Звукові хвилі – джерела негативної гравітації, що мають негативну масу. Новина Безкоштовної технічної бібліотеки

НОВИНИ НАУКИ ТА ТЕХНІКИ, НОВИНКИ ЕЛЕКТРОНІКИ
Безкоштовна технічна бібліотека / Стрічка новин

Звукові хвилі - джерела негативної гравітації, що мають негативну масу

30.08.2018

З погляду класичної фізики, відомої нам ще з часів шкільної лави, звукові хвилі є носієм маси. Вони лише переносять імпульс енергії, що змушує коливатися атоми чи молекули речовини, якою вони проходять. Проте, дослідники з Колумбійського університету після серії теоретичних пошуків та розрахунків визначили, що звукові хвилі, представлені у вигляді квазічастинок – фононів, не тільки мають масу, а й виробляють дуже слабке гравітаційне поле. Більше того, згідно з результатами цих розрахунків, фонони мають негативну масу і, як наслідок, виробляють негативну гравітацію.

Перша ознака, що вказує на наявність відмінної від нуля маси у звукових хвиль, міститься в так званій теорії точкових частинок (point-particle theory). Відповідно до цієї теорії, фонони, що знаходяться в середовищі надплинних рідин (суперрідини) при температурі близької до температури абсолютного нуля, піддаються впливу сил гравітації, при цьому сила взаємодій залежить виключно від енергії (імпульсу) фонону і рівняння, що описує стан суперрідини. Якщо взяти за основу традиційні рівняння, то величина взаємодій фонону та гравітації відповідає негативній масі квазічастинки, тобто. під впливом земної гравітації, наприклад, траєкторія руху фонону загинатиметься вгору.

Такий ефект абсолютно еквівалентний ефекту стандартного заломлення, що описується законом Снелліуса (Snell's law). У присутності гравітації тиск суперрідини залежить від глибини, а від тиску, своєю чергою, залежить швидкість поширення звукових хвиль. В результаті цього, фонони в суперрідини не рухаються прямими шляхами, а це відхилення дуже добре описується з точки зору наявності "гравітаційної маси" фонону.

Обчислення маси фонону показали, що вона має дуже невелику величину. Якщо взяти суперрідину з гелію-4 і створити в ній фонон з дуже високою для цього виду частинок енергією (1 КэВ/с), його маса становитиме 1 ГеВ/с2, тобто. трохи більше маси одного атома гелію.

Наразі вчені розробляють експериментальну установку, за допомогою якої ефект "гравітаційної маси" фонону може бути виявлений та вивчений на практиці. Передбачається, що роль суперрідини в цій установці відіграватиме хмару свержнолагоджених атомів (конденсат Бозе-Ейнштейна) або певні молекулярні гази, за допомогою яких можна отримати низькі значення швидкості звукових хвиль.

Однією з перешкод, яка стоїть на шляху вчених, є те, що сучасний атомний годинник і квантові гравітометри можуть виявляти зміни гравітаційних полів не менше кількох часток нм/с2. Цього недостатньо для проведення вимірювань маси фононів і вченим доведеться вдатися до деяких хитрощів для того, щоб посилити ефект, що вивчається. В іншому випадку їм доведеться чекати ще досить довго, доки не з'являться вимірювальні методи наступних поколінь, що мають прийнятний поріг чутливості.

<< Назад: Силу гравітації уточнили 30.08.2018

>> Вперед: Надшвидкісний захищений кишеньковий накопичувач Samsung Portable SSD X5 29.08.2018

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Загроза космічного сміття для магнітного поля Землі 01.05.2024

Все частіше ми чуємо про збільшення кількості космічного сміття, що оточує нашу планету. Однак не тільки активні супутники та космічні апарати сприяють цій проблемі, а й уламки старих місій. Зростання кількості супутників, які запускає компанії, як SpaceX, створює не тільки можливості для розвитку інтернету, але й серйозні загрози для космічної безпеки. Експерти тепер звертають увагу на потенційні наслідки для магнітного поля Землі. Доктор Джонатан Макдауелл з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики підкреслює, що компанії стрімко розвертають супутникові констеляції, і кількість супутників може зрости до 100 000 наступного десятиліття. Швидкий розвиток цих космічних армад супутників може призвести до забруднення плазмового середовища Землі небезпечними уламками та загрози стійкості магнітосфери. Металеві уламки від використаних ракет можуть порушити іоносферу та магнітосферу. Обидві ці системи відіграють ключову роль у захисті атмосфери і підтримують ...>>

Застигання сипких речовин 30.04.2024

У світі науки існує досить загадок, і однією з них є дивна поведінка сипких матеріалів. Вони можуть поводитися як тверде тіло, але раптово перетворюватися на текучу рідину. Цей феномен став об'єктом уваги багатьох дослідників, і, можливо, нарешті ми наближаємося до розгадки цієї загадки. Уявіть собі пісок у пісочному годиннику. Зазвичай він тече вільно, але в деяких випадках його частинки починають застрягати, перетворюючись з рідкого стану на тверде. Цей перехід має важливе значення для багатьох областей, починаючи від виробництва ліків та закінчуючи будівництвом. Дослідники зі США спробували описати цей феномен і наблизитися до його розуміння. У ході дослідження вчені провели моделювання в лабораторії, використовуючи дані про пакети полістиролових кульок. Вони виявили, що вібрації усередині цих комплектів мають певні частоти, що означає, що через матеріал можуть поширюватись лише певні типи вібрацій. Отримані ...>>

Випадкова новина з Архіву

Музика налаштовує дитячий мозок на промову 28.04.2016

Звичайну мову з музикою не сплутати, вони таки досить різні, проте дещо спільне в них є, і це спільне – ритмічна організація. Музичний ритм - річ цілком очевидна, але й мовні звуки зовсім не хаотичні, вони розподіляються по складах і словах, і коли ми чуємо, як хтось щось говорить, ми ясно відчуваємо межі між складами, словами, частинами речення. що дозволяє нам зрозуміти почуте.

Крім того, за деякими даними, мова взагалі дуже глибоко пов'язана з музикою і навіть багато в чому визначає структуру не тільки народних мелодій та ритмів, а й навіть авторських музичних творів.

Але якщо між музикою та мовою так багато спільного, то чи можемо ми за допомогою музики покращити розуміння мови? Психологи з Вашингтонського університету вважають, що можемо – експерименти показали, що музичні вправи допомагають настроїти мозок на мову. Сам експеримент виглядав так: протягом тридцяти днів батьки з дев'ятимісячними немовлятами регулярно приходили в лабораторію, щоб 12-15 хвилин пограти з дітьми під наглядом дослідників. В одній групі грали із звичайними іграшками - з машинками, ляльками, кубиками, а в іншій займалися музичними іграми, в яких потрібно було стежити за ритмом (причому музика була в ритмі вальсу, стежити за яким для маленьких дітей було непросто).

За тиждень після того, як ігри закінчилися, батьки з дітьми знову з'явилися в лабораторії - цього разу у немовлят за допомогою магнітоенцефалографії визначали активність різних ділянок мозку. Сидячи у пристрої для сканування, діти слухали музичні чи мовні фрагменти, причому ритм і мовлення, і музики час від часу порушували.

У статті в PNAS автори пишуть, що у тих, хто грав у музичні ігри, мозок сильніше відповідав на ритмічні порушення - це було видно за активністю слухової кори та активністю префронтальної кори, яка серед іншого керує увагою і здатністю відчувати структуру в тому, що ми сприймаємо.

Якщо мозок відчуває перебої ритму, отже, він у принципі його почув, засвоїв - інакше він не відчував би жодних змін. Звичайно, після музичних ігор можна було очікувати, що діти краще почнуть сприймати музику, проте музикою, як бачимо, справа не обмежилася, як "побічний ефект" мозок став активніше реагувати і на мовну структуру.

Дивіться повний Архів новин науки та техніки, новинок електроніки

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт