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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Невидимые сенсоры, которые не искажают измеряемые ими магнитные поля 03.05.2018 Практически все датчики магнитных полей, используемых в современных компьютерах, автомобилях, самолетах и других системах, вносят значительные искажения в измеряемые ими магнитные поля. Эти искажения могут стать источником больших проблем в некоторых областях применения, к примеру, в медицинской или научной аппаратуре, которая проводит сверхвысокоточные измерения. Помимо этого, вносимые искажения могут стать причиной возникновения перекрестных паразитных связей в системах, в которых используется множество датчиков различного типа. Ученым из Автономного университета (Autonomous University of Barcelona), Барселона, Испания, удалось найти решение описанной выше проблемы. Созданные ими сенсоры являются "невидимками" с магнитной точки зрения, другими словами, эти сенсоры не вносят никаких искажений в магнитные поля, но позволят произвести измерения этих полей. "Это является первым в своем роде магнитным "невидимым датчиком" - рассказывает Роза Маш-Батлле (Rosa Mach-Batlle), - "При этом, уровень "невидимости" этого датчика можно регулировать от полной невидимости до полной видимости". Основанная масса датчиков магнитного поля изготавливается на основе ферромагнитных материалов, которые выступают в роли усилителей снимаемых сигналов. Однако обратной стороной этой медали является то, что ферромагнитные материалы вносят искажения в форму и силу магнитного поля. Ранее были сделаны попытки сделать "невидимый" магнитный датчик, облачив ферромагнитный активный элемент этого датчика в подобие магнитного "плаща-невидимки". Однако, такой подход полностью изолировал датчик от магнитного поля, лишив его возможности производить измерения. Основой нового датчика-невидимки является сферическая магнитная оболочка, форма которой компенсирует и изолирует искажения магнитного поля, вносимые находящимся внутри чувствительным элементом этого датчика. В этой оболочке создана масса тонких зазоров, через которые внешнее магнитное поле достигает чувствительного элемента, позволяя ему производить измерения. Максимальная степень "невидимости" этого датчика возникает в случае, если измеряемое магнитное поле однородно и внутренний чувствительный элемент датчика так же имеет сферическую форму. Сферическая оболочка, которая окружает датчик, должна иметь такие магнитные свойства, которыми не обладает ни один материал естественного происхождения. Эти свойства были приданы оболочке путем ее изготовления из материала с искусственной сложной структурой, так называемого метаматериала, основой которого является высокотемпературный сверхпроводниковый материал. В своих дальнейших исследованиях ученые планируют использовать подобные решения для создания высокоэффективного магнитного "плаща-невидимки". Это, в свою очередь, может быть использовано для создания устройств, которые должны функционировать в условиях присутствия сильных переменных магнитных полей, или устройств, позволяющих придавать магнитным полям заданную сложную форму.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026