Физики заявляют, что даже в идеальном вакууме может быть трение

28 Февраля 2017 в 15:00, Николай Хижняк 9 423 просмотра 39

Один из фундаментальных постулатов современной физики гласит, что в среде идеального вакуума – пространстве, не содержащем какую-либо материю, – не может существовать такого процесса, как трение, потому как полностью пустое пространство не может воздействовать этой силой на объекты, проходящие через него.

Несмотря на это общепринятое мнение, физики из Великобритании установили, что распадающийся атом, проходящий через среду полного вакуума, будет испытывать воздействие фрикционной силы. Более того, ученые смогли выяснить, что это явление скорее подкрепляет, а не опровергает общую теорию относительности Эйнштейна.

«Мы потратили немало времени на поиск возможных ошибок в расчетах и еще больше, изучая другие странные нестыковки, пока не обнаружили, как оказалось, довольно очевидного решения», — рассказал порталу Phys.org Маттиас Соннлайтнер из Университета Глазго.

При проведении расчетов для предсказания поведения распадающегося атома, двигающегося через идеальный вакуум, Соннлайтнер и его коллеги обнаружили кое-что странное. Физикам давно известно, что идеальный вакуум не может прикладывать какие-либо силы на атомы, однако все же способен особым образом с ними взаимодействовать.

К настоящему моменту ученые не способны создать условия идеального вакуума, потому что никакой уровень проверок не в состоянии обеспечить чистоту эксперимента, создав уверенность в том, что какой-нибудь атом не просочится внутрь этого пространства. Однако расчеты предсказывают, что теоретический идеальный вакуум на самом деле будет заполнен своей собственной особой энергией, а также «виртуальными» парами из частиц-античастиц, обладающих возможностью неожиданно появляться и так же неожиданно исчезать.

Это описание идеального «пустого, но не пустого» вакуума вытекает из аспекта квантовой механики, носящего название принципа неопределенности Гейзенберга, который говорит о бесчисленных теоретических виртуальных частицах, появляющихся и исчезающих в вакууме в случайный момент времени. Эти квантовые сдвиги создают случайные флуктуирующие электрические поля, и расчеты команды из Глазго описывают, как эти поля могут взаимодействовать с атомами, двигающимися в этот момент через пространство вакуума, поглощая энергию и переходя в возбужденное состояние.

По мере того, как находящийся в состоянии возбуждения атом будет распадаться на более низшее энергетическое состояние, он будет способен в случайном направлении излучить фотон (частицу света). Исследователи рассчитали, что когда двигающийся атом будет излучать фотон в противоположном своему движению направлении, то в этот момент будет создаваться фрикционная сила, которая будет отображена в виде снижения скорости движения этого атома. Если на практике это действительно так, то это будет противоречить принципу относительности, поскольку в данном случае будет подразумеваться, что «наблюдатель», в зависимости от того, где он будет находиться относительно этого атома, должен будет видеть атом, двигающийся с разной скоростью.

Соннлайтнер говорит, что его команда «потратила недели на то, чтобы найти правильный ответ», и решение свелось к неожиданно простой формуле E = mc2. Ученые поняли, что распадающийся атом в момент своего движения и излучения фотона в случайном направлении будет при этом терять небольшой запас энергии, а также массы. Это количество массы принято называть дефектом массы, и это значение настолько ничтожно, что никогда не измерялось в таком контексте раньше.

«Это та самая масса в знаменитом уравнении E = mc2 Эйнштейна, которое описывает количество энергии, необходимое для разделения ядра атома на составляющие его протоны и нейтроны. Ее еще называют энергией связи ядра. Термин широко применяется в ядерной физике, которая имеет дело с большими энергиями связи, но, как правило, считается незначительным в атомной оптике, так как оперирует очень малыми энергетическими значениями».

Когда исследователи подставили значение дефекта массы в свои вычисления и использовали формулу E = mc2 для решения, они обнаружили, что при потере незначительного значения массы при распаде атом на самом деле теряет импульс, а не скорость.

В отношениях между трением, импульсом и скоростью, где трение рассматривалось бы как результат изменения импульса вследствие потери скорости, ученые рассматривают потерю импульса в качестве результата изменения массы атома. Его скорость при этом остается постоянной, как и должна. Таким образом, наличие трения в вакууме не нарушает теорию относительности. На самом деле подобное поведение предсказано в специальной теории относительности, где говорится, что потеря массы способна вызывать едва заметную потерю импульса.

«Своими расчетами мы показали, что распадающийся атом действительно сталкивается с силой, имеющей сходство с трением. Однако эта сила представлена в виде изменения импульса вследствие изменения внутреннего значения массы и энергии атома, и она совсем не связана с его замедлением».

Теперь исследователи хотят проверить, будет ли проявляться этот феномен, если атом будет поглощать, а не излучать фотон. И возможно, эту информацию можно будет использовать для объяснения результатов еще одного исследования, которое тоже намекало на наличие трения в идеальном вакууме. В 2011 году физики предположили, что вакуум действительно может обладать трением, если большой объем находящихся в нем «виртуальных» частиц будет двигаться в противоположную сторону находящегося в нем физического объекта.

Доказать это в реальных условиях пока не удалось, но одна вещь известна наверняка уже сейчас: странные вещи порой происходят в полной пустоте.

Физики заявляют, что даже в идеальном вакууме может быть трение

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

39 комментариев

  1. MrBin

    Здесь важно именно определение вакуума - кто забыл - посмотрите в учебнике
    например между звёздами типа вакуум - а есть ударные волны межзвёздного газа, передача энергии между молекулами.ионами газа и много других явлений. Получается хоть среда очень разряжена, но по определению это - не вакуум! За счёт колоссальных размеров галактики и т.д.

    по поводу описанного эффекта - нужны повторные независимые опыты и проверки - очень интересный процесс и очень фундаментальный

    • Rifter

      Какие опыты, проверки?! Возбужденный атом испустил фотон при этом потеряв энергию и соответственно импульс. В чём тут открытие?!!1

      • bla-3

        Согласен, начав читать описание эксперимента, как-то само додумалось "потеря фотона=энергия=масса=импульс". Это школьный курс физики. Где тут открытие - непонятно, может не договорили чего? (отправлено из приложения Hi-News.ru)

        • nim_cch

          Они октрыли что энергии стало меньше, но скорость не поменялась несмотря на E = MC^2.

  2. Rifter

    Боже, вот уж действительно грантоеды занимающиеся ерундой. Потерю импульса обозвали трением, ну не де билы? "Открытие" они сделали.

    "Соннлайтнер говорит, что его команда «потратила недели на то, чтобы найти правильный ответ», и решение свелось к неожиданно простой формуле E = mc2"
    Ещё и на весь мир об этом рассказали, позорники.
    Гнать в шею таких "учёных" нужно!

    • ponchic

      Не подскажите формулу скорости потери интеллекта при полном сидении на диване?

      • Rifter

        Не бойся, тебе уже давно нечего терять. Так что сиди себе спокойно и не переживай. =)

        • ponchic

          Я не сижу на диване и не гадю под новостями, может тебе нечего терять? Троль игнор

          • Rifter

            Тебе любой физик подтвердит, что это "открытие" на уровне школьного эксперимента, а эти горе-учёные ещё и неделями думали, где же они про##али.

            • ponchic

              я понял, а ты что делаешь хотя-бы? Даешь им советы в коментах на богом забытом сайте?

    • Aldo

      Ну он же не просто теряет фотон, а теряет потому, что до этого поглощает энергию, которая образуется путём квантовых флуктуаций. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  3. lesnoi5

    Извините конечно за вопрос, что за виртуальные частицы? Откуда берутся? Из чего примерно состоят? И какую вообще роль они играют?


    ?

    • Elitnyy

      Считается, что в вакууме постоянно образуются и распадаются разные частицы. Предполагается, что они вызывают, в частности, и испускание энергии электроном возбужденного атома, с переходом на более низкую орбиту. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

      • toge

        в статье говорится, "принцип неопределенности Гейзенберга, который говорит о бесчисленных теоретических виртуальных частицах" - разве так?

        • Elitnyy

          Вы мне? Частицы вполне себе реальные, как по мне, вроде. Может виртуальными называются они из-за своей нестабильности (отправлено из приложения Hi-News.ru)

        • Rifter

          В статье много чего говорится. Советую вам не обращать на это внимание и почитать по интересующим вас вопросам из других источников.

          Ответ на ваш вопрос: нет, это неправда.

          • Rifter

            Поправка.
            Из принципа неопределённости действительно вытекает существование квантовых флуктуаций.

    • nim_cch

      Их нет это все выдумки квантовой религии, которая этой идеей заткнула нестыковку в своих расчетах и реальных опытов.

  4. imamontik

    После фразы - "британские ученые сделали" в голове пронеслись мысли - " Щас будет интересно!!!!!" ))))) (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  5. Elitnyy

    Говорят творцов миров создала Разумная Пустота, которая обеспечивает их энергией, женский пол связан с этой пустотой и заряжает энергией мужчин через секс. Мужской аспект творца изучает женский аспект - бесконечную пустоту, в которой есть все, и которая может рождать новое. Но из-за чрезмерной усложненности мира, созданного мужским аспектом творца энергия плохо течет, и течет глупо, женский аспект эксплуатируется. Из-за этого энергия перестала поступать в миры мужского аспекта от женского аспекта, что приведет к тому, что звезды погаснут, что уже имело место в более ранних вселенных. Для решения этой проблемы была создана солнечная система со сверхвысоким содержанием эмоциональной энергии, и люди, как мини версии творцов (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  6. Elitnyy

    Предполагают, что СВЧ движитель Mdrive работает взаимодействуя с вакуумом. Хотя, возможно, как и движитель-генератор Серла, взаимодействует с магнитным полем Земли, по принципу НЛО (гуглить мою статью "Подробное научное описание принципа полета НЛО") (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  7. MrBin

    "установили, что распадающийся атом, проходящий через среду полного вакуума,"
    в каком смысле "распадающийся атом"- ядерное превращение? обычный переход электрона на более низкий энергетический уровень? превращение атома в ион и электрон? ещё вариант? - требуется пояснение
    вообще процедура их опытов оч плохо описана

    • Valkiria

      Как вы пришли к выводу, что распадающийся атом - это переход электрона на некий энергитический уровень? И причём тут ион и электрон?

  8. koshertiytuz

    "Физики заявляют" звучит как "Британские ученые", дальше простыню не читал ибо у яйцеголовых грантоедов мозги пухнут, тупые они и очень сильно ту-пы-е.

    • Valkiria

      Ну раз об этом заявил мамкин диванчик из периферии, то всем сайтом верим :-)

  9. gta14

    параметрическое излучение физического вакуума тормозит

  10. RiotMakeR

    о да ... у пустоты есть своя "особая" энергия ... там что то само по себе то возникает то пропадает ... глубина и обоснование опытов на высоте - не хватает еще магии и паронормальных явлений до кучи

  11. Hralain

    Я бы объяснил потерю энергии тем, что фотон излучаемый фотон тормозит атом, они же говорят, что он в противоположную сторону движется, причём тут вообще сила трения?????????

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.