Приложна физика

[Малоум 2]

Има възможности за нови технологични приложения на съвременните открития във физиката. Ето и едно от тях:

http://megavselena.bg/ucheni-oprovergaha-100-godishno-fundamentalno-ogranichenie-vyv-fizikata/

Учени опровергаха 100 – годишно фундаментално ограничение във физиката

Изследователи, работещи в Федералния политехнически университет на Лозана – École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) успешно оспориха основен закон, ограничаващ физиката на съхраняване на електромагнитна енергия през последните 100 години. Този пробив, който изследователите са публикували в списание Science, дава възможност на физици и инженери да разработват технологии, които разчитат на резонансни и вълноводни системи.

 

Изследователите тествали 100-годишното ограничение, разработвайки хибридна резонансна / вълноводна система, използваща магнито-оптичен материал. Когато се приложи магнитно поле, то може да съдържа вълната за по-дълъг период от време, като същевременно поддържа голяма широчина на честотната лента.

Изследователите са нарушили ограничаването на честотната лента с коефициент 1000, но смятат, че е възможно изобщо да няма ограничения за това колко висок може да бъде.

„Беше момент на откровение, когато открихме, че тези нови структури въобще не съдържат ограничения във времето. Тези системи не приличат на това, на което сме свикнали от десетилетия, а може би и стотици години „, казва водещият автор Космас Цакмакидис в прессъобщение.

„Техните превъзходни характеристики на капацитета за съхранение на вълните наистина биха могли да дадат възможност за редица вълнуващи приложения в различни съвременни и по-традиционни научни области“.

Чрез разбиването на ограниченията, изследванията на EPFL ще имат голямо влияние върху широк кръг инженерни и физични приложения. „Отчетеният пробив е напълно фундаментален – даваме на изследователите нов инструмент. А броят на приложенията на откритието е ограничен само от въображението на човек „, обяснява Цакмакидис.

Тези приложения могат да обхванат и телекомуникациите, оптичните системи за откриване и събирането на широколентови енергийни източници, се отбелязва в прессъобщението. По същество всяка технология, която използва вълни за съхраняване на информация, вече има достъп до по-широка честотна лента. Това може да бъде всичко  – спектроскопия на чипове, събиране на светлина и съхранение на енергия…

 

...

Манипулациите върху "капацитета" на вълноводите е интересен и от гледна точка живи системи - пренос на ЕМ-импулс по невроните. Доколко да са защитени (естествено) и доколко могат да се манипулират с "изкуствени"  магнитни полета...

...

Редактирано Юни 28, 2017 от Малоум 2

[Малоум 2]

Ето как пАрата спестява парАта:

http://megavselena.bg/malki-zahranvani-ot-voda-sateliti-mozhe-da-sa-bydeshteto-na-kosmicheskite-izsledvaniya/

"Малки, захранвани от вода сателити може да са бъдещето на космическите изследвания

Бъдещето е на микросателитите

Обикновено сателитите са масивни конструкции струващи милиони долари. Нова концепция обаче може скоро да промени тези представи. CubeSats, така са наречени миниатюрните сателити с формата на куб, които може да се окажат много по удобни, ефективни, евтини и лесни за управление.  Най- новата технология използвана при тях е управлението им чрез пара, която ще им помага да маневрират при изследователските им мисии. Водата е не само безопасна за използване, но и я има в изобилие на нашата планета, а много вероятно и в слънчевата ни система.

Учени от Университета Пардю в САЩ стоят зад проекта за задвижване на сателити с вода. Те вече имат готов прототип на CubeSats.  Неговата нова задвижваща система, наречена Film-Evaporation MEMS Tunable Array, използва малки капиляри с диаметър 10 микрометъра. Микрометърът е равен на една милионна част от метъра. Инсталирани са малки нагреватели които превръщат водата в пара. Четири такива задвижващи механизми са били използвани в CubeSat ,  като са му позволили да се върти около оста си.

„Демонстрирахме, че завъртане на 180 градуса може да стане за по-малко от една минута и изисква едва 0.25 вата, което доказва, че новата технология е надеждна и ефективна за контрол на височината на сателита“, казва ръководителят на проекта проф. Алина Алексеенко.

Досега микросателитите от типа на CubeSat се използват като допълнение на големите сателити и досега нямаха система за самостоятелно задвижване. Те са изстрелвани от друг космически апарат за да изпълняват задачи като интернет услуги, образи с висока резолюция, данни от околната среда и др.

С новата система за задвижване на базата на вода, използването на микросателитите може да даде много повече възможности, като изпълняват задачи, непосилни за традиционните сателити поради големият им размер."

 

...

 

 

[Joro-01]

Браво! Интересна ноина. Идеята за парата не е нова, но си заслужава. За използване на MEMS нагреватели обаче не бях чувал.

[Малоум 2]

Преди 1 час, Joro-01 said:

Браво! Интересна ноина. Идеята за парата не е нова, но си заслужава. За използване на MEMS нагреватели обаче не бях чувал.

Интересно е и от една друга гледна точка: в термодинамиката се доказва с матмодел, че ако от едната страна на дюзата (изтичане на газ от отвор) е абсолютен вакуум, то газ няма да протича?!, независимо от налягането в другата страна. Дебит = 0

Вярно, на таз височина не е абсолютен вакуум, ама ... все пак си е ограничение по теория.

(При теориите има пренебрегване на несъществени параметри на процесите и се знаят ограниченията. Тя, математиката затова е точна наука, защото ЗНАЕ колко е неточна. Всички твърдения, че в науката нещата се доказват, са неверни, ако се "изскочи" извън началните условия на предположенията на ситуацията в която важат моделите. Тоест - доказват се Граници на приложение, а не нещо друго, фундаментално и т. н.  Всички изисквания, към когото и да е, от рода на "докажи си хипотезата" са безсмислени. В ютюб има коментари, че нищо в науката не е доказано - невъзможно е, ако не са сложени граници на приложимост на твърденията. Затова и считам, че струнната хипотеза си е една от най-правилните - стъпва на многообразията във вакуума - зърнест модел, преди в него да са "създадени" вещеви и полеви структури, които, ние - човеците, ползваме при изучаване на света. Тоест - има признание-връщане на разсъжденията за "фундамент", върху който се образуват познатите ни "огромни" структури на елементарни частици. Така "тъмната" материя и енергия, заместват "неподвижният етер" - доказано недосегаеми за експеримент, но от моята хипотеза)

...

[Малоум 2]

Нещо, което се очакваше:

http://megavselena.bg/nova-tehnologichna-revolyutsiya-na-bazata-na-grafen/

Нова технологична революция на базата на графен?

Движението на електроните в графен се осъществява по странен начин, поведението им е като на течност, откриха учените от Националния институт за проучване на графена в САЩ. Това откритие променя съществено проучванията на физиката на проводимостта, съобщават от института.

Проведените експерименти, водени от проф. Марко Полини и проф. Леонид Левитов,  показват, че в определени температурни рамки електроните се движат и сблъскват, като поведението им прилича на поведението на течност. Този флуид е с по-голяма проводимост в сравнение с проводимостта на балистичните електрони, които се движат като се разсейват. Вместо да остават отделени, електроните в това ново флуидно състояние остават заедно, без да възпрепятстват потока от ток. Докато при разсейването на електроните, протичането на ток се възпрепятства и материалът става по-малко проводим, при това флуидно състояние проводимостта се увеличава.

„Знаем още от училище, че нарастването на безпорядъка на електроните създава допълнително съпротивление. При този случай електроните, когато се слеят като в течност, започват да се размножават по-бързо, отколкото ако са свободни“, казва професорът от университета в Манчестър, Андре Геим.

Новото откритие позволява графенът да бъде използван за още повече цели. Той ще бъде в основата на много компоненти за развитие на бързи и мощни квантови компютри и ще позволи създаването на нано електронни вериги. Със сигурност базираните на графен схеми ще са в основите на напредъка в електро-технологиите, като ще доведат до оптимизиране на енергийната консумация, като според учените ще се превърне в същинска технологична революция в областта на електроенергетиката.

 

...

Известно е - проводимостта на металите се дължи на това, че общите-свободни електрони "се държат" като флуид (електронен газ). При това се пренасят импулси ЕМПоле,  а електроните се движат (преместват) сравнително бавно (дрейв на електрони).

Това, по статията,  означава, че електроните само се "строяват" правилно - колективен ефект (а не, че са свободни), на потоци и преносът на импулс става по-ефективен - няма (или са малко) "блуждаещи" електрони от разсейване. Подредената структура на графена "задава" подреденост и на фононите и затова - в определени Т-граници е възможно по-ефективно да се пренася импулс от ЕМПоле. (Фононите основно се предизвикват от поглъщане-излъчване на ИЧФотони, а липсата им - във вещество, означава ниски температури. В случая - възможност за подреждане в синхрон с ЕМПоле, заради подреденост-компактност при структуриране).

...

[ramus]

Без да съм какъвто и да е специалист по въпросите тук, забелязвам разминаване между изнесеното в цитираната публикация и последващото след нея, лично тълкувание на автора.

Оф Топик - Това много ми напомня как навремето имах приятел, който задължително след всеки виц, предлагаше и личната си интерпретация на същия. А често това беше по-смешно от вица. Колега, Малоум - това е шега, нищо лично. Винаги съм имал интерес към подобни теми и "новини" и ги следя внимателно.

Редактирано Август 24, 2017 от ramus

[Малоум 2]

1 hour ago, ramus said:

Без да съм какъвто и да е специалист по въпросите тук, забелязвам разминаване между изнесеното в цитираната публикация и последващото след нея, лично тълкувание на автора.

Оф Топик - Това много ми напомня как навремето имах приятел, който задължително след всеки виц, предлагаше и личната си интерпретация на същия. А често това беше по-смешно от вица. Колега, Малоум - това е шега, нищо лично. Винаги съм имал интерес към подобни теми и "новини" и ги следя внимателно.

Точно така - разказвам писаното в статията по "по-друг" начин. Неспециалистите са запознати с понятието "ток" - учебниково: "Движение на заредени частици се нарича електрически ток". Има си характеристики - посока, плътност на тока, големина и, да речем, ... скорост на движение на зарядите. Но именно, навремето,  когато са се опитали да определят скоростта на зарядите - не се получила "голяма скорост" (Файнман, в лекциите си коментира ситуацията). Тогава възниква въпрос - как "тече" токът?

Обяснено е по "непопулярен" начин - не тече тока, а се пренася импулс на полето със скоростта на светлината в тази среда. Полето напуска проводника, а след това се връща в проводника, а реакциите от "поглъщане-излъчване" на полето от зарядите, ги привеждат в движение... Затова е важно подреждането на частиците на средата - вижда се, че е колективен ефект добрата проводимост. Съществена неподреденост има във "връзките" (щепсел на уред в контакт на стената) и там се отделя много топлина - загуби от "грешно" пренасяне на импулс.

...

[Малоум 2]

Ето хубава картинка на далечното:

http://megavselena.bg/eto-kak-izglezhda-kvantoviyat-kompyutyr/

Ето как изглежда квантовият компютър

Гледан по-отдалеч изглежда като модернистичен полилей. Или като събрани на едно място цилиндри и жички, завършващи в края с малък стоманен цилиндър. Всъщност това е един от най-софистицираните квантови компютри правени досега.

Процесорът му има мощност от 50 квантови бита или qubits, които обработват задачите по (потенциално) революционен начин.

Информацията създавана и съхранявана в нормалните компютри се обозначава със серии от единици и нули. Qubits могат да представят и двете стойности едновременно (възможност известна като суперпозиция), което означава, че квантов компютър може теоретично да тества двете едновременно. Добавете още qubits и тази трудна за вярване изчислителна мощност се увеличава.

През ноември миналата година IBM представи първия квантов компютър с 50 qubits в света. Той е разположен в лаборатория, в гигантски бял калъф, с помпи, които да поддържат необходимата за работата му температура и няколко традиционни компютри, които да подпомагат управление на задачите или алгоритмите, които се инициират.

На CES (високотехнологичното изложение в Лас Вегас) тази година, фирмата донесе и вътрешностите на супер компютъра – кабелите и тръбите, необходими за изпращане на сигнали към чипа и за поддържане на охлаждането на системата, така че присъстващите биха могли по-добре да разберат как работи квантовият компютър.

Най-голямото предизвикателство, според вицепрезидента на IBM за научни изследвания Джефри Уелсър, е изолирането на чипа от нежелан „шум“. Това включва електрически, магнитен и термичен шум. Например само температурата на помещението в което се намира, може да направи цялата машина безполезна. Тук идва ролята на споменатите помпи.

От горе до долу системата постепенно се охлажда от четири температурни равнища с течен хелий, като накрая, вътре в цилиндъра, достига до 10 милионни от абсолютната нула по Келвин. В същото време проводниците носят радиочестотни сигнали до чипа. Те се описват върху qubits, изпълнявайки всяка програма, която изследователският екип желае да изпълни. Кабелите са проектирани така, че да не се допускат никакви външни шумове, включително топлинна енергия, които да се транспортират до чипа на квантовия компютър.

Много от експертите предполагаха, че 50-qubit система може да постигне „квантово надмощие“. Терминът се отнася до момента, в който квантов компютър ще е в състояние да надминава традиционната компютърна система или да изпълни задача, която при традиционните компютри е невъзможна. Проблемът обаче е, че квантовите компютри са съвместими само с определени алгоритми. Те са подходящи за квантовата химия например и материалните симулации. Но е малко вероятно някога да използвате квантов компютър, например за да завършите презентация в PowerPoint.

„Светът не е класически, той е квантов, затова ако искате да го симулирате, имате нужда от квантов компютър“, каза Уелсър пред списание Engadget.

Изследователите вече са провели експерименти с квантовите компютри. Учените от IBM са успели да симулират берилиевия хидрид (BeH2) на квантов процесор със седем qubits през септември миналата година. Но критиците искат да видят квантов компютър, който да постигне нещо по-осезаемо, което е по-смислено за всекидневния потребител. Но този ден, за съжаление, все още вероятно е далеч.

...

...

„Светът не е класически, той е квантов, затова ако искате да го симулирате, имате нужда от квантов компютър“, каза Уелсър пред списание Engadget

...

[Exhemus]

Тема "Приложна физика" ама май нищо от гореспоменатото не е приложено?

[Joro-01]

Как да не  е - показват как да си направим квантов компютър. Айде, поне показват приложната страна на някои явления от експерименталната физика.

On 1/10/2018 at 17:45, Малоум 2 said:

Ето хубава картинка на далечното:

http://megavselena.bg/eto-kak-izglezhda-kvantoviyat-kompyutyr/

Ето как изглежда квантовият компютър

Гледан по-отдалеч изглежда като модернистичен полилей. Или като събрани на едно място цилиндри и жички, завършващи в края с малък стоманен цилиндър. Всъщност това е един от най-софистицираните квантови компютри правени досега.

***

На CES (високотехнологичното изложение в Лас Вегас) тази година, фирмата донесе и вътрешностите на супер компютъра – кабелите и тръбите, необходими за изпращане на сигнали към чипа и за поддържане на охлаждането на системата, така че присъстващите биха могли по-добре да разберат как работи квантовият компютър.

Най-голямото предизвикателство, според вицепрезидента на IBM за научни изследвания Джефри Уелсър, е изолирането на чипа от нежелан „шум“. Това включва електрически, магнитен и термичен шум. Например само температурата на помещението в което се намира, може да направи цялата машина безполезна. Тук идва ролята на споменатите помпи.

От горе до долу системата постепенно се охлажда от четири температурни равнища с течен хелий, като накрая, вътре в цилиндъра, достига до 10 милионни от абсолютната нула по Келвин. В същото време проводниците носят радиочестотни сигнали до чипа. Те се описват върху qubits, изпълнявайки всяка програма, която изследователският екип желае да изпълни. Кабелите са проектирани така, че да не се допускат никакви външни шумове, включително топлинна енергия, които да се транспортират до чипа на квантовия компютър.

***

Така. По статията (цитирана) от Малоум 2. Първоначално болднах това за което ще пиша, после реших да изтрия останалото.

Ясно е, че щом квантовият процесор работи с кюбитове, трябва да е изолиран от всякакви външни въздейстия. Електрически, магнитни полета, електромагнитни излъчвания и температура. Ето това прави този модернистичен полилей. Не го прави само той и не прави само това, но сега се става въпрос за него. Една интересна част от "полилея" е Хелий-3 (³He) хладилник, благодарение на който могат температури >1К.

Как работи? Представлява абсорбционен хладилник, охлаждането се извършва за сметка на разтварянето на втечнен хелий-3 във втечнен хелий-4. Примерно устройство - имаме U-образна тръба, запълнена донякъде с течен хелий-4, примерно до средата. В единия край имаме добавен хелий-3. Като по-лек изотоп (с около 25%) той ще образува слой върху хелий-4. Като по-лек обаче действащите ван дер ваалсови сили действаюи между атомите на изотопа ³He са по-слаби от съюите действаюи между ³He и _⁴He. В резултат лекият изотоп започва да се разтваря в по-тежкия до равновесната концентрация 6.4 %. Ако се свърже вакуумна помпа в другия край на U образната тръба, започва изпарение на хелия. Изпарява се обаче по-летливия хелий-3, концентрацията в този край намалява (до 2% - 3 %), разтворът стремейки се към равновесие продължава да разтваря ³He от течната фаза, а прходът между течните фази на двата изотопа започва да абсорбира топлина. Там може да се монтира охлажданият елемент - квантовият процесор. Изтегленият ³He се втечнява, охлажа и се подава на съответния край да допълни липсваюото количество. Така се осъюествава непрекъваемостта на цикъла.

Конструктивно е по-сложно, може да повече помпи, каскадно навъразни хладилници, междинни охлаждания, съдове от неръждавейка с двойни стени с вакуум, както и с междинни обеми с течен хелий и други агрегати и  възли.

 

 

 

Редактирано Януари 11, 2018 от Joro-01

[Малоум 2]

https://nauka.offnews.bg/news/Novini_1/Eto-zashto-grozdeto-izhvarlia-plazma-v-mikrovalnova-pechka-video_122463.html

Ето защо гроздето изхвърля плазма в микровълнова печка (видео)

Един загадъчен кухненски експеримент шества из интернет в продължение на години -срязано наполовина гроздово зърно в микровълнова фурна искри и изхвърля плазма.

Плазмата се образува, когато газ се загрява и йонизира, освобождавайки електрони. Озадачаващата огнена гледка събра милиони мнения онлайн и някои експертни мнения, но без нито едно да се основава на официални изследвания.

Доскоро. Сега най-сетне екип от трима физици смята, че е разбрал какво се случва, разказва ScienceAlert. 

Една наскоро публикувана статия в списание PNAS на екип от трима физици, е първото рецензирано проучване по темата, а резултатите показват, че най-популярното обяснение, представено от интернет-експертите, вероятно е неправилно.

През годините няколко онлайн коментатора предположиха, че гроздето създава плазма, тъй като енергията в микровълновата фурна зарежда електролити в тяхната богата на вода вътрешна среда. 

Смята се, че това води до поток от енергия между двете части на гроздето - напрежение, което преминава през кожата като електрически проводник. Когато се събере достатъчно енергия произвежда искра от плазма - йонизиран газ, който излъчва светлина - в кожата, свързваща двете половини.

Авторите на новото изследване показаха, че има грешка в това обяснение. Оказва се, че връзката, един от ключовите компоненти на теорията, изобщо не е необходима. Изследователите записват подобно изригване на плазма и когато в микровълновата фурна са две цели гроздови зърна на разстояние не повече от три милиметра.

_{Khattak et al., PNAS, 2019}

Дори кожата на гроздето, за която се предполагаше, че носи цялата тази енергия, не се оказа необходима. Когато плодът бе заменен с две перли  хидрогел, изследователите видяха същите искри.

Всъщност, това би се случило с почти всяка сфера, стига да има в нея достатъчно вода. Екипът повтори плазмените искри с помощта на цариградско грозде, големи къпини и дори пъдпъдъчи яйца.

„Гледката на парченце плод, което избухва в пламъци в микровълнова фурна, е вълнуваща и запомняща се“, пишат авторите. "Заради това предишното внимание бе съсредоточено върху самата плазма, а не върху източника на искрене".

Комбинирайки термично изображение с компютърни симулации, новото изследване пренасочи вниманието ни към основното - това, което нашите очи не могат да забележат.

Резултатите разкриват, че когато две цели зърна грозде се докоснат в микровълновата печка, се създава връзка между тях, която води до "гореща точка" на енергията на мястото на контакта. Именно в този момент изследователите записват най-високите температури и разпределението на най-големите енергии.

^{Khattak et al., PNAS, 2019}

Термокамерите разкриват гореща точка между зърната грозде от натрупване на електромагнитна енергия - а не вътре в тях, където предсказваше обяснението от интернет.

Това доведе до ново обяснение: Когато двете зърна грозде са близо едно до друго в микровълнова фурна, вълните, които поглъщат, се връщат назад-напред в малкото пространство между тях, създавайки все по-мощно електромагнитно поле. Това продължава, докато електромагнитното поле не стане толкова силно, че да нагнети близките електролити, които след това избухват с кратка експлозия на огнена плазма, съобщават изследователите, цитирани от Science.

"Абсорбцията на микровълните от водата служи за потискане на вътрешните режими и позволява образуването на горещи точки в диапазон от размери на зърната", заключават авторите.

"Ако вземеm две от тези зърна грозде и ги доближим едно до друго, това, което се случва е, че вече нямаме независима система, а система, където тези две - да ги наречем, резонатори [cavity] - общуват помежду си", обяснява за NewScientist Томас Волз (Thomas Volz) от Университета Маккуори, Сидни, неучаствал в изследването.

Когато зърната се докоснат, те могат да обменят енергия. Тези горещи точки започват да се натрупват между двете зърна грозде и микровълните интерферират помежду си, за да образуват много по-горещо и по-енергийно плътно място, отколкото биха формирали независимо.

Поставянето им едн до друго фокусира енергията в много малко място, което е достатъчно за йонизирането на натрия и калия в гроздето и запалване на плазмата, пояснява Волз.

Интернет може най-накрая да има някои отговори, но когато една загадка се реши от науката, тя често се заменя с друга. По време на това изследване например изследователите забелязват, че двете зърна грозде необяснимо и многократно се сблъскват едно с друго.

И с всяко ново разгадано парче от пъзела се приближаваме до познанието как дължината на вълната на светлината работи на наномащаб.

Тази находка може да има приложения извън фокусите с грозде, като например при проектирането на универсална микровълнова антена. РАко рзберем как да се фокусира енергията на входящите вълни може да открием по-слаби сигнали.

...

...

Има и видеоклипове към статията.

...