Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 1493 dotazů
1353) Virtuální částice
10. 07. 2002
Dotaz: Mohli byste mně prosím nějakým srozumitelným způsobem vysvětlit, co jsou to "virtuální částice"?
(kamil)
Odpověď: Milý kolego, o tom se dá povídat mnoha různými způsoby, ale
pořádně to pochopíte, když se seznámíte s kvantovou
teorií pole, už existuje dokonce česká kniha J. Formánek:
Úvod do relativistické kvantové mechaniky a kvantové teorie
pole, Karolinum 1998, 2000. V této teorii a speciálně v její
diagramatické reprezentaci vystupují částice, které
nesplňují "správný" vztah mezi energií, hybností
a klidovou hmotou, tedy nemohou existovat jako volné částice a
vystupují jako mezistavy ve všech možných alternativách
vývoje daného systému (kvantová teorie se právě vyznačuje
tím, že uvažuje všechny možné cesty vývoje a skládá
jejich příspěvky). Například při popisu rozptylu dvou
elektronů počítáme v kvantové elektrodynamice s tím, že si
"vymění" foton (a skládáme to s příspěvky
výměny více fotonů...), tento virtuální foton však nemusí
splňovat relaci E = pc jako každý normalní reálný foton.
Dotaz: Včera byl na kanálu Spectrum odvysílán dokument o tzv. Studené fúzi. Pojednával o pokusu fyziků Pondse a Fleischmanna (snad jsem pochytil ta jména O.K.) z roku 1989, kdy se při reakci uvolnilo zajímavé množství "zbytkového" tepla.
Při ověřování však nebylo dosaženo pokaždé stejného výsledku a na popud prezidenta Busche (staršího) byla ustavena vyšetřovací komise, která pokus vyvrátila.
V průběhu 90. Let pak docházelo ke střetnutí mezi přívrženci a odpůrci této metody, přičemž vždy měli navrch odpůrci. Dokument však naznačuje, že odpůrci nikdy nejednali zcela nezaujatě.
Můžete to prosím nějak nezávisle komentovat?
(Jan Rechnovský)
Odpověď: Nevylučuji v principu, že by šla najít nějaká ta
"studená fúze", tj. že by šlo nějakým trikem
nechat k sobě přiblížit např. dvě jádra vodíku, tedy
protony, aby z nich vzniklo jádro deuteria (p+n+e+neutrino).
Toto splynutí se nazývá fúze. Je ale nutno dodat oběma
jádrům velikou energii (420 keV, tedy urychlit je napětím 420
000 V a strefit se čelně), protože se na dálku odpuzují
(tak, jak bychom taky čekali od elektricky stejně nabitých
částic). Pravda je, že po překonání této energiové
bariéry se nám všechna dodaná práce nejenom vrátí, ale
ještě kus přibyde - ale kde si půjčit na ten začátek?
Klasická "horká fúze" spočívá prostě v tom, že
vodík dostatečně zahřejeme. Spočítáte-li si ale teplotu,
která odpovídá oné energiové bariéře, dostanete nesmírně
vysokou teplotu, překračující podstatně teplotu ve Slunci
(asi 15 milionů stupňů, což je jen 1,3 keV). Jeden trik je
ale v tom, že má-li látka nějakou teplotu, pak
odpovídající střední kinetická energie je opravdu jen
STŘEDNÍ, tedy některé částečky (molekuly, atomy, ionty,
podle toho, o co jde) budou v daném okamžiku mít energii
menší, jiné větší. Nepatrná část může mít i energii
podstatně větší, takže jí to stačí na fúzi - a to je
případ Slunce, které taky spíše "doutná" než
"hoří".
Další trik je v tom, najít nějaký šikovný mezistupeň,
přes který by se dala bariéra přelézt třeba tím, že by se
menší dávky energie složily dohromady - asi jako přelezete
zeď, bude-li u ní žebřík. Nalezení takového žebříku by
bylo právě onou studenou fúzí. Objektivně vzato se to zatím
nepodařilo, i když takový jev není vyloučen. (Není také
tak docela snadné poznat, zda na pár atomech k tomu došlo a
zda by to v takovém případě mělo vůbec význam.) Ovšem to,
že někdo bude zarputile hájit tézi, které věří, i když
nebyla pokusem ověřena - to už je otázka spíše
psychologická, ne-li psychiatrická.
Dotaz: 1. Co je to z fyzikálního hlediska vlastně plamen.
2. četl jsem o zrychlení světa je to pravda, a jak se dá zrychlit?
3. a dále jsem nedávno četl, že se povedlo přenést jakousi hmotnou věc laserovým paprskem.-něco jako ze star trek je to možné,pokud ano,na jakém principu
4. prý existuje kyslík O4 jaké má vlastnosti, jak vzniká, dá se dýchat,způsobuje nějaké jevy?
(marek)
Odpověď: 1. Podstatou
plamene je plasma (nízkoteplotní), tedy částečně
ionizovaný plyn. Vzniká tím, že chemickou reakcí (hořením)
se vzniklé plyny (proto hořící hliník nemá plamen, Al2O3
je při dosažených teplotách stále tuhý) dostatečně
zahřejí natolik, aby došlo k ionizaci - tj. roztržení
molekuly (jako celek neutrální) na nabité částice. 2. Nejspíš jste četl o světelných jevech v
hmotném prostředí, kde se světlo šíří rychlostí menší
než (legendárních) c=299 792 458 m/s. Cokoliv by mohlo
přenést informaci, se nemůže pohybovat rychlostí větší
než c, ledaže bychom přispustili, že příčina může nastat
později, než důsledek. "Nepřekročitelnost rychlosti
světla" je totiž nikoli vlastnost světla, ale vlastnost
prostoročasu, ve kterém žijeme. 3. Těžko říci, nevím, co máte na mysli.
Ale: 1) Světlo můžete nahlížet jako proud fotonů,
majících svou energii a tedy i hmotnost. 2) "Laserová
pinseta" je známa a používá se i v praxi. 4. Pokud je mi známo z mých chlapeckých let,
vedle obyčejného kyslíku O2 a ozonu O3
byla za vysokých tlaků zjištěna i spektra poukazující na
molekuly O4. Ani bych se tomu nedivil, ale moc velký
význam bych tomu zase nepřikládal. Dýchat se nedá ani ozon
(alespoň ne dlouho :-((( ) , jistě by to bylo silné oxidační
činidlo.
Dotaz: Můj dotaz souvisí s Maxwellovými rovnicemi - není mi jasné co přesne si mám představit pod posuvným proudem, který Maxwell doplnil do rovnice formulující zákon celkového proudu (kromě toho že díky němu mají rovnice obecnou platnost-tedy platí ve všech polích). A proč je možné ho vyjádřit jako parciální derivaci vektoru elektrické indukce podle času?
Pak by mě ještě zajímalo, jestli byla rychlost světla určena poprvé řešením z maxwellových rovnic odvozené vlnové rovnice pomocí permeability a permitivity, nebo pomocí nějakého experimentu. (Petr Pokorný)
Odpověď: Milý
pane kolego, možná Vás trochu zklamu, ale takový je život.
Třeba ani není nic, co by bylo nutno si
"představit". Představa pomůže, ale je vždycky jen
jistým modelem, který něco podstatného znázorní, ale něco
jiného zakryje nebo naopak přidává něco, co v reálu není.
Budete-li svému mladšímu synovci vysvětlovat Vy, co je to
elektřina a elektrický proud, asi řeknete něco jako
"Elektrony jsou jako malí zelení mužíčci, co pobíhají
uvnitř drátů a orientují se tam, kam je zrovna tlačíme
vnějším napětím. A to napětí je, jako kdybychom tu trubici
zvedli tam, kde má být napětí větší. A ti mužíčci
nemůžou zmizet, (takže pro ně platí rovnice kontinuity),
navíc je v obvyklých podmínkách ani nemůžeme nějak
podstatněji stlačit k sobě, a proto elektrický okruh je
vždycky uzavřený, má-li opravdu téci proud I." Jenomže
to není tak docela pravda, protože když nabíjíte
kondenzátor, tak okruh není uzavřený - obě desky jsou přece
odděleny izolátorem! No ale doplníme-li člen Ip (posuvný
proud) ke členu I, tak se jím elektrický proud uzavře. To
samo o sobě by bylo dobrým důvodem k zavedení. Ale lze i
potvrdit, že takto zavedený proud Ip má i všechny další
vlastnosti "obyčejného" proudu, např. že vytváří
magnetické pole. Proto ho také zavádíme. Říkáme mu ale
raději "Maxwellův". To označení
"posuvný" je z představ, že existuje
všudypřítomný nevažitelný éter, jehož chvění se
projevuje jako světlo, jehož vnitřní napětí je dáno
elektrickým polem E a deformace (posunutí) se pak jeví jako
elektrická indukce D (angl. Displacement = posunutí). Na
posuvný proud se nenajde nějaký mechanický model. On totiž
existuje i ve vakuu, kde není (z hlediska klasické
elektrodynamiky) nic, co by se mohlo posouvat. Ale berme to jako
fakt, že doplněním tohoto výrazu se nám náš starý známý
proud "zacelí" - že to je právě to, co mu chybělo
k dokonalosti. A proč je možné ho vyjádřit jako parciální
derivaci vektoru elektrické indukce podle času? No to je
právě ten výraz, který by nám chyběl pro rovnici
kontinuity.
Rychlost světla byla nejprve změřena v dobách, kdy naoka o
světle nebyla vůbec spojována s elektřinou a magneticmem. Až
Weber vypočítal, že změny elektromagnetického pole by se
měly šířit rychlostí, která se nápadně podobala rychlosti
světla, a skvěle (tj. odvážně, ale pravdivě) z toho
vydedukoval, že světlo je elektromagnetické povahy. Přečtete
si o tom v učebnicích o historii fyziky.
Dotaz: Potřeboval bych zjistit, proč voda má největší hustotu při 4C°a když teplota stoupá nebo klesá její hustota klesá. Ostatní kapaliny při zvyšování teploty jejich hustota klesne a při snižování stoupne. Čím je tato anomálie způsubená. (Vladimír Bureš)
Odpověď: Milý příteli, i my bychom rádě věděli, proč voda má tuto
anomálii, které možná vděčíme svůj život. Další
anomálie je to, že kapalná voda má hustotu větší než
tuhý led (obyčejný, za vyšších tlaků jsou jiné
modifikace, těžší). Ale abych vám alespoň naznačil
faktory, které to určují: Voda není (jen) H2O, ale
asi tak (H2O)5 až (H2O)6.
Kdyby totiž byla jen H2O s molekulovou vohou cca 18,
měla by se chovat zhruba jako neon, a byl by to plyn mající
hodně daleko do zkapalnění. Kruhové "nadmolekuly"
výše vyznačené vznikají díky vodíkovým můstkům, tedy
jakýmsi "nadnormativním vedlejším vazbám" vodíků
ve vodě. Ale to, jak dalece se uplatní při pohybujících se
molekulách H2O (při vyšší teplotě obecně
rychlejší pohyb), to je pak souhra obou faktorů. Ona se
uplatní i v tuhé fázi, najděte si v odborné literatuře
stavový diagram vody za vyšších tlaků, je tam asi 8 fází
ledu.
