Численное моделирование впервые с хорошей точностью воспроизвело все детали перехода к турбулентности. Благодаря этому успеху получает поддержку новый взгляд на турбулентность.
Течение жидкости в трубах при разных скоростях выглядят совершенно по-разному. Медленное движение ламинарно: жидкость течет плавно, ровно и упорядоченно, без рывков и завихрений. При больших скоростях движение становится турбулентным, то есть беспорядочно завихренным.

Чтобы в каждом конкретном случае узнать, будет течение ламинарным или турбулентным, надо вычислить число Рейнольдса Re — безразмерную величину, равную произведению скорости течения, диаметра трубы и плотности жидкости, поделенному на ее вязкость. Например, для воды, текущей по трубе диаметром 10 см со средней скоростью 1 м/с, число Рейнольдса примерно равно 10 000. Экспериментально известно, что течения с Re < 1000 ламинарны, а с Re равным нескольким тысячам и выше — турбулентны, и где-то в области от 1 до 2 тысяч происходит переход к ту ... Читать дальше »

В экспериментах, проведенных в Массачусетском технологическом институте, наблюдалось тридцатикратное замедление распада нестабильной системы за счет квантового эффекта Зенона и впервые было проведено сравнение импульсного и непрерывного наблюдения за квантовой системой.

В квантовой физике есть так называемый квантовый эффект Зенона, получивший свое название из-за схожести с известной апорией Зенона «Ахиллес и черепаха». Суть этого эффекта состоит в том, что наблюдение за нестабильной частицей (то есть простая проверка — распалась или не распалась) вызывает замедление ее распада. В предельно жесткой формулировке утверждается, что непрерывное наблюдение за нестабильной частицей вообще не даст ей распасться.

Происхождение этого парадоксального явления можно в самых простых словах объяснить так. В квантовой механике любое измерение или даже наблюдение «возмущает» измеряе ... Читать дальше »

Рис. (Создание маскирующей оболочки, делающей предметы невидимыми для посторонних глаз, по-видимому, вполне реально).

Математики доказали, что любой объект можно сделать полностью невидимым для постороннего наблюдателя на всех длинах волн. По крайней мере, в принципе.

Некоторое время назад в СМИ наблюдалось оживление, связанное с открытием принципиальной возможности сделать объект невидимым для постороннего наблюдателя и практической реализацией этой идеи в микроволновом диапазоне (см. статью Эльфийский плащ стал реальностью). Подчеркнем, что речь не идет о том, чтобы как-то спрятать предмет — спрятать его можно и в непрозрачном ящике. Стоит вопрос: как сделать так, чтобы наблюдатель вообще не догадался, что в (кажущемся ему) пустом пространстве на самом деле что-то находится.

В этой истории есть интересный момент, на который обычно не ... Читать дальше »

Рис.(Сеть из детектирующих элементов может выработать синхронный отклик даже на подпороговое внешнее воздействие при достаточно сильном шуме. На этой иллюстрации показана эволюция такой сети под действием слабого периодического воздействия. По горизонтальной оси отложен номер элемента сети, по вертикальной — время; цвет кодирует состояние элемента (0 или 1). В отсутствии шума столь четкого периодического отклика не наблюдается)

Оптимальная беспорядочность, заложенная в сложной системе, может резко повысить ее чувствительность к слабым внешним воздействиям. Не исключено, что такой резонанс играет важную роль в био- и экосистемах.

Хаотическое воздействие, или попросту шум, обычно считается вредной помехой, препятствующей нормальному функционированию устройств. Физикам, однако, давно известно, что в определенных ситуациях шум может игр ... Читать дальше »

Американские физики рассмотрели модель эволюции вселенной, которая похожа на нашу во всех отношениях, кроме одного — в ней нет слабого взаимодействия. Оказывается, что и в таком «обедненном» мире возможен первичный нуклеосинтез, приводящий к рождению водорода и гелия в «нашей» пропорции. В «неслабой» вселенной теоретически возможно даже возникновение жизни.

В последнее время космологи все чаще занимаются моделированием различных вселенных. Идейной основой этих усилий стали результаты Рафаэля Буссо и Джозефа Полчински, полученные на основе объединения теории суперструн с инфляционными космологическими моделями (R. Bousso, J. Polchinsky. Quantization of four form fluxes and dynamical neutralization of the cosmological constant // Journal of High Energy Physics, 6, p. 6. 2000). В этой работе показано, что инфляция рождает миры со множеством возможных состояний физического вакуума и тем самым со множеством базовых физических законов. Число таких состояний хотя и конечно, но чрезвычайно ... Читать дальше »

Эксперименты итальянских физиков позволили наконец-то дать окончательное объяснение явлению быстрого звука в воде. Из двух существующих сегодня теорий — вискоэластичной и двухкомпонентной — эти эксперименты подтвердили первую и опровергли вторую.

В обычных условиях скорость звука в воде составляет примерно 1,5 километра в секунду и не зависит от частоты звуковой волны. Однако уже давно известно, что ультразвуковые колебания с частотой несколько терагерц (1 терагерц = 1012 Гц) распространяются в воде со скоростью примерно вдвое большей. Это явление было открыто экспериментально 20 лет назад, намеки на него появлялись и при численном моделировании динамики воды на атомарном уровне, но несмотря на всё это общепринятого его объяснения до сих пор не было. Только сейчас, благодаря экспериментам итальянских физиков, опубликованных в статье S. C. Santucci et al., Physical Review Letters, ... Читать дальше »

Впервые надежно зарегистрирован процесс одиночного рождения топ-кварка, за которым физики охотятся уже много лет. Ключевую роль сыграли «умные» алгоритмы обработки информации. Разработанные методы должны помочь в поиске бозона Хиггса.

Согласно Стандартной модели элементарных частиц, вещество состоит из кварков и лептонов. Кварки и лептоны обладают разнообразными свойствами, однако среди них особняком стоит топ-кварк (t-кварк).

Топ-кварк — не только самая тяжелая из известных на сегодня частиц материи , но и сильнее всего из них взаимодействует с «глубинным фундаментом» современной физики элементарных частиц — с не открытым еще бозоном Хиггса и, возможно, с другими гипотетическими частицами, которые с завидной регулярностью выдумывают теоретики. Именно поэтому изучение топ-кварка предоставляет редкую возможность «заглянуть» в мир тяжелых, до сих пор не обнаруженных частиц с помощью косвенных измерений.

Стандартный путь изучения свойств элементарных частиц таков. Исходные час ... Читать дальше »

На рис. часть ускорителя UNILAC, в котором в результате бомбардировки ионами магния-26 мишени из кюрия-248 родился дважды магический хассий-270 с периодом полураспада около 22 секунд (фото с сайта focus.aps.org).

Интернациональный коллектив физиков сообщил о получении чрезвычайно долгоживущего изотопа хассия, 108-го элемента периодической системы. Эту работу выполнили 24 исследователя из Германии, России, США, Швейцарии, Японии, Китая и Польши.

Хассий (hassium) впервые был синтезирован в 1984 году на линейном ускорителе UNILAC Института физики тяжелых ионов (Gesellschaft für Schwerionenforschung mbH, GSI), расположенного в окрестностях Дармштадта в федеральной земле Гессен (Германия). Имя нового элемента было выбрано в честь старого латинского названия Гессена — Hassia. В тех экспериментах удалось изготовить лишь несколько ат ... Читать дальше »

Теоретические расчеты показали, что можно создать метаматериал, поддерживающий распространение световых пуль — локализованных, нерасплывающихся и легко управляемых сгустков света.

Оптика — один из старейших разделов физики — переживает в наши дни настоящее возрождение. Классикам этой науки и не снилось то, что современная физика умудряется делать со световым лучом. Скорость света меняется при переходе из одной прозрачной среды в другую, но это изменение очень невелико — максимум в два с половиной раза для природных материалов. Однако за последние годы физики научились изготавливать материалы со столь экзотическими оптическими свойствами, что им уже не составляет труда замедлить в них свет в триллионы раз, вообще остановить и «подержать» некоторое время световой импульс или, наоборот, заставить его распространяться с групповой скоростью, превышающей скорость света — правда, только внутри кюветы с активной средой. (Это, конечно, ни в коей мере не нарушает постулаты теории относительн ... Читать дальше »

  Исследовательская группа, возглавляемая профессором Флоридского университета Леонидом Морозом, установила, что организм, обнаруженный в водах Балтики в 1949 году, относится к новому типу животных, сообщает Lenta. По данным генетического анализа, существо, представляющее род ксенотурбелла (Xenoturbella), внешне походящее на червя, является представителем группы, давшей начало позвоночным, а также ланцетникам и оболочникам. Первоначально генетические тесты показали, что ксенотурбелла относится к моллюскам. Однако, как выяснилось, ДНК моллюсков попадала в исследовавшийся материал вследствие того, что это существо питается яйцами моллюсков и эволюционно ушло от них не очень далеко. Проведенное в лаборатории Мороза более точное исследование генома, включавшее идентификацию около 1300 генов из ДНК ядер и митохондрий клеток ксенотурбеллы, подтвердило, что род этих животных должен быть отнесен к отдельному ... Читать дальше »