#64 Ciemna Grawitacja, czyli dla Materii i Opadania Dedykacja

 

0. Wstępnie napisano.

Dzień dobry! Spotykamy się jak zwykle po eonach, ech, ja i moje zacięcie do fizyki. Bardziej czytam niż piszę, oby to się zmieniło (albo nie - i tu część Czytelników westchnęłoby z ulgą. Po co czytać ciągle jakieś trudne rzeczy, skoro można wyjść na dwór i pobawić się w chowanego.), liczę, że mnie jeszcze lubicie. Nie? Może trochę? Takie małe tyci? ;)

Co dziś kuchnia pełna zapodajek zapodaje? Co dziś na tapecie, zakrzykną Ci, którym nieobce jest jeszcze młodzieżowe słownictwo. Młodzieżowe? Pewnie śmiechu warte to moje młodzieżowstwo, dziś nastolatcy i dwudziestaki używają o wiele fikuśniejszych sformułowań. Się znalazł, pajac drewniany. Dobra, starczy.

Dziś zaprezentuję Państwu, jak grawitacja powinna się zmienić, aby wyprzeć z fizyki teoretycznej koncepcję ciemnej materii. Otóż tak, aby wszystko pasowało, obliczenia się zgadzały, a wiadomo nie od dziś, że naukowców korci, aby ową ciemną materię z równań usunąć. Po co trzymać w schowku i straszyć ludzi czymś, na co nie ma dowodów? Dlaczego galaktyka trzyma się w samoistnym złożeniu? Ciemna materia. Dlaczego masa galaktyki nie zgadza się z obliczeniami i wyskakują anomalie w rotacji galaktyk? Ciemna materia. I powtarzam, gdzie jest, kurczę, 27% masy-energii naszego Wszechświata? Ciemna materia. Czyżby? 

1. Czym jest, z grubsza, ciemna materia? Jak ją wykluczyć?

Aby osiągnąć stan zgodny z obserwacjami oraz nie tłumaczyć niczego za pomocą ciemnej materii, odbiłby się ów wyczyn na biednej, Bogu ducha winnej grawitacji. Musiałaby być ona niezwykle dziwna w swoim zachowaniu, jeśli ma nie być ciemnej materii.

Ciemna materia to koncepcyjna, niewidzialna masa, której grawitacja trzyma (podobno) galaktyki w skupieniu. Jednak obecny stan rzeczy, czyli taki, iż niewidzialna i nie wykryta dotąd masa stanowi meritum pewnych wyobrażeń (o galaktyce, jej masie i przyciąganiu grawitacyjnym wewnątrz każdej z galaktyk) nie podoba się i nie jest satysfakcjonującym wytłumaczeniem.

Co najdziwniejsze, doszło do tego, że tak zakorzeniona ciemna materia stanowi nie lada kłopot: jak się pozbyć czegoś, co jest koncepcją, a zbudowanych zostało na niej wiele hipotez? Aby tak się stało, teorie muszą ponieść konsekwencje. Chodzi głównie o zgodność z obserwacjami.

Kto i co mógłby ponieść koszt wykluczenia ciemnej materii? Niestety, grawitacja! Do tego musiałaby być ona przyciągająca dla pewnych odległości, lecz dla innych już odpychająca! Mówi się, że tak dziwna grawitacja nie zda egzaminu, że nie da się jej sprowadzić do poziomu siły odpychająco-przyciągającej.

Wracając do ciemnej materii; mówi się, że wypełnia ona większość galaktyk i dostarcza tej brakującej grawitacji, która sprawia, że gwiazdy nie fruwają samodzielnie po całym Kosmosie, wprowadzając zamęt i siejąc ferment. A, jeszcze kwestia anomalii rotacyjnych. Istnienie ciemnej materii wykluczałoby większość z nich, powodując, że obserwacje nie byłyby sprzeczne z teorią np. rotacji galaktyk albo bilansu masa-energia dla galaktyk.

Te wszystkie nici i grudki, które są obserwowane dla Kosmosu w skali bardzo dużej tworzą rusztowanie, na którym opiera się i rozwinął Wszechświat - to także miałby być udział ciemnej materii. Jednak po dziesięcioleciach starań, nie odkryto cząsteczki ciemnej materii! Wyobrażacie sobie? Lata pracy w uczelniach i akademiach, wszystko na bazie jednej koncepcji, obliczenia zgadzają się z obserwacjami tylko w przypadku istnienia tej całej ciemnej materii, a tu może się okazać, że jej nie ma?

A może ciemnej masy! Uwaga, nie nazywam tak ani Tłuków czy Laików, to są nazwy funkcjonujące podobnie jak tytuły naukowe, ale w moim prywatnym rankingu, no i oczywiście, uwzględniając w równaniach humor i dystans :)

Naukowcy bardzo chętnie pozbyliby się ciemnej materii, niestety dla nich, funkcjonuje ona dobrze.

2. Próby usunięcia ciemnej materii, w przeszłości.

W roku 1983, fizyk o nazwie Mordehai Milgrom odkrył, iż można skompensować prędkości galaktyk wirujących naokoło za pomocą modyfikacji newtonowskiego drugiego prawa dynamiki: masa x siła = przyspieszenie. Okazało się, że taka próba wiązałaby się z koniecznością modyfikacji również prawa grawitacji, przynajmniej w skali pojedynczych galaktyk.

Co najciekawsze - udało się, jednak naukowcy wiele lat pracowali nad spójną, taką jaką wyprodukował A.Einstein (ogólną teorią względności), teorią grawitacji bez ciemnej materii. Trzeba było jednak... dodać inne pola - dalekich krewnych zwykłego pola grawitacyjnego.

3. Skala kosmologiczna a usunięcie ciemnej materii.

Okazało się, że usunięcie ciemnej materii pociąga za sobą daleko idące problemy, jeśli chodzi o skalę kosmologiczną, nie tylko na poziomie galaktyk. Wiąże się to z porównaniem rozkładu zwykłej materii we wczesnym Wszechświecie poprzez pomiary mikrofalowego promieniowania tła - takiej poświaty po Wielkim Wybuchu - z rozkładem galaktyk dzisiaj.

Ewolucja Kosmosu to kwestia porównania dwóch rodzajów materii: ciemnej, która nie reaguje na światło (to znaczy, że jej nie widać, fotony się od niej nie odbijają i nie wracają do ludzkich przyrządów pomiarowych), oraz zwykłej, która wchodzi w interakcję ze światłem.

Wielki Wybuch pozostawił zmarszczki na ciemnej materii, która przy reagowaniu na własną grawitację zaczęła łączyć w gęstsze obszary. Zwykła materia (wtedy, czyli u początków Wszechświata) - zupa gorących wolno poruszających się protonów i elektronów - także zaczęła wpadać w obszary, gdzie znajdowała się ciemna materia. Jednakże, cząstki naładowane zaczęły sam z siebie generować promieniowanie, które je odpychały, tworząc fale dźwiękowe znane jako akustyczne oscylacje barionowe (wdź[w]ięczna nazwa, prawda? ;)). Szach-mat, za nazewnictwo i wpisywaniu bardzo dziwnych nazw! :) Fale te rozchodziły się do momentu, gdy Wszechświat schłodził się wystarczająco, by mogły się uformować neutralne atomy, 380 000 lat po Wielkim Wybuchu, kiedy pojawiło się mikrofalowe promieniowanie tła. Fala dźwiękowa pozostawiła swój 'odcisk' na mikrofalowym promieniowaniu tła, oraz, w bardzo delikatny sposób, na rozkładzie galaktyk.

4. Próba wprowadzenia 'nowej grawitacji'.

Jednakże czy nie dałoby się wyjaśnić tej ewolucji za pomocą zwykłej materii działającej poprzez zmodyfikowaną grawitację? Aha!

Aby wyjaśnić tę możliwość, zastosowano funkcję matematyczną, która opisuje  jak grawitacja musiałaby działać, byśmy mogli otrzymać taki rozkład materii, jaki ukazuje mikrofalowe promieniowanie tła prowadząc ku dzisiejszemu rozkładowi galaktyk.

Tu pojawiła się zagwozdka, szokująca, niespodziewana i bardzo dziwna. Otóż funkcja ta musiałaby rozciągać się między wartościami dodatnimi i ujemnymi, tzn. - że... grawitacja musiałaby być zarówno przyciągająca, jak i odpychająca, dla określonych wartości.

Dziwaczne zachowanie musi mieć miejsce, ponieważ inaczej nie udałoby się wytłumaczyć większej akustycznej oscylacji barionowej, rozciągającej się, kiedy kształtowały się mniejsze galaktyki. Podobnie uczynił Milgrom, ale tylko dla jednej galaktyki. Aby wyjaśnić makrostrukturę Kosmosu, grawitacja musiałaby być inna, niż dotychczas sądzono.

5. Co dziś wiadomo, co udało się osiągnąć w kwestii powyższej.

Aby zgadzać się z danymi z mikrofalowego promieniowania tła, należało skonstruować teorię, która nie uwzględnia ciemnej materii, jednak nie kłóci się z obserwacjami rozkładu dzisiejszych galaktyk.

Aby to osiągnąć, należało dodać do teorii grawitacji, takiej jak ogólna teoria względności dodatkowe, przestrajalne pole nazywane polem skalarnym. Pole skalarne to to takie pole, w którym do  każdego punktu na osi Y przyporządkowany jest punkt na osi X, w odróżnieniu od pola wektorowego, w którym dla każdego punktu na jednej z osi przyporządkowany jest wektor, czyli uporządkowana para punktów. Szczypta matmy, kojarzy mi się z fizyką i ciemną salą, w której odbywały się lekcje, i na każdego typu słowo, podobnego do skalar lub wektor jeżył się włos na głowie. To oczywiście na początku, potem były już oceny 'dobry' ;)

Przykładem pól skalarnych są np. pola temperatury, pole natężenia światła, ciśnienia powietrza. Za to polami wektorowymi są np. pole siły grawitacyjnej.

Co z tego? 

Pole skalarne dla naszej nowej grawitacji posiada energię, która za pomocą tożsamości z masą (wg słynnego E=mc^2) może zachowywać się jak forma masy. W skalach kosmologicznych to duże pole może działać jak ciemna materia, ba, nawet lepiej, bo także oddziałuje samo ze sobą.

Ów zabieg miał za zadanie dowieść, że nie potrzebujemy ciemnej materii, która jednak jest prostszym wyjaśnieniem. Bo przecież zastępujemy jedno tajemnicze pojęcie drugim, jeszcze bardziej tajemniczym. Pole skalarne z nowej teorii grawitacyjne miało za zadanie tylko odwzorowywać ciemną materię...

6. Koniec.

Koniec to koniec, szkoda słów, mózg mi paruje, a Wam? Nie jest to tak, że po prostu siadam i sobie piszę. Trzeba się trochę napocić, ale myślę że warto, tak samo jak warto zanurzyć się w każdym kolejnym poście @diesphys!

Pozdrawiam serdecznie! =)

Patronite!

#63 Dziw Nad Dziwy, czyli Nowy Obiekt Kwantowy i Prawdziwy

0. Wstęp.

Co my tu dzisiaj mamy... Śniadanie już było, obiad też, na kolację za wcześnie, hmmm. Może zmienię nawyki żywieniowe albo zacznę przesypiać dzień, żebym mógł napisać, że: na śniadanie - oto mamy nowy temat.

Niestety, nie na śniadanie. Coś mi się wydaje, że to nadprogramowa przekąska, wyjęta spod prawa tłusta gąska, ale nie na kolację, ani na obiad. 

Chcę przez powyższą paralelę zakomunikować Wam, żebyście nie traktowali @diesphys jako wyrocznię ostateczną w czasach ostatecznych, w ostatecznej prawdziwej dziedzinie nauki jaką jest fizyka. Może trochę przedrwiłem z tą ostatnią prawdziwą nauką, bo - hej - dziś wszystko jest kwantowe, a pojęcie kwantów ma korzenie w fizyce ;) Na dodatek, już poważniej - na marginesie pseudonauki z kwantową świadomością na czele, w korpusie 'kwantowego uzdrawiania wody' i na nogach z siłowni 'quantum fitness' - fizyka stosuje metodę doświadczenia i teorii. Nie ma doświadczenia - nie ma teorii, eksperyment weryfikuje teorię. Dlatego nie wierzę w teorię strun, ale to już na dygresja. W obecnych czasach święto-tomaszowe 'nie uwierzę, póki nie dotknę' może mieć wydźwięk nawet w fizyce.

O, widzicie. Popuszczam wodze fantazji pisarskiej, i od razu lecę po bandzie - nie chcę i nie będę mieszał religii, żadnej, po równo dla każdej - aby resztkami sił zachować obiektywizm. To co się dzieje na świecie i w mediach - to proces odwrotny. Dość.

Polityka była, religia była - nie czepiajcie się, że jestem takim oderwanym od świata szaleńcem :) Lecim!

Może lepiej, żeby @diesphys została przekąską po obiedzie? ;)

1. Mechanika kwantowa. Jak zawsze zaskakująca.

I tym razem odwołuję się do aspektu dziwności mechaniki kwantowej. Jako ktoś, kto już trochę poczytał o tej dziedzinie, mogę przestać mydlić oczy, że to dziwne, brrrr. Ale i magiczne. Jak matematyka dla jednorożców.

Powinienem napisać, że ją doskonale rozumiem i wyjaśnić Wam wszystko po kolei. Ale uwierzcie mi - osiągnąłbym jedynie efekt TL;DR (Too Long;Didn't Read - za długie, nie czytałem). Poza tym, nie trzeba wielkiego geniuszu, żeby stwierdzić, że trzeba się ku odbiorcy pochylić i mówić jego językiem, a nie unosić się ponad Czytelników. Takiego fruwającego balona pychy łatwo zestrzelić.

W warunkach laboratoryjnych udało się stworzyć nowy obiekt kwantowy - ściankę domenową. Choć pojęcie znane już od czasów romansu fizyków z magnetyzmem, był to obiekt, jeśli traktujemy świat - ten w najmniejszej skali - o pochodzeniu naturalnym. Myślę że warto choć rzucić okiem na wyjaśnienie. Uwaga, leci monolog, wykładam fizykę na uni.dies.phys.małpa! :)

1.a) Ścianka domenowa. 

W rozumieniu magnetyzmu jest to kilkaset atomów rozdzielająca tzw. magnetyczne domeny - ma to miejsce w materiałach aktywnych magnetycznie, czyli np. w ferromagnetykach. Ferromagnetyków jest pełno w Ziemi, wszelkie skały z domieszkami dobrze znanych pierwiastków chemicznych, dalej -  w związkach chemicznych (i dalej - małżeństwie ;)). Domena magnetyczna to ukierunkowane porządkowo atomy, uporządkowane tak, że mogą wyjść do ludzi jako ściśle ukierunkowany biegun dipolu. Zaś ścianka domenowa to przestrzeń między domenami - miejsce, gdzie momenty magnetyczne atomów przestawiają się, aby utworzyć odpowiedni biegun. Verte.

1. b) Wracam, gdzie skończyłem...

...ten w najmniejszej skali. Po raz pierwszy mogły zostać stworzone w laboratorium na zasadzie VOD - włączyć telewizor, a tam kominek - taki firewall właśnie. Kto uwierzył, ten trąba ;)

Ale prawdą jest, że wytworzono na zawołanie ściankę domenową po raz pierwszy, w warunkach laboratoryjnych. Musiało się to wydarzyć w ekstremalnie niskiej temperaturze, takiej jak przy tzw. Kondensacie Bosego-Einsteina.

Kondensat Bosego Einsteina - w skrócie - jest to kolejny ze znanych stanów skupienia materii. Poniżej temperatury krytycznej bozony (spin całkowity) zostają uwięzione. Większość atomów osiąga wtedy najniższy możliwy stan energetyczny - podstawowy.

Mechanika kwantowa to przede wszystkim dualizm korpuskularno falowy, istnieją w nim tzw. fale materii - jest to jeden z możliwych opisów stanów cząstki. Zależnie od temperatury - fale materii atomów mogą być dużo mniejsze niż fizyczne rozmiary cząstek albo równe - wtedy cząstki osiągają ten sam stan kwantowy, co ich fale materii. To oznacza, że temperatura wymusiła zerowy stan pędowy bozonów. Cząstki mają wtedy identyczny pęd, a to oznacza, że stan podstawowy jest 'okupowany' przez większą liczbę cząstek, niż pozwala na to zasada Pauliego. Efekt - cząstki w materiale zachowują się jak jedna, wielka, pojedyncza cząstka. Nasyceni? :)

Ściany stają się wtedy węzłami pomiędzy domenami. Tzn., że cząstki tworzą domenę, a ściany to ich węzły.

Kreując ściany domenowe, można zyskać  rzut nowego światła na takie obszary, jak: elektronika kwantowa, pamięć kwantowa oraz zachowanie się egzotycznych cząstek kwantowych.

To taka wydma na pustyni. Jest z piasku, jednak jako całość działa na innych zasadach fizyki, niż jedno ziarenko piasku. Ziarenko leci w lewo, drugie w prawo, trzecie na oazowe drzewo - a wydma stoi pewnie na gruncie, chociaż tworzą ją te trzy ziarenka ;)

Co do ścian domen - dawno temu udawało się je badać, jednak teraz można je wytwarzać w kółko i, bazując na możliwości częstego powtarzania eksperymentu, odkryć nowe prawa nimi rządzące. Podobno zachowują się jak osobny obiekt kwantowy, wyobrażacie to sobie? Np. 100 cząstek, zachowujących się jak jedna wielka. Jednak, prawa rządzące kwantowymi dużymi cząstkami nie musi oznaczać, że będziemy te praw rozumieć. Innymi słowy - prawa te mogą być całkowicie nieintuicyjne.

2. Zjawiska Emergentne.

Niespotykane dotąd zachowanie ścian domenowych prowadzi do tego, że klasyfikujemy je jako zjawiska emergentne. Cząstki, które łączą się w jedno, zachowują się i i działają według innych zasad fizycznych, niż pojedyncze.

Dotychczas udało się jedynie powielać i tworzyć nowe ścianki domenowe, jednak zauważono, że reagują one na pole elektryczne. Fantastyczne w ich odkryciu jest to, że wydają się dobrym kandydatem na pomocnika w dziedzinie tłumaczenia zachowywania się cząstek w pierwszych okresach historii Wszechświata. Przecież fakt, że z pojedynczych klastrów cząsteczek powstały gwiazdy i planety, nie jest tak prosty w wyjaśnieniu. Za to biorą się badacze, a zachowanie ścianek domenowych, ich traktowanie jako jedną cząsteczkę gdy jest ich wiele, oraz podążanie w nieintuicyjnym kierunku jeśli chodzi o przestrzeganie drogowskazów Przyrody (innym niż cząstki w temperaturze pokojowej) - pomagają w rozumieniu praw, którymi rządził się młody Wszechświat.

Owoż odkrycie pomoże w rozgryzieniu 'cechowania' (dynamika związków między cząstkami fundamentalnymi), z możliwością testowania i obliczania dynamiki zjawisk kwantowych w laboratorium!

Dodatkowo, zjawiska emergentne - czyli wszystko ponad fundamentalnymi zjawiskami, coś w rodzaju uogólnienia zjawisk zamiast wyszczególnienia - mogą zostać opisane z niespotykaną dotąd precyzją. Tyczy się to wszystkich typów zjawisk emergentnych  - od zachowań w materiałach po pierwsze chwile młodego uniwersum.

3. Koniec. Buuu.

Jako że fizyka lubi patrzeć w przyszłość, w przyłożeniu tej zasady do naszych ścianek domenowych - mamy następująco: możliwość kontrolowania samych ścianek,; co za tym idzie, rozwoju nowych technologii kwantowych. Takich jak programowalny materiał kwantowy, procesor informacji kwantowych.

Zapomniałem o najlepszym. Jeśli tak dalej pójdzie, badacze rozwiną także proces uzdrawiania w kwantowym procesie uzdrawiania wody oraz uzyskają więcej fitnessu w 'quantum fitnessie'... :)

Aha, zapraszam na Patronite! To nie takie trudne założyć tam konto i wesprzeć klikanie w klawiaturę! :)

patronite/DiesPhys

Oraz na Facebook fanpage; więcej nas, jest ciaśniej ale weselej! ^_^

fanpage/DiesPhys

#62 Fizyka Kwantowa, Liczby Urojone, czyli Kwantowy Świat i Numery Wymyślone

0. Wstęp.

Witajcie!

Dawnośmy się nie czytali, liczę (w sposób urojony, bo przecież o liczbach urojonych myśli się o urojeniach ;)), że odkurzycie dzielnego smerfa Ważniaka, Ananiasza, tudzież innego nerda z waszej internetowej półki linków i znajdziecie mnie i moje blożysko; a przynajmniej na chwilę wcielicie się w ich role, bo ja inaczej niż te 3 postacie siebie nie widzę.

No to już się czytamy, czyli widzimy, a widzimy, że są widoki na szałowy post. Przynajmniej ja, przeszukując przepastne zasoby Internetu w poszukiwaniu wiarygodnych źródeł :))

Odłożyło się parę tematów na czarną godzinę, nie obawiajcie się, że krynica moich kwantowych mądrości się wyczerpie. Trochę jeszcze tego mam. Np., któregoś wieczora, w 20 minut przygotowałem liczbę tematów zapasowych, alarm w środku nocy, te oczy wbite w sufit, no i wpadłem na ów genialny pomysł. Dzięki temu mam co najmniej 34 tematy do przodu. Nie obawiajcie się. Nie napisałem 34 tematów w 20 minut. Tylko tematy tematów, czyli postów.

Co my tu dziś mamy...

1. Małe odkrycie dla nas, Wielkie dla Ludzkości.

Fizyka kwantowa wymaga liczb urojonych!

To takie małe stwierdzenie, a właściwie wniosek płynący z doświadczeń z użyciem splątania kwantowego. Być może kiedyś się pokuszę o osobny temat, trudno by mi było zatrzymywać się na każdej stacji niewiedzy i tłumaczyć od dechy do dechy. Wiecie ludziska, na takich postojach naukowcy piszą doktoraty o tych 'niewiedzach' od góra setki lat! Co ja, mały pingwin idący samotnie w kierunku Bieguna Południowego, mogę powiedzieć innego. 

I tu mały trick. Nie powiem Wam, czym jest splątanie kwantowe, do tego dojdźcie sami, internet jest pełny tekstów o tym zjawisku. Co do małego pingwina... Wiecie, że pingwiny z Antarktydy czasem wybierają się na samotną podróż, nikt nie jest w stanie wyjaśnić dlaczego to robią! A podróż ta niesie ich... w kierunku bieguna magnetycznego południowego, który pokrywa się z biegunem geograficznym. Idą te pingwiny, na samobójczą śmierć, udaje im się przejść 30-60 km i umierają. Tak dziwna jest nauka o pingwinach.

Wracamy na wybrzeża, a byliśmy już na rubieżach - to był ten trick ;)

Aby wyjaśnić świat rzeczywisty, mechanika kwantowa potrzebuje liczb zespolonych, a właściwie - ich urojonych części. Pamiętacie - algebra, 1 rok studiów, jesteście pewni, że odkryjecie nowe zjawiska, będzie o Was głośno w gazetach. A tu - wzór na jedynkę urojoną, egzamin, liczby zespolone, egzamin, algebra liniowa, egzamin... Udupienie. Chociaż nie tak bardzo...

Bo, swoją drogą, przypomniało mi się powiedzenie o mechanice kwantowej, motto samego Richarda Feynmana, laureata Nagrody Nobla z fizyki (za diagramy Feynmana). 'Zamknij się i licz' - a propos faktu, że nad mechaniką kwantową studentom lat 50 ubiegłego wieku nie kazano rozmyślać tylko rozwiązywać równania! Feynman wprowadził je ironicznie, ale fakt faktem, to było jego motto.

I co, tacy też dobrze mają.... :)

Aby wyjaśnić prawdziwy świat, liczby urojone są konieczne, według pewnego eksperymentu z mechaniką kwantową na czele.

Liczby urojone są jak gobliny albo białe nietoperze, jeżowce albo jednorożce. Interesujące, ale mało przydatne i nieważne dla ogółu rzeczywistości.

Ale by wyjaśnić pochodzenie, kształt i typologię materii w jej najgłębszych korzeniach, okazuje się, że liczby urojone są niezbędne. Są jakby wetkane w samą kanwę mechaniki kwantowej, matematykę opisującą realia molekuł, atomów i cząstek subatomowych. Teoria posiadająca znamiona zgodności z fizyka kwantową potrzebuje liczb urojonych aby w pełni opisać świat rzeczywisty...

Czy rozumiecie z tego choć coś trochę? W jaki sposób liczby, które są urojone i wprowadza się je do wygody obliczeń w uczelniach, akademiach, przy długich stołach, oraz w różnych tego typu akcjach jak naukowe obliczenia, mogą stanowić o naszej rzeczywistości? Ba, nie można się bez nich obejść w tak fundamentalnym opisie rzeczywistości jakim jest mechanika kwantowa! To tak jakby powiedzieć: pierwiastek kwadratowy z liczby (-1) nie istnieje, jest liczbą urojoną, ale musimy go mieć by w pełni zrozumieć nasz świat. To prawie jakby mówić, że bez marzeń nie da się żyć :)

Liczby urojone to właśnie pierwiastki kwadratowe liczb ujemnych. Czasem 'wyskakują' w równaniach jako matematyczne narzędzie do ułatwień w dziedzinie obliczeń. Ale wszystko, co możemy zmierzyć w naszym świecie jest opisywane przez liczby rzeczywiste, normalne liczby, nieurojone obiekty.

2. Dwa plus Dwa i suma tychże.

Rozumiecie, co akapit 1 uznał za prawdę?

Nasz świat opisany jest przez liczby rzeczywiste. Wszystko w nim takie jest, realne, wszystko możemy opisać za pomocą liczb rzeczywistych. Mechanika kwantowa opisuje rzeczywistość na poziomie mikroskopowym. Zaglądamy przez mikroskop i... Panie doktorze, pan spojrzy - bez liczb urojonych nie da się opisać realnego świata... - Widocznie musiały się wmieszać do realnego świata, te urojone fundamenty. Albo my, ludzie, musimy uznać coś za urojone, by rozumieć to, co mamy przed oczami, gotowe do opisania jako realne. Realny kotlet z urojonymi skwarkami. Pycha!

3. Eksperymenty co nieco kluczowe.

Liczby zespolone - sumy liczb urojonych i rzeczywistych to spektakl fizyki kwantowej - na każdym kroku opierała się ona na nich, co było uznawane jako niewygodne dla jej twórców - m.in. Erwina Schroedingera. Liczby zespolone były określane jako pewnego rodzaju ułatwienie, skrót w obliczeniach i ich łatwiejsze przeprowadzanie, niż cegiełka fundamentalna dla całego przedsięwzięcia.

Niektórzy fizycy próbowali opracować cos w rodzaju 'Rzeczywistej Mechaniki Kwantowej', wykluczając istnienie świata liczb urojonych. Ale bez doświadczeń nie dało się stwierdzić, czy liczby urojone to cegiełka i budulec, czy tylko wygodne ułatwienie.

Pewne doświadczenie znane jako test Bella pomogło rozwikłać inny dziwny aspekt świata kwantów. Dowodził ów test, że mechanika kwantowa rzeczywiście potrzebuje dziwactw w rodzaju splątania kwantowego, na które nie chciał zgodzić się sam Einstein.

Do podobnego pomysłu doprowadziło stworzenie pojęcia 'Rzeczywista Mechanika Kwantowa' - tu także potrzebowano eksperymentu. W celu obalenia realistów, oczywiście. Realistom wszakże zawdzięczamy reality shows, które w naszych kręgach są wysoce niepożądane ;)))

Wysłano cząstki splątane z dwóch źródeł w kierunku trzech odbiorców, oczywiście byli nimi Alice, Bob i uwaga, wielka niespodzianka - Charlie. Dobrze, że nie Alpha, Bravo (i to pewnie Johnny B. ;)), Charlie. Macie rację. Czasem fizyka kwantowa bywa nudna.

Alice otrzymała jedną cząstkę i mogła dokonać na niej pomiaru z użyciem różnych ustawień, dowolnie. Charlie - to samo. Bob otrzymuje dwie cząstki i wykonuje specjalistyczny pomiar w celu splątania cząstek, które otrzymali Alice i Charlie. Rzeczywista Mechanika Kwantowa, bez liczb urojonych, daje inne rezultaty w tym doświadczeniu niż standardowa mechanika kwantowa. Dzięki temu można stwierdzić, która wersja teorii kwantów jest prawdziwa.

Okazało się, że rację ma standardowa mechanika kwantowa, z liczbami urojonymi!

4. I ostatnie doświadczonko...

Inny zespól badaczy, wykonał kolejny test, na podobnej podstawie co poprzedni eksperyment. Tym razem dokonały się owe badania z komputerem kwantowym utworzonym na bazie nadprzewodników, materiałów przewodzących prąd bez jakiejkolwiek rezystancji. Podwójne bingo! Drugi test także wskazał, że liczby urojone są nie tylko narzędziem ułatwiającym liczenie, ale może być także swego rodzaju cegiełką, budulcem fundamentów gmachu o nazwie Mechanika Kwantowa.

To nie koniec. Bynajmniej.

Doświadczenia opisane powyżej nie wykluczają wszakże całkowicie teorii stawiających na full-real. Pewne z nich zostały wykluczone, ale tylko te, które stosują się do klasycznych zasad mechaniki kwantowej. Nadal pozostaje pewna szansa na wyjaśnienie rzeczywistości za pomocą liczb rzeczywistych, ale musiałyby zostać złamane 'przykazania' mechaniki kwantowej. Jednakże te teorie bazują na innych pojęciach, które są nieeleganckie, a, uwierzcie mi, fizycy są zakochani w hipotezach, które są składne, piękne, eleganckie. Tylko w przypadku przystanięcia na swego rodzaju nieporadność, brzydotę, można liczyć na Rzeczywistą Mechanikę Kwantową.

5. Tym razem nie będę przeciągał - do widzenia, widzimy się na fanpage'u:

https://www.facebook.com/diesphys

LinkedIn:

https://www.linkedin.com/in/diesphys/?originalSubdomain=pl

Oraz, tam da ra dam dam dam (tu Wy coś dajcie ;)) - Patronite.pl:

https://patronite.pl/DiesPhys.

I serwus! :)

#61 Gdy powiedziało się B, Trzeba Rzec A, czyli Nowe Dziwactwa Kwantowe

0. Wstępnie, słowo na niepogodę.

Jeśli się nie dziwicie kwantom, jesteście z innej planety. Sprawię, że po raz kolejny kolejny część z Was nie zdziwi się  mechaniką kwantową, a to będzie oznaczać, że jej nie rozumie. Po korepetycje zapraszam do poprzednich tematów, trochę tego jest, dla każdego coś miłego, od fizyki cząstek, przez astrofizykę, do 'aż tutaj' :) Pewnie znajdziecie coś, co Was zszokuje (tu ją rozumiecie), albo przejdzie bez echa (w tym miejscu nie rozumiecie), a może to i to jednocześnie? Rozumienie w superpozycji, tylko tego mi brakowało :)

1. Kwantowy przełącznik, polaryzacja i inne trudności.

Nowe urządzenie kwantowe zaprzecza pojęciom 'przed' i 'po'. To taka zaprzeczajka naszej codziennej intuicji, ten cały świat kwantowy. Ten sprzęt umieszcza cząstki światła poprzez serię dwóch operacji. 

Naukowcy poddali sekwencję wydarzeń działaniu kwantowego świata. Dwa wydarzenia, A i B, dzieją się jednocześnie - A przed B, oraz B przed A.

Na razie nie ma nic w tym dziwnego, że jedno wydarzenie ma miejsce przed drugim, albo zamieniamy ich kolejność. Ani mnie, ani Was do tej pory nic nie zdziwiło, możemy spokojnie wylegiwać się w słońcu popijając drinki z palmami i jeść banany. W końcu blisko nam do małp. Czy małpy piją drinki z palmami? Nie wiem, trzeba by którejś zapytać ;))) 

Jedna sprawa prowadzi do drugiej. Brzmi to naturalnie, ale w świecie kwantów wypowiedzieć owo zdanie nie zawsze prowadzi do prawdy, czasem może się z nią nieźle minąć. Nowe urządzenie kwantowe może mieszać sekwencje dwóch wydarzeń tak, aby mogły się dziać jednocześnie, i to w dwóch różnych kolejnościach.

W codziennym życiu myślimy o wydarzeniach, które mają miejsce w określonej kolejności. Na przykład, rano możesz umyć zęby przed umyciem włosów, albo odwrotnie. Ale w kwantowym światku oba wydarzenia mogą dziać się jednocześnie.

Kwantowy przełącznik. To urządzenie działa na zasadzie umieszczania cząstek światła przez serię operacji - oznaczone A i B - zmienia ono sam kształt światła. Fotony mogą podróżować wzdłuż dwóch oddzielnych ścieżek, A i B. Wzdłuż jednej ścieżki A dzieje się przed B, na drugiej ścieżce kolejność oznaczona jest B przed A. 

2. Superpozycja, polaryzacja, co to dla Nas :)

Którą ścieżkę obierze foton - to zagadnienie jest określone przez polaryzację fotonu. Kierunki są dwa -fala elektromagnetyczna porusza się horyzontalnie czyli w prawo i lewo, albo pionowo - w górę i w dół. Fotony, które mają polaryzację horyzontalną przeprowadzają działanie A pierwsze, a fotony z polaryzacją góra-dół - tu B bierze górę przed A. Proste? Na razie, mam nadzieję - tak :)

Ale - dzięki nieintuicyjnej właściwości świata kwantów zwanej superpozycją foton może być spolaryzowany pionowo i poziomo jednocześnie! To fajne, bo pozwala na niezłą sztuczkę, która ma kolosalnie zadziwiające właściwości w naszym świecie, jeśliby tak przełożyć kwantowy świat i zastosować jego zasady w urządzeniach i dołożyć je do określonej sytuacji w codzienności nam bliższej...

Dzięki superpozycji światło doświadcza obu kierunków polaryzacji - A przed B i B przed A.

3. Rezultaty i nowy porządek.

Inna grupa badaczy zbudowała wcześniej coś podobnego do kwantowego przełącznika z naszej wersji. Nowe urządzenie wykłada precyzyjnie fakty, które w poprzedniej z maszyn mogły być intepretowane dwuznacznie. W pierwszej wersji urządzenia jeśli A występowało przed B, światło przechodziło przez odrobinę inną ścieżkę niż gdy B występowało przed A. Ta różnica powodowała, że objęcie dwóch ścieżek jednocześnie, czyli przeprowadzenie w urządzeniu dwóch identycznych operacji w dwóch odwrotnych kierunkach było mniej wyraźne.

Kwantowy przełącznik mógłby być przydatny w kwantowej komunikacji i komputerach kwantowych. Jedną z niesamowicie potężnych właściwości kwantowego przełącznika to zdolność komunikowania przez kanały, w których jakakolwiek informacja przechodzi jako zaszyfrowana przez niedogodności.

Wyobraźcie sobie wykonanie telefonu na linii, która zupełnie zniekształca twój głos. Jeśli przesyłasz tę wiadomość, która jest nieczytelna, przez inną linię, która również zniekształca informację, twój przekaz również wydałby się tylko niezrozumiałym hałasem. 

Co innego w przypadku naszego kwantowego przełącznika...

Naukowcy wykazali, że jeśli fotony przeszłyby przez dwie zniekształcające linie w superpozycji - przejście przez A przed B i B przed A jednocześnie, można by wydobyć jakąś informację!

Wniosek - nieczytelna informacja, dwa kanały przesyłu, w jednym A przed B, w drugim B przed A. Przesyłamy dwie zniekształcone wiadomości jednocześnie, o polaryzacją pionowej i poziomej, na dwóch ścieżkach przełącznika, i gotowe - dwie nieczytelne informacje magicznie się reperują, mamy część bądź cały przekaz zdatny do odczytania...

Czytajmy bloga, ale nie kwantowo, choć blog wydaje się kwantowy. Gdybyśmy czytali, jednocześnie myśląc o kwantach, moglibyście dojść do wniosku, że jakaś nieczytelna informacja stałaby się czytelna. To nie magia cyfr, to nie magia kwantów, to nie spisek międzynarodowych agencji. W nauce wszystko jest proste, brakuje drugiego dna. Na tym właśnie polega zabawa z nauką - powinna być dla Wszystkich taka sama. W odbiorze. Bez podtekstów i tajemniczych organizacji.

Tymczasem... Przełączam kanał na odbiór, czekam na Wasze komentarze :) 

Aha, zapraszam na Patronite! To nie takie trudne założyć tam konto i wesprzeć klikanie w klawiaturę! :)

patronite/DiesPhys

Oraz na Facebook fanpage; więcej nas, jest ciaśniej ale weselej! ^_^

fanpage/DiesPhys

#60 Rubid Spada Raz Po Raz, czyli 1000 razy Dokładniej, Proszę Was

 

0. Wstępniak.

Wstępniak, wstępniak, a co w nim?

Jest zimno. Wieje. Wszyscy umrzemy. Już zza drzwi wychyla się koronawirus. A tu jeszcze ta zimnica. I wieje.

Powiało optymizmem. Skoro tak się dzieje na świecie, że setki bądź tysiące z Nas chorują lub łapią koronawirusa za czułki (bo wirusy maja czułki, chyba ;)), to po co nam jeszcze jakaś fizyka? Uciekać trzeba, a nie leniwie spoglądać na komputer i na kolejny odcinek melodramatu w Kosmosie. Co nas obchodzi, że wytworzono bąbel WARP, który może nas ponieść do Gwiazd, stworzyć napęd czasoprzestrzenny (poważnie o_O)? A tu się siedzi po domach bo na dworze straszno? Aż strach za klamkę łapać, myć ręce trzeba nawet przed posiłkiem. Maseczki nosić, strasznie mi zawsze parują okulary, i zapominam zdjąć, idę przed siebie po chodniku i nic nie widzę, zatrzymuje mnie dopiero ściana budynku ;) Straszno mamy od łohoho, dwóch lat z hakiem, a, powiecie, ten mi tu z jakimś Galileuszem wyjeżdża?! 

Macie rację, Towarzysze. Co ja Wam tu z Fizyką, kiedy na świecie jak po wojnie atomowej. Serio, nie śmieję się. No, ale... 

A z czym mam wyjechać? Z lekarstwem na wirusa? 

A skąd wiecie, że oderwanie myśli od strasznych, apokaliptycznych warunków, i skupienie ich na facecie zrzucającym kule z jakiejś tam nierównej wieży we Włoszech cztery stówy lat temu nie przyniesie efektu podobnego jak lekarstwo?

Specjalnie opisałem Wam sytuację z pandemią, żebyście nie myśleli, że jestem oderwany od rzeczywistości. Jestem, ale to dobrze, bo jakbym się budził z myślą o epidemii a nie o atomach Rubidu spadających swobodnie w dół, to nie miałby kto pisać. A jak nie miałby kto pisać, to by się nie napisałoby się, i nie byłoby co czytać. Co? Kto, co, czytać jeszcze? Po moim trupie. Ale wtedy nie miałby kto czytać. A, było już 'kto', to 'kto' oznacza Was, nie byłoby komu pisać, nie było co czytać, nie byłoby komu czytać. Mówię, wszyscy byśmy pomarlibyśmy. A co! 

Jestem lepszy niż pandemia, oczywiście w post-apokaliptycznym rozumowaniu. (ciąg logiczny zachowałem, przynajmniej ;)).

1. Walę prosto z mostu. Lecimy!

Chodzą słuchy, że Galileusz kiedyś zrzucał ciężary z Krzywej Wieży w Pizie, pokazując, że grawitacja powoduje, iż obiekty o różnych masach spadają zawsze z tym samym przyspieszeniem. W ostatnich latach naukowcy postanowili powtórzyć ów eksperyment. Jednak z małą różnicą. Nie zrzucali mebli, krzeseł, poduszek, tylko... pojedyncze atomy Rubidu. Jak można zrzucić atom danego pierwiastka? Trzeba chwycić za elektron i rzucić przed siebie ;) Żartuję, a co na to dzisiejsi badacze?

Nowe badania opisują najbardziej precyzyjny i wrażliwy test zrzucania atomu. Okazuje się, że prawa wynikające z założeń Galileusza co do grawitacji są zachowane nie tylko dla fortepianów, ale także dla pojedynczych atomów! Dwa różne typy atomów posiadały to samo przyspieszenie, zmierzono ów fakt z dokładnością jednej części na trylion...

Poprzednie testy, podobne w swoich założeniach, było 1000 razy mniej dokładne. W zasadzie, test Galileusza zachodzi dla pojedynczych atomów Rubidu, dokładność badań na przestrzeni lat wzrosła 1000 razy, aha, nie trzeba nawet łapać atomów za elektrony :) Jest okej!

2. Opis doświadczenia i ciekawostki.

Naukowcy porównali atomy dwóch różnych izotopów Rubidu, izotop to także np. Rubid, Węgiel, Cyna, jednak różni się od nie-izotopu tym, że ma inną liczbę neutronów w jądrze, obok oczywiście protonów i hulających naokoło elektronów.

Izotopy to rodzaje, różne typy danego pierwiastka. Zostały one zrzucone z wysokości 8.6 metra w próżniowym cylindrze. Atomy przyspieszały tak samo.

Test Galileusza został powtórzony, wynik podtrzymał zasadę równoważności - podstawę teorii grawitacji Einsteina - ogólną teorię względności. Zasada ta głosi, iż masa inercyjna (masa bezwładna, decyduje ona jak ciało przyspiesza przy przyłożeniu siły) obiektu i masa grawitacyjna (oddziaływanie grawitacyjne - określa, jak mocno ciało odczuwa siłę grawitacji) są tożsame. Przyspieszenie ciała w obszarze działania grawitacji nie zależy od jego masy ani od kompozycji w przestrzeni.

3. Pojawia się fizyka kwantowa, która mogła nieźle namieszać.

Jak dotąd, zasada równoważności przetrwała wszystkie testy. Jednak atomy, które przecież poddane są nie do końca intuicyjnym prawom mechaniki kwantowej, mogły podać inny wynik testu zasady równoważności.

Małe cząstki zostały przebadane z użyciem interferometrii, która wykorzystuje mechanikę kwantową w celu przeprowadzenia bardzo dokładnych pomiarów. Podczas lotu atomów uczeni doprowadzili je do stanu superpozycji, kiedy to okazuje się, że cząstki nie mają jednego, ściśle określonego położenia. Superpozycja odsłania ciekawą zależność: pojedyncze cząstki nie mają jednej określonej lokalizacji. Za to - każdy atom istnieje w superpozycji dwóch miejsc, oddzielonych od siebie o około 7 centymetrów. Kiedy dwie lokalizacje atomów zostały ponownie złożone, interferowały one ze sobą tak, że ujawniły ich przyspieszenie względem siebie. Podkreślam, że słowo 'interferować' w tym wypadku nie oznacza nic związanego z firmą Interferie, i nie nie oznacza ono ferii poza granicami kraju, interferii :)

4. Wnioski straszne i mniej straszne.

Spora liczba naukowców uważa, że zasada równoważności w końcu zawiedzie. Możemy spodziewać się, że obecnie nie posiadamy teorii fizycznych w wersji ostatecznej. Dlaczego? Ponieważ mechanika kwantowa i jej dziwne właściwości stosują się do świata małych rozmiarów i wielkości, nie idzie w parze z ogólną teorią względności. Podejrzewa się, że nawet kwantowa grawitacja, coś co miałoby zespolić dwie teorie z początku ubiegłego wieku w całość, mogłaby pogwałcić zasadę równoważności ilościowo o zbyt małą wielkość dla naszych eksperymentów. Nie zarejestrowalibyśmy złamania zasady równoważności, jednym zdaniem mówiąc.

Próbuje się myśleć o innych doświadczeniach, bazujących na obecnych, czyli, np. przeprowadzanie zrzucania atomów w przestrzeni, gdzie obiekty te mogą spadać swobodnie przez dłuższe interwały czasowe. Na razie mamy metalowe cylindry. I w tym miejscu chciałbym was zostawić sam na sam z własnymi myślami, piszcie o fajnych pomysłach, jakie przychodzą Wam do głowy w związku z tekstem, pogadamy, zobaczymy, nie musi być strasznie śmiesznie, może być nawet tylko trochę ;)

Aha, zapraszam na Patronite! To nie takie trudne założyć tam konto i wesprzeć klikanie w klawiaturę! :)

patronite/DiesPhys

Oraz na Facebook fanpage; więcej nas, jest ciaśniej ale weselej! ^_^

fanpage/DiesPhys

^60 Patronite i Cele, czyli Krok do Przodu, Przyjaciele!

0. Wstęp, rozwinięcie i zakończenie :)

To nie będzie rozprawka, wypracowanie ani inna ze szkolnych form pisactwa.

Ponieważ, jeśli chcę Wam przybliżyć powody, zamysł i cele owego posta, trzeba trochę wyjść ze szkoły.

Pomysł założenia konta na Patronite.pl powstał jakieś 3 lata temu. Bosz, jak ten czas leci. Ale w zasadzie w tym miejscu mógłbym zakończyć. Jednak się trochę naprodukuję, abyście znali szczegóły, sam proces jak i kulisy tego wydarzenia.

Pomysł przyszedł z zewnątrz, od mojego Kolegi, który od początku mi kibicował i nawet czytał wpisy dość często :) On otworzył mi klapkę w mózgu, pomyślałem: fajny pomysł, ale po co mi to, w końcu moją pasją jest pisanie i fizyka, i niezbyt widziałem to wtedy w połączeniu z czymś o nazwie 'pieniądze' oraz 'społeczność'. Potem przyszedł wirus i pandemia, na jakiś czas przestałem żyć sprawami komputerowymi i jakież było moje zdziwienie, gdy po miesiącu, czy nawet dwóch bez... włączania komputera (tak, dobrze widzicie), okazało się, że liczebność naszej Społeczności wynosi coś ponad tysiąc. Tysiąc to okrągła rocznica, także otworzyła mi się klapka w głowie, ta sama która rok temu się otworzyła, a potem zamknęła.

W połączeniu z pomysłem o Patronite.pl wywołało to burzę, mózgów, na szczęście. Co dalej? Przecież nie można teraz tego zostawić! Trzeba wykonać krok do przodu...

Jak to zwykle bywa, odkładałem, czytałem książki popularnonaukowe o fizyce, znowu odkładałem, parę razy zrywem ruszyłem do przodu, ale człowiek to leniwa maszyna. Zanim zatrybiło, minęło 6 lat, odkąd zacząłem pisać, interesować się fizyką na poziomie pozaszkolnym, a wszystko ze zwykłej pasji. Teraz już nie takiej zwykłej.

Obecnie planuję parę małych ulepszeń, jeśli tylko wesprzecie mnie i moje dzieło, które stworzyłem sam od podstaw, od pierwszego tematu, od pierwszego lajka, od pierwszego wpisu na fanpage. Kiedyś wymarzyłem sobie, że będę mógł poświęcić się bez reszty i bez oglądania się na okoliczności przyrody i inne pandemie wstrząsające niejednym losem ludzkim, swojej pasji. I że może ona mi się odwdzięczy w postaci jakichś tam wymiernych korzyści. Pisać, myśleć i czytać o fizyce - to był mój cel. Teraz jest nas 2,5 tysiąca. To co robimy? :)

P.S. Resztę motywacji, opisów i wyjaśnień znajdziecie na www.Patronite.pl/diesphys. 

>>>patronite/diesphys<<<

#59 Pozytonium, czyli Cząsteczka Na Plus

0. Wstęp.

Nic dziwnego, że znowu się widzimy/piszemy. Mój wyjazd na Wyspy Hula się nie udał, dlatego jeszcze poklikam, nazbieram lajków, żeby z pozytoniumowym, to znaczy z pozytywnym, humorem w końcu tam pojechać. Banany, małpy, drinki z parasolkami, pomarańcze, palmy. Ech. Ale za oknem tylko 2 na plusie. Skoro nie można się pozytywnie naładować pogodą, pomyślałem, że warto zająć się pozytonium. Też ma w nazwie coś pozytywnego, także, hmm, może jakieś plusy zawiera? Obawiam się, że muszę się spieszyć, bo plusy w tym całym wyjeździe mogą zostać przysłonięte przez minusy. Albo odwrotnie, jeśli już oglądamy film 'Miś'. Co to za pozytonium?

1. Poziom energetyczny.

Aby nie znaleźć się w temacie z przysłowiową ręką w nocniku, proponuję wprowadzenie dwóch definicji znanym wielu żakom nauk fizycznych. 

Wpierw poziom energetyczny. Atom składa się sobie z jądra atomowego i błąkających, tj. okrążających go po orbitalach elektronów. Jednakże elektrony nie mogą wybrać sobie orbitala. Nie. Muszą zachowywać się w myśl zasady: Wchłaniam foton (energię) - jestem wzbudzony, oddaję energię - spadam na niższy poziom, tj. na inny orbital. Każdy orbital ma tak jakby swój ogranicznik energetyczny - jeśli energia zwiększa się powyżej pewnej ilości, określonej dla każdego orbitala osobno,  atom wzbudza się. Potrafi nawet wypaść sobie ze wszystkich orbitali, będąc już wcześniej na każdym. Ha! Tyle mam energii, widziałem wszystkie orbitale, będzie mi lepiej samemu. I poszedł w świat, z określoną przez pakiety energetyczne ilością fotonów, stając się elektronem zjonizowanym.

Co jeszcze? Elektrony długo nie mogą wytrzymać na orbitalach wzbudzonych. Po pewnym czasie emitują fotony i spadają na poziom najniższy. To tak jakby uczeń zbierał wiedzę, tyle już jej ma, że może iść śmiało na egzamin doktorski. Jednak po drodze emituje się mu wiedza z głowy tak, że spada na poziom zerówki, nie docierając i nie donosząc gmachu wiedzy, na raz, na salę egzaminacyjną. Do zerówki! (tam, gdzie jego miejsce ;)).

Do tego dochodzi fakt, że elektron może zachować tylko wskazane przez orbital ilości energii. Tylko i wyłącznie.

2. Pozyton.

Aby dowiedzieć się czegokolwiek o pozytonium, wypadałoby zahaczyć o pozyton. Nic wielkiego, to, w dużym skrócie, odpowiednik elektronu w 'zwierciadle' antymaterii. Elektron o ładunku dodatnim. Inna nazwa to antyelektron. Ma masę elektronu jednak przeciwny znak ładunku elektrycznego, jest antycząstką elektronu.

3. Dacie coś powiedzieć? Pozytonium (i powiedział ;)).

Czy czuliście się, jakby walili Was encyklopedią po głowach? Ja trochę tak. To znaczy, to ja dokonywałem aktu uderzania.

Teraz, jeśli pozwolicie wprowadzę Was w niesamowity świat... pozytonium.

Co to takiego? Co za dziwadło nowe? Dobrze, że nie da się zmienić kanału z @diesphys na coś innego. Tylko nie wciskajcie iksa w prawym górnym! A jednak da się! :)

Pozytonium to układ quasi-atomowy składający się z elektronu i antyelektronu, czyli z pozytonu. Krążą sobie po orbicie, elektron i pozyton, i mają właściwości zbliżone do atomu wodoru! Na dodatek, brak tu problemów wynikających z obecności jądra atomowego. Problemów? No wiecie, łepek od szpilki na środku olbrzymiego stadionu piłkarskiego to jądro atomowe, a elektrony krążyłyby po końcach trybun... Tak sprawa ma się z rozkładem materii w zwykłym atomie. (I to ma być materia, marnotrawstwo, nie prawdaż?)

Pozytonium powstaje w wyniku podróży antyelektronu poprzez materię, w materii nasz antyelektroniczny zbieg zostaje przechwycony przez elektron.

Ale co dalej? Pozytonium pomaga w kreowaniu i testowaniu nowych zagadnień i teorii w ramach elektrodynamiki kwantowej dla układu dwucząsteczkowego, której to słuszność jej założeniom nasze pozytonium potwierdza. Ładnie, ładnie.

4. Nowe, zaskakujące w wynikach doświadczenie.

Nowe pomiary egzotycznego atomu - pozytonium - okazały się bardzo rozbieżne z teorią. Nie należy brać pod uwagę błędu w obliczeniach, ani w przeprowadzeniu samego eksperymentu. Nowe zjawisko, choćby takie, które wiąże się z z odkryciem nowej cząstki, nie dostarcza łatwych odpowiedzi. Zagadnienie owej rozbieżności stanowi dlatego dziś wielką niewiadomą.

Fizycy z Anglii zmierzyli rozkład pomiędzy określonymi poziomami energetycznymi pozytonium. Rozkład ów opisuje się mianem struktury subtelnej. Badacze stworzyli te quasi-atomy poprzez zderzenie pozytonów z celem, gdzie napotkały elektrony. Po manipulacji atomami naszych quasi-atomów wodoru za pomocą lasera, nastąpiło ułożenie ich na odpowiedni poziom energetyczny. Następnie, zespół skierował na układ promieniowanie podczerwone. aby sprawić, by część z nich wskoczyła na kolejny poziom energetyczny.

Naukowcy dostroili częstotliwość promieniowania potrzebnego do tego, aby atom wskoczył na pożądany poziom energetyczny. Dzięki temu udało się odkryć rozmiar luki między kolejnymi stanami energii. Różnica między częstotliwościami: przewidywaną i zmierzoną, wynosiła 0.003 MHz, to znaczy 0.02 %. Oszacowany wcześniej margines błędu wynosił 0.003 %, rozbieżność przewidywana okazała się o wiele większa niż rozbieżność realna.

Co to oznacza?

Być może chodzi o nową cząstkę, podobnej do aksjonu, hipotetyczną, ale... To kolejny kandydat na cząstkę ciemnej materii, czegoś, co wydaje się przenikać cały Wszechświat. Jednakże, hola, Hula... :) Jeszcze nie Hula, ale już, aż 'hola': jeśli miałoby chodzić o tę lekką cząstkę hipotetyczną, ów efekt musiałby zostać uwidoczniony w magnetycznych właściwościach elektronu i jego cięższego kuzyna, bizonu, to znaczy, mionu ;)

Aha, zapraszam na Patronite! To nie takie trudne założyć tam konto i wesprzeć klikanie w klawiaturę! :)

patronite/DiesPhys

Oraz na Facebook fanpage; więcej nas, jest ciaśniej ale weselej! ^_^

fanpage/DiesPhys