pokemon go
Портал | Содержание | О нас | Пишите | Новости | Книжная лавка | Голосование | Топ-лист | Регистрация | Дискуссия Rambler's Top100

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

ХРОНОС

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

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"

14.02.2018
19:10

Новая космологическая модель хватает звезды с неба

14.02.2018
19:03

Марсианский ровер находит кристаллы причудливой формы

14.02.2018
19:00

Новые модели позволяют глубже понять туманность Розетка

14.02.2018
18:57

Быстрее света: на что способна квантовая телепортация

14.02.2018
18:45

Российские физики научились точно определять состав материала за минуту

14.02.2018
18:34

Ученые объяснили разницу между водой и жидким оксидом кремния

14.02.2018
18:26

Темная материя возникает из дефекта масс

14.02.2018
18:19

Отдельный атом сняли на обычную камеру

14.02.2018
18:16

Ученые впервые зарегистрировали квантовое радиационное торможение электронов

    Физики впервые экспериментально измерили один из фундаментальных процессов в квантовой электродинамике — торможение электрона в результате испускания отдельных гамма-квантов высокой энергии. Несмотря на невысокую точность проведенных измерений, удалось продемонстрировать существенно квантовый характер этого процесса. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review X.

    Одним из базовых выводов классической электродинамики заключается в том, что электромагнитные волны испускаются заряженными телами, которые испытывают ускорение. Так, телеантенны испускают радиоволны за счет электронов, ускоряемых в проводах разностью электрического потенциала, а свет в нитях накаливания испускается электронами, которые испытывают ускорение при переходе из одного состояния в атомах в другое.

    В значительно меньшей степени известен и обсуждается тот факт, что если электрон испускает волну, то его энергия должна уменьшаться. Этот эффект называется радиационным трением и в большинстве случаев он пренебрежительно мал. Тем не менее, он имеет важное фундаментальное значение, и представляет собой неразрешимую для классической физики проблему. Дело в том, что энергия, уносимая волной, определяется не скоростью электрона, а его ускорением, и следовательно, возникающая сила радиационного трения также зависит именно от ускорения. Это, однако, противоречит механике Ньютона, в которой силы могут зависеть лишь от положения частиц и их скорости. При формальном решении уравнений Ньютона, в которых одна из сил зависит от ускорения, неизбежно возникают очевидно абсурдные решения, в которых, например, скорость частицы неограниченно растет даже в отсутствии каких-либо внешних сил.

    Формальным решением этой проблемы стала запись силы радиационного трения в приближенном виде, не содержащем ускорения, — его называют силой Ландау — Лифшица, поскольку именно в их знаменитом учебнике она была приведена впервые. Однако строгое решение проблема получила только в квантовой электродинамике. Именно в ней было показано, что причиной странного поведения ускоряемых заряженных частиц является бесконечность энергии связанного с ними электрического поля. Эту бесконечность удалось побороть с помощью формальной математической процедуры, названной перенормировкой.

    Тем не менее, строгое рассмотрение процесса испускания фотонов ускоряющимся электроном и вычисление точного значения силы радиационного трения в рамках квантовой электродинамики на практике оказывается невозможным из-за сложности описывающих этот процесс уравнений. Поэтому при теоретическом анализе продолжают использовать различные приближённые теории, основанные на тех или иных приближениях.

    Эта проблема вызвала повышенный интерес в последние годы в связи с развитием технологии создания лазерных систем с рекордно высокими пиковыми мощностями импульсов. На данный момент достигнут уровень мощности в несколько петаватт, а в ближайшее время должны появиться и более мощные системы. При фокусировке таких импульсов в веществе электроны начинают испытывать столь большое ускорение, что энергия испускаемых ими квантов света становится сравнимой с их собственной энергией. В этом случае радиационное трение уже нельзя считать малой добавкой, и формула Ландау — Лифшица работать перестает.

    В отсутствии точного решения уравнений квантовой электродинамики единственной возможность проверить приближенные теории остается их сравнение с результатами эксперимента. Именно эту цель преследовали авторы новой работы. Им удалось впервые продемонстрировать отклонение результатов эксперимента от предсказаний классической теории, и показать необходимость учета квантовых поправок. Однако точности измерений не хватило для того, чтобы провести различие между различными подходами к такому учету.

    Эксперимент был проведен в Великобритании, в Лаборатории Резерфорда — Эпплтона. В качестве источника лазерного излучения была использована петаваттная система Gemini. Она позволяет использовать для эксперимента два приблизительно одинаковых лазерных импульса. Это было критически важным для эксперимента, поскольку сила радиационного трения зависит не только от ускорения электрона, то есть от величины действующего на него электромагнитного поля, но и от энергии этого электрона — чем она выше, тем выше трение. Поэтому один из импульсов должен был ускорять электроны до высоких энергий, а другой — создавать большую силу в конце процесса ускорения.

    По этой причине первый из импульсов — его энергия составляла 8 джоулей, длительность 45 фемтосекунд, а пиковая мощность, соответственно, около 0,2 петаватт — фокусировался в струю газа. В ней он производил ионизацию, и, распространяясь в образовавшейся плазме, возбуждал позади себя плазменную волну. В этой волне и происходило ускорение электронов до высоких энергий. В эксперименте наблюдались отдельные электроны с энергией выше 1000 МэВ, однако большинство из них обычно имели энергию около 500 МэВ — именно с ними и работали экспериментаторы.

    Второй импульс той же длительности с помощью параболического зеркала, установленного с обратной стороны газовой струи, фокусировался вблизи ее задней границы. Затем происходило «столкновение» сфокусированного импульса с ускоренными электронами. Его электрическое и магнитное поля воздействовали на электрон и приводили к излучению им гамма-фотонов. Этот процесс традиционно принято называть обратным рассеянием Комптона — в квантовой электродинамике он описывается как поглощение электроном нескольких фотонов из лазерного поля и переизлучение их в виде одного фотона высокой энергии.

    Чтобы пропускать электроны и рождавшиеся в результате взаимодействия гамма-фотоны, фокусирующее зеркало содержало небольшое отверстие, которое слегка уменьшало энергию второго импульса. С учетом этого его энергия составляла около 10 джоулей. При этом зеркало осуществляло сверхострую фокусировку в пятно диаметром около 2,5 микрон, что позволило получить в фокусе интенсивность излучения немногим выше 1021 Вт/см2 — на данный момент такие интенсивности близки к рекордным для проводящихся экспериментов.

    Экспериментаторы, правда, отмечают, что синхронизация двух лазерных импульсов производилась таким образом, что в момент прихода второго импульса в фокус там находился первый импульс. В то же время, электроны двигались позади первого импульса на небольшом — порядка 10—20 микрон — от него. Таким образом, взаимодействие с ними происходило позже и уже в отдалении от фокуса, так что второй лазерный импульс успевал немного расфокусироваться, а его интенсивность падала более чем в два раза.

    Этого оказалось достаточно, чтобы возникавшая в результате взаимодействия сила радиационного торможения носила квантовый характер. Чтобы показать это, ученые рассчитали ожидаемый спектр гамма-излучения в зависимости от спектра ускоренных электронов в приближении силы Ландау — Лифшица и с квантовыми поправками. Измеренная зависимость оказалась ближе к квантовому случаю. Из-за ограниченной точности измерений, однако, статистическая значимость полученного отличия экспериментальных точек от классической теории составила не более 1σ, то есть возможность ошибки, связанной с неконтролируемыми, случайными по своей природе, факторами составляет около 30 процентов.

    Такая большая величина случайной ошибки связана в первую очередь с тем, что использованные лазерные системы обладали так называемым временным джиттером — их время прихода в данную точку из-за естественных причин изменялась от выстрела к выстрелу на величину порядка 30 фемтосекунд. Это сравнимо с длительностью самих импульсов, так что в значительной части выстрелов второй лазерный импульс лишь незначительно перекрывался с электронным пучком, не давая значительного эффекта. Вторая причина большой статистической ошибки заключается в том, что подобные сверхмощные системы работают в режиме одиночных выстрелов. После каждого из них должно пройти до получаса прежде чем система будет готова к следующему выстрелу. Это осложняло набор статистики. В конечном итоге в работе представлен анализ на основе всего 8 выстрелов с использованием сразу двух лазеров, причем в четырех из них, по всей видимости? значительного перекрытия импульса и электронного пучка не происходило и эффект радиационного торможения не наблюдался.

    Тем не менее, этой группе, по всей видимости, удалось первыми продемонстрировать торможение электронов их собственным излучением в квантовом режиме. Кроме того, ими был также установлен новый рекорд по энергии гамма-фотонов, полученных в полностью оптической схеме обратного комптоновского рассеяния. В эксперименте были зафиксированы фотоны с энергией более 30 МэВ, в то время как ранее сообщалось лишь о фотонах с энергией до 20 МэВ.

    Отметим также, что на сайте arxiv.org ещё в сентябре был выложен препринт статьи от той же экспериментальной группы, но в соавторстве с другой теоретической группой. В этой статье сообщается об аналогичных экспериментах на той же установке, и делается более сильное утверждение. Используя большее количество выстрелов, авторам, по их словам, удалось не только показать, что взаимодействие происходит в квантовом режиме, но и оценить верность различных приближенных подходов к вычислению квантовых поправок. Если верить этому анализу, то все существующие попытки вычислить квантовые поправки на основе приближенного решения уравнений квантовой электродинамики дают менее точные результаты, чем подход, основанный на добавлении к уравнению Ландау — Лифшица «квантовой» поправки, вид которой подбирается феноменологически, то есть исходя из общих, нестрогих соображений.

    В будущем учёные надеются провести аналогичные эксперименты для более высоких мощностей и интенсивностей лазерного импульса и энергий электронов. Это позволит перейти в режим, который будет сильнее отличаться от классической теории, и тем самым позволит промерить квантовые поправки с более высокой точностью.

    По информации https://nplus1.ru/news/2018/02/13/radiation-reaction

    Обозрение "Terra & Comp".

Выскажите свое мнение на:

14.02.2018
15:35

Зеркало крупнейшего оптического телескопа в Евразии прибыло в Нижний Архыз

14.02.2018
15:28

Быстрая декомпрессия льда помогла получить воду пониженной плотности

14.02.2018
15:19

VLT превратили в самый большой оптический телескоп

14.02.2018
15:13

Предсказана скорая глобальная катастрофа

14.02.2018
15:02

Америка определилась со сроками покорения Луны

14.02.2018
14:57

Создано идеальное лекарство от гриппа

14.02.2018
14:51

Послания инопланетян назвали смертельно опасными

14.02.2018
14:28

Российские школьники открыли новый остров в Арктике

14.02.2018
14:25

Под ледником нашли затерянный мир

14.02.2018
07:01

Социологи узнали число верящих в инопланетян

13.02.2018
15:23

Исследователи назвали внутреннее ядро Земли «невозможным»

1|2|3|4|5|6|7|8|9|10 >>

НАУКА

Новости

Научный форум

Научно-популярный журнал Урания в русском переплете

Космические новости

Энциклопедия космонавтика

Энциклопедия "Естествознание"

Журнальный зал

Физматлит

News of Russian Science and Technology

Научные семинары

Почему молчит Вселенная?

Парниковая катастрофа

Хронология и парахронология

История и астрономия

Альмагест

Наука и культура

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 SpyLOG