Интересные новости и факты (физика, техника)

[ArefievPV]

Физики запутали и измерили два макрообъекта
https://nplus1.ru/news/2021/05/06/macro-entanglement

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.

[ArefievPV]

Физики построили создающий материю из вакуума лазер
https://nplus1.ru/news/2021/05/11/1023

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... 

[ArefievPV]

В чем парадокс ЭФФЕКТА НАБЛЮДАТЕЛЯ? | Кот Шрёдингера и параллельные миры

В этом выпуске разбираемся с многометровой интерпретацией квантовой механики. Именно она предсказывает существование параллельных миров и альтернативных реальностей.

Многомировая интерпретация легко объясняет эффект наблюдателя, парадокс кота Шредингера, двухщелевой эксперимент и многие другие загадки квантовой физики. После просмотра выпуска ваше представление об устройстве Вселенной поменяется раз и навсегда!

0:00 Умный Ганс.
1:31 Intro.
3:29 Умная камера.
5:09 Эффект наблюдателя в макромире.
6:14 Квантовая суперпозиция.
7:22 Разрушение суперпозиции.
8:30 А в чем парадокс?
10:15 Волновая функция.
11:05 Квантовая запутанность.
13:28 Параллельные миры.
14:40 Декогеренция.
16:28 Миром правит хаос!
17:07 Двухщелевой эксперимент.
17:50 Кот Шредингера.
18:47 Волновая функция Вселенной.
19:36 Будущее Вселенной.
20:44 Outro.
21:41 Важная новость!

[ArefievPV]

Для общего кругозора:

Как считают нанометры, как их на самом деле надо считать, и почему не все с этим согласны
https://www.ixbt.com/platform/nanometers-2020.html

[ArefievPV]

Так существует ли ЭФИР? Или нет?

Концепция эфира была принята многими учеными 19 века. Однако, теория относительности поставила крест на ее развитии.

Современная физика не использует понятие эфира, но, зато, активно оперирует виртуальными частицами, квантовыми полями, темной энергией! Может быть это "новый" эфир? Просто названный другим именем?

В этом выпуске мы окунёмся в историю физики и разберемся, в чем были плюсы и минусы эфирной теории, и поймем, повторяется ли история вновь или идет по совершенно другому пути?

Таймкоды:
0:00 Эфир в таблице Менделеева.
1:26 Intro.
3:05 Профессия Data Science.
5:03 Наука в 19 веке.
6:16 Как обнаружить эфир?
7:06 Эксперимент Майкельсона-Морли.
7:44 Теория эфира Лоренца.
8:42 Эйнштейн VS Пуанкаре.
9:34 Почему отказались от эфира?
10:17 Абсолютный покой во Вселенной.
11:30 Уравнения Максвелла.
12:37 Частицы - это поля!
14:52 Радио без батареек.
15:56 Виртуальные частицы и темная энергия.
17:24 Ось зла.
19:27 Чушь от великих ученых.
20:42 Outro.

[ArefievPV]

Химики МГУ открыли новый вид сверхпроводимости
https://www.msu.ru/science/main_themes/khimiki-mgu-otkryli-novyy-vid-sverkhprovodimosti.html

Сотрудники кафедры неорганической химии химического факультета МГУ Андрей Шевельков и Валерий Верченко обнаружили новый вид сверхпроводимости при низких температурах в соединениях галлия и молибдена. Подробное описание механизма и разработка методики направленного синтеза соединений позволит существенно расширить область применения этих соединений за счет использования более дешевых химических элементов, чем те, что составляют современные коммерческие сверхпроводники. Основные результаты исследований опубликованы в журналах Inorganic Chemistry Frontiers и Dalton Transaction.

Сверхпроводники – вещества, электрическое сопротивление которых при понижении температуры ниже критической отметки становится равным нулю. Этот класс веществ интересен, в первую очередь, своей способностью передавать электричество без потерь. Сверхпроводники используются в высокоточных приборах для исследования космоса, атомных электростанциях, магнитных томографах. Однако на данный момент все элементы, обладающие низкотемпературной сверхпроводимостью, либо токсичны (свинец, висмут, таллий), либо слишком дороги (например, тантал). Поэтому перед учеными стоит задача создать безопасный и экономически выгодный сверхпроводник. Чистые металлы уже исследованы, и теперь ученые занимаются соединениями, состоящими из металлов разных блоков Периодической Системы.

Как говорят химики, соединения галлия и молибдена изначально рассматривались как перспективные сверхпроводники. А в процессе их изучения выяснилось ещё кое-что: «Из литературы было известно только одно соединение галлия и молибдена со сверхпроводящими свойствами – Mo8Ga41, – рассказал профессор химического факультета МГУ Андрей Шевельков. – Мы обратили внимание на то, что это соединение по структуре имеет сходство с веществами, которые мы ранее рассматривали в качестве потенциальных термоэлектриков (веществ, способных преобразовывать электричество в тепло, и наоборот – прим.). Однако сам механизм сверхпроводимости в этом соединении описан очень скудно. Поскольку подобные структуры – это область наших интересов, мы провели несколько опытов, которые показали, что параметры сверхпроводимости нетривиальны, и соединение не единственное в своем роде. После этого началась серия исследований длиной в 5 лет, в течение которых было найдено около 10 соединений с похожими показателями сверхпроводимости».

На сегодня существует 2 группы сверхпроводников – так называемые проводники I и II рода. Они обе описаны современной теоретической физикой, а механизм сверхпроводимости в них подробно изучен. «Сейчас мы нашли аномальные сверхпроводники, физика которых пока непонятна. Она описана лишь экспериментально и точно не укладывается ни в один из типов. Мы можем только привести основные параметры сверхпроводимости, табулировать их, обозначить отличия от известных видов проводников. Один из параметров, на который мы обратили особое внимание – взаимодействие электронов атомов с согласованными колебаниями кристаллической решетки, которое по силе в разы превосходит наблюдаемое в проводниках I и II рода. Возможно, именно поэтому у ряда соединений молибдена с галлием появляются сверхпроводящие свойства. Для нас важно понять не только природу и механизм этого типа сверхпроводимости, но и то, как можно на него влиять. В этом процессе задействованы физики и химики. Наша роль – изучить процесс образования этих соединений, синтезировать новые и показать, что их физические свойства нетипичны для уже существующих сверхпроводников», – пояснил Андрей Шевельков.

[ArefievPV]

Скорость света никто не измерял [Veritasium]

Скорость света — одна из самых важных констант в физике. Учитывая, как активно и успешно её используют во всевозможных расчетах, сомневаться в достоверности её значения было бы странно… вот только никто не знает, сколько времени нужно фотону, чтобы пролететь из точки А в точку Б, мы знаем лишь продолжительность путешествия туда-обратно и предполагаем, что скорость одинакова в обоих направлениях. Но что, если мы не правы, и возможно ли как-то это проверить? Об этом и расскажет Дерек Маллер в новом видео.

[ArefievPV]

Земля начала приближаться к Солнцу
https://www.popmech.ru/science/news-718243-zemlya-nachala-priblizhatsya-k-solncu/?from=main_2

Это событие происходит в истории планеты уже не впервые, и у нас есть простое объяснение.

Скоро Земля станет ближе к Солнцу более чем на 5 млн километров

В центральной части России стоит жаркая засушливая погода, виной чему, кроме всего прочего, является наше Солнце. Но вы удивитесь, узнав, что в данный момент (с 2 по 6 июля) Земля находится в самой удаленной от Солнца точке своей орбиты — в афелии. То есть сейчас расстояние между Землей и Солнцем составляет 152 100 527 километров или на 5 007 364 километров дальше от Солнца, чем 2 января, когда Земля находится в перигелии (ближайшей точке к Солнцу) — разница в расстоянии 3,3%, а получаемом тепле — 7%. Да, орбита Земли не идеально круглая, а вытянутая. Теперь, а точнее с завтрашнего дня, наша планета начинает приближаться к Солнцу.

Если бы спросите людей, в каком месяце Земля ближе всего к Солнцу, то, скорее всего, получите ответ «в июне, июле или августе». Но жара не имеет никакого отношения к расстоянию от Земли до Солнца. Секрет лета и зимы — в наклоне оси нашей планеты на 23,5 градуса. Поэтому Солнце находится над горизонтом разное количество времени зимой, весной, летом и осенью. Также наклон оси определяет, под каким углом солнечные лучи падают на планету (чем ближе угол к прямому, тем жарче).

Кстати, вот интересный факт: преобладание больших массивов суши в Северном полушарии приводит к тому, что зимы здесь холоднее, а лето жарче, чем в Южном полушарии.

[ArefievPV]

Откуда берется МАССА у частиц?

Из многих научпоп роликов мы знаем, что масса у частиц появляется благодаря бозону Хиггса. Однако, это не совсем так! Благодаря ему образуется меньше 1% от всей массы Вселенной, все остальное появляется без его участия!

В этом выпуске мы обсудим как на самом деле появляется масса наших тел и всего остального, а так же обсудим где антивещество прячется внутри нас, почему бозон Хиггса - это кот среди частиц, чем протон похож на школьную дискотеку и как частицы поедают друг друга!

Таймкоды:
0:00 Дефект массы.
1:16 Intro.
2:47 Самый простой путь в IT.
4:23 Частицы стандартной модели.
5:24 Все механизмы обретения массы.
7:20 Как устроены протоны и нейтроны?
10:19 Процентный состав массы протона.
11:45 Невесомая коробка с фотонами.
13:27 Поле Хиггса и бозон Хиггса.
15:27 Механизм Хиггса. Масса W и Z бозонов.
16:18 Нарушение киральной симметрии. Масса кварков и лептонов.
18:36 Как формируется масса протона?
19:59 Outro.
21:02 Телефон Белла.
21:58 Сеанс связи.

[ArefievPV]

Мифы и правда о КРОТОВЫХ НОРАХ!

Кротовые норы, или червоточины, способны перенести нас в любую точку Вселенной за считанные секунды. Это удивительные объекты, но часто очень плохо объясняют, как именно они работают.

В этом выпуске мы обстоятельно разберемся, как создать червоточину, при чем тут черные и белые дыры, зачем нужны 6 дополнительных измерений и экзотическая материя, можно ли путешествовать во времени с помощью кротовых нор и многое другое!

Тайминги:
0:00 Объяснение за 17 секунд.
0:18 Intro.
1:56 Космические сражения.
3:19 Теория относительности, черные и белые дыры.
5:10 Мост Эйнштейна-Розена (непроходимая червоточина).
8:15 Проходимая кротовая нора Торна-Морриса.
10:20 Экзотическая материя.
11:46 Как искривлять пространство Вселенной в гиперпространстве?
13:29 Пространство анти-де Ситтера.
14:38 Как создать кротовую нору?
16:10 Как создать машину времени?
17:34 Другие модели кротовых нор.
18:05 Outro.

[ArefievPV]

Двигатель искривляющий пространство реален? Эксперименты, наука и история Варп-двигателя.

Реален ли Варп-двигатель? Откуда взялась эта идея? Как он работает? Действительно ли его разрабатывают в NASA? Проводились ли какие-то эксперименты? Узнали ли мы в последнее время что-то новое? Обо всем этом поговорим в новом выпуске Космос Просто.

[ArefievPV]

Гидродинамическая спиновая решетка обрела порядок под воздействием силы Кориолиса
https://nplus1.ru/news/2021/08/16/hydro-spin-lattices

Физики воспроизвели одномерные и двумерные макроскопические спиновые решетки из прыгающих на поверхности силиконового масла капель и выяснили, что изменение геометрии решетки способно перевести систему из антиферромагнитного состояния в ферромагнитное, а ее вращение как целого индуцирует ненулевую эффективную намагниченность, нарушая зеркальную симметрию системы. Статья опубликована в Nature.

P.S. Всю статью не буду сюда тащить (по ссылке можно просмотреть), процитирую только часть (пояснения по моделям-аналогам):

Несмотря на большой успех квантовой механики как физической теории, среди ученых до сих пор нет консенсуса в понимании таких фундаментальных явлений, как коллапс волновой функции, корпускулярно-волновой дуализм, одночастичная дифракция и интерференция частиц и так далее.

Одной из теорий, которая может объяснить многие не поддающиеся логике процессы квантового мира, является теория де Бройля — Бома, в которой волновая функция однозначно определяет траекторию частицы с помощью управляющего уравнения.

В свете этой теории особый интерес вызывает исследование гидродинамических аналогов квантовых систем, в которых на макромасштабе можно наблюдать, как частица направляется волной-пилотом, которую она сама и создает.

Под гидродинамическими квантовыми аналогами понимают системы из движущихся по поверхности жидкости капель. Дело в том, что капля может прыгать над вибрирующей жидкостью нескончаемо долго, не касаясь поверхности из-за постоянно возобновляющейся прослойки воздуха. Когда амплитуда ускорения ванны достаточно высока (но все еще ниже порога неустойчивости Фарадея), при отскоке капля порождает на поверхности жидкости волну, живущую достаточно долго, чтобы при следующем контакте капли с поверхностью отклонить ее от вертикального движения. В результате капля превращается в «ходока» и может перемещаться по поверхности жидкости с постоянной скоростью.

Таким образом капля и волна образуют единую систему, в которой не только волна определяет движение частицы, но и движение частицы определяет форму волны. Более того, эта форма также зависит от ранее сгенерированных волн, что наделяет ее памятью об уже пройденном каплей пути.

Корпускулярно-волновые свойства ходоков вдохновили ученых на попытки воспроизвести квантовые явления в макроскопическом масштабе. Выяснилось, что прыгающие капли так же, как и квантовые частицы, проявляют дифракцию и интерференцию при прохождении через одну и две щели.

Также ученые обнаружили, что при изменении скорости вращения вибрирующей ванны капля ходит по орбитам дискретного радиуса, подобно тому, как заряженная частица в магнитном поле принимает дискретные значения энергии (уровни Ландау).

Не менее удивительным оказалось поведение капли, случайно блуждающей по круглой ванне — распределение плотности вероятности местоположения ходока имело вид, очень похожий на распределение электрона в квантовом загоне. И это отнюдь не весь список.

Прыгающие капли также могут объединяться в устойчивые пары, тройки и целые решетки различных геометрических форм и размеров.
.....
По словам авторов, изучение динамики гидродинамического спина во вращающейся ванне может пролить свет на механизмы, отвечающие за поляризацию спина в магнитном поле. Также физики отмечают, что двумерные спиновые решетки предоставляют многообещающую платформу для изучения геометрической фрустрации и топологического порядка спиновых решеток на макромасштабе.

Гидродинамические аналоги квантовых систем — не единственные макроскопические реализации квантовых явлений. Так, недавно физики квантово запутали две вибрирующие мембраны, а в 2018 году ученые впервые пронаблюдали топологический порядок в классической спиновой системе.

[ArefievPV]

Модель тороидальной Вселенной хорошо объясняет спектр флуктуаций реликтового излучения
https://elementy.ru/novosti_nauki/433851/Model_toroidalnoy_Vselennoy_khorosho_obyasnyaet_spektr_fluktuatsiy_reliktovogo_izlucheniya

Один из важнейших инструментов изучения эволюции Вселенной — анализ неоднородностей реликтового микроволнового излучения, в которых «отпечатались» флуктуации плотности вещества во времена происходившей приблизительно через 375 тысяч лет после Большого взрыва рекомбинации (то есть образования нейтральных атомов из заполнявшей пространство плазмы). В микроволновом фоне закодированы важные свойства пространства-времени: кривизна пространства и его топология.

По современным данным, если Вселенная и имеет ненулевую кривизну, то она очень мала, а точность наблюдений пока не позволяет определить, отлична ли она от нуля. При этом наблюдаемые неоднородности микроволнового фона не очень согласуются с теоретическими предсказаниями для плоского евклидова пространства. Группа физиков из Германии и Франции предложила теоретический способ избавиться от этого противоречия. По их гипотезе наша Вселенная, хоть и является плоской, но имеет топологию трехмерного тора. Проведенное моделирование показало, что лучше всего с реальными данными эта гипотеза согласуется, если ребро элементарного куба для этого тора в три раза превосходит размеры видимой части Вселенной.

Краткая история Вселенной

По современным космологическим представлениям Вселенная возникла 13,7–13,8 млрд лет назад (см. Большой взрыв). В первые доли секунды своего существования Вселенная расширялась экспоненциально быстро — этот период называют космологической инфляцией. Что послужило причиной начала инфляции и сколько она продолжалась, — в настоящее время не совсем понятно. Ученые надеются, что смогут разрешить эту загадку с появлением полноценной теории квантовой гравитации, но ясно, что речь идет буквально о мгновении по нашим меркам — весь процесс длился, по нынешним оценкам, не больше 10−30 секунды. Затем Вселенная продолжила расширяться, но уже существенно медленнее — по степенному закону.

Сам Большой взрыв в инфляционной теории — это превращение гипотетического инфлатонного поля (взаимодействие которого с гравитацией привело к инфляции) в окружающее нас вещество (как обычное, так и темное) и излучение (есть разные терминологические традиции насчет того, что именно считать «Большим взрывом»: иногда так называют первичную сингулярность, из которой возникла Вселенная, и тогда описываемый в этом предложении процесс именуют первичным разогревом). Расширение Вселенной сопровождалось падением температуры вещества (аналогично тому, как ведут себя газы в привычных нам условиях). Температура вещества во Вселенной в момент Большого взрыва также доподлинно неизвестна — в разных моделях инфляции она различается. Обычно считается, что она была близка к так называемой энергии великого объединения, при которой три фундаментальных взаимодействия — электромагнитное, слабое и сильное — объединяются в одно. Эта температура приблизительно равна 1028 К (в физике температуру и энергию часто отождествляют: например, 1 эВ соответствует температуре 11 600 К).


Рис. 2. Краткая история эволюции Вселенной. Время идет по горизонтали слева направо, а вертикальная координата соответствует размеру Вселенной, которая расширяется. Рисунок с сайта ru.wikipedia.org

Через несколько микросекунд после Большого взрыва температура упала до энергии фазового перехода, при которой свободные кварки и глюоны объединяются в адроны (к которым, в частности, относятся и протоны с нейтронами, из которых состоят атомные ядра), в тот момент она была равна приблизительно 3 триллионам градусов Кельвина. Еще примерно через одну секунду начался первичный нуклеосинтез — образование первых атомных ядер из протонов и нейтронов. Этот процесс закончился приблизительно через 300 секунд, благодаря ему сформировались изотопы водорода и гелия, а также ядра лития (которых, впрочем, было очень мало). Все более тяжелые элементы возникли существенно позднее уже в результате термоядерных реакций в звездах и вспышек сверхновых. После этого вещество во Вселенной представляло собой смесь ионизированных газов электронов и атомных ядер (кроме этой смеси во Вселенной присутствовали темная энергия и нейтрино, но они для дальнейшего рассказа не важны).

Следующим этапом — ключевым в рамках этой новости — является рекомбинация, случившаяся примерно через 375 тысяч лет после Большого взрыва. В этот момент температура Вселенной упала ниже энергии связи в атоме водорода, равной примерно 150 000 К. На самом деле все несколько сложнее: из-за эффекта Саха (см. Saha ionization equation) температура рекомбинации еще примерно в 50 раз ниже и составляет около 3000 К, в эти детали мы вдаваться не будем. Рекомбинация — это образование нейтральных атомов из заряженных протонов и электронов. До рекомбинации фотоны активно взаимодействовали с заряженными элементарными частицами, постоянно поглощаясь и излучаясь, а после образования атомов они почти перестали взаимодействовать с веществом. Эти фотоны, — излученные буквально на заре времен, мы наблюдаем сейчас как реликтовое излучение (точнее, те из фотонов, которым повезло с тех пор не провзаимодействовать с веществом в любой его форме, — будь то нейтральный межзвездный газ, звезды, планеты или что-нибудь еще).

Исследование реликтового излучения дает нам ценнейшую информацию о неоднородностях плотности вещества в момент его излучения, возникших из-за квантовых флуктуаций на самых ранних стадиях эволюции Вселенной. Они зависят от кривизны пространства (а именно она ответственна за тяготение в рамках современной релятивистской теории гравитации — общей теории относительности Эйнштейна), которая в остальном слабо влияет на эволюцию Вселенной. Наблюдения показывают, что если пространство и искривлено, то очень слабо (это явление находит очень естественное объяснение в рамках инфляционной теории) — точность современных наблюдений вообще не позволяет сказать, отлична ли она от нуля.

До образования первых звезд и галактик из первичных неоднородностей плотности примерно через 400 миллионов лет после Большого взрыва длились так называемые «темные века» — никаких источников света во Вселенной не было. И только с появлением первых звезд Вселенная становится похожей на то, что мы можем наблюдать сейчас.

P.S. Видео от Побединского:

Вселенная НЕ бесконечна?



P.S. Какой замечательный пончик... 

Добавлю навигатор и преамбулу к видео:

Почему мы считаем, что Вселенная бесконечна? Вдруг она имеет конечный размер? Может быть она замкнута, или имеет совершенно необычную форму? Почему Вселенная может быть похожа на бублик или тор, как на это влияет скорость света, и можно ли обойти Вселенную по кругу? Обо всем этом - в выпуске!

Таймкоды
00:00 Научные конструкторы.
00:54 Введение.
02:00 Наблюдаемая часть Вселенной.
03:22 Вселенная замкнута на себя, или нет?
05:55 Топология.
07:34 Форма Вселенной.
09:00 Заключительные слова.

[ArefievPV]

ЦИКЛИЧЕСКАЯ ВСЕЛЕННАЯ. Что будет после того, как вселенная сожмется?

В последние годы вновь активно рассматриваются гипотезы о возможной цикличности Вселенной. В этих космологических теориях Вселенная, вместо «одноразового» бесконечного расширения, периодически сжимается до какого-то объема, а потом снова испытывает Большой Взрыв.

В журнале АСТРОФИЗИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ ученые Н. Н. Горькавый и С. А. Тюльбашев рассматривают что происходит с черными дырами в такой осциллирующей вселенной.

00:00 Астрофизический бюллетень.
01:42 Осциллирующая Вселенная.
03:46 Чайник Рассела.
04:20 Черные дыры при сжатии Вселенной.
06:16 Гравитационные волны.
07:08 Сверхмассивные черные дыры.
10:54 Черные дыры в роли темной материи.
11:52 Микролинзирование.
12:41 Нейтронные звезды.

P.S. Ссылка на статью:

АСТРОФИЗИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ, 2021, том 76, № 3, с. 285–305
«ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ И НЕЙТРОННЫЕ ЗВЕЗДЫ В ОСЦИЛЛИРУЮЩЕЙ ВСЕЛЕННОЙ»
https://www.sao.ru/Doc-k8/Science/Public/Bulletin/Vol76/N3/ASPB285.pdf

[ArefievPV]

Корпускулярно-волновой дуализм фотона подтвердили экспериментально
https://nplus1.ru/news/2021/08/20/dual-sense

Группа физиков из Южной Кореи экспериментально подтвердила справедливость соотношений, описывающих то, в какой степени фотон может быть интерпретирован как частица или волна. Для этого они воспользовались результатами опытов в схеме однофотонной интерферометрии с частотной гребенкой. Работа опубликована в Science Advances, краткое ее изложение приводит Phys.org.

Корпускулярно-волновой дуализм – это концепция, описывающая свойство микроскопических объектов проявлять себя по-разному при интерпретации их поведения через классические категории «частица-волна». Такое «странное» поведение было причиной бурных дискуссий среди физиков в начале XX века, пока, наконец, оно не было удовлетворительно объяснено через квантовую механику, где состояние любого объекта описывается через векторы (лучи) гильбертова пространства, а для полного описания явлений, в которых он участвует, необходимо два взаимоисключающих друг друга набора классических понятий (принцип дополнительности Бора).

Несмотря на это, ученые продолжали исследовать корпускулярно-волновой дуализм. Главным образом их интересовало количественное описание степени того, чем именно – волной или частицей – можно считать объект (для таких объектов был введен даже отдельный термин, «квантон»). В первых теоретических работах это делалось в контексте знаменитого мысленного эксперимента о пролете электрона или фотона через две щели. Степень «волновости» оценивали по резкости (видимости) интерференционной картины, а «частичности» – по предсказуемости траектории.

На практике физики проводят аналогичный эксперимент, только вместо двух щелей они используют светоделитель (для фотонов), который направляет потоки в разные плечи интерферометра. Со временем физиков стали интересовать количественные соотношения дополнительности для сложных систем, где могут возникать запутанные состояния нескольких квантонов. Оказалось, что свойства дополнительности в них тесно связаны со степенью запутанности, однако до недавнего времени не существовало экспериментального свидетельства такой связи.

В своей новой работе команда физиков из Института фундаментальных наук, Южная Корея, под руководством Тай Хён Юн (Tai Hyun Yoon) предложила использовать оптическую схему, использованную ими для демонстрации однофотонной интерферометрии с частотной гребенкой, для проверки предсказанных ранее соотношения дополнительности. Схема состоит из двух СПР-кристаллов, которые подвергаются синхронизированной лазерной накачке равной амплитуды. На выходе из кристаллов физики смогли получить одиночные сигнальные фотоны в суперпозиционном состоянии с управляемой когерентностью, сопряженные с фотонами в холостой моде. Фотонная мода смешивает состояние квантона, причем степенью этого смешивания можно управлять с помощью затравочного лазера и контролировать с помощью фотоприемников. Фактически, холостые фотоны служат детектором того, по какому из плечей идут сигнальные фотоны.


Схема эксперимента. PPLN1 и PPLN2 – это СПР кристаллы, BS1, BS2 и BS3 – светоделители, DA и DB – детекторы холостой моды. PD – фотодетектор, фиксирующий квантовую интерференцию между сигнальными фотонами.

Авторы обратили внимание, что данные, полученные ими ранее на этой установке, могут быть использованы для исследования связи видимости, предсказуемости и запутанности. Они провели теоретический анализ, подтвердивший связь этих величин, выведенную ранее их предшественниками для других физических систем. Управляя числом фотонов в холостых модах с помощью маломощного затравочного лазера, а, следовательно, и чистотой состояний сигнальных фотонов, авторы убедились, что экспериментальные данные с хорошей точностью описываются выведенными соотношениями.

Физики отмечают, что продемонстрированная ими схема может быть полезна для приложений, где требуется производить манипуляции удаленными запутанными состояниями только оптическими методами. Они также надеются, что проведенная ими работа станет существенным шагом к пониманию феномена корпускулярно-волновой дуальности и принципа дополнительности, а также снимет налет загадочности с двухщелевого эксперимента, которым наделил его еще Фейнман в своих знаменитых лекциях.

За прошедший век существования квантовой механики физики продолжают делать открытия, затрагивающие ее основы. Так, мы уже рассказывали, как они подтвердили принцип дополнительности для атомов и убедились в существовании «неклассических» траекторий в эксперименте с тремя щелями.

P.S. Дополнительные ссылки:

Эксперимент Уилера подтвердил принцип дополнительности для атомов
https://nplus1.ru/news/2015/06/12/atoms-backward-causation

Существование «неклассических» траекторий подтвердили в эксперименте с тремя щелями
https://nplus1.ru/news/2017/01/18/non-classical-trajectory