14 декабря 2009 г.

Раннее обнаружение лесных пожаров методами физики элементарных частиц

Наверно многие знают (ну или догадываются), что даже такая "высокоумная" область физики как физика элементарных частиц время от времени выдает в качестве побочных продуктов новые технологии. Технологии, которые вряд ли стали бы развиваться, не будь конкретных задач в физике элементарных частиц. И эти технологии потом используются для совершенно прикладных задач и даже находят примерения в повседневной жизни. Например, ускорители и детекторы уже давно и разнообразно применяются в медицине и материаловедении. В том же ЦЕРНе есть целые подразделения, которые занимаются адаптацией наработанных технологий для практического применения (по-английски это называется "technology transfer").

Похоже, что в ближайшие годы детекторы элементарных частиц начнут использоваться еще для одной очень практической задачи -- для раннего обнаружения лесных пожаров.

2 декабря 2009 г.

Климат: ссылки на онлайн материалы

Глядя на баталии в рунете по поводу климата и взломанной почты, я заметил две вещи:
  • Многие считают, что сырые климатические данные секретны, доступа к ним нет, а климатологи манипулируют с ними, как хотят.
  • Многие считают, что образовательных материалов по климатологии в сети почти нет, что и порождает разгул теорий заговора и спекуляций.
На самом деле, всё это есть в свободном доступе, но в подавляющем большинстве случаев -- на английском. Так что если кто хочет немножко поразбираться в предмете, вот некоторая подборка материалов.
Подборка будет со временем дополняться. Рекомендации приветствуются.

23 ноября 2009 г.

На LHC зарегистрированы первые столкновения

На LHC сегодня вечером зарегистрированы первые столкновения протонов. На рисунке -- событие, зарегистрированное детектором CMS.
См. также картинки первых событий с детектора ATLAS, с детектора ALICE.

На самом деле, это еще не настоящий сеанс столкновений на 450 ГэВ, а просто этакий "подарок" детекторам от ускорительщиков. В ближайшие дни там пока планируется подробно изучить поведение двух одновременно циркулирующих пучков, без столкновений, а что дальше делать будут, решат потом.

Кстати, а вот здесь можно лично поздравить одного из участников эксперимента ATLAS. :)

22 ноября 2009 г.

Про профессиональный жаргон

Вдогонку к прошлому посту -- про технический жаргон.

У Фейнмана в книжке "Какое тебе дело до того, что думают другие" среди записок про то, как он расследовал катастрофу "Челенджера", есть отличный пример про технический жаргон и про то, как его пытаются интерпретировать несведующие люди. Всё крутится вокруг странной фразы "Погнали дальше" (в оригинале "Let's go for it"):

По поводу одной глупости

В комментариях к одной заметке по климатологии меня спросили, что я думаю по поводу вот этой шумихи. Я сначала не хотел ничего отвечать, чтоб не рекламировать чепуху, но потом подумал, что всё-таки полезно кое-что объяснить.

20 ноября 2009 г.

Запуск LHC в реальном времени

Кстати, прямо сейчас запускают LHC -- запускают в том смысле, что попытаются получить циркулирующий пучок. Если хотите в реальном времени следить за ходом дел, вот некоторые ссылки:
Ну и конечно новости LHC на Элементах -- правда, с небольшим запозданием.


Этапы:

  • 20:40: на экране два пятнышка -- пучок 1 сделал два круга.
  • 21:30: пучок 1 уже "жил" в течение примерно 500 оборотов.
  • 21:55: включают ускорительные секции. Когда пучок станет постабильнее, попробуют его "поймать", т.е. синхронизовать стоячую ЭМ волну внутри резонатора с пролетом сгустка.
  • 22:05: пучок уже "живет" несколько секунд -- т.е. под сотню тысяч оборотов.
  • 22:15: пучок держится несколько минут; успешно синхронизован с ускорительной секцией. Выключают пучок 1, переходят на пучок 2.
  • 23:55: добились замкнутой орбиты пучка 2.
  • 00:20: пучок 2 циркулирует длительное время и синхронизирован с ускорительной секцией. Итак, все основные шаги на этом этапе сделаны, теперь последуют несколько дней измерений магнитной оптики и прочих технических вещей на двух пучках по отдельности.

17 ноября 2009 г.

Школьная задачка про LHC

А вот предлагаю попробовать свои силы в такой простенькой, но симпатичной школьной задачке про Большой адронный коллайдер.



На рисунке схематично изображено ускорительное кольцо LHC. В нем по двум очень близким трубам одинаковой длины летают встречные сгустки протонов. На кольце на одинаковом расстоянии друг от друга расположены восемь точек, в которых две трубы скрещиваются под маленьким углом, так что в этих точках сгустки могут сталкиваться (реально они сталкиваются не во всех восьми точках, но мы для простоты будем считать, что во всех). В каждом из двух встречных направлений мы запускаем несколько коротких сгустков (не обязательно поровну), причем все сгустки движутся с одинаковой скоростью.

Вопрос: какое минимальное число сгустков надо запустить в ускоритель и как именно их расположить относительно друг друга для того, чтобы во всех восьми точках происходили столкновения и причем с одинаковой частотой, равной один раз за цикл? (Цикл -- это время полного оборота сгустков по кольцу.)

Одно важное пояснение: после столкновений сгустки не исчезают, а просто пролетают дальше, т.к. реально в столкновениях сгустков сталкивается лишь по несколько протонов, а остальные миллиарды просто пролетают мимо.

Открыл комментарии на блогспоте. Правильный ответ -- 4 сгустка, по два в каждую сторону, например в точках 1,5 в одну сторону и 1,7 в другую. В комментариях есть подробные объяснения этого решения (в комментариях к ЖЖ-синдикату тоже). Это кстати совершенно реальная схема заполнения LHC на самых первых стадиях работы, см. например вот этот доклад, страница 12. Решившие эту задачу, можно сказать, приобщились к современной физике :)

Что лично мне понравилось в этой задаче -- это нарушение симметрии: ответ совсем не такой симметричный, как постановка задачи.

11 ноября 2009 г.

Первый выпуск журнала Nature (1869 год)

Журналу Nature исполняется в этом году 140 лет. По этому поводу на сайте Nature выложили в открытый доступ самый первый выпуск этого журнала, датированный 4 ноября 1869 года.

Очень рекомендую полистать этот выпуск. Статьи там -- совершенно милые! Причем восхищает как сама суть научных проблем, так и язык, которым они описываются. Вот только один пример: статья про недавнее солнечное затмение, в которой наблюдения солнечной короны описываются такими вот словами:
... Наблюдалось странное гало перламутрового цвета, называемое короной, а также странные красные образования, названные красными языками пламени или красными выростами, которые виднелись вблизи края Луны -- или же края Солнца, которое скрывалось за Луной...

И далее ставится вопрос: что есть корона? Принадлежит ли она Солнцу или же нет? Может быть, это оптический эффект, вызванный земной атмосферой?

Шанс найти ответ на этот вопрос мог бы дать взятый совсем недавно на вооружение невероятный по своей диагностической мощи прибор -- спектроскоп (не могу удержаться от цитаты: "... an instrument of tremendous power, which was to expand their knowledge with a suddenness almost startling..."). Всего за год до того он был впервые применен к анализу света протуберанцев ("красных выростов") и оказалось, что они состоят из водорода. Это указывало на то, что протуберанцы -- всё-таки часть Солнца. А вот касательно короны автор статьи так и не пришел к определенному выводу. Ему оставалось лишь выразить свою искреннюю надежду, что добросовестные наблюдения будущих затмений поставят точку в этом вопросе. :-)

А вот большая статья совсем другого плана, в которой обсуждаются проблемы преподавания естественных наук в школах (между прочим, только в школах для мальчиков, ибо ученики в статье упоминаются исключительно как "boys"). Делается попытка дать набросок некой программы того, что именно из естественных наук, в каких объемах и как преподавать в школе (мальчикам с 11 до 16-17 лет). Возможно, многим это будет любопытно почитать в связи с нынешней ситуацией с образованием в России.

27 октября 2009 г.

Снова про контекст

К прошлому сообщению появилось много комментариев; я начал было отвечать развернуто, но потом подумал, что лучше это всё оформить отдельным постом.

Прежде всего, я всё-таки подчеркну, что я говорил про две раздельные вещи:
  1. надо стараться по мере возможностей подавать любую научную новость в контексте (в идеале -- контекст краткий, в несколько предложений, но очень точный, очень доступный, с ходу рисующий в голове читателя сцену действий плюс ссылки на хорошие подробные материалы);
  2. проект с интерактивной хронологической лентой. Он пока остается на уровне мечты, но о нем всё же интересно помечтать.
Теперь чуть подробнее в ответ вот на этот комментарий.

25 октября 2009 г.

Контекст в научно-популярных материалах

Я уже несколько раз писал про научно-популярные новости в разных СМИ и, как правило, или ругался на откровенный бред, или критиковал отношение журналистов к новостям науки. Но с подавляющим большинством научно-популярных материалов есть еще вот какая проблема -- в них отсутствует контекст. Новость как бы повисает в воздухе, складывается ощущение, что описываемая работа есть первое и последнее достижение в своей области науки, что она не связана ни с чем предыдущим и не повлияет ни на что последующее. Иногда, впрочем, за новостью следует список "См. также по этой теме", но как правило там просто свалены ссылки на другие новости, лишь отдаленно связанные с этой. Они вовсе не помогают почувствовать ни важность этой работы, ни то, благодаря чему она возникла, ни то, в рамках какой "большой задачи" она проводилась.

Такая новость -- даже если она без ляпов, без ошибок и понятна широкому читателю -- тянет максимум на "удовлетворительно". Таких новостей в рунете -- подавляющее большинство (я не считаю, конечно, всякий бред). А вот научно-популярная новость с правильно и понятно изложенным контекстом -- это уже по-настоящему хорошая новость. Она не просто излагает факт -- она обучает, она понемногу формирует естественнонаучный взгляд на мир и через него -- правильное отношение к науке. Вот таких новостей в рунете очень мало.

Главная проблема тут, конечно, в том, что авторы материалов очень редко бывают в курсе контекста и могут кратко и метко его описать. Вторая проблема в "формате" -- в новость не впишешь весь контекст, приходится упоминать только самые существенные факты, напрямую ведущие к данной работе. В большой статье описать контекст проще, но большие статьи к каждой новости не напишешь.

Мне кажется, пользу может принести вот такой тип научно-популярных материалов, который в рунете сейчас по-моему просто отсутствует.

17 октября 2009 г.

Климат Северной Евразии

В журнале Environmental Research Letters появилась подборка статей, посвященных климатическим изменениям в Северной Евразии, т.е. по сути в Сибири. Географическая особенность этого региона в том, что он отрезан высокогорьями от тропических океанов. В результате, климат на такой большой площади суши аномально сильно связан с условиями в Северном Ледовитом океане и с далекой Атлантикой. Причем не только в сторону "океаны влияют на Сибирь", но и наоборот -- "Сибирь влияет на океаны", через приток пресной воды из сибирских рек (см. например вот это интересное моделирование). Кроме того, тут проходят самые "климатически чувствительные", 60-е, широты. В результате получается так, что климат Северной Евразии намного более чувствителен к внешним воздействиям, чем по планете (или даже по суше) в целом.

Вот для примера картинка с температурами:
На верхнем графике показаны отклонения от среднего для глобальных (синим) и североевразиатских (красным) температур. Рост температуры в Сибири примерно вдвое-втрое превышает рост глобальных температур. На нижнем графике показаны графики зимних и летних темпетарур. Кстати, летние температуры более важны -- они определяют границу лесов и вообше растительный покров, и видно, что они долгое время стояли, но примерно после 1980 года тоже резво поползли вверх.

Климат вообще очень сложная система, и рост температур влияет на самые разные процессы; подробности см. в статьях спецвыпуска. Вот еще несколько интересных ссылок по теме:

9 октября 2009 г.

РИА Новости: Мозг посылает импульсы организму только на рассвете и закате

Не могу такое пропустить. Цитата из свежей заметки от "РИА Новости" (цитирую по Газете.ру):
Головной мозг посылает короткие электрические импульсы всему организму на рассвете и на закате, все остальное время он не посылает никаких сигналов...

Что ж, не исключено, что именно таким образом функционирует мозг у автора этой заметки. :)

8 октября 2009 г.

Квазичастицы с неабелевой статистикой

Вот, кстати, еще один пример плодотворного сотрудничества между разными разделами физики, а конкретно, между теоретической физикой элементарных частиц и физикой конденсированных сред, про которое я писал не так давно. Эксперименты, проведенные в последние год-два, похоже, подтверждают идею (пришедшую из квантовой теории поля) о том, что в некоторых конденсированных средах могут реализоваться совершенно экзотические неабелевы фазы. В этих фазах квазичастицы обладают не просто дробной (т.е. не-бозонной и не-фермионной), а неабелевой статистикой.

6 октября 2009 г.

Билл Брайсон и ЦЕРН

Есть такая книжка: Билл Брайсон, "Краткая история почти всего на свете". Книжка позиционируется как научно-популярная, и она даже в Великобритании получила какую-то большую премию. Совершенно отвратительная книжка, на самом деле. Столько всего переврано, переставлено с ног на голову, полное непонимание идей, вместо них -- какой-то сборник анекдотов, иногда откровенное паясничание. И плюс к этому огромное количество фактических ошибок, включая грубые арифметические ляпы и непонимание терминов. Русское издание сопровождают почти 50 страниц комментариев переводчика, набранных мелким шрифтом. Большинство из них -- исправление явных фактических ошибок. Но если бы потребовалось объяснять всё, что там переврано, выправлять всё, что там искажено -- получился бы томик потолще этой самой книжки. В общем, не рекомендую её никому, кто хочет проникнуться настоящей наукой.

Я как-то собирался рецензию написать, да тошно перечитывать книгу и приступать к ней.

В чему это я. К тому, что в церновском Бюллетеле появилась на днях заметка про визит этого самого Билла Брайсона в ЦЕРН. Не знаю, по-моему человека с таким хроническим непониманием, что такое наука, чем она занимается, что в ней важно, а что второстепенно -- такого человека надо просто обходить за семь верст. Но его пригласили и организовали ему экскурсию по ЦЕРНу.

Цель, конечно, понятная -- чтоб Брайсон написал что-то популярное про LHC. Только боюсь, ничего хорошего у него не выйдет. Впрочем, может быть, всё более прагматично -- возможно, в ЦЕРНе просто хотят, чтоб он переписал главу про физику элементарных частиц и про ЦЕРН в частности.
When asked whether, after this visit, he would rewrite the chapter about CERN, he replied: "Oh yes, absolutely"!

Просто в нынешнем виде эта глава у простого читателя вызовет только одну эмоцию: "Гы-гы, вот идиоты, лучше бы деньги на что-то полезное потратили".

22 сентября 2009 г.

Про английский язык

Вот что интересно -- во многих европейских странах широко распространена практика крутить по телеку фильмы, в том числе новинки, на языке оригинала с субтитрами на родном языке. Для людей, особенно для молодежи, которая и так постоянно смотрит телек, получается хорошая языковая практика -- язык волей-неволей сам постепенно заучивается с детства. В результате во многих странах население в целом на удивление неплохо говорит по-английски. Вот сейчас наблюдаю это в Португалии, которая вроде бы считается одной из самых отсталых стран Западной Европы, но английский здесь вполне сносный.

А в России разговорный английский, даже среди выпускников вузов, которые только что его изучали, ниже плинтуса. Да и отношение к нему как к какому-то тайному знанию, доступному лишь избранным, а не как к жизненной необходимости.

Мне непонятна позиция тех, кто заправляет там на ТВ. Казалось бы, совершенно естественная и легко реализуемая программа по языковому образованию -- крути по центральным каналам фильмы в оригинале, через несколько лет народ сам втянется. В чем проблема-то? Сомневаюсь, что рейтинги упадут -- по-моему, многим как раз даже интересно будет смотреть фильм ради языка. Или просто никому и не нужно, чтоб население хорошо знало английский?

5 сентября 2009 г.

По поводу магнитных монополей

По разным СМИ пробежала новость об открытии магнитных монополей в спиновом льду. Человека, немножко следящего за новостями в физике, она при беглом чтении может сбить с толку ("Неужели монополи, за которыми охотились десятилетиями, наконец-то открыты?!"). Мне показалось полезным пояснить, что на самом деле там было сделано, и подчеркнуть по поводу этой новости несколько вещей.

4 сентября 2009 г.

Текущее

На всякий случай, если кто меня потерял: у меня тут две конференции на носу (1, 2), так что мне пока не до новостей. Если есть вопросы, задавайте, попробую коротко ответить, но более-менее длинные рассказы будут не раньше октября.

7 августа 2009 г.

Люди и коллайдер

Маленькое наблюдение по поводу LHC.
Англоязычные новости и блоги распространяют информацию о том, что LHC вначале заработает на энергии протонов 3,5 ТэВ вместо 5 ТэВ, как планировалось ранее.

Русскоязычные СМИ распространяют информацию о том, что ремонт коллайдера обойдется в 40 млн. франков вместо 30 млн., как ожидалось ранее.

Кому что.

23 июля 2009 г.

Связанное состояние в двумерном точечном потенциале - 3

В прошлый раз мы попытались решить двумерное уравнение Шредингера с потенциалом в виде притягивательной 2D дельта-функции, и пришли к заключению, что связанного состояния в нем нет. Однако препятствие выглядело настолько мелким и техническим, что возникает желание слегка изменить определение точечного потенциала (т.е. использовать не дельта-функцию, а что-то иное), и тогда задача должна решиться.

Именно это мы сейчас и проделаем.

Europhysics News

Что-то я совсем был не в курсе о существовании такого издания как Europhysics News. Это небольшой журнал, выходит раз в два месяца. В нем есть короткие новости о недавних работах, пара-тройка обзоров на 4-5 страниц, заметка из раздела "физика повседневной жизни". В общем, это очень похоже на журнал Physics, выпускаемый Американским физическом сообществом, только тут статьи-источники берутся из европейских журналов. И уровень, на мой взгляд, тут существенно попроще -- т.е. тоже физикам о физике, только написано так, что материалы может легко понять человек, занимающийся любой, даже самой отделенной областью физики (ну и не только физики, конечно).

Вообще, он вроде бы платный, но почему-то сейчас все журналы за последние несколько лет в свободном доступе. Вот последний выпуск: обзоры про графен, про геометрию пузырей (отчасти перекликается с новостью Геометрия мыльных пузырей до сих пор озадачивает математиков), и про передачу запутанных состояний фотонов на космические расстояния. Полезно еще и то, что весь выпуск можно скачать единым pdf-файлом.

В общем, всячески рекомендую. Подписка на rss у них есть.

19 июля 2009 г.

Связанное состояние в двумерном точечном потенциале - 2

В прошлый раз я рассказывал, что попытки выяснить на основании соотношения неопределенностей, существует ли связанное состояние в двумерном короткодействующем потенциале и какова его энергия, оканчиваются ничем -- наличие или отсутствие состояния разглядеть не удается.

Сейчас мы попытаемся решить эту задачу точно, заменив короткодействующий потенциал двумерной дельта-функцией.

Молибденовый кризис

По поводу того, как много в жизни завязано на науку и как наука иногда, увы, завязана на политику.

18 июля 2009 г.

Связанное состояние в двумерном точечном потенциале - 1

В обычной квантовой механике иногда встречаются задачи, разбираясь с которыми приходится использовать идеи и методы из гораздо более "навороченного" раздела физики -- квантовой теории поля. Сквозь эти, казалось бы совершенно учебные, задачи как бы проглядывает современная физика. Такие задачи можно рекомендовать студентам, которые только-только начали изучать квантовую механику, но уже "рвутся в бой", хотят узнать что-то интересное из более серьезных разделов теорфизики.

Одна из таких задач -- поиск связанного состояния в двумерном потенциале нулевого радиуса. В одномерном случае такая задача решается влёт, а в двумерном приводит к совершенно нетривиальным явлениям типа перенормировки и понятию о том, что вообще значит правильно сформулировать задачу.

Вообще, это очень известная задача; она изучалась во многих статьях и самыми разными способами. Но поскольку в Рунете про эту задачу, насколько я вижу, ничего нет, то я подумал, что полезно будет в меру понятно и подробно рассказать о ней.

Рассказ будет состоять из трех постов: вводная часть, попытка решить задачу в лоб, и переформулировка задачи с ее последующим решением. Это не совсем популярные рассказы, но для студентов-физиков они могут показаться полезными.

23 июня 2009 г.

Лекция в Иркутске

4 июля я буду проездом в Иркутске и прочитаю там научно-популярную лекцию "Как расщепляют мгновение" -- рассказ про быстропротекающие процессы и методы их изучения. Лекция адаптирована для учителей физики/студентов младших курсов, но может показаться интересной и школьникам, и физикам-исследователям. Так что приглашаются все желающие.

Лекция состоится 4 июля в 11:00 в ауд.318 физфака ИГУ.

PS Кстати, а не подскажете, какие есть в Иркутске естественно-научные музеи? Знаю только про Лимнологический музей, но он в Листвянке.

Update: вернулся с байкальской конференции. На Байкале было классно! Немножко фоток выложил в пикасу.

22 июня 2009 г.

И снова про графен

В комментариях к ЖЖ-синдикату прошлой заметки про графен много интересного про его получение рассказал Данил Бухвалов (ЖЖ-юзер brother2), который как раз с этим графеном и работает. Я подумал, что полезно будет вынести два его комментария в отдельный пост.

21 июня 2009 г.

Климатические изменения по состоянию на 2009 год

В марте этого года в Копенгагене прошел большой конгресс, посвященный климатическим изменениям. Там было почти полторы тысячи докладов: как самих климатологов, рассказывавших о текущих наблюдениях и анализах, так и -- что довольно необычно -- экономистов и представителей социальных наук. Они пытались дать объективные оценки стоимости и общественных изменений тех или иных сценариев развития ситуации.

На основе этих докладов был написан и обнародован на днях 39-страничный Synthesis Report (PDF файл, 5,7 Мб). Поскольку со времени последнего обстоятельного климатологического отчета IPCC прошло уже полтора года, этот Synthesis Report можно использовать в качестве апдейта текущего понимания ситуации.

Графен: статус и перспективы

В свежем выпуске Science появился небольшой обзор Андре Гейма про текущую ситуацию с изучением графена -- совершенно удивительного материала, ставшего за несколько лет одной из самых горячих тем во всей физике.

5-страничный обзор не претендует, конечно, на сколько-нибудь детальное освещение всех направлений исследований, но он обрисовывает глобальный "стратегический план": что сейчас делается, что можно ожидать в ближайшее время, а что пока остается в далекой перспективе. Вот некоторые выжимки из обзора.

17 июня 2009 г.

Про погрешности и про резонанс Меркурия с Юпитером

Среди комментариев к заметке про столкновительные траектории Земли с другими планетами было два вопроса, ответ на которые я решил вынести в отдельный пост.

Братья-соавторы

Вот это я понимаю -- научный семейный подряд! Сегодня в Rev.Mod.Phys. вышла статья с таким коллективом авторов: Ryszard Horodecki, Pawel Horodecki, Michal Horodecki, Karol Horodecki. Такой вот братский обзорчик.

8 мая в пультовой детектора ATLAS

В ленте новостей детектора ATLAS (ATLAS e-News) рассказывается о поучительной истории, которая случилась в пультовой детектора ATLAS 8 мая. Детектор работал в нормальном режиме, софт собирал данные и рутинно их обрабатывал, а потом вдруг софт упал. И целые сутки его не могли поднять. На графике видно, что количество процессов резко росло при каждой попытке перезапустить систему.

Оказалось, причина была вот в чём. Один из процессов обращался к базе данных о состоянии детектора из-под пользователя с админскими правами, который физически уже полгода как покинул ЦЕРН. Срок действия его аккаунта в какой-то момент истек, но никто почему-то этого раньше не отследил. В результате база данных отказалась обслуживать запрос из-под устаревшего аккаунта, но процесс делал запрос за запросом, каждый раз открывая новую сессию. В какой-то момент бахза данных говорила, что слишком много сессий, и переставала отвечать на запросы.

Да уж, как всё там действительно сложно в организационном плане, раз такие вещи случаются.

15 июня 2009 г.

Почти устойчивые спиральные плазменные шнуры

В Nature Physics вчера появилась статья с заголовком Self-organized helical equilibria as a new paradigm for ohmically heated fusion plasmas ("Самоорганизованные спиральные равновесные конфигурации как новая парадигма для омически нагретой плазмы"). Если совсем вкратце, то суть вот в чем.

11 июня 2009 г.

Столкновение Земли с другими планетами

В последнем выпуске Nature появилась статья Жака Ласкара, одного из главных специалистов по динамике планет Солнечной системы, с впечатляющим названием: Existence of collisional trajectories of Mercury, Mars and Venus with the Earth ("Существование столкновительных траекторий Меркурия, Марса и Венеры с Землей").

Куча СМИ уже написали нечто по этому поводу всякого разного, в том числе неправильного. Поэтому полезно будет рассказать, что же там было на самом деле.

9 июня 2009 г.

И снова про шапки-невидимки: можно ли видеть, оставаясь невидимым?

Помнится, в какой-то научно-популярной книжке обсуждался вопрос: может ли видеть человек-невидимка? Ну и утверждалось, что не может, т.к. для того, чтобы видеть, его сетчатка глаз должна поглощать свет, а тогда по крайней мере глаза должны быть видимы.


Это я к чему. Теория (и практика) шапок-невидимок в последние годы активно развивается, и время от времени тут появляются довольно неожиданные результаты. Вот и еще один: в свежем Phys.Rev.Lett., в статье Cloacking a Sensor, рассказывают про способ, как сделать датчик ЭМ волн практически невидимым для постороннего наблюдателя без уменьшения его способности детектировать сигнал. (См. умеренно популярное описание этой работы в Physics 2, 47 (2009), там же есть ссылка на полный текст статьи в свободном доступе).

Всё это звучит так, словно найден способ оставаться невидимым, но при этом видеть свет (т.е. поглощать его), что было бы очень удивительно. На самом деле, как оказалось после прочтения статьи, тут всё не так радужно.

8 июня 2009 г.

Применения ускорителей

Наткнулся тут на небольшую популярную брошюрку "Accelerators and Beams: tools of discovery and innovation" (pdf, 7 Mb), выпущенную недавно Американским Физическим Обществом и рассказывающую о разнообразных применениях ускорителей в современных технологиях. Там впрочем всё стандартно (медицина, подкритический ядерный реактор, синхротронное излучение для физики материалов, и т.д.), но всё равно полезно иметь такую красочную брошюрку под рукой с готовым набором применений.

7 июня 2009 г.

Впечатления от Исландии

Выложил некоторые фотки на Пикасу, в основном ландшафты. Фотки больше, чем влезает на экран, так что кликайте на значок "увеличить".

И еще вот кое-какие разрозненные впечатления.


На самом деле было всё не так :)

3 июня 2009 г.

Виртуальный Институт Космомикрофизики

На этой неделе у нас гостит Максим Хлопов и читает 4 лекции по основам "космомикрофизики" -- так иногда по-русски называют "astroparticle physics", широкий набор тем на пересечении физики элементарных частиц и астрофизики/космологии. Он один из классиков этой области, занимается ею давно, недавно вышли две его монографии на русском по этой теме. Он еще, оказывается, был соавтором Я.Б.Зельдовича по книжке "Драма идей в познании природы" из библиотечки "Квант".

Не так давно Максим Хлопов организовал такую любопытную вещь как "Virtual Institute of Astroparticle Physics". Сейчас он читал лекции как раз в рамках программы этого института.

31 мая 2009 г.

Как я провел лето

Вот несколько фоток с моей поездки на север; потом выложу побольше на пикасу. Угадайте, что это за местность? :) (по клику откроются большие картинки)









18 мая 2009 г.

Отпуск

Уезжаю на две недели далеко на север :) Так что новых постов пока не будет и комментарии пока не будут появляться из-за премодерации.

15 мая 2009 г.

Немного о технологиях будущего

Вот кстати еще одна область физики, которая сейчас постепенно переходит из разряда "науки ради науки" в область перспективных технологий -- это использование волновых свойств вещества для детектирования очень малых гравитационных сил или ускорений.

Идея тут очень проста.

13 мая 2009 г.

Интерактивный плакат "Ускоритель"

Кстати, на "Элементах" в разделе образовательных плакатов для школьников выложили интерактивный плакат "Ускоритель". Бумажный вариант плаката уже был напечатан осенью и разослан по школам.

Практическая польза от теоретической физики элементарных частиц

В комментариях к предыдущим постам (1,2), а также в обсуждениях в ЖЖ-синдикате (1,2) раз за разом возникает вопрос -- ну всё-таки, какая практическая польза от хиггсовского бозона или от теоретической физики элементарных частиц вообще?

Хорошо, отвечу, а точнее, снова повторю, но на этот раз с новым примером из свежего выпуска Nature Physics.

11 мая 2009 г.

Дополнение к предыдущему посту

По мотивам предыдущего поста завязалась (местами осмысленная) дискуссия в ЖЖ-синдикате (которая, впрочем, через пару недель исчезнет, потому что в синдикате всё исчезает). Я подумал, что в ответ на нее, а также на отдельные вопросы здесь в блоге, кое-что стоит пояснить развернуто.

9 мая 2009 г.

О практической пользе науки

Мне, честно говоря, совершенно удивительно, что сейчас, в 21 веке по-прежнему ведутся горячие споры по поводу того, какая есть польза от науки (в частности, от фундаментальной физики). Регулярно то там, то тут встречаются нападки разной степени наивности и невежества о том, что-де современная физика занимается чем-то совсем бессмысленным, лишь тратит деньги впустую и т.д.

Эти нападки, и вообще эта точка зрения для меня кажется просто сюрреалистичной. Особенно если непосредственно перед этим полистаешь свежий выпуск Phys.Rev.Letters и отметишь для себя пару-тройку статей, в которых описываются новые шикарные способы применения фундаментальной физики на практике.

Как переубеждать в такой ситуации?

5 мая 2009 г.

Нанотехнологии наступают

Красивая картинка из статьи в Nanoletters:


Наночастице прилепили коллоидный гребной винт, благодаря которому она может лихо плавать в воде. Причем управлять ее движением можно внешними магнитными полями и утверждается, что при этом достигается микрометровая(!) точность перемещения. Пишут, что такие пропеллеры можно легко производить в больших количествах и приклеплять их к наногрузам.

Хотя с чисто теоретической точки зрения мне вот эта идея нравится намного больше :).

4 мая 2009 г.

Первые результаты поиска частиц темной материи на телескопе им. Ферми

Запущенный недавно космический телескоп им. Ферми выдал первый результат по косвенному поиску частиц темной материи. Он измерил суммарный поток электронов и позитронов в области энергий от 20 ГэВ до 1 ТэВ и получил данные в несколько раз точнее, чем все предшествующие измерения. Результаты опровергли данные другого недавнего наблюдательного эксперимента, ATIC. Однако "видит" Fermi проявления темной материи или нет -- пока непонятно.

Данные телескопа Fermi (показаны красным) и предыдущих наблюдений. Штриховой линией показан ожидаемый спектр в типичной "неаномальной" модели. Источник: Physics 2, 37 (2009).

Сначала краткая предыстория.

Благодаря внимательному наблюдению за звездами, галактиками и другими более экзотическими космическими "светилами" выяснилось, что наша Вселенная заполнена неким невидимым веществом, которого по совокупной массе в несколько раз больше, чем обычного "светлого" вещества -- звезд, туманностей, газов и пыли. Эта темная материя проявляется пока только через гравитационные возмущения, которые она наводит на "светлую", но из чего она состоит -- совершенно неизвестно. Однако уже установлено, что это должно быть вещество какого-то нового типа, которое до сих пор никогда не встречалось физикам. Ни атомы, ни электроны, ни протоны-нейтроны, ни нейтрино, ни даже какие-нибудь страпельки, а что-то совсем-совсем чужеродное. И это что-то не только перевешивает обычное вещество сейчас, но и гарантированно влияло на эволюцию ранней Вселенной.

Всё это -- головокружительно интересно; это похлеще научной фантастики, потому что это не выдумано кем-то, а существует на самом деле. И неизвестно еще, какие тайны за ним скрываются. Поэтому физики хотят хоть что-то узнать про эту темную материю, хоть как-нибудь. Теоретики, конечно, давным-давно понапридумывали кучу вариантов, но тут речь пойдет об экспериментальных работах.

14 апреля 2009 г.

Что такое термодинамика

Помнится, после школы мне термодинамика казалась страшно скучным разделом физики, и скорее даже какой-то "теплотехникой", чем вообще разделом физики. Набор непонятно откуда взявшихся эмпирических правил, в котором какая-то логика начинает проступать, только если вывести все это из молекулярной динамики (которая тоже, впрочем, казалась полной скукотищей).

А потом, когда я был в аспирантуре, мне пришлось вести семинары для третьекурсников по термодинамике и статфизике по одному учебнику, автора которого я, к сожалению, уже забыл. Там была шикарная первая глава, после которой у меня наступило "прозрение". Я хочу описать это построение термодинамики тут -- может, кому-нибудь оно пригодится.

13 апреля 2009 г.

Плазменный ускоритель электронов до Тэвных энергий

В журнале Nature Physics опубликована статья Proton-driven plasma-wakefield acceleration про перспективную технологию кильватерного ускорения электронов в плазме аж до ТэВных энергий. Статья доступна также в епринт-архиве: arXiv:0807.4599. Кстати, один из авторов работы -- Константин Лотов из Новосибирска, который уже более 10 лет занимается этой темой (см. его популярную лекцию для студентов НГУ про кильватерное ускорение).

Вообще, в современных ускорителях частицы всегда ускоряются электрическим полем. Чем сильнее поле, тем быстрее идет набор энергии пролетающей частицей. В нынешних ускорителях используются поля напряженностью в мегавольты на метр. Это, конечно, пожет показаться страшно сильным полем, но для современной физики элементарных частиц это очень мало: ведь для того, чтобы набрать энергию в 1 ТэВ, частице придется пролететь сотни километров(!) в поле такой напряженности.

У этой технологии есть физический предел: поля напряженностью заметно выше 100 МВ/м начнут вырывать электроны из металла и приведут к пробою ускоряющей камеры. Более сильные электрические поля можно получить, только если изменить саму среду, в которой поддерживаются такие поля. Например, можно взять плазму и запустить в нее короткий электронный сгусток, который возбудит в плазме колебание с напряженностью электрического поля в многие гигавольты на метр. Если вслед за первым сгустком, на небольшом расстоянии от него, запустить второй электронный сгусток, то это колебание подхватит его и начнет его ускорять (см. анимацию).

Вообще, этой идее уже больше полувека. (Для знакомства с этой технологией могу порекомендовать хорошую популярную статью в журнале "В мире науки" за 2006; см. также подборку ссылок на новые результаты в моей недавней записи.) В последние 10-15 лет в этой области пошел быстрый прогресс, и сейчас рекордные градиенты составляют десятки ГВ/м. Однако удается такие сильные поля поддерживать лишь на дистанции в несколько сантиметров, так что конечная энергия электронов всё равно остается не очень большой, порядка 1 ГэВ. Для того, чтобы достичь существенно больших энергий, требуется либо научиться состыковывать в ряд много таких коротких миниускорителей, либо как-то удлинить эту дистанцию в одном ускорителе.

В свежей статье как раз и предлагается перспективный метод решения этой задачи.

7 апреля 2009 г.

Туннелирование третьего рода

На днях в архиве е-принтов появилась статья с научно-фантастическим заголовком "Tunelling of the 3rd kind" ("Туннелирование третьего рода"). Таким экзотическим термином названа вполне простая, на самом деле, вещь, о которой можно рассказать простыми словами.

13 марта 2009 г.

Новости с Тэватрона

На конференции Moriond-2009 представлены самые свежие результаты по поиску хиггсовского бозона на Тэватроне. После объединения всех каналы поиска и данных с обоих экспериментов на Тэватроне, получен результат: хиггсовского бозона пока не видно, и на уровне достоверности 95% исключён интервал масс 160-170 ГэВ.

Улучшены также ограничения в области малых масс (115-120 ГэВ), т.е. вблизи границы, установленного электрон-позитронным коллайдером LEP несколько лет назад.

Вот ссылка на pdf-презентацию. Ну примерно это и ожидалось.

Данные были основаны на интегральной светимости около 4 fb−1; к лету обещают представить новые данные уже после обработки 5 fb−1.

И в добавок, CDF сегодня выпустил статью, в которой сообщается об указании на существование еще одного мезона с массой около 4,1 ГэВ, распадающегося на J/psi и φ.

8 марта 2009 г.

По поводу открытий в физике элементарных частиц

На днях оба эксперимента, работающие на ускорителе Тэватрон, -- DZero и CDF, -- объявили об открытии процесса одиночного рождения топ-кварка. Статьи в архиве: arXiv:0903.0850 (4 марта 2009) и arXiv:0903.0885 (5 марта 2009); см. также подробный рассказ в блоге Томмасо Дориго и заметку в PhysicsWorld.

Если вы следите за новостями физики элементарных частиц и вам кажется, что у вас дежавю -- вы совершенно правы. Именно об этом одиночном рождении топ-кварка два года назад написала куча СМИ, попутно соревнуясь друг с другом в том, кто кого переврёт. И именно по мотивам одной из этих заметок я написал тогда Анатомию одной новости (а о самой работе см. новость Умные алгоритмы помогли совершить открытие в физике элементарных частиц).

Почему снова заговорили об этом процессе? Что изменилось с тех пор?

2 марта 2009 г.

К теории шапок-невидимок

Если кто не в курсе, то шапки-невидимки в последние годы стали реальностью модным направлением классической оптики. Под шапкой-невидимкой понимают некую специальную оболочку с особыми оптическими свойствами, благодаря которым она как бы обводит падающий на нее свет вокруг помещенного внутрь неё тела. В идеале получается так, что фронт световой волны на выходе становится снова плоским, невозмущённым, так что внешний наблюдатель не сможет отличить эту ситуацию от просто пустого пространства. Подробнее см. в заметках Возможность существования плаща-невидимки сведена к математической теореме, Шапка-невидимка обрела объём и в более ранней записи Шапка-невидимка, шапка-неслышимка и шапка-недотрожка.

Казалось бы, для того, чтобы шапка-невидимка работала, надо тело обязательно помещать внутрь шапки. Оказывается, нет, не обязательно. В свежем Phys.Rev.Letters появилась статья, в которой как раз описывается схема, при которой шапка-невидимка делает невидимым тело, находящееся снаружи неё.

Непрофильная статья

Недавно в PRE вышла моя первая "непрофильная" статья (она же arXiv:0802.2107). В ней методы, придуманные изначально для физики элементарных частиц, применяются к конденсированным средам.

С этой статьёй получилась интересная история. Её резензировали очень долго -- от момента подачи первой версии и до принятия прошёл почти год. Эта долгота была связана с тем, что несколько рецензентов отказывалось её рецензировать, а те, кто согласился, в результате спорили по поводу этой работы, но уже друг с другом, а не со мной :) В последнем пакете рецензий встречались и такие перлы: "Рецензент 4 утверждает то-то и то-то. Я с этим не согласен и считаю, что метод Иванова позволяет ..." и т.д. Забавно, первый раз такое вижу. Но это даже лучше: получается, что несколько человек вчиталось в статью и приняло её к сведению еще до публикации.

Кстати, отдельные моменты этой работы обсуждались в своё время и в блогах "Элементов" (когда тамошние блоги представляли собой что-то осмысленное и даже интересное). И ничего, никто идею не украл :)

18 февраля 2009 г.

Детекторы на Большом адронном коллайдере

На "Элементах", в проекте про Большой адронный коллайдер, появились странички про все шесть детекторов на LHC и про методы детектирования вообще (см. странички с пометкой new). если есть вопросы или замечания -- пишите сюда.

15 февраля 2009 г.

Как облучают ионосферу и что при этом получается

В свежем выпуске Physical Review Letters появились две статьи, в которых рассказывается об интересных экспериментах с ионосферой Земли, проведенных на американской станции HAARP на Аляске.

Эксперименты с ионосферой Земли -- это не так страшно, как может показаться на первый взгляд.

13 февраля 2009 г.

Задачка по оптике

Вот вам на выходные задачка по физике :).

Как известно, даже самая четкая собирающая линза не может сфокусировать свет в точку -- в фокальной плоскости всё равно будет пятнышко размером порядка длины волны. Хорошо, мы сфокусировали свет в такое пятно, а потом перешли в систему отсчета, движущуюся с релятивистской скоростью вдоль оптической оси, в направлении движения света. Все поперечные размеры при этом остаются неизменными, но длина волны света во много раз увеличится из-за эффекта Доплера. Получается, нам удалось сделать пятно во много раз меньше длины волны электромагнитного излучения!

В чём тут подвох?

10 февраля 2009 г.

Получение электричества из человека

Вырабатывать электричество из человека очень просто. Для этого вовсе не требуется "высасывать из него жизненные соки", как это делается в "Матрице", а достаточно просто покрутить ручку динамомашины. Существуют даже специальные девайсы, например, радио с ручной подзарядкой: покрутил минуту -- слушаешь радио.

У этих методов есть два недостатка. Как правило, приходится делать действия специально для вырабатывания электроэнергии, а также при этом затрачиваются заметные усилия. Поэтому хотелось бы придумать устройство, которое генерировало бы электричество "в фоновом режиме" и при этом почти не ощущалось бы.

Вот пара недавних достижений в этом направлении, опубликованные почему-то в научных журналах.

9 февраля 2009 г.

Сопротивление контакта

Кстати об аварии на LHC. Тем, кто дружит с электротехникой, будет наверно интересно узнать, какие сопротивления в сверхпроводящих магнитах считаются приемлемыми в Большом адронном коллайдере.

Прежде всего, при рабочей температуре сам сверхпроводящий кабель имеет нулевое сопротивление, но из-за необходимости механически соединять шины, несущие высокий ток, возникает сопротивление контактов.

У простого механического контакта двух металлов очень маленькое сопротивление, и кроме того, оно уменьшается с ростом прижимающей силы, но его вполне можно измерить, имея обычные советские вольтметр и амперметр, даже мне теоретику это когда-то удалось сделать :). У припаенного контакта наверно еще меньше. Но в обмотках магнита текут сильные токи, вплоть до 10 кА, поэтому приемлемое сопротивление определяется возможностями криогенной системы.

Криогенная система LHC, самая внутренняя, на сверхтекучем гелии, позволяет отводить локальное тепловыделение в 10 ватт. При токе в 10 кА это даёт сопротивление контакта 100 наноом. Поэтому безопасными являются контакты в несколько десятков наноом. Если сопротивление превышает 100 нОм, то начиная с некоторого момента гелий уже не может отводить всё тепло, часть тепла начинает поглощаться металлом, поддерживающим контакт (медь), он начинает нагреваться, нагрев передается сверхпроводнику, вызывая в какой-то момент его переход и -- бабах.

Впрочем, эта аварийная ситуация развивается не так быстро, как может показаться на первый взгляд. Уже после аварии были подняты все лог-файлы и было обнаружено, что температурные датчики начали регистрировать локальный рост температуры (на сущие милликельвины) еще за 5 минут(!) до аварии. Почему-то система была сконфигурирована так, что этому росту не придавалось большое значение. Отныне за таким ростом будут следить строго.

Измерения, проведенные по новой методике в тех секторах ускорителя, которые оставались холодными, показали, что подавляющее большинство контактов имеет сопротивление не более 10-20 нОм. Был обнаружен один контакт на 100 нОм в секторе 1-2, и соответствующий магнит уже заменили. Кроме того, еще один на 50 нОм был найден в секторе 6-7, его тоже решили заменить для пущей безопасности. У дефектного контакта в секторе 3-4, вызвавшего аварию, было сопротивление примерно 200 нОм.

Если кому интересно, вот доклад с прошедшей недавно конференции Chamonix-2009, полностью посвященный этим вопросам.

8 февраля 2009 г.

Цитата


Цитата:
Le public ne comprend pas assez chez nous que la science pure est la condition indispensable de la science appliquée et que le sort des nations qui négligent la science et les savants est marqué pour la décadence.

Albert Ier, 1er octobre 1927

Перевод:

Общество у нас недостаточно хорошо понимает, что фундаментальная наука является совершенно необходимым условием для науки прикладной и что участь любой нации, пренебрегающей наукой и учеными, отмечена печатью декаданса.

Эта фраза принадлежит Альберту I, Королю Бельгии c 1909 по 1934 год и между прочим герою Первой мировой войны. В 1928 году по его инициативе был основан бельгийский Национальный Фонд научных исследований (FNRS), на котором до сих пор во многом держится фундаментальная бельгийская наука.

6 февраля 2009 г.

Новости про Большой адронный коллайдер

Сегодня завершилась закрытая конференция Chamonix-2009, на которой принимались решения относительно работы LHC, как оказалось, на ближайшие два года. Точнее, по результатам конференции были составлены рекомендации, которые для вступления в силу должны быть одобрены на заседании Директората ЦЕРНа в ближайший понедельник.

Главные пункты (исправлено 9.02):

  • охлаждение к концу августа;
  • пучки к концу сентября;
  • начало экспериментов в октябре;
  • непрерывная работа сквозь зиму (с небольшой рождественской паузой) вплоть до осени 2010 года;
  • работа на энергии 5 ТэВ на пучок; к осени 2010 года обещают накопить светимость 200 pb-1 (что, вообще-то, довольно мало).

Задержка (составляющая 6 недель) связана с тем, что раньше сентября не успевают протестировать все свежеустановленные и охлажденные магниты. Работать сквозь зиму -- очень дорогое занятие из-за электричества, но оценки показывают, что иначе в 2009 и 2010 годах будет слишком мало пучкового времени.

Подробности см. в пресс-релизе ЦЕРНа, в специальном обращении генерального директора ЦЕРНа и на странице научной программы конференции, где сейчас в свободном доступе появились все доклады.

Напоминаю, что за новостями вокруг Большого адронного коллайдера и его научной программы я стараюсь следить на странице Новости LHC.

4 февраля 2009 г.

Полный геном неандертальца будет предъявлен через неделю

В свежем выпуске Nature появилась небольшая заметка, в которой говорится, что через неделю будут объявлены первые результаты трёхлетнего проекта по секвенированию полного генома неандертальца. Я в этой теме совсем слабо ориентируюсь, но судя по комментариям специалистов, ожмдается много интересного.

Подробнее об этом проекте см. в новости Александра Маркова на "Элементах" Полный геном неандертальца будет прочтен через два года (20 ноября 2006). Вероятно, там же будет подробная новость и о результатах, когда они появятся. Полезно также следить за сообщениями в антропологическом блоге Джона Хоукса.

3 февраля 2009 г.

Про мерцающие огни

А знаете ли вы, что невооружённым глазом можно легко отличать мерцающий огонек от непрерывно светящегося, даже если частота мерцания составляет сотни герц?

Удобнее всего это наблюдать, если это огонек небольшого углового размера на темном фоне (задние габаритные огни машин вечером, уличные фонари, светодиоды на бытовой технике в темноте). При прямом пристальном взгляде на такой огонек, разумеется, мерцание не заметно. Но если быстро мотнуть взглядом туда-сюда, то на сетчатке на мгновение запечатлеется развёртка света во времени. Непрерывный свет оставит на след в виде полоски, а мигающий -- в виде большого числа отдельных изображений.

При соответствующей сноровке можно нвооруженным глазом примерно определить частоту мерцания, если предварительно потренироваться на источниках известной частоты (откуда узнать частоту -- см. ниже). Можно даже измерить скважность сигнала (скважность -- это единица, поделить на долю периода, в течение которого огонёк горит). Например, наблюдения показывают, что уличные фонари имеют скважность, близкую в 1, а у некоторых автобусов габаритные огни имеют очень высокую скважность.

Интересно также рассматривать надписи на бегущей строке из светодиодов. При обычном взгляде буквы выглядят прямыми, но если мотнуть взглядом вверх или вниз вправо или влево, то они кажутся наклонёнными. Это результат того, что строки табло обновляются не одновременно, а поочереди, как правило сверху вниз.

Теперь о том, как измерить частоту в домашних условиях. Для этого потребуется фотоаппарат, причем подойдет и цифромыльница -- главное, чтобы вы могли выставлять выдержку (или просто знали её). Если сделать снимок, одновременно поворачивая камеру, то на снимке появятся несколько отдельных изображений, по количеству которых и восстанавливается частота.

Вот пример такого снимка, сделанный обычной кэноновской мыльницей:


Это снимок индикатора на микроволновке с выдержкой 0,1 сек. Видны четыре отдельных изображения (расположенные в строчку иконка часов и "0:28"). Это означает, что частота составляет 40 Гц. Проверка на других выдержках это число подтвердила. Можно также заметить, что скважность мерцания очень высокая (цифры не смазаны), а также, что часы "0" и минуты "28" обновляются не одновременно, а со сдвигом фаз.

Кстати, проверив несколько светодиодов на разной бытовой технике, я обнаружил как непрерывные, так и мерцающие, причём с самыми разными частотами, от 40 до 200 Гц. Глазом 200 Гц тоже прекрасно различается.

Update: сейчас повторил опыт с тем же индикатором. Оказывается, его частота не 40, а 200 Гц, т.е. выдержка на том снимке, получается, была 1/50.

17 января 2009 г.

Насколько естественна слабость CP-нарушения?

В октябре в архиве появились две статьи (G.W.Gibbons, S.Gielen, C.N.Pope, N.Turok, arXiv:0810.4368 и arXiv:0810.4813), в которых рассказывается о довольно простом, но интересном результате. Оказывается, малость эффектов CP-нарушения в слабых взаимодействиях связана с иерархией кварковых масс.

14 января 2009 г.

Quantitative Finance

Я только сейчас заметил, что в Архиве е-принтов месяц назад появился новый раздел -- Quantitative Finance (q-fin). Причем сразу с семью подразделами. Статей там пока появляется не слишком много, по паре в день, но вероятно вскоре раздел раскочегарится.

Вызвано ли появление этого раздела кризисом или задумывалось давно (по аналогии с Quantitative biology), я не знаю, но по-моему будет полезно, если еще один раздел начнет смещаться к публикациям в открытом доступе. В принципе, финансовые статьи изредка появлялись в архиве и раньше, но они были разбросаны по разным разделам.

Краткая справка для тех, кто первый раз слышит про Архив. Это бесплатный репозитарий препринтов по физике (в основном это ядерная физика, физика элементарных частиц, физика конденсированных сред, астрофизика) и смежным наукам (математическая физика, математика, теоретическая computer science и т.д.). В этих тематических областях уже давно принята практика выкладывать в Архив свои статьи перед отправкой их в журнал (изредка -- после принятия журналом к публикации), причем абсолютно все статьи находятся в свободном доступе. Сейчас в крупных разделах архива появляется под сотню статей в день, и рабочий день физика начинается с просмотра свежих публикаций в Архиве. Теперь это заменяет просмотры бумажных журналов, причем о свежей работе узнаешь буквально на следующий день, а не через полгода.

Для тех, кто интересуется астрофизикой, в Рунете есть уникальный проект -- аннотированные еженедельные обзоры astro-ph, которые Сергей Попов ведет уже седьмой год.

10 января 2009 г.

Про лазерные ускорители

Меня попросили прокомментировать недавнюю новость на Хабрахабре про лазерные ускорители с броским и совершенно неадекватным названием Настольные лазерные ускорители отправят БАК на свалку истории. Я подумал, что полезно будет ответ вынести в отдельный пост.

9 января 2009 г.

Смазка против эффекта Казимира


В свежем выпуске Nature появилась статья про измерение эффекта Казимира в таком режиме, когда он приводит не к притяжению, а к отталкиванию. Причем на обложку журнала была вынесена картинка про эту работу в сопровождении слов "квантовая левитация". Наверняка за них ухватятся журналисты, пообещав читателю новые блестящие перспективы нанотехнологий (вот и первая ласточка), а то и чего похуже.

Между тем, на мой взгляд, шумиха вокруг этой работы явно излишняя. Ее результат вовсе никакой не неожиданный, как утверждается в заметке по ссылке, да и вряд ли эта работа приведет к каким-то прорывным достижениям в микромеханике.

Обычный эффект Казимира -- это притяжение между двумя незаряжеными телами. Обычно говорится, что это проявление квантовых флуктуаций электромагнитного поля, которые всегда существуют в вакууме, но на самом деле эффект можно сформулировать и без квантовых флуктуаций (это ван-дер-ваальсовы силы в режиме, когда нельзя пренебрегать эффектами запаздывания взаимодействия).

Так или иначе, силы за счет этого эффекта до сих пор всегда приводили к притяжению, как в теорических расчетах в разной геометрии, так и во всех экспериментах. Есть большое подозрение, что это вообще универсальный результат, хотя строгого доказательства для тел произвольной формы, по-моему, еще не получено (см. впрочем заметки Эффект Казимира не может приводить к расталкиванию симметричных тел и Обнаружена ошибка в расчетах эффекта Казимира для микромеханических устройств).

Вообще, сила Казимира слабая, и проявляется она на расстояниях не более сотен нанометров. Однако она очень беспокоит конструкторов микромашин -- ведь она будет служить этаким "универсальным клеем", склеивающим отдельные части устройств субмикронного размера (см. заметку Микромеханика перед лицом серьезных трудностей).

Однако еще полвека назад Е.М. Лифшиц предсказал, что силу Казимира можно сделать отталкивательной, если два тела разделены не вакуумом, а жидкостью со специально подобранным показателем преломеления. Более конкретно, если два тела сделаны из материалов с диэлектрической проницаемостью ε1 и ε2, а разделяющая их жидкость имеет диэлектрическую проницаемости ε3, то направление силы будет зависеть от знака 13)(ε23). Если эта величина положительна -- будет притяжение, если отрицательна (например, при ε1 > ε3 > ε2) -- будет отталкивание.

В новой статье эту силу впервые измерили экспериментально. Да, в пределах погрешностей всё сошлось с теорией. Очень хорошо, эффект проверен. Но решает ли он проблемы микромеханических устройств? Вряд ли. Ведь удерживать от слипания требуется обычно движущиеся детали микромашин, и движутся они в вакууме или газе. А тут предлагается внутрь микромотора залить жидкость, этакую "смазку против эффекта Казимира". Статическое трение убрали, динамическое -- добавили, ведь на субмикронных масштабах сила вязкости будет очень мешать движению механизма!

Можно конечно придумать устройства, где важно устранить именно статическое трение, а не вязкость. Но зачем тогда огород городить? Если у нас и так есть жидкость в распоряжении, всегда можно обойтись и без эффекта Казимира, например, сделать поверхности сильно смачиваемыми, так чтоб между ними всегда был слой жидкости, т.е. обычная смазка. Да и вообще, если зазор между телами невелик, то в действие вступают обычные ван-дер-ваальсовые силы, а отталкивательные ван-дер-ваальсовые силы тоже уже были получены. По сути, новшество этой работы состоит в доказательстве того, что отталкивание сохраняетися и при больших расстояниях, где сказывается эффект запаздывания взакимодействий.

Update: По наводке Юрия Ерина, вот страница публикаций этой группы, а вот -- прямая ссылка на pdf статьи в Nature. Кстати, в статье Physical Review A 75, 060102(R) (2007), которая есть в списке публикаций, приведена чуть более подробная история вопроса, чем в статье в Nature.

А вот и популярная заметка от Юрия Ерина: Впервые измерена сила отталкивания в эффекте Казимира–Лифшица.

6 января 2009 г.

Scitable -- новый проект Nature

На днях узнал, что у Nature есть новый интересный проект: Scitable. Вкратце -- это подборка материалов, помогающая студентам самостоятельно осваивать ту или иную область в естественных науках. Плюс всякий разный функционал, типа персональных настроек, дискуссий и т.п., хотя сомневаюсь, что это реально кому-то помогает. В общем, это для тех, кто готов тратить время и хочет серьезно изучать эту область, но не имеет доступа к хорошим преподавателям и не знает, за что ухватиться при полностью автономном изучении.

Сейчас там, правда, имеется только одно направление -- генетика, но надеюсь они будут расширяться. Было бы интересно посмотреть на такие же подборки по физике.

Я, кстати, видел несколько попыток людей организоваться онлайн и изучать что-то вместе, когда-то давно я даже участвовал в одной из них (совместное решение задачек из Пескина-Шредера), но это всё всегда быстро глохло. Всё-таки самообучение, по крайней мере в теоретической физике, это сугубо интимный процесс :) Но в принципе в каких-то форматах такое онлайн-кооперирование могло бы принести пользу. Знает ли кто-нибудь примеры успешных проектов? Так, чтоб участники действительно серьезно вместе изучали какую-то тему, а не просто потрещали на форуме и разошлись.

Большому кораблю -- большое плавание


А точнее, большому детектору -- большое описание.

Сегодня в архиве епринтов появилась "статья" на 1852 страницы с описанием того, как именно будет работать детектор ATLAS. Строение детектора было опубликовано полгода назад и уместилось всего в 437 страниц; здесь же рассказывается именно о функциональных особенностях детектора.

Краткое содержание: рассказывается о том, как будут восстанавливаться свойства зарегистрированных частиц, как будут отбираться события для анализа, как будут изучаться топ-кварк и B-мезоны, и наконец дан подробный разбор стратегий поиска хиггсовского бозона, суперсимметрии, проверок различных экзотических теорий.

В общем, можно считать, что это официальный план действий коллаборации ATLAS на ближайшее время.

На картинке вверху: так будет выглядеть в детекторе ATLAS процесс распада хиггсовского бозона на ZZ -> μ+μe+e. Разными цветами показаны "хиты" частиц в различных компонентах детектора.