Эйнштейн про космос

#КосмоХа

С чего же начать курс физики? – конечно же, с механики, не с прикладной и не с вычислительной, а со старой доброй классической механики, которую мы видим, чувствуем, от которой нам болит голова при ударе о стенку. Ее еще называют механикой Ньютона. По легенде, ученый гулял по саду и тут ему на голову упало яблоко, и именно это подтолкнуло его к открытию закона всемирного тяготения (сильно, наверное, яблоко стукнуло его).
Конечно, закон существовал всегда, а сэр Ньютон лишь придал ему понятную для людей форму, но его заслуга – бесценна. Я не буду подробно расписывать законы Ньютоновской механики, но дам базовые знания, определения и изложу основы. Думаю, на примере сэра Исаака Ньютона и яблока вы поняли, что такое механика, так давайте сформулируем первое определение.

Механика – раздел физики, наука, изучающая движение материальных тел и взаимодействия между ними.

Почему же изучать физику мы начали именно с механики? Это ведь логично, не с теории Поля ее начинать же?!
Механика – бабушка наук, и исторически физику начинали изучать именно с механики. Помещенные в рамки времени и пространства, люди, по сути, никак не могли начать с чего-то другого, при всем желании. Движущиеся тела – первое, на что мы обращаем свое внимание. Вспомните, как мы в детстве смотрели, какая капелька на стекле быстрее стечет.

На основе капелек сформулируем еще одно определение:

Механическое движение – это изменение положения тел в пространстве относительно друг друга с течением времени.

Именно после этого определения мы совершенно естественно приходим к понятию системы отсчета. Изменение положения тел в пространстве относительно друг друга. Ключевые слова здесь: относительно друг друга. Ведь пассажир в машине движется относительно стоящего на обочине человека с определенной скоростью, и покоится относительно своего соседа на сиденье рядом, и движется с какой-то другой скоростью относительно пассажира в машине, которая их обгоняет.
Все в нашем мире имеет свою задачу, даже пресловутые квадроберы, задача есть и у механики. Задача механики – в любой момент времени знать положение тела в пространстве.

Чтобы идти дальше, нам понадобится понятие «материальной точки». Лев Давидович Ландау говорил, что «главное в физике – умение пренебрегать». Никто никогда не видел материальной точки и не нюхал идеального газа, (или нюхал, но не говорит) но они есть! С ними просто гораздо легче жить.

Материальная точка – тело, размерами и формой которого в контексте данной задачи можно пренебречь.

Теперь давайте разберемся, какие разделы механики вообще существуют?
Есть 3 раздела – кинематика, динамика, статика.
Теперь подробнее о каждом из них.
Кинематика с физической точки зрения изучает, как именно тело движется. Другими словами, этот раздел занимается количественными характеристиками движения. Найти скорость, путь – типичные задачи кинематики.
Динамика решает вопрос, почему оно движется именно так. То есть, рассматривает силы, действующие на тело.
Статика изучает равновесие тел под действием сил, то есть отвечает на вопрос: а почему оно вообще не падает?

Теперь кратко пробежимся, в каких случаях нельзя применять классическую механику.

Вообще, на Ньютона мы можем положиться только в мире, где 2+2=4, в мире, где мы можем что-то взять в руки и видеть это, я сейчас говорю о макромире. Они перестают работать в случае мира частиц, когда на смену классической приходит квантовая механика. Также классическая механика неприменима к случаям, когда движение тел происходит со скоростью, близкой к скорости света. В таких случаях ярко выраженными становятся релятивистские эффекты. Грубо говоря, в рамках квантовой и релятивистской механики – классическая механика, это частный случай, когда размеры тела велики, а скорость – мала.

Сегодняшним днем я начну читать вам полный курс современной физики, и я ставлю своей целью объяснить все без единой формулы. Иногда будет сложно и запутанно, но хочу напомнить, что вы умеете пользоваться мобильным телефоном – невероятно сложной машиной, так что понять физику будет не так уж и сложно по сравнению с телефонами. Отличным дополнением к моим урокам будет ведение вами конспектов, ведь после каждого занятия будут всеми любимые «контрольные». Не будем долго болтать – для этого можете использовать комментарии, и мы начинаем!

​​Что такое суперсимметрия?

Приветствую всех, дорогие друзья! Помню, как-то был у знакомых в гостях. Собирался уходить, а тут, как назло, пошел дождь, и мне протянули шляпу.
- Зачем? – говорю я. – Ведь она сохнет дольше, чем волосы. Это же все знают.

Что-то я заболтался… О чем это я? Ах да, у нас сегодня важная тема – суперсимметрия!

Что это вообще такое?

Вопрос довольно сложный поэтому зайду издалека. В обычной жизни понятие симметрии означает симметрию тел в пространстве, как на вышитых узорах, но в физике смысл симметрии значительно шире, она также означает неизменность какого-либо свойства при проведении любых преобразований, из различных типов симметрии получают известные всем ещё со школы законы сохранения импульса, заряда, энергии и т.п.

Суперсимметрия, она же симметрия Ферми — Бозе, — это гипотетическая симметрия, которая должна связывать два класса частиц: бозоны и фермионы. Преобразование суперсимметрии пока неизвестно даже в теории, но оно должно будет преобразовывать бозонное квантовое поле в фермионное и наоборот фермионное в бозонное.

Простыми словами: оно должно переводить вещество во взаимодействие или излучение и наоборот. Суперсимметрия предсказывает наличие частицы-суперпартнёра для каждой известной сейчас частицы, а значит количество элементарных частиц должно быть как минимум в два раза больше, отсюда происходят названия:. фотино, гравитино, скварк, хиггсино и др.

На данный момент гипотеза суперсимметрии не подтверждена экспериментально, вследствие чего было принято решение ее закрыть, но на большом адронном коллайдере продолжаются эксперименты по поиску частиц-суперпартнёров.

​​Доброе утро!

Европа-спутник юпитера

Фотография сделана аппаратом Galileo

Хорошего дня!

#КосмиWake

​​Сегодня 55-я годовщина с того дня, когда человек впервые ступил на поверхность Луны. В эту памятную дату хотелось бы порекомендовать всем интересующимся классическую биографию того самого «первого человека» – Нила Армстронга – за авторством историка Джеймса Хансена. В 2018 году она была экранизирована, но в книге содержится много интересных подробностей о жизни Армстронга и дополнительной технической информации о полете «Аполлона-11», которые просто не могли попасть в фильм.

Армстронг считал себя в первую очередь инженером и был чрезвычайно скромным, замкнутым человеком. В одном из интервью он заявил, что

людей следует поощрять за их достижения и тот вклад, который они привносят в развитие общества. Но в этом деле легко утратить чувство меры… Знаменитость не должна быть знаменитее того, чего она добилась.

​​#КосмоХа

​​Если есть жизнь вне окрестностей нашей планеты, то как её найти?

Когда задаётся вопрос о существовании жизни вдали от нашей планеты, часто присутствуют исключительно философские или теоретические выводы.
Но как найти эту жизнь на практике?
В этом нам бомогут биосигнатуры.

Биосигнатура- любое проявление последствий жизнидеятельности доказывающее наличии жизни в настоящем или прошлом.

Примером биосигнатуры может быть наличие кислорода в атмосфере планеты.
На Земле кислород производится живыми организмами в результате фотосинтеза, поэтому его наличие в атмосфере может свидетельствовать о наличии жизни на данной планете.

Присутствие определённых химических соединений могут указывать на наличие жизни на планете. Например PH3 - фосфин: его выделяют в основном анаэробные организмы.
Или димитилсульфид (CH3)2S: его выделяют гниющие водоросли и некоторые бактерии.

Тем не менее, наличие той или иной биосигнатуры ещё не означает что на планете есть жизнь. Тот же фосфин "PH3" может образоваться в результате взаимодействия серной кислоты с фосфидами.

Вывод: биосигнатура позволяет предположить, что на планете присутствует жизнь, однако не даёт 100% шанс её наличия.

​​Физики из эксперимента по поиску темной материи PandaX сообщили об обнаружении упругого когерентного рассеяния нейтрино на ядрах ксенона.

На конференции IDM представитель коллаборации PandaX Ли Шуайцзе сделал доклад об обнаружении при помощи двухфазного ксенонового детектора, расположенного в Китайской национальной лаборатории Цзиньпин. Значимость обнаружения составила 2,6 сигма(не бизнесмен), что практически идентично результатам эксперимента XENONnT. Спустя несколько дней появился препринт коллаборации PandaX об этом открытии.

Экспериментальная физика: Эксперимент COBE (1989-1993)

В 1989 году NASA запустило спутник COBE (Cosmic Background Explorer), который сыграл ключевую роль в нашем понимании Вселенной. Целью миссии было изучение реликтового излучения, также известного как космическое микроволновое фоновое излучение – остаточного теплового излучения от Большого взрыва.🪐

COBE подтвердил, что это излучение имеет почти идеальный спектр черного тела, соответствующий теоретическим предсказаниям. Эти результаты предоставили убедительные доказательства в пользу теории Большого взрыва и позволили ученым лучше понять условия, существовавшие во Вселенной на самых ранних стадиях её существования.

🪐 Ключевые открытия COBE:

• Подтверждение спектра черного тела реликтового излучения.
• Обнаружение мелких флуктуаций в температуре реликтового излучения, что указывает на начальные неоднородности в плотности вещества, ставшие семенами для образования галактик и звездных скоплений.

Эти данные стали фундаментом для последующих космических миссий и исследований, таких как WMAP и Planck, и продолжают влиять на космологию по сей день.😛

Эйнштейн на каждый день 😛

« Я убеждена, что наука по существу является чем-то очень прекрасным, и ученый в своей лаборатории не просто техник: он также ребенок, восхищенный природными явлениями, которые его как сказка. »

— Мария Склодовская-Кюри

​​Большая Медведица на самом деле не просто созвездие, а так называемый астеризм. Именно так называется скопление звезд, который на самом деле расположены очень далеко друг от друга, в разных галактиках. Просто из-за особого расположения Земли относительно астеризма, нам кажется что они находятся в одной плоскости.

​​Что общего у канализации и K2-18b?

K2-18b— экзопланета, вращающаяся вокруг красного карлика в планетной системе K2-18 , расположенной примерно в 124 световых годах от Земли

Когда исследовали газовый состав К2-18b, оказалось, что кроме непахучих газов (СО2, СН4, Не), там есть димитилсульфид СН3SCH3 или (СН3)2S.

Эта малекула пахнет, причём пахнет так, как пахнет берег моря (при малой концентрации (CH3)2S). Выделяют этот запах водоросли и мелкие бактерии.
Большая же концентрация (CH3)2S напоминает запах канализации.

Получается, мы знаем что K2-18b "воняет" жизнью


Лайк, если Эйнштейн крутой

​​#КосмоХа

Быстрые звезды выдали черную дыру промежуточной массы в шаровом скоплении Омега Центавра

Астрономы обнаружили семь быстродвижущихся звезд вблизи центра шарового скопления Омега Центавра. Их свойства однозначно указывают на что, что в центре скопления находится черная дыра промежуточной массы, которую оценили в 8200 масс Солнца.
Шаровое скопление Омега Центавра, расположенное на расстоянии около 15800 световых лет от Солнца, считается одной из наиболее интересных целей для поиска черной дыры промежуточной массы. Это наиболее крупное, массивное и яркое шаровое скопление в Млечном Пути, находящееся на ретроградной орбите, которое может быть родом из ядра слившейся с Млечным Путем в прошлом карликовой галактики (Секвойя или Гайя-Энцелад). Однако поиски черной дыры в нем, длящиеся уже пару десятилетий, до сих пор не давали однозначного вывода.

Астрономы во главе с Максимилианом Хеберле (Maximilian Häberle) из Института астрономии Общества Макса Планка нашли убедительные доказательства того, что в центре Омеги Центавра есть черная дыра промежуточной массы. Ученые работали с ранее созданным каталогом кинематических свойств звезд во внутренней части скопления oMEGACat II, основанном на снимках космического телескопа «Хаббл», полученных за последние 20 лет.
Исследователи обнаружили семь быстродвижущихся звезд вблизи центра скопления, которые находятся на Главной последовательности. Самая быстрая из них обладает собственной скоростью в двумерном пространстве в 113 километров в секунду. Остальные звезды движутся с собственными скоростями от 66,2 до 94,9 километров в секунду. Четыре из семи звезд, включая три самые быстрые, находятся в пределах менее 0,09 светового года от центра скопления.

Наличие этих звезд, чьи скорости выше скорости убегания из скопления, можно объяснить только в том случае, если они связаны с компактным массивным объектом вблизи центра скопления, иначе бы они покинули Омегу Центавра менее чем за тысячу лет. В качестве подобного массивного объекта, по оценкам авторов статьи, прекрасно подходит черная дыра с массой 8200 масс Солнца, которая может быть самой слабо аккрециирующей окружающее вещество из известных черных дыр, если опираться на данные рентгеновских и радионаблюдений.

Эйнштейн на каждый день 😛

Дед рассказывает Оппи:

— А ты знал, что, когда смотришь на свет далёкой звезды, ты видишь её прошлое? Свет идёт к нам миллионы лет.

Оппи задумался и ответил:

— Получается, если я смотрю на тебя, то вижу тебя вчерашнего?

Дед смеётся:

— Нет, но если я опоздаю на встречу, можешь сказать, что видишь мой прошлый свет!

​​Конденсат Бозе-Эйнштейна.

Какие агрегатные состояния вещества вы знаете? Обычный человек назовет 3 – жидкое, твердое, газообразное. Думаю, многие из вас назовут еще одно – плазму. А я сегодня хочу вам рассказать, как мы с Шатьендрантом Бозе в 1925 обнаружили пятое агрегатное состояние вещества.

Представьте себе поток машин на МКАДе. Кто-то разгоняется, кто-то перестраивается, кто-то тормозит. В результате вся масса движется медленно, возникают пробки. Теперь вообразим чудо-МКАД, на котором все автомобили движутся с одинаковой скоростью. Никто не догоняет, никто не отстает. Поток движется, как единое целое. Это и есть конденсат Бозе — Эйнштейна, только вместо автомобилей — квантовые частицы, бозоны. Все они находятся в одном квантовом состоянии — то есть передвигаются с одинаковой скоростью, ведут себя, как единая огромная частица.
Конденсат Бозе — Эйнштейна это ярчайшее следствие из того факта, что все элементарные частицы в мире делятся на два класса: фермионы и бозоны. Фермионы не уживаются в одном квантовом состоянии, они — «индивидуалисты». А вот бозоны — «коллективисты». При достаточно низких температурах они образуют Бозе-конденсат: оказываются в одном квантовом состоянии и ведут себя одинаково, как одна частица. Его существование предсказал в 1924 году Альберт Эйнштейн.

(смотрите рисунок)

Коты–фермионы (в левой чаше весов) не любят друг друга и никак не могут ужиться в одной клетке. Коты–бозоны (в правой чаше), напротив, любят друг друга очень сильно. Чем легче по весу коты, тем проще сделать из них конденсат.

Конденсат Бозе-Эйнштейна –агрегатное состояние вещества,основу которого составляют бозоны, охлажденные до температур, близких к абсолютному нулю (меньше миллионной доли кельвина).

Для чего этот конденсат нужен?

Например, для того, чтобы сделать квантовый компьютер, о котором я рассказывал вчера. Квантовый компьютер использует квантовые биты информации — кубиты. В режиме Бозе-конденсации наш чудо-МКАД представляет собой суперпозицию двух потоков машин, движущихся по и против часовой стрелки. Это и есть кубит. Чтобы сделать квантовый компьютер, надо объединить несколько тысяч колец МКАДа — каждое размером в сотую долю миллиметра.

Также с помощью этого агрегатного состояния ученые могут буквально замедлять свет. В 2000 году физики сообщили о том, что смогли замедлить движение светового пучка с 300 000 000 метров до 0,2 миллиметра в секунду. Используя конденсат Бозе-Эйнштейна физики уже смогли создать лазер с уникальными свойствами. Такие лазеры могут найти применение в нанотехнологиях и помочь создавать полупроводники для компьютеров будущего. Также конденсат Бозе-Эйнштейна можно использовать в квантовых вычислениях, если принимать каждое атомное ядро за кубит.

​​Все мы знаем, что на околоземных аппаратах и более далёких спутниках, "не далеко" улетающих от солнца, основным источником энергии являются солнечные батареи.

Но что насчёт тех спутников, которые улетают так далеко, что энергии солнца не достаточно для их работы?
Выход есть:RTG или РИТЭГ

РИТЭ‌Г (радиоизотопный термоэлектрический генератор) — радиоизотопный источник электроэнергии, использующий тепловую энергию, выделяющуюся при естественном распаде радиоактивных изотопов и преобразующий её в электроэнергию с помощью термоэлектрогенератора.

RTG имеет малую выходную мощность и КПД.
Однако также он не требует обслуживания на протяжении всего срока службы, который может исчисляться десятилетиями, что делает этот генератор отличным решением для применения в космической сфере.

Топливом в RTG как правило служат: плутоний, кюрий или стронций.

Помимо применения в космической сфере, RTG применяют и на земле, в отдаленых местах. Например: маяки, радиомаяки, метеостанции.

Не забывайте про лайк