Отиди на
Форум "Наука"
makebulgar

Смениха дефиницията за килограма

Recommended Posts

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

  • Харесва ми! 2

Share this post


Link to post
Share on other sites

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. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
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😎)

...

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

  • Харесва ми! 3

Share this post


Link to post
Share on other sites

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.

...

Share this post


Link to post
Share on other sites
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?

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

  • Харесва ми! 2

Share this post


Link to post
Share on other sites

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.

  • Харесва ми! 1

Share this post


Link to post
Share on other sites

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

Share this post


Link to post
Share on other sites

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...

 

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

  • Харесва ми! 1

Share this post


Link to post
Share on other sites

Регистрирай се или влез в профила си, за да коментираш.

Трябва да имаш регистрация, за да може да коментираш.

Регистрирай се!

Регистрацията на нов акаунт в нашата общност е много лесно!

Нова регистрация!

Вход

Имате регистрация? Влезте от тук.

Вход

За нас

Всяка помощ за нас е ценна и се надяваме с общи усилия да успеем да поддържаме това място на научни дискусии живо. Форум "Наука" е сред малкото активни форуми в България, изключително полезно и нужно място за свободна обмяна на мисли и знания.

baner_event_marco

За контакти:

×