Отиди на
Форум "Наука"

Смениха дефиницията за килограма


Recommended Posts

  • Потребител

Днес учените промениха начина, по който се дефинира килограмът. Досега той се определяше спрямо теглото на цилиндър, изработен от сплав на 90% платина и 10% иридий, наречен „Големият К”, който е заключен в сейф в Париж. В петък изследователите, заседаващи във Версай, гласуваха, да се отърват от „Големия К” в полза на определяне по отношение на електрическия ток на килограма и всички произтичащи от него мерки. Решението беше взето на Генерална конференция по теглилки и мерки с участието на представители на повече от 50 държави. Но някои учени, като Перди Уилямс от Националната физическа лаборатория във Великобритания, изразиха смесени чувства за промяната. „Мисля, че е толкова вълнуващо и е наистина голям момент, ето защо съм малко тъжна, но това е важна стъпка напред и така новата система ще работи много по-добре,” коментира Перди Уилямс. „Големият К” е в основата на международната система за измерване на тежестите от 1889 година насам. Няколко близки негови копия са направени и разположени в институти по целия свят. Проблемът е, че малко по малко всеки от тези еталони за тежест се стопява в резултат на естествения разпад и търкането с въздушните частици. А в модерния свят, където точното измерване вече е от решаващо значение в много области – от лекарствата до нанотехнологиите, дори миниатюрните промени в теглото на „Големия К” са от решаващо значение. Килограмът беше единствената мерна единица, която се определяше с предмет, всички останали се дефинират чрез фундаментални физични закони или свойства. Ето защо учените прецениха, че е дошъл моментът „Големият К” да отиде в историята. Според новата дефиниция килограмът се измерва чрез електрическия ток, необходим да се създаде електромагнитно поле, достатъчно силно, за да балансира обект с такава маса. За целта се използват формулата E=hv, където h e константата на Планк, свързваща енергията на електромагнитна вълна Е с нейната честота v и фундаменталното правило на квантовата механика, че масата и енергията са еквивалентни.

https://www.vesti.bg/smeniha-definiciiata-za-kilograma-6088873

896-504-f.jpg

Link to comment
Share on other sites

  • Потребител

Преди доста време метъра беше заменен. Еталона за метър в Париж, който съответствува ако не бъркам на 1 / десето милионна част от парижкия меридиан от полюса до екватора  , бе заменен на  дължината на вълната във вакум за част от секундата . Така мярката за дължина метъра бе свързана с мярката за време секундата. 

Link to comment
Share on other sites

  • Потребител
Преди 20 часа, makebulgar said:

... За целта се използват формулата E=hv, където h e константата на Планк, свързваща енергията на електромагнитна вълна Е с нейната честота v и фундаменталното правило на квантовата механика, че масата и енергията са еквивалентни.

А ако няма гравитация (много слаба сила от гравитационно привличане), какво ще се "уравновесява"? "Масата" се проявява в ускорителни движения, като коефициент на съпротива на тяло, срещу силите, които променят движението. А така ... и Планковската дължина на вълна (10^(-43) m) става с маса Единица?!. Демек и полевите структури (разни фотони) придобиват официално характеристика "маса". (Може би трябва нова дефиниция за "маса"?!🙄 или само за ограничен кръг явления да важи😎)

...

Link to comment
Share on other sites

  • Потребител
Преди 1 час, Малоум 2 said:

А ако няма гравитация (много слаба сила от гравитационно привличане), какво ще се "уравновесява"? "Масата" се проявява в ускорителни движения, като коефициент на съпротива на тяло, срещу силите, които променят движението.

Същият въпрос може да се насочи към стандартният еталон: какъв е смисъла на еталона, когато не му е приложено ускорение или гравитация? Ами няма смисъл такъв въпрос.

"Проявата" на масата в ускорителни движения е само една частна особеност на масата. Тя участва като фундаментална характеристика на елементарните частици, така както и зарядът.  Сега под маса се разбира това, което някога се обозначаваше като маса на покой. Забележете, никакви ускорения и никаква гравитация не се намесват.

Преди 1 час, Малоум 2 said:

Демек и полевите структури (разни фотони) придобиват официално характеристика "маса".

Фотоните са кванти на полето. В този смисъл те не са "направени от поле", защото те са състояние на самото поле. Така както и останалите елементарни частици, електронът, кварките, хигс-бозонът и т.н. (и те са "полеви структури" в смисъла който влагате в това). Като такива масата е характеристика присъща на самото поле, при това зависи от състоянието му. Но не трябва да се забравя какво се разбира под маса - някогашната маса на покой. Това е масата на една система (системата може да се състои и само от един квант), чийто център на масата е неподвижен (какво се разбира под център на масите за система, състояща се от обекти притежаващи енергия, но не и маса, може да се види тук). Електромагнитното поле, ограничено в неподвижен резонатор има такова качество, и то има маса, съответстваща на енергията която притежава. Фотоните обаче при определени ситуации не притежават това качество: центърът на масата на един фотон се движи с него, той не може да бъде неподвижен (фотонът не съществува в покой), по тази причина фотонът не притежава маса, независимо че притежава енергия. Това му състояние е частен случай, който се описва от формулата на Айнщайн

eb2ded1b6a91902542621b7e0af32939b9d69fbe

и се вижда, че частица която няма маса има задължително импулс (винаги е в движение), и винаги енергия. А частиците, които винаги са в движение (незвисимо от наблюдателят) задължително трябва да се движат със скоростта на светлината - само тогава е изпълнено това условие.

Има ситуация, в която система от фотони притежава маса, въпреки че съставящите я фотони да нямат маса. Например система от два еднакви фотона, които се движат в противоположни посоки. Такава система има неподвижен център на масата (импулсът и във формулата е нулев), има ненулева енергия, и замествайки по формулата виждаме, че тя има маса. Но това е само една илюстрация, че масата в съвременната физика не е адитивна величина.

Това понятие 'маса' не изисква нови дефиниции, достатъчна е горната формула.

Link to comment
Share on other sites

  • Потребител

Ето и още едно прилично (и приятно) обяснение за "маса" от различни гледни точки:

https://www.youtube.com/watch?v=USP_7rqjs9s

...

...

Не знам защо не се разглежда импулсът като "сила по време". Тогава: Не е нужна маса за обясняване енергията на  фотоните, щото в тях - като енергия - участва честотата, тоест,  участва  време - "скрито време" за предаване на импулс на телата с маса, по измененията на които тела, съдим за взаимодействия. Тогава - не е нужно задължително (?!) при вакуум всички фотони (?!) да се движат със "скорост на светлината във вакуум", а да си съществуват в основа "стоящите вълни"- фотони в потенциални ями, "пулсират" на място в пространствена вак-решетка, като "точки" от тази решетка (понеже са недостижими за експериментално "задвижване"), които локално съдържат енергия - зърнест модел вакуум.

...

Link to comment
Share on other sites

  • Потребител
On ‎17‎.‎11‎.‎2018‎ г. at 19:30, scaner said:

"Проявата" на масата в ускорителни движения е само една частна особеност на масата. Тя участва като фундаментална характеристика на елементарните частици, така както и зарядът.  Сега под маса се разбира това, което някога се обозначаваше като маса на покой. Забележете, никакви ускорения и никаква гравитация не се намесват.

Здрасти, Сканер!

Това, че сега под маса се разбира предишното "маса на покой" и че тази маса не зависи нито от ускоренията, нито от гравитацията, означава ли, че частиците -- и въобще, обектите с маса -- взаимодействат с полето на Хигс в системата, в която са неподвижни, или когато се движат инерциално? Означава ли и че ако два обекта се движат един спрямо друг,  масата на всеки от тях ще бъде една и съща във всяка от системите?

On ‎17‎.‎11‎.‎2018‎ г. at 19:30, scaner said:

... масата е характеристика присъща на самото поле, при това зависи от състоянието му.

Значи, масата всъщност произхожда от взамодействието на съответното поле с полето на Хигс, а не от взаимодействието на самите частици с него, така ли? :Oo:

 

Цитирай

 

... центърът на масата на един фотон се движи с него, той не може да бъде неподвижен (фотонът не съществува в покой), по тази причина фотонът не притежава маса, независимо че притежава енергия. Това му състояние е частен случай, който се описва от формулата на Айнщайн

eb2ded1b6a91902542621b7e0af32939b9d69fbe

и се вижда, че частица която няма маса има задължително импулс (винаги е в движение), и винаги енергия. А частиците, които винаги са в движение (незвисимо от наблюдателят) задължително трябва да се движат със скоростта на светлината - само тогава е изпълнено това условие.

 

В някаква среда - например във вода - фотоните се движат с по-малка скорост, отколкото във вакуум. Можем ли при това положение да считаме, че тези фотони са придобили маса? Тоест, че при разпространение на фотоните /и глуоните?/ в някаква среда те вече не са безмасови частици?

Link to comment
Share on other sites

  • Потребител
Преди 30 минути, Шпага said:

Това, че сега под маса се разбира предишното "маса на покой" и че тази маса не зависи нито от ускоренията, нито от гравитацията, означава ли, че частиците -- и въобще, обектите с маса -- взаимодействат с полето на Хигс в системата, в която са неподвижни, или когато се движат инерциално? Означава ли и че ако два обекта се движат един спрямо друг,  масата на всеки от тях ще бъде една и съща във всяка от системите?

Полето на Хигс единствено е отговорно само за маса на покой на елементарните частици. Не всяка маса е от него, дадох пример за система ("обект") от два фотона която има маса, без съставящите елементарни частици да имат такава. В общият случай масата е свързана с енергията и импулса.

Масата на покой, която дава полето на Хигс, не зависи от някакво движение, скорост или ускорение.

Преди 36 минути, Шпага said:

Значи, масата всъщност произхожда от взамодействието на съответното поле с полето на Хигс

Масата на самите кванти произхожда от полетона Хигс. Масата на електрона като квант е фиксирана, докато масата на система от електрони може да не е точно сумата от масите на самите електрони, поради енергията на връзката. За пример, докато масата на електрона може да характеризираме с дискретен спектър (взаимодействието с полето на Хигс дава такива маси), масата на система от електрони е с непрекъснат спектър.

Преди 42 минути, Шпага said:

В някаква среда - например във вода - фотоните се движат с по-малка скорост, отколкото във вакуум. Можем ли при това положение да считаме, че тези фотони са придобили маса? Тоест, че при разпространение на фотоните /и глуоните?/ в някаква среда те вече не са безмасови частици?

Причината за промяна в скоростта тук е взаимодействието на фотоните със средата. В такива ситуации е налична и т.н. енергия на взаимодействие, отчитането на която може да доведе до т.н. ефективна маса. Подобен е случаят и при електроните, дори има такива ситуации, при които ефективната маса на електроните може да бъде отрицателна - като им се придаде сила в някаква посока, те се ускоряват срещу нея. Но това не е собствената маса на покой, която при фотоните винаги е нула, това е артефакт на взаимодействието.

Link to comment
Share on other sites

  • Потребител

Още едно малко уточнение по отношение на масата.

В съвременната физика е основно уравнението, което съм цитирал по-горе - връзката между енергия, импулс и маса. По него масата се свързва с енергията и импулса, а когато обекта е в покой - само с енергията.

Ролята на полето на Хигс в произхода на масата на частиците се свежда до следното. Тези частици, които взаимодействат с това поле, придобиват енергия от взаимодействието (един вид потенциална енергия), и тази енергия определя тяхната маса на покой. Различните елементарни частици взаимодействат различно с това поле, затова и масата им е различна. Фотоните не взаимодействат с него, затова те нямат маса на покой. Тоест взаимодействието с полето на Хигс може да се разглежда като един от източниците на енергия, участваща в споменатото уравнение и формираща масата. Останалите типове енергия, които има една система, внасят допълнителен принос в нейната маса (в плюс или минус). Затова и масата не произхожда само от полето на Хигс.

Link to comment
Share on other sites

  • Потребител

Нещо се обърках.. Ако полето на Хигс "придава" масата на елементарните частци, това не значи ли, че един вид полето  "зарежда" енементарните частици с енергия?  (доколкото енергията на частиците е пропорционална на масата им(?))

 

Редактирано от nik1
Link to comment
Share on other sites

  • Потребител

main-qimg-629a820d5074d893db8fe904f7615c

 

Това е протон , той не е елементарна часа, а е съставен от три такива -кварки.
Той има маса около 940 MeV.
Сумата на масите на трите го съставящи елементрани (кварки) частици кварки е около 9.4 MeV. 
(Това значи че 99 процента от масата му е "затворена" в него)

В действителност общата маса/енегия на протона е равна на сумата от кинетичната енергия на кварките, и енергията с която кварките си взаимодействат...

 

 

 

Link to comment
Share on other sites

  • Потребител
On четвъртък, Ноември 22, 2018 at 22:42, nik1 said:

Нещо се обърках.. Ако полето на Хигс "придава" масата на елементарните частци, това не значи ли, че един вид полето  "зарежда" енементарните частици с енергия?  (доколкото енергията на частиците е пропорционална на масата им(?))

Няма нищо за объркване, точно това е идеята за полето на Хигс.

Link to comment
Share on other sites

Напиши мнение

Може да публикувате сега и да се регистрирате по-късно. Ако вече имате акаунт, влезте от ТУК , за да публикувате.

Guest
Напиши ново мнение...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Зареждане...

За нас

Вече 15 години "Форум Наука" е онлайн и поддържа научни, исторически и любопитни дискусии с учени, експерти, любители, учители и ученици.

 

За контакти:

×
×
  • Create New...