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:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Разбрасыватель минудобрений Rauch Axis 55 15.07.2026

Немецкая компания Rauch, известная своими высокоточными сельскохозяйственными машинами, представила на выставке DLG Feldtage новый флагманский разбрасыватель минеральных удобрений Axis 55. Эта модель пришла на смену предыдущей версии Axis 50.2 и стала самой крупной в актуальной линейке производителя после выхода более компактной Axis 25 в прошлом году. Новая машина сочетает в себе повышенную производительность, расширенный диапазон рабочих ширин и усовершенствованные системы контроля внесения. Одной из главных технических особенностей Axis 55 стала значительно увеличенная максимальная производительность внесения - до 675 кг удобрений в минуту. Это на 30 % больше по сравнению с предшественником. Благодаря такому показателю разбрасыватель способен обеспечивать норму внесения до 900 кг/га при рабочей ширине 36 метров и скорости движения машины 25 км/ч. При этом устройство сохраняет возможность работы с очень низкими нормами внесения, например, при распределении гранул против улиток, бе ...>>

Антоцианы черники: природная защита для зрения в темноте 14.07.2026

Специалисты все активнее изучают влияние растительных веществ на здоровье глаз. Особое внимание привлекают антоцианы - природные пигменты, которые придают яркую окраску многим ягодам и овощам. Новые данные показывают, что эти соединения способны не только защищать клетки глаз от окислительного стресса, но и ускорять восстановление родопсина - ключевого пигмента, отвечающего за способность видеть в условиях низкой освещенности. Антоцианы содержатся в большом количестве в чернике, голубике, ежевике, черной смородине, а также в краснокочанной капусте и некоторых других красных, синих и фиолетовых продуктах. Эти вещества обладают мощными антиоксидантными и противовоспалительными свойствами. Они помогают нейтрализовать активные формы кислорода, которые повреждают клетки сетчатки и способствуют развитию хронического воспаления. По данным исследователей, антоцианы оказывают комплексное положительное влияние на зрительную систему. Они улучшают микроциркуляцию крови в сетчатке, поддержива ...>>

Случайная новость из Архива Быстрая ходьба поможет жить дольше 10.06.2018 В ходе исследования, проведенного в Сиднейском университете, было обнаружено, что прогулка пешком в среднем темпе на 20 процентов снижает риск смертности от всех причин по сравнению с медленным шагом. Если же вы ходите в быстром темпе, то уменьшаете риск на 24 процента. Отдельно был высчитан риск для смертности от сердечно-сосудистых заболеваний. При этом ходьба в среднем темпе снижала риск на 24 процента, а в быстром - на 21 процент. Было обнаружено, что эффект от прогулки пешком наиболее выражен в старших возрастных группах. Люди от 60 лет и старше могли снизить риск смерти от сердечно-сосудистых заболеваний на 46 процентов с помощью ходьбы в среднем темпе и на 53 процента - в быстром темпе. "Быстрый темп составляет, как правило, от пяти до семи километров в час, но это зависит от физической подготовки человека; альтернативный показатель - идти шагом, который заставляет вас слегка запыхаться или вспотеть, чтобы его поддерживать", - объяснил профессор Эммануэль Стаматакис из Центра Чарльза Перкинса Университета Сиднея и Школы общественного здравоохранения, ведущий автор исследования. До этого связь темпа шага с риском смертности отдельно не изучалась. "Темп ходьбы связан с риском смертности от всех причин, но его особой роли, независимой от общей физической активности, которую ведет человек, до сих пор уделяется мало внимания", - сказал профессор Стаматакис. - Проанализировать влияние одного конкретного аспекта физической активности и обнаружить его потенциальные причинно-следственные связи с риском преждевременной смерти сложно", - объяснил профессор. Последнее исследование опиралось на данные 11 обследований населения в Англии и Шотландии в период с 1994 по 2008 год, в ходе которых участники самостоятельно сообщали о темпе своего шага. Затем группа исследователей учитывала такие факторы, как общее количество и интенсивность всей физической активности, возраст, пол и индекс массы тела. Выяснилось, что темп ходьбы связан со снижением риска смертности. При этом пол и индекс массы тела не повлияли на результаты. Ученые рекомендуют практиковать ходьбу в быстром и среднем темпе, а также продвигать эту идею в ходе кампаний, посвященных общественному здравоохранению, учитывая, что быстрый шаг - это очень простой вариант тренировки сердца, который большинство людей может легко включить в свою жизнь.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026