10

Большой адронный коллайдер обогреет дома излишками тепла

Большой адронный коллайдер состоит из множества устройств, которые нагреваются при работе и требуют охлаждения. Для этого используется вода, энергия которой обычно рассеивается при помощи градирен. Теперь ЦЕРН подписал соглашение с местными властями, по которому горячая вода из коллайдера будет поступать в геотермальную систему отопления строящегося неподалеку жилого района.

http://short.nplus1.ru/ryYLUX9ulLo

Большой адронный коллайдер обогреет дома излишками тепла Наука, Новости, Физика, Энергетика, Церн, Коллайдер, Отопление

Найдены возможные дубликаты

+2
Большой адронный коллайдер обогреет дома излишками тепла

Так и напрашивается - В радиусе 10 километров от выброса температура составила порядка миллиона градусов по Цельсию..

0

При чем тут геотермальная система?

0

КДПВ в тему, так и захотелось погреться.

раскрыть ветку 1
0

Чтобы что-то охладить, нужно что-то нагреть. (с) Физика

0
Он круглые сутки работает? Или квадратные?
0
Эхх, не повезло району летом
-1
Я фильм один видел... там примерно так же всё начиналось
Похожие посты
251

Знали, что светятся не только газы?

На фотографии представлены газоразрядные ампулы. Фокус в том, что газы закачаны в ампулы под низким давлением, а ампулы с веществами вообще под вакуумом! Именно такие условия позволяют им светится при наведении на них электромагнитного поля. И это явление называется газовым разрядом. Суть поста не в объяснении самого явления, про которое можно почитать в Википедии, а в демонстрации самих результатов работы. Просто полюбуйтесь на эти уникальные «спектры» элементов! Это их натуральные цвета за исключением фтора, так как фтор перемешан с азотом в целях безопасности и долговечности ампулы, так что фиолетовый оттенок это скорее всего азот! Мы вообще не были уверены, что такой фокус пройдёт с некоторыми веществами, просто никогда не видели газоразрядных трубок с серой и фосфором, но всё сработало. Поэтому существует подозрение, что можно расширить список светящихся элементов, ну хотя бы на сурьму!

Знали, что светятся не только газы? Химия, Физика, Наука, Периодическая система, Таблица Менделеева, Благородные газы, Эксперимент, Опыт, Химические элементы, Длиннопост
Знали, что светятся не только газы? Химия, Физика, Наука, Периодическая система, Таблица Менделеева, Благородные газы, Эксперимент, Опыт, Химические элементы, Длиннопост
Знали, что светятся не только газы? Химия, Физика, Наука, Периодическая система, Таблица Менделеева, Благородные газы, Эксперимент, Опыт, Химические элементы, Длиннопост
Показать полностью 2
118

Сверхпроводимость при комнатной температуре, антибиотик из яда. Самые интересные новости науки за неделю

Еженедельная подборка новостей из мира науки. В этом выпуске больше информации об орудиях труда беспозвоночных; как ядовитые осы помогают создавать антибиотики; какое вещество стало сверхпроводником при комнатной температуре; что такое спагеттификация и зачем это черной дыре; как испытают вторую российскую вакцину от коронавируса и как физики смогли записать и переместить свет?

Содержание ролика:

00:30 Инструменты у беспозвоночных

02:57 Ученые рассматривают яд ос в качестве антибиотика

05:11 Сверхпроводник получили при комнатной температуре

07:20 Черная дыра спагеттифицировала неосторожную звезду

09:18 Россия зарегистрировала вторую вакцину от коронавируса

10:30 Физики смогли записать и переместить свет


(все ссылки на пруфы и исследования под роликом на ютубе. Текстовая версия ниже)


Яд ос в качестве антибиотика

Под прицел новой работы попал яд осы из Азии - Веспулы. Он содержит пептид мастопаран-Л. Для человека он не слишком опасен в малых дозах, но вызывает разрушение эритроцитов, воспаление и иногда даже анафилактический шок у слишком уязвимых людей.

Но мастопаран-Л также обладает бактериальной токсичностью, что может стать отправной точкой для разработки нового антибиотика. Вот только нельзя же одновременно и лечить, и калечить. Ученые отыскали в мастопаране-Л участок, который отвечает за вред человеческим клеткам и заменили его. Причем заменили на участок, вредящий бактериям, взяв его из базы сотен антимикробных пептидов. В дальнейших экспериментах на мышах, зараженных смертельными штаммами кишечной палочки и золотистого стафилококка, выяснилось, что при лечении модифицированным мастопараном 80% мышей выживают, а если давать мастопаран-Л, то они выживают хуже и получают серьезные побочные эффекты.


Ученые рассчитывают, что модифицируя новый мастопаран, они смогут разработать новый антибиотик. Также вероятны в дальнейшем эксперименты со змеиным, скорпионьим и другими животными ядами.


Сверхпроводник получили при комнатной температуре

Формула успеха включает смесь водорода, углерода и серы, которая была использована для синтеза углеродсодержащего гидрида серы органического происхождения в исследовательской камере высокого давления, называемом ячейкой с алмазной наковальней. Этот углеродистый гидрид серы продемонстрировал сверхпроводимость при температуре около 14,5 ° C и давлении около 2,67 миллиона атмосфер.


Черная дыра спагеттифицировала неосторожную звезду

Событие, которое в прошлом году зафиксировала ESO  при помощи Очень большого телескопа и телескопа новой технологии, произошло на расстоянии в 215 миллионов световых лет от Земли в галактике в созвездии Эриадна. Астрономы зарегистрировали яркую вспышку и направили туда свои инструменты. Возникают такие вспышки и истечения вещества от того, что черная дыра высвобождает много энергии в процессе поглощения звезды, и эта энергия отбрасывает часть вещества со скоростью до 10 тысяч километров в секунду, плюс создает помехи в виде из пыли и осколков. Астрономы увидели, как после вспышки потоки вещества стали образовывать вуаль вокруг этих объектов. Звезда была массой с наше солнце, а черная дыра в миллион раз массивнее. К тому же это самое близкое к земле событие подобного рода, которое удалось пронаблюдать.


Россия зарегистрировала вторую вакцину от коронавируса

Не успели мы распробовать первую зарегистрированную российскую аденовирусную вакцину от короновируса от центра Гамалеи, как Новосибирский центр Вектор зарегистрировал вторую вакцину, на этот раз эпитопную.

Роспотреб заявляет, что все необходимые клинические испытания вакциной ЭпиВакКорона пройдены успешно. однако данных о них в открытом доступе нет. Как и в случае с первой вакциной. Пока что говорят, что побочных эффектов особых нет, правда нет и данных о защитных титрах антител, то есть об эффективности вакцины.


Физики смогли записать и переместить свет

Оказалось, что свет действительно можно переместить, пока что вот на целых 1,25 миллиметра. Физики смогли накопить свет, а точнее сохранить его состояние, световое возбуждение в ансамбле холодных атомов, это облака охлажденных почти до абсолютного нуля атомов рубидия. Часто их используют для получения конденсата Бозе-Эйнштейна. На эти атомы записывались значения светового возбуждения.

Таким образом в ансамбле холодных атомов реализовалась квантовая световая память, и это в целом не нечто новое. А вот то, что это облако смогли переместить, вместе с накопленным светом - это впервые.

При этом свойства системы почти не изменились. Это первая попытка контролируемого перемещения сохраненного света.

Показать полностью
176

Исследователи из NIST предложили методику прямого гравитационного наблюдения частиц темной материи

Суть метода заключается в использовании огромного массива свободно колеблющихся маятников длиной около 1 мм. Частицы темной материи, пролетающие сквозь массив, будут вызывать систематические колебания маятников, которые можно будет отличить от хаотических колебаний, вызванных температурными флуктуациями и другими условиями среды.

Гипотетический детектор будет чувствителен к частицам с массами в примерном интервале от 20 микрограммов до нескольких миллиграммов.

Источник

Показать полностью
328

Впервые получена сверхпроводимость при комнатной температуре (но при давлении порядка 2.5 млн атмосфер)

Исследователи из Рочестерского университета провели фотохимический синтез водорода, углерода и серы в алмазной наковальне и получили углеродсодержащий гидрид серы, обладающий свойством сверхпроводимости при температуре 14.5 °C и давлении порядка 2.5 млн атмосфер.

Впервые получена сверхпроводимость при комнатной температуре (но при давлении порядка 2.5 млн атмосфер) Физика, Наука, Сверхпроводники, Видео

Короткая видео-презентация

Источник

197

Астрофизики опять получили Нобелевскую премию. За исследования черных дыр

Астрономы всего мира находятся в приподнятом настроении, ведь уже шестая Нобелевская премия по физике вручается за открытия в области астрофизики. В этом году премию получают: Роджер Пенроуз "за открытие того, что образование черной дыры является надежным предсказанием общей теории относительности", и Рейнхард Генцель вместе с Андреа Гез "за открытие сверхмассивного компактного объекта в центре нашей галактики".


Подробнее, почему премию присудили только сейчас и в чем заслуга номинантов рассказывает Кирилл Масленников, астроном Пулковской обсерватории.

Британский физик-математик и философ науки Роджер Пенроуз открыл, что образование черных дыр является следствием общей теории теории относительности.


Немецкий ученый-астрофизик Рейнхард Гензель (Институт внеземной физики общества Макса Планка) и американский астроном и доктор философии Андреа Гез (профессор кафедры физики и астрономии в Калифорнийском университете) обнаружили, что невидимый и чрезвычайно тяжелый объект управляет орбитами звезд в центре нашей галактики. Они пришли к выводу, что единственным объяснением этому может быть сверхмассивная черная дыра.


65

Как млекопитающим регенерировать, а графену улучшить квантовые вычисления. Дайджест новостей науки за неделю

Каждый понедельник делаем подборку из самых интересных новостей науки и рассказываем о них подробнее. Смотрите видео или включайте фоном как подкаст.

В этом выпуске мы рассказываем как изменились мозги млекопитающих и птиц через 300 миллионов лет эволюции; где обнаружена вода в жидком состоянии на Марсе; что нужно для регенерации кожи млекопитающих; как личинки мух помогут от сельскохозяйственных болезней и как графен улучшил болометры для квантовых измерений?

Содержание ролика:

00:37 Эволюция мозга млекопитающих и птиц

03:16 Озера на Марсе

05:53 Регенерация кожи

07:35 Личинки мух могут бороться с сельскохозяйственными болезнями

09:19 Графен улучшил свойства болометров для квантовых измерений


(все ссылки на пруфы и исследования под роликом на ютубе)

356

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов

Если пройтись по научным станциям на синхротроне, то на многих из них можно заметить общие элементы: вакуумные камеры, трубы, фольга, куча проводов и разбросанные инструменты.


Но сейчас нас интересуют вон те блестящие полусферы. Кое-где они "голые", но во многих местах прикрыты фольгой, как и другие вакуумные камеры.

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Небольшое отступление:

Фольга в вакуумной технике используется для теплоизоляции при прогреве вакуумных камер. Стальная камера обматывается снаружи нагревательным элементом, например проводом с высоким сопротивлением, и прогревается до 120С в течении нескольких часов (обычно от 12-ти часов до пары суток). Чтобы прогрев был более равномерный, снаружи "наматывается" несколько слоев обычной алюминиевой фольги. Она служит теплоизолятором и удерживает горячий воздух возле стенок камер. При нагреве с внутренней поверхности камеры испаряется адсорбированная вода. После охлаждения до комнатной температуры в камере можно получить вакуум на несколько порядков выше, чем без прогрева. Для вакуума до 10e-7 мбар можно и не греться, но всё, что лучше, требует прогрева. По-английски процесс называют bake-out - отжиг или прогрев.


Беглый взгляд на обмотанные фольгой камеры и трубы позволяет определить, какие части оборудования работают под высоким вакуумом. Теперь вы сможете легко находить высоковакуумное оборудование на фотографиях из любой лаборатории планеты.

Вернемся к загадочным "грибам".


Это - полусферический (кто бы мог подумать!) анализатор энергии электронов:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Тут надо зайти издалека.

Есть несколько методов исследования вещества, при которых из подопытного образца вылетают электроны разной энергии. Например, если на любой материал посветить, как в нашем случае, ультрафиолетовым или рентгеновским лучом, то из материала полетят "выбитые" излучением электроны (кстати, за объяснение этого эффекта, называемого "фотоэффект", Эйнштейн получил Нобелевскую премию, а не за теорию относительности). И не только они, там есть еще куча вторичных процессов, в результате которых вылетают электроны других энергий и даже вторичное излучение. Но сегодня нас интересуют только электроны.


Точно зная, какая часть электронов какой энергией обладает (т.е. зная энергетический спектр электронов), можно не просто определить химический состав, но и определить типы связей, отслеживать химические реакции и т.д. Например, по положению пиков на спектре можно определить тип соединения:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Такой способ изучения вещества называется фотоэлектронной спектроскопией. К названию еще добавляют тип излучения. В нашем случае это рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (X-Ray Photoelectron Spectroscopy - XPS). Результатом такого измерения является энергетический спект электронов. Примерно, как на картинке ниже (картинка из Интернета):

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Тут по вертикали отложено количество отсчетов (количество электронов), а по горизонтали - их энергия связи (а если смотреть слева направо, то кинетическая энергия) в электрон-вольтах. Но в волшебный мир спектроскопии мы погрузимся в другой статье, а сейчас вернемся к железякам.


Как этот самый спектр получить? Нужно как-то умудриться померить энергию (ну или скорость) каждого электрона, который вылетает из образца. Тут применен широко распрострнненный подход: разницу в одной величине, которую сложно измерить (в нашем случае энергия) нужно однозначно преобразовать в разницу в другой величине, которую померять намного проще (в нашем случае - в координату, т.е в расстояние, которое мы померяем линейкой).


Если электрон (заряжен отрицательно) будет лететь между двумя заряженными пластинами, то он будет отклоняться в сторону положительно заряженной (этим занимается сила Лоренца). Причем, отклоняющая сила заряженных пластин не зависит от скорости электрона - она одинаково поворачивает и быстрые и медленные электроны. Это означает, что быстрые электроны полетят по бОльшей дуге, чем медленные. В качестве аналогии можно представить наклонную плоскость, по которой поперек склона катают шарики (рисунок а). Шарик с большей начальной скоростью прокатится дальше, чем медленный шарик. Измерив расстояния, на которое прокатился шарик, можно вычислить его начальную скорость. Только вместо шариков у нас электроны, а вместо гравитации - электрическое поле.

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Чтобы электроны не ударялись в нижнюю пластину, ее можно согнуть дугой (рисунок б). Верхнюю пластину при этом тоже придется завернуть - нам нужно, чтобы электрическое поле между пластинами было равномерное, т.е. расстояние между ними везде должно быть одинаковым.

В самом низу мы поставим экран с люминофором, в который будут ударятся электроны и создавать светящиеся точки, прямо как в старых телевизорах. Медленные электроны будут давать точки в верхней части экрана. Чем быстрее электрон, тем ниже будет точка на экране. Линейкой можно не измерять - сейчас ставят камеру и подсчитывают яркость и положение пикселей на изображении.

После изгибания пластин у нас получился цилиндрический спектрометр.

Теперь представьте, что электроны летят не только в плоскости рисунка, но и под углом к нему. Чтобы они не задевали внутреннюю пластину, ее нужно закруглить и в перпендикулярном направлении, т.е. использовать не цилиндр, а полусферу. Кроме этого, мы не хотим, чтобы в наш спектрометр залетали какие попало электроны с разных направлений, поэтому перед входом мы поставим устройство со сложным названием "апертура". А по простому - дырка (да-да, я в курсе, что дырки в медицине, а в технике отверстия). А перед апертурой мы поставим настоящий объектив, почти как на фотоаппарате, только электростатический, а не стеклянный. Вот такая штука получилась в итоге (картинка из Википедии):

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

На картинке выше все электроны прилетают в одну точку, потому что у них одинаковая энергия. Задача объектива - собрать электроны, летящие под небольшим расходящимся углом и сфокусировать их в точку на экране. Напряжение на полусферах выбирается так, чтобы электроны с определенной кинетической энергией, называемой pass energy, прилетели ровно в середину экрана. Электроны с другой энергией попадут в другую область экрана, и, измерив отклонение с помощью камеры, можно будет вычислить их начальную энергию.


Теперь вооружимся гаечными ключами и шестигранниками и приступим к разборке:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Этот старичок очень даже заслуженный. На его счету открытие в 2001 году эффекта Рашбы на поверхности магнитных металлов (O. Krupin - Rashba effect at magnetic metal surfaces. Physical Review B), от которого даже журнал Nature был в шоке.


Анализатор уже отстыкован от вакуумной камеры и лежит на столе. В нижней части из выкуумной трубы торчит "хобот" электростатических линз. В верхней - видна задняя панель видеокамеры. В центре - оранжево-коричневая ручка, которая вращает диск с набором апертур. Еще видны три электрических разъема.


Кладём его "хоботом" вниз и откручиваем 36 болтов М10:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Это вовсе не та полусфера, на которую подается потенциал, а корпус вакуумной камеры. Спектрометр работает в высоком вакууме, иначе электроны быстро рассеются на молекулах газа и либо вообще не долетят до экрана, либо прилетят не в то его место, куда положено.


Вон тот торчащий вверх маленький фланец с окошком находится как раз напротив линз и апертуры. Через него можно посмотреть глазом на образец и прицелится для точной настройки держателя.


Снимаем крышку:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Медная выкуумная прокладка остается на крышке и тут её не видно.  Зато у нас тут снова какая-то кастрюля, а не полусфера.


Во всех наших рассуждениях выше мы использовали электрическое поле и ни разу не упомянули магнитное. А оно тоже входит в силу Лоренца и поворачивает летящие электроны. Причем, тем сильнее, чем быстрее электрон. В общем, оно нам сильно мешает в такой красивой конструкции спектрометра.


Так вот: эта кастрюля - магнитный экран. Она сделана из "мю-металла" - вида пермаллоя. Это магнитомягкий сплав никеля, железа и меди с очень большой магнитной проницаемостью (она обозначается греческой буквой мю - μ - отсюда и название). Кожух из такого материала значительно ослабляет внешние магнитные поля, и ничто неучтенное электроны не поворачивает.


Откручиваем красивые болтики из медь-бериллиевого сплава и снимаем магнитный экран:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

И, внезапно, под ним еще одна кастрюля - магнитный экран. Да еще и на 36-ти мелких болтиках, а не на 12-ти, как предыдущая. Тут мои нервы не выдержали и я пошел пить кофе.


В правой части фотографии видна "крышка" магнитного экрана от первой "кастрюли". Она экранирует магнитное поле со стороны линз и создает почти полностью закрытый объем. Но магнитное поле Земли, ослабленное даже первым экраном в 10-20 раз, всё равно вносит значительные искажения в работу спектрометра. Его нужно ослабить еще во столько же раз. Для этого и установлен второй магнитный экран. Вообще, двойное магнитное экранирование - это стандартный подход во многих измерительных системах. Такое решение позволяет ослабить внешние поля в 100 и более раз - с 50 микротесла естественного поля Земли до примерно 0,5 мкТ. А если экран правильно отожжен и по нему никогда не стучали, то и до 0,1 мкТ. Тут еще нужно не забывать, что и без естественного поля вокруг спектрометра полно стальных деталей, электромоторов и кабелей.


Снимаем и второй магнитный экран:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Уже интересней. Эта блестящая алюминиевая деталь и есть внешняя полусфера. Точнее, полусфера выполнена на её внутренней стороне, а это мы видим наружную сторону, на которой сделаны проточки для уменьшения веса. В принципе, можно было и не протачивать, а оставить целый цилиндр. Также видны провода, идущие от разъемов и кое-какая механизация:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Откручиваем еще четыре болта, спрятанных в опорах, и отстыковываем спектрометр от корпуса и магнитной защиты. Вот он на столе:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Справа - колонна электростатических линз.

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Хорошо видны изолирующие проставки между металлическими цилиндрами. Каждый цилиндр подключен проводом к блоку управления, который управляет потенциалом, изменяя параметры оптики.


Вот картинка, иллюстрирующая принцип работы электростатической линзы:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Это просто металлические трубки с разным потенциалом. В зазорах между трубками линии электрического поля искривляются к оси, и электрон (или любая другая заряженная частица) отклоняется. Изменяя потенциал на каждой трубке можно изменять параметры оптики. Тут важно запомнить, что линзы - это не сами трубки, а промежутки между ними. В нашем случае у нас шесть зазоров - оптика несколько более сложная, чам на картинке.


На самом деле система линз отвечает не только за фокусировку/увеличение, но и за изменение скорости электронов.


Когда выше мы рассматривали принцип работы анализатора, то указали, что центральная траектория соответствует электронам определенной энергии (называемой pass energy). Для того, чтобы получить спектр с высоким разрешением, эта центральная энергия выбирается небольшой и составляет, обычно, от 10 до 50 электрон-вольт. Это означает, что электроны, которые летят быстрее или медленнее, просто не попадут на люминофор, так как ударятся во внешнюю или во внутреннюю полусферу соответственно. До люминофора долетают только электроны, чья энергия отличается от энергии центральной траектории не больше, чем на 10%.


А теперь представим, что мы хотим снять с высоким разрешением спектр энергии электронов от 150 до 1000 эВ. Мы можем выставить нашу центральную энергию на 50эВ и не изменять её. А с помощью линз замедлять все электроны на 100 эВ. Таким образом у нас по центральной траектории полетят те электроны, чья начальная энергия (до замедления) была 150 эВ, и мы получим кусочек спектра для энергий от 145 до 155 эВ (начальная энергия ± 10% от pass energy ). Теперь можно замедлять на 110 эВ и снять спектр для энергий от 155 до 165 эВ. Таким образом  управляя торможением электронов можно просканировать весь диапазон интересующих нас энергий и соединить их в общий спектр. Всё это делается автоматически, пользователь только указывает интересующие его параметры спектра.


На самом деле электроны в системе линз не только замедляются, но и ускоряются. Фокусировка выполняется на бОльшей энергии, а торможение происходит уже перед входом в полусферы.

Ниже приведены графики кинетической энергии электронов вдоль их траектории внутри спектрометра для двух разных режимов работы оптики:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Мы видим, что на входе в первую линзу энергии электронов одинаковые. В самом конце пути они тоже одинаковые, однако координаты электрона вдоль всего пути и на экране будут разные для этих режимов:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Тут видно, насколько сильно могут меняться настройки оптики.


Вернемся к нашему спектрометру:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Слева в круглом окне немного виден люминофор, на котором и будут светиться точки. В центре находится диск, к которому прикреплена пластина с отверстиями разного размера. Её край виден выше и правее. Вращая диск той самой ручкой, которую мы видели снаружи, можно расположить напротив линз апертуру нужного размера. Левее к диску пружиной прижимается ролик, который фиксирует диск в определенном положении и не позволяет ему свободно вращаться.


Пришло время отстыковать внешнюю полусферу и заглянуть внутрь:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Слева - внутренняя полусфера, справа - внешняя. Как вы заметили, это не совсем-то и полусферы, а какие-то концентрические ступеньки. Но это не так уж и важно - при мелком шаге ступенек достаточно того, чтобы их огибающая была сферой. Поле на небольшом удалении будет равномерным, а изготовить такие ступеньки намного проще, чем вытачивать полусферу.


Поверхность выглядит почти черной - она покрыта углеродным напылением. Дело в том, что те электроны, которые не долетают до экрана, а врезаются в полусферы, выбивают из поверхности вторичные электроны.  А вот они уже вполне могут долететь и засветить экран в любых местах, испортив измерение. Для исправления ситуации на металлические поверхности наносят углеродное покрытие, которое снижает коэффициент вторичной электронной эмиссии.

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Выше полусферы видна поворотная пластинка с набором щелей разной ширины (от 0,2 до 4 мм). Она дублирует точно такую же пластинку на обратной стороне и прикреплена к тому же поворотному диску. Ниже мы видим то место, в которое попадают электроны. И тут стоит очень хитрое устройство - микроканальная пластина:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Дело в том, что один электрон вызывает очень слабое свечение люминофора, поэтому его надо как-то размножить. Вместо массива фотоэлектронных умножителей используется пластина с наклонными микроканалами, покрытыми материалом с высоким коэффициентом выхода вторичных электронов:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

На верхнюю и нижнюю поверхность пластины нанесены электроды, к которым прикладывается напряжение для ускорения вторичных электронов. Одиночный электрон, пролетевший через анализатор, попадает в один из каналов и вызывает лавину вторичных электронов. А под пластиной уже стоит люминофорный экран, в котором эти вторичные электроны вызывают яркое свечение. Коэффициент умножения электронов (до десяти тысяч) регулируется напряжением на электродах. Разрешение получаемого изображения - порядка 50 точек на миллиметр.


Вот и всё устройство анализатора. Ну, кроме блоков управления и софта, конечно. Еще нужно упомянуть, что в объективе установлены отклоняющие пластины, с помощью которых можно немного сдвигать центральную траекторию. Но в этот раз линзы мы не разбирали, поэтому фото пластин не покажу.

Вот так апертура выглядит при взгляде сквозь линзы:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

А вот так это выглядит в работе при взгляде на исследуемый образец окно вакуумной камеры:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Большой конус слева - это элемент первой линзы анализатора (тут анализатор другой модели, и форма линзы другая). В центре - круглый диск диаметром 8 мм. Это - исследуемый образец. На него светит луч рентгеновского излучения из синхротрона и выбивает электроны. Но камера, как и глаз, в рентгеновском диапазоне не видит, поэтому и яркого пятна на образце не видно. А вот если туда поместить кусочек, к примеру, иттрий-алюминиевого граната, легированного церием, (Ce:YAG - красивые желтые "стёклышки"), то на нем будет яркое светящееся пятно в том месте, куда попадает рентгеновский луч.


На сегодня всё, а нам еще собирать анализатор обратно и проверять его работу.

Если есть вопросы - смело задавайте в комментариях.

Показать полностью 23
345

Пара слов о плазме, ч. 9. Ветер в поле

Жизнь пресна, когда в ней нет конференций по физике плазмы и термоядерному синтезу.

Если ты физик-плазмист, конечно. Ни обсудить науку, ни послушать неожиданные комменты на свою работу, ни выпить вина на берегу Атлантики. А ещё не выйдет послушать доклады о плазме в космосе. Даже если ты никаким боком не относишься к астрофизике, там всегда интересно посмотреть на самые красивые картинки всей конференции.

Что-нибудь вот такого плана [1]:

Пара слов о плазме, ч. 9. Ветер в поле Физика, Плазма, Космос, Солнце, Магнитное поле, Наука, Солнечный ветер, Гифка, Видео, Длиннопост

Если что, на этой картинке — плотность тока в токовом слое при магнитном пересоединении. Что значат все эти слова, при чём тут астрофизика, ветер и поле — сейчас расскажу.

Большую часть времени Солнце — это такой большой постоянный магнит с северным полюсом с одной стороны, южным полюсом — с другой, и мелкой лохматостью в пятнах и вспышках. Вот так это выглядит на картинке, нарисованной по данным с телескопов [2]:

Пара слов о плазме, ч. 9. Ветер в поле Физика, Плазма, Космос, Солнце, Магнитное поле, Наука, Солнечный ветер, Гифка, Видео, Длиннопост

Или вот, схематичная картинка — без подробностей, как в учебнике физики. Большую часть времени поле такое, как в 2010 и 2017 годах [3]:

Пара слов о плазме, ч. 9. Ветер в поле Физика, Плазма, Космос, Солнце, Магнитное поле, Наука, Солнечный ветер, Гифка, Видео, Длиннопост

Фокусы начинаются, когда вспоминаешь, что Солнце крутится. И эти картинки в школьных учебниках уже не покажут (18+, safe for work).

Солнце ежесекундно выбрасывает пару мегатонн горячей плазмы. Горячая плазма привязана к магнитному полю — частицы могут скользить вдоль него, но почти не могут сдвинуться поперёк. Там, где в магнитном поле больше энергии, чем в заряженных частицах, плазма летит туда, куда её заставляет лететь магнитное поле. Так получаются корональные петли. Вот они [4]:

Пара слов о плазме, ч. 9. Ветер в поле Физика, Плазма, Космос, Солнце, Магнитное поле, Наука, Солнечный ветер, Гифка, Видео, Длиннопост

Но магнитное поле Солнца ослабевает с высотой, а плазма летит. В какой-то момент она отрывается, улетает и становится солнечным ветром, летящим со скоростью в несколько сотен километров в секунду. В нём давление плазмы больше давления магнитного поля, и уже поле летит туда, куда хочет плазма.

И вот плазма несёт к Земле магнитную силовую линию, привязанную к какой-то точке на Солнце. А Солнце за две недели уже повернулось противоположной стороной. В итоге ветер загибает силовые линии вот в такие спиральки [5]:

Пара слов о плазме, ч. 9. Ветер в поле Физика, Плазма, Космос, Солнце, Магнитное поле, Наука, Солнечный ветер, Гифка, Видео, Длиннопост

Но магнитное поле не может быть само по себе, для его существования нужны какие-то токи. Солнечная система оказывается здоровенной динамо-машиной. Эти токи разгоняются на границе между силовыми линиями, идущими от Солнца, и линиями, которые к нему возвращаются. Эта граница наклонена вместе с магнитными полюсами Солнца. Солнечный ветер запоминает этот наклон Солнца и уносит его с собой. А значит, если сейчас этот токовый слой сверху от Земли, то через две недели он окажется снизу. И вот так выглядит вся эта токовая спиралька размером во всю Солнечную систему, называемая спиралью Паркера [6]:

Пара слов о плазме, ч. 9. Ветер в поле Физика, Плазма, Космос, Солнце, Магнитное поле, Наука, Солнечный ветер, Гифка, Видео, Длиннопост

Сверху от токового слоя магнитное поле солнечного ветра направлено от Солнца и налетает на Землю, будучи направленным с юга на север. А через две недели, снизу от слоя — уже с севера на юг.

У Земли же магнитное поле не меняется, а значит, две недели в месяц солнечный ветер вмазывает в магнитосферу Земли магнитное поле, которое направлено не туда.

А значит, и здесь должна получиться динамо-машина, которая разгонит вокруг земли слой тока. Токовый слой разделит земные силовые линии, идущие с юга на север, и солнечные, идущие с севера на юг. Вот здесь он, обозначен крестиком, где магнитосфера Земли продавлена солнечным ветром [7]:

Пара слов о плазме, ч. 9. Ветер в поле Физика, Плазма, Космос, Солнце, Магнитное поле, Наука, Солнечный ветер, Гифка, Видео, Длиннопост

Слой тонок и неустойчив, ток в нём распадается на тонкие струйки и затухает. Именно это нарисовано на заглавной картинке. Ток затухает — силовые линии ветра и магнитосферы разрываются, и обрывок линии от Солнца перезамыкается на обрывок силовой линии Земли и улетает дальше. Силовые линии стремятся стать короче — тут их можно представить длинными резинками.

И вот эти огромные космические рогатки стреляют солнечным ветром над нашими головами.

По-моему, это просто красиво.


Ps. Если кто хочет увидеть одного из победителей конкурса на самое красивое плазменное видео с европейской конференции 2018 года — вот оно:

Pps. Пост навеян тем, что европейское космическое агентство выложило в открытый доступ сырые данные с зонда Solar Orbiter, летающего вокруг Солнца. Но в них, конечно, куда больше подробностей.

Иллюстрации взяты отсюда:

[1] https://phys.org/news/2015-06-mastering-magnetic-reconnectio...

[2] https://svs.gsfc.nasa.gov/12329

[3] https://insider.si.edu/2017/07/3d-simulations-reveals-sun-fl...

[4] https://www.sciencealert.com/physicists-have-measured-the-ce...

[5] http://old.inspirehep.net/record/1605710/plots

[6] https://en.wikipedia.org/wiki/Interplanetary_magnetic_field

[7] http://space.rice.edu/IMAGE/livefrom/sunearth.html

Показать полностью 5 1
329

Первый в мире электрон-ионный коллайдер

В Брукхейвенской национальной лаборатории начинается строительство первого в мире электрон-ионного коллайдера. Завершить строительство и начать первые эксперименты планируют в 2031 году. Главной целью ускорителя будет лучшее изучение сильного ядерного взаимодействия.

Первый в мире электрон-ионный коллайдер Наука, Коллайдер, Физика частиц, Видео

Главное отличие от существующих ускорителей - тип сталкиваемых частиц. В Большом адронном коллайдере сталкиваются в основном пучки протонов, иногда ионы свинца. В новом коллайдере ионы будут сталикваться с электронами. Разница между этими двумя подходами нагядно проиллюстрирована на следующих анимациях:

Сайт проекта

Показать полностью 1
429

Принцип Паули: один из важнейших принципов в понимании природы вещества

Порой кажется странным, почему атомы и молекулы ведут себя определенным образом. Например, почему мы не можем проходить сквозь стены, но инфракрасное излучение через них проходит. Все может объяснить один принцип — принцип исключения Паули.

Принцип Паули: один из важнейших принципов в понимании природы вещества Физика, Квантовая физика, Наука, Длиннопост

©Wikipedia

Принцип исключения Паули утверждает, что два электрона (или два любых других фермиона) не могут иметь одинаковое квантово-механическое состояние в одном атоме или одной молекуле. Другими словами, ни одна пара электронов в атоме не может иметь одинаковые электронные квантовые числа.


Этот принцип был предложен австрийским физиком Вольфгангом Паули в 1925 году для описания поведения электронов. В 1940-м он расширил принцип до всех фермионов в своей теореме о связи спина со статистикой. Бозоны — частицы с целым числом спинов — не следуют принципу исключения. Таким образом, идентичные бозоны могут занимать одно и то же квантовое состояние (как, например, фотоны в лазерах). Принцип исключения Паули применим только к частицам с полуцелым спином.


О спине проще всего думать как о вращении частицы вокруг собственной оси. Конечно, это сильное упрощение — и в реальности невозможно сказать наверняка, вращается ли на самом деле нечто столь малого размера вроде электрона. В общем говоря, спин подчиняется тем же математическим законам момента импульса, что и все вращающиеся объекты в классической физике. Здесь есть два важных момента, о которых стоит помнить: скорость вращения и направление оси, вокруг которой частица вращается (верхний или нижний спин).

Принцип Паули: один из важнейших принципов в понимании природы вещества Физика, Квантовая физика, Наука, Длиннопост

Вольфганг Паули во время лекции / © W. Dieckvoss

Когда в 1922 году Отто Штерн и Уолтер Герлах открыли спин, их эксперименты показали, что присущий момент импульса, или спин, частицы вроде электрона квантовался, то есть мог принимать только определенные дискретные значения. Спин композитных частиц, таких как протоны, нейтроны и атомные ядра, — просто сумма спинов и орбитального момента импульса частиц, из которых они состоят, а значит, они подчиняются тем же условиям квантования. Таким образом, спин — это абсолютно квантово-механическое свойство частицы и оно не может быть объяснено классической физикой.


Позже выяснилось, что есть две подкатегории частиц: частицы с целым спином, известные сегодня как бозоны — среди которых фотоны, глюоны, W- и Z-бозоны, — а также гипотетические гравитоны и частицы с полуцелым спином: фермионы, включающие в себя электроны, нейтрино, мюоны и кварки, из которых состоят композитные частицы типа протонов и нейтронов. Различие между бозонами и фермионами можно описать тем, что у первых есть симметричные волновые функции, а у фермионов волновые функции асимметричны. Концепция частицы с полуцелым спином — очередной пример парадоксальной природы субатомных частиц: грубо говоря, фермиону нужно обернуться вокруг своей оси дважды, прежде чем он примет прежнее положение.


Важность этого различия для квантовой теории состоит в том, что волны вероятности бозонов «переворачиваются» — или инвертируются, — прежде чем успевают интерферировать друг с другом, что, по сути, и ведет к их «стадному» характеру и коллективному поведению в лазерах, сверхтекучих жидкостях и сверхпроводниках. Фермионы, однако, не переворачивают свои волны вероятности, что, помимо прочего, приводит к «асоциальному» характеру. Так и получается, что в квантовой механике складывать спины частиц нужно очень аккуратно и при помощи специальных правил вдобавок к моменту импульса.

Принцип Паули: один из важнейших принципов в понимании природы вещества Физика, Квантовая физика, Наука, Длиннопост

Атом углерода. На первом энергетическом уровне (оболочке первого уровня) расположено два электрона. На втором — уже четыре / © AWS

Все вышеописанное и подводит нас к одному из важнейших принципов в квантовой механике — принципу исключения Паули. Как было сказано выше, он гласит, что два идентичных фермиона не могут занимать одно и то же квантовое состояние одновременно (хотя два электрона, например, могут приобрести противоположные спины, чтобы дифференцировать свои квантовые состояния). Этот принцип можно описать так: никакие два фермиона в квантовой системе не могут обладать одинаковыми значениями всех четырех квантовых чисел в любой момент времени. Принцип исключения Паули эффективно объясняет продолжительное существование очень высокоплотных белых карликов, а также существование разных типов атомов во Вселенной, крупномасштабную стабильность вещества и ее основную массу.


Чтобы понять важность этого принципа, необходимо знать, что, согласно боровской модели атома, электроны в атоме (существующие в том же количестве, что и протоны в ядре конкретного атома, чтобы общий заряд равнялся нулю) могут занимать только конкретные дискретные орбитальные позиции вокруг ядра, что также называют оболочкой атома. Чем ближе электроны к ядру, тем сильнее электрическая сила притягивает электрон внутрь и тем больше энергии понадобится, чтобы «вырвать» его из лап ядра. На самых близких к ядру орбиталях могут поместиться всего два электрона — один с верхним спином, а один — с нижним, чтобы иметь разные квантовые состояния. Оболочка энергетическим уровнем выше может вместить уже восемь, на уровень выше — 18, на следующем уровне — 32.


Принцип исключения Паули диктует, как электроны могут расположиться внутри атома по его орбиталям. Тот факт, что два электрона не могут одновременно занимать одно и то же квантовое состояние, не дает им «нагромождаться» друг на друга, тем самым объясняя, почему материя занимает исключительно свое место и не позволяет другим материальным объектам проходить через себя, но в то же время позволяет проходить через себя свету и излучению.

Принцип Паули: один из важнейших принципов в понимании природы вещества Физика, Квантовая физика, Наука, Длиннопост

Два атома формируют ковалентную связь. У каждого из атомов есть всего один электрон на самой дальней орбитали. Для получения более низкого энергетического состояния атомы объединяют свои электроны и образуют общую орбиталь, содержащую два электрона / © The Physics Mill

Этот принцип также объясняет существование разных атомов в периодической таблице и разнообразие мира, окружающего нас. Например, когда атом получает новый электрон, он всегда попадает на самый низкий из доступных энергетических уровней (наиболее отдаленную от ядра орбиталь). Два атома с «закрытыми» оболочками не могут осуществить химическую связь друг с другом из-за того, что электроны одного атома не находят доступных квантовых состояний, которые они могли бы занять в другом атоме. Итак, порядок электронов, а именно — электронов на самой отдаленной орбитали, также влияет на химические свойства элемента и способность атомов ко взаимодействию с другими атомами, а значит, и на то, как взаимодействуют молекулы при формировании газов, жидкостей или твердых тел, и на то, как они объединяются в живых организмах.


Принцип исключения Паули — один и самых важных принципов в квантовой физике, по большей части из-за того, что все три типа частиц, из которых состоит вся обычная материя (электроны, протоны и нейтроны), подчиняются ему. Однако интересно, что этот принцип не поддерживается никакими физическими силами, известными науке. Когда электрон входит в ион, он каким-то образом уже «знает» квантовые числа электронов, находящихся там, то есть знает, какие атомные орбитали он может занять, а какие — нет.


Источник: Naked Science.

Вам будет интересно:

10 природных явлений на Земле, которые мы не понимаем

Добро пожаловать в войд Волопаса — самое страшное место во Вселенной

Поедатели человеческой плоти: от ушных червей до цитотоксических пауков

Показать полностью 3
386

В данных БАК нашли первые следы нового варианта распада бозона Хиггса

Пока статистическая значимость этих результатов недостаточно велика – около 95%, однако ученые надеются получить более достоверные данные после перезапуска Большого адронного коллайдера в мае 2021 года.

В данных БАК нашли первые следы нового варианта распада бозона Хиггса Наука, Большой Адронный Коллайдер, Бозон хиггса, Длиннопост, Коллайдер

ТАСС, 24 июля. Физики получили первые свидетельства того, что бозоны Хиггса могут распадаться на пары мюонов – тяжелых частиц, по свойствам похожих на электроны. Результаты их работы опубликовала электронная научная библиотеке arXiv.


"Мы искали эти распады, проанализировав весь набор данных, которые детектор ATLAS собирал во время второго цикла работы Большого адронного коллайдера с апреля 2015 по декабрь 2018 года. Эти данные указали на небольшой пик в количестве мюонов, которые порождают частицы массой в 125 гигаэлектронвольт (ГэВ)", – пишут ученые.


Большой адронный коллайдер (БАК) решил свою главную задачу – поиск бозона Хиггса – еще в рамках первого цикла работы, который завершился в феврале 2013 года. Так ученые называют особую частицу массой в 125 ГэВ, которая отвечает за массу всех объектов во Вселенной. Следы распадов бозона Хиггса ученые нашли в парах фотонов и двух других бозонов, которые отвечают за перенос слабых и электромагнитных взаимодействий.


На этом изучение свойств бозона Хиггса не завершилось. Существует как минимум восемь других вариантов распада этой частицы, некоторые из которых (к примеру, его превращение в пары b-кварков), предположительно, происходят значительно чаще, чем распад бозона Хиггса на фотоны или W-бозоны. Их поиски и изучение осложняет то, что схожим образом распадаются и другие частицы. Это мешает ученым увидеть четкий сигнал, связанный с бозоном Хиггса.

Решить эту проблему можно, если накопить достаточное большое количество данных по столкновениям и распадам частиц. Благодаря этому можно отделить следы распадов бозона Хиггса от других событий, опираясь на различия в энергии, углах разлета и других свойствах. К примеру, в августе 2018 года физики из проектов ATLAS и CMS доказали, что бозон Хиггса распадается на пары b-кварков.


Недавно участники проекта ATLAS, в котором работают и физики из ведущих научных центров России, получили первые намеки на то, что БАК сможет обнаружить еще один тип распада бозона Хиггса. В этом случае частица превращается в пары мюонов – тяжелых аналогов электронов.


Эти распады, как отмечают ученые, происходят еще реже, чем пять уже известных и изученных вариантов. Поэтому даже в том огромном наборе данных, которые БАК получил за почти три года непрерывной работы, искать их довольно трудно. Кроме того, в том диапазоне масс, который связан с бозоном Хиггса, пары мюонов могут возникать 20 разными способами. Это сделало анализ собранных данных еще сложнее.


Сигнал, связанный с распадами бозонов Хиггса, ученые "извлекли", детально просчитав все два десятка вариантов появления пар мюонов и сопоставив результаты теоретических расчетов с данными ATLAS. Благодаря этому физики заметили достаточно четкий, но пока небольшой избыток в количестве пар мюонов, которые возникают в результате распадами частиц с массой как у бозона Хиггса.


Пока уровень статистической значимости этих замеров (95%), как отмечают ученые, не дотягивает до полностью достоверного (99,99995%). Однако они рассчитывают быстро получить недостающие данные после того, как БАК перезапустится в мае 2021 года.


Новый цикл работы коллайдера, как ожидают ученые, поможет им открыть еще один тип распадов бозона Хиггса, в рамках которого он превращается в пару из Z-бозона и фотона. Открыть еще более редкие события, связанные с превращением этой частицы в пары c-кварков, можно будет только после постройки так называемой "фабрики бозонов Хиггса", заключают физики. Ее сооружение недавно стало главным приоритетом для CERN.

Показать полностью
889

ЛЭП - там, где зависают провода

Привет, Пикабу! Вот я и закончил получать высшее образование «по электроэнергетике», однако впереди еще 2 года магистратуры и студенческой веселой жизни. Сегодня начинаю писать посты в области энергетики. Для себя поставил задачу – доступно, понятно, без суеты и диких формул рассказать об объектах, явлениях, устройствах, которые служат человечеству каждый день и каждую секунду, о тех «штуках», которые непосредственно связанны с электричеством, его передачей и выработкой.

Не буду отдельно рассказывать, что такое ток и напряжение, что есть постоянный и переменный ток. Сегодня начну с того, что все видели, и даже знают, как это называется. Сегодня поговорим про ЛЭП.

ЛЭП - там, где зависают провода ЛЭП, Энергетика, Наука, Электричество, Длиннопост

Да да, Вы прекрасно знаете, что там провода висят, если полезешь, то убьет, а если не убьет, то точно инвалидом останешься. Давайте к смертям потом. Начнем по порядку.


ЛЭП – линия электропередачи. ЛЭП-ки ведут провода от станций/подстанций непосредственно к потребителям. Потребители – это города, деревни, заводы и фабрики. Тут все понятно, давайте дальше!


ЛЭП есть разного класса напряжений, от 220В (как у вас дома в розетке) и до 1150кВ, то есть 1150 000 вольт, что более чем в 5000 раз больше, чем у вас дома, но 1150кВ это уже экзотика.


«Scapman, а что значит класс напряжения?», спросите Вы. По сути, чем выше класс напряжения, тем большая мощность передается по проводам. Например, есть класс напряжения 110кВ, а есть 330кВ, по «сто десятке» я могу запитать микрорайон, а по «триста тридцатке» я могу запитать весь город. ТО ЕСТЬ чем выше напряжение, тем больше энергии «идет по проводам». Утрируя, если пытаться по ЛЭП 110кВ передать энергию, как по 750кВ то провода на ЛЭП 110кВ просто перегорят как нить накала в лампочке.


«Сколько проводов на ЛЭП?» Тут ответ кроется в устройстве генераторов и изобретении Михаила - Осиповича Доливо-Добровольского. На станциях, которые производят электричество, стоят генераторы, и из каждого генератора выходит три проводника – три фазы. Ток из генераторов течет не по одному проводнику, а именно по трем! Зачем это и почему так, я расскажу потом, пока что примите это как есть. И отвечая на вопрос про количество проводов на ЛЭП, скажу следующее – на ЛЭП количество проводов кратно трем (потому что три фазы), то есть 3, 6, 9, 12. НО! Часто на самой макушке опоры ЛЭП есть трос, по нему ток не идет, этот трос защищает линию от ударов молний. Таким образом, если на опоре только три провода – это одноцепная ЛЭП, если 6 проводов – это двуцепная ЛЭП (2 раза по 3 фазы).

ЛЭП - там, где зависают провода ЛЭП, Энергетика, Наука, Электричество, Длиннопост

«А что это за тарелки такие стеклянные?» Это изоляторы. Изоляторы, как ни странно, изолируют напряжение проводов от опоры ЛЭП и держат провода в воздухе. В чем суть? Все просто, на проводе есть напряжение, допустим 220кВ, а опора заземлена. Если опора заземлена, то она имеет напряжение 0 (ноль) вольт, и получается, изоляторы не дают току пойти от 220кВ к 0 вольт через опору прямиком в землю. А ток «работает» там, где надо, заряжает вам телефон или греет воду в бойлере летом. По количеству «тарелок» в гирлянде изоляторов можно понять класс напряжения на ЛЭП, но это только ради собственного интереса или чтобы понтануться перед друзьями или удивить девушку. В среднем 1 тарелка идет на 20кВ. Видишь 6 тарелок в гирлянде изоляторов значит напряжение 110кВ, главное правильно округлить.

Еще на напряжениях 330кВ и выше есть некоторые проблемы. Появляются потери электроэнергии, вызванные коронным разрядом. Корона трещит и светится и эти потери хотелось бы снизить, как бы красиво корона не выглядела. Для уменьшения этих потерь провод одной фазы расщепляют на несколько параллельных проводов. Теперь ток идет не по одному проводу, а сразу по двум, трем, четырем или пяти проводам. И при такой конфигурации корона практически не появляется, и потери уменьшаются.

ГЛАВНОЕ НЕ ПУТАТЬ РАСЩЕПЛЕНИЕ ФАЗЫ С ФАЗАМИ! Всегда есть три фазы, а каждая фаза уже расщепляется еще на несколько проводников!


Собственно расщепленная фаза:

ЛЭП - там, где зависают провода ЛЭП, Энергетика, Наука, Электричество, Длиннопост

И коронирующие провода:

ЛЭП - там, где зависают провода ЛЭП, Энергетика, Наука, Электричество, Длиннопост

Теперь об опасности ЛЭП.


Всем понятно, что напряжение опасно для человека, однако находятся люди, которые забираются на опоры, кидают тросы на провода, рыбачат под линией. Проблема в том, что напряжение не видно. Максимум – слышно треск и жужжание, что не сильно отпугивает людей. Когда вы стоите на земле, то на вас потенциал ноль вольт или вы изолированы от земли из-за обуви. Когда вы специально кидаете трос или случайно воблера на провода ЛЭП, то может произойти трагедия и вы попадете под напряжение и через вас в землю пойдет ток. В лучшем случае трос или леска сгорит где-то наверху, около проводов и вы просто испугаетесь хлопка и яркой вспышки дуги, в худшем вы сами будете поражены разрядом, одежда сгорит прямо на теле, а некоторые части вас испарятся. Тут все серьезно!

ЛЭП - там, где зависают провода ЛЭП, Энергетика, Наука, Электричество, Длиннопост

«Scapman, а почему птички на проводах сидят, и их током не бьет?» Это наверно самый классический вопрос про линии электропередачи! Ответ очень простой, но чтобы понять его, надо иметь представление о токе, напряжении и сопротивлении.

Когда ворона чиллит на проводе, ВАЖНО! На одном проводе, не на двух или трех сразу, а на одном, то она лапками цепляется за провод и «заряжается» до высокого напряжения. То есть на вороне появляется потенциал 500кВ, но напряжение не значит ток! Если нет контура для тока, то и тока нет. Уже сложно, я знаю, но терпим! И так, ворона сидит на проводе, там огромное напряжение, ток должен пойти от 500кВ куда-то, где напряжение меньше, но такой точки нет, и значит ток не появляется и ворона жива. Но если ворона заденет другой провод или опору ЛЭП, то за долю секунды, она вспыхнет дуговым разрядом и пропадет навсегда (.


«А если я заземлюсь посильнее и полезу на провода ЛЭП, заземление ведь есть, все будет ок?» Тут один ответ: «Не ок!» Если ты себя заземлишь, то есть соединишь себя проводом с землей, то на тебе будет напряжение равное нулю вольт. Ты бесстрашно ползешь на опору ЛЭП, которая тоже имеет потенциал ноль вольт. Пока что все круто. Как только ты начинаешь ползти по изолятору или идти по нему, то с каждым шагом ты все ближе к проводу, на проводе, напоминаю, напряжение и очень часто не ноль вольт. Не доходя до провода, когда еще есть шанс повернуть назад и уйти, мгновенно от провода на тебя пробивает дуга, как маленькая молния. Ток идет от провода через тебя, через заземление в землю. Воздух диэлектрик и это классно, но даже он не выдерживает такого напряжения. Так что держитесь от проводов ЛЭП подальше, не лезьте на опоры и не кидайте леску и проволоку с земли на провода. Это очень опасно!!!

ЛЭП - там, где зависают провода ЛЭП, Энергетика, Наука, Электричество, Длиннопост

Теперь прогуливаясь за городом или проезжая мимо опор ЛЭП ты сможешь для себя понять и отметить: «Ага, линия электропередачи, так 6 проводов – двухцепная, грозозащитный трос есть, изоляторов много и фазы расщеплены, ну наверно 330 или даже 500кВ.» И за пару секунд погрузиться в рассуждения об отечественной энергетике, о том что эта линия связывает, и сколько городов она питает.


Спасибо что дочитали до конца,

Ваш Scapman.

Показать полностью 5
133

Неизвестная частица обнаружена в ЦЕРН

Неизвестная частица обнаружена в ЦЕРН Наука, Церн, Физика, Кварки, Вселенная, Кварк

дин из детекторов Большого адронного коллайдера обнаружил новую частицу, состоящую из четырех очарованных кварков. Физики полагают, что это первый представитель неописанного класса частиц.

Коллаборация LHCb (Large Hadron Collider beauty experiment) нашла новый тип четырехкварковой частицы, которую никогда не видели раньше. Открытие было представлено на недавнем семинаре в ЦЕРН, также о нем рассказывается в статье на сайте препринтов arXiv. Это открытие поможет ученым понять кварки — фундаментальные частицы Стандартной модели Вселенной.

Обычно они объединяются в группы по двое (кварк — антикварк) или трое, чтобы сформировать протоны и нейтроны. Более крупные частицы считаются экзотическими, однако ученые давно предполагают, что они могут состоять из четырех или пяти кварков (так называемые тетракварки и пентакварки). В последние годы эксперименты, проводимые в Большом адронном коллайдере (БАК), подтверждают существование таких адронов. Они идеально подходят для изучения сильного ядерного взаимодействия — одной из четырех фундаментальных сил Вселенной, которая связывает друг с другом протоны, нейтроны и ядра атома.

«Частица, которую мы только что обнаружили, первая, состоящая из тяжелых кварков одного и того же типа: двух очарованных кварков и антикварков, — говорит представитель LHCb Джованни Пассалева. — До сих пор LHCb и другие эксперименты фиксировали только тетракварки максимум с двумя тяжелыми кварками, и ни один из них не имел более двух кварков одного и того же типа».

Для поиска новых тетракварков Tcccc команда LHCb рассчитала их возможную массу и изучала данные, полученные на детекторе в периоды первого и второго запусков БАК в 2009-2013 и 2015-2018 годах. Она обнаружила два скачка энергии в диапазоне 6900 и 6400-6600 мегаэлектронвольт. При попытке описать полученные результаты ученые нашли более пяти стандартных отклонений в промежутке 6200-7400 мегаэлектронвольт. Этого достаточно, чтобы заявить об открытии новой частицы. Кроме того, такие скачки соответствуют массе Tcccc. «Эта частица уникальна — экзотический адрон, содержащий четыре кварка вместо двух или трех в обычных частицах материи, и первый, содержащий тяжелые кварки», — говорят ученые.

Пока

не ясно, является ли новая частица «истинным тетракварком», то есть системой из

плотно связанных четырех кварков, или она состоит из двух обычных пар. В любом

случае новая частица поможет теоретикам протестировать модели квантовой

хромодинамики, которая описывает сильное взаимодействие частиц. Авторы

собираются продолжить исследования во время третьего запуска LHCb, в марте 2021 года.

Показать полностью
213

100-километровому суперколлайдеру быть! Что нас ждёт за пределами известной физики?

100-километровому суперколлайдеру быть! Что нас ждёт за пределами известной физики?


Решение о том, чтобы построить #суперколлайдер , было единогласно одобрено Советом #церн 19 июня после утверждения плана независимой группой экспертов в марте. Согласно этому плану, первое столкновение электронов с их античастицами, позитронами, произойдёт ближе к середине текущего века. То есть мы сможем непосредственно наблюдать, как сталкиваются материя и #антиматерия . Одной из основных целей первой части проекта является #бозон хиггса , а если совсем точно, то его свойства. Во второй половине столетия будет создан протон-протонный ускоритель, для чего предполагается достичь энергии столкновения 100 тераэлектронвольт (ТэВ) (в БАК она равна 16 ТэВ).


Целью второго этапа станет поиск новых частиц или сил природы, а также расширение или, возможно, замена нынешней стандартной модели физики частиц. Начать строительство, согласно одобренному 19 июня документу, предполагается в 2038 году. Правда, проекту придётся преодолеть несколько серьёзных проблем.


Первая проблема — финансирование. Для строительства потребуется, как минимум, $21 миллиард, что совершенно выходит за рамки регулярного бюджета, который CERN получает от государств-членов. Было даже высказано предположение о создании новой мировой научной организации, в которую войдут европейские страны, а также Япония, Китай и США.


Другая проблема заключается в том, что огромная часть технологий, которые потребуется для ускорителя второго этапа, ещё не разработаны. Хотя здесь есть и положительный момент — эти технологии станут предметом интенсивного изучения на ближайшие десятилетия. До создания нового коллайдера CERN будет продолжать эксплуатировать модернизированную версию нынешнего под названием High Luminosity LHC, который в настоящее время строится, а ориентировочно с 2024 года начнётся, собственно, модернизация, которая продлится около 2,5 лет. Так почему вообще коллайдер?


Дело в том, что на сегодняшний день у нас нет столь же надёжного эквивалентного способа искать ответы на вопросы мироздания. В конце концов, именно ускоритель частиц может помочь открыть антиматерию, которая позволит нам путешествовать между звёздами. Вполне вероятно, что в итоге мы дойдём и до строительства коллайдера космических масштабов, но для начала надо достичь текущую цель

100-километровому суперколлайдеру быть! Что нас ждёт за пределами известной физики? Физика, Антиматерия, Бозон хиггса, Церн, Видео, Длиннопост, Коллайдер
Показать полностью 1 1
1615

Уже можно начинать «бояться» – новый коллайдер в Европе «раскинется» на 100 км

Уже можно начинать «бояться» – новый коллайдер в Европе «раскинется» на 100 км Коллайдер, Наука, Физика, Женева, Европа

Совет директоров Европейкой организации по ядерным исследованиям CERN единогласно утвердил план строительства нового большого ускорителя частиц – на коллайдер FCC (Future Circular Collider) выделят $23,5 млрд, «размах» сооружения достигнет 100 км.

Уже можно начинать «бояться» – новый коллайдер в Европе «раскинется» на 100 км Коллайдер, Наука, Физика, Женева, Европа

«Это исторический день для физики элементарных частиц во всем мире. Новый коллайдер позволит расширить наше понимание фундаментальных законов природы», – заявила Фабиола Джанотти, директор CERN.

После выделения стартовой суммы для создания FCC начнутся геологические исследования и поиск подземных озер под Женевой, которые могут сдвинуть географическое месторасположение проекта. Затем будут продолжены исследования сверхпроводящих магнитов, необходимых для формирования нового коллайдера. –VIA –

151

В ЦЕРН уточнили свойства загадочной частицы X(3872)

Коллаборация LHCb (CERN, Европейская организация по ядерным исследованиям), в которую входят Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Новосибирский государственный университет (НГУ), объявила о новых данных, полученных при анализе частицы X(3872). Частица была обнаружена в 2003 г. в эксперименте Belle (KEK, Исследовательская организация ускорителей высоких энергий, Япония), но до сих пор специалистам не удалось прийти к единому мнению о кварковой структуре этой частицы. Участникам эксперимента LHCb удалось с лучшей в мире точностью измерить ширину и массу X(3872), а также сделать некоторые предположения о ее природе. Эксперименты на детекторе КЕДР электрон-позитронного коллайдера ВЭПП-4М ИЯФ СО РАН помогли специалистам CERN с высокой точностью измерить один из параметров X(3872). Результаты опубликованы на сайте ЦЕРН.

В ЦЕРН уточнили свойства загадочной частицы X(3872) Физика, Коллайдер, Церн, Копипаста, Длиннопост

«Как правило, если какая-то частица открыта, то уже через пару лет у специалистов появляется понимание, что она из себя представляет. Исследование X(3872) уникально в том смысле, что на протяжении уже семнадцати лет с ее открытия у нас все еще нет представления о ее внутренней структуре, – рассказал сотрудник коллаборации LHCb, старший научный сотрудник Института теоретической и экспериментальной физики им. А.И. Алиханова НИЦ «Курчатовский институт» (ИТЭФ), кандидат физико-математических наук Иван Беляев. – Нам были известны лишь ее довольно необычные свойства. Во-первых, при большой массе X(3872) ее ширина настолько маленькая, что мы практически не видели ее, а, во-вторых, ее масса совпадает с суммой масс двух других частиц – D0 и D*0 (D-ноль-мезон и возбужденный D-ноль-мезон)».

Частица X(3872) очень интересна специалистам. Статья, в которой сообщалось об открытии этого состояния, высокоцитируемая, на нее дается свыше 1700 ссылок. Это самая цитируемая работа эксперимента Belle. При этом для подобных экспериментальных работ уже 500 ссылок считается рекордом.

«Гипотез о природе частицы X(3872) довольно много, но основных три, – рассказал главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН, участник коллаборации LHCb, доктор физико-математических наук Семен Эйдельман. – Например, гипотеза тетракварка предполагает, что частица состоит из c кварка и анти-c кварка, а также пары легких кварка и антикварка (u или d). Другая гипотеза описывает X(3872) как молекулу... Третья гипотеза, которую выдвинул выдающийся российский и американский физик-теоретик Михаил Волошин (Университет Миннесоты), называется адрочармоний – состояние, в центре которого связанные c и анти c кварки, а вокруг них облако легких пи-мезонов, то есть совокупность легкого адрона и чармония». Семен Эйдельман пояснил, что сегодня физическое сообщество склоняется к мнению, что X(3872) – это и обычное связанное состояние c кварка и анти c кварка, и молекула одновременно.

Полный текст новости, понятный только специалистам, можно прочесть по ссылке

Показать полностью
54

«Графит науки»

Почему бы благородным донам не разбавить разговоры о термояде обычными человеческими фотографиям? Опять же, разбавим изоляцию виртуальной прогулкой.

Однажды в нашей деревне прошёл фестиваль стрит-арта. С учётом числа кандидатов наук на квадратный километр деревни фестиваль назвали «Графит науки» и сделали вполне тематическим. Как-то осенью меня подбили на то, чтобы все их посмотреть, а заодно и сфотографировать.


1. Стена 18 корпуса ИЯФ, ул. Будкера, напротив дома 1.

Может показаться, что просто мальчик и девочка просто играют в мячик. Иллюзию сбивают названия с датами и знаки «+» и «-» на мячиках.

А ещё схематичное изображение детектора элементарных частиц ровно по центру. И на стене изображён коллайдер (ускоритель на встречных пучках) мячиков и антимячиков. Мячики и антимячики аннигилируют в центре, а детектор измеряет количество, массу и энергию осколков. Два из семи действующих коллайдеров именно за этим забором и работают.

В колонках текста перечислены — логику выбора я не уловил — некоторые из работавших и работающих коллайдеров, а ещё фамилии Рольфа Видероэ и Дональда Керста. Фамилии Будкера на этой стене нет, но она есть на главном входе в институт.

«Графит науки» Стрит-Арт, Новосибирск, Академгородок, Наука, Коллайдер, Лиса, Денисовский человек, Длиннопост

2. Ещё одно изображение на тему ускорителей на встречных пучках — позади ТЦ на Ильича, 6. Но здесь без символизма, здесь просто графическое изображение ускорителя и двух детекторов.

«Графит науки» Стрит-Арт, Новосибирск, Академгородок, Наука, Коллайдер, Лиса, Денисовский человек, Длиннопост
«Графит науки» Стрит-Арт, Новосибирск, Академгородок, Наука, Коллайдер, Лиса, Денисовский человек, Длиннопост

3. Ещё одна популярная тема — денисовский человек (можно найти много постов по тегу, например, вот).

Этот — на стене третьего общежития НГУ (Пирогова, 4). Человека открывали по фрагментам ДНК из нескольких мелких костей, найденных в Денисовой пещере. Кости, ДНК и много фрагментов — присутствуют.

«Графит науки» Стрит-Арт, Новосибирск, Академгородок, Наука, Коллайдер, Лиса, Денисовский человек, Длиннопост

4. Аэтот — «Палеогенетика» на стене дома 19 по ул. Терешковой. Человек и петроглифы:

«Графит науки» Стрит-Арт, Новосибирск, Академгородок, Наука, Коллайдер, Лиса, Денисовский человек, Длиннопост

5. Пятая общая тема — одомашненные лисы академика Беляева. Изящный эксперимент, про который здесь уже писали: тут, тут и далее по тегу.

«Графит науки» Стрит-Арт, Новосибирск, Академгородок, Наука, Коллайдер, Лиса, Денисовский человек, Длиннопост

6. Эти лисы на подпорной стенке возле Коптюга, 11 не с фестиваля — но тоже одомашненные.

«Графит науки» Стрит-Арт, Новосибирск, Академгородок, Наука, Коллайдер, Лиса, Денисовский человек, Длиннопост

7. А это памятник Беляеву и лисе возле Института Цитологии и Генетики на Коптюга, 10:

«Графит науки» Стрит-Арт, Новосибирск, Академгородок, Наука, Коллайдер, Лиса, Денисовский человек, Длиннопост

8. И ещё пара стен с фестиваля: «Редактирование генома» за Ильича, 6 (рядом с ускорителем со второй фотографии):

«Графит науки» Стрит-Арт, Новосибирск, Академгородок, Наука, Коллайдер, Лиса, Денисовский человек, Длиннопост

9. И несколько упоротая «Биоинформатика» на стене 7 общежития НГУ на Пирогова, 18:

«Графит науки» Стрит-Арт, Новосибирск, Академгородок, Наука, Коллайдер, Лиса, Денисовский человек, Длиннопост
Показать полностью 9
160

Новосибирские физики разработали покрытие для вакуумных камер Большого адронного коллайдера

Ученые Института ядерной физики им. Г.И.Будкера (ИЯФ СО РАН, Новосибирск) разработали новый материал для Большого адронного коллайдера (БАК), сообщил журналистам директор ИЯФ Павел Логачев 10 марта.

Он напомнил, что активная фаза модернизации БАК запланирована на 2024 - 2028 гг., предполагается повысить производительность установки в пять раз.

"Стенка вакуумной камеры покрывается неким покрытием, которое адсорбирует на себя газ, обеспечивая сверхвысокий вакуум при воздействии на эту стенку мощного синхротронного излучения. И такое покрытие было найдено, которое позволяет решить задачу с таким шагом по производительности в пять раз у Большого адронного коллайдера. В этом году у нас первые результаты испытания на ВЭПП-2000 появились. Это аморфное углеродное покрытие", - сказал он.

Он отметил, что спектр излучения протонов на тех энергиях, которые будут достигаться в Большом адронном коллайдере, практически идентичен спектру излучения электронов в электрон-позитронном коллайдере ВЭПП-2000, работающем в ИЯФ.

Кроме того, сказал он, для модернизации Большого адронного коллайдера разработаны системы вывода энергии, запасенной в сверхпроводящих магнитах, сопоставимой с энергией небольшого самолета, летящего с большой скоростью.

"Эту энергию в случае аварийного выхода из сверхпроводящего состояния надо как-то утилизировать, иначе произойдут взрывы, которые разрушат установку. Есть специальная система, которая следит за аварийным выводом энергии, она разработана и сделана в ИЯФ", - сказал он.

Как сообщалось, ИЯФ заключил соглашение с Европейской организацией по ядерным исследованиям (ЦЕРН) об участии в модернизации Большого адронного коллайдера.

Соглашение заключено в рамках договора между РФ и ЦЕРН, обновленный вариант которого был подписан на заседании комитета "Россия - ЦЕРН". Новый договор предполагает не только участие России в экспериментах ЦЕРН, но и определяет область интересов Европейской организации по ядерным исследованиям в российских проектах.

Большой адронный коллайдер построен на 100-метровой глубине под границей Франции и Швейцарии. Он представляет собой кольцевой туннель, в котором установлен ускоритель заряженных частиц (протонов). При их столкновении на околосветовых скоростях должны рождаться новые элементарные частицы, изучение которых даст ответ на вопрос, что происходило в первые мгновения после Большого взрыва.

ИЯФ СО РАН - крупнейший академический институт России, один из ведущих мировых центров в области физики высоких энергий и ускорителей, физики плазмы и управляемого термоядерного синтеза.

Источник

663

(282/366) 10 сентября впервые запущен БАК

У физиков есть традиция: каждые шестнадцать миллиардов лет они собираются и запускают большой адронный коллайдер.
© бородатый баян

После 5 лет строительства (с 2001 по 2006 годы) и пары лет подготовки , 10 сентября 2008-го года был впервые запущен большой адронный коллайдер, который является самой большой экспериментальной установкой в мире: протяженность основного кольца составляет чуть более 26 километров. Предназначен БАК для изучения продуктов столкновения разогнанных частиц, поиска и изучения всяких бозонов Хиггса и созданию карманных черных дыр с карточными играми и официантками. Запуск был очень важным событием, но радость продолжалась не долго, ведь уже 19 сентября в БАК-е случилась авария. Я не силен в терминах, которые на меня высыпал интернет, но суть такова: в следствии увеличения силы тока образовалась электрическая дуга, которая расплавила один из контактов какого-то магнита, в следствии чего в гелиевой системе охлаждения произошла разгерметизация и открылся портал в другой мир и из него повалила всякая нечисть произошла утечка шести тонн жидкого гелия и следующий почти год ушел на ремонт, новые испытания и отладку. Я надеюсь люди, которые знают про БАК и испытания больше меня, сейчас набегут и расскажут (и поправят меня если я не прав) обо всем в комментариях.


Моё представительство в телеграме

Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: