• Протоны и нейтроны: столпотворение внутри материи

    • Перевод
    В центре каждого атома находится ядро, крохотный набор частиц под названием протоны и нейтроны. В этой статье мы изучим природу протонов и нейтронов, состоящих из частиц ещё мельче размером – кварков, глюонов и антикварков. (Глюоны, как и фотоны, являются античастицами сами себе). Кварки и глюоны, насколько нам известно, могут быть по-настоящему элементарными (неделимыми и не состоящими из чего-то мельче размером). Но к ним позже.

    Как ни удивительно, у протонов и нейтронов масса почти одинаковая – с точностью до процента:

    • 0,93827 ГэВ/с2 у протона,
    • 0,93957 ГэВ/с2 у нейтрона.

    Это ключ к их природе – они на самом деле очень похожи. Да, между ними существует одно очевидное различие: у протона положительный электрический заряд, а у нейтрона заряда нет (он нейтральный, отсюда и его название). Соответственно, электрические силы действуют на первый, но не на второй. На первый взгляд это различие кажется очень важным! Но на самом деле это не так. Во всех остальных смыслах протон с нейтроном почти близнецы. У них идентичны не только массы, но и внутреннее строение.

    Поскольку они так похожи, и поскольку из этих частиц состоят ядра, протоны и нейтроны часто называют нуклонами.
    Читать дальше →
  • Кольцо плазмы удалось создать на открытом воздухе

      Плазму часто называют четвертым агрегатным состоянием материи. Ее изучают десятки лет, но до сих пор у ученых остается множество вопросов относительно свойств плазмы, которые предстоит разрешить. Она используется в некоторых отраслях промышленности, и одно из важнейших способов применения плазмы — энергетика, то есть термоядерный реактор. Ученые стремятся зажечь искусственную звезду прямо в недрах установки, чтобы сделать возможным термоядерный синтез с получением огромного количества энергии.

      Если бы удалось добиться создания реактора, то проблема нехватки электроэнергии была бы практически решена. Сейчас ученые всего мира занимаются вопросами формирования стабильного плазменного «очага» термоядерного синтеза. Ранее сообщалось, что у специалистов из Китая получилось зажечь искусственную звезду в термоядерном реакторе и поддерживать ее существование в течение целых 100 секунд. Сейчас ученые из Калифорнийского технологического института смогли создать стабильное кольцо плазмы на открытом воздухе при помощи струи воды и кристаллической пластины.
      Читать дальше →
    • Почему NIF не зажигает?

        image
        Это — hohlraum

        Уникальный комплекс National Ignition Facility — «Национальное Зажигательное Оборудование» в Ливерморской лаборатории имени Лоуренса (США) обеспечивает проведение экспериментов с инерционным термоядерным синтезом. Это — самая мощная лазерная система в мире и уникальный лабораторный комплекс. Все, что касается оборудования и технических решений, заслуживает высших оценок и стоит очень дорого.
        Читать дальше →
      • Эйнштейн. От нуля до неизвестности


          Мало кто старше 16 лет не знает его имени. Можно плохо учиться в школе и не любить физику, но самый выдающийся ум предыдущего столетия все равно будет тебе известен.


          Его имя стало синонимом гениальности, но с жизнью и становлением гения знакомы не все.
          Многие знакомы с его теориями относительности — полная и специальная, но что мы знаем о биографии Эйнштейна? Родился 14 марта 1879 года в Германии, потом уехал в Швейцарию и переехал в США. Обычно на это общественно известная биография Альберта Эйнштейна заканчивается.

          Сегодня я попробую рассказать о его детстве и становлении и буду сопровождать тематическими изображениями из биографического комикса.
          И начну я, пожалуй, с нуля, а точнее с самого рождения.
          Приступим!
          Читать дальше →
        • Может ли существовать тороидальная планета?

          • Перевод
          image

          После публикации моей статьи о том, какой была бы Земля, будь она в два раза больше, у читателей появился вопрос: «А что насчёт тороидальной Земли»? Вопрос не самый оригинальный, эту тему уже обсуждали в онлайне и проводили её моделирование. Но я люблю всё делать сам, так что я попытался провести свой собственный анализ.

          Может ли существовать тороидальная планета?


          Стабильность тороидальной планеты неочевидна. С практической точки зрения планеты можно рассматривать как жидкие шарики без поверхностного натяжения – прочность камня не сравнить с весом планеты. Они обладают эквипотенциальными гравитационными поверхностями с учётом центробежного потенциала. Если бы это было не так, то на них встречались бы места, которые могли бы уменьшить свою энергию перетеканием в сторону понижения потенциала. Ещё один очевидный факт – существование верхней границы скорости вращения, после которой планета развалится: центробежная сила на экваторе превышает гравитацию и материал улетает в космос.
          Читать дальше →
        • Что такое протон, и что у него внутри?

          • Перевод

          Рис. 1: атом водорода. Не в масштабе.

          Вы знаете, что Большой адронный коллайдер в основном занимается тем, что сталкивает друг с другом протоны. Но что такое протон?

          В первую очередь – ужасная и полная неразбериха. Настолько же уродливая и хаотичная, насколько прост и элегантен атом водорода.

          Но что тогда такое атом водорода?

          Это простейший пример того, что физики называют «связанным состоянием». «Состояние», по сути, означает некую штуку, существующую довольно долгое время, а «связанное» означает, что её компоненты связаны друг с другом, будто супруги в браке. На самом деле, пример супружеской пары, в которой один супруг гораздо тяжелее другого, сюда очень хорошо подходит. Протон сидит в центре, едва двигаясь, а по краям объекта движется электрон, движется быстрее, чем вы и я, но гораздо медленнее скорости света, всеобщего скоростного ограничения. Мирный образ брачной идиллии.

          Или он кажется таким, пока мы не заглянем в сам протон. Внутренности самого протона больше напоминают коммуну, где плотно расположено множество холостых взрослых и детей: чистый хаос. Это тоже связанное состояние, но связывает оно не нечто простое, вроде протона с электроном, как в водороде, или хотя бы несколько десятков электронов с атомным ядром, как в более сложных атомах типа золота – но несметное количество (то есть, их слишком много и они слишком быстро меняются, чтобы их можно было подсчитать практически) легковесных частиц под названием кварки, антикварки и глюоны. Невозможно просто описать структуру протона, нарисовать простые картинки – он чрезвычайно дезорганизован. Все кварки, глюоны, антикварки, мечутся внутри с максимально возможной скоростью, почти со скоростью света.
          Читать дальше →
        • AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

          Подробнее
          Реклама
        • Подводные беспилотники: Правила студенческих соревнований Robosub 2017

            «Кальмар с морской капустой» — это оказывается не салатик, это задание с юбилейного (20-го) международного соревнования по подводным беспилотникам (АНПА, Автономные необитаемые подводные аппараты). Организаторы креативно обыграли 20-летие и выбрали сеттинг «20 000 лье под водой», так что автономным подводным роботам пришлось и в кальмара торпедами пулять, и жемчуг культивировать, и матросов из водоворота спасать.

            RoboSub проводятся с 1998 года (на базе Центра космических и военно-морских систем США), а Singapore AUV challenge — с 2013 года.

            Российские команды из Владивостока (ДВФУ и МГУ им. Невельского) много раз занимали призовые места.

            Победы
            RoboSub
            2012 — 5 место (ДВФУ, Владивосток)
            2013 — 3 место (ДВФУ, Владивосток)
            2014 — 4 место (ДВФУ, Владивосток)
            2015 — 3 и 6 место (Морской университет им. Невельского и ДВФУ, Владивосток)
            2016 — 4 место (Морской университет им. Невельского, Владивосток)
            2017 — 2 место (ДВФУ, Владивосток)
            Singapore AUV challenge
            2013 — 1 место (ДВФУ, Владивосток)
            2015 — 2 место (ДВФУ, Владивосток)
            2016 — 2 место (ДВФУ, Владивосток)
            2017 — 1 место (ДВФУ, Владивосток)


            Предлагаю вашему вниманию вольный перевод правил соревнований RoboSub 2017, чтобы дать представление о требованиях и уровне сложности, немного дополненные картинками с места событий и комментами участников.
            Читать дальше →
          • Что удерживает ядра атомов?

            • Перевод
            Теперь, когда нам известно, что ядро атома крохотное, у нас появляется очевидный вопрос: а почему оно такое маленькое? Атомы состоят из крохотных частиц, но по размеру они гораздо больше этих частиц. Мы уже разбирались, почему так происходит. Но при этом ядра не сильно отличаются по размеру от протонов и нейтронов, из которых они состоят. Есть ли тому причина, или это совпадение?

            Мы уже знаем, что атомы удерживают электрические силы. Какие же силы удерживают ядро атома?

            И тут мы вступаем на новую территорию, сильно отличающуюся от того, что мы изучали ранее – поскольку становится очевидным, что здесь работает сила, которую мы ещё не обсуждали.


            Рис. 1: противодействующие силы в ядре атома – электрическое отталкивание протонов и остаточное сильное ядерное взаимодействие протонов и нейтронов
            Читать дальше →
          • История исследования Луны автоматическими аппаратами — часть 2

              image
              Снимок астрофотографа Майкла Теуснера обработанный алгоритмом LRGB.

              После старта 19 августа 1976 года с поверхности Луны последней советской станции Луны-24 в исследованиях нашего естественного спутника наступил перерыв в целых 16,5 лет. Этот перерыв должен был оказаться на 2 года меньше, но с первым японским аппаратом для исследования Луны «Хагоромо» была потеряна связь вскоре после его отделения 18 марта 1990 года от материнского аппарата «Хитен». С помощью двух сотрудников JPL для основного аппарата была рассчитана специальная низкоэнергетическая орбита, с помощью которой он смог в конечном счёте добраться до орбиты Луны 15 февраля 1993 года (после 8 её облётов, 2-х аэроторможений об атмосферу Земли и 3 года полётов).

              Таким образом начался второй этап в исследованиях Луны который продолжающийся до сих пор. В нём уже есть 5 участников против прежних 2-х, а уже менее чем через год к странам-участницам должны присоединиться 5 частных фирм участвующие в конкурсе Google Lunar X PRIZE.
              Читать дальше →
            • Никто не знает, куда девается информация из чёрных дыр

              • Перевод

              Чёрные дыры могут переварить всё, что есть во Вселенной, но процесс извлечения из них информации пока остаётся недоступным

              Если верить Google, то Стивен Хокинг – самый известный из живых физиков, а его самая известная работа – информационный парадокс чёрных дыр. Если вы знаете хоть что-то по поводу физики, вот, что вам необходимо узнать. До Хокинга чёрные дыры не представляли собой парадокса. Да, если вы бросите книжку в ЧД, вы больше не сможете её прочесть. Поскольку до того, что пересекло горизонт событий ЧД, уже нельзя дотянуться снаружи. Горизонт событий – замкнутая поверхность, внутри которой поймано всё, даже свет. Поэтому информация никак не вырвется из ЧД, книга пропала. Это неприятно, но физиков это не волнует. Информацию из книги, возможно, и не увидеть, но ничего парадоксального в этом нет.
              Читать дальше →
            Самое читаемое