Достижения физиков за 2014 год

Достижения физиков за 2014 год
03.01.2015

Физические законы невозможно менять, но в них можно хорошо разобраться. И самые продуктивные результаты получаются, когда ученые поверяют, насколько прочны установленные рамки сущего. Все знают, что быстрее скорости света в вакууме во вселенной ничего нет, и ниже, чем абсолютный нуль, температура опуститься не может. Но исследователи все время экспериментируют, и вследствие этого понятия крайних значений отодвигаются.

Подводя итоги уходящего года, давайте посмотрим, какими достижениями порадовали нас физики. А поставленные рекорды на самом деле впечатляют.

Наибольшая продолжительность эха в искусственных объектах

941de8f05bbfa2d784087dd02ef

Самый «легкомысленный» рекорд 2014 года по длительности эха был установлен спустя сорок четыре года после предыдущего, который составлял пятнадцать секунд и наблюдался в Шотландии, а именно, в Мавзоле Гамильтон. Однако профессор Тревор Кокс нашел в той же Шотландии место, где эхо звучит аж 112 с. Это заброшенные склады с подземными туннелями в портовом городе Инвергордон, сооруженные еще в тридцать восьмом году прошлого века. Некоторые туннели имеют протяженность в 2 футбольных поля при высоте в тринадцать с половиной метров.

Алмаз с максимальной плотностью

19568

Минувшим летом ученые достигли рекордных показателей плотности, сумев придать алмазу плотность большую, чем у свинца. Калифорнийские физики направили на алмаза одновременно со всех сторон 176 лазерных лучей, идавление сжало камень вчетверо. Сила получившегося давления превысила земное атмосферное давление в 50 000 000 раз.

Эксперимент имел под собой определенную цель – понять, что происходит с материей в ядрах огромных планет. Воссозданное давление соответствует условиям, которые царят в ядре Сатурна, и результаты этого опыта помогут ученым понять условия на открытых экзопланетах, которые преимущественно представляют собой газовые гиганты.

Часы удивительной точности

images (1)

Американский национальный институт стандартов и технологий создал самые точные в мире атомные стронциевые часы. В роли маятника в них выступают атомы стронция, которые колеблются в оптической решетке. Охлажденные до абсолютного нуля атомы постоянно переходят между двумя энергетическими состояниями под влиянием красного лазерного луча. В секунду частицы производят 430 триллионов переходов. Стронциевые часы побили и рекорд стабильности. Если прежние рекордсмены могли достичь наибольшей производительности за несколько минут, а подчас и суток, то этим часам нужно только две секунды.

Самая точная масса электрона

Зимой этого года немецкие исследователи из Института Макса Планка захотели наиболее точно взвесить электрон. В роли весов выступила ловушка Пеннинга.

c1ea6a0c46baad5a1d8fa5df898

Данное приспособление ловит и удерживает частицу с помощью однородного нединамического магнитного поля и неоднородного электрического поля. Ученые взяли атом углерода, изменили величину его спина с помощью микроволн, после чего установили разность колебаний спина и атома. Затем физики вычислили разницу массы протона и электрона. При известном значении массы атома в целом, сделать это было несложно. Как результат, полученная масса электрона составила 0,000548579909067 атомных единиц массы. Данная величина является точнее предыдущих показателей в тринадцать раз.

Самое точное значение магнитного момента протона

Вскоре после успешного выяснения точной массы электрона ученые из Института Планка решили установить магнитный момент протона. Опять же, прибегнув к помощи Ловушки Пеннинга, исследователи наблюдали за изменением направления спина протона под влиянием внешнего магнитного поля.

411

Частица попадала поочередно в две ловушки, в ходе чего физики выяснили, с какой частотой в магнитном поле индуцируется новое направление спина. Точность данных превысила известные показатели в 760 раз. Как считают исследователи, эта информация будет способствовать разгадке вопроса о барионном неравенстве Вселенной, то есть, почему в ней больше материи, чем антиматерии.

Практически абсолютный нуль

Ученые не оставляют попыток добиться охлаждения, наиболее близкого к температуре абсолютного нуля, поскольку в таких условиях можно наблюдать необычные квантовые явления. И вот, в уходящем году исследователям удалось максимально охладить 2 объекта – куб из меди и стронциевую молекулу.

image32706

Итальянские физики поместили медный куб весом в 400 кг в криостат, охладив его сжиженными газами до — 273,144 С°, что лишь на шесть милликельвинов больше, чем абсолютный нуль.

Что же касается охлаждения микрообъектов, таких как отдельные молекулы, то здесь способ будет иным. Ведь абсолютный нуль, столь интересный ученым и пока недостижимый, представляет собой полную неподвижность всех частиц. Так что ученые из Йеля выбрали для охлаждения молекулы монофторида стронция, имеющие маленькую энергию колебаний. С помощью специальной лазерной установки и магнитооптического захвата частицы монофторида стронция удалось охладить до 0,0025 С° выше абсолютного нуля.