RelativitatePartea a doua a seriei dedicate teoriei relativităţii face o trecere în revistă a ideilor din fizică la momentul revoluţiei iniţiate de Einstein. Astfel, veţi afla despre J.C.Maxwell şi teoria electromagnetismului, despre experimentul Michelson-Morley şi semnificaţia acestuia, precum şi despre experimentul lui Alväger.

Albert EinsteinTeoria relativităţii este legată indisolubil de Albert Einstein, creatorul acesteia şi cel mai faimos om de ştiinţă al secolului al XX-lea. Dar care sunt ideile principale ale acestei teorii şi la ce folosesc ele? În acest articol aflaţi cum funcţionează Sistemul Global de Poziţionare, GPS, şi în ce fel este acesta dependent de predicţiile relativităţii.

 

Scintilatoarele sunt materiale transparente folosite de cercetători pentru a detecta particule şi unele forme de radiaţii. Când radiaţia loveşte scintilatorul, acest material absoarbe o parte din energia radiaţiei, emiţând în schimb lumină. Chiar şi cea mai mică "scânteiere" poate fi detectată de fotomultiplicatoare ataşate la un scintilator.
 
Scintilator cristal
Cristal folosit ca scintilator (înconjurat de detectoare)
credit: wikipedia.org

 

În octombrie 1971, patru ceasuri atomice cu cesiu au fost montate şi au zburat pe curse comerciale regulate, înconjurând Terra de două ori, unul spre est şi celălalt spre vest, pentru a testa teoria relativităţii a lui Einstein cu ceasuri macroscopice. Luând în considerare planul de zbor al fiecărei nave, teoria relativităţii prezicea că ceasurile aflate în mişcare ar fi trebuit să piardă în comparaţie cu ceasul Observatorului Naval al S.U.A. 40+/-23 nanosecunde în cazul călătoriei spre est, respectiv să câştige 275+/-21 nanosecunde în cazul zborului spre vest. Relativ la ceasurile Observatorului, ceasurile în mişcare au pierdut 59+/-10 nanosecunde pe parcursul zborului spre est, respectiv au câştigat 273+/-7 nanosecunde în cazul zborului spre vest, cu erorile indicate reprezentând deviaţiile standard.


Materia curbează spaţiu-timpul, iar spaţiu-timpul curbat dictează mişcarea materiei în univers. credit: LIGO/T. Pyle

Tensorii sunt entităţi geometrice introduse în domeniile matematicii şi al fizicii pentru a extinde noţiunile de scalar, vector şi matrice. În ce fel ajută aceştia la înţelegerea naturii? Care este relaţia dintre vector şi tensor? În ce domenii este nevoie de tensori?

qed_micPublicăm astăzi ultima parte a articolului de popularizare a electrodinamicii cuantice. Puteţi citi o interpretare dată refracţiei luminii în contextul QED, veţi afla ce sunt celebrele diagrame Feynman şi despre calculul  de mare precizie al momentului magnetic al electronului cu ajutorul acestora (video inclus).

FeynmanAstăzi a doua parte a articolului dedicat explicării teoriei electrodinamicii cuantice, QED. Aflaţi de ce lumina se reflectă sub culori diferite pe pelicule de ţiţei de la suprafaţa apei, modul în care lumina se reflectă pe suprafaţa unei oglinzi ori de ce apar reflexii iridescente pe suprafaţa unui CD (video inclus).

qed_FeynmanElectrodinamica cuantică - QED - studiază interacţiunile dintre radiaţia electromagnetică şi materie. "Giuvaierul fizicii" după Richard Feynman, una dintre cele mai dificile teorii după numeroşi fizicieni. Ce ne propunem cu acest articol? O succintă şi inteligibilă prezentare a teoriei (video inclus).

legea_lui_arhimedeArhimede a înţeles cu mai bine de 2200 de ani în urmă principiul care în prezent îi poartă numele, şi anume faptul că un corp cufundat într-un fluid este împins de jos în sus cu o forţă egală cu greutatea volumului de fluid dezlocuit de acesta. Cum oare, altfel decât pe cale experimentală, se poate demonstra această lege?

HaosUn fluture bătând din aripi undeva în Europa poate declanşa o tornadă în Texas. Aşa afirmă teoria haosului. Această teorie - în esenţă - indică faptul că mici modificări ale datelor iniţiale ale unui sistem complex poate duce la stări finale al sistemului foarte diferite. Edward Lorenz este cel care pune bazele acestei teorii.

structura materieiŞtiaţi că materia obişnuită existentă în Univers are la bază numai trei particule fundamentale: quarcul up, quarcul down şi electronul? Cu ajutorul acestor trei constituenţi elementari şi numai al lor ia naştere toată materia organică şi anorganică din Univers. Citiţi articolul următor pentru a afla mai multe detalii (video inclus).

Atomii vin în contact unii cu alţii pentru a crea universul. Vă mai aduceţi aminte probabil de sintagme ca „legătură covalentă” ori „legătură ionică” din vremea când eraţi în şcoală. Dar vă mai aduceţi aminte ce sunt? Aţi înţeles de fapt vreodată cum funcţionează acestea şi care este semnificaţia lor? Dacă nu, citiţi acest articol (video inclus).

spectru hidrogenUn electron de pe cel mai jos nivel energetic într-un atom poate absorbi energia unui foton, energie suficientă pentru a sări pe următorul nivel energetic. În cadrul procesului invers electronul revine pe nivelul energetic anterior, caz în care are loc eliberarea unui foton. Cum se formează liniile spectrale? Citiţi aici (video inclus).

Lumina Cherenkov - comparatie cu boom-ul sonic

 

Lumina Cherenkov apare atunci când particulele călătoresc mai repede decât lumina. Vă întrebaţi probabil cum poate o particulă depăşi viteza luminii … Ceea ce ştim  în urma formulării teoriei relativităţii speciale de către Einstein – şi nu a fost invalidat – este că viteza luminii în vid este de 300.000 km/s şi că nimic nu poate depăşi această limită. Totuşi, viteza luminii nu este aceeaşi în orice mediu. De exemplu, atunci când trece prin apă ori sticlă, viteza luminii încetineşte cu până la 25 de procente. Prin urmare, este posibil ca particule ce călătoresc prin unele substanţe cu viteze subluminice – raportat la viteza luminii în vid – să fie totuşi mai rapide decât lumina în acel mediu.

După Newton, universul este înţeles în termeni de cauză şi efect. Potrivit mecanicii lagrangiene, natura are ca scop intrinsec minimizarea cantităţii pe care am numit-o în acest articol „acţiune”. Astfel, un obiect s-ar putea deplasa pe mai multe traiectorii, numai că cea aleasă este cea pentru care „acţiunea” rezultată este minimă.

experimentul_doua_fanteAvem un electron şi două fante. Proiectăm electronul către cele două fante. Acesta poate alege pe oricare dintre cele două. Ce va face? Electronul este iniţial o particulă, devine undă, trece prin ambele fante, interferează cu el însuşi, iar apoi loveşte ecranul sub forma unei particule. Ciudat, nu? Citiţi articolul pentru detalii (video inclus).

OrbitalModelul cuantic al atomului reprezintă o schimbare fundamentală sub aspect grafic al modelului atomic în comparaţie cu atomul lui Bohr. Fizicieni ca Heinsenberg, Schrödinger ori Dirac au eliminat orbitele clasice ale electronilor şi le-au înlocuit cu orbitali, volume spaţiale caracterizate de probabilitatea prezenţei electronilor.

neutralino William Thompson, la sfârşitul secolului al XIX-lea afirma că toate legile Universului au fost descoperite. Dar lucrurile s-au complicat în anii imediat următori, odată cu apariţia ideilor lui Einstein, Planck, Bohr, Schrödinger etc. Neutralino este un exemplu că Universul este mult mai "refractar" în a-şi dezvălui tainele decât s-ar putea crede...

Gravitatia_in_contextul_teoriei_stingurilorSe ştie despre gravitaţie că este cea mai slabă dintre cele 4 forţe fundamentale. Deşi la scară cosmică gravitaţia produce efecte colosale, la nivel atomic interacţiunile gravitaţionale sunt mult mai slabe decât celelalte. Teoria stringurilor, cea mai populară teorie cuantică a gravitaţiei care există în prezent, oferă o posibilă explicaţie.

Carbonul - ingredient de bază al materiei organice

Carbonul este un ingredient de bază din compoziţia organismelor vii de pe Terra. Toate formele de viaţă conţin în jur de 25% carbon. Atomul de carbon este unic deoarece se poate combina cu alţi atomi de carbon dând naştere unor lanţuri lungi sau unor structuri circulare de legături carbon-carbon, care, la rândul lor, stau la baza moleculelor organice complexe care fac posibilă viaţa.


 



Ar fi util dacă ne-ai sprijini cu o donație!
Donează
prin PayPal ori
Patron


Contact
| T&C | © 2021 Scientia.ro