Физики обнаружили самый медленный процесс во Вселенной
Период полураспада ксенона-136 по типу двунейтринного двойного бета-распада занимает в 100 миллиардов раз больше времени, чем существует Вселенная
БАКУ, 12 сен — Новости-Азербайджан. Британские и американские физики, работающие в проекте Enriched Xenon Observatory (EXO), обнаружили самый медленный процесс во Вселенной — период полураспада ксенона-136 по типу двунейтринного двойного бета-распада занимает в 100 миллиардов раз больше времени, чем существует Вселенная, сообщает РИА Новости со ссылкой на сайт Национальной ускорительной лаборатории SLAC (США).
Двунейтринный двойной бета-распад (2nubb) — редкий тип распада частиц, входящих в состав ядра некоторых радиоактивных элементов. При этом типе распада два нейтрона в ядре атома спонтанно распадаются на два протона, два электрона и два антинейтрино (античастицы нейтрино).
Группа ученых, работающих в проекте EXO, на конференции в Мюнхене обнародовала результаты измерений периода полураспада одного из изотопов ксенона — ксенона-136 — по типу двунейтринного двойного бета-распада. Как оказалось, этот процесс занимает 2,11*10^21 лет.
«Он представляет собой самый медленный, когда-либо измеренный процесс в рамках Стандартной модели (основополагающей теории в физике частиц)», — сказал руководитель группы Джорджо Гратта (Giorgio Gratta) из Стэнфордского университета.
Детектор установки EXO 200 впервые обнаружил процесс 2nubb-распада в ксеноне-136. Полученный сигнал поможет теоретикам разрешить некоторые загадочные противоречия между предсказаниями теории и результатами прежних экспериментов. Кроме того, исследование этого типа распада является одним из способов установить, есть ли у нейтрино масса покоя.
Участники проекта рассчитывают также обнаружить еще более экзотические типы распада, в частности безнейтринный двойной бета-распад (0nubb), в котором два нейтрона распадаются только на два протона и два электрона — без нейтрино. Этот тип распада не описан в Стандартной модели, однако только через эту моду распада можно узнать природу массы нейтрино, если она есть.
Такой тип распада возможен, если антинейтрино аннигилируют друг с другом как частица и античастица, а значит если безнейтринный распад будет обнаружен, антинейтрино являются античастицами сами себе.
Эта способность частиц быть одновременно частицами и античастицами была предсказана в 1937 году физиком Этторе Майорана (Ettore Majorana). Если такие майорановские частицы будут найдены, это заставит ученых пересмотреть Стандартную модель.
Источник
Время истекает: планета Миллер из фильма «Интерстеллар»
Прежде чем говорить о загадочной планете Миллер, которую нам показали в фильме «Интерстеллар», стоит немного сказать и о времени. Время – феномен относительный. Порой мы совсем его не замечаем. Согласно Теории относительности Эйнштейна, оно везде течёт по-разному. Так, на околосветовых скоростях время замедляется, а если бы мы и вовсе смогли разогнаться до скорости света (хотя, в теории это под силу лишь фотонам), то для нас – путешественников время бы и вовсе остановилось. Оно также замедляется вблизи массивных объектов. Например, если вы будете жить у подножия горы, а ваш друг на её вершине, то вы будете стареть медленнее, чем ваш приятель, потому что, хотя Земля и не такой массивный объект, как чёрная дыра, но все же ваша разница в возрасте составит доли секунд.
Любителям называть Теорию относительности «шарлатанством» расскажу достаточно простой пример, подтверждающий, что это всё не сказки: спутники GPS находятся на удалении около 20 200 км от поверхности Земли. Ход часов на GPS спутниках быстрее на приблизительно 40 мкс в день, чем ход ваших часов на Земле. И эта разница учитывается при расчетах ваших GPS координат. Если бы разница не учитывалась, то координаты были бы с погрешностью. Конечно, если вы катаетесь на велосипеде с навигатором, который отслеживает и записывает маршрут, это не будет весомой разницей, но для объектов, движущихся с более высокой скоростью, например, для кораблей и автомобилей, разница уже будет не совсем приятной.
Почему же время замедляется вблизи массивных объектов? Чем массивнее тело, тем больше становится кривизна пространства-времени, соответственно, путь, который должен пройти свет, станет длиннее. Поскольку скорость света всегда одинаковая, то придётся больше времени потратить на прохождение длинного пути, что и означает замедление времени. Итак, что же было на вымышленной планете Миллер? Насколько правдиво нам всё показали?
Блуждающие волны
Согласно сюжету, Земля умирала, превращаясь в глобальную пылевую пустыню, аналогичную Марсу. Чтобы спасти людей, учёные пытались найти мир, пригодный для жизни, и главное – то, что мы ищем, пожалуй, в первую очередь, — это вода в жидком состоянии, и такая планета была найдена – это планета Миллер. НАСА отправило туда через червоточину 12 посадочных капсул, в каждой из которых находился ученый для изучения этого мира. Миллер был выбран именно как будущий дом для землян.
А дальше начинается самое интересное: корабль учёной Лоры Миллер, оценившей этот мир как пригодный для жизни, примерно через час (по местному времени, а не по земному) после своего прибытия вместе с ней самой накрыла гигантская волна, в результате чего посадочная капсула впоследствии была уничтожена. Предполагалось, что и Лора Миллер погибла всего за несколько минут до прибытия «Эндьюранса» из-за замедления времени. Когда Купер, Амелия, Дойл и КЕЙС приземлились, они обнаружили обломки модуля Лоры. Астронавты очень торопятся, ведь время на Миллере течёт крайне медленно, а на Земле несутся годы: каждая минута дорога, ведь любое промедление может привести к тому, что на Земле уже будет некого спасать!
А планета просто поражает воображение: она вся покрыта глобальным океаном, который будет примерно по колено взрослому человеку, но из-за непосредственной близости чёрной дыры Гаргантюа приливные волны поднимаются здесь на сотни метров в высоту и сметают всё на своём пути. Не встречая препятствий, они постоянно здесь разгуливают, только успевай от них спасаться!
С волнами нам показали вполне правдоподобную картину. На Земле всем известно явление приливов и отливов. Они зависят от гравитационных сил Луны и Солнца, однако приливообразующая сила Луны в 2,17 раз больше приливообразующей силы Солнца, поэтому характеристики прилива в основном зависят от взаимного положения Луны и Земли. Сила гравитации Луны, конечно же, не сравнится с гравитацией чёрной дыры, но даже её хватает на то, чтобы «держать под контролем» все воды Мирового земного океана. Луна притягивает воду под собой, образуя, таким образом, «бугор», и в этой и противоположной областях наблюдается прилив. Если Солнце, Земля и Луна находятся на одной линии (то есть, в Новолуние), то приливы особенно сильны.
Когда Земля была молодой, Луна была значительно ближе к ней, чем сейчас, и приливные волны были в разы сильнее и выше. Учёные, кстати, полагают, что именно так морские организмы и вышли на сушу – они были выброшены океаном на поверхность, и им приходилось выживать в новых условиях. Из-за близости планеты Миллер к Гаргантюа огромная гравитация черной дыры заставляет планету сотрясаться массивными приливными волнами высотой до 1, 5 км. На Миллере нет никаких признаков суши, которой, возможно, не существует вовсе из-за огромного количества воды на планете.
Мы часто слышим расхожую фразу: «Где вода, там и жизнь!», но астрофизик Кип Торн на примере планеты Миллер наглядно показал нам, что это не всегда работает. Лора Миллер, взяв пробы, выяснила, что планета стерильная. Океан был описан как запах дистиллированной воды, вылитой на горячие камни — минеральный запах, но не как соленая вода. Кроме этого, неглубокий стерильный глобальный океан не мог бы поддерживать среду, способную укрывать развитую жизнь, а уж тем более – целую цивилизацию. Да, есть вода, углеводороды, звёздный свет, однако в этой воде практически нет нужных минералов, которые могли бы поддерживать хотя бы примитивные формы жизни. Возможно, когда-нибудь этот океан «подсохнет», обнажив сушу: планета Миллер может быть очень молодой, она просто не существовала достаточно долго для развития жизни, и у неё ещё всё впереди.
Время может растягиваться и сжиматься, но не может повернуться вспять
Купер предупреждает своих товарищей: «Пошли! 7 лет за 1 час! Не забывайте это!» Семь лет пройдёт на Земле, а на Миллере всего час – выглядит фантастически, но это реально. Вспомним начало статьи: вблизи массивных объектов время замедляется из-за искривления пространственно-временной ткани. Тот, кто захочет быть моложе, может попытаться выжить на Миллере.
Почему планету не «съела» Гаргантюа?
Да, отличный вопрос, ведь Миллер так близко к чёрной дыре, а, как мы знаем, чёрные дыры поедают всё, что встретится им на пути! Кип Торн и здесь всё интересно рассчитал. Астрофизик позаботился о том, чтобы Гаргантюа была быстро вращающейся черной дырой. Её скорость вращения означает, что прямо за горизонтом событий Гаргантюа существует единственная очень стабильная орбита. Кроме этого, планета Миллер для внешних наблюдателей обращается вокруг Гаргантюа каждые 1,7 часа. На планете Миллер это означает, что планета обращается вокруг Гаргантюа десять раз в секунду, что превышает скорость света. Но поскольку вращение от Гаргантюа заставило пространство вращаться вокруг него подобно ветру, Миллер не движется быстрее света относительно своего пространства, поскольку законы физики говорят, что вы не можете двигаться быстрее света относительно пространства, но само пространство не ограничено пределом скорости. Таким образом, перемещение быстрее света возможно за счет изгиба и скручивания пространства. Замедление времени на Миллере из-за гравитационных сил Гаргантюа было бы равносильно движению планеты через пустое пространство со скоростью примерно 99,99999998% скорости света.
Вот такой интересный мир! Пусть и фантастический, но с точки зрения науки всё выглядит очень даже реально. И сколько их таких, уникальных и удивительных миров, на самом деле скрывающихся от нас на просторах Вселенной?
Источник
Самый медленный механизм во вселенной
Этот механизм, созданный Артуром Гансоном, поражает своей эпичной медлительностью. Он приводится в движение двигателем, который совершает 200 оборотов в минуту, однако последняя из 12 его шестерней замкнута на бетонном блоке. На первый взгляд кажется, что механизм не двигается, однако это не так. Он двигается, просто движение происходит настолько медленно, что один оборот совершается примерно каждые 2.3 триллиона лет. Как это возможно?
Все элементарно – магия механизмов. Каждая шестерня двигается с 1/50 скоростью предыдущей шестерни. При 200 оборотах двигателя в минуту, первая шестерня совершает всего 4 оборота в минуту. Вторая двигается с частотой 4.8 оборотов в час. И медлительность лишь нарастает, так что интерес пропадает довольно быстро.
- 3 шестерня: 1 оборот/10.4 часов
- 4 шестерня: 1 оборот/3.1 недель
- 5 шестерня: 1 оборот/2.98 года
- 6 шестерня: 1 оборот/149 лет
- 7 шестерня: 1 оборот/7452 лет
- 8 шестерня: 1 оборот/372,600 лет
- 9 шестерня: 1 оборот/18.6 миллиона лет
- 10 шестерня: 1 оборот/932 миллиона лет
- 11 шестерня: 1 оборот/47 миллиарда лет
- 12 шестерня: 1 оборот/2.3 триллиона лет
Даже несмотря на то, что последняя шестерня замкнута на бетонном блоке, это никак не влияет на механизм, так как движение слишком медленное, чтобы почувствовать влияние даже за всю человеческую жизнь. или историю существования всего человечества.
Источник
Физики обнаружили самый медленный процесс во Вселенной
МОСКВА, 12 сен — РИА Новости. Британские и американские физики, работающие в проекте Enriched Xenon Observatory (EXO), обнаружили самый медленный процесс во Вселенной — период полураспада ксенона-136 по типу двунейтринного двойного бета-распада занимает в 100 миллиардов раз больше времени, чем существует Вселенная, сообщает сайт Национальной ускорительной лаборатории SLAC (США).
Двунейтринный двойной бета-распад (2nubb) — редкий тип распада частиц, входящих в состав ядра некоторых радиоактивных элементов. При этом типе распада два нейтрона в ядре атома спонтанно распадаются на два протона, два электрона и два антинейтрино (античастицы нейтрино).
Группа ученых, работающих в проекте EXO, на конференции в Мюнхене обнародовала результаты измерений периода полураспада одного из изотопов ксенона — ксенона-136 — по типу двунейтринного двойного бета-распада. Как оказалось, этот процесс занимает 2,11*10^21 лет.
«Он представляет собой самый медленный, когда-либо измеренный процесс в рамках Стандартной модели (основополагающей теории в физике частиц)», — сказал руководитель группы Джорджо Гратта (Giorgio Gratta) из Стэнфордского университета.
Детектор установки EXO 200 впервые обнаружил процесс 2nubb-распада в ксеноне-136. Полученный сигнал поможет теоретикам разрешить некоторые загадочные противоречия между предсказаниями теории и результатами прежних экспериментов. Кроме того, исследование этого типа распада является одним из способов установить, есть ли у нейтрино масса покоя.
Участники проекта рассчитывают также обнаружить еще более экзотические типы распада, в частности безнейтринный двойной бета-распад (0nubb), в котором два нейтрона распадаются только на два протона и два электрона — без нейтрино. Этот тип распада не описан в Стандартной модели, однако только через эту моду распада можно узнать природу массы нейтрино, если она есть.
Такой тип распада возможен, если антинейтрино аннигилируют друг с другом как частица и античастица, а значит если безнейтринный распад будет обнаружен, антинейтрино являются античастицами сами себе.
Эта способность частиц быть одновременно частицами и античастицами была предсказана в 1937 году физиком Этторе Майорана (Ettore Majorana). Если такие майорановские частицы будут найдены, это заставит ученых пересмотреть Стандартную модель.
Источник
masterok
masterok Мастерок.жж.рф
Хочу все знать
Еще в школе учат, что свет является самым быстрым в природе и способен преодолевать огромные расстояния за несколько секунд. Но какой объект считается самым скоростным после света?
Несмотря на то, что свет считается неосязаемым объектом, он состоит вполне из реальных частиц – фотонов, обладающих нулевой массой в состоянии покоя. Находясь в вакууме, они перемещаются в пространстве со скоростью 299 792 458 м/с, что на данный момент считается самым быстрым показателем скорости.
Интересный факт: расстояние от Земли до Солнца, размером в 150 миллионов километров, свет проходит за 8 минут 19 секунд.
Самый быстрый объект после света
Учитывая высокую скорость света, может показаться, что во вселенной не существует вещей, способных двигаться хотя бы наполовину медленнее. Так и считалось долгое время, пока 15 октября 1991 года американские ученые не сделали удивительное открытие.
В атмосфере Земли с помощью специального детектора “Fly’s Eye” были зарегистрированы протоны, обладающие огромным импульсом. Несмотря микроскопический размер, частицы обладали энергией теннисного мячика, летящего со скоростью 150 км/ч. Это позволяло им разгоняться до скорости, практически полностью совпадающей со световой. Их назвали OMG-particle (протоны “О боже мой”).
Ученым удалось установить, что за 215 000 лет OMG проходит расстояние, всего лишь на сантиметр меньшее пути, которое преодолевает световой протон, а его скорость равна 99,99999999999999999999951% от световой. Таким образом, “О боже мой” считаются вторыми по скорости объектами во вселенной. На текущий момент подобных частиц зарегистрировано около сотни.
Ученые начали сравнивать свойства OMG с поведением частиц, разгоняемых в адронном коллайдере. Оказалось, что во время взаимодействия с атмосферой Земли протоны потратили большое количество кинетической энергии, и величина последней оказалась в 50 раз больше аналогичной, выделяемой при столкновении частиц в ускорителе.
Скорость частиц в адронном коллайдере
После того, как в 2000-ом свою работу прекратил большой электрон-позитронный коллайдер, было принято решение построить усовершенствованную модель. Еще во второй половине 80-х ученые создавали различные наработки и чертежи, которые начали реализовываться в 2001-ом году.
В эксплуатацию адронный коллайдер был запущен в 2008 году, но спустя пару недель один из его контактов расплавился и спровоцировал аварию. Из-за этого работу пришлось остановить до середины 2009 года. Приведя установку в порядок, работники и ученые возобновили эксперименты. Основной их деятельностью было столкновение различных частиц на больших скоростях и изучение полученных продуктов в ходе реакции. Одним из наиболее значимых открытий, сделанных с помощью установки, является обнаружение элементарной частицы – бозона Хиггса, существование которой предсказывал ученый еще в 1964 году.
И если в первое время после аварии ученые не осмеливались использовать всю мощность коллайдера, то постепенно они начали разгонять частицы все быстрее. Конструкция устройства представляет собой замкнутый тоннель, длина окружности которого составляет 26 659 м. Частица двигается по кругу с определенной скоростью, и максимальное значение данной величины было получено при запуске протонов с энергией 7 ТэВ: их скорость лишь на 3 м/c медленнее световой. Это значит, что за секунду частица делает полный круг примерно 10 тысяч раз. В теории, такие протоны можно считать третьими по скорости объектами во вселенной.
Источник