Добро пожаловать, Гость. Пожалуйста, выберите Вход или Регистрация
Я люблю тебя, Земля!
 
  ГлавнаяСправкаПоискВходРегистрация  
 
Переключение на Главную Страницу Страниц: 1
Послать Тему Печать
Квантовая физика (Прочитано 823 раз)
Administrator
YaBB Administrator
*****
Вне Форума


I love The Earth!

Сообщений: 5775
The Land of HealPlanet
Квантовая физика
06.01.2015 :: 10:19:52
 
Ученые обнаружили новые квантовые частицы, являющиеся наполовину светом и наполовину материей


...

Дальнейшее развитие области квантовых вычислений и коммуникаций, базирующихся на квантовых свойствах частиц света и частиц материи, невозможно без открытий новых квантовых частиц, изучения свойств и разработки технологий их практического использования. Достаточно значимый шаг в этом направлении удалось сделать группе ученых-физиков из Городского колледжа Нью-Йорка (City College of New York), возглавляемой доктором Винодом Меноном (Dr. Vinod Menon). Эти ученые, проводя свои исследования, обнаружили абсолютно новые квантовые частицы, которые являются наполовину светом и наполовину материей.

Эти частицы были обнаружены учеными в тонкой пленке, толщина которой в миллион раз меньше толщины листа бумаги, полупроводникового материала дисульфида молибдена (молибденита, MoS2). Тонкий слой этого "плоского" материала был заключен внутри структуры специальной оптической ловушки, в которой и возникали эти загадочные сложные квантовые частицы.

К сожалению, новые частицы еще не получили названия и большинство их свойств еще неизвестно ученым. Но ученые достоверно зафиксировали сам факт возникновения таких частиц, которые, предположительно состоят из пары экситон-поляритон, и сейчас разрабатывают методы, при помощи которых эти квантовые образования будут изучены самым тщательным образом.

"Открытие новых квантовых частиц не только является прорывом в области фундаментальной физики. Оно дает нам возможность думать о создании принципиально новых устройств, которые работают на грани соприкосновения материи и света" - рассказывает доктор Менон.

"Можно предположить, что новые частицы смогут стать основой квантовых логических элементов и сигнальных процессоров, которые в своих целях будут использовать лучшие из сторон света и материи. И конечно, такие частицы, если нам удастся превратить в квантовые биты, кубиты, смогут способствовать быстрому развитию технологий квантовых коммуникаций и квантовых вычислений".

http://www.dailytechinfo.org/news/6598-uchenye-obnaruzhili-novye-kvantovye-chast...
Наверх
« Последняя редакция: 29.03.2017 :: 16:30:52 от Administrator »  

The Administrator.
WWW  
IP записан
 
Administrator
YaBB Administrator
*****
Вне Форума


I love The Earth!

Сообщений: 5775
The Land of HealPlanet
Субатомные частицы могут ускорять сами себя без воздействия внешних сил
Ответ #1 - 28.01.2015 :: 12:19:07
 
Ученые предположили, что субатомные частицы могут ускорять сами себя без воздействия внешних сил


...

Из Перового закона Исаака Ньютона, хорошо известного всем по школьному курсу физики, следует, что никакой объект не может изменить скорость своего движения без воздействия на него сил извне. С точки зрения классической механики Исаак Ньютон, безусловно прав, но когда дело касается не обычной физики, а таинственной квантовой механики, классические законы могут начать давать сбои. Это продемонстрировала команда ученых-физиков, которые выдвинули предположение о том, что субатомные частицы могут в некоторых случаях ускорять сами себя без оказания на них воздействия любых внешних сил.

Следует отметить сразу, что все, что было сказано выше и все, о чем пойдет речь дальше - является результатами теоретических исследований и анализа, проведенных учеными из Массачусетского технологического института и израильского Технологического института Technion (Technion Institute of Technology). Согласно полученным результатам, некоторые из субатомных частиц могут ускорить сами себя практически до скорости света, и если это предположение окажется верным, то данное открытие произведет революцию в области физики, в которой изучается движение элементарных частиц.

Столь громкие выводы были сделаны учеными на основе анализа так называемых уравнений Дирака, которые описывают релятивистское поведение элементарных частиц, таких, как электроны, с точки зрения их волновой структуры. Эта волновая составляющая субатомных частиц является одной из "причуд" квантовой механики и благодаря ее наличию квантовые частицы в некоторых условиях могут вести себя не как частицы материи, а как крошечные кванты электромагнитных волн. И эта волновая составляющая способна наделить электроны массой необычных и парадоксальных особенностей.

Одной из характеристик волновой составляющей субатомной частицы является фаза волны. Зная значение фазы волны каждой частицы, исследователи создают так называемую голографическую фазовую маску. Модель, созданная и рассчитанная учеными, показывает, что интерференция волновой составляющей частицы на этой маске наделяет электрон способностью ускоряться, при этом его поведение практически не отличается от поведения в магнитном поле, от эффекта, используемого в традиционных ускорителях частиц.

...

И самым интересным является то, что частица, самоускоряясь, не нарушает при этом базовых законов физики, ведь по мере ее ускорения увеличиваются ее физические размеры. "Волновой пакет электрона не просто ускоряется, он, при этом, еще и расширяется. Таким образом остается некоторая часть пакета, которая компенсирует ускорение частицы" - объясняет Идо Камин (Ido Kamine), один из ученых, - "Эта часть волнового пакета известна под названием его хвоста, который начинает двигаться в обратную сторону, сохраняя неизменным значение полного импульса движения. Другими словами, существует вторая часть волнового пакета электрона, которая "платит цену" за самостоятельное ускорение частицы".

Фактически данное теоретическое явление представляет собой основу описанных Альбертом Эйнштейном эффектов ускорения времени и сокращения пространства при движении со скоростью, приближающейся к скорости света. К сожалению, еще никому не удавалось наблюдать эти эффекты и факт их существования также является одной из больших загадок для современной науки.

В настоящее время группа ученых, сделавших столь значимое теоретическое открытие, работает над превращением своей теории в череду научных экспериментов, которые позволят подтвердить или опровергнуть предположения. Ученые из Массачусетского технологического института создают электронный микроскоп, снабженный фазовой маской, при помощи которой будет получена в 1000 раз большая разрешающая способность, чем та, которая используется для создания самых высококачественных голограмм на сегодняшний день. И ученые надеются, что фазовые голограммы, созданные в недрах их микроскопа, позволят ускорить электроны, не оказывая на них никакого воздействия, а дополнительные датчики микроскопа дадут возможность зарегистрировать и изучить столь экзотические эффекты, которые могут оказать сильное влияние на дальнейшее развитие некоторых областей физики.

http://www.dailytechinfo.org/news/6683-uchenye-predpolozhili-chto-subatomnye-cha...
Наверх
 

The Administrator.
WWW  
IP записан
 
Administrator
YaBB Administrator
*****
Вне Форума


I love The Earth!

Сообщений: 5775
The Land of HealPlanet
Re: Микромир
Ответ #2 - 04.03.2015 :: 15:46:14
 
Ученые создали и обнаружили экзотические квазичастицы, ротоны, в супержидкости из атомов цезия-133


...

Супержидкость (сверхтекучая жидкость), состоящая из охлажденных атомов гелия-4, является веществом с массой захватывающих свойств, некоторые из которых бросают вызов законам нормальной физики. Жидкий гелий-4 просачивается сквозь стекло, ее не может долго удерживать даже самый герметичный контейнер, она, эта супержидкость, может даже течь вверх по вертикальным поверхностям. Ко всем странностям сверхтекучего гелия-4 можно добавить теоретически обоснованную в 1941 году возможность существования в нем экзотических квазичастиц, получивших название ротон (roton). И после многолетних попыток обнаружения этих квазичастиц исследователям из Калифорнийского университета удалось искусственно создать и зарегистрировать ротоны в супержидкости, состоящей не из молекул гелия-4, а из сверхохлажденных атомов цезия-133.

На необычные свойства супержидкости гелия-4 пристальное внимание ученых было обращено в 1937 году. В те времена исследования в этой области проводились группой академика Петра Капицы в Москве, группой Джона Ф. Аллена и Дональда Мизенера из университета Торонто, а в 1941 году, будущий лауреат Нобелевской премии Лев Ландау подвел обоснование из теории квантовой механики под открытие, сделанное Капицей. Согласно теории Ландау свойство сверхтекучести гелию-4 придает некая единица коллективного вихреобразного движения атомов, которую можно рассматривать как единую квазичастицу, которая получила название ротон.

За многие десятилетия, прошедшие с момента теоретического обоснования возможности существования ротона, многие ученые, включая непосредственно Ландау, Ричарда Фейнмана и Филиппа Нозьера, разрабатывали различные варианты теоретической модели ротона, не имея возможности наблюдать его "вживую". "И даже в настоящее время, по прошествии семи десятилетий, ротон остается источником загадок и противоречий" - рассказывает Ченг Чин (Cheng Chin), профессор физики из Калифорнийского университета.

...

Пытаясь создать искусственный ротон для того, чтобы найти подтверждения существующих теорий, исследователи из Чикагского университета охладили цилиндрическую камеру до температуры в 15 наноКельвинов, т.е. к температуре, немного превышающей температуру абсолютного нуля. В этой камере была создана оптическая решетка из "переплетенных" лучей инфракрасных лазеров, в узлах которой находилось около 30 тысяч атомов цезия-133. И после этого ученые мягко "встряхнули" все атомы цезия.

"Нам потребовалось около 10 секунд, чтобы атомы цезия охладились до необходимой температуры, превратившись в сверхтекучую супержидкость" - рассказывает профессор Чин, - "А затем мы использовали совершенно новую идею, мы встряхнули всю оптическую решетку, что привело к появлению ротонов в жидкости".

Спустя несколько недель после открытия чикагских ученых, создать искусственные ротоны удалось и группе исследователей из Вашингтонского университета и Шанхайского университета науки и техники. Но в последнем случае ротоны были созданы несколько другим методом, ученые использовали лучи дополнительных лазеров, которые "взбаламутили" супержидкость сверхохлажденных атомов цезия.

В обоих случаях ученые судили о факте возникновения ротонов по особенностям спектра возбуждения атомов супержидкости. Анализ спектра позволил измерить энергетические показатели ротонов, а исследования того, как существование ротонов затрагивает свойства сверхтекучести жидкости проводились при помощи луча лазера с определенными характеристиками, который просвечивал образец атомарной супержидкости.

Пока еще ученые не знают, к каким последствиям может привести сделанное ими открытие, кроме как подтвердить некоторые из существовавших ранее теорий. Одно из применений новых знаний может находиться в сфере сверхпроводников, где некоторые аспекты поведения сверхпроводящих материалов перекликаются с аналогичными аспектами поведения сверхтекучих жидкостей.

http://www.dailytechinfo.org/news/6770-uchenye-sozdali-i-obnaruzhili-ekzotichesk...
Наверх
 

The Administrator.
WWW  
IP записан
 
Administrator
YaBB Administrator
*****
Вне Форума


I love The Earth!

Сообщений: 5775
The Land of HealPlanet
Пентакварки
Ответ #3 - 17.03.2016 :: 11:56:13
 
Пентакварки


Доктор физико-математических наук Виктор Петров, Петербургский институт ядерной физики им. Б. П. Константинова (ПИЯФ НИЦ КИ), Гатчина

Кварки — элементарные «кирпичики» протонов, нейтронов и других частиц — возникли в наших представлениях об устройстве мира чуть более полувека назад. Из кварков состоят все известные сильно взаимодействующие частицы — адроны. Достаточно быстро было экспериментально доказано, что мезоны состоят из кварка и антикварка, а барионы (протон и нейтрон) — из трёх кварков. Перед учёными встал вопрос: могут ли существовать адроны, устроенные иначе?

...
Визуализация распада пентакварка.

Никакие известные законы не запрещали существования адронов, составленных из двух кварк-антикварковых пар — тетракварков или трёх кварков и одной кварк-антикварковой пары — пентакварков и т. д. Количество кварков и дало название этим частицам (в переводе с греческого тетра — четыре, пента — пять). Их экспериментальное обнаружение должно было существенно расширить наши знания о структуре адронов и стать ещё одним подтверждением теории сильных взаимодействий — квантовой хромодинамики.

Однако обнаружение этих, названных экзотическими, частиц затянулось на несколько десятилетий. Они никак не давались физикам. Лишь в 2014 году на Большом адронном коллайдере был обнаружен тетракварк, а в 2015 году был наконец открыт пентакварк.

Эта история началась в 1964 году, когда американские физики Мюррей Гелл-Манн и Джордж Цвейг независимо друг от друга выдвинули гипотезу, что сильно взаимодействующие частицы построены из кварков — частиц с дробным электрическим и барионным зарядами. Цвейг называл их aces — тузы, но это название не прижилось. Все мезоны (частицы с нулевым барионным зарядом) можно построить из кварка и антикварка, а барионы — из трёх кварков. Такие комбинации приводили к экспериментально наблюдаемым частицам с целым барионным зарядом. Важно, что существуют кварки разных сортов (флэйворов), которые ведут себя почти одинаково. В те времена было известно три вида кварков — u, d, s (up, down, strange), теперь добавились ещё c (charm), b (beauty), t (top), но сильные взаимодействия всех шести совершенно одинаковы.

Из этого факта можно сделать далеко идущие выводы. Заменив в протоне (uud) одни кварки на другие, получим другие частицы: нейтрон, три разных сигма-гиперона и два разных кси-гиперона.

...
Открытые пентакварки состоят из с-кварка, с-антикварка и трёх лёгких кварков, таких же, как в протоне, — двух up и одного down. Илл.: CERN.

Все они должны иметь очень похожие свойства. Другими словами, сильно взаимодействующие частицы можно разбить на группы (мультиплеты) либо из восьми (октеты), либо из десяти (декуплеты) частиц, которые внутри одного мультиплета оказываются похожими. Эти предсказания Гелл-Манна и Цвейга очень хорошо подтверждаются экспериментом, они стали основой так называемой кварковой модели элементарных частиц.

В начале 1970-х годов физики поняли, что у кварков есть ещё одна характеристика и назвали её цветом. Каждый тип кварка может быть одного из трёх цветов. Именно цветной заряд служит источником взаимодействия между кварками. Переносят это взаимодействие глюоны (от англ. glue — клей) — безмассовые частицы (аналогично тому, как электромагнитное взаимодействие переносят фотоны). Глюонов восемь, все они разных цветов.

Довольно быстро в сознании физиков мир десятков и сотен различных сильно взаимодействующих частиц (адронов) был заменён на гораздо более простой и логичный мир шести типов (флэйворов) кварков и восьми глюонов. Экспериментальные данные неизменно подтверждают выводы, сделанные на основе кварк-глюонной картины сильных взаимодействий, поэтому сейчас мы уже не сомневаемся, что она верна. Теория взаимодействия кварков и глюонов (квантовая хромодинамика) вошла составной частью в Стандартную модель элементарных частиц, последним подтверждением которой стало обнаружение бозона Хиггса в недавнем эксперименте на Большом адронном коллайдере (LHC) в ЦЕРНе (Женева).

...
Адронная молекула.

Однако кварков в свободном состоянии найти так и не удалось. Мы видим кварки связанными в адронах, мы видим их проявления при высоких энергиях, но никому не удавалось наблюдать одиночный изолированный кварк. Довольно быстро стало ясно, что это неслучайно и в природе имеет место явление невылетания (конфайнмент, от англ. confine — ограничивать свободу) кварков. В противоположность всему тому, что мы видели до сих пор, взаимодействие кварков, по-видимому, не убывает, а растёт с расстоянием. Внутри протона или нейтрона кварки ведут себя как свободные частицы, но при попытке разбить нуклон между кварками возникает сила взаимодействия, которая растёт с увеличением расстояния между ними. Грубо говоря, это приводит к тому, что один кварк нельзя оторвать от другого. В природе наблюдаются только «белые» состояния, в которых полный цветовой заряд равен нулю. В частности, все адроны «белые».

Явление конфайнмента всё ещё не понято, несмотря на сорокалетнюю историю исследований. Да, многие его свойства изучены, надёжно доказано, что в квантовой хромодинамике явление существует, но его полная самосогласованная теория отсутствует. В современной физике есть только один пример такой загадки, столь же долго не поддававшейся объяснению, — явление сверхпроводимости. Она была открыта в 1912 году, а объяснена лишь в 1956-м Бардиным, Купером и Шриффером. Боюсь, что конфайнмент имеет все шансы перекрыть этот рекорд…

Кварковая модель Гелл-Манна — Цвейга без проблем вписалась в квантовую хромодинамику. Состояния из кварка и антикварка (мезоны) и из трёх кварков или трёх антикварков (барионы) как раз «белые», именно они и должны были наблюдаться. Это же утверждает и кварковая модель.

Однако ещё в первых работах по кварковой модели был задан вопрос: а почему бы не существовать состояниям, в которых к обычному адрону добавлена кварк-антикварковая пара? При этом возникли бы адроны, «сделанные» из двух кварков и двух антикварков или даже из четырёх кварков и одного антикварка. У последних барионный заряд был бы равен единице, как у протона. С 1987 года по предложению Г. Липкина их стали называть пентакварками. Очевидно, что из четырёх кварков и одного антикварка легко сделать «белое» состояние, так что существование пентакварков конфайнменту не противоречит. Пентакварки — представители так называемых экзотических частиц, то есть тех, которых не относятся ни к обычным мезонам (кварк-антикварк), ни к барионам (три кварка). В рамках квантовой хромодинамики можно представить много таких частиц — пентакварки, тетракварки, глюболлы (частицы, состоящие только из глюонов) и т. п.

...
Адро-чармониум: чармониум (связанное состояние с-кварка и антикварка малого размера) расположен в центре протона, и вокруг него, как электроны в атоме вокруг ядра, расположены лёгкие кварки.

Пентакварки стали искать сразу после публикации работ Гелл-Манна и Цвейга в конце 1960-х годов. История этих поисков — одна из наиболее драматических страниц современной физики элементарных частиц.

Довольно быстро нашлись признаки существования связанного состояния пяти кварков с квантовыми числами, которые нельзя было получить для адрона только из трёх кварков. В те времена предсказания простейшей кварковой модели выглядели очень просто: пентакварк, сделанный из лёгких кварков, должен иметь массу около двух масс протона или больше и быть слабосвязанным, короткоживущим состоянием. Соответственно ожидалось, что пентакварк должен проявиться как широкий пик в реакциях рассеяния мезонов на барионах.

Такие пики видели не один раз, их авторы объявляли об открытии пентакварка (их тогда называли Z-барионами). Однако достоверность экспериментов была низкой, и со временем эти пики рассасывались или (если квантовые числа не были экзотическими) находили интерпретацию как обычные трёхкварковые барионы. Исследовав всю область, где ожидались пентакварки, физики сделали вывод, что по какой-то непонятной причине пентакварки не существуют. Это мнение в конце 1970-х годов стало общепризнанным. Более того, почему-то не желали открываться и экзотические состояния другого вида, вроде бы не противоречащие квантовой хромодинамике, так что стали даже раздаваться голоса, что, быть может, таково уж свойство конфайнмента, что экзотические состояния в природе невозможны, и всё ограничивается обычными адронами.

Новое развитие история пентакварков получила после вышедшей в 1997 году работы сотрудников теоретического отдела ПИЯФ Д. И. Дьяконова, М. В. Полякова и автора настоящей статьи. В этой работе предсказывались пентакварки, хотя и из лёгких кварков, но с совершенно другими свойствами. Они должны были быть гораздо легче тех частиц, которые искали до сих пор, а главное — жить гораздо дольше (конечно, только по ядерным масштабам). Предсказания сделаны со всей определённостью, указаны масса и ширина частиц, все моды их распада. Кроме того, речь шла не об одном барионе, а сразу о десяти (экзотический антидекуплет). Работу провели на основе новой теории, которая учитывала опыт квантовой хромодинамики и должна была, по мнению авторов, подменить наивную кварковую модель. Предсказания этой теории сперва проверили на обычных барионах и доказали её жизнеспособность.

Однако неверие в пентакварки оказалось настолько велико, что прошло около пяти лет, прежде чем удалось уговорить экспериментаторов проверить предсказание. И вот, в 2003 году группа японских физиков во главе с профессором Накано объявила об открытии пентакварка (по предложению Д. Дьяконова его назвали Θ-барион) точно в предсказанном месте. Время жизни группе определить не удалось, но было ясно, что оно необычайно велико. Практически одновременно с ними барион с теми же свойствами и в том же месте наблюдали в Москве, в ИТЭФ. И пошло… В течение следующего года Θ наблюдали по крайней мере в полутора десятках экспериментов в разных странах мира. Почти сразу стало ясно, что не все они надёжны, некоторые имели недостаточную точность или набор данных. Тем не менее большое число положительных экспериментальных данных в совокупности давали уверенность, что пентакварк действительно существует, и Θ включили в официальный список открытых частиц, издаваемый Particle Data Group.

Со временем, однако, стали появляться и отрицательные результаты: в некоторых экспериментах пентакварки в предсказанных местах не наблюдались, хотя зачастую имели большую статистику и точность. Наконец, в 2007 году после очень точного эксперимента группы из Джефферсон Лаб (США) (которые перед тем в 2004-м подтверждали наличие пентакварка), не обнаружившего Θ, мировое общественное мнение опять склонилось к тому, что пентакварков не существует в природе, и Θ выкинули из таблиц элементарных частиц. Впрочем, результаты экспериментов с наблюдением пентакварков ряда групп не опровергнуты и продолжают публиковаться.

Но история пентакварков на этом отнюдь не закончилась. 13 июля 2015 года коллаборация LHCb, одна из четырёх больших коллабораций, работающих на Большом адронном коллайдере, сообщила об открытии двух новых адронов, предположительно пентакварков. Резонансы (короткоживущие возбуждённые состояния адронов) наблюдались в канале J/ψ + протон — один довольно широкий (то есть эта частица — короткоживущая) с массой 4380 Мэв (примерно 4,65 массы протона), а другой с массой 4450 Мэв, значительно уже. Если в существовании первой частицы ещё можно сомневаться, то открытие второго пентакварка выглядит чрезвычайно убедительным: пик возвышается над фоном по крайней мере на 12 стандартных отклонений!

...
Открытие пентакварков коллаборацией LHCb.

J/ψ мезон, открытый лет 40 назад, состоит из двух тяжёлых кварков — c и анти-с (масса одного с-кварка более полутора масс протона), протон — из трёх лёгких кварков — uud. Резонанс в системе J/ψ + протон обязательно означает пентакварк, если только с и анти-с не аннигилировали. Вероятность этого, однако, очень мала, а соответствующие резонансы должны быть намного легче. Поэтому остаётся предположить, что открытый адрон действительно состоит из пяти кварков. Он уже получил название Pc. Пентакварки такого типа до сих пор никто не рассматривал и в указанном месте не предсказывал. Пока неясно, как он устроен и вообще — истинный ли это пентакварк. Если для пентакварка, «сделанного» только из лёгких кварков, ясно, что все они равноправны, а потому, грубо говоря, размазаны по всему объёму частицы, то здесь совершенно другая ситуация. Несмотря на то что внутреннее устройство вновь открытого пентакварка неизвестно, мыслимы по крайней мере два варианта, отличающиеся тем, на каких расстояниях находятся тяжёлые с-кварк и с-антикварк.

Первый из них отвечает тому, что три кварка и кварк-антикварк группируются в два адрона, расположенных сравнительно далеко один от другого. Мезон, состоящий из u и с-антикварка, известен — это D-мезон; барион, состоящий из трёх кварков — cdu — известен тоже и носит имя Σ-бариона. Можно сказать, что в этом случае пентакварк представляет собой адронную молекулу, «собранную» из этого мезона и бариона, подобно тому, как два атома водорода объединяются в слабо связанную молекулу H2. Однако здесь связь осуществляется не за счёт электромагнитного взаимодействия, а за счёт сильного, того же самого, которое связывает протоны и нейтроны в ядра. Беда, однако, в том, что нам почти ничего неизвестно о таком взаимодействии между D-мезоном и Σ-барионом.

Второй вариант расположения тяжёлых кварков изображён на другом рисунке. В центре пентакварка с-кварк и антикварк находятся близко один к другому, образуя компактное связанное состояние — чармониум. На удалении от них вращаются лёгкие кварки. Аналогом служит атом, причём чармониум играет роль ядра, а кварки — электронов. Заметим, что три оставшихся лёгких кварка — как раз те, которые составляют протон. Этот вариант (а его называют адро-чармониум) можно описать как J/ψ-мезон, забравшийся в центр протона и образующий с ним связанное состояние за счёт взаимодействия с его материей. Ясно, что этот вариант гораздо лучше отвечает тому, что мы называем пентакварк.

Существуют и другие гипотезы по поводу внутреннего устройства вновь открытого пентакварка. Какая из них окажется правильной, покажут дальнейшие исследования. Важно другое — мы теперь знаем, что пентакварки почти наверняка существуют. Я надеюсь, что психологический барьер сломан и вскоре будут открыты ещё и другие пентакварки, в том числе, возможно, состоящие только из лёгких кварков. Мы вступаем в новую эру адронной спектроскопии, где экзотические частицы должны занять важное место, которое давно их ожидает.

***

Сравнение цвета кварка с обычным цветом имеет определённый смысл. Представим себе, что кварки бывают синими, зелёными и красными. Смесь трёх этих цветов (вспомните, как работает цветной телевизор!) действительно даёт белый цвет. Кварк и антикварк — это ещё проще. Кварк красного цвета даёт красный цвет, а красный антикварк этот цвет стирает. В итоге у нас опять остаётся белый цвет.

***

Барионный заряд. Каждому кварку приписывается барионный заряд 1/3, а антикварку — минус 1/3. Для известных взаимодействий барионный заряд точно сохраняется во всех реакциях. Именно сохранение барионного заряда объясняет, почему протон, как легчайшая частица с барионным зарядом единица, абсолютно стабилен.

Стандартное отклонение, σ — среднеквадратичное отклонение в различных измерениях. Оно характеризует ошибку эксперимента. Если отклонения распределены нормальным образом и ошибка определена правильно, то вероятность появления на эксперименте отклонения, превышающего σ, равна 33%. Это число очень быстро падает. Отклонения 2σ появляются не более чем в 5% случаев, а 3σ — не более чем в 0,3%. Появление случайного отклонения в 9, а тем более 12 σ с точки зрения статистики совершенно невероятно.

Ширина — имеется в виду ширина пика в графике сечения процесса, в котором рождается данная частица. Как следует из квантовой механики (принцип неопределённости), ширина непосредственно связана со временем жизни частицы ?=ħ/T (T — время жизни, ħ — постоянная Планка, ? — ширина).

Детальное описание иллюстрации

● Адронная молекула: D-мезон и ΣC-барион, связанные силами, аналогичными тем, что связывают протон и нейтрон в ядрах. Мезон и барион находятся на расстояниях, больших по сравнению с расстоянием между кварками внутри них.

● Открытие пентакварков коллаборацией LHCb: Исследовался распад тяжёлого бариона Λb (состоящего из одного тяжёлого b-кварка и двух лёгких) на Λb→p+J/ψ+K (протон, K-мезон и J/ψ-мезон, состоящий из с-кварка и с-антикварка). Рисунок показывает зависимость числа событий как функцию от массы p+J/ψ — системы. Виден высокий узкий пик, отвечающий пентакварку Pc(4450), и более широкий, отвечающий Pc(4380). Рисунок из статьи: R. Aaij et al. [LHCb Collaboration]. Phys. Rev. Lett., v. 115, 72001 (2015).


Подробнее см.: https://www.nkj.ru/archive/articles/28303/ (Наука и жизнь, Пентакварки)
Наверх
 

The Administrator.
WWW  
IP записан
 
Administrator
YaBB Administrator
*****
Вне Форума


I love The Earth!

Сообщений: 5775
The Land of HealPlanet
Физики связали корпускулярно-волновой дуализм и принцип неопределенности
Ответ #4 - 29.03.2017 :: 16:34:44
 
Физики связали корпускулярно-волновой дуализм и принцип неопределенности


Приятный сюрприз: квантовая физика менее сложна, чем кажется. Международная команда ученых доказала, что две своеобразных особенности квантового мира, которые ранее считались разными, оказались различными проявлениями одного и того же. Результаты работы были опубликованы 19 декабря в Nature Communications.

Патрик Коулз, Жедржей Канивски и Стефани Венер пришли к своим выводам, работая в Центре квантовых технологий Национального университета Сингапура. Они обнаружили, что «корпускулярно-волновой дуализм» — это просто замаскированный квантовый «принцип неопределенности», сведя две загадки в одну.

«Связь между неопределенностью и корпускулярно-волновым дуализмом оказывается вполне естественной, когда вы подразумеваете под ними вопросы о том, какую информацию можете получить о системе. Наш результат подчеркивает силу мышления в физике с точки зрения информации», — говорит Венер, нынче доцент квантовой механики в Университете Делфта в Нидерландах.

Это открытие углубляет наше понимание квантовой механики и может породить поток идей для новых применений корпускулярно-волнового дуализма.

Корпускулярно-волновой дуализм — это идея о том, что квантовый объект ведет себя как волна, но волновое поведение исчезает, если вы пытаетесь обозначить место объекта. Лучше всего он проявляет себя в эксперименте с двумя щелями, когда единичные частицы, скажем, электроны, пропускают через экран с двумя узкими щелями. Частицы образуют интерференционную картину на задней стенке за щелями, даже если их выпускать по одиночке, но если ученые пытаются проследить, через какую щель пролетают частицы, они попадают только в одно место. Возникает ощущение, что частицы дурачат нас, запрещая нам подглядывать, как они творят свою волновую магию.

Принцип квантовой неопределенности — это идея того, что невозможно точно знать две вещи о частице одновременно. К примеру, чем точнее вы знаете положение атома, тем менее точно вы можете определить скорость, с которой он движется. Это ограничение лежит в основе самой природы и не зависит от качества измерений. Новая работа показывает, что количество информации, которое вы можете узнать о волновом поведении частицы (а не о точечной частице) в системе, ограничено ровно настолько же, насколько позволяет принцип неопределенности.

Корпускулярно-волновой дуализм и принцип неопределенности были фундаментальными концепциями квантовой физики с 1900-х годов.

...

«Мы нутром чуяли, и только нутром, что между ними должна быть связь», — говорит Коулз.

Есть возможность записать уравнения, которые показывают, как много можно узнать о паре свойств, вытекающих из принципа неопределенности. Коулз, Канивски и Венер — эксперты в видах таких уравнений, которые известны как «энтропийные соотношения неопределенностей» — обнаружили, что вся математика, которая раньше описывала корпускулярно-волновой дуализм, может быть переписана в терминах этих соотношений.

«Мы будто бы обнаружили «розеттский камень», который объединил два разных языка, — говорит Коулз. — Литература корпускулярно-волнового дуализма была иероглифами, которые мы теперь можем перевести в родной язык. У нас было несколько моментов с «эврика!», когда мы наконец поняли это».

Поскольку энтропийные соотношения неопределенностей используются в сфере квантовой криптографии — схемах шифрования с использованием квантовых частиц — ученые предполагают, что их работа вдохновит инженеров на создание новых протоколов шифрования.

В более ранних работа Венер и коллеги нашли связь между принципом неопределенности и другой физикой — квантовой «нелокальностью» и вторым законом термодинамики. Следующей целью исследователей будет осмысление того, как эти части пазла можно собрать воедино и образовать общую картину строения природы.

http://econet.ru/articles/64144-fiziki-svyazali-korpuskulyarno-volnovoy-dualizm-...
Наверх
 

The Administrator.
WWW  
IP записан
 
Переключение на Главную Страницу Страниц: 1
Послать Тему Печать