Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 42 dotazů obsahujících »tono«
24) Hmota v ergosféře
04. 01. 2004
Dotaz: Jaké jsou podmínky v ergosféře? Může tam existovat nějaká hmota? (Šarlota)
Odpověď: Ergosféra je oblast blízko horizontu černé díry. Přesněji řečeno je
ergosféra "zdola" ohraničená horizontem a "shora" tzv.
plochou statické limity, což je místo, pod nímž žádný pozorovatel (či fyzikální částice) nemůže zůstávat v klidu vůči vzdáleným pozorovatelům. Tato oblast je tím větší, čím víc černá díra rotuje (tj. čím větší má moment hybnosti).
V ergosféře je vše vlivem gravitace rotující černé díry strháváno do
společné rotace. Tento efekt neexistuje v klasické (Newtonově) teorii
gravitace, ale je přirozeným důsledkem Einsteinovy teorie, již je pro
správný popis silného gravitačního pole černých der nutno použít.
Oblast ergosféry má i další důležité vlastnosti z hlediska fyziky
černých děr. Například je v principu možné v této oblasti urychlovat
částice a dodávat jim energii na úkor rotační energie černé díry, která
se tak postupně zpomaluje. Hmotné částice tedy mohou v ergosféře existovat.
Dotaz: Mohly by alespoň teoreticky existovat atomy s vyšším protonovým číslem než
ty, které zatím známe, aniž by podléhaly rychlému radioaktivnímu rozpadu a
byly stabilní? (Tomáš Macejka)
Odpověď: Ano. Speciálně byl již dlouho očekáván "ostrov stability" okolo
protonového čísla 114. Na webu najdete spoustu podrobných informací o
hledání takových prvků a současném stavu, zadávejte klíčová slova buď
česky "transurany" & "ostrov stability" nebo anglicky "transuranium" &
"island of stability", viz např.
http://www.cerncourier.com/main/article/39/7/18
Speciálně prvek 114 má krásný prozatímní název Ununquadium ...
Dotaz: V literatuře jsem našel okrajovou zmínku,že malá část vesmírných
objektů (cca 4%) vykazuje ve spektru nikoli rudý, ale modrý posuv, tedy se k
nám přibližuje. Jak se to vysvětluje? Nějaké lokální exploze?
(Václav Kadlec)
Jak je to se zakřivením časoprostoru v oblasti velmi hmotných těles, jako jsou
např. černé díry? Jak je to s rozpínáním vesmíru? Rozpíná se veškerý prostor,
tedy např. i prostor ohraničený hmotnou slunce, či planet?
(Jiří Holinka)
Odpověď: Gravitaci popisuje v klasické (nekvantové) fyzice Einsteinova obecná
teorie relativity. Podstatnou součástí této teorie je soustava rovnic,
která určuje, jak je časoprostor působením přítomné hmoty zakřiven, a
zároveň jakým způsobem se hmota v zakřiveném prostoročase pohybuje.
Řešení těchto rovnic je v obecnosti složité právě z důvodů jejich
vzájemného propojení: rozmístění těles i struktura polí (např.
elektromagnetického) určují zakřivení prostoročasu, toto zakřivení
zároveň určuje jejich pohyb a vývoj, atd atd.
V limitě velmi slabých gravitačních polí se problematika redukuje na
jednodušší Newtonovu teorii gravitace. Naopak v případě velmi silných
gravitačních polí je třeba použít úplnou Eisteinovu teorii. To je i
případ černých děr.
Z hlediska globálního (kosmologického) popisu vesmíru jsou černé díry
pouze místními, poměrně dobře ohraničenými objekty, podobně jako např.
hvězdy. Celkový pohyb všech kosmických těles je rovněž popsán
relativistickou teorií gravitace, nicméně není snadné říci, jak se
gravitace jednotlivých objektů kombinuje do výsledného gravitačního pole
celého vesmíru. V jistém "zprůměrovaném" popisu vesmíru (a rovněž ve
skutečných astronomických pozorováních) se ukazuje, že vesmír celkově
expanduje a vzdálenosti mezi tělesy se zvětšují. Toto zprůměrované
řešení ovšem není možné použít k popisu místních nerovnoměrností na
skalách jednotlivých kosmických těles, a ty tedy zmíněná kosmická
expanze neovlivňuje. Rovněž některé poměrně blízké galaxie se k naší
Galaxií přibližují, protože kosmologická expanze převládá až na skutečně
velkých, kosmologických měřítkách, a je tedy patrná až při sledování
pohybu vzdálených galaxií mimo naši místní skupinu.
Dotaz: Je separačná energia protonu a neutronu rovnaká, alebo rozdielna? /preco/ (R.Sedlak)
Odpověď: Separační energie protonu či neutronu je energie nutná k vytržení protonu
či neutronu z jádra:
Sp = (hmota nového jádra + hmota protonu - hmota původního
jádra).c
Nové jádro má o proton či neutron méně než původní (podle toho, co jsme z
něj vytrhli:) Přibližné hmotnosti protonu a neutronu jsou
mp.c2 = 938.27 MeV mn.c2 =
939.57 MeV
Obecně je separační energie rozdílná, a to nejen kvůli rozdílným hmotám
mpa mn.
Jádra vzniklá odejmutím protonů či neutronů budou různě stabilní,
mohou žít věčně nebo jen zlomek vteřiny, a čím jsou méně stabilní, tím
větší mají hmotnost a celkovou energii (a jsou tedy ochotnější se
rozpadnout v něco stabilnějšího).
Protony mají kladný náboj a je těžší je udržet pohromadě, neutrony je lepí
k sobě. Ve hře je ale více faktorů, v přírodě například pozorujeme jádra s
přibližně stejným protonovým a neutronovým číslem (neutronů bývá s
celkovým počtem nukleonů více právě kvůli odpuzování protonů). Takže
kdybychom chtěli z jádra, které už má s počtem protonů namále, vypudit
další, bylo by to těžší, než z něj vypudit neutron (a tím by dost
pravděpodobně vzniklo stabilnější jádro), a separační energie by se
drasticky lišily: u protonů by mohlo jít o kladné číslo (hmota nového
jádra by byla ještě větší, museli bychom do systému narvat nějakou
energii, aby se nám to povedlo), ale u neutronů by šlo o záporné číslo,
nové jádro by bylo stabilnější a proces by v principu mohl nastat
samovolně.
Jádra se většinou rozpadají beta a alfa rozpady, u beta rozpadu dochází k
přeměně neutronu na proton nebo naopak (a jádro vyzáří ještě
elektron+antineutrino nebo pozitron+neutrino), u alfa rozpadu jsou
emitovány částice alfa (jádra hélia-4, velmi stabilní objekt s vysokou
vazbovou energií). Některá jádra se však doopravdy mohou přeměňovat v jiná
emisí neutronu či protonu, někdy dokonce i třeba uhlíku-12 apod.
Odkazy:
Velmi pěkné tabulky a grafy týkající se jaderné fyziky najdete na adrese
http://ie.lbl.gov/systematics.html
(hledejte "separation energies")
Jak se to
měří ve skutečnosti... Pro další informace zkuste třeba na www.google.com zadat "separation
energy" či "drip line":)
Dotaz: Slyšel jsem, že při oscilaci neutrin nedochází k zachování leptonového čísla.
Co je na tom pravdy? (Pavel)
Odpověď: Nedávné experimenty ukázaly, že se neutrina mezi soubou míchají, to
znamená, že se nezachovávají separátně elektronové, mionové a tauonové
leptonové číslo. Podobně, jako se mezi sebou "míchají" kvarky,
mohly by se v principu míchat mezi sebou i elekton s mionem, ale zatím to
nebylo pozorováno. Takže míchání zatím u leptonů předpokládáme jen u neutrin.
Zatím se však podle všeho celkové leptonové číslo zachovává!
Problém by mohl nastat, kdyby se pozoroval dvojitý beta rozpad,
což by znamenalo to, že neutrino je totožné s antineutrinem.
V jádře by se pak mohl rozpadnou neutron na proton+elektron+antineutrino,
které by však mohlo být (pouze pokud je totožné s neutrinem!) pohlceno
dalším neutronem a celkem by vznikly dva elektrony(!!) a nové jádro, kde
by místo dvou neutronů byly dva protony. Narodily by se tak dva leptony
bez svých antičástic, což by znamenalo navýšení celkového leptonoveho
čísla o dvě!
V nedávné době probíhaly diskuse, zda byl dvojitý beta rozpad vskutku
pozorován, ale bude se muset počkat na širší objem dat, zatím o objev
nejde.
