Релятивистское сжатие электрического поля

02.12.2022

Ученые из Института лазерной инженерии Университета Осаки впервые использовали сверхбыстрые электрооптические измерения, чтобы визуализировать сжатие электрического поля, окружающего электронный луч, движущийся со скоростью, близкой к скорости света, и продемонстрировали процесс генерации.

Согласно теории относительности, для точного описания движения объектов, пролетающих мимо наблюдателя со скоростью, близкой к скорости света, необходимо использовать "преобразование Лоренца", которое объединяет пространственные и временные координаты. Голландский физик смог объяснить, как эти преобразования приводят к самосогласованным уравнениям для электрических и магнитных полей.

Хотя различные эффекты относительности были многократно доказаны с очень высокой степенью экспериментальной точности, все еще существуют части общей теории относительно (и СТО в том числе), которые еще предстоит раскрыть в экспериментах. Как ни странно, сжатие электрического поля в ходит в их число: современное понимание электромагнетизма основано на принципах эйнштейновской физики.

Теперь исследовательская группа из Университета Осаки впервые продемонстрировала этот эффект экспериментально. Они измерили профиль кулоновского поля в пространстве и времени вокруг высокоэнергетического электронного пучка, генерируемого линейным ускорителем частиц. Используя сверхбыструю электрооптическую выборку, они смогли зарегистрировать электрическое поле с чрезвычайно высоким временным разрешением.

Ранее преобразования Лоренца времени и пространства, а также энергии и импульса были продемонстрированы в экспериментах по замедлению времени и энергии массы покоя, соответственно. Тогда физики рассмотрели аналогичный релятивистский эффект, который соответствует преобразованию Лоренца электромагнитных потенциалов.

Кроме того, команда наблюдала процесс сжатия электрического поля сразу после прохождения электронного пучка через металлическую пластину.

<< Назад: Утвержден единый стандарт зарядных устройств для всех гаджетов 02.12.2022

>> Вперед: Многоразовый ракетный двигатель 01.12.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Древний лед Антарктики 01.01.2026

Изучение древних ледниковых слоев - один из самых надежных способов понять, как формировался климат Земли и как он может изменяться в будущем. Недавнее открытие международной группы исследователей в Антарктике дает уникальную возможность заглянуть на миллионы лет назад и получить ценную информацию о атмосфере нашей планеты. В районе Аллан-Хиллс ученые пробурили керны древнего льда и обнаружили слои, возраст которых оценивается примерно в 6 миллионов лет. Это старейший лед, когда-либо найденный на Земле и датированный напрямую, что делает находку беспрецедентной в истории климатологии. Особое значение имеют крошечные пузырьки воздуха, запечатленные в ледяных кристаллах. Они служат настоящими "капсулами времени", сохраняя состав атмосферы прошлого. Анализ этих пузырьков позволяет восстановить климатические условия древней Земли, когда средние температуры были выше современных, а уровень океанов значительно выше нынешнего. Древние ледяные керны можно рассматривать как подробные х ...>>

Нано-уровень управления светом 31.12.2025

Современная нанофотоника стремится превратить свет в инструмент точного управления на микроскопическом уровне. Недавние исследования международной команды ученых открывают новые возможности в этой области, позволяя манипулировать светоматериальными волнами на наноуровне с беспрецедентной точностью. Такие достижения могут стать ключом к созданию сверхбыстрых коммуникационных систем и высокочувствительных сенсоров. В центре внимания исследователей оказались гиперболические фонон-поляритоны - особый тип волн, возникающих при взаимодействии света с колебаниями вещества. Эти волны способны концентрировать свет в пространственных масштабах, значительно меньших длины его волны, что позволяет создавать устройства с высокой плотностью интеграции и повышенной функциональностью. Работа велась совместно учеными из Шанхайского транспортного университета, Национального центра нанонауки и технологий Китая, а также коллегами из Испании. Они предложили двухэтапную схему возбуждения волн: сначала ...>>

Случайная новость из Архива Стук вагонов вырабатывает энергию 30.11.2012 Инженеры из Стоунбрукского университета получили национальную премию за инновационную разработку устройства по использованию энергии вибрации от железных дорог. Благодаря этому можно сэкономить миллионы долларов в год и одновременно снизить выброс двуокиси углерода в окружающую среду. Работа команды разработчиков была отмечена на ежегодной научной конференции, состоявшейся в Вашингтоне 7-8 ноября 2012 года. Команда из Стоунбрука под руководством профессора Лей Цзао и двух аспирантов Дэн Лина и Джон Ванга с кафедры машиностроения Научно-технического Центра энергетических исследований, разработали новый способ преобразования нерегулярных, хаотичных колебаний железнодорожных путей в момент прохождения поезда в упорядоченные, регулярные и однонаправленные. Это подобно тому, как электрический выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный. Суть работы этого прибора очень проста: вибрация улавливается качающимися вверх-вниз качелями, они раскручивают шестерню, которая вращает вал небольшого генератора строго в одном направлении. Так осуществляется преобразование хаотичных колебаний в периодические. Полученной энергии хватает для управления всевозможными низковольтными датчиками и переключателями. Профессор Цзао считает, что это изобретение поможет сэкономить более 10 миллионов долларов на расходы по электроснабжению железных дорог только в одном штате Нью-Йорк, наряду с сокращением выброса в атмосферу 3000 тонн CO2 в год. "В США самая длинная сеть железнодорожных путей в мире, около 140700 км, которые зачастую находятся в отдаленных от городских центров районах. И очень важно, чтобы везде осуществлялось управление так называемой сигнальной сетью, входящей в электрическую инфраструктуру современной железной дороги. Это и светофоры, и всевозможные сигнальные огни, автоматические стрелки и датчики контроля движения, - говорит профессор Цзао. - Наше изобретение поможет получать до 200 ватт электроэнергии от одного проходящего поезда". Современные виды транспорта обеспечивают потребности человечества в быстром передвижении людей и грузов на различные расстояния. Но при нынешнем уровне развития техники транспорт не является экономичным - теряется значительная часть используемой энергии. За счет всевозможных вибраций, тряски, ускорений, торможений и т.д. энергия безвозвратно рассеивается в окружающую среду. Ученые уже давно пытались найти ей применение, но устройства получались сложными и недешевыми. И вот сегодня при помощи нового устройства эту механическую энергию можно с успехом превращать в электрическую. Команда Профессора Цзао работает над преобразованием энергии вибрации в электрическую последние несколько лет. Они предполагают использовать энергию колебаний от самых различных источников, включая поезда, автомобили и океанские волны.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025