Портал | Содержание | О нас | Пишите | Новости | Голосование | Топ-лист | Дискуссия Rambler's Top100

TopList Яндекс цитирования

НОВОСТИ
"РУССКОГО ПЕРЕПЛЕТА"

ЛИТЕРАТУРА

Новости русской культуры

Афиша

К читателю

Содержание

Публицистика

"Курск"

Кавказ

Балканы

Проза

Поэзия

Драматургия

Искания и размышления

Критика

Сомнения и споры

Новые книги

У нас в гостях

Издательство

Книжная лавка

Журнальный зал

ОБОЗРЕНИЯ

"Классики и современники"

"Слово о..."

"Тайная история творений"

"Книга писем"

"Кошачий ящик"

"Золотые прииски"

"Сердитые стрелы"

КУЛЬТУРА

Афиша

Новые передвжиники

Фотогалерея

Музыка

"Неизвестные" музеи

Риторика

Русские храмы и монастыри

Видеоархив

ФИЛОСОФИЯ

Современная русская мысль

Искания и размышления

ИСТОРИЯ

ХРОНОС

История России

История в МГУ

Слово о полку Игореве

Хронология и парахронология

Астрономия и Хронология

Альмагест

Запечатленная Россия

Сталиниана

ФОРУМЫ

Дискуссионный клуб

Научный форум

Форум "Русская идея"

Форум "Курск"

Исторический форум

Детский форум

КЛУБЫ

Пятничные вечера

Клуб любителей творчества Достоевского

Клуб любителей творчества Гайто Газданова

Энциклопедия Андрея Платонова

Мастерская перевода

КОНКУРСЫ

За вклад в русскую культуру публикациями в Интернете

Литературный конкурс

Читательский конкурс

Илья-Премия

ДЕТЯМ

Электронные пампасы

Фантастика

Форум

АРХИВ

2001

2000

1999

Фотоархив

Все фотоматериалы


Новости
"Русский переплет" зарегистрирован как СМИ. Свидетельство о регистрации в Министерстве печати РФ: Эл. #77-4362 от
5 февраля 2001 года. При полном или частичном использовании
материалов ссылка на www.pereplet.ru обязательна.

Тип запроса: "И" "Или"

30.04.2019
15:01

Предсказано замедление глобальной катастрофы

30.04.2019
13:02

"Гомер и Украина" - новое в литературном обозрении Соломона Воложина

29.04.2019
21:21

Ученые попытались сосчитать количество форм жизни на Земле

29.04.2019
19:43

Теплая поверхность океана ускорила таяние шельфового ледника Росса

29.04.2019
18:21

Ученые обнаружили условия, в которых вода не замерзает даже при экстремально низких температурах

29.04.2019
18:17

Ученые выяснили, как свет может "самозарождаться" в пустоте вакуума

29.04.2019
18:11

Астрономы не нашли светового "эхо" от слияния черной дыры и пульсара

29.04.2019
18:04

Красноярский ученый изобрел пену-сверхпроводник для очистки космоса

29.04.2019
16:44

Астрофизики моделируют «звучание» звезд в попытке глубже понять их структуру

29.04.2019
16:29

Астрономы открывают невероятно бедную металлами звезду

29.04.2019
14:47

Самое большое воздушное судно станет электрическим

29.04.2019
12:30

"Риск" - новое в литературном обозрении Соломона Воложина

28.04.2019
20:19

Хритос Воскресе!

28.04.2019
18:32

Раскрыта причина таинственной глобальной катастрофы

27.04.2019
23:02

"Общее впечатление" - новое в литературном обозрении Соломона Воложина

27.04.2019
18:51

«Спитцер» разглядел ударную волну невидимого джета галактики М87

27.04.2019
18:48

Сжатие кристаллов укажет на колебания фундаментальных постоянных

    Колебания постоянной тонкой структуры и отношение масс протона и электрона предложили искать по изменениям параметров кристаллической решетки — грубо говоря, по сжатию и расширению различных кристаллов. Теоретическая точность этого метода в десять тысяч раз превышает точность существующих установок. Статья опубликована в Physical Review Letters, кратко о ней сообщает Physics, препринт работы выложен на сайте arXiv.org.

    Некоторые теории, которые расширяют Стандартную модель и объединяют ее с Общей теорией относительности, предсказывают, что фундаментальные постоянные вовсе не являются постоянными, но изменяются со временем. Фактически, такие изменения отвечают новому взаимодействию, которое переносится очень легкими частицами, к тому же очень слабо взаимодействующими с обычной материей. Например, такие частицы могут отвечать за взаимодействие обычной и темной материи. Если это действительно так, то молодая Вселенная или далекие от нас области пространства могут заметно отличаться от привычного для нас мира. В частности, небольшие колебания фундаментальных постоянных могут заметно повлиять на синтез углерода и других химических элементов, из которых состоит органическая жизнь.

    Как правило, физики отслеживают предполагаемые изменения фундаментальных констант по переходам атомов между состояниями с разной энергией. Этот метод полагается на тот факт, что вероятность перехода зависит от безразмерных величин — постоянной тонкой структуры α (грубо говоря, заряда электрона) и отношения масс электрона и протона μ. Если эти постоянные «поплывут», то вероятности тоже изменятся, а вместе с ними сдвинется и спектр излучения атома. Например, если сравнить спектр излучения далеких галактик со спектром известных элементов, можно проверить, как постоянные отклонялись в прошлом от текущих значений. Если же очень точно измерять частоту колебаний атомных часов, можно оценить, как быстро они изменяются в данный момент.

    Как и ожидалось, оба этих способа изменений не видят, то есть для данного уровня точности приборов α и μ действительно являются фундаментальными постоянными. Например, астрономические наблюдения показывают, что за последние три миллиарда лет постоянная тонкой структуры изменилась не более чем на одну миллионную от текущего значения (относительное изменение менее 10−15 в год). А эксперименты с атомными часами ограничивают скорость ее относительного изменения одной стоквадриллионной (10−17) в год. Тем не менее, некоторые физики считают, что этой точности все еще недостаточно, чтобы ухватить изменения постоянных, и пытаются повысить чувствительность приборов с помощью новых методов.

    Группа ученых под руководством Питера Швердтфегера (Peter Schwerdtfeger) разработала метод, точность которого в десять тысяч раз превышает точность предыдущих методов. Другими словами, предложенный метод теоретически может почувствовать относительное изменение постоянной тонкой структуры и отношения масс протона и электрона порядка одной секстиллионной (10−21) в год. В основе нового метода лежит связь между параметрами кристаллической решетки и постоянными α и μ. Грубо говоря, в нерелятивистской квантовой механике размер атома определяется радиусом Бора aB = ℏ/mcα, где ℏ — приведенная постоянная Панка, m — масса электрона, c — скорость света. Когда α растет, aB уменьшается, и вещество как будто бы сжимается. Кроме того, межатомные расстояния зависят от отношения массы электрона и атомного ядра, которое примерно пропорционально μ. Следовательно, если очень точно измерить размеры кристалла, можно ограничить скорость изменения фундаментальных постоянных.

    Чтобы оценить работоспособность этого метода, ученые рассмотрели 16 кристаллов и рассчитали, как параметры их решетки зависят от α и μ. Двенадцать кристаллов состояло из атомов одного элемента: меди, серебра, золота, свинца, алюминия, ниобия, титана, углерода (алмаз), кремния, германия и олова (серого или белого). Оставшиеся четыре соединения были составными: оксид алюминия Al2O3, гексагональный карборунд и цинковая обманка SiC, карбид вольфрама WC. Выбор меди, кремния, ниобия, алюминия и оксида алюминия ученые объясняют высокой точностью существующих экспериментальных установок. Другие кристаллы ученые выбрали, чтобы исследовать периодические эффекты.

    Прежде чем вычислять параметры перечисленных кристаллических решеток, ученые рассмотрели газ двухатомных молекул. На этом этапе исследователи работали с димерами, образованными элементами подгрупп меди и углерода (Cu2, Ag2, Au2, C2, Si2, Ge2, Sn2, Pb2). Для каждого соединения физики рассчитали среднее межатомное расстояние молекул в рамках релятивистской теории связанных кластеров (relativistic coupled cluster) и теории функционала плотности (DFT). С одной стороны, в теории связанных кластеров относительная ошибка вычислений меньше (0,5 процента против 1,6 процента). С другой стороны, вычисления в теории DFT гораздо менее затратные. Поэтому в дальнейшем анализе ученые полагались только на нее, хотя и учитывали погрешности теории по сравнению с кластерным анализом.

    Затем физики численно рассчитали параметры a и c, описывающих решетку каждого кристалла (для некоторых решеток оба параметра совпали). Полученные значения совпали с экспериментом в пределах погрешности. Кроме того, исследователи оценили «чувствительность» параметров a и c к изменению α и μ, то есть отношение относительных приращений параметров решетки и приращений постоянных. Максимальной чувствительностью к изменению постоянной тонкой структуры обладал свинец (Kα = da/a × α/dα ≈ −0,294), минимальной — цинковая обманка (Kα ≈ −0,00035).

    Чтобы превратить эти теоретические оценки в реальные результаты, ученые предложили использовать одну из двух экспериментальных схем. Во-первых, относительные изменения размера можно почувствовать с помощью оптического резонатора, частота которого зависит от размера полости. Во-вторых, еще точнее такие колебания ухватывают интерферометры, аналогичные гравитационным интерферометрам LIGO/Virgo. Чтобы снизить систематические погрешности, возникающие из-за особенностей установки, ученые предлагают сравнивать колебания параметров двух разных материалов или одного материала (если для него a≠c), измеренные на одной и той же установке. Для лучшего результата нужно брать чувствительности с разным знаком.

    Например, если взять золотой брусок (Kα ≈ −0,161) и алмаз (Kα ≈ −0,00022), и положить скорость изменения постоянной тонкой структуры dα/α = 10−17 в год (уровень текущей границы чувствительности приборов), то за год отношение относительных приращений длины образцов достигнет −1,6×10−18. В то же время, в настоящее время точность оптических резонаторов достигает 5,8×10−19 после часового усреднения. Теоретически при более длительном сборе информации точность может вырасти еще сильнее. А точность интерферометров уже сейчас достигает 10−22 (подробнее можно прочитать в материале «Тоньше протона»). Следовательно, чувствительность предложенного метода не просто превосходит существующие границы, но и улучшает их примерно в десять тысяч раз.

    Стоит отметить довольно необычный список аффилиаций авторов статьи: на пять авторов в нем приходится пять стран. В качестве места работы авторы указали Университет имени Коменского (Словакия), Университет Мэсси (Новая Зеландия), Гронингенский университет (Нидерланды), Университет Нового Уэльса (Австралия) и даже Норвежскую академию наук.

    Поскольку физики до сих пор не смогли зафиксировать изменение каких-либо фундаментальных постоянных, эти постоянные удобно положить в основу универсальной системы единиц, которая не привязана к особенностям жизни человека (например, к продолжительности земного дня). В самом деле, начиная с 80-х годов прошлого века ученые постепенно отказывались от материальных эталонов физических величин, выражая их через фундаментальные константы. В первую очередь физики отказались от материального стандарта метра, переопределив его в 1983 году через скорость света. В 2005 году ученые определились с еще тремя константами: постоянная Планка была выбрана как основа для определения единицы массы (килограмма), заряд электрона — единицы силы тока, а постоянная Больцмана — термодинамической температуры. Правда, окончательно это определение было утверждено только в ноябре прошлого года.

    По информации https://nplus1.ru/news/2019/04/26/crystal-fundamental

    Обозрение "Terra & Comp".

Выскажите свое мнение на:

27.04.2019
18:44

Свечение стивов объяснили независимо от «зеленого забора»

27.04.2019
18:41

OSIRIS-REx сделал новые детальные снимки астероида Бенну

27.04.2019
18:36

Япония создала первый искусственный кратер на астероиде

<< 81|82|83|84|85|86|87|88|89|90 >>

НАУКА

Новости

Научный форум

Научно-популярный журнал Урания в русском переплете

Космические новости

Энциклопедия космонавтика

Энциклопедия "Естествознание"

Журнальный зал

Физматлит

News of Russian Science and Technology

Научные семинары

Почему молчит Вселенная?

Парниковая катастрофа

Хронология и парахронология

История и астрономия

Альмагест

Наука и культура

НАУЧНЫЕ ОБОЗРЕНИЯ

"Физические явления на небесах"

"TERRA & Comp"

"Неизбежность странного микромира"

"Биология и жизнь"

ОБРАЗОВАНИЕ

Открытое письмо министру образования

Антиреформа

Соросовский образовательный журнал

Биология

Науки о Земле

Математика и Механика

Технология

Физика

Химия

Русская литература

Научная лаборатория школьников

КОНКУРСЫ

Лучшие молодые
ученые России

Для молодых биологов

БИБЛИОТЕКИ

Библиотека Хроноса

Научпоп

РАДИО

Читают и поют авторы РП

ОТДЫХ

Музеи

Игры

Песни русского застолья

Народное

Смешное

О НАС

Редколлегия

Авторам

О журнале

Как читать журнал

Пишут о нас

Тираж

РЕСУРСЫ

Поиск

Проекты

Посещаемость

Журналы

Русские писатели и поэты

Избранное

Библиотеки

Фотоархив

ИНТЕРНЕТ

Топ-лист "Русского переплета"

Баннерная сеть

Наши баннеры

НОВОСТИ

Все

Новости русской культуры

Новости науки

Космические новости

Афиша

The best of Russian Science and Technology

 

 


Если Вы хотите стать нашим корреспондентом напишите lipunov@sai.msu.ru

 

Редколлегия | О журнале | Авторам | Архив | Ссылки | Статистика | Дискуссия

Галерея "Новые Передвижники"
Пишите

© 1999, 2000 "Русский переплет"
Дизайн - Алексей Комаров

Русский Переплет
Rambler's Top100 TopList