Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 170 dotazů obsahujících »elektric«
83) Anihilace částic
10. 10. 2003
Dotaz: Prosím poraďte mi s odpovědí na následující dotaz, sám jsem nebyl tazatele
schopen uspokojit. Jakým způsobem je zajištěno, aby po vzniku antičástice
nedošlo okamžitě k anihilaci s její částicí. Dočetl jsem se v nějakém
časopise, že se k tomu používá tzv. magnetická past. Ale jestli je to tak,
proč právě magnetické pole, případně jak to funguje? Stačil by mi i odkaz na
nějaké webové stránky, sám jsem při hledání neměl štěstí. (R. Petr)
Odpověď: Pravděpodobnost, že vzniklá antičástice anihiluje s jinou částicí, je
dána účinným průřezem této interakce a hustotou potenciálních terčů, tj.
zde partnerských částic. Takže když necháte antičástici létat ve vakuu,
nemá s čím anihilovat. Můžete ji třeba pustit do vesmíru, když si ji
chcete udržet v dohledu v nějaké vakuové nádobě, musíte ji tam donutit
zůstat - musíte ji tam udržet. Když bude ona antičástice nabita, můžete ji
ve své vakuové pasti držet pomocí magnetického a/nebo elektrického pole.
To se skutečně dělá. Napište do hledače slova jako "antiparticle" "trap"
nebo "magnetic trap".
Dotaz: V poslední době se řada vědeckých institucí zcela seriózně
zabývá tzv. temnou energií, která má na svědomí zrychlující se rozpínání
vesmíru. Viz např. http://www.aip.org/mgr/png/2003/200.htm . Ve standardním
modelu se vesmír může rozpínat nanejvýš konstantní rychlostí, nebo
zpomalovat. Rád bych se zeptal, co se tou temnou energií vlastně myslí, je to
pátá interakce, kteá se projevuje odpuzováním hmoty, ale je významná až v
kosmologických vzdálenostech, nebo samotná vlastnost prostoročasu
(fyzikálního vakua) , nebo co vlastně? Mimochodem, dalo by se zrychlené
rozpínání vesmíru vysvětlit tím, že vesmír jako celek by měl nenulový
elektrický náboj ? (Slavibor Mělnický)
Odpověď: Podle posledních měření opravdu "temná energie" ve vesmíru existuje a
dokonce v současné době dominuje (tvoří asi 73% "hmotného" obsahu
vesmíru). Popravdě řečeno, nikdo prozatím neví, co přesně tato temná
energie je a jak vzniká. Existují pouze různé hypotézy.
Na formální úrovni lze efekt temné hmoty na rozpínání vesmíru dobře
popsat přítomností tzv. (kladné) kosmologické konstanty, kterou do svých
rovnic obecné teorie relativity zavedl již r. 1916 Albert Einstein
(později nutnost zavedení kosmologické konstanty sám zpochybnil, ale jak
je dnes vidět, i zde měl správnou intuici...) Její vliv lze
interpretovat jako "dodatečnou antigravitaci", tedy gravitační
odpuzování, které je ovšem významné až na velkých kosmologických
vzdálenostech (např. ve sluneční soustavě lze její vliv zanedbat)
Všeobecně se ovšem soudí, že tato kladná "kosmologická konstanta" je ve
skutečnosti "efektivně vystředovaná" vlastnost nějakého kvantového pole,
tedy je důsledkem chování hmoty a polí na mikroskopické úrovni. K
objasnění temné hmoty tedy bude zapotřebí více rozpracovat teorie
částicové fyziky, superstrun a podobně.
Ve Vašich otázkách si tedy sám správně odpovídáte: formálně lze temnou
energii chápat jako gravitační odpuzování popsatelné specifickým
zakřivením prostoročasu. Detailněji se ovšem bude pravděpodobně jednat o
"makroskopický" efekt kvantových jevů vakua a polí na mikroskopické
úrovni. (Naproti tomu, rozhodně nelze temnou energii vysvětlit prostým
elektrickým odpuzováním).
Shodou okolností, této tématice se bude věnovat jedna z přednášek cyklu
o moderní fyzice, kterou organizujeme dne 13.11.: podrobnosti viz.
http://utf.mff.cuni.cz/popularizace/PMF/ .
Dotaz: Mám několik dotazů: 1) Co mají společného a v čem se naopak liší červí a
"obyčejná" černá díra? 2) Jak může být dokázána teoretická jsoucnost červí
díry, ačkoliv prakticky neexistuje, nebo, lépe řečeno, nebyla ještě objevena?
3) Existují opravdu částice zvané tachyony, které jsou rychlejší nežli
světlo? (Lukáš Lička)
Odpověď: 1) Červí díra vzniká tak, že se černá díra "propojí" s bílou dírou do
jakéhosi "mostu" mezi různými oblastmi vesmíru. Takové "tunely"
teoreticky mohly vznikat na počátku vesmíru. Červí díra vzniká i tehdy,
když je černá díra nabita elektrickým nábojem: pak je možné, aby se
pozorovatel, který spadl do takové černé díry, vyhnul singularitě a
vyletěl v jiném vesmíru (nebo na jiném místě původního vesmíru). Ve
skutečnosti je ovšem takový průlet nemožný, neboť červí díra je
nestabilní a pokus o její proletění nutně vyvolá její zhroucení. Otázka
existence červích děr stále ale má řadu otevřených problémů.
2) Červí díry teoreticky mohou existovat. Objevena zatím samozřejmě
žádná nebyla. Nic však do budoucna není vyloučeno.
3) O tachyonech se spekulovalo. Dnes převládá mezi vědci názor, že
tachyony neexistují.
Dotaz: Rád bych věděl, jak vlastně funguje gravitace a jakým způsobem dochází k efektu
gravitační čočky, co sem zatím četl na různých fyzikálních stránkách to mně
ten problém nijak nevysvětlilo a je opravdu rychlost světla konstanta? (Luboš Tepřík)
Odpověď: 1) Gravitace je všeobecná vlastnost veškerých hmotných objektů
přitahovat se navzájem. V klasické mechanice je popsána Newtonovým
gravitačním zákonem, který však neobsahuje vůbec čas - je to tedy popis,
při kterém by na sebe působila tělesa okamžitě na libovolnou dálku. To
je ve sporu s důsledky teorie relativity, podle níž se žádné silové
působení (žádná informace) nemůže šířit rychleji než světlo.
Jak funguje gravitace - to je otázka, co tím míníte. Jak funguje
elektřina? Jak funguje motor? Výkladem "jak něco funguje" míníme
převedení něčeho složitějšího (motor) na něco jednoduššího (chování
vodiče protékaného elektrickým proudem a nacházejícího je přitom v
magnetickém poli). Ovšem takové převádění na jednodušší jevy nutně končí
u těch "nejjednodušších" - fundamentálních - jevů. Ty můžeme popsat, to
ano - ale těžko je převést na něco ještě jednoduššího.
2) Gravitační čočka je termín z relativity. Protože světlo
(elektromagnetické vlnění nebo foton, jak to chcete popisovat) nese
jistou energii E, lze mu připsat i jistou hmotnost m = E/c2. Představte
si to s klidem pro tento účel jako foton - částečku světla o frekvenci
f přenášející nejmenší možnou energii E na frekvenci f, tedy energii E
= hf a mající tedy hmotnost m = hf/c2. Tato kulička letí v gravitačním
poli hvězdy (např. Slunce) a její dráha je tedy "ohnutá" podobně jako
kdyby to bylo obvyklé světlo a místo gravitačního pole by kolem Slunce
byla optická čočka.
3) Měříte-li rychlost světla hvězd, Slunce i žárovky co nejpřesněji na
jaře i na podzim, dostanete kupodivu totéž: těch 299792458 m/s, tedy
zhruba 300 000km/s. Přitom Země, na které toto měření provádíte, letí
kolem Slunce tak rychle, že za rok (tj. 60 . 60 . 24 . 365,22 sekund) urazí
kruhovou dráhu délky 2 . pi . 150 000 000 km, tedy Země letí postupnou
rychlostí cca 30 km/s. Světlo z hvězd ale není rychlejší ani pomalejší,
jak by to mělo být podle klasického (galileovského) skládání rychlostí.
O přesnosti měření nemusíte pochybovat v době, kdy jsou běžné počítače
s
procesorem o frekvenci 1 GHz; to odpovídá periodě 10-9s a za tu dobu
uletí světlo jen asi 30 cm.
Berte proto jako POKUSEM OVĚŘENO (nikoli hypoteticky zavedeno!), že
světlo má stále stejnou rychlost, nezávisle na vzájemné rychlosti
pozorovatele a světelného zdroje. Protože to je v rozporu s Galileiho
skládáním rychlostí (které máme dostatečně přesně ověřeno pro rychlosti
pomalé vůči světlu), tak se s tím musíme nějak poprat. Najdete-li lepší
vysvětlení a popis jiný než Einstein, Nobelova cena Vás určitě nemine.
Dotaz: Ve škole jsme se učili, že elektrický proud je uspořádaný pohyb
částic s elektrickým nábojem. Co jsem však nepochopil a zapomněl se na to
zeptat, jak tento pohyb ve vodiči vypadá. Zda dochází k průtoku volných
částic z počátku vodiče až k jeho konci, nebo se jedná o jejich vlnění o dané
amplitudě, frekvenci atd. a pohybují se pouze na určitém prostoru v rámci
těchto veličin, jako je tomu například se vzduchem při zvuku? Pokud cestují
celým vodičem, jak se chovají při záporném napjetí a proudu? to jdou zase
zpátky do zdroje? (Ladislav Veselý)
Odpověď: Nositele nábojů ve vodičích, tj. elektrony v kovech, ionty v
kapalinách a plynech a elektrony a "díry" v polovodičích opravdu
cestují, jak je elektrické pole žene, kolem dokola v uzavřeném obvodu.
Samozřejmě po sepnutí obvodu se nechovají jako účastníci májového
průvodu, kteří jdou ukázněně směrem, kterým je žene pole, ale spíše
tak jak naznačuji svým žákům modelem: Nositele nabojů
představují hemžící se mravenci v mraveništi, kde vytvořím pachové
pole tím, že na jednu stranu mraveniště dám lákavý med a na druhou
něco smradlavého (otevřu tam třeba lahvičku se čpavkem).
Hemžení neustane, nebude ale zcela souměrně chaotické (středová
rychlost 0), a bude trošičku převládat směr rychlosti k medu.
Kam pocestují, tj. jaký je směr proudu, když smradové pole vyměním je
snad jasné.
