Пятница, 22.09.2017, 01:52
                          Спросите науку
Главная Мой профильРегистрация ВыходВход
Вы вошли как Гость · Группа "Гости"Приветствую Вас, Гость · RSS
Меню сайта
Форма входа
Логин:
Пароль:




Категории раздела
разное [29]
Интересные факты и материалы о физике и физиках
Элементарные частицы [28]
Коллайдер, ЦЕРН, бозон Хиггса, квантовая физика
Фундаментальные законы [36]
Фундаментальные силы, основные константы, гравитационные, электромагнитные, сильные и слабые взаимодействия. Эксперименты, измерения, открытия, мнения.
Ускорители [1]
Новости коллайдера и других ускорителей
Время [1]
Физика времени, кристаллы времени


Заработок на своем сайте People Group




Работа в сфере Разное


Спросите науку.


Открытия, изобретения, новые технические разработки


Библиотека svitk.ru - эзотерика, оккультизм, магия, колдовство, мистика, философия, религия и тп


 Каталог статей



Главная » Статьи » Физика » Элементарные частицы


Большой взрыв в лабораторных условиях

Все статьи

 

Ученые хотели бы знать, что послужило причиной для возникновения нашей Вселенной  около 14 миллиардов лет назад. Как  за счет нарушения симметрии были созданы  материя, и следовательно, звезды и галактики? Большой Взрыв, к сожалению, или счастью,  является экспериментом, который не может быть повторен. Но принцип симметрии и его нарушение определенно может быть исследован в контролируемых лабораторных условиях.
Для этого ученые из объединения QUEST в Физико-технический институте  использовали лазерное охлаждение ионов в так называемых «ионных кристаллах Кулона". Они смогли показать, как симметрия может быть получена контролируемым образом и как можно наблюдать возникновение нарушения симметрии. Понимание этих так называемых "топографических дефектов» в рамках хорошо управляемой системы открывает новые возможности, когда речь идет об исследованиях квантовых фазовых переходов и  о подробном рассмотрении неравновесной динамики сложных систем. Результаты были опубликованы в последнем номере научного журнала  Nature Communications.

В рамках международного сотрудничества с коллегами из Лос-Аламосской национальной лаборатории (США), из Университета Ульма (Германия) и из Еврейского университета (Израиль),  исследователям  в первый раз удалось показать топологические дефекты в атомно-оптическом эксперименте в лаборатории. Топологические дефекты,  ошибки в пространственной структуре  вызваны нарушением симметрии, когда частицы системы не могут взаимодействовать друг с другом. Они образуются при фазовом переходе и представляют из себя некие несовпадающие области. Для их создания ученые использовали свойства симметрии "ионных кристаллов  Кулона".

Экспериментальная задача для исследователей состояла в том,  чтобы управлять сложной мультичастичной системой и индуцировать преднамеренное изменение внешних условий для получения симметрии. Это было достигнуто посредством ионов  иттербия, которые попали в так называемую "ионную радиочастотную ловушку" в сверхвысоком вакууме и были охлаждены до нескольких милликельвинов с помощью лазерного света. Захваченные положительно заряженные частицы отталкивались друг от друга внутри ловушки, и в таких сверхнизких температурах  принимали кристаллическую структуру.

Если параметры ловушки частиц быстрее, чем скорость звука в кристалле, то топологические дефекты возникают в то время, когда ионы ищут новое состояние равновесия в кристалле. Устойчивость этих эффектов исследована и оптимизирована с помощью численного моделирования, что обеспечило идеальную систему для исследования физических свойств нарушения симметрии переходов с высокой чувствительностью. Таким образом, спонтанная переориентация кристалла следует тем же правилам, что и  описывают раннюю Вселенную в момент после Большого взрыва.

Работа исследователей тесно связан с так называемым механизмом Киббла-Журека, описанным Томом Кибблом и Войцехом Журеком. Их теория была основана на предположениях о топологических дефектах в ранней Вселенной: через доли секунды после Большого взрыва произошло нарушение симметрии, и молодая Вселенная должна была «решить», какой статус принять. Везде, где отдельные участки Вселенной не могли воздействовать  друг на друга, возникли топологические дефекты.  Но механизм Киббла-Журека  также позволяет статистические вариации возникновения дефектов при фазовых переходах в целом. Благодаря своей универсальности, эта теория применима ко многим областям физики, таким как, например, наблюдение за переходом металлов в сверхпроводники,  или переход от ферромагнитного  в парамагнитное состояние в системах.

Международная группа исследователей показала,   что возникновение топологических дефектов зависит от скорости, с которой происходят изменения. Похожие эксперименты, которые проводились одновременно в Университете Иоганна Гутенберга Майнца (JGU) привели к аналогичным результатам.

Новая система продемонстрировала, что возможно дальнейшее проведение экспериментов по фазовым переходам в классических системах и в квантовой вселенной, а также тесты в области нелинейной физики (например, солитонов), которые будут проводить в сравнительно хорошо контролируемой системе. Физики подошли на один шаг ближе к объяснению причинно-следственных связей в природе.

На картинке:

Ионы иттербия в ионных кристаллах Кулона, снятые с электронного умножителя. Ионизированные атомы флуоресцируют в лазерное излучение, расстояние между ионами приблизительно от 10 мкм до 20 мкм.
( а) радиальная симметрия : ионизированные атомы выстраиваются на корпуса ловушки как нитка жемчуга . 
(б ) Зеркало симметрии : если энергия частицы изменяется, ионы избегают друг друга , и кристалл принимает новую , энергетически более выгодную структуру. Области, которые не соприкасаются друг с другом,   независимо друг от друга переходят на новую ориентацию. Топологические дефекты возникают там, где две области, которые сформировали различные «решения» , сталкиваются. Черно-белые изображения показывают флуоресцирующие ионы иттербия.




 

 

Категория: Элементарные частицы | Добавил: mykar (14.08.2013)





Читать также

От Вейхера к Вейдеру - забавные новости
Вода на Европе
Есть ли жизнь на блуждающих планетах


Просмотров: 644 | Теги: энергия, механизм Киббла Журека, большой взрыв, Kibble Zurek, материя | Рейтинг: 5.0/4
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Copyright MyCorp © 2017
Помощь сайту  

Наш опрос
Верите ли вы в инопланетян?
Всего ответов: 188




Друзья сайта
  • Создать сайт бесплатно

  • Статистика

    Онлайн всего: 1
    Гостей: 1
    Пользователей: 0




    Сайт управляется системой uCozЯндекс.Метрика

    Рейтинг SIMPLETOP.NET Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Рейтинг астрономических ресурсов от ASTROLAB.ru