Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Частицы размером в 5 мкм левитируют в лазерном луче. Оптическая ловушка создана силами оптического давления и гравитационными силами. (Image: Tongcang Li)

Эйнштейн был неправ?

Ключевые слова:  Эйнштейн, квантовая механика, броуновские частицы, теорема о равнораспределении

Опубликовал(а):  Клюев Павел Геннадиевич

22 мая 2010

AUSTIN, Texas, May 21, 2010 – Прошел век после того, как Альберт Эйнштейн (Albert Einstein) постулировал о невозможности определения мгновенной скорости частиц, совершающих броуновское движение, физик Mark Raizen и группа ученых доказала обратное. На опыте.

«Это первое экспериментальное наблюдение мгновенной скорости броуновской частицы, - сказал Mark Raizen, профессор техасского университета. – Это был постулат Эйнштейна, который не поддавался экспериментальной проверке в течение 100 лет. Эйнштейн предложил способ определить скорость частицы еще в 1907 году, но сам же и заявил, что пока этот эксперимент осуществить невозможно».

В 1907 году он не мог предвидеть появление «оптического пинцета». Результаты работы Mark Raizen, опубликованные в Science, - это первая экспериментальная проверка теоремы о равнораспределении. Также это шаг на пути к охлажденных частиц, которые, например, можно использовать для создания сенсорных устройств.

Теорема утверждает, что в состоянии теплового равновесия энергия распределяется равномерно между своими составляющими – средняя кинетическая энергия поступательного движения равна средней кинетической энергии вращательного движения частицы. В независимости от массы частицы или ее размеров.
Опыты Mark Raizen подтверждают эту теорему для частиц, размеры которых составляют 3 мкм в диаметре. Ученые же планируют поднять планку и заняться исследованием частиц наноразмерного масштаба.

«Мы зафиксировали мгновенную скорость броуновской частицы, - сказал Mark Raizen. – Но это небольшой шаг. Главное, что мы приближаемся к возможности исследовать заявленные в теореме о равнораспределении положения для квантово размерных частиц на практике».

При таких размерах частиц теорема терпит поражение и перед нами возникают новые задачи квантовой механики. Хотя теорема о равнораспределении делает очень точные предсказания при определённых условиях, она теряет применимость, когда квантовые эффекты начинают играть существенную роль. Равнораспределение действительно только тогда, когда тепловая энергия kBT намного больше, чем интервал между соседними квантовыми уровнями энергии, потому что в противном случае средние значения энергии и теплоёмкости, приходящиеся на определённые степени свободы, меньше, чем величины, полученные с использованием теоремы о равнораспределении. Говорят, что степень свободы выморожена, если тепловая энергия намного меньше, чем этот интервал. Например, теплоёмкость твёрдого тела уменьшается при низких температурах, поскольку различные типы движения становятся вымороженными, вместо того, чтобы остаться постоянными, как получается по теореме о равнораспределении. Такое уменьшение теплоёмкости было первым знаком физикам 19-ого столетия, что классическая физика теряет применимость при низкой температуре и новые законы должны быть сформулированы для объяснения этих различий. Наряду с другим противоречием, несостоятельностью закона равнораспределения для описания электромагнитного излучения — также известного как ультрафиолетовая катастрофа — привели Альберта Эйнштейна к идеи, что свет сам состоит из квантов (фотонов). Эта революционная гипотеза предвосхитила появление квантовой механики и квантовой теории поля.
Со-авторы Tongcang Li, Simon Kheifets and David Medellin of the Center for Nonlinear Dynamics and Department of Physics at The University of Texas at Austin.




Комментарии
Коваленко Артём, 23 мая 2010 10:35 

Так как же и сколько времени длилось измерение "мгновенной скорости" броуновских частиц? И она была измерена косвенно или напрямую?
Бред, какой-то...
Бред, какой-то..
А с положительной стороны - автор пересказа с достойным восхищения постоянством вызывает такие эмоции своими опусами (и прочими ляпсусами)
Привожу фрагмент переписки с авторами статьи
"Measurement of the Instantaneous Velocity of a
Brownian Particle" авторов Tongcang Li, Simon
Kheifets, David Medellin, Mark G. Raizen.

Как отвечает Tongcang Li, в эксперименте
использовался прибор с пространственным разрешением
0.1 нм и временным в 5 мкс. Исследовались частицы
диаметром 1.8, 3 и 5 мкм. Для более детальной
информации советуют прочесть авторскую статью http://www.s...nce.1189403
Просьба, если кто-то имеет доступ к
ней,пожалуйста, вышлите на эл.почту.


Hi Pavel,

The velocity is calculated by displacement divided
by time.
Our detector has 0.1 nm spatial resolution and 5
microsecond temporal
resolution.

We have trapped 1.8-micron, 3-micron, and 5-micron
beads. Other size of
beads can also be trapped.

For more information, please read our paper
published on Science. http://www.s...stract/scie
nce.1189403

Best,
Tongcang Li

Quoting "Dr. Mark G.Raizen"
<RAIZEN@physics.utexas.edu>:

> Hi Tongcang,
> Could you answer briefly to this message? No need
to go into much detail, and I am not exactly sure
what he is asking.
>
> Thanks,
>
> Mark
>
> ----- Forwarded message from paul_klyuyev@mail.ru
-----
> Date: Wed, 26 May 2010 11:24:59 +0400
> From: Павел Клюев <paul_klyuyev@mail.ru>
> Reply-To: Павел Клюев <paul_klyuyev@mail.ru>
> To: Mark Raizen <raizen@physics.utexas.edu>
>
>
> Dear Mr.Raizen,
> I'm writing to you in order to get some information concerning the article
"Physicists Prove Einstein Wrong with Observation of Instantaneous Velocity in
Brownian Particles" which was published in the TU official site. Could you please
make clear if the velocity of microparticles were measured directly or mediatelty.
And till what the limit you are supposed to go on doing this experiment, I mean till
the what limit of particles external dimension. As I understood the minimum size of
particles involved in that experiment were 3 micrometers. If you can answer please
tell what the equipment were used or just which technics were applied during this
process. If you have time and ability please write me back.
> Best regards,
> Pavel Klyuyev
>
Коваленко Артём, 27 мая 2010 18:06 
Павел, как же можно обозревать статью, не прочитав ее ? Есть же огромный риск неправильно истолковать авторов.
Именно поэтому авторы так нейтрально и ответили.
P.S. все-таки они не мгновенную скорость измеряли, а "псевдо-мгновенную".
Вот Вы, Артем, и помогите ее прочитать. Если
имеете доступ пришлите ее мне на ящик, пожалуйста. Буду
очень благодарен.
Скорее косвенно проводились измерения, иначе не понаписали бы тут такой бессмыслицы. Согласен с Кнотько Александром Валерьевичем.
Конечно косвенно. В ответе сказано "The velocity is
calculated by displacement divided by time. Our
detector has 0.1 nm spatial resolution and 5
microsecond temporal resolution." Каким то образом
"заставили" они свой детектор следить за одной
частицей, как далеко переместится она за 5мкс, куда, в
каком направлении...
Может кто-нибудь поделится статьей или скинет ссылку?
Прочитали бы оригинал, и сразу все встало бы на свои
места...
Коваленко Артём, 29 мая 2010 11:03 
у меня нет доступа. Я просто говорю, что СНАЧАЛА нужно прочитать статью и ПОЛНОСТЬЮ в ней разобраться, и только ПОТОМ писать "пересказ" статьи. В последнее время, заметьте, происходит как-то наоборот, и это вызывает бурю "положительных" эмоций у нанонимусов.
это вызывает бурю "положительных" эмоций у нанонимусов
Да Вы, право, забавный, Артём

С "автором" же обсуждалось безмозглое "пережевывание" вторичной информации
Несколько жаль, что это соответствует теперь интеллектуальным стандартам Нанометра.
Разруха в умах - кошмарный диагноз
Коваленко Артём, 30 мая 2010 10:46 
Энтропия в изолированных головах может только возрастать.
И быстро и качественно изолировать головы ответственных за существенное увеличение энтропии общественного сознания и прочей сортиризации - было бы весьма разумным
Гильотина - лучшее средство от перхоти и Петриков. Но можно и мочить в сортире, как выражается руководство. А судьи - кто?
xvatit ssoritsua!!!

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Горящая роза
Горящая роза

4 февраля объявили лауреатов V Всероссийской премии «За верность науке»
4 февраля в здании Минобрнауки РФ состоялась торжественное награждение лауреатов V Всероссийской премии «За верность науке». 11 научно-просветительских проектов были отмечены престижной наградой.

Всероссийский съезд учителей и преподавателей химии
5 февраля в Московском университете в Шуваловском корпусе МГУ состоится Всероссийский съезд учителей и преподавателей химии, посвященный Международному году Периодической таблицы химических элементов, начало - 10 часов.

II Всероссийский химический диктант пройдет 18 мая 2019 года
В 2019 году периодическому закону Дмитрия Менделеева исполнится 150 лет! В честь великого открытия этот год объявлен Международным годом Периодической таблицы химических элементов. Одним из наиболее ярких событий, приуроченных к этому году, станет II Всероссийский химический диктант, который пройдет 18 мая и который в этом году выходит на международный уровень. Мероприятие было анонсировано в рамках церемонии открытия Международного года Периодической таблицы химических элементов 29 января 2019 года в Париже, в штаб-квартире ЮНЕСКО.

Самые необычные таблицы Менделеева на выставке Международного года Периодической таблицы химических элементов

6-8 февраля в Российской академии наук состоялось торжественное открытие Международного года периодической таблицы химических элементов в России и приуроченная к этому масштабная интерактивная выставка

Почувствовать живое...
Е.А.Гудилин, А.А.Семенова, Н.А.Браже
Неразрушающее исследование живых клеток и клеточных структур является в настоящее время важным направлением научных изысканий, которые во многих зарубежных и российских научных группах направлены на достижение вполне прагматической цели – разработку новых принципов биомедицинской диагностики и эффективных подходов в нарождающейся персональной медицине.

Российская газета: Перевернуть пирамиду. Президент РАН: как повысить наши шансы на Нобеля
Юрий Медведев
Почему Россия по числу Нобелей отстает от ведущих стран мира, уступая, например, даже маленькой Швейцарии? Замалчиваются ли достижения отечественных ученых? Почему без привлечения в науку российского бизнеса мы не сможем успешно конкурировать в борьбе за престижную научную премию? Об этом корреспондент "РГ" беседует с президентом РАН Александром Сергеевым, который побывал в Стокгольме на вручении Нобелевских премий и поделился своими впечатлениями.

Инновационные системы: достижения и проблемы
Олег Фиговский, Валерий Гумаров

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.