Гидродинамический аналог излучения из масла

17.02.2023

Американские и французские ученые получили в вибрирующем сосуде с маслом гидродинамический аналог излучения - эффекта из квантовой оптики. Из-за вибраций на поверхности масла образовывались волны, провоцировавшие появление капель подобно тому, как ансамбли атомов способны излучать свет через коллективное взаимодействие между собой. Эксперимент физиков осветил особенности квантового эффекта, а также найдет применение в расчетах гидродинамических систем.

Когда атомы в ансамбле находятся очень близко друг к другу, на меньшем расстоянии, чем длина волны, они взаимодействуют друг с другом посредством электромагнитного поля, что позволяет им коллективно испускать фотоны, причем с большей интенсивностью, чем каждый отдельный атом. Это явление называется сверхизлучением (superradiance) и представляет не только теоретический интерес для ученых, но и практический, ведь его можно использовать в самых разных областях, связанных с оптикой: от лазеров до квантовых информационных технологий.

В своей работе физики Массачусетского технологического института продемонстрировали аналогичное сверхизлучению явление, однако в сосуде, заполненном маслом.

Создание гидродинамических аналогов квантовых явлений, в основе которых так же лежат волны, физики занимаются давно. К примеру, есть гидродинамические версии эффекта Казимира, эффекта Ааронова - Бома и даже опытов с темными дырами. Они позволяют изучать явления, которые напрямую изучать сложно или даже невозможно. В своих экспериментах физикам удалось зафиксировать несколько существенных особенностей надизлучения, воспроизведя его в вибрирующем сосуде с маслом, в котором атомами выступили полости на дне, а излучение проявлялось в появлении капель на поверхности от волновой связи между ними.

Для исследования ученые создали емкость с двумя углублениями глубиной 6 миллиметров и диаметром 7 миллиметров, расстояние между которыми изменяли в диапазоне от 8 до 12 миллиметров. Они служили резонаторами, над которыми тонким слоем 0,75 миллиметра разлили масло. Вся конструкция подвергалась вибрациям с частотой у 39 герцов с разной амплитудой, которую физики подбирали к преодолению так называемой границы Фарадея - границы, за которой на поверхности появлялись рябь (волны Фарадея). Выяснилось, что даже на столь значительных расстояниях волновое поле возмущения одного резонатора может достигать другого, что дает им возможность осуществлять дальнодейственные взаимодействия.

Брыжейки наиболее интенсивно проявлялись над резонаторами, от поверхности вблизи которых отрывались капли. Поскольку волны обоих резонаторов встречались и интерферировали, это влияло и на образование капель. Количество формируемых в секунду капель физики и принимали как излучение. В созданной ими системе появление капель является аналогом излучения фотона через коллективное взаимодействие атомов.

Кроме усиления излучения, гидродинамический эксперимент с надизлучением имеет еще несколько общих ключевых черт с надизлученням из квантовой оптики. Воспроизвести субизлучение помогла бы другая геометрия резонаторов. Как пишут исследователи, образование капель в их системе станет новой платформой для изучения гидродинамических аналогов явления коллективного излучения частиц и дальнейшего расширения области гидродинамических аналогов квантовых явлений.

<< Назад: Прицеп-зарядка для электрокаров 17.02.2023

>> Вперед: Наушники Corsair HS55 и HS65 16.02.2023

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Искусственный мозговой матрикс 29.11.2025

Биоинженерия стремительно выходит за пределы традиционной работы с клетками и биоматериалами. Ученые пытаются не просто выращивать ткани, но и воссоздавать механизмы, управляющие жизнью клеток в реальном организме. Одним из наиболее амбициозных направлений стала разработка искусственных матриксов, которые могли бы подменить природную среду и дать исследователям возможность изучать работу мозга без участия биологических компонентов. На этом фоне работа специалистов Калифорнийского университета в Риверсайде представляет собой особенно заметный шаг вперед. В центре их исследования - платформа BIPORES, созданная полностью из синтетических веществ. Цель проекта заключалась в попытке смоделировать сложную, многослойную структуру внеклеточного матрикса, который в настоящем мозге обеспечивает питание, связь и организацию нервных клеток. При этом разработчики сознательно отказались от каких-либо белков, традиционно необходимых для прикрепления клеток, таких как ламинин или фибрин. Это решени ...>>

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Случайная новость из Архива Радиопосуда в столовых 06.03.2007 Один из немецких производителей фарфоровой столовой посуды начал выпуск тарелок и чашек со встроенной микросхемой, которая в столовых самообслуживания при подходе клиента к кассе радирует кассовому аппарату названия и цены выбранных блюд и напитков. Микросхемы программируются при раскладке блюд на тарелки. Тарелка или чашка, внешне ничем не отличающаяся от обычной, выдерживает не менее ста тысяч циклов использования с мытьем в посудомоечной машине. Температура напитков или блюд может доходить до 85 градусов Цельсия, но нельзя ставить такую посуду в микроволновую печь - микросхемы сгорят. Новую систему установила в своей столовой фирма "Даймлер-Крайслер", и очереди на раздаче исчезли.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025