Создай анкету
или войди через

Новая Вселенная

Наука и техника, Создано 17.02.2021
Сейчас онлайн: 1

Самодельная шаровая молния: уникальные кадры

Самодельная шаровая молния: уникальные кадры
Исследователи из США и Финляндии создали и запечатлели на камеру квантовый магнитный вихрь, внешний вид и свойства которого схожи с загадочным природным явлением, известным как шаровая молния.

Шаровая молния — это редкое природное явление. Оно представляет собой светящийся шар энергии, появляющийся в штормовую погоду наряду с обычными молниями. Такая молния, по свидетельствам немногих очевидцев, способна плавать в воздухе, двигаться по непредсказуемой траектории и даже проходить сквозь твердые объекты. В настоящее время само существование шаровых молний поставлено под вопрос: из-за появления множества спекулятивных материалов и недостатка фактических данных многие физики полагают, что шаровая молния — это просто очередная легенда.


Команда ученых из Финляндии и США использовала два противоположно направленных потока электрического тока, в результате чего образовался синтетический электромагнитный узел шаровой формы, который и в самом деле подходит под описания шаровой молнии. Микко Меттенен из университета Аалто в Хельсинки полагает, что шаровые молнии носят не только электрическую, но и квантовую природу. Их эксперимент стал возможен благодаря изучению скирмионов — квантовых квазичастиц, математическая модель которых отражает реальное (а не схематическое) поведение протонов и нейтронов в атоме. По словам физиков, такие частицы обладают интересными магнитными свойствами: они похожи на ежей, «иглы» которых несут положительный заряд, а «тело» — отрицательный. Благодаря этому, «квантовые ежи» отличаются высокой стабильностью — возможно, именно они будут использованы в качестве ячеек памяти в компьютерах будущих поколений.


Квантовый эксперимент: реальность — вопрос личного выбора
Это доказал необычный эксперимент с космическим спутником: благодаря квантовой механике прошлое может определяться настоящим, а принцип причинно-следственных связей при этом ставится под сомнение.

Квантовый эксперимент: реальность — вопрос личного выбора
Как утверждает квантовая механика, реальность — это то, что выбрал сам человек. Физикам давно было известно, что квант света (фотон) будет вести себя как волна и как частица в зависимости от того, как именно ученые измеряют ее. Отразив фотон от орбитального спутника наблюдатель может решить этот вопрос даже тогда, когда световой квант уже прошел через «точку принятия решения». Подобные эксперименты с отложенным выбором в будущем позволят исследовать границы между квантовой теорией и теорией относительности.

Подобный эксперимент уже проводился в лабораторных условиях. Выведя его в космос, ученые доказали, что природа фотона остается неопределенной даже если частице приходится преодолевать тысячи километров. Филипп Гранджи, физик из Института оптики в Палесо (Франция), который также принимал участие в лабораторном эксперименте, уверен, что подобные опыты отлично подходят для «осуществления квантовой физики в космосе».

Квантовый дуализм: может ли настоящее определять прошлое?
Так в чем же суть опыта? Напомним, что фотон может проявлять свойства или частицы, или волны, в зависимости от того, какой метод измерения предпочитают ученые. В конце 1970-х годов знаменитый теоретик Джон Арчибальд Уилер понял, что экспериментаторы могут отложить свой выбор до тех пор, пока фотон почти полностью не пройдет сквозь устройство, настроенное на то, чтобы подчеркнуть то или иное свойство частицы. Это показывает, что поведение фотона в данном случае не предопределено. Чтобы проверить свою гипотезу, Уилер предложил по одиночке пропускать фотоны через так называемый интерферометр Маха-Цендера, подчеркивающий волновую природу света. Благодаря зеркальному «расщепителю лучей», устройство разделяет квантовую волну входящего светового потока на две части и направляет их по двум разным путям. После этого второй расщепитель рекомбинирует волны, что вызывает состояние интерференции и активирует два детектора. То, какой детектор поймает сигнал первым, зависит от разницы длин двух световых потоков — ожидаемое поведение для интерферирующих волн.


Вот что представляет собой простейший Интерферометр Маха — Цендера
Но что, если второй разделитель попросту удалить из системы? В таком случае свет перестает проявлять свойства волны: первый разделитель просто отправит фотон по тому или иному направлению, как обычную частицу. А поскольку эти пути пересекаются там, где раньше был второй разделитель, детекторы сработают с одинаковой вероятностью, вне зависимости от длины пройденного фотоном пути. Уилер же предлагает удалить вторую часть устройства уже после того, как первая расщепит световой поток. Это звучит странно, поскольку создает парадокс: решение, принятое в настоящем времени (убрать или не убрать второй разделитель) определяет событие прошлого (расщепляется ли фотон как волна или же проходит по одной траектории как частица). Современная квантовая теория избегает комментариев по этому поводу, предполагая, что до самого факта измерения фотон остается как частицей, так и волной.

Путешествие в космос и обратно
Команда исследователей во главе с Франческо Ведовато и Паоло Виллорези из Университета Падуи в Италии проводила свою версию эксперимента с использованием 1,5-метрового телескопа в Лазерной обсерватории «Матера» на юге Италии. Идея была в том, чтобы отправить фотоны в космос, после чего те отразятся от спутника. Дело в том, что, как отмечает Виллорези, на таких огромных расстояниях физики не могут провести свет двумя идеально параллельными путями — расширяющиеся в пространстве лучи будут неизбежно сливаться и перекрывать друг друга. Вместо этого они пропускали фотон через интерферометр Маха-Цендера на Земле, настроенный на траектории выхода разной длины. Разница между импульсами составляла 3,5 наносекунды, а сами вылетающие частицы телескоп выпускал в небо.

Как только импульсы отражались от спутника и возвращались на нашу планету, физики снова пропускали его через интерферометр. Устройство при этом отмечало или временной сдвиг (что означает, что импульсы перекрывали друг друга и фотон вел себя как волна), или его отсутствие (то есть фотоны вели себя как частицы). Когда импульсы в первый раз покидали устройство, они обладали различной поляризацией. Чтобы отметить сдвиг во времени, физики сначала должны были провести очень быструю электронную реполяризацию, а чтобы доказать его отсутствие, было достаточно просто не проводить никаких манипуляций.

В результате все прошло так же, как и в лабораторных условиях. Когда на фотоны воздействовали ученые, кванты света вели себя как волны; когда их оставляли в покое — как частицы. Таким образом, физики сами решали природу света уже после (!) того, как тот отразится от спутника и был на полпути обратно, о чем и рассказали на страницах журнала Science Advances.

Значение и критика эксперимента
Сам по себе эксперимент пусть и не является идеально точным и строгим отображением идеи Уилера, все же заслуживает внимания. Это отличный пример работы принципов «квантовой оптики» и в будущем подобные открытия могут оказать огромное влияние на технологии связи. За примером далеко ходить не надо: уже в мае 2017 года китайские физики использовали спутник для создания квантовой связи (т. н. «квантовой запутанности») между двумя фотонами, отправленными в разные города, значительно отстоящие друг от друга.

Строго говоря, эксперимент все же не нарушал причинно-следственные связи. Следует выразиться точнее: он пролил определенный свет на границу, разделяющую квантовую теорию и теорию относительности. Фактически, физикам удалось доказать, что измерения в настоящем может значительно повлиять на прошлое — вернее, на то, как человек воспринимает это самое прошлое. По словам Жан-Франсуа Роха, физика в Высшей школе стандартизации в Париже, который в 2007 году провел аналогичный, но более точный тест, в данном случае речь идет о малоизученной области физики, в которой две фундаментальные теории вступают во взаимодействие и порождают нечто совершенно новое.

 Интерферометр Маха — Цендера
Serg, 48
7
398
1
Serg, 48 Краснодар
# ×
18 февраля 2021 в 01:42
0
Дмитрий, 57 Москва
# ×
18 февраля 2021 в 01:46
Вообще-то уже давно всё получали на кольцевых электродах в воде. Поздно, лень искать видео, нашёл двулетней давности модифицированное.

0
Serg, 48 Краснодар
# ×
18 февраля 2021 в 01:56
да видел я эти видеосьемки. Наши шарлатаны от науки как-то при помощи электродов и какой-то жидкости получали якобы шоровую в виде облачка дыма, которое поднималось со стола к верху. как из паравозной трубы. ну а тут чето с квантами связано и обьемы другие. а там черт его знает. пока сам не пощупаешь-не поймешь.
0
Serg, 48 Краснодар 18 февраля 2021 в 07:15
вобще есть мнение, что Ш.М. образуется из молнии, которая попадает во что-то металлическое. ну типа залежи руды. потом ионы металла испаряются , концентрируются и получается такое облачко, которое несётся Бог знает куда.
1
ℐໂᖘΰℋų℮ℭℭᎯ👑на💞ЂобаẌ, 60 Москва
# ×
18 февраля 2021 в 02:24
Я в детстве видела шаровую молнию. Были открыты две форточки друг напротив друга. Начался дождь, гроза сильная, ветер. Было ощущение конца света. Мамы дома не было. Я не знала, что надо было закрыть форточки и трубу. Огненный шар плавно вплыл в окно со стороны печки, доплыл до середины комнаты и плавно выплыл в противоположную форточку. Я сидела не шелохнувшись до прихода мамы, она у соседей была. В этот день у них на поляне корову грозой убило. И в трансформаторную будку попало, без света сидели.
Мне потом мама сказала, что надо было всё закрывать: форточки, задвижку у трубы, двери. Моё счастье, что я не пошевелилась, оно могло взорваться. С тех пор боюсь грозы, даже дома.
0
Serg, 48 Краснодар 18 февраля 2021 в 07:10
да, человек на бобах,есть мнение, что Ш.М. летают по сквознякам. И только поэтому ваша Мама была права.

мне тоже ма рассказывала  -  Ш.М. во  время грозы  появилась из электророзетки. облетела комнату и влетела в  горящую лампочку на потолке. И лампочка взорвалась. Все отделались лёгким испугом.
1
ℐໂᖘΰℋų℮ℭℭᎯ👑на💞ЂобаẌ, 60 Москва 18 февраля 2021 в 08:12
В деревне у соседей в окно влетела и взорвалась. Дом сгорел, едва успели выскочить. Страховку платить не хотели, никто не верил. Собирали деньги всем миром.
А мы на даче, точнее, в деревне, были на кухне втроём, когда начался дождь, сильная гроза. Неподалёку, на пригорке как шандаоахнуло, гром одновременно с молнией, мы видели, как в землю долбануло, дом тряхнуло, а из розетки, где был подключен старенький холодильник, искры брызнули. Холодильник не пострадал. Мы тогда здорово испугались, муж и знакомый тогда у нас был кроме меня. 
В середине леса молния разворотила огромную ель. Ударила в крону, располовинила и огонь пошёл вниз. Но ливень был такой, что залило всё. Дерево до сих пор стоит изуродованное.
А ещё говорят, не прятаться под одинокие деревья...
Боюсь стихии!!!
Ваше имя
Эл. Почта
Начать
Администрация
Serg, 48Краснодар Администратор