Портал | Содержание | О нас | Пишите | Новости | Голосование | Топ-лист | Дискуссия Rambler's Top100

TopList Яндекс цитирования

НОВОСТИ
"РУССКОГО ПЕРЕПЛЕТА"

ЛИТЕРАТУРА

Новости русской культуры

Афиша

К читателю

Содержание

Публицистика

"Курск"

Кавказ

Балканы

Проза

Поэзия

Драматургия

Искания и размышления

Критика

Сомнения и споры

Новые книги

У нас в гостях

Издательство

Книжная лавка

Журнальный зал

ОБОЗРЕНИЯ

"Классики и современники"

"Слово о..."

"Тайная история творений"

"Книга писем"

"Кошачий ящик"

"Золотые прииски"

"Сердитые стрелы"

КУЛЬТУРА

Афиша

Новые передвжиники

Фотогалерея

Музыка

"Неизвестные" музеи

Риторика

Русские храмы и монастыри

Видеоархив

ФИЛОСОФИЯ

Современная русская мысль

Искания и размышления

ИСТОРИЯ

История России

История в МГУ

Слово о полку Игореве

Хронология и парахронология

Астрономия и Хронология

Альмагест

Запечатленная Россия

Сталиниана

ФОРУМЫ

Дискуссионный клуб

Научный форум

Форум "Русская идея"

Форум "Курск"

Исторический форум

Детский форум

КЛУБЫ

Пятничные вечера

Клуб любителей творчества Достоевского

Клуб любителей творчества Гайто Газданова

Энциклопедия Андрея Платонова

Мастерская перевода

КОНКУРСЫ

За вклад в русскую культуру публикациями в Интернете

Литературный конкурс

Читательский конкурс

Илья-Премия

ДЕТЯМ

Электронные пампасы

Фантастика

Форум

АРХИВ

Текущий

2003

2002

2001

2000

1999

Фотоархив

Все фотоматериалы


Новости
"Русский переплет" зарегистрирован как СМИ. Свидетельство о регистрации в Министерстве печати РФ: Эл. #77-4362 от
5 февраля 2001 года. При полном или частичном использовании
материалов ссылка на www.pereplet.ru обязательна.

Тип запроса: "И" "Или"

05.03.2019
20:39

Геологи помогли узнать орбиты планет 200 миллионов лет назад

05.03.2019
20:34

Опровергнуто популярное представление о древней жизни на Земле

05.03.2019
17:44

Ученые создали новый магнитный материал

05.03.2019
16:48

Климат Земли зависит от соседних планет, заявляют ученые

05.03.2019
16:27

Физики из Йеля создали лазер, луч которого способен проходить через стены

05.03.2019
16:04

Россия планирует открыть в Антарктиде станцию климатических испытаний

05.03.2019
15:58

Солнечный ветер оставляет «ожоги» на поверхности Луны

05.03.2019
15:48

Астероид размером с Боинг-747 пролетел мимо Земли

05.03.2019
15:43

Нейросеть помогла определить магнитное поле на дальней стороне Солнца

05.03.2019
15:36

Человек оставил в Антарктике след площадью с Ватикан

05.03.2019
15:25

Физики приписали фононам отрицательную массу

    Американские физики показали, что фононы, которые движутся на фоне твердого тела или идеальной жидкости, переносят небольшую отрицательную массу. Для этого ученые рассмотрели эффективную теорию точечной частицы и нашли поправки к тензору энергии-импульса фононов. По оценкам ученых, предсказанный ими эффект уже сейчас можно подтвердить с помощью бозе-конденсатов или сейсмических волн. Статья опубликована в Physical Review Letters и находится в открытом доступе, кратко о ней сообщает Physics.

    Обычно физики считают, что звуковые волны не переносят массу. Разумеется, волны переносят импульс и энергию, которые, согласно Общей теории относительности, эквивалентны небольшому количеству массы, однако сверх этого эффекта ничего быть не должно. По крайней мере, так утверждают линейные модели звуковых волн, которые хорошо согласуются с экспериментом.

    Однако в прошлом году физики-теоретики Альберто Николис (Alberto Nicolis) и Риккардо Пенко (Riccardo Penco) неожиданно обнаружили, что это не так. Используя эффективную теорию для точечной частицы, ученые показали, что в сверхтекучем гелии при нулевой температуре фононы — кванты звуковых колебаний — эффективно взаимодействуют с гравитационным полем, причем сила этого взаимодействия зависит только от энергии квазичастиц и уравнения состояния жидкости. Более того, эффективная масса фононов оказалась отрицательной — проще говоря, звуковые волны отклоняются в сторону более слабого гравитационного поля.

    С одной стороны, отрицательная гравитационная масса имеет очевидную «классическую» интерпретацию. Из распределения Больцмана следует, что давление жидкости, а вместе с ней и скорость звука, зависит от напряженности гравитационного поля — следовательно, звуковые волны, которые бегут по жидкости, преломляются и отклоняются в сторону более слабого поля. Казалось бы, этот эффект воспроизводит отрицательную массу фононов. С другой стороны, эта интерпретация упускает из виду, что из-за отрицательной массы фононы также генерируют слабое гравитационное поле, источник которого распространяется вместе с волной. Следовательно, приписать фонону «физическую» отрицательную массу более корректно.

    В новой статье Альберто Николис, Анджело Эспосито (Angelo Esposito) и Рафаэль Кричевский (Rafael Krichevsky) обобщили эти вычисления и подтвердили, что фононы имеют отрицательную массу не только в сверхтекучем гелии, но также в обычных жидкостях и твердых телах. Для этого ученые рассмотрели эффективную теорию движения точечных фононов на фоне твердого тела. В этом подходе среда описывается тремя скалярными полями, каждое из которых отвечает за сжатия и растяжения в направлении соответствующей координаты. Эффективное действие теории, построенное из полей и их производных, должно быть инвариантно относительно преобразований, которые сохраняют кристаллическую решетку. Для простоты физики считали, что на больших расстояниях твердое тело изотропно, то есть его физические свойства не меняются при произвольных поворотах. В этом случае из полей можно построить только три инвариантные величины, и поэтому анализ теории упрощается. Впрочем, авторы утверждают, что выводы, полученные при таких приближениях, легко можно обобщить на случай дискретной симметрии, хотя в этом случае вычисления становятся более громоздкими.

    Варьируя полученное действие, ученые получили уравнение движения фононов и приближенно решили его с помощью теории возмущений (малым параметром выступала скорость звука). Помимо линейного порядка, воспроизводящего звуковые волны, ученые удерживали нелинейные поправки. Разобраться с тем, как физики выводят уравнения движения из действия уравнения, можно с помощью материала «На пути к теории всего». Затем ученые подставили найденные решения в выражение для тензора энергии-импульса, усреднили его по большому промежутку времени и проинтегрировали по объему, содержащему фонон. Поскольку ученые не пренебрегали нелинейным движением, им удалось найти поправку к энергии и массе звуковой волны. Эта поправка имела отрицательный знак и совпадала с выражением для жидкого гелия. Очевидно, все полученные результаты также можно применить к идеальной жидкости, которая инвариантна относительно произвольных поворотов. В этом случае также напрашивается очевидная интерпретация эффекта: если звуковые волны толкают вещество по (или против) направлению движения, это будет выглядеть как перенос небольшого положительного (или отрицательного) количества массы.

    Таким образом, ученые обобщили результаты предыдущей работы и подтвердили, что с фононами можно связать отрицательную массу. Разумеется, масса эта очень мала. Например, крайне энергетический фонон с энергией один килоэлектронвольт, который движется в жидком гелии-4, переносит массу порядка 10−27 килограмм, сравнимую с массой атома гелия. Длина волны фонона с такой высокой энергией сравнима с Боровским радиусом атомов гелия — следовательно, линейное приближение давно уже не работает, и говорить о звуке нельзя в принципе. На практике энергия фононов гораздо меньше.

    Тем не менее, физики утверждают, что предсказанный эффект уже сейчас можно измерить на практике. Во-первых, для этого можно использовать бозе-конденсат ультрахолодных атомов цезия: по оценкам ученых, для конденсата радиусом 50 микрометров, масса, переносимая фононами, составляет примерно 10−3÷10−4 от полной массы конденсата. Такие массы исследователи сейчас уже умеют измерять. Во-вторых, сейсмические волны, которые сопровождают землетрясения девятой магнитуды, движутся со скоростью пять километров в секунду и переносят энергию порядка 1011 джоулей. Если фононы в таких волнах действительно имеют массу, ускорение свободного падения в окрестности волны изменится примерно на 10−4 метра на секунду в квадрате. Современные приборы могут уловить такое изменение.

    Авторы статьи подчеркивают, что уравнения движения, которые они использовали, были основаны на классической механике, — следовательно, отрицательная масса не связана с квантовыми эффектами или эффектами Общей теории относительности. В действительности этот эффект следует из нелинейности возбуждений, которые упускают «традиционные» модели звука.

    В октябре прошлого года физики из Колорадского университета впервые напрямую увидели фононы — кванты колебаний алюминиевой мембраны. Для этого исследователи связали мембрану с зарядовым кубитом и измерили его энергетический спектр. А в ноябре американские ученые с помощью инфракрасного излучения впервые охладили звуковую волну — фононы, которые двигались по тонкой кремниевой трубочке.

    По информации https://nplus1.ru/news/2019/03/05/phonon-mass

    Обозрение "Terra & Comp".

Выскажите свое мнение на:

05.03.2019
15:19

Раскрыта природа таинственных сигналов из космоса

04.03.2019
20:12

На МКС испытают новую систему рентгеновской связи

04.03.2019
20:06

Астронавты приветствуют экипаж SpaceX на космической станции

04.03.2019
20:03

Тепловой зонд марсианского аппарата InSight начинает заглубление в грунт

04.03.2019
19:58

Миссия Cluster помогает изучать естественный «ускоритель частиц» нашей планеты

04.03.2019
19:54

Радиообсерватория ALMA слышит «плач младенца» со стороны новорожденной звезды

04.03.2019
19:49

Китай в 2020 году запустит марсоход

04.03.2019
19:39

Определен источник смертоносного космического излучения

03.03.2019
17:30

Наталья Рожкова представляет: ПОЭТ, ДРАМАТУРГ, БАРД, ФИЛОЛОГ, ФРЕЗЕРОВЩИК…

<< 331|332|333|334|335|336|337|338|339|340 >>

НАУКА

Новости

Научный форум

Почему молчит Вселенная?

Парниковая катастрофа

Хронология и парахронология

История и астрономия

Альмагест

Наука и культура

2000-2002
Научно-популярный журнал Урания в русском переплете
(1999-200)

Космические новости

Энциклопедия космонавтика

Энциклопедия "Естествознание"

Журнальный зал

Физматлит

News of Russian Science and Technology

Научные семинары

НАУЧНЫЕ ОБОЗРЕНИЯ

"Физические явления на небесах"

"TERRA & Comp"

"Неизбежность странного микромира"

"Биология и жизнь"

ОБРАЗОВАНИЕ

Открытое письмо министру образования

Антиреформа

Соросовский образовательный журнал

Биология

Науки о Земле

Математика и Механика

Технология

Физика

Химия

Русская литература

Научная лаборатория школьников

КОНКУРСЫ

Лучшие молодые
ученые России

Для молодых биологов

БИБЛИОТЕКИ

Библиотека Хроноса

Научпоп

РАДИО

Читают и поют авторы РП

ОТДЫХ

Музеи

Игры

Песни русского застолья

Народное

Смешное

О НАС

Редколлегия

Авторам

О журнале

Как читать журнал

Пишут о нас

Тираж

РЕСУРСЫ

Поиск

Проекты

Посещаемость

Журналы

Русские писатели и поэты

Избранное

Библиотеки

Фотоархив

ИНТЕРНЕТ

Топ-лист "Русского переплета"

Баннерная сеть

Наши баннеры

НОВОСТИ

Все

Новости русской культуры

Новости науки

Космические новости

Афиша

The best of Russian Science and Technology

 

 


Если Вы хотите стать нашим корреспондентом напишите lipunov@sai.msu.ru

 

Редколлегия | О журнале | Авторам | Архив | Ссылки | Статистика | Дискуссия

Галерея "Новые Передвижники"
Пишите

© 1999, 2000 "Русский переплет"
Дизайн - Алексей Комаров

Русский Переплет
Rambler's Top100 TopList