Delta mi!

Nagrodę Nobla z fizyki w roku 2011 otrzymali Saul Perlmutter, Brian Schmidt i Adam Riess w uznaniu wyjątkowego postępu w pomiarach astronomicznych o ważnych konsekwencjach dla kosmologii. Udowodnili oni, że – o ile nasz opis Wszechświata jest poprawny – Wszechświat rozszerza się coraz szybciej. To liczące sobie zaledwie dekadę odkrycie w zasadniczy sposób zmieniło nasze rozumienie kosmosu.

Lepiężnik wyłysiały (Petasites kablikianus) to pokaźnych rozmiarów bylina porastająca brzegi górskich potoków. Jej bardzo duże liście pochylone nad wodą bywają częściowo zanurzone. W wyniku szczególnego splotu warunków zdarza się, że taki dotykający nurtu liść wpada w zamaszyste drgania. W zastygłym powietrzu wieczoru ten niespokojny ruch w zacisznym zakolu strumienia wydaje się czymś tajemniczym. Osobliwość tego zjawiska polega na tym, że oscylacje te wywołane są jednostajnym bodźcem, jakim jest przepływ wody.

Liga zadaniowa Wydziału Matematyki, Informatyki i Mechaniki, Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego i Redakcji Delty

Zadania zawodów I stopnia.

W tym odcinku zajmiemy się jeszcze jednym niezwykłym silnikiem elektrycznym wykorzystującym oddziaływanie prądu elektrycznego płynącego przez elektrolit z polem magnetycznym.

Liga zadaniowa Wydziału Matematyki, Informatyki i Mechaniki, Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego i Redakcji Delty

Prędkość  nazywana prędkością światła, jest równa  m/s. Dokładnie, bo metr jest zdefiniowany za jej pomocą i z wykorzystaniem wzorca sekundy. To, w porównaniu z prędkościami, których doświadczamy, bardzo, bardzo dużo. Na przykład samolot myśliwski o długości 10 metrów, lecący z prędkością  km/s, skróci się lorentzowsko przez czynnik  czyli o pięć angstremów, a więc długość odpowiadającą pojedynczej cząsteczce paliwa lotniczego.

Przez lata występowały one tylko w opowieściach marynarzy, którym nikt nie dawał wiary. Najczęściej określane są angielską nazwą rogue waves (ale nazw jest więcej, również polskich). Nie tak dawno poświęcono im specjalny numer European Physical Journal [1] i tam pokuszono się o zdefiniowanie pojęcia. Chodzi o pojawiającą się jakby znikąd falę, która ma amplitudę co najmniej dwa razy większą niż fale w okolicy. Zjawisko to, rozumiane jako efekt nieliniowy, występuje w wielu dziedzinach (optyka nieliniowa, kondensacja Bosego-Einsteina, fizyka plazmy, ekonomia (?) itp.), ale pierwotnie odnosi się do fal na głębokiej wodzie (głębokość dużo większa od długości fali).

Liga zadaniowa Wydziału Matematyki, Informatyki i Mechaniki, Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego i Redakcji Delty

Statystyczny przechodzień, zapytany znienacka na ulicy o krzem, wspomni zapewne po chwili namysłu o Dolinie Krzemowej w Stanach Zjednoczonych oraz firmie Intel i jej najbardziej znanych produktach, czyli mikroprocesorach.

Krzem jest pierwiastkiem chemicznym o symbolu (łac. Silicium), położonym w 14. grupie układu okresowego (węglowce) i w 3. okresie. Jego liczba atomowa wynosi 14, co oznacza, że atom tego pierwiastka zawiera 14 protonów i 14 elektronów. Przynależność tego pierwiastka do grupy węglowców wskazuje, że powinien on mieć własności chemiczne podobne do węgla.

Krzem stanowi główny pierwiastek budujący większość kuli ziemskiej – zarówno jej cienką skorupę, jak i płaszcz o bardzo dużej grubości. Związany jest on z tlenem i metalami w postaci krzemianów i glinokrzemianów lub tylko z tlenem: wtedy znany nam najlepiej jako kwarc, jedna z odmian strukturalnych dwutlenku krzemu. Kwarc jest minerałem, z którym się nie rozstajemy – chodzimy po nim, używamy przedmiotów zrobionych z niego, nawet musimy opędzać się przed jego natręctwem. Jest składnikiem wielu skał, w których towarzyszą mu inne minerały.

Liga zadaniowa Wydziału Matematyki, Informatyki i Mechaniki, Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego i Redakcji Delty

W dniach 13-17 kwietnia br. odbył się w Warszawie finał 61. Olimpiady Fizycznej. Do tegorocznych zawodów trzeciego stopnia zakwalifikowało się 69 zawodników, w tym jedna dziewczyna.

Tak tłumaczy się angielski termin delayed choice for entanglement swapping. Oczywiście, chodzi o splątane stany kwantowe. A skoro tak, to, ani chybi, o kolejne badanie ujawniające, jak bardzo odjechana jest mechanika kwantowa, czyli ponowne wykazanie nieadekwatności klasycznej (niekwantowej) intuicji.

Liga zadaniowa Wydziału Matematyki, Informatyki i Mechaniki, Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego i Redakcji Delty

Ciało lubi spoczywać. Ciało fizyczne poruszające się w polu sił potencjalnych spoczywa, gdy znajduje się w minimum energii potencjalnej. Jeśli minimum to jest lokalne, ciało może znaleźć się w innym, niżej położonym minimum, gdy dostarczyć mu dostatecznie dużo energii, by mogło pokonać barierę potencjału, lub gdy zajdzie tunelowanie kwantowe (jego prawdopodobieństwo dla ciał makroskopowych jest nikłe). Dla ciał znajdujących się w naszym otoczeniu, takich jak książki na półkach, wiemy z grubsza, gdzie znajdują się te minima.

Do strojenia instrumentów często wykorzystuje się kamerton widełkowy, wynaleziony w 1711 r. przez Johna Shore’a, lutnistę angielskiego dworu królewskiego. Zaletą tego przyrządu jest to, że wprawiony w ruch emituje dźwięk bardzo „czysty”, tj. zawierający niemal wyłącznie składową wzorcową przyrządu. Zrozumienie, dlaczego tak się dzieje, nie wymaga nadmiernie skomplikowanych rachunków i długich wyjaśnień.

Neutrina są najbardziej tajemniczą i najtrudniej wykrywalną formą materii. Od ponad pół wieku zbierane są doświadczalne dowody ich oscylacji. Ponieważ oddziałują tylko słabo (za pomocą masywnych bozonów pośredniczących  i ), a stany własne oddziaływania (rodzaje: elektronowy, mionowy oraz taonowy) są, jak widać, różne od stanów masowych (numerowanych 1, 2 i 3), więc neutrina zmieniają swój rodzaj w trakcie lotu.

Każde (niekwantowe) obliczenie wymaga użycia serii nieodwracalnych operacji logicznych, w których dwa stany wejściowe dają jeden stan końcowy. Przykładem takiej operacji jest zerowanie komórki pamięci. W 1961 roku Rolf Landauer wykazał, że minimalna ilość ciepła, porównywalna z  (gdzie  jest stałą Boltzmana, a  temperaturą w skali bezwzględnej), jest do tego niezbędna [1]. Ograniczenie  jest obecnie nazywane granicą Landauera, która określa nieprzekraczalne fizyczne ograniczenie minimalnej ilości ciepła rozpraszanego podczas pojedynczej nieodwracalnej operacji logicznej dowolnego dwójkowego urządzenia.

Liga zadaniowa Wydziału Matematyki, Informatyki i Mechaniki, Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego i Redakcji Delty

Serię artykułów o silnikach unipolarnych zakończymy opisem dość efektownego układu demonstrującego działanie takiego silnika. Przed przystąpieniem do doświadczeń należy koniecznie przeczytać wskazówki, dotyczące bezpiecznego posługiwania się magnesami neodymowymi, zawarte w artykule w Delcie 1/2012.

Najlepszymi przyjaciółmi dziewczyny, jak śpiewała Marilyn Monroe. Okazuje się, że mogą być równie bezcenne dla fizyków. Klejnociki te umożliwiły zbudowanie kwantowej pamięci oraz pozwoliły na splątanie drgań w dwóch kryształach znajdujących się w makroskopowej odległości.