Как стать автором
Обновить
181.32

Физика

Наука об окружающем нас мире

Сначала показывать
Порог рейтинга
Уровень сложности

Могут ли в нашей Вселенной существовать магнитные монополи?

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 8 мин
Количество просмотров 18K

Разные элементарные частицы нашей Вселенной обладают разными свойствами, и в сумме этих свойств набирается довольно много. Кварки, согласно квантовой хромодинамике (КХД), могут иметь «цвета», принимающие одно из трёх значений или «зарядов»: красный, зелёный и синий. Антикварк может принимать один из трёх антицветов: антикрасный, антизеленый и антисиний (обозначаются как голубой, пурпурный и жёлтый, соответственно). Глюоны представляют собой смесь двух цветов, например, красного и антизеленого, что и составляет их цветовой заряд. В КХД восемь глюонов из девяти возможных комбинаций цвета и антицвета считаются уникальными.

Все три цвета, смешанные вместе, или любой из этих цветов и его дополнение (или отрицание) являются «бесцветными» или «белыми» и имеют чистый цветовой заряд, равный нулю. Вследствие свойства сильного взаимодействия, называемого цветовым ограничением, у свободных частиц цветовой заряд равен нулю.

Многие частицы обладают массой (в каком-то смысле это тоже некий вид заряда), но есть и такие, которые её лишены — к примеру, фотоны, переносящие электромагнетизм и глюоны, переносящие сильное взаимодействие, а возможно и гравитоны – гипотетические переносчики гравитационного взаимодействия.
Читать дальше →
Всего голосов 68: ↑65 и ↓3 +62
Комментарии 52

Двухтрубные системы отопления тупикового и попутного типа. Мнимая магия «петли Тихельмана»

Время на прочтение 21 мин
Количество просмотров 46K

Двухтрубные системы отопления тупикового и попутного типа. В чём разница и что об этом говорят современные строительные нормы.

Ранее в одной из статей я уже рассказывал об однотрубных системах отопления.

Теперь настала очередь рассмотреть особенности проектирования и эксплуатации двухтрубных систем, которые крайне популярны у частных домовладельцев в ИЖС.

Так же двухтрубные вертикально-стояковые системы отопления пытаются применять и в многоквартирных домах.

Далее мы рассмотрим гидравлический расчёт систем для одного этажа частного дома с периметром в те же 50м для дом 10х15м по внутренним стенам (150м.кв на этаж).

А позже попытаемся применить те же подходы для максимальной высоты 50м в стояковой системе высотного дома.

Тупиковая система

Тупиковой схемой системы отопления называют такую схему, где трубы подачи и обратки выходят из одной начально точки, а сами трубы идут параллельно друг другу.

Читать далее
Всего голосов 74: ↑70 и ↓4 +66
Комментарии 173

Самые дорогие материалы в науке совсем не те, о которых вы могли подумать

Время на прочтение 4 мин
Количество просмотров 27K

После семилетнего путешествия и преодоления почти 6 млрд км космический аппарат НАСА OSIRIS-REx утром 24 сентября 2023 г. мягко приземлился в пустыне штата Юта с ценным грузом. Аппарат доставил на Землю образец с астероида Бенну.

Примерно 250 гр материала, собранного с астероида массой 85 млн тонн, поможет учёным узнать о формировании Солнечной системы, в том числе о том, есть ли в таких астероидах, как Бенну, химические компоненты для жизни.

Бюджет миссии НАСА составлял $800 млн, а в итоге стоимость 255 г образцов составит около $1,16 млрд. Но самый ли это дорогой из известных материалов? Даже близко нет.

Читать далее
Всего голосов 70: ↑66 и ↓4 +62
Комментарии 52

Дайджест научпоп-новостей за неделю, о которых мы ничего не писали

Время на прочтение 7 мин
Количество просмотров 4.6K

• Луна оказалась старше, чем считалось ранее

• Исследователи разработали метод сканирования всего тела, демонстрирующий реакцию иммунной системы организма на вирусную инфекцию

• Китай строит крупнейший в мире подводный телескоп для поиска неуловимых нейтрино

• Инженеры зафиксировали хаотичное поведение в самых простых электронных схемах

• В эксперименте с квантовой запутанностью учёные провели симуляцию путешествия частиц во времени

• Лазеры с искусственным интеллектом смогут уводить космический мусор с траектории столкновения

Читать далее
Всего голосов 27: ↑26 и ↓1 +25
Комментарии 7

Истории

Очень большие числа в физике

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 3 мин
Количество просмотров 27K

В физике есть понятие естественности (naturalness). Когда мы получаем безразмерный коэффициент, то мы ожидаем, что это безразмерный коэффициент, 'утекший' из математики. Но иногда в формулах возникают коэффициенты, которые никак не следуют из чистой математики, как правило, это производные параметров стандартной модели. Иногда эти коэффициенты очень велики.

Читать далее
Всего голосов 67: ↑63 и ↓4 +59
Комментарии 87

Электромагнетизм и некоторые интересные явления и процессы

Уровень сложности Простой
Время на прочтение 12 мин
Количество просмотров 14K
Картинка Freepik

Электромагнитные явления (молния, притягивающие свойства натёртого янтаря) люди наблюдали на протяжении всей истории, тем не менее упорядоченные научные знания впервые появились только около 200 лет назад, но, даже сейчас, несмотря на проработанность теории электромагнетизма, многие электромагнитные явления воспринимаются их изучающими несколько отстранённо, так как лежат за пределами непосредственного опыта, поэтому несложно понять, почему только в последние пару веков люди смогли связать воедино разнородные явления и создать более-менее стройную теорию.

Читать дальше →
Всего голосов 60: ↑56 и ↓4 +52
Комментарии 33

Роль личности в науке: нашли бы мы теорию относительности без Эйнштейна?

Уровень сложности Простой
Время на прочтение 8 мин
Количество просмотров 9.5K

Законы механики и всемирного тяготения Ньютона прекрасно описывают практически все земные явления, а также движения Луны и планет. В этом смысле Ньютон обеспечил прекрасный синтез двух ранее различных наборов явлений: земных и небесных. Однако, как и в случае со всеми теориями, сочетание экспериментальных результатов и концептуальных рассуждений в конечном итоге заставило отойти от теории тяготения Ньютона и заменить её общей теорией относительности (ОТО) Эйнштейна.

Со временем в теории Ньютона вскрылось в общей сложности три проблемы. Во-первых, концептуальная: согласно Ньютону сила тяготения между двумя телами была пропорциональна произведению инерционных масс тел. Таким образом, инерционная масса выполняла двойную функцию. В первую очередь она по определению, была мерой сопротивления объекта изменению скорости. А кроме того, инерционная масса была чем-то вроде «гравитационного заряда». Подобно тому, как электрический заряд определяет силу электростатических сил между двумя заряженными объектами, инерционная масса (она же гравитационный заряд) определяет силу соответствующей гравитационной силы. Именно по этой причине, как установил Галилей, все предметы падают на Землю с совершенно одинаковой скоростью. Причина такого двойного действия — полная загадка в контексте ньютоновской механики, но, по сути, тривиальное следствие эйнштейновской гравитации.
Читать дальше →
Всего голосов 58: ↑49 и ↓9 +40
Комментарии 21

Теория сборки: новая смелая «теория всего», которая объединяет физику и эволюцию

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 6 мин
Количество просмотров 18K

Физика — прекрасная основа для понимания нашей Вселенной, но в ней есть несколько заметных пробелов. Одним из них является эволюция. До сих пор непонятно, из каких процессов возникает жизнь, и каким законам это явление подчиняется. Биология, если подумать, должна соответствовать физическим теориям. То есть, входить в физику. Но пока что мы изучаем две эти науки отдельно друг от друга. Никто не понимает, как «подвязать» физику к эволюции, появлению различных характерных особенностей живых существ и сообществ. Мы даже не можем в точности определить, на каком этапе начинается жизнь, а в каком случае объект просто является самореплицирующейся химической структурой. Какого-то одного объективного показателя нет.

Точнее, не было до этого года. Одна из самых больших теорий, соединяющих физику и биологию, была в этом году сформулирована международной группой ученых во главе с физиком-теоретиком Сарой Уокер из Университета штата Аризона и химиком Ли Кронином из Университета Глазго.

Они назвали свою новую теорию «Теорией сборки» и заявляют, что она может помочь в поиске жизни в других мирах. В начале октября их работа была опубликована в журнале Nature.

Читать далее
Всего голосов 41: ↑38 и ↓3 +35
Комментарии 29

Наручные атомные часы стали ближе. Определение координат без GPS

Уровень сложности Простой
Время на прочтение 6 мин
Количество просмотров 28K

Прототип атомных часов CSIC образца 2004 года, источник. К сожалению, реальное устройство с управляющей электроникой оказалось гораздо массивнее

В своё время атомные часы сделали возможным создание спутниковых систем навигации вроде GPS, которые опираются на сверхточные синхронизированные часы.

Но сейчас перед человечеством стоит скорее обратная задача: мы хотим обеспечить точную навигацию по местности без GPS, и для этого нужны ещё более точные атомные часы, чем для работы GPS. Зная скорость и направление движения любого объекта, часы нового поколения обеспечат позиционирование с точностью до метра/сантиметра (в зависимости от их точности, а также точности других датчиков). В общем, главная задача теперь — решить проблему зависимости от спутниковой навигации, которая не всегда доступна.
Читать дальше →
Всего голосов 84: ↑75 и ↓9 +66
Комментарии 130

ЦЕРН увеличил объем своего хранилища до первого в истории эксабайта. Как хранятся данные Большого адронного коллайдера

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 6 мин
Количество просмотров 19K

Когда Большой адронный коллайдер запущен — как например, во время своего второго цикла, с начала 2015 года по 2018 год, — он обрабатывает события на частоте 40 МГц. Другими словами, он учитывает 40 миллионов событий в секунду. Это необходимо, чтобы отслеживать столкновения между частицами, длящиеся менее 25 наносекунд.

Каждое событие содержит в себе примерно 1 мегабайт данных. Это значит, что в систему во время работы коллайдера входит примерно 40 терабайт данных. В секунду! Абсолютно фантастический объем информации, ведь петабайт набирается примерно за полминуты. Около 72 000 средних жестких дисков заполнялись бы каждый час.

Обрабатывать всё это на такой же скорости не представляется возможным; для анализа подобных объемов данных после окончания работы установки требуются годы. Значительная часть отфильтровывается еще на этапе сбора, на что тоже уходят огромные вычислительные ресурсы. Но всё‑таки остальную часть информации нужно где‑то хранить. Для этого европейская организация по ядерным исследованиям (ЦЕРН) содержит самый большой ЦОД в мире.

Читать далее
Всего голосов 61: ↑61 и ↓0 +61
Комментарии 39

Недооценённый принцип квантового мира, без которого жизнь была бы невозможной

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 8 мин
Количество просмотров 17K


О каких законах, принципах и свойствах квантового мира обычно вспоминают люди, думая о физике элементарных частиц?

Кто-то, скорее всего, вспомнит принцип неопределённости Гейзенберга. Он гласит, что существует предел точности, с которой можно одновременно знать некоторые пары физических свойств частиц — например, положение и импульс. Другими словами, чем точнее измеряется одно свойство, тем менее точно может быть известно другое.

Говоря более формально, принцип неопределённости представляет собой одно из множества математических неравенств, накладывающих фундаментальное ограничение на произведение точности некоторых связанных пар измерений квантовой системы, таких как положение, x, и импульс, p. Такие парные переменные называются дополнительными или канонически сопряжёнными переменными. Принцип неопределённости, впервые введённый в 1927 году немецким физиком Вернером Гейзенбергом, утверждает, что чем точнее определено положение частицы, тем менее точно можно предсказать её импульс, исходя из начальных условий, и наоборот.
Читать дальше →
Всего голосов 70: ↑63 и ↓7 +56
Комментарии 27

Самодельные звукоизлучатели

Уровень сложности Простой
Время на прочтение 14 мин
Количество просмотров 17K
Картинка Upklyak, Freepik

Если посмотреть в сети, то многие самодельщики обходят стороной такую любопытную сферу приложения усилий, как самодельные звукоизлучатели. Тем не менее понимание этой области позволит создавать свои собственные звукоизлучающие устройства, практически из подножного материала, что само по себе может быть весьма занятным и полезным. Например, можно создать звуковую колонку из листа бумаги, которая будет очень дешёвой и её не страшно будет оставлять без присмотра (например, на даче). Эта же простота и понимание устройства, позволяет и попробовать создать колонку любого размера. Или же, собрать альтернативу широко известным типам звукоизлучающих устройств — электростатическую колонку (как заявляют очевидцы, обладающую поразительно кристальным звучанием). А если вы захотите получить простой и дешёвый источник громкого звука, чтобы отпугивать вредителей (например, птиц) или просто собрать сторожевую систему из электродвигателя — то сирена ваш выбор! Обо всём этом и не только — в этой статье.
Читать дальше →
Всего голосов 84: ↑82 и ↓2 +80
Комментарии 21

Сверхпроводящие материалы. Часть 1

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 9 мин
Количество просмотров 11K

Привет! Это моя первая статья на Хабр. Буду писать про то, чем занимаюсь в науке простыми и сложными словами.

Ну что, поехали читать про сверхпроводящие материалы.

Жамк
Всего голосов 67: ↑66 и ↓1 +65
Комментарии 28

Ближайшие события

Московский туристический хакатон
Дата 23 марта – 7 апреля
Место
Москва Онлайн
Геймтон «DatsEdenSpace» от DatsTeam
Дата 5 – 6 апреля
Время 17:00 – 20:00
Место
Онлайн

Существует ли пятая фундаментальная сила природы?

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 11 мин
Количество просмотров 33K

Последние несколько лет всё чаще можно услышать идею о том, что наша фундаментальная модель Вселенной неверна. Слишком много всего в ней не сходится. Например, постоянная Хаббла H0, показывающая скорость удаления объектов от нас. По одним измерениям (ярким далеким звездам) она равна 81100 км в час на каждый миллион лет. По другим (реликтовому излучению) — 74300 км в час. Математика верна, расстояния гигантские, но разница тут около 9%. Слишком много для простой неточности вычислений.

Ещё больше выходит разница при подсчетах значения σ8 (сигма-8), коэффициента скорости скопления космической материи. В зависимости от того, с какой стороны физики считать, разница выходит больше 15%, хотя мы используем экспериментальные данные с одного и того же устройства (в данном случае — с космической обсерватории Планка).

Стандартная космологическая модель не сочетается и с тем, что находит в далеких галактиках телескоп Джеймса Уэбба. Вплоть до того, что некоторые ученые предлагают повысить возраст нашей Вселенной в два раза, до 26,7 млрд лет, чтобы как-то привести в порядок математику.

В общем, наши самые успешные попытки измерить фундаментальные свойства Вселенной регулярно приводят к противоречащим друг другу результатам (привет, «Задача трёх тел»!). Чтобы как-то это объяснить, но не выбрасывать всю Стандартную модель, проще всего признать, что наша модель в принципе верна, просто в неё что-то не входит. Например, мы не знаем об одной из фундаментальных сил природы и поэтому не способны до конца собрать головоломку.

Такая фундаментальная сила вполне может быть: в последние 7 лет у нас появились тому некоторые доказательства.

Читать далее
Всего голосов 56: ↑54 и ↓2 +52
Комментарии 55

Правда ли, что при расширении Вселенной энергия не сохраняется?

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 10 мин
Количество просмотров 15K

Расширение Вселенной — это увеличение со временем расстояния между гравитационно несвязанными частями наблюдаемой Вселенной (галактиками и их скоплениями). Сложно представить, но Вселенная не расширяется «во что-либо», и «вокруг неё» не обязательно должно существовать какое-то «дополнительное» пространство – вся Вселенная просто становится больше.

Любому наблюдателю из любой части Вселенной покажется, что все галактики, кроме ближайших друг к другу (связанных гравитацией), удаляются со скоростями, в среднем пропорциональными их расстоянию от наблюдателя. Хотя объекты не могут двигаться быстрее света, это ограничение действует только для локальных систем отсчёта и не ограничивает скорости рецессии космологически удалённых объектов – в данном случае между ними появляется дополнительное пространство.

Космическое расширение является ключевой характеристикой космологии Большого взрыва. Математически оно может быть смоделировано с помощью метрики Фридмана-Леметра-Робертсона-Уокера, где оно соответствует увеличению масштаба пространственной части метрики пространства-времени Вселенной (которая определяет размер и геометрию пространства-времени). В этих рамках стационарные объекты со временем разбегаются друг от друга, поскольку пространство расширяется. Это представить ещё сложнее, но в рамках этой метрики можно принять эквивалентное расширению Вселенной описание, при котором пространство не расширяется, а объекты просто раздвигаются друг от друга.
Читать дальше →
Всего голосов 60: ↑59 и ↓1 +58
Комментарии 48

Сколько на самом деле звезд в нашей Вселенной?

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 10 мин
Количество просмотров 29K

Учитывая ~400 миллиардов звезд в Млечном Пути и ~6-20 триллионов существующих в нашей Вселенной галактик, кажется, что звезд в мире должно быть очень-очень много. Как минимум несколько септиллионов. Но на самом деле их может оказаться далеко не так много, как мы думаем. Всё это связано со скоростью формирования звезд во Вселенной и тем, как мы видим далекие галактики.

Читать далее
Всего голосов 45: ↑43 и ↓2 +41
Комментарии 30

Металлы с памятью формы

Уровень сложности Средний
Время на прочтение 11 мин
Количество просмотров 9.4K
Картинка Freepik

Многие слышали об интересном эффекте, который показывают некоторые сплавы, называемые «сплавами с эффектом памяти». После деформации они демонстрируют каучукоподобное поведение: если деформация небольшая, сплавы восстанавливают прежнюю форму при одной и той же температуре, и полностью восстанавливают форму при изменении температуры. Что они собой представляют и чем интересны?
Читать дальше →
Всего голосов 67: ↑67 и ↓0 +67
Комментарии 8

Для устранения хаббловской напряжённости потребуется нечто большее, чем тёмная энергия в ранней Вселенной

Время на прочтение 8 мин
Количество просмотров 4.4K

Наше лучшее на сегодня понимание Вселенной основано на космологической модели, известной под названием Лямбда-CDM. CDM означает Cold Dark Matter (холодная тёмная материя), поскольку большая часть материи во Вселенной - это не звёзды и планеты, а странная форма материи, тёмная и практически невидимая. Лямбда или L обозначает тёмную энергию. Этот символ используется в уравнениях общей теории относительности для описания параметра Хаббла, или скорости космического расширения. Хотя модель LCDM очень хорошо согласуется с нашими наблюдениями, она не идеальна. И чем больше данных о ранней Вселенной мы собираем, тем менее совершенной она кажется.

Главная трудность заключается в том, что всё чаще наши различные измерения параметра Хаббла не совпадают. Например, если для расчёта параметра использовать флуктуации реликтового излучения, то мы получим значение около 68 км/с на мегапарсек. Если же для измерения этого параметра использовать далёкие сверхновые, то мы получим значение около 73 км/с на мегапарсек. В прошлом погрешность этих значений была достаточно велика, чтобы они совпадали, но теперь мы измерили их с такой точностью, что они действительно расходятся. Эта проблема известна как хаббловская напряжённость - и это одна из самых серьёзных загадок космологии на сегодняшний день.

Читать далее
Всего голосов 25: ↑25 и ↓0 +25
Комментарии 26

Простой комплект для изучения сантиметровых радиоволн (СВЧ)

Уровень сложности Простой
Время на прочтение 6 мин
Количество просмотров 14K

Добрый день, решил написать статью про изготовление простого демонстрационного комплекта для изучения СВЧ радиоволн из максимально доступных компонентов, при этом не ставя под угрозу здоровье любопытствующих. Когда я учился в школе, ходил заниматься в радиотехнический кружок, и на уроках физики все ждал - когда можно будет потрогать руками школьный СВЧ передатчик и приемник, который был представлен в учебнике физики.

Читать далее
Всего голосов 125: ↑124 и ↓1 +123
Комментарии 21

18 самых больших неразгаданных тайн в физике

Уровень сложности Простой
Время на прочтение 14 мин
Количество просмотров 94K

В 1900 году британский физик Лорд Кельвин, как говорят, заявил: "В физике больше нет ничего нового для открытия. Все, что остается, - это все более точные измерения". В течение трех десятилетий квантовая механика и теория относительности Эйнштейна революционизировали эту область. Сегодня ни один физик не осмелился бы утверждать, что наши физические знания о Вселенной близки к завершению. Напротив, каждое новое открытие, кажется, открывает ящик Пандоры еще более глубоких вопросов в физике. Ниже представлена выборка наиболее глубоких открытых вопросов.

Читать далее
Всего голосов 113: ↑82 и ↓31 +51
Комментарии 186

Вклад авторов