الفلك

فراغ من الفضاء

فراغ من الفضاء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أولاً ، أنا مهتم حقًا بتفسير عملي لهذا السؤال. ولهذا السبب أقوم بتحرير السؤال لضبط السؤال. من حيث الجوهر ، ظل السؤال كما هو.

لكي أتحقق من علامة أفضل إجابة ، سأطلب اقتباسات للادعاءات الواردة في الإجابات لأنني أتلقى الكثير من النظريات والمستجيبون ليسوا متفقين ، بقدر ما أستطيع أن أقول. كما أنني لا أستطيع قبول المنطق الدائري ، أي إذا افترضنا س ثم ص ، لأن ص وبالتالي س. هذا تفكير منطقي خاطئ لأن x لم يثبت أبدًا أنه كان من المفترض وأن y قد تكون مستقلة عن x.

فراغ الفضاء قوي بشكل لا يصدق ، 1 × 10-17 torr ، والفراغ بين الأرض والقمر هو 1 × 10-11 تور.

كيف يمكن لمثل هذا الفراغ (ضغط منخفض جدًا) بالقرب من الغلاف الجوي للأرض (ضغط مرتفع) والذي يصل ارتفاعه إلى 8.5 كم أن يتعايش مع النظام المفتوح للغلاف الجوي للأرض؟ كيف لا يتحدى هذا القانون الثاني للديناميكا الحرارية ويظل صحيحًا؟

الفضاء ضغط منخفض والغلاف الجوي للأرض ضغط مرتفع. من أجل الحصول على أي ضغط ، يتطلب الغاز (يطلب) الضغط على شيء ما.

الضغط هو القوة التي تمارسها المادة لكل وحدة مساحة على مادة أخرى. ضغط الغاز هو القوة التي يبذلها الغاز على جدران الحاوية الخاصة به. عندما تنفخ الهواء في منطاد ، يتمدد البالون لأن ضغط جزيئات الهواء يكون أكبر داخل البالون منه في الخارج. الضغط هو خاصية تحدد الاتجاه الذي تتدفق فيه الكتلة. إذا تم تحرير البالون ، يتحرك الهواء من منطقة الضغط العالي إلى منطقة الضغط المنخفض وينكمش البالون. 1

الأرض نظام مفتوح يضغط على فراغ الفضاء ، ولهذا السبب تم تعليق القانون الثاني للديناميكا الحرارية إذا كان بالفعل قانونًا. الفضاء منخفض الضغط ، لذلك يجب أن يتشتت الغلاف الجوي غير الموجود في حاوية إلى مساحة الضغط المنخفض.

  • فراغ (لا يوجد شيء فيه ...)

  • تقنية الفراغ PHY451 22 أكتوبر 2014


تحديث: تمت كتابة هذه الإجابة قبل تعديل السؤال. لقد حاولت أن أشرح أين قيمة مثل 10-17 قد يأتي Torr للفضاء السحيق من ، ولكن تم إسقاطه منذ ذلك الحين بدلاً من 10-11 تور في القمر ، والتي ربما تكون أفضل طريقة لصياغة السؤال.

أعتقد أن الإجابة هي نفسها ، نقطتان بعيدتان جدًا يمكن أن يكون لهما ضغوط مختلفة جدًا. يمكن أن يتعايشوا في نفس النظام الشمسي ، ولكن ليس بجوار بعضهم البعض. أعتقد أن "لماذا لا يكون للقمر غلاف جوي صغير على الأقل؟" يمكن أن يكون أيضًا سؤالًا ممتازًا ، لكنه مختلف تمامًا.


في تعليق ، يرتبط OP بالعرض التقديمي VACUUM (لا يوجد شيء له ...) مكتوبًا من منظور مهندس في صناعة تصنيع أشباه الموصلات.

تقدم الشريحة 6 أمثلة على مستويات الفراغ في المواقف المختلفة:

ذاهب إلى الأسفل:

  • فراغ منخفض: 760 تور إلى 1 × 10-3 تور
    • مكنسة كهربائية: حتى 600 تور
    • زجاجة الترمس 10-3 تور
  • فراغ عالي: 10-3 حتى 10-9 تور
    • ميكروسكوب الكتروني
    • أيون غرس - مبخر - سبترر
  • مكنسة كهربائية عالية جدا: 10-9 حتى 10-12 تور
    • CERN LHC: 1 × 10-10 تور
    • سطح القمر: 1 × 10-11 تور
    • مساحة عميقة 1 × 1017 ميلليمتر زئبق = 0.000،000،000،000،000،01 ميلليمتر زئبق

إذن يمكننا أن نرى أن قيمة 1 × 10-17 يرتبط Torr بمكان في "Deep Space" والذي (ربما) أبعد من مكان القمر.

دعونا نرى ما إذا كان بإمكاننا معرفة من أين حصل المؤلف على هذا الرقم.

وفقًا لمقال Wikipedia عن الوسط النجمي (الفضاء بين النجوم ، بعيدًا عن الأنظمة الشمسية وأشياء أخرى):

في جميع المراحل ، يكون الوسط النجمي ضعيفًا للغاية وفقًا للمعايير الأرضية. في المناطق الباردة والكثيفة من ISM ، تكون المادة بشكل أساسي في شكل جزيئي ، وتصل إلى كثافة عددية تبلغ 106 جزيء لكل سم3 (1 مليون جزيء لكل سم3). في المناطق الحارة والمنتشرة في ISM ، تتأين المادة بشكل أساسي ، وقد تكون الكثافة منخفضة حتى 10−4 أيونات لكل سم3. قارن هذا بكثافة عددية تقريبًا 1019 جزيئات لكل سم3 للهواء عند مستوى سطح البحر ، و 1010 جزيئات لكل سم3 (10 مليار جزيء لكل سم3) لغرفة المختبر ذات الفراغ العالي.

من الصعب التحدث عن الضغط أكثر من الكثافة لأن الضغط مرتبط بكل من كثافة الرقم ودرجة الحرارة. الغلاف الجوي أكثر سخونة بـ 10 أضعاف من الوسط النجمي ، لذلك دعونا نبحث عن نسبة كثافة الرقم 1/10 من 1000 تور مقابل 10-17 Torr ، أو نسبة 1019.

إذا كانت كثافة الغلاف الجوي للأرض (وفقًا لويكيبيديا) 1019 لكل سم3، نبحث عن كثافة تساوي 1 لكل سم3. فحص ويكيبيديا يمكننا أن نرى ذلك هناك مكونات للوسط النجمي بكثافة عددية بين 106 و 10-4.

يبدو أن القيمة في العرض التقديمي تقديرية تقريبية ، ولكنها ليست أقل من أكثر من حفنة من أوامر الحجم ؛-)

كيف يمكن أن يتعايش مثل هذا الفراغ مع النظام المفتوح للغلاف الجوي للأرض حيث يمكن للحطام من الفضاء أن يدخل فيه؟

في حين أن هذين الضغطين يمكن أن يتعايشا في نفس الكون ، إلا أنهما لا يتعايشان في مكان قريب على الإطلاق. الوسط النجمي بعيد جدًا جدًا عن الغلاف الجوي للأرض ، في حدود السنة الضوئية.

تحافظ الجاذبية على الغلاف الجوي للأرض بالقرب من الأرض ، ويحتوي النظام الشمسي على غاز تنتجه (وتنجذبه) جاذبية الشمس. في الفضاء بين النجوم ، لا يوجد أي مصدر للغاز ، وما قد يكون موجودًا في وقت من الأوقات قد ابتعد باتجاه مصادر الجاذبية على مدى مليارات السنين.


أعتقد أن اه غطت القرب ولكن فقط للحث على التوازن لمزيد من التفصيل:
بادئ ذي بدء ، يعد الضغط الإيجابي والضغط السلبي مجرد مصطلحات تستند إلى المكان الذي بدأنا فيه ، أي 1 atm وما فوق / أسفل ، لقد ذهبنا للتو. لا يوجد ضغط ويصعد تدريجياً من ذلك. لنفترض أن الفراغ المثالي يبدأ عند ضغط صفري ويتحرك لأعلى كما يأتي عبر نظام مفتوح عالي الضغط. تكون الأشياء دائمًا في حالة توازن ، وإذا كنت تريد نقل شيء ما من ضغط منخفض إلى مرتفع ، فأنت تقوم ببعض الأعمال كما ذكرت القانون الثاني للديناميكا الحرارية. تقوم Gravity بهذا العمل في هذه الحالة حتى وقت ما. تجاهل كل شيء ، دعنا نقول أن هناك نقطة زرقاء جيدة المظهر تُعرف أيضًا باسم الأرض ، وكلما اقتربت ، تبدأ الجاذبية في أن تصبح أقوى. لذلك ، سوف يستدعي المزيد من الجزيئات ليكون محبوبًا وفي نفس الوقت سيحرك تدرج الضغط الغاز في الاتجاه الآخر. في النهاية سوف يصلون إلى التوازن ، أي نفس التحويل. هذا صحيح بالنسبة لأي ارتفاع من الأرض. في حالة عدم وجود مثل هذا التوازن ، ستفقد الأرض غلافها الجوي أو تكسب المزيد (قد تكون الحالة على نطاق زمني فلكي). نبدأ من (قواعد الجاذبية) للاندماج المستمر (المهم) في الفراغ المكاني مع التوازن على طول الخط. بمجرد أن يهرب الغاز حقًا من جاذبية الأرض (أي أن حركة درجة الحرارة أقوى بكثير من جاذبية الأرض) ، فلا يوجد سبب للتسكع. بنفس الطريقة التي يمكننا الحصول عليها من خلال تجول جزيئات الغاز المطمئنة. ينظر الغلاف الجوي للأرض إلى التوازن في النطاق الزمني البشري. لكن الأرض تتفكك وتكسب لأن هذه القوى تتغير باستمرار مع المسافة.

تحرير: دعنا نحاول أن نبتكر بناءً على الخاصية الأساسية للكون:

لنأخذ نقطتين A و B مختومين في فراغ كامل بواسطة أنبوب طويل.

1 أدخل بعض الغاز عند النقطة A. تتوقع ، مع الوقت الكافي ، أن الغاز سينتشر بشكل موحد بين النقطتين A و B. وهذه إحدى خصائص الكون: الانتروبيا تتضخم دائمًا. (تذكر أن الضغط ليس قوة). لا توجد إجابة عن السبب ولكنها تفعل وتؤدي إلى مشكلة فيزيائية مفتوحة مثيرة للاهتمام: سهم الوقت. ويكيبيديا لديها مقال جميل عنها.

  1. الآن الخاصية الثانية: قوة الجاذبية الأساسية التي تجذب كل شيء. لنفترض أن الغاز منتشر وقمت بتشغيل الجاذبية عند النقطة (أ). تتوقع أن يتحرك الغاز نحو النقطة (أ) وسيحدث ذلك.

  2. الآن كلاهما يلعبان. في أي مقطع عرضي ، سيتحول الغاز إلى A بسبب الجاذبية و B لتعظيم الانتروبيا. مع إعطاء الوقت الكافي سيكون هناك توازن. انتقال متساوي عند أي طول بين A و B. لكنك تتوقع أن يكون A أكثر تركيزًا لأن الجاذبية تريد جميع الغازات عند A حيث تريد الإنتروبيا توزيعها بشكل موحد بين A و B.

  3. الآن فكر في الأنبوب بين الأرض والفضاء واجعله يختفي. الآن B بتركيز منخفض ، يمكن أن يكون هناك هروب ولكن هل هو مهم على المستوى البشري. في جو قصير يخفف تدريجيا.

الإجابة على أساس سرعة الهروب جيدة ولكن هناك شيئين:

  1. سرعة الهروب هي نتيجة قوة الجاذبية الأساسية.

  2. لا تحتاج إلى سرعة الهروب لمغادرة الأرض. صحيح فقط للقذيفة التي ألقيت من الأرض.

  3. سرعة الغاز دالة لدرجة الحرارة. يتناقص الغلاف الجوي للأرض معتدلًا ثم يزداد ثم ينخفض ​​مرة أخرى ويخمن - يتزايد مرة أخرى. (مع الارتفاع) انظر ويكيبيديا. وكذلك سرعة الغاز. حيث تنخفض سرعة الهروب مع الارتفاع.

  4. الغاز في الفضاء ساخن بسبب الطاقة الحركية العالية وقلة الاصطدام لنقل الحرارة. السرعة ليست بسبب نقص الجاذبية. يمكنك أن تجادل بأن قلة الجاذبية تفسر نقص التركيز ولكن هذا يبدو وكأنه يدور في دوائر.

كل هذا في ويكيبيديا والعلوم الأساسية آمل أن يكون أوضح ...


السبب الأساسي الذي يجعل جزيئات الغلاف الجوي للأرض لا تطير بعيدًا في الفراغ المحيط بها هو أنها أبطأ من سرعة الهروب ، والتي ستكون 11200 م / ث. يبدو أن سرعة الجزيء النموذجية عند مستوى الأرض ودرجة حرارة الغرفة تبلغ 500 م / ث. إذا كان له مسار حر ، يمكن أن يطير هذا الجزيء عموديًا $ t = v / a = frac {500m / s} {9.81m / s ^ 2} حوالي 50s $ قبل البدء في التراجع ، بمتوسط ​​سرعة 250 م / ث ، وبذلك تصل إلى ارتفاع 12 أو 13 كم. (في الواقع ، سوف يصطدم بجزيئات أخرى في الطريق ، وينقل بعض الطاقة الحركية إليها ، بحيث يمكن بدورها أن ترتفع أعلى. ومن الواضح أن الجزيئات الموجودة على الأطراف الخارجية للغلاف الجوي هي المرشّح الحقيقي للهروب).

الجزيئات التي تتميز بالسرعة الكافية بالتأكيد تفلت من جاذبية الأرض جيدًا. قد يكون بعضها قد تسارعت بسبب جزيئات الرياح الشمسية ، وبعضها ربما كان على الذيل الطويل للتوزيع القياسي. هذا الأخير هو الأكثر احتمالًا للذرات الخفيفة والجزيئات التي تكون أسرع ، مثل الهيليوم والهيدروجين. ربما يكون متوسط ​​سرعة الهيدروجين في درجة حرارة الغرفة 2000 م / ث. لقد تركت هذه الغازات الأرض في الغالب إلى الأبد منذ فترة طويلة.

(بالمناسبة ، من المحتمل أن "تهب" الرياح الشمسية غلافنا الجوي على المدى الطويل - كما حدث في المريخ - إذا لم ينحرف بسبب المجال المغناطيسي للأرض).


إن تأكيدك على أن غلافنا الجوي لا يهرب هو خطأ.

تتمتع ذرات الهيليوم والهيدروجين بكتلة منخفضة بما يكفي بحيث تتمتع بسرعة هروب عند درجات الحرارة على حافة غلافنا الجوي. هذا يعني أنه عندما يتم إطلاق هذه الغازات ، إذا فشلت في الرد في طريقها للخروج ، فسوف تضيع إلى الأبد على الكوكب. هذا هو السبب عندما تنظر إلى أجواءنا ، فليس لدينا أي منها.

يبدو أنك تؤكد أيضًا أن هناك "خطًا" يكون فيه الضغط المرتفع للغلاف الجوي من جهة ، وضغط الفضاء المنخفض من جهة أخرى ؛ هذا الخط غير موجود. الضغط متدرج ، كما تسبح في حوض السباحة ، يكون الضغط منخفضًا في الأعلى ؛ في الأسفل مرتفع. وتتغير بشكل مطرد وأنت تتنقل بين الاثنين. ولهذا السبب يحتاج متسلقو إيفرست إلى حمل الأكسجين.

لا تهرب الغازات الأثقل لنفس السبب الذي يجعل الصخرة التي ترميها لا تفلت. يتطلب طاقة للهروب من بئر الجاذبية الأرضية ؛ وليس لديهم. حاليا. بالطبع ، مع ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي بسبب الاحتباس الحراري ، ستكتسب الجسيمات الأثقل والأثقل الطاقة لتغادر غلافنا الجوي ...


الفضاء ضغط منخفض والغلاف الجوي للأرض ضغط مرتفع. من أجل الحصول على أي ضغط ، يتطلب الغاز (يطلب) الضغط على شيء ما.

نعم ، وهذا "الشيء" هو جاذبية الأرض. يتم سحب جزيئات الغاز نحو السطح تمامًا مثل كل المواد الأخرى.

إذن هناك توازن بين الجاذبية وضغط الغاز. في الطرف العلوي من الغلاف الجوي ، يهرب بعض الغاز (تصل الجزيئات إلى سرعة الهروب) ، وهذا هو في الغالب الغازات الخفيفة.


كذبة ضخمة أخرى. & # 8220 فراغ الفضاء & # 8221 Debunked

هذه قطعة مهمة جدًا لفهم الجنون المطلق لما تخبرنا به Astro Physics و NASA يحدث حيث ينتهي الغلاف الجوي للأرض ويبدأ Space & # 8220Vacuum & # 8221.

توضح المقالة أدناه مدى سخافة كذبة قصة & # 8220Vacuum of Space & # 8221 التي تم بيعها للجماهير التي لا جدال فيها على مدى عقود.

إذن متى يشعر المرء بأن الأرض تدور بسرعة 1000 ميل في الساعة بمجرد وصولها إلى & # 8220 The Vacuum of Space & # 8221؟

أبدًا ، وفقًا لوكالة ناسا. إنه لا & # 8217t.

في الواقع لم يتم الإبلاغ عنها حتى من قبل علماء الفلك. كيف يمكن أن يكون هذا؟

عندما تخرج رأسك من نافذة السيارة ، تشعر على الفور بنفخ الهواء بسرعة 60 ميلاً في الساعة. هل يمكنك أن تبدأ في تخيل ما يجب مواجهته عندما تترك الصواريخ ورجالها & # 8220 صاروخًا & # 8221 مدار الأرض؟

لا شيئ. ندى. نونكا. يدخل & # 8220Vacuum of Space & # 8221 ولا يتم الشعور بأي شيء لأنه & # 8220Vacuum & # 8221. هل هذا منطقي لأي شخص باستثناء الببغاوات المبرمجة للفيزياء الفلكية ووكالة ناسا؟

نصيحة القبعة إلى Themoderngnostic.com


ما مدى قوة سحب فراغ الفضاء؟

من العبارات الشائعة التي رأيناها في قصص الفضاء هي حدث المؤخرة في بدن السفينة والتي تؤدي إلى الفراغ الفارغ للفضاء ويتعين على الناس التمسك أو الانجرار. سؤالي هو: ما مدى قوة هذا السحب؟ أشعر أنه سيكون أقوى بكثير مما يمكن للإنسان العادي أن يقاومه بأيديهم العارية. هل حجم الثقب يؤثر على السحب أم أنه نفس الشد؟ أود أن أعرف قوة السحب الفعلية (إذا كانت قابلة للقياس حتى) لمساحة الفراغ & # x27s.

كما أشار بعض الأشخاص ، يجب أن يكون استخدامي للكلمة & quotpull & quot & quotsuction & quot ؛ حيث لا يسحب الفراغ بقدر ما يمتص الهواء للخارج ، وهو ما يجب على الشخص أن يقاومه لمقاومة الامتصاص في الفضاء. أيضًا ، في مسألة الضغط والهواء ، يمكن القول إن الظروف متطابقة مع تلك الموجودة في محطة الفضاء الدولية.

الفراغ لا يسحب ولا يمتص. الفراغ هو مساحة فارغة ، لذلك ، الفراغ لا يفعل شيئًا على الإطلاق. ليس له تأثير على أي شيء. عندما تقوم بنفخ ثقب في جدار سفينة الفضاء ، فإن الهواء المضغوط داخل ذلك & # x27s يسبب لك مشاكل.

داخل ISS ، لديك & # x27ve هواء تحت بعض الضغط. بسبب هذا الضغط ، تمارس جزيئات الهواء قدرًا من القوة على بعضها البعض وعلى كل شيء تلمسه. إذا فتحت حفرة في محطة الفضاء الدولية ، فسيبدأ الهواء في دفع نفسه للخارج لأنه حيث توجد تلك الفتحة ، لا يوجد شيء يمنع الهواء من محاولة التحرك في هذا الاتجاه. هذا يخلق الرياح.

فكر في الأمر كحقيبة معبأة بإحكام. تضغط على الملابس لإغلاق الحقيبة ، ولكن عندما تفتحها مرة أخرى ، تبرز الملابس لأنها كانت معبأة بإحكام.

إذا كنت في محطة الفضاء الدولية وحدثت فجوة في الحائط ، ستشعر بالرياح بشكل أساسي. مدى قوة؟ يعتمد على حجم الحفرة والمسافة بينك وبين الحفرة. من الصعب حساب ذلك لأن ديناميكيات السوائل هي شيء معقد للغاية ، ولكن يمكن أن يكون أي شيء على الطيف من غير الملحوظ على الإطلاق إلى رياح قوية للغاية من شأنها أن تهب حولك مثل قطعة من الورق.


الجاذبية ملك

في المتوسط ​​، سيظل الفضاء فارغًا جدًا حتى لو لم تكن لدينا جاذبية. & # 8220 لا يوجد & # 8217s فقط أطنانًا من الأشياء بالنسبة إلى حجم الكون الذي تحدد فيه تلك الأشياء ، & # 8221 وفقًا عالم الفيزياء الفلكية النظرية من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا كاميرون هوملز. المتوسط. كثافة الكون ، بما يتوافق مع وكالة ناسا ، هي 5.9 بروتونات (جسيم دون ذري مشحون) لكل متر مكعب. من ناحية أخرى ، تضخم الجاذبية الفراغ في مناطق معينة من الكون عن طريق التسبب في تجمع المادة في الكون.

في الأساس ، أي جسمين لهما كتلة سيكونان مهتمين ببعضهما البعض. هذا هو الجاذبية & # 8217s. بمعنى آخر، & # 8220 تحب المادة أن تكون حول مادة أخرى ، & # 8221 قال فهرتي. في الفضاء ، تقرب الجاذبية الأجسام القريبة من بعضها. تزداد كتلتهم الجماعية معًا ، والمزيد من الكتلة يعني أنهم سيولدون أقوى سحب الجاذبية لجذب المزيد من المواد إلى ملفاتهم كتلة كونية. تزداد الكتلة ، ثم الجاذبية ، ثم الكتلة. & # 8220It & # 8217s تأثير جامح ، & # 8221 قال هاميل.

نظرًا لأن نقاط الجاذبية الساخنة هذه تسحب المادة القريبة ، يتم إخلاء المسافة بينها ، مما يؤدي إلى إنشاء ما يشار إليه بـ & # 8217s الفراغ الكونيقال هاميل. لكن الكون لم يبدأ بهذه الطريقة. بعد الانفجار العظيم، المادة في الكون كانت مشتتة بشكل موحد أكثر ، & # 8220 يشبه الضباب ، & # 8221 هو قال. ولكن على مدى مليارات السنين ، جمعت الجاذبية هذه المادة في الكويكبات والكواكب والنجوم والأنظمة الشمسية والمجرات الأمبيرية وتركت فيما بينها فراغات بين الكواكب وبين النجوم ومنطقة الأمبير..

ولكن حتى فراغ الفضاء ليس نقيًا حقًا. بين المجرات ، هناك أقل من ذرة واحدة في كل متر مكعب منطقة الفضاء بين المجرات ليس & # 8217t فارغًا تمامًا. ومع ذلك ، فهي أقل أهمية بكثير من أي فراغ يمكن للبشر محاكاته أثناء العمل على الأرض.

في غضون ذلك ، يستمر الكون في التوسع ، & # 8221 قال فهرتي ، مؤكدًا أن الكون سيبقى شاغرًا في الغالب. & # 8220 يبدو ذلك وحيدا للغاية ، & # 8221 قالت.


فهم تقلبات الفراغ في الفضاء

تصوير فني لوظيفة الموجة الإلكترونية (ألوان حمراء وصفراء) يرتديها ورقة من الفوتونات الافتراضية (أزرق). يزيل التعطيل السريع للغاية للاقتران هذه الفوتونات من الإلكترونات ، ويكشف النقاب عن الخصائص التي يتعذر الوصول إليها للحالة الكمومية شديدة القوة المرتبطة بالمادة الخفيفة. الائتمان: J. Mornhinweg (2020).

أنشأ فريق بحث دولي من ألمانيا وفرنسا هياكل تتفاعل فيها الحقول الضوئية مع الإلكترونات بقوة لدرجة أن الفراغ الكمي نفسه يتغير بشكل كبير. باستخدام دفعات قصيرة للغاية من الضوء ، قاموا بقطع هذا الاقتران بشكل أسرع بكثير من النطاق الزمني لتقلب الفراغ ولاحظوا رنينًا مثيرًا للاهتمام للحقل الكهرومغناطيسي المنبعث ، مما يشير إلى انهيار حالة الفراغ. إنجازاتهم الرئيسية يمكن أن تحسن فهمنا لطبيعة العدم - فراغ الفضاء نفسه ، مما يمهد الطريق نحو الضوئيات التي تستغل تقلبات الفراغ. يتم نشر النتائج في العدد الحالي من الضوئيات الطبيعة.

تتمثل إحدى الأفكار الرئيسية لميكانيكا الكم في أن العدم المطلق ، وهو مفهوم ناقشه بالفعل الفلاسفة اليونانيون ، لا يمكن العثور عليه في أي مكان في الواقع. على العكس تمامًا ، أظهرت نظرية المجال الكمومي أن الفضاء الفارغ على ما يبدو مملوء بتقلبات مجالات الضوء والمادة ، مما يؤدي إلى الظهور المستمر واختفاء الفوتونات والجسيمات الضخمة. في الأيام التأسيسية لميكانيكا الكم ، لم تؤخذ عواقب مبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ على محمل الجد. ومع ذلك ، تكتشف الفيزياء الحديثة بشكل متزايد كيف يتشكل كوننا من خلال تقلبات المجالات الفيزيائية ، والتي لا تؤدي فقط إلى تحولات طفيفة في الخطوط الطيفية للذرات ، ولكن علاوة على ذلك قد تتسبب في تبخر الثقوب السوداء ، وهي مسؤولة في النهاية عن النطاق الواسع. تشكلت بنية كوننا خلال فترة التضخم التي أعقبت الانفجار العظيم. ومع ذلك ، ظل التحكم في هذه التقلبات على نطاق المختبر بالدقة الزمنية ذات الصلة يمثل تحديًا كبيرًا حتى هذا التاريخ.

قام الباحثون حول البروفيسور الدكتور كريستوف لانج ، والبروفيسور دومينيك بوجيرد ، والأستاذ الدكتور روبرت هوبر (قسم الفيزياء ، جامعة ريغنسبورغ) وكذلك الأستاذ الدكتور كريستيانو سيوتي (جامعة باريس) بعمل قفزة كبيرة نحو التحكم بقوة في تقلبات الفراغ المحسنة بشكل أسرع بكثير من المقاييس الزمنية النموذجية للفوتونات الافتراضية. ولهذه الغاية ، أنشأوا بنية شبه موصلة متخصصة ترتبط فيها الإلكترونات بقوة شديدة بمجالات الضوء للهوائيات الصغيرة المصممة لما يسمى النطاق الطيفي التيراهيرتز.

ونتيجة لذلك ، فإن التقلبات الفراغية لحقول الضوء والمادة تشارك في التفاعل ، مما يزيد بشدة من وجود الفوتونات الافتراضية - حتى في الظلام الدامس. "كانت الخطوة الرئيسية إلى الأمام بعد ذلك هي تنفيذ الوظيفة لإيقاف هذا الاقتران بسرعة كبيرة ،" دكتوراه. يشرح الطالب مايك هالبهوبر ذلك.

"لقد سررنا لأن البيانات الأولى أظهرت أن الإغلاق يعمل بشكل مثالي. لكننا شعرنا بسعادة غامرة عندما أظهرت التجارب المتقدمة تذبذبًا مثيرًا للاهتمام وغير متوقع في مجال الضوء أثناء التبديل". يضيف الطالب جوشوا مورنينغ. بتحليل هذا الرنين للفراغ الكمومي المنهار بواسطة نظرية القطع المخصصة ، أظهر الباحثون أن التبديل يحدث في غضون عُشر تريليون من الثانية - أسرع بعشر مرات من دورة تذبذب الفوتون الافتراضي.

الإنجازات الرئيسية لحالات الفراغ الكمي المخصصة مع مجموعات قياسية من الفوتونات الافتراضية ، والتحكم في الدورة الفرعية لتقلبات نقطة الصفر الضعيفة توفر مستوى غير مسبوق من المرونة للتحقيقات المستقبلية. كخطوة تالية فورية ، سيبحث الفريق عن دليل مباشر للفوتونات الافتراضية الناشئة أثناء تبديل الفراغ الكمومي المصمم. ومع ذلك ، من المرجح جدًا أن يتوسع نطاق فكرة البحث هذه أكثر من ذلك بكثير.

يقول البروفيسور لانج: "إن تنفيذ التحكم في الدورة الفرعية لحقول الفراغ للمفاهيم الحالية مثل كيمياء الكم التجويفي ، أو النقل المتحكم فيه بالتجويف ، أو الموصلية الفائقة المعدلة بالفراغ قد يكشف عن معلومات جديدة نوعيًا حول تفاعل مجالات التفريغ والمادة. قد لا تتناول التجارب المستقبلية طبيعة تقلبات الفراغ فحسب ، بل توفر أيضًا إمكانية التحكم في التفاعلات الكيميائية أو التيارات فائقة التوصيل ، فقط عن طريق تبديل مجال الفراغ على أقصر المقاييس الزمنية ذات الصلة.


فراغ الفضاء - علم الفلك

ظاهريًا ، قد يعتقد المرء أن هذه المقالة تدور حول لا شيء & # 8211 لأن الفراغ يمكن اعتباره غيابًا للمادة. ومع ذلك ، تشير الفيزياء الحديثة إلى أن الفراغ قد يكون أكثر إثارة للاهتمام من هذا. في الفيزياء الحديثة ، يعتبر الفراغ بحرًا من أزواج الإلكترونات البوزيترونية الافتراضية ، التي تظهر باستمرار وتنتهي. في بعض الأحيان ، عندما تصادف هذه الأزواج الافتراضية جسيمات نشطة يمكنها التفاعل معها وإنتاج جسيمات حقيقية على حساب الجسم الثالث.

في السياق الفلكي ، حتى في أكثر زوايا الكون فراغًا ، فإن الفراغ ليس كاملاً. يحتوي على ذرة واحدة أو أيون كل متر مكعب. ومع ذلك ، تشير الفيزياء الحديثة إلى أنه حتى هذه ليست الصورة الكاملة ، لأن المادة الذرية لا تشكل سوى نسبة قليلة من الكتلة الكلية للكون. المساهمان الرئيسيان الآخران في الكتلة هما المادة المظلمة والطاقة المظلمة. على الرغم من أن تأثيرات هذه المكونات الغامضة لا يمكن ملاحظتها إلا بشكل غير مباشر (من خلال تأثيرها على المقاييس المجرية والكونية) ، يجب افتراض أنها موجودة أيضًا حتى في الزوايا النائية من الكون. يُعتقد أن الطاقة المظلمة على وجه الخصوص منتشرة الكل من الفضاء ، ويوصف في الواقع على أنه خاصية (كثافة الطاقة) من الفراغ نفسه. هذا هو المظهر المادي للثابت الكوسمولوجي الذي قدمه آينشتاين لأول مرة.

دراسة علم الفلك عبر الإنترنت في جامعة سوينبرن
جميع المواد محفوظة لشركة Swinburne University of Technology باستثناء ما تم تحديده.


ماذا سيحدث للبشر المعرضين لفراغ الفضاء دون ارتداء بدلة الفضاء؟

إنه & # 8217s يوم ممل آخر في محطة الفضاء. تتحقق من ساعة معصمك ثلاثية الأبعاد ، وتتحمس أخيرًا: في غضون 10 دقائق من المفترض أن تتناول وجبة غداء لذيذة من الديك الرومي في أنبوب معجون أسنان ، مع جانب من حبوب تعزيز التيلومير. لكنك تشعر بالحماس الشديد ، وتفتح فتحة غرفة معادلة الضغط عن طريق الخطأ. بعد ثوانٍ تجد نفسك تسبح في الفضاء بدون بدلة فضاء ، مرتديًا فقط بيجاما رائد الفضاء النموذجية. يا فتى ، هل أفسدت وقتًا كبيرًا!

على الرغم من أنك & # 8217 قد شاهدت جميع أفلام الخيال العلمي ، كرائد فضاء مدرب ، فأنت في الواقع تعرف أفضل. لا ، لن تنفجر ولن يغلي دمك # 8217t. لكن هذا لا يعني & # 8217t أنها & # 8217s جميلة. بعيد عنه! إذا كنت & # 8217re محظوظًا ، فربما إذا كان لديك 15 ثانية جيدة لفعل شيء ما قبل أن تفقد وعيك.

بينما تنجرف في الفضاء ، يتحول تدفق الوقت إلى الزحف. تبدأ في تذكر تدريبك وما أوضحه هؤلاء المهووسون في وكالة ناسا سيحدث في الحدث غير المحتمل الذي ينتهي به المطاف في الفضاء دون ارتداء بدلة الفضاء.

إن إزالة الضغط السريع أمر مروع ، لكنه لن يقتلك على الفور

عندما نكون على الأرض ، فإن وزن الهواء من حولنا يدفع ضد الجسم. بدوره ، يدفع الضغط داخل أجسامنا إلى الوراء ضد وزن الهواء الذي يضغط على الجلد. والنتيجة هي حالة من التوازن المثالي.

ومع ذلك ، فإن الفضاء يكاد يكون فراغًا ، مما يعني أن أي شخص سيئ الحظ بما يكفي ليجد نفسه غير محمي في مثل هذه البيئة سوف يعاني من ضغط داخلي سريع. لقد فازوا & # 8217t ، على الرغم من & # 8212 ولديك بشرتنا نشكرها.

أكبر عضو في جسم الإنسان ، الجلد ، مرن وقوي للغاية. لذلك ، فهو قادر على التوسع دون & # 8220 spilling محتوياته & # 8221.

ومع ذلك ، هذا لا يعني & # 8217t أن التجربة ممتعة. سوف يتمدد الجسم إلى ضعف حجمه تقريبًا لأن الماء في الأنسجة سيتحول بسرعة إلى بخار ماء. سيؤدي هذا الإجراء أيضًا إلى دفع الأعضاء الداخلية. على سبيل المثال ، سيؤدي تمدد الهواء في القناة الهضمية إلى دفع الحجاب الحاجز والقلب. عندما يتم طرد الهواء بسرعة من الرئتين ، قد يكون هناك بعض الضرر في الأنسجة الرقيقة التي تبطن الرئتين والممرات الهوائية.

سيؤدي الفقد المفاجئ للضغط أيضًا إلى مرض تخفيف الضغط بسبب فقاعات النيتروجين في العضلات والعظام ، فضلاً عن نقص الأكسجين ، المعروف باسم & # 8216 نقص الأكسجين & # 8217. في الواقع ، فإن فقدان الأكسجين هو الذي سيقتلك أولاً.

تجويع الأكسجين

أسوأ شيء يمكن أن يفعله المرء في حالة اندفاعك في الفضاء هو حبس أنفاسه. إذا قمت بذلك ، ستندفع فقاعات الهواء إلى مجرى الدم ، لتصل في النهاية إلى الدماغ حيث ستسبب سكتة دماغية. سيؤدي حبس أنفاسك أيضًا إلى تعريض الرئتين لقوة ضغط الهواء الجوي ضد الفراغ النقي ، والذي من المحتمل أن يتمزق بسرعة. يمكن أن يحدث هذا للغواصين إذا نزلوا بسرعة كبيرة في المياه العميقة.

حتى لو كنت تتنفس بشكل طبيعي ، فلن يكون لديك وقت لأشياء أخرى كثيرة ، على الرغم من ذلك. في حالة جوع الأوكسجين ، يدخل الدماغ في الوضع الآمن & # 8216 & # 8217 للحفاظ على الطاقة بعد حوالي 15 ثانية من تعرضه لفراغ الفضاء. ولكن على الرغم من أن رائد الفضاء المؤسف قد يكون فاقدًا للوعي ، إلا أنه لم يمت بعد. يحدث هذا حول علامة الدقيقتين عندما تفشل جميع الأعضاء الأخرى بسبب الحرمان من الأكسجين.

هناك عدد غير قليل من حالات نقص الأكسجة الناجم عن الفراغ والتي نعرفها. في عام 1982 ، تعرض أحد الفنيين الذي كان يجري اختبارات على غرفة مفرغة بالصدفة لضغط منخفض للغاية ، يعادل 3.6٪ من الضغط الجوي على مستوى سطح البحر. أمضى دقيقة كاملة في هذه الظروف حتى تم إخراجه. تحولت بشرته إلى اللون الأزرق ، وشفتاه مزبدتان ، وكان هناك نزيف من الرئتين. تعافى الرجل تمامًا بعد فترة وجيزة ، لكن الآخرين الذين تعرضوا لحوادث في غرف التفريغ كانوا محظوظين للغاية وماتوا بسبب التعرض الطويل.

اللمسة المخيفة للفضاء

عندما تواجه محطة الفضاء الدولية الشمس ، تكون درجة الحرارة الخارجية حوالي 121 درجة مئوية (250 درجة فهرنهايت). عندما تحجب الأرض الشمس ، فإن درجة الحرارة حول المحطة الفضائية تحوم حول -157 درجة مئوية (-250 درجة فهرنهايت).

في ظاهر الأمر ، تبدو أي من درجات الحرارة هذه مروعة. من المؤكد أن الإنسان الذي لا يرتدي بدلة فضائية خارج محطة الفضاء سيغلي حياً أو يتحول إلى مثلجات في أقل من دقيقة ، أليس كذلك؟ ومع ذلك ، أنت & # 8217 تفكر في نقل الحرارة على الأرض.

في الفضاء ، لا يوجد هواء ، لذلك يمكن نقل الحرارة & # 8217t من خلال التوصيل (الاتصال المباشر بين جسمين) أو الحمل الحراري (نقل الطاقة من خلال سائل مثل الماء أو الهواء). الوسيلة الوحيدة القابلة للتطبيق لنقل الحرارة بين جسمين & # 8212 في هذه الحالة الجسم البشري والفضاء & # 8212 التي تركتها لك & # 8217re هو الإشعاع.

يشع الإنسان حرارة بمعدل 100 واط فقط ، مثل المصباح الكهربائي المتوهج. بالنظر إلى الكتلة الهائلة لجسم الإنسان ، سوف يستغرق الأمر وقتًا طويلاً قبل أن تتجمد. أشياء أخرى كانت ستقتلك قبل وقت طويل من حدوث ذلك.

لا أحد يستطيع سماع صراخك في الفضاء

لقد كانت & # 8217 ثانية كاملة منذ أن دفعت نفسك بغباء خارج محطة الفضاء ، عارية في الفضاء. خلال هذا الوقت ، ذهب عقلك إلى المبالغة. تتذكر من تدريبك أنه لا يجب أن تحبس أنفاسك ، ولن ينفجر جسدك أو يغلي أو يتحول على الفور إلى مثلجات كما ترى في الأفلام. تزحف فكرة الديك الرومي المفقود إلى الذهن أيضًا.

الآن ، لديك ما يقرب من 14 ثانية متبقية قبل & # 8217ll أن يتم إخراجك. قررت أن تستغل هذا الوقت القليل بشكل جيد وأن تنقر على الفور بسرعة على ساعة يدك وشاشة العرض الثلاثية الأبعاد # 8217s وتنبه باقي أفراد الطاقم في المحطة الفضائية. انقطع الكهرباء.

تفتح عينيك ببطء & # 8212 التي تؤلم بشدة بسبب تبخر الماء داخل أنسجة العين & # 8212 ويتم الترحيب بها من قبل الوجه المألوف لقبطان طاقم المهمة. & # 8220 خمس ثوانٍ أخرى وستكون قد & # 8217 قد انتهيت من ذلك ، & # 8221 ترد. & # 8220 شيء جيد لقد تلقينا رسالتك واستخدمنا ذراع المحطة التلسكوبي # 8217s لإعادتك في الوقت المناسب.


ما هو فراغ الفضاء؟

في الجريدة الخاصة لهنري فريدريك أميل ، صرح الفيلسوف الشهير أن "التوحيد [..] يخلق فراغًا ، والطبيعة تمقت الفراغ." ومع ذلك ، ربما كان معظم رواد الفضاء على دراية بحقيقة أن محيطهم هو ، في الواقع ، فراغ.

قد يطرح هذا السؤال ، "لماذا يوجد فراغ في المقام الأول؟"

الكون فارغ في الغالب ، لكنه & # 8217s ليس فارغًا حقًا. اعتمادات الصورة: جيريمي توماس.

أولا ، دعونا نتخلص من سوء الفهم. عندما تفكر في الفراغ ، يفكر المرء بشكل عام في شيء به نقص في الهواء. إحدى الطرق الممتعة لتجربة ذلك هي أخذ زجاجة فارغة ومحاولة امتصاص كل الهواء. إذا كان بإمكانك فعل ذلك بشكل مثالي (تنبيه المفسد ، يمكنك & # 8217t) ، فستخلق فراغًا داخل الزجاجة ، مما يجعلها تلتصق بشفتيك. طالما أن فم الزجاجة لا يحتوي على فراغات بينه وبين شفتيك ، فسوف يمنحك القدرة على تأرجحه برأسك كما يحلو لك ، كما يمنحك القدرة على جذب نظرات منزعجة من زوجتك.

ومع ذلك ، إذا كنت تفكر في الأمر بطريقة ، فإن الفضاء ليس فراغًا حقيقيًا ، فلا يوجد في الواقع شيء مثل الفراغ.

الفراغ

تنبع الكلمة من الصفة اللاتينية vacuus لـ & # 8220vacant & # 8221 أو & # 8220void & # 8221 ، ومع ذلك ، هناك الكثير من الأشياء التي تملأ المساحة بالفعل ما نعتبره فراغ الفضاء.

"(W) عندما نقول أن الفضاء الخارجي (الفضاء خارج الغلاف الجوي للكواكب والنجوم) هو" فراغ "أو" فارغ "، فنحن نعني حقًا أن الفضاء الخارجي شبه فارغ أو شبه فراغ كامل" كريستوفر س. بيرد ، أستاذ الفيزياء المساعد في جامعة West Texas A & ampM ، في مدونته بعنوان أسئلة علمية مع إجابات مفاجئة.

"في الواقع ، حتى أبعد بقعة في الفضاء الخارجي بها غاز ، وغبار ، وإشعاع ، وجاذبية ، ومجموعة كاملة من الأشياء الأخرى. لا يوجد شيء اسمه مساحة فارغة حقًا. إذا حاولنا امتصاص كل الجسيمات من حجم معين ، فلا يزال بإمكاننا إفراغها. ستظل هناك أشياء مثل تقلبات الفراغ والجاذبية والمادة المظلمة ، والتي لا يمكن شفطها. ومع ذلك ، فإن الفضاء الخارجي قريب جدًا من الفراغ مقارنةً بالغلاف الجوي للأرض.

Ancient Greeks had some interesting ideas about vacuums — as they did with most things. They didn’t know what an atom was, but they considered the idea of atomism: small things that fill everything. The abstract concept of a truly empty void was regarded with skepticismm, even as Plato lent some support. His disciple Aristotle believed no void could occur naturally, because the denser surrounding material would simply fill up the setting

Almost two thousand years after Plato, René Descartes also proposed a theory similar to atomism, but without the problematic matter of the void. Descartes also agreed with the contemporary position that a vacuum does not occur in nature.

Yet to this day, the idea of a vacuum remains somewhat uncertain among physicists — especially with concepts such as dark matter and dark energy in the mix.

Making a vacuum

This still hasn’t exactly answered the question of “what causes the vacuum” though.

The short answer is that in the void of space, the pressure is so low that all molecules want to spread out as much as possible. This expansion, in turn, creates the vacuum that we all know to exist, and is also what leads to the development of the stars and planets that we see in our night sky.

Because outer space has very low density and pressure, it makes something very close to a vacuum — but it’s still not a perfect vacuum. Even in interstellar space, there are still a few hydrogen atoms in every cubic meter.

“Every particle of matter, no matter how small, exerts a gravitational attraction on all other particles of matter,” says Baird. “Given enough time, gravity makes giant clouds of gas in space condense down despite the gravitational force being so weak. Soon after the Big Bang, the universe was filled with a nearly uniform soup of hydrogen and helium. Over billions of years, gravity pulled most of these gas atoms into stars. Inside the nuclear furnace of stars, hydrogen and helium were fused to form the heavier elements up to iron.”

Larger stars will eventually die in an explosive supernova creating all the naturally occurring elements heavier than iron and spewing these elements into space. Over the course of time, the heavier elements condense down under gravity to form small clouds and rocks. In turn, the clouds and rocks are gravitationally attracted one other which will form asteroids, moons, and planets. Space is mostly empty because matter that used to be out there has fallen into an asteroid, planet, moon, or star under the influence of gravity.

Another misconception is that exposure to a vacuum leads to instantaneous death. Being exposed to the vacuum can actually be survivable, albeit very uncomfortable.

A 1965 study by scientists at the Brooks Air Force Base in Texas showed that dogs exposed to near vacuum—one three-hundred-eightieth of atmospheric pressure at sea level—for up to 90 seconds always survived, however, during the exposure, they were rendered unconscious and paralyzed.

They also experienced serious discomfort as gas expelled from their bowels and stomachs caused simultaneous defecation, projectile vomiting and urination while also suffering massive seizures. Their tongues were often coated in ice and the dogs swelled to resemble “an inflated goatskin bag,” the authors wrote. But after slight repressurization the dogs shrank back down, began to breathe, and after 10 to 15 minutes at sea level pressure, they managed to walk, though it took a few more minutes for their apparent blindness to wear off.

“In any system, there is always the possibility of equipment failure leading to injury or death,” says Dartmouth Medical School professor and former NASA astronaut Jay Buckey, author of the 2006 book Space Physiology. “That’s just the risk you run when you are in a hostile environment and you depend upon the equipment around you. But if you can get to someone quickly, that is good. Often spacewalks are done with two spacewalkers and there is continuous communication. So if someone is having a problem, hopefully the other can go get them and bring them in.”

A real-life example occurred in 1966 when NASA engineer Jim LeBlanc was accidentally exposed to a near zero vacuum.

The space suit he was testing experienced a rapid loss of suit pressure due to equipment failure. He recalled the sensation of saliva boiling off his tongue before losing consciousness.

When the chamber was rapidly repressurized, LeBlanc regained consciousness quickly and went home for lunch. Another man was accidentally exposed to vacuum in an industrial chamber it was at least three minutes before he was able to be repressurized. He required intensive medical care, but eventually regained full function. These instances show that ebullism — the formation of gas bubbles in bodily fluids due to reduced environmental pressure — is not inevitably fatal and the body can hold together just fine…at least for a few seconds.


Mimicking the Vacuum of Space To Find Dark Matter

Besides the atoms that make up our bodies and all of the objects we encounter in everyday life, the universe also contains mysterious dark matter and dark energy.

The latter, which causes galaxies to accelerate away from one another, constitutes the majority of the universe's energy and mass.

Ever since dark energy was discovered in 1998, scientists have been proposing theories to explain it -- one is that dark energy produces a force that can be measured only where space has a very low density, like the regions between galaxies.

Paul Hamilton, a UCLA assistant professor of physics and astronomy, reproduced the low-density conditions of space to precisely measure this force. His findings, which helped to reveal how strongly dark energy interacts with normal matter, appear today in the online edition of the journal Science.

Hamilton's research focuses on the search for specific types of dark energy fields known as "chameleon fields," which exhibit a force whose strength depends on the density of their surrounding environment. This force, if it were proven to exist, would be an example of a so-called "fifth force" beyond the four known forces of gravity, electromagnetism, and the strong and weak forces acting within atoms.

But this fifth force has never been detected in laboratory experiments, which prompted physicists to propose that when chameleon fields are in dense regions of space -- for example, the Earth's atmosphere -- they shrink so dramatically that they become immeasurable.

Chameleon fields were first hypothesized in 2004 by Justin Khoury, a University of Pennsylvania physicist and co-author of the Science paper, but it wasn't until 2014 that English physicist Clare Burrage and colleagues proposed a methodology for testing their existence in a laboratory using atoms.

At the time, Hamilton was a postdoctoral researcher in the UC Berkeley laboratory of Holger Müller. His team already had a head start on investigating chameleon fields: They had independently developed an experiment using atoms to measure small forces.

Detecting the force of chameleon fields requires replicating the vacuum of space, Hamilton explained, because when they are near mass, the fields essentially hide. So the physicists built a vacuum chamber, roughly the size of a soccer ball, in which the pressure was one-trillionth that of the atmosphere we normally breathe. The researchers inserted atoms of cesium, a soft metal, into the vacuum chamber to detect forces.

"Atoms are the perfect test particles they don't weigh very much and they're very small," Hamilton said.

They also added to the vacuum chamber an aluminum sphere roughly the size of a marble, which functioned as a dense object to suppress the chameleon fields and allow the researchers to measure small forces. The atoms were then cooled to within 10 one-millionths of a degree above absolute zero, in order to keep them still enough for the scientists to perform the experiment.

Hamilton and his team collected data by shining a near-infrared laser into the vacuum chamber and measuring how the cesium atoms accelerated due to gravity and, potentially, another force.

"We used a light wave as a ruler to measure the acceleration of atoms," Hamilton said.

This measurement was performed twice: once when the aluminum sphere was close to the atoms and once when it was farther away. According to scientific theory, chameleon fields would cause the atoms to accelerate differently depending on how far away the sphere was.

The researchers found no difference in the acceleration of the cesium atoms when they changed the location of the aluminum sphere. As a result, the researchers now have a better understanding of how strongly chameleon fields can interact with normal matter, but Hamilton will continue to use cold atoms to investigate theories of dark energy. His next experiment will aim to detect other possible forms of dark energy that cause forces that change with time.

The study's co-authors were Müller, postdoctoral researcher Philipp Haslinger, graduate student Matt Jaffe and undergraduate Quinn Simmons, all of UC Berkeley.

The research was supported by the David and Lucile Packard Foundation, DARPA, the National Science Foundation, NASA and the Austrian Science Fund.


Astronomers Report First Observational Evidence for Vacuum Birefringence

By studying the light emitted from the very dense and strongly magnetic neutron star RX J1856.5-3754, a team of astronomers has found the strongest observational indications yet of vacuum birefringence, a strange quantum effect first predicted nearly 80 years ago.

Color composite photo of the sky field around RX J1856.5-3754 and the related cone-shaped nebula. RX J1856.5-3754 is exactly in the centre of the image. The trail of an asteroid is seen in the field with intermittent blue, green and red colors. Image credit: ESO.

Neutron stars are the very dense remnant cores of massive stars that have exploded as supernovae at the ends of their lives.

They also have extreme magnetic fields — billions of times stronger than that of the Sun — that permeate their outer surface and surroundings. These fields are so strong that they even affect the properties of the empty space around the star.

Normally a vacuum is thought of as completely empty, and light can travel through it without being changed.

But in quantum electrodynamics (QED), the quantum theory describing the interaction between photons and charged particles such as electrons, space is full of virtual particles that appear and vanish all the time.

Very strong magnetic fields can modify this space so that it affects the polarization of light passing through it.

“According to QED, a highly magnetized vacuum behaves as a prism for the propagation of light, an effect known as vacuum birefringence,” said team member Dr. Roberto Mignani, from INAF Milan in Italy.

Among the many predictions of QED, however, vacuum birefringence so far lacked a direct experimental demonstration.

Attempts to detect it in the laboratory have not yet succeeded in the 80 years since it was predicted in by Werner Heisenberg and Hans Heinrich Euler.

“This effect can be detected only in the presence of enormously strong magnetic fields, such as those around neutron stars,” said team member Dr. Roberto Turolla, from the University of Padua in Italy.

“This shows, once more, that neutron stars are invaluable laboratories in which to study the fundamental laws of nature.”

This artist’s view shows how the light coming from the surface of a strongly magnetic neutron star (left) becomes linearly polarized as it travels through the vacuum of space close to the star on its way to the observer on Earth (right). The polarization of the observed light in the extremely strong magnetic field suggests that the empty space around the neutron star is subject to a quantum effect known as vacuum birefringence. The magnetic and electric field directions of the light rays are shown by the red and blue lines. Image credit: L. Calçada / ESO.

The team used the FORS2 instrument on ESO’s Very Large Telescope (VLT) at the Paranal Observatory, Chile, to observe RX J1856.5-3754, a neutron star approximately 401 light-years away in the constellation Corona Australis.

RX J1856.5-3754 belongs to a class of seven radio-quiet isolated neutron stars, a.k.a. the ‘Magnificent Seven,’ attracted the interest from the neutron star community soon after their discovery in the 1990s.

After careful analysis of the VLT data, the astronomers detected linear polarization — at a significant degree of around 16% — that they say is likely due to the boosting effect of vacuum birefringence occurring in the area of empty space surrounding RX J1856.5-3754.

“This is the faintest object for which polarization has ever been measured,” said team member Dr. Vincenzo Testa, from INAF Rome.

“The high linear polarization that we measured with the VLT can’t be easily explained by our models unless the vacuum birefringence effects predicted by QED are included,” Dr. Mignani added.

“This VLT study is the very first observational support for predictions of these kinds of QED effects arising in extremely strong magnetic fields,” said team member Dr. Silvia Zane, from University College London, UK.

Roberto P. Mignani وآخرون. 2017. Evidence for vacuum birefringence from the first optical-polarimetry measurement of the isolated neutron star RX J1856.5-3754. MNRAS 465 (1): 492-500 doi: 10.1093/mnras/stw2798


شاهد الفيديو: how to use vacuum sealer machine (يوليو 2022).


تعليقات:

  1. Pollux

    ذوق سيء كامل

  2. Ewert

    شكرا لكم على مساعدتكم في هذا الموضوع كيف اشكركم؟

  3. Kennan

    نعم بومر

  4. Macandrew

    هذه مفاجأة!



اكتب رسالة