры системы в структуре другой системы и/или среды.

Замечание в сторону. Кстати, пространство-время, это тоже, так сказать, «среда» (если хотите, то её можно обозвать «полем»). Для любой действительности эта «среда» возникает, как основа для всей последующей структуризации данной действительности.

Репликация может быть частичной и полной.

Частичная репликация – реплицируется (формируется копия) часть системы.

Полная репликация – реплицируется (формируется копия) система полностью.

И частичная, и полная репликация могут быть, как ограниченной, так и расширенной.

Ограниченная репликация –  одна реплика (копия) системы формируется взамен одного оригинала системы. Пример: поступательное движение тела в пространстве-времени (в одном месте пространства-времени оно перестаёт существовать, а в другом начинает существовать).

Расширенная (размножение) репликация – из одного оригинала системы формируется, последовательно и/или параллельно, много реплик (копий) системы.

И ещё. Время, это такое же пространственное измерение, как и другие три пространственных измерения (просто нами оно воспринимается по-другому, чем прочие три, сопряжённых с ним).

Точно так же, для системы (объекта, тела, частицы, волны и т.д.), движение во времени (типа, существование во времени) означает воспроизведение своей структуры в этом измерении (разумеется, в совокупности и с воспроизведением в сопряжённых пространственных измерениях).

Точно так же, во времени, как и в прочих пространственных измерениях, нельзя вернуться назад – ни изолированно от прочих измерений (типа, только во времени), ни совместно с прочими сопряжёнными измерениями (в пространстве-времени). Надеюсь, не стоит напоминать, что в пространстве невозможно вернуться в ту же самую точку – шаг вперёд и сразу шаг назад не возвращает нас в прежнее место – Земля по орбите порядка 30 км пролетела, Солнце пролетело больше сотни км и т.д. и т.п. Можно вернуться только в ближний порядок взаиморасположения окружающих тел.

Точно так же, во времени можно двигаться быстрее/медленнее окружающих тел. Все сопутствующие масс-энергетические эффекты, как раз, и связаны с разностью скорости движения во временном измерении по отношению к сопряжённым пространственным измерениям.

Притяжение-отталкивание (как и вообще – проявление силы) обусловлено селективной возможностью/вероятностью воспроизведения своей структуры в пространстве-времени в зависимости от месторасположения тел относительно друг друга.

Если грубо, то, например, при притяжении тел, структура тел будет легче (более вероятно) воспроизводится в пространстве-времени между телами, нежели, чем в других направлениях. То есть, между телами их движение во временном измерении (воспроизведение своей структуры по временному измерению) медленнее и в сопряжённых пространственных измерениях мы наблюдаем сближение.

При отталкивании – наоборот, структура тел будет труднее (менее вероятно) воспроизводится в пространстве-времени между телами, нежели, чем в других направлениях.

По последним трём абзацам представления у меня пока очень смутные, возможно, в будущем формулировки пересмотрю.

И в заключение: базовые сущности всегда проявятся (в том или ином виде) на любом уровне структурной сложности материи – отражение, движение, репликация и т.п. – всего бы этого не наблюдалось нами, если бы этого не имелось в основе нашей действительности.

P.S. Запостил эти размышлизмы дабы не забыть (заодно, поделиться с теми, кому это интересно) – не ругайте сильно. ::)

Оффлайн АrefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 474
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #3037 : Апрель 20, 2021, 13:36:32 »
Наблюдатель (чуток размышлизмов около этого понятия)…

Для объяснения наблюдаемого обычно используют два основных подхода: от общего к частному и от частного к общему.

На самом деле, подход один – от общего к частному. Сначала, при анализе общего выявляется закономерность, а затем эта закономерность применяется (ретроперспективно, так сказать) для объяснения с помощью подхода от частного к общему.

По сути, закономерности выискиваются в замкнутом/ограниченном объёме массива наблюдений (с определённого ракурса, на определённом масштабе, в определённом спектре восприятия и т.д. и т.п.), а затем экстраполируются вовне (на другие ракурсы наблюдения, на другой масштаб наблюдения, на другой спектр восприятия и т.д. и т.п.) этого объёма.

Уже из этого можно легко прийти к выводу, что наблюдатель в момент наблюдения находится (локализован) именно извне/снаружи, как бы, охватывая область наблюдения (тот самый массив наблюдений) «кольцом», «сферой», «оболочкой» со всех сторон. При этом, «кольца/сферы/оболочки» могут быть различной размерности.

Соответственно, чем качественнее (по количеству масштабов, по количеству ракурсов, по количеству спектров восприятия и т.д. и т.п.) охват области наблюдения, тем выше уровень наблюдателя.

Очень важный момент, помогающий определить локализацию (и мгновенную, в том числе) наблюдателя – наблюдателем является не окружающая среда сама по себе, а именно «оболочка», охватывающая область/объём наблюдения. Разумеется, «оболочка» тоже может иметь свою «толщину». И эта «толщина» непосредственно указывает на уровень наблюдателя – чем «толще», тем (при прочих равных) выше уровень.

Как частный случай, наш внутренний наблюдатель, точно так же, локализован снаружи наблюдаемого (ощущения, образа, представления, чувства, мысли, идеи и т.д. и т.п.) – между наблюдаемым и окружающим контекстом из знаний/опыта. Если выражаться образно и утрированно, то наши знания/опыт, как бы, «наблюдают» за неким нашим ощущением/образом/мыслю и т.д.

Если всё это применить к человеку (как физической системе), то у некоторых может сложиться парадоксальное представление – не человек наблюдает за внешней средой, а среда наблюдает за человеком извне. Но парадоксальность здесь кажущаяся: наш внутренний наблюдатель не имеет непосредственного контакта с окружающей средой – он не может непосредственно наблюдать, то, что находится вне тела человека (и даже то, что находится внутри тела ему, по большей части, недоступно).

Грубо говоря, весь мир нашего внутреннего наблюдателя – это модель реальности (субъективный внутренний мир). И всё, что он наблюдает в этом мире, есть только внутренние же феномены – ощущения, образы, чувства, идеи, представления и т.д. То есть, эти феномены сами являются продуктом/результатом многократных преобразований (целой кучи цепочек последовательно-параллельных процессов преобразований внешних воздействий).

Следует уточнить, что я сейчас речь веду о наблюдателе в понимании термина, как наиболее общепринятом и интуитивно понятным большинству людей (как обывателям, так и учёным). Типа, это разумный сознательный наблюдатель.

Однако, такое бытовое и интуитивное представление о разумном сознательном наблюдателе, вводит исследователя в заблуждение и затрудняет понимание всей ситуации в целом.

Во-первых, сознательность, в данном случае, говорит только об уровне знаний, которые используются при осознании – на этом уровне используются знания социума, оформленные в знаки системы коммуникации между особями данного вида (данной популяции). А так-то, любое наблюдение сознательно – наблюдение же идёт со стороны контекста из знаний/опыта, но не всегда эти знания/опыт могут быть формализованы в знаках системы коммуникации между особями.

Во-вторых, разумность системы, это способность системы реализовать своё стремление к самосохранению средствами интеллекта. А интеллект системы – это всего лишь вычислительный функционал (практически в математическом смысле этого слова) данной системы.

В-третьих, наблюдатель (любого уровня) – это локальное и актуальное отражение взаимодействия между наблюдаемым и окружением. То есть, это феномен напрочь не самостоятельный, это продукт/результат взаимодействия между наблюдаемым и окружением. Говорить о его собственной разумности сложно – он себя не может сохранить (например, периодически воспроизвести) – его сохраняют (периодически воспроизводят) процессы взаимодействия между наблюдаемым и окружением этого наблюдаемого. А говорить о его сознательности следует именно в плане сути сознания – суть сознания, это условие «со знанием». Тут уже можно говорить, что для наблюдателя данное условие соблюдается. Мало того, наблюдатель в некотором смысле, и есть продукт/результат реализации данного условия «со знанием».

Напомню (кратко и в самом общем виде). Любые знания системы определяются её структурой. Структура системы, это совокупность связей системы. Связь, это взаимодействие.

P.S. Запостил эти размышлизмы, опять-таки,  дабы не забыть (заодно, поделиться с теми, кому это интересно) – не ругайте сильно. ::)

Оффлайн АrefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 474
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #3038 : Апрель 30, 2021, 10:04:07 »
Электроотрицательность химических элементов теперь можно считать по-новому
https://www.nkj.ru/news/41317/
Цитировать
Классическая формула и шкала Полинга оказались не так хороши, и химики из Сколтеха нашли способ их улучшить.

Если вы не химик, не биолог и ваша профессия не связана с химией как-нибудь ещё, то, скорее всего, с химической наукой первый и последний раз вы встречались где-то в школьные года. Нет, конечно, с формулой какого-нибудь лекарства или «страшной» химией из состава продуктов большинство из нас так или иначе встречаются и в обычной жизни, но вряд ли вы применяете на практике школьные знания о валентности разных атомов, используете таблицу растворимости солей или получаете ценные следствия из ряд электроотрицательности элементов.


Таблица электроотрицательностей элементов, полученная по новой формуле.

С химией есть ещё одна проблема. Предмет её изучения – атомы и молекулы – это объекты квантового мира, в котором всё происходит совсем не так, как в привычном мире (вспомним кота Шрёдингера, который, как известно, ни жив, ни мёртв). Квантовые объекты подчиняются законам квантовой механики. Казалось бы – бери формулы квантовой механики и рассчитывай всё, что хочется. Однако на практике такие расчёты упираются не только в чудовищную вычислительную сложность, но и в приближённый характер этих вычислений. Поэтому теория и практика в современной химии идут рука об руку: расчёты помогают сужать область поисков, а эксперимент – определяет границы применимости той или иной теории.

Но химики столетиями прекрасно жили и без всяких сложных теорий, пользуясь правилами, полученными из опытов и экспериментальных наблюдений. Даже в ХХ веке, когда уже стало известно строения атома и более-менее понятна природа химических связей в молекулах, простые формулы и приближённые правила никуда не делись – они до сих пор помогают понимать и чувствовать химию, что называется, на пальцах. И одно из таких понятий – электроотрицательность.

Это длинное слово обозначает способность атома химического элемента притягивать к себе электроны от других атомов, с которыми он образует химические связи. Возьмём, к примеру, две молекулы: водорода H₂ и фтора F₂. Когда атом встречается с другим таким же атомом, то логично, что никто из них не сможет перетянуть на себя чужой электрон – «сила электронного притяжения» каждого из них одинакова. Но что, если атом водорода встретится с атомом фтора? Один из них будет притягивать электроны сильнее, и «электронное одеяло» на нём будет больше. Кто из них окажется в этом перетягивании электронов успешнее (а это будет фтор), у того и больше электроотрицательность. Это не значит, что атом фтора отнимет у водорода его единственный электрон – просто электрон водорода будет больше времени проводить поближе к фтору, чем рядом со своим «хозяином», что, правда, укрепит связь между водородом и фтором. Но чтобы не утонуть в квантово-химическом болоте, не будем дальше углубляться в особенности распределения электронной плотности в молекулах.

Электроотрицательность можно выразить в виде числа, и оно оказалось очень полезным для химиков. Многие характеристики элементов и их соединений вполне определённым образом зависят от этого одного числа, что очень удобно на практике, например, когда нужно предсказать, как изменятся свойство вещества, если заменить в нём один атом на немного другой. Проблема лишь в том, что рассчитать электроотрицательность можно разными способами, и все они дадут немного разные и не всегда логичные результаты. Самая известная шкала электроотрицательностей элементов предложена нобелевским лауреатом Лайнусом Полингом. Кроме того «свои» электроотрицательности предложили в своё время Роберт Малликен, Альберт Оллред и Юджин Рохов, Роберт Сандерсон и Лиланд Аллен.

Совсем недавно пересмотреть классическую формулу расчета электроотрицательности по Поллингу довольно неожиданно получилось у профессора Сколковского института науки и технологий Артёма Оганова и сотрудника Сколтеха Кристиана Тантардини. Копать под школьную программу химии в их планы совсем не входило – научные интересы исследователей лежат больше в области компьютерных расчётов кристаллических структур и химии высоких давлений. В одной из исследований им понадобилось рассчитать электроотрицательности химических элементов под высоким давлением, которое существует, например, в ядрах планет. Взяв за основу определение Полинга (для расчёта он использовал энергии химических связей), учёные сначала рассчитали электроотрицательности элементов для нормальных условий, но здесь их поджидал сюрприз.

«К огромному удивлению, мы увидели, что эта шкала не согласуется ни с теоретическими, ни с экспериментальными энергиями связей. Более того, это было известно в химической литературе, но удовлетворительного решения предложено не было. Более того, если попытаться извлечь электроотрицательности из энергий ионных связей, получатся электроотрицательности, нарушающие ожидаемые тренды. Я понял, в чём корень проблем – ионная стабилизация молекулы представлялась Полингом как аддитивная добавка, – рассказывает профессор Артём Оганов. – Я изменил формулу, заменив эту аддитивную добавку на мультипликативную. Полинг прибавлял, а мы умножаем. С помощью новой формулы и экспериментальных энергий химических связей мы определили электроотрицательности всех элементов. У нас получилась очень красивая шкала, которая работает как при маленьких разностях в электроорицательности, так и при больших».

Электроотрицательность – способность атомов притягивать электроны – также определяет возможность образования металлической связи. Элементы с высокой электроотрицательностью не могут быть металлами. Новая шкала электроотрицательности лучше разделяет элементы на металлы и неметаллы, чем шкала Полинга. Например, в шкале Полинга ряд металлов (вольфрам, молибден, платиноиды, золото, свинец) имеют более высокие электроотрицательности, чем такие неметаллы, как бор и водород – что противоречит химической интуиции. В новой шкале эта проблема исправлена.     

Результаты расчётов и новая формула опубликованы в Nature Communications (статья в свободном доступе).

Оффлайн АrefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 474
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #3039 : Май 07, 2021, 06:46:37 »
Физики запутали и измерили два макрообъекта
https://nplus1.ru/news/2021/05/06/macro-entanglement
Цитировать
Двум разным группам ученых удалось экспериментально продемонстрировать квантовые явления в макроскопических механических системах. Одна из них показала, как можно сгенерировать квантовое запутанное состояние и подтвердить его наличие прямым экспериментом; а вторая научилась избегать стандартный квантовый предел в измерениях аналогичной системы. Первая и вторая работы опубликованы в журнале Science.

Оффлайн АrefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 474
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #3040 : Май 07, 2021, 15:44:20 »
Извлечение корня в столбик sqrt2


Корень в столбик sqrt3


Цитировать
Как в процессе извлечения корня среди значащих цифр искомого числа появляются нули?

Оффлайн АrefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 474
Re: Общие закономерности в природе
« Ответ #3041 : Май 11, 2021, 17:18:00 »
Физики построили создающий материю из вакуума лазер
https://nplus1.ru/news/2021/05/11/1023
Цитировать
Физики смогли сконцентрировать излучение от мощного петаваттного лазера в пятно интенсивностью свыше 1023 ватт на квадратный сантиметр. Чтобы этого достичь, они с помощью двухступенчатой коррекции волнового фронта свели воедино 80 импульсов одного лазера. Такая интенсивность позволит пронаблюдать рождение электрон-позитронных пар из вакуума. Результаты опубликованы в Optika.

С момента изобретения усиления света с помощью чирпированных импульсов начался бурный рост интенсивности лазерного излучения, достижимой в лабораторных условиях. Мощный свет нужен для множества задач, но особый интерес представляет использование лазеров для ускорения частиц, а также для наблюдения квантово-электродинамических эффектов в режиме сильного поля, поскольку интенсивность излучения пропорциональна среднему числу фотонов в пучке.

Любой фотон по мере своего движения постоянно участвует в виртуальном процессе, когда он на очень короткое время превращается электрон-позитронную пару и обратно (его еще называют поляризацией вакуума). Когда фотонов становится достаточно много, на такую пару могут налетать соседние фотоны, увеличивая кратно частоту основного фотона. Этот процесс носит название вакуумной генерации старших гармоник. Дальнейший рост интенсивности света приводит к тому, что электрон-позитронная пара из виртуальной становится реальной. Иными словами, при достаточно большой интенсивности света из вакуума рождается материя.

Первые расчеты теоретиков показали, что такой процесс становится наблюдаемым при достижении так называемого предела Швингера, который в единицах интенсивности составляет примерно 5×1029 ватт на квадратный сантиметр. Последующие исследования показали, что для схемы на встречных пучках этот предел снижается до 1026 ватт на квадратный сантиметр. Затем физики стали предлагать различные схемы с участием большего числа импульсов, которые снизили этот порог до 1023 ватт на квадратный сантиметр. До недавнего времени, однако, ни одна из лабораторий мира, производящих мощное лазерное излучение, не могла достигнуть этого значения.

В новой работе группа физиков из Южной Кореи под руководством Чхан-хи Нам (Chang Hee Nam) смогла получить такую интенсивность с помощью петаваттного лазера, расположенного в Центре релятивистской лазерной науки Южной Кореи (CoReLS). Особенностью их работы было то, что они свели 80 последовательных импульсов от одного лазера, испускаемых с частотой 0,1 герц, в одно пятно диаметром 1,1 микрон.


Схема эксперимента. LD – лазерный диод, PBS – поляризационный светоделитель, HWP – полуволновая пластинка, EM – измеритель интенсивности, PM1-4 – плоские зеркала, DM1-2 – адаптивные зеркала, WFS1-2 – датчики Шака-Гартмана, OAP – внеосевое параболическое зеркало, OL – объектив, BS – светоделитель.

Размер пятна критически важен для достижения большой интенсивности, поскольку последняя обратно пропорциональна площади пучка. Однако уменьшение пятна имеет границу, определяемую законами волновой оптикой, которая называется дифракционным пределом. Целью авторов работы было достичь именно такого размера пятна.

Однако, для такой сложной схемы этого невозможно добиться с помощью традиционных оптических элементов. Поэтому физики добавили в установку два этапа контроля и коррекции волнового фронта. Первое делалось с помощью датчиков Шака-Гартмана, второе — с помощью адаптивных (деформируемых) зеркал. Финальная фокусировка проводилась с помощью внеосевого параболического зеркала для минимизации аберраций.

В результате физики смогли получить распределение интенсивности на детекторе, близкое к случаю идеальной фокусировки. Анализ погрешностей показал, что причинами флуктуации интенсивности стали флуктуации волнового фронта, вызванные потоками воздуха на пути лазерного луча. В борьбе с ними авторы увидели дальнейший путь усовершенствования установки.

В дальнейшем на собранной установке физики планируют исследовать разнообразные квантово-электродинамические явления, такие как рождение электрон-позитронных пар из вакуума и нелинейный эффект Комптона, а также изучить механизм ускорения заряженных частиц за счет давления света.

Современная физика немыслима без лазеров. Мы уже рассказывали, как с помощью них охлаждают антивещество и измеряют энергию переходов в релятивистских ионах.
P.S. Установку создали. Осталось провести эксперимент и пронаблюдать рождение электрон-позитронной пары. Будем ждать...  ::)