Общие закономерности в природе

[АrefievPV]

А что видите вы? Оптическая иллюзия «Окно Эймса» [Veritasium]

https://www.youtube.com/watch?v=49sNHKIS8kc

Картонка и рисунок — вот и всё, что нужно, чтобы запутать такой тонкий инструмент обработки информации, как наш мозг. В новом видео Дерек расскажет об оптической иллюзии, известной как «Окно Эймса» и объяснит, как окружающая обстановка заставляет нас видеть не то, что происходит, и расскажет, что ещё влияет на визуальное восприятие. Кстати, возможно, несколько первых месяцев жизни вы видели мир немножко больше таким, какой он есть.

[АrefievPV]

В копилку:

Спросите Итана: где взять массу, достаточную для мультивселенной?
https://habr.com/ru/post/538498/

[АrefievPV]

Фабрика сверхтяжелых элементов в Дубне выпустила первую партию ядер Московия
https://nplus1.ru/news/2021/01/22/she-fabric

Физики Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в подмосковной Дубне провели первую серию экспериментов по синтезу сверхтяжелых ядер на новом ускорителе ДЦ-280 — «Фабрике сверхтяжелых элементов». Всего было зафиксировано 27 событий рождения ядер московия (115 элемента), в дальнейшем ученые планируют эксперименты по синтезу новых элементов — 119 и 120. О результатах эксперимента на заседании программно-консультативного комитета ОИЯИ по ядерной физике рассказал сотрудник Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ Владимир Утенков.

Сотрудники Лаборатории ядерных реакций имени Флерова за последние 20 лет синтезировали пять новых элементов, завершающих седьмой период таблицы Менделеева: 114 (флеровий), 115 (московий), 116 (ливерморий), 117 (теннессин) и 118 (оганесон). Все они были получены в экспериментах на циклотронах У-400 и У-400М, где мишень из тяжелых элементов бомбардировали пучком ионов. Оба циклотрона неоднократно модернизировали, но для синтеза более тяжелых элементов — 119 и 120 — и детального изучения ядерных и химических свойств уже известных нужно была более высокая производительность.

Установка ДЦ-280 была впервые запущена в марте 2019 года, а 26 ноября 2020 года начался первый эксперимент по синтезу сверхтяжелого элемента московия в реакции америция-243 (играл роль мишени) и кальция-48 (снаряд).

Как сообщил Утенков, в период до 20 декабря ученым удалось зафиксировать 27 событий рождения 115-го элемента. Это сопоставимо с общим числом ядер этого элемента, синтезированных за все предыдущие годы — начиная с 2003 года. В результате столкновений ядер америция-243 и кальция-48 возникало «компаунд-ядро» с массой 291, которое затем остывало, «испаряя» 2, 3 или 4 нейтрона. В результате возникали изотопы московия с массами 289, 288, 287. Полученные изотопы существовали от нескольких сотых долей секунды до единиц секунд, а затем распадались, порождая разные цепочки распадов.

Чтобы сделать следующий шаг и синтезировать 119 и 120 элементы таблицы Менделеева, необходимо сменить снаряд, проверенный кальций-48 использовать уже будет нельзя. Сейчас ЛЯР планирует получить для этого устойчивый и интенсивный пучок титана-50.

Как сообщил N + 1 Андрей Попеко, заместитель директора Лаборатории ядерных реакций, первые эксперименты с пучком титана-50 уже были проведены, были получены ядра 104-го элемента, но для синтеза элементов 119 в реакции с берклием и 120 — с калифорнием — интенсивность пучка мала, ее нужно поднять в пять-десять раз. Кроме того, титан очень агрессивен химически при высокой температуре в источнике, поэтому надо искать соединения с низкой температурой кипения — металлоорганику.

Если ЛЯР удастся, как в прошлые годы, получить изотопы берклия и калифорния для мишени от коллег из США, то первые попытки синтеза 119-го и 120-го элемента могут быть предприняты примерно через год, говорит Попеко.

P.S. Ссылка на информацию, о которой упоминается в заметке:

Сверхтяжелые шаги в неизвестное
https://nplus1.ru/material/2019/03/25/120-element
В Дубне запустили новую установку для синтеза новых элементов таблицы Менделеева

[АrefievPV]

Физики отделили «рычание» квантового Чеширского кота от «улыбки»
https://nplus1.ru/news/2021/02/10/grin-vs-snarl

Физики предложили эксперимент, в котором разные виды поляризации фотона детектируются только в разных плечах интерферометра в экспериментах с пост-селекцией. Он является развитием идеи эксперимента по наблюдению «квантового Чеширского кота», только в этом случае разные поляризации играют роль «улыбки» и «рычания» «кота». Авторы описали метод, позволяющий менять поляризации местами с помощью добавления новых оптических элементов, и обнаружили в такой схеме эффект «отложенного выбора». Работа опубликована в Physical Review Letters, а также на сайте для препринтов arxiv.org.

Бытовая интуиция подсказывает нам, что объект всегда неотделим от своих свойств. Сложно представить, чтобы, например, скорость мяча существовала отдельно от него самого. Однако в квантовой механике возможна ситуация, при которой этот принцип кажется нарушающимся. В частности, речь идет об экспериментах, в которых частица проходит через интерферометр с двумя плечами, но регистрируется лишь в одном из них, в то время как ее спин (поляризация) — в другом. Такой парадокс был назван квантовым Чеширским котом в честь одноименного кота из книги Льюиса Кэрролла «Алиса в Стране чудес», который известен тем, что его улыбка способна существовать отдельно от него самого.

Идея квантового Чеширского кота была впервые предложена в 2012 году. С тех пор она неоднократно подтверждалась в целом ряде экспериментов, как с фотонами, так и с нейтронами. Кроме того, появлялись работы, которые как-либо расширяли этот парадокс новыми эффектами. Так, в одной из работы был проведен учет декогеренции, а в другой ее авторы даже обменяли двух квантовых Чеширских котов «улыбками».

В новой работе Дебмалья Дас (Debmalya Das) и Удджвал Сен (Ujjwal Sen) из Научно-исследовательского института Хариш-Чандра пошли дальше и предложили отделить два вида поляризации одного фотона друг от друга. Для этого они использовали такое явление как слабые измерения. Измерения в целом играют в квантовой механике огромную роль. Традиционно предполагалось, что процесс измерения представляет собой сильное взаимодействие квантовой (малой) частицы или системы с некоторой, очень большой системой (прибором), у которой очень много степеней свободы. Акт такого взаимодействия неизбежно модифицирует квантовый объект, переводя его в состояние с определенным значением той самой измеряемой величины. Физики называют это коллапсом состояния.

В 1988 году, однако, Якир Ааронов с коллегами обнаружили, что уже известные на тот момент законы квантовой механики допускают иную ситуацию. Она реализуется тогда, когда связь между квантовой системой и прибором достаточно слабая. В этом случае исходное состояние изменяется лишь слегка, но это приводит к большой неопределенности в показаниях прибора. Фактически, речь идет о компромиссе между точностью измерительной системы и влиянием на измеряемый объект. В частном случае, когда связь «система-прибор» кладется большой, слабые измерения сводятся к привычным, сильным измерениям.

Важно, что слабые измерения позволяют с некоторой точностью получить информацию о состоянии квантовой системы без ее разрушения. Это в последствии было использовано экспериментаторам для так называемой пост-селекции конечных состояний. Пост-селекция — это процесс, при котором мы проводим один и тот же эксперимент несколько раз и учитываем только те разы, в которых состояние частицы на выходе соответствует некоторому наперед заданному сигнальному состоянию. Это позволяет нам утверждать, что внутри экспериментов с пост-селекцией будут гарантированно выполняться те или иные соотношения между параметрами системы, которые нужны для исследования интересующих нас эффектов.

Именно такая техника использовалась при подтверждении реальности парадокса квантового Чеширского кота. В простейшем его варианте на фотонах использовался интерферометр Маха-Цендера, в котором луч света сначала расщепляется на два потока, левый и правый, с помощью полупрозрачного зеркала, которые затем собираются вместе и подаются на детектор. Попадание фотона на делитель переводит его в состояние квантовой суперпозиции, которое часто трактуют как существование его в обеих плечах интерферометра одновременно.

Для детектирования эффекта на вход интерферометра подавали фотон с горизонтальной поляризацией, а к качестве сигнального состояния при пост-селекции использовалось состояние суперпозиции вида |левый, горизонтальный > + |правый, вертикальный >. Такая пост-селекция приводит к тому, что вероятность найти (измерить) фотон в правом плеча равна 0, а в левом — 1, в то время как вероятность, что в правом плече будет обнаружена круговая поляризация равна 1, а в левом — 0. Таким образом, с точки зрения измерения кажется, что в правом плече интерферометра нет фотона, а в левом нет никакой поляризации.

Стоит отметить, правда, что и измерение наличия фотона, и измерение поляризации также проводятся слабым образом путем многократного повтора опыта. В противном случае каждое из них вызовет коллапс состояния и их одновременное измерение будет невозможно. Иными словами, это статистический результат, который, однако, достаточно хорошо отражает предсказания квантовой механики. Наконец, ощущение, что поляризация фотона переносится как бы сама по себе — это иллюзия, связанная с тем, что квантовая механика имеет лишь вероятностную предсказательную силу. А поскольку из всех возможных исходов мы проводим пост-селекционное отсеивание, это заменяет абсолютные вероятности на условные, что и привносит искажение в восприятие феномена.

В новой работе физики обратили внимание на то, что с теми же самыми параметрами и пост-селекцией парадокс будет наблюдаться и для разных видов поляризации. То есть, вероятность того, что в правом плече будет обнаружена круговая поляризация, равна 1, а в левом — 0, в то время как вероятность того, что в правом плече будет обнаружена линейная поляризация, равна 0, а в левом — 1. Продолжая аналогию, они назвали круговую компоненту «улыбкой», а плоскую — «рычанием» Чеширского кота.

Затем авторы описали способ, как менять «улыбку» и «рычание» местами. Для этого они предложили установить в каждом из плеч интерферометра поляризационные фазовращатели, которые синхронизированы друг с другом и могут быть переключены одновременно. Так же в одно из плеч был добавлен отдельный фазовращатель для управления разностью фаз между левым и правым плечами.


Схема эксперимента, которая позволит разделить «рычание» и «улыбку» квантового Чеширского кота. Сдвиг фазы производят элементы P1 и P2, а пост-селекцию - полуволновая пластинка HWP, фазовращатель PS, светоделители BS2 и PBS и три детектора D1, D2, и D3.

Физики отметили, что в такой схеме каждый вид поляризации как будто бы знает, по какому из плеч интерферометра распространяться, несмотря на то, что светоделитель установлен раньше, чем фазовращатели.

Возникающий эффект «отложенного выбора» связан с тем, что мы используем пост-селекцию, которая, отбирая состояния с нужным результатам в самом конце пути фотона, создает такую иллюзию. Авторы предполагают, что обнаруженный эффект может быть применен при разработке новых квантовых протоколов.

Чеширский кот — частый источник вдохновения ученых. Помимо собственно квантового Чеширского кота, про которого мы уже писали ранее, этого персонажа сказки находят на звездном небе и собирают из наночастиц золота.

P.S. Ссылка в дополнение:

Физики измерили поляризацию «улыбки» Чеширского кота
https://nplus1.ru/news/2016/07/04/grin-without-a-cat

[АrefievPV]

Квантовую голограмму получили без сложения волн
https://nplus1.ru/news/2021/02/11/entanglement-enabled-quantum-holography

Физики создали квантовую голограмму без прямого наложения двух световых волн. Вместо этого они использовали взаимосвязь запутанных фотонов, чтобы получить необходимую для построения изображения информацию. Статья опубликована в журнале Nature Physics.

Голограммы — это объемные изображения, которые получают, складывая две волны. В оптической голографии в роли волн выступают лучи света. Один из них отражается от предмета, и по разнице фаз со вторым лучом можно восстановить изображение. Поскольку каждой частице ставится в соответствие волновая функция, существует не только оптическая голография, но и квантовая, построенная на взаимодействии этих функций. Вместо того чтобы измерять яркость света, физики измеряют вероятность появления частиц в пространстве.

С помощью квантовой голографии уже была получена голограмма одиночного фотона: фотон с неизвестной поляризацией столкнули с эталонным и зарегистрировали, как наложились друг на друга их волновые функции. Это и позволило получить пространственное распределение неизвестной частицы. Эксперимент очень напоминал оптический, но в квантовой голографии присутствуют и эффекты, позволяющие создавать голограммы принципиально новыми методами.

Один из таких эффектов использовали физики из Университета Глазго под руководством Хуго Дефина (Hugo Defienne). Они создали квантовую голограмму без сложения двух волн.

Как и в оптических экспериментах, они использовали лазерный луч, который разделили на два пучка с помощью нелинейного кристалла. Кристалл позволил создать запутанные фотоны, находящиеся в связанных квантовых состояниях. Один поток фотонов попадал в пространственный модулятор света, содержащий изображаемый предмет. В качестве предмета использовали буквы «UofG» (аббревиатура названия университета) на жидкокристаллическом дисплее, а также кусочки скотча, капли силиконового масла и птичье перо.

Второй поток фотонов проходил через другой модулятор, чтобы избавиться от фазовых искажений, вызванных двулучепреломлением в нелинейном кристалле. Оба пучка после прохождения модуляторов попадали на цифровые камеры.


Схема эксперимента: пара запутанных фотонов проходит через два модулятора (SLM) и регистрируется двумя камерами (EMCCD). Один из модуляторов регистрирует фотоны с положительным поперечным импульсом по оси x, другой — с отрицательным. Чтобы создать голограмму, один из модуляторов выполняет измерения корреляций интенсивности на обеих камерах.

В классической голографии пучки нужно было бы наложить друг на друга, чтобы получить информацию о сдвиге фаз. В квантовом эксперименте ученые вместо этого использовали уникальное свойство запутанных фотонов: их способность влиять друг на друга без каких-либо взаимодействий.

Из-за этого влияния между сдвигами фаз отдельных пучков появились корреляции. Ученые измерили их, сравнив данные с двух разных камер в симметричных точках. Корреляций оказалось достаточно для построения изображения.

Ученые также провели измерения, добавив в систему помехи в виде постороннего рассеянного света. Это не помешало получить изображение с четкими контурами, так что новый метод голографии менее восприимчив к внешним воздействиям, чем классическая интерференция.

Авторы работы отмечают, что голограмму можно получить и без второго модулятора. В таком случае перед камерой, регистрирующей второй пучок, нужно было бы установить вращающийся поляризатор, а фазовые искажения учесть в компьютерной модели. Ученые использовали модулятор, чтобы выполнить измерения, необходимые для подтверждения неравенства Клаузера-Хорна-Шимони-Хольта.

Оно является прямым следствием теоремы Белла, позволяющей экспериментально доказать существование квантовой запутанности. Подтвердив это неравенство, ученые показали, что квантовую голографию можно использовать не только для построения изображений, но и для получения характеристик квантовых состояний.

P.S. Фраза: "способность влиять друг на друга без каких-либо взаимодействий" - содержит внутреннее противоречие. Влияние уже подразумевает воздействие, а взаимодействие - это просто взаимное действие (иначе говоря, обоюдное/встречное воздействие).

То есть, если они не взаимодействовали, то и не могли влиять друг на друга.
Как вариант: они могли взаимодействовать с чем-то третьим* (чем-то базовым для нашего Мира, субквантовым даже). Типа, оказывали действие (то бишь, влияли) на это третье*, а оно в ответ оказывало на них действие (то бишь, влияло) и синхронизировало/согласовывало неким образом их состояния относительно друг друга.

[АrefievPV]

К сообщениям (по ссылкам можно прочитать мои комментарии):

https://paleoforum.ru/index.php/topic,9297.msg219746.html#msg219746

Эталоны метрической системы скоро изменят
https://www.popmech.ru/science/news-449192-etalony-metricheskoy-sistemy-skoro-izmenyat/

https://paleoforum.ru/index.php/topic,9297.msg219856.html#msg219856

Международную систему единиц ждёт новый килограмм
https://www.nkj.ru/news/34879/

https://paleoforum.ru/index.php/topic,9297.msg219913.html#msg219913

Ученые официально дали новое определение килограмму
https://ria.ru/science/20181116/1532969157.html?referrer_block=index_archive_2

Килограмм умер, да здравствует килограмм! [Veritasium]

https://www.youtube.com/watch?v=Fj0txRnIMjw

В ноябре 2018 года произошло символическое событие: килограмм и еще три единицы системы СИ решили переопределить. Незадолго до этого канал Veritasium снял видео, где рассказывается, что это значит, зачем нам это нужно, и к чему приведет.

P.S. Ступили на «скользкую» дорожку - константы принимаются голосованием, а реальные физические величины получают не путём измерения, а путём сложных вычислений на основе неких абстрактных констант...

Что-то мне подсказывает, что этот проект действительности надо бы уже закрывать...

[АrefievPV]

Где ПАРАБОЛА пригодится в жизни?

https://www.youtube.com/watch?v=gR54S9qalXU

0:00​ Клотоида (спираль Эйлера)
2:22​ Введение
3:30​ Профессия твоей мечты!
5:06​ Парабола
6:12​ Гипербола
7:06​ Суперэллипсы в iOS
8:26​ Цепная линия и квадратные колеса
10:14​ Эвольвента окружности
11:56​ Логарифмическая спираль
13:28​ Верзьера Аньези на авианосцах
14:34​ Лемниската Бернулли (кривая Ватта)
15:38​ Треугольник Рело
17:12​ Катастрофа шаттла Челленджер
18:08​ Заключительные слова
19:08​ Анпакинг золотой кнопки

Еще со школы мы помним: парабола, гипербола, синусоида... В математике полно самых разнообразных кривых, и кажется, что это просто линии, решения уравнений, которые встречаются только в учебниках.

Но все намного интересней! Вокруг нас полно предметов, где применяются замечательные кривые. Причем, вышеприведенные – это самое простое! Вы удивитесь, насколько много замечательных линий есть вокруг нас!

[АrefievPV]

Временной кристалл впервые создали при комнатной температуре и в микромасштабе
https://nplus1.ru/news/2021/02/26/magnon-space-time-crystal

Физики создали магнонный кристалл, обладающий периодической структурой во времени. Для этого они использовали пластинку из ферромагнитного пермаллоя, помещенную в электромагнитное поле. Это первый временной кристалл микрометрового масштаба, созданный при комнатной температуре. Динамику магнонов в нем удалось заснять на видео с помощью рентгеновского микроскопа. Статья опубликована в журнале Physical Review Letters.

Не любое твердое вещество можно назвать кристаллом, эти структуры обладают отличительным свойством — периодичностью. То есть решетка кристалла повторяется через строго определенные расстояния. Такая неоднородность является нарушением пространственной симметрии.

В 2012 году физик-теоретик Фрэнк Вильчек предположил, что могут существовать кристаллы, нарушающие симметрию не пространства, а времени. Он представлял себе их как системы, которые пульсируют в состоянии равновесия, периодически возвращаясь в одну и ту же конфигурацию. Ученые быстро опровергли  его идею, поскольку в системе, находящейся в состоянии термодинамического равновесия, никакие периодические колебания сами по себе возникнуть не могут.

Однако позже было доказано, что кристаллы во времени существуют, просто в несколько ином виде. Сейчас так называют системы, которые при периодическом внешнем воздействии сами колеблются с неизменным периодом, и сохраняют это состояние даже при небольших помехах.

Физики уже создали временной кристалл на основе собственных колебаний в бозе-конденсате. В другом исследовании нужную систему реализовали, использовав цепочку из атомов иттербия, поочередно освещаемых двумя лазерами. В обоих случаях исследования проводились на атомарных масштабах и при очень низких температурах — около −250 градусов Цельсия.

Важно отметить, что, говоря о колебаниях временного кристалла, физики не имеют в виду реальное перемещение атомов. Речь идет об изменениях их характеристик: например, пространственного распределения или магнитного момента. Изменение магнитного момента, передающееся от частицы к частице, называют магноном, а вещества в основе ферромагнитных пленок, в которых магноны распространяются — магнонными кристаллами.

Именно с магнонным кристаллом провели эксперимент физики под руководством Иоахима Грэфа (Joachim Gräfe) из Института интеллектуальных систем Общества Макса Планка. Им впервые удалось создать относительно большой временной кристалл размером в несколько микрометров при комнатной температуре.

Для возбуждения спиновых волн физики применили электромагнитное поле к полосе из ферромагнитного пермаллоя — сплава из 80 процентов никеля и 20 процентов железа. Наличие внешнего поля привело к образованию периодического пространственного узора магнонов. С помощью рентгеновского микроскопа ученые сняли структуру намагниченности в кристалле. Им удалось получить не только фото, но и первую видеозапись временного кристалла. На видео, опубликованном на сайте института, зафиксировано изменение z-компоненты спиновой волны при частоте возбуждения 4,2 гигагерца и внешнем поле с магнитной индукцией восемь миллитесла.

https://www.youtube.com/watch?v=kUY3TglEUCU

Полученная система обладает всеми свойствами временного кристалла и демонстрирует необходимые периодические колебания, как и системы с квантовым газом или конденсатом Бозе-Эйнштейна. Равновесным параметром в ней является поток магнонной плотности: его производная по времени равна нулю.

Чтобы лучше исследовать свойства полученного кристалла, ученые исследовали рассеяние внешних магнонов на нем. Оно происходило так же, как на обычном кристалле. В результате образовывались ультракороткие магноны с длинами волн до 100 нанометров.

Создание временных кристаллов в микромасштабе возможно не только с помощью магнонов. Мы уже писали о теоретическом исследовании, предлагающем на роль таких систем связанные маятники, волны зарядовой плотности и совокупности взаимодействующих биологических клеток.

P.S. Дополнительная ссылка:

Физики реанимировали идею классических временных кристаллов
https://nplus1.ru/news/2020/02/13/classical-discrete-time-crystal

[АrefievPV]

К сообщениям (нам всё началось с дискуссии между мной и Лилией):
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9297.msg231822.html#msg231822
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9297.msg232416.html#msg232416
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9297.msg233494.html#msg233494

Субсветовым варп-двигателям разрешили состоять из обычной материи
https://nplus1.ru/news/2021/03/05/physical-warp-drive

Физики теоретически проанализировали возможность создания варп-двигателя — гипотетического объекта, который позволяет путешествовать с около- и сверхсветовыми видимыми скоростями (с точки зрения внешнего наблюдателя) за счет искажения пространства-времени вокруг путешественника. Оказалось, что, в отличие от сверхсветовых полетов, для путешествий с субсветовой скоростью оболочку такого аппарата можно изготовить из обычной материи. В то же время механизмы разгона корабля и большая масса, которая требуется оболочке, по-прежнему остаются проблемными вопросами. Статья опубликована в журнале Classical and Quantum Gravity.

В конце прошлого века физик Мигель Алькубьере из Уэльского университета, вдохновившись сюжетом сериала «Звездный путь», описал теоретическую модель путешествий с видимой сверхсветовой скоростью, которая не требует использования кротовых нор. Идея ученого состояла в том, чтобы создать своего рода пузырь, который окружает космический аппарат, сжимая пространство-время перед кораблем и растягивая позади. С точки зрения внешнего наблюдателя такие манипуляции могут показаться сверхсветовым полетом — подобно тому, как в инфляционной модели Вселенной первые моменты ее жизни сопровождались быстрым расширением пространства, и расстояние между точками увеличивалось так, будто они разлетаются со сверхсветовыми скоростями, хотя физические скорости тел были меньше световой.

В общей теории относительности источником искажений пространства-времени является материя — то есть ее распределение в пространстве определяет то, как именно искривится геометрия. Эту связь можно использовать и в обратную сторону — определить по виду искажения пространства-времени, каким распределением материи оно может быть вызвано и какими свойствами обладает вещество-источник.

Для варп-двигателя Алькубьере такие рассуждения приводят к тому, что устройство обязательно должно содержать в себе области с отрицательной плотностью энергии — тогда как для известных разновидностей вещества эта величина положительна. Таким образом, до недавнего времени считалось, что для путешествий, помимо прочего, пришлось бы сначала отыскать способ создания отрицательной плотности энергии.

Алексей Бобрик (Alexey Bobrick) и Джанни Мартир (Gianni Martire) из Нью-Йоркской Лаборатории прикладной физики перспективных двигателей обобщили идею варп-двигателя Алькубьере на более широкий класс искажений пространства-времени, чем изначально предлагал ученый. В расширенной модели авторы разделили пространство на три области — асимптотически плоскую внешнюю (то есть практически неискаженную на большом удалении от корабля), искривленную — оболочку аппарата, и, снова плоскую, внутреннюю — пространство для самого корабля и пассажиров. При этом физики ограничились рассмотрением оболочек, которые симметричны относительно оси движения аппарата и неподвижны с точки зрения наблюдателя во внутренней области, — то есть требовали существования глобальной системы отсчета покоя оболочки.


Модель варп-двигателя: аксиально-симметричная оболочка с искривленным пространством-временем окружает «плоскую» область, в которой находится путешественник.

Исследователи сосредоточили внимание на подклассе варп-двигателей, в котором оболочка движется с субсветовой видимой скоростью (до которой принципиально возможно разгонять обычную материю) и который допускает существование неподвижных физических наблюдателей (то есть материальных тел, а не просто формально покоящихся точек) во внутренней области. Для сферически-симметричных искажений пространства-времени ученые рассчитали необходимую плотность энергии, исходя из параметров искривления.

Оказалось, что субсветовые варп-двигатели допускают не только отрицательную, но и положительную плотность энергии — а значит, принципиально их можно изготовить из привычной нам материи. В этом случае для наблюдателя время внутри корабля будет течь медленнее, чем в системе отсчета, которая движется снаружи оболочки с той же скоростью, однако для оболочки с массой порядка массы Земли и радиусом в 10 метров замедление составит лишь сотые доли процента — то есть за год внутреннее и внешнее время разойдется всего на несколько часов.

Кроме того, авторы нашли способ снизить полную энергию корабля для модели с осевой симметрией при фиксированной скорости — для этого они предложили делать оболочку сплющенной в направлении движения. Согласно расчетам, сокращение продольного размера корабля приведет к прямо пропорциональному (во столько же раз) изменению его полной энергии. Это может облегчить создание варп-двигателей на основе материи с отрицательной плотностью энергии — сплющенному кораблю потребуется меньше экзотического материала.

Ученые отмечают, что несмотря на возможность сверхсветового движения корабля, на практике оно почти не отличается от сверхсветового движения любого другого физического тела, поскольку на сегодняшний день не известны способы ускорять физические объекты до сверхсветовых скоростей. Можно предположить, что некая гипотетическая частица уже движется быстрее света — и исследовать такую задачу, но нельзя ускорить эту частицу от обычной субсветовой скорости до требуемой сверхсветовой. Оболочка варп-двигателя — тоже материальный объект, и для нее, как и для всякого другого тела, справедливы те же рассуждения — и разгонять сверхсветовые варп-двигатели известными физике способами не удастся.

За последнее время теоретики не впервые проверяют экзотические путешествия на практическую пригодность — так, прошлым летом мы рассказывали о том, как крупные устья кротовых нор оказались безопасными для жизни человека с точки зрения приливных сил. В реальности же до таких путешествий далеко — например, в мае 2015 в NASA опровергли слухи о разработке варп-двигателя.

[Alexeyy]

Путешествие со сверхсветовой скоростью даже с помощью искривленного пространства-времени для далёкого наблюдателя всё равно будет нарушать принцип причинности. Что, в рамках специальной теории относительности и запрещает передачу сигнала со сверхсветовой скоростью. Сверхсветовые скорости в (примерно) инерциальной системе отсчёта (а для далёкого наблюдателя от предложенного в статье корабля она будет, примерно, инерциальной) запрещают не законы движения специальной или общей теории относительности, а принцип причинности. Мне не понятен пафос рассмотрения гравитационного космического корабля с возможности таких перемещений: это запрещает принцип причинности. "Кабы если бы да бы, да во рту росли грибы ..." За горизонтом видимости тела от нас тоже удаляются со сверхсветовой, относительно нас, скоростью. Чему никто не удивляется (банальный результат общей теории относительности) ... А вот путешествовать с помощью предложенного в статье сверхсветового корабля к соседней звезде или соседним галактикам будет невозможно: это будет противоречить принципу причинности (типа убил своего дедушку). Во всяком случае, главная проблема сверхсветовых скоростей не в устройстве корабля, а в решении проблемы принципа причинности в связи с ними возникающих. И эту проблему почему-то молчаливо обходят в таких статьях.

[АrefievPV]

Путешествие со сверхсветовой скоростью даже с помощью искривленного пространства-времени для далёкого наблюдателя всё равно будет нарушать принцип причинности. Что, в рамках специальной теории относительности и запрещает передачу сигнала со сверхсветовой скоростью. Сверхсветовые скорости в (примерно) инерциальной системе отсчёта (а для далёкого наблюдателя от предложенного в статье корабля она будет, примерно, инерциальной) запрещают не законы движения специальной или общей теории относительности, а принцип причинности. Мне не понятен пафос рассмотрения гравитационного космического корабля с возможности таких перемещений: это запрещает принцип причинности. "Кабы если бы да бы, да во рту росли грибы ..." За горизонтом видимости тела от нас тоже удаляются со сверхсветовой, относительно нас, скоростью. Чему никто не удивляется (банальный результат общей теории относительности) ... А вот путешествовать с помощью предложенного в статье сверхсветового корабля к соседней звезде или соседним галактикам будет невозможно: это будет противоречить принципу причинности (типа убил своего дедушку). Во всяком случае, главная проблема сверхсветовых скоростей не в устройстве корабля, а в решении проблемы принципа причинности в связи с ними возникающих. И эту проблему почему-то молчаливо обходят в таких статьях.

Вопрос гораздо более фундаментальный, чем это допускает ОТО... И дело не в том, что там увидал и зафиксировал далёкий наблюдатель (обратите внимание, с помощью световых сигналов) - этот наблюдатель уже изначально ограничен свойствами процессов, обеспечивающих ему наблюдение.
Если некий гипотетический наблюдатель будет использовать звук, и создаст свою теорию, постулирующую предельность скорости звука, то для него всё, что превышает скорость звука тоже будут, якобы, нарушать причинность. Однако, это ведь не так - причинность не нарушается.

Дело в том, что превышение скорости света отнюдь не означает нарушение причинности вообще, это просто вытекает из Теории Относительности. А в этой теории скорость света в вакууме - константа и предельно возможная. Но проверяем-то мы выводы теории тоже с помощью света (и другого нам на сегодня попросту не дано)! Замкнутый круг...

То есть, принцип причинности, если смотреть с более широкой точки зрения, не нарушается - скорость не становится отрицательной, она просто больше скорости света. То есть, от некоей условной точки пространства до другой условной точки пространства можно добраться только за некое конечное положительное значение времени (хоть и быстрее света) - то есть, следствие не опережает причину.

Другое дело, что такие парадоксы (с нарушением причинности) при превышении скорости света следуют из Теории Относительности. Но, в данном случае, возможно, что Теория Относительности (как и любая теория) имеет свои пределы и ограничения в применимости. Скорее всего, эту теорию в будущем сменит более общая теория и, возможно, в ней такие парадоксы уже не будут парадоксами получат своё объяснение.

Однако, зачастую, в наше время, Теорию Относительности возносят в ранг некоего Абсолюта, забывая при этом, что это всего лишь теория. Просто она на данный момент наилучшим образом всё объясняет и предсказывает, по сравнению с конкурирующими теориями. Но, например, она не очень-то стыкуется с квантовой механикой (Квантовой Теорией Поля), что уже говорит о неполноте (это, как минимум) Теории Относительности. 

[Alexeyy]

Если некий гипотетический наблюдатель будет использовать звук, и создаст свою теорию, постулирующую предельность скорости звука, то для него всё, что превышает скорость звука тоже будут, якобы, нарушать причинность.  ... Дело в том, что превышение скорости света отнюдь не означает нарушение причинности вообще, это просто вытекает из Теории Относительности. А в этой теории скорость света в вакууме - константа и предельно возможная.

Нет: специальная теория относительности, сама по себе, не запрещает движение (в инерционной системе отсчёта) со скоростью больше света. Именно на этом и основана концепция тахионов.

Дело в том, что превышение скорости света отнюдь не означает нарушение причинности вообще, это просто вытекает из Теории Относительности.

Именно: в (примерно) инерциальной системе отсчёта будут работать преобразования Лоренца. А, поэтому, если был бы сооружён воображаемый гравитационный двигатель (скажем, для путешествия к соседним галактикам), то при некотором удалении от такого космолёта (где вносимое им гравитационное возмущение будет относительно мало) будет работать приближение инерцальности системы отсчёта и будут (примерно) работать преобразования Лоренца. Что и нарушит принцип причинности, если бы этот космолёт летел бы относительно этой достаточно удалённой системы (с которой, скажем, было бы связано начало системы отсчёта) со сверхсветовой скоростью.

Другое дело, что такие парадоксы (с нарушением причинности) при превышении скорости света следуют из Теории Относительности. Но, в данном случае, возможно, что Теория Относительности (как и любая теория) имеет свои пределы и ограничения в применимости. Скорее всего, эту теорию в будущем сменит более общая теория и, возможно, в ней такие парадоксы уже не будут парадоксами получат своё объяснение.

Именно. Поэтому, и говорю: «Кабы если бы да бы, да во рту росли грибы».

Однако, зачастую, в наше время, Теорию Относительности возносят в ранг некоего Абсолюта, забывая при этом, что это всего лишь теория.

Вообще-то теоретики постоянно тут и там теребят теорию относительности, постоянно строя более общи теории. В частности, пытаются объединить с квантовой механикой. И уж никак не возводят в ранг абсолюта.

[АrefievPV]

Если некий гипотетический наблюдатель будет использовать звук, и создаст свою теорию, постулирующую предельность скорости звука, то для него всё, что превышает скорость звука тоже будут, якобы, нарушать причинность.  ... Дело в том, что превышение скорости света отнюдь не означает нарушение причинности вообще, это просто вытекает из Теории Относительности. А в этой теории скорость света в вакууме - константа и предельно возможная.

Нет: специальная теория относительности, сама по себе, не запрещает движение (в инерционной системе отсчёта) со скоростью больше света. Именно на этом и основана концепция тахионов.

Говорил об Общей ТО, но не суть.

Пока ещё гипотеза тахионов подтверждение не получила, насколько я знаю. Но это, в данном контексте, не важно - важно то, что если теория допускает превышение скорости света, то значит скорость света не может быть самой большой (опять-таки, согласно этой же теории). Тут уже просматривается некое противоречие с объяснением мироустройства...

Дело в том, что превышение скорости света отнюдь не означает нарушение причинности вообще, это просто вытекает из Теории Относительности.

Именно: в (примерно) инерциальной системе отсчёта будут работать преобразования Лоренца. А, поэтому, если был бы сооружён воображаемый гравитационный двигатель (скажем, для путешествия к соседним галактикам), то при некотором удалении от такого космолёта (где вносимое им гравитационное возмущение будет относительно мало) будет работать приближение инерцальности системы отсчёта и будут (примерно) работать преобразования Лоренца. Что и нарушит принцип причинности, если бы этот космолёт летел бы относительно этой достаточно удалённой системы (с которой, скажем, было бы связано начало системы отсчёта) со сверхсветовой скоростью.

Как мне надо ещё сказать? Это всё согласно Теории Относительности, а не так, как есть на самом деле (к слову - как есть на самом деле, мы будем бесконечно познавать).

Вы же опять всё трактуете с точки зрения Теории Относительности... Если вы не в состоянии отстроится/отвлечься/отстранится от позиции Теории Относительности, то, значит, для вас она абсолютно верная и единственно возможная. Вы Теорию Относительности в Абсолют возвели?

Другое дело, что такие парадоксы (с нарушением причинности) при превышении скорости света следуют из Теории Относительности. Но, в данном случае, возможно, что Теория Относительности (как и любая теория) имеет свои пределы и ограничения в применимости. Скорее всего, эту теорию в будущем сменит более общая теория и, возможно, в ней такие парадоксы уже не будут парадоксами получат своё объяснение.

Именно. Поэтому, и говорю: «Кабы если бы да бы, да во рту росли грибы».

Это ваши эмоции... Не стоит демонстрировать мне это второй раз за сегодня, договорились? Начинаю подозревать, что у вас опять плохое настроение, но я-то здесь при каких делах? Вроде, не оскорблял и не обижал вас - теряюсь в догадках...

Однако, зачастую, в наше время, Теорию Относительности возносят в ранг некоего Абсолюта, забывая при этом, что это всего лишь теория.

Вообще-то теоретики постоянно тут и там теребят теорию относительности, постоянно строя более общи теории. В частности, пытаются объединить с квантовой механикой. И уж никак не возводят в ранг абсолюта.

Я написал "зачастую" - то есть, это не про всех и всегда ...
Однако, если конкретно брать вас, то вы эту предвзятость (по сути, возведение в Абсолют) в последних двух сообщениях продемонстрировали чётко. У меня нет никакого желание спорить по какому-то вопросу с предвзятым, в этом вопросе, человеком...

[Alexeyy]

Но это, в данном контексте, не важно - важно то, что если теория допускает превышение скорости света, то значит скорость света не может быть самой большой (опять-таки, согласно этой же теории). Тут уже просматривается некое противоречие с объяснением мироустройства...

Да, может не быть самой большой: теория может не допускать сверхсветовой скорости, но может, одновременно, не исключать её. В рамках специальной теории относительности разгон до сверхсветовой скорости невозможен и, в этом смысле, она их не допускает. Но, например, нельзя исключить, что на каких-то очень малых пространственно-временных масштабах происходит нарушение специальной теории относительности (что не противоречит практике т.к.  специальная теория относительности хорошо зарекомендовала себя лишь на относительно больших пространственно-временных масштабах), что и приводит к разгону до сверхсветовых скоростей. А далее, допустим, эти нарушения исчезают, но частица продолжает двигаться со сверхсветовой скоростью. Такое движение никак не будет противоречить специальной тории относительности самой по себе. В ней разгон не только до сверхсветовых скоростей, но и даже до световых запрещён. Но это, тем не менее, не исключает в ней существование частиц, движущихся со скоростью света.

Дело в том, что превышение скорости света отнюдь не означает нарушение причинности вообще, это просто вытекает из Теории Относительности.

Именно: в (примерно) инерциальной системе отсчёта будут работать преобразования Лоренца. А, поэтому, если был бы сооружён воображаемый гравитационный двигатель (скажем, для путешествия к соседним галактикам), то при некотором удалении от такого космолёта (где вносимое им гравитационное возмущение будет относительно мало) будет работать приближение инерцальности системы отсчёта и будут (примерно) работать преобразования Лоренца. Что и нарушит принцип причинности, если бы этот космолёт летел бы относительно этой достаточно удалённой системы (с которой, скажем, было бы связано начало системы отсчёта) со сверхсветовой скоростью.

Как мне надо ещё сказать? Это всё согласно Теории Относительности

Так на таких масштабах специальная теория относительности себя зарекомендовала хорошо на практике. Именно поэтому и будет сильное противоречие с описанной в статье концепцией сверхсветового звездолёта. Как ни обобщать теорию относительности – обобщение вынуждена будет хорошо описывать результат, полученный на практике. Т.е. результат с хорошей точностью согласующийся с теорией относительности. И, поэтому противоречие с концепцией сверхсветового звездолёта всё равно будет и в более точной теории, обобщающей теорию относительности.

Вы же опять всё трактуете с точки зрения Теории Относительности... Если вы не в состоянии отстроится/отвлечься/отстранится от позиции Теории Относительности, то, значит, для вас она абсолютно верная и единственно возможная. Вы Теорию Относительности в Абсолют возвели?

Вовсе нет. Она, в некотором приближении, верна. И именно в этом приближении и рассматриваю её. В том приближении, в котором она зарекомендовала себя на практике.

Однако, зачастую, в наше время, Теорию Относительности возносят в ранг некоего Абсолюта, забывая при этом, что это всего лишь теория.

Вообще-то теоретики постоянно тут и там теребят теорию относительности, постоянно строя более общи теории. В частности, пытаются объединить с квантовой механикой. И уж никак не возводят в ранг абсолюта.

Я написал "зачастую" - то есть, это не про всех и всегда ... 

Тогда как абсолютизируют то как раз так и едва ли ... редко (во всяком случае, теоретики, а не журналисты). Практически, никогда.

Это ваши эмоции... Не стоит демонстрировать мне это второй раз за сегодня, договорились? Начинаю подозревать, что у вас опять плохое настроение, но я-то здесь при каких делах?

Так и я Вас не оскорблял: вообще-то я выше статью обсуждал, которую Вы процитировали. Вы, в основном, только при «этих делах» (что статью процитировали) и всё.
Да: эмоции. Потому, что, считай, высосана (статья) из пальца. С, примерно, равным успехом можно было бы предположить, что т.к. законы гравитации Ньютона не абсолютно точны, то можно себе представить, что, в определённой ситуации, они работать не будут так, что на основе этого можно будет построить конструкцию лунолёта: типа положил себе под ноги специальную подставку, которая экранирует гравитационное поле Земли на расстоянии нескольких метров выше от подставки; и чуть оттолкнулся от Земли и летишь прямиком на Луну. Можно было бы подробно обсуждать особенности такого лунолёта. Но такие обсуждения не имеют реальных оснований. Что называется высосано из пальца. Это не значит, что что-то такое в будущем нельзя будет создать. Но сейчас нет для  обдумывания такого проекта реальных оснований. Точно так же и сверхсветовой космолёт из обсуждаемой статьи – это высосано из пальца: нет реальных оснований. Это кроме экзотического летательного аппарата, описываемого в статье, должны быть какие-то сверхэкзотичные условия, чтоб реализовался сверхсветовой полёт к звезде. Таких условий в межзвездном пространстве сейчас не бывает. Хотя, обсуждаемая статья, как научная фантастика или математическая физика – сойдёт ...

[АrefievPV]

Обнаружена новая элементарная частица
https://www.nkj.ru/news/40947/

Физики объявили об обнаружении новой элементарной частицы – резонанса прелестно-странного кси бариона на Большом адронном коллайдере в ЦЕРН.

В настоящее время открытие новых элементарных частиц уже не представляет собой столь значимое событие, как это было более полувека тому назад, тем не менее, такие события продвигают физику в понимании фундаментальных взаимодействий частиц и их свойств, позволяют выбрать наиболее адекватные модели, описывающие характеристики частиц.


Один из вариантов топологии распада. Треки заряженных частиц искривляются в присутствии магнитного поля CMS.

Международная коллаборация CMS на Большом адронном коллайдере (БАК) в ЦЕРН, в которой широко представлены российские исследователи, сообщила об обнаружении новой элементарной частицы. Она представляет собой орбитальное возбужденное состояние (резонанс) прелестно-странного кси бариона, получившее обозначение Ξb(6100)– (произносится: «кси бэ минус барион»). В скобках указана масса новой частицы 6100 МэВ. В работе были использованы данные протон-протонных столкновений, полученные на Большом адронном коллайдере в 2016–2018 годах. Результаты исследования будут опубликованы журнале Physical Review Letters, а с препринтом статьи можно познакомиться на сайте arxiv.org.

Барион – это элементарная частица, состоящая из трёх кварков. Знакомыми всем представителями барионов служат протон и нейтрон, образованные из верхних (up) и нижних (down) кварков. Они совместно с электронами формируют всё стабильное видимое вещество нашей Вселенной. Семейство прелестно-странных кси барионов состоит из верхнего или нижнего, а также странного (strange) и прелестного (beauty) кварков. Эти частицы живут короткое время и отсутствуют в окружающем нас стабильном мире. Однако они могут быть получены в экспериментах по физике высоких энергий (в частности, в протон-протонных столкновениях) на Большом адронном коллайдере и обнаружены по продуктам их распада с помощью детекторов частиц, таких как эксперимент CMS.

Частицы с одинаковым кварковым составом могут иметь разные характеристики (массы, квантовые числа и др.) за счёт энергии спинового, радиального или орбитального возбуждения. Такие частицы называются резонансами. Первые Ξb– барионы массой около 5800 МэВ были получены на ускорителе Теватрон Национальной ускорительной лаборатории им. Энрико Ферми (США) более десяти лет назад. Несколько резонансов с массами около 5950 и 6227 МэВ были уже найдены и на БАК. В данном исследовании найден ещё один резонанс по распаду на Ξb– барион в основном состоянии и два пи-мезона.

Важнейшая часть нового анализа – надёжная реконструкция частиц, на которые распадаются новые барионы. Характерная черта этих распадов в том, что они происходят каскадно, поэтому Ξ иногда даже называют каскадным барионом. В магнитном поле, создаваемом сверхпроводящим соленоидом, в честь которого назван эксперимент CMS, заряженные частицы (протоны, мюоны, заряженные каоны и пионы) оставляют искривлённые дорожки. Причём распадающиеся частицы существуют достаточно долго, чтобы вершины их распада были значительно удалены от места рождения. Эти вершины и были идентифицированы с помощью очень точного отслеживания детекторами эксперимента CMS.

Сильное взаимодействие отвечает за взаимодействие между кварками и может использоваться для предсказания образования барионов в квантовой хромодинамике – части Стандартной модели физики элементарных частиц. Однако в ней существует множество различных теоретических моделей, рассчитывающих свойства (массу, естественную ширину, квантовые числа, моды распада и т. д.) возбуждённых состояний. Исследователи надеются, что новый барион внесёт существенный вклад в понимание сильного взаимодействия, свойств частиц и позволит пролить свет на различие между моделями. В дальнейшем это позволит теоретическим моделям лучше рассчитывать свойства адронов и построить более точную картину их энергетических уровней (спектроскопию).

Спектроскопия адронов, содержащих прелестные кварки, до сих пор скрывает много секретов. Во время прогона 3 на LHC, который запланирован на начало 2022 года, будет собрана новая большая выборка статистических данных. Ещё в десять раз больше данных появится, когда в 2027 году будет запущен LHC с высокой светимостью. Физики от них ожидают новых результатов.

Компактный мюонный соленоид (CMS – Compact Muon Solenoid) — один из двух больших универсальных детекторов элементарных частиц на Большом адронном коллайдере в Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН). В коллаборацию CMS, которая построила детектор и в настоящее время (конец 2019 года) работает с ним, входят около 5000 человек из 200 научных организаций в 50 странах. Это один из крупнейших международных научных совместных проектов в истории. Россию в нём представляют исследователи из МФТИ, МИФИ, ФИАН, ОИЯИ, ИТЭФ, НИЯФ, ИФВЭ, Новосибирского государственного университета и Томского политехнического университета.

P.S. Я уже перестал следить за открытиями в области микромира - их столько много и все стали напоминать какие-то рутинные и незначительные события... А раньше это было всегда не просто событие, а целое СОБЫТИЕ!

Наверное, у меня какое-то психологическое пресыщение наступило... И как люди умудряются сохранять интерес ко всему этому на протяжении стольких лет?