Кто я и чем я занимаюсь
Привет!
Меня зовут Наталья (можно Наташа, и на ты). В своем жж пишу про всё что меня интересует, понемногу: про мои поездки, спорт, хвастаюсь сыном, про психологию, про книги и даже иногда про политику :)
Мне 37, я физик по образованию и по роду деятельности. В разводе, сыну 9 лет. Училась в Питере, сейчас живу в Германии, в Хайдельберге (так же известном в России как Гейдельберг). Так что общение на русском в основном виртуальное. Всегда рада новым друзьям.
Я теоретик, более того, занимаюсь фундаментальной наукой. Это значит, что всё что мы делаем, не несёт практической пользы. Но меня греет мысль, что может быть, когда-нибудь, через миллиард лет, то что я делаю сейчас, сложится кирпичиком вместе с тысячей других исследований во что-то важное и грандиозное. Ну или хотя бы мало-мальски полезное ;) Подробнее про мою работу:
Атомная физика на данный момент является устоявшейся областью. Более-менее всё уже известно, новых законов природы не предвидится. Тем не менее, на стыке АФ и других дисциплин есть много интересных проблем.
Взаимодействие со сверхсильными полями:
Если взять обычный атом, например, уран, с 92 протонами в ядре и 92 электронами, и оторвать от него 91 электрон, получится высокозарядный водородоподобный уран. Бедный несчастный одинокий электрон вынужден отдуваться за всех оторванных собратьев, и взаимодействовать самостоятельно с тяжёлым и властным ядром, испытывая примерно те же муки, что испытывали его предки (а на самом деле и он сам) в момент большого взрыва. Такие системы реально могут быть созданы, и уже пару десятилетий мы ставим на них эксперименты. Экспериментаторы любят их за стабильность и послушность. Теоретики (то есть я) любим их за простоту расчетов. Ну а в целом, мы получаем возможность заглянуть в сверхсильные поля в обычной лаборатории, используя небольшие и (относительно) недорогие экспериментальные установки. Высокозарядные ионы бывают не только водородоподобные, с одним электроном, но и с 3, 5, 10 и так далее. В этом случае электронам веселее вместе, а нам, теоретикам, с ними грустнее - больше считать приходится.
Атомные часы и фундаментальные константы:
Как я уже написала, высокозарядные ионы очень стабильны. Это атомная система, так что в ней всегда есть различные энергитические уровни, и переходы между ними. Поэтому, их можно использовать (и уже используют) как часы, т.н. атомные часы. Работает это как обычный маятник: запускаешь маятник, он колеблется, и по числу колебаний отсчитываются секунды. В атомных часах, возбуждается переход, система автоматически возвращается в исходное состояние - и получается тот же самый маятник. Так как все энергии переходов зависят от фундаментальных констант (масса электрона, скорость света и т.п.), то, измеряя энергии переходов, можно получить значение для ФК. Большинство их них известно на данный момент с точностью около 10 цифр.
Тем не менее, с ФК есть нюанс. Мы их называем "фундаментальными", но мы не можем предсказать их значения. Мы не знаем, почему они такие, какие есть. Для числа пи, например, это не так: мы знаем, как его посчитать, и можем это сделать с любой требуемой точностью. Кроме того, мы называем их "константами", хотя не имеем понятия насколько они постоянны во времени. Кроме того, существуют и теории, и экспериментальные подтверждения тому, что эти самые константы не такие уж и константы. Они меняются. Немного, не больше чем в 17м знаке в год. Может меньше. Атомные часы на основе высокозарядных ионов как раз используются для проверки этой теории.
Высокозарядные ионы в астрофизике:
На самом деле, в космосе почти нет атомов. Там все высокозарядные. Толкучка, конкуренция, вокруг горячие ядра - и электроны большую часть времени мечутся от одного ядра к другому. Поэтому когда мы смотрим на звёзды (очень романтично), мы видим переходы между различными состояниями высокозарядных ионов (умею я убить романтику). А вот некоторые, например астрофизики, не просто смотрят на звёзды, а записывают. Всё. И каким светом (и цветом) звёзды светят, и насколько сильно светят... И из этого делают выводы: этой звезде столько-то миллионов лет, а этой столько, а эта уже умерла давно - просто свет от нее до нас только сейчас дошёл. И расстояния до звёзд меряют. И температуры. И возраст Вселенной. Но для всего этого им нужны (сюрприз!) точные данные, как те же самые высокозарядные ионы ведут себя в нормальной жизни, то есть на Земле. Для этого мы делаем расчёты, а экспериментаторы эксперименты. Иногда мы друг с другом согласны, а иногда нет: и тут начинается интересное, поиск новой физики. К чему это приведёт, никто заранее не знает.
Ну и всякая другая экзотика:
Например, отнять у атома электрон и вместо него подсунуть мюон (это почти то же самое, но в 200 раз тяжелее. И долго не живёт, бедолага). И посмотреть, что из этого выйдет. Или взять высокозарядный водородоподобный уран, и по электрону, который уже вынужден взаимодействовать с ядром, пульнуть ещё и супер-сильным лазером - пусть страдает. Или взять кучу ионов, и посадить их вместе, так близко как только возможно - и смотреть, как они там в толкучке будут друг с другом разбираться. А еще можно давление повысить, и температуру... В общем, простор для фантазии физика-инквизитора :)
Меня зовут Наталья (можно Наташа, и на ты). В своем жж пишу про всё что меня интересует, понемногу: про мои поездки, спорт, хвастаюсь сыном, про психологию, про книги и даже иногда про политику :)
Мне 37, я физик по образованию и по роду деятельности. В разводе, сыну 9 лет. Училась в Питере, сейчас живу в Германии, в Хайдельберге (так же известном в России как Гейдельберг). Так что общение на русском в основном виртуальное. Всегда рада новым друзьям.
Я теоретик, более того, занимаюсь фундаментальной наукой. Это значит, что всё что мы делаем, не несёт практической пользы. Но меня греет мысль, что может быть, когда-нибудь, через миллиард лет, то что я делаю сейчас, сложится кирпичиком вместе с тысячей других исследований во что-то важное и грандиозное. Ну или хотя бы мало-мальски полезное ;) Подробнее про мою работу:
Атомная физика на данный момент является устоявшейся областью. Более-менее всё уже известно, новых законов природы не предвидится. Тем не менее, на стыке АФ и других дисциплин есть много интересных проблем.
Взаимодействие со сверхсильными полями:
Если взять обычный атом, например, уран, с 92 протонами в ядре и 92 электронами, и оторвать от него 91 электрон, получится высокозарядный водородоподобный уран. Бедный несчастный одинокий электрон вынужден отдуваться за всех оторванных собратьев, и взаимодействовать самостоятельно с тяжёлым и властным ядром, испытывая примерно те же муки, что испытывали его предки (а на самом деле и он сам) в момент большого взрыва. Такие системы реально могут быть созданы, и уже пару десятилетий мы ставим на них эксперименты. Экспериментаторы любят их за стабильность и послушность. Теоретики (то есть я) любим их за простоту расчетов. Ну а в целом, мы получаем возможность заглянуть в сверхсильные поля в обычной лаборатории, используя небольшие и (относительно) недорогие экспериментальные установки. Высокозарядные ионы бывают не только водородоподобные, с одним электроном, но и с 3, 5, 10 и так далее. В этом случае электронам веселее вместе, а нам, теоретикам, с ними грустнее - больше считать приходится.
Атомные часы и фундаментальные константы:
Как я уже написала, высокозарядные ионы очень стабильны. Это атомная система, так что в ней всегда есть различные энергитические уровни, и переходы между ними. Поэтому, их можно использовать (и уже используют) как часы, т.н. атомные часы. Работает это как обычный маятник: запускаешь маятник, он колеблется, и по числу колебаний отсчитываются секунды. В атомных часах, возбуждается переход, система автоматически возвращается в исходное состояние - и получается тот же самый маятник. Так как все энергии переходов зависят от фундаментальных констант (масса электрона, скорость света и т.п.), то, измеряя энергии переходов, можно получить значение для ФК. Большинство их них известно на данный момент с точностью около 10 цифр.
Тем не менее, с ФК есть нюанс. Мы их называем "фундаментальными", но мы не можем предсказать их значения. Мы не знаем, почему они такие, какие есть. Для числа пи, например, это не так: мы знаем, как его посчитать, и можем это сделать с любой требуемой точностью. Кроме того, мы называем их "константами", хотя не имеем понятия насколько они постоянны во времени. Кроме того, существуют и теории, и экспериментальные подтверждения тому, что эти самые константы не такие уж и константы. Они меняются. Немного, не больше чем в 17м знаке в год. Может меньше. Атомные часы на основе высокозарядных ионов как раз используются для проверки этой теории.
Высокозарядные ионы в астрофизике:
На самом деле, в космосе почти нет атомов. Там все высокозарядные. Толкучка, конкуренция, вокруг горячие ядра - и электроны большую часть времени мечутся от одного ядра к другому. Поэтому когда мы смотрим на звёзды (очень романтично), мы видим переходы между различными состояниями высокозарядных ионов (умею я убить романтику). А вот некоторые, например астрофизики, не просто смотрят на звёзды, а записывают. Всё. И каким светом (и цветом) звёзды светят, и насколько сильно светят... И из этого делают выводы: этой звезде столько-то миллионов лет, а этой столько, а эта уже умерла давно - просто свет от нее до нас только сейчас дошёл. И расстояния до звёзд меряют. И температуры. И возраст Вселенной. Но для всего этого им нужны (сюрприз!) точные данные, как те же самые высокозарядные ионы ведут себя в нормальной жизни, то есть на Земле. Для этого мы делаем расчёты, а экспериментаторы эксперименты. Иногда мы друг с другом согласны, а иногда нет: и тут начинается интересное, поиск новой физики. К чему это приведёт, никто заранее не знает.
Ну и всякая другая экзотика:
Например, отнять у атома электрон и вместо него подсунуть мюон (это почти то же самое, но в 200 раз тяжелее. И долго не живёт, бедолага). И посмотреть, что из этого выйдет. Или взять высокозарядный водородоподобный уран, и по электрону, который уже вынужден взаимодействовать с ядром, пульнуть ещё и супер-сильным лазером - пусть страдает. Или взять кучу ионов, и посадить их вместе, так близко как только возможно - и смотреть, как они там в толкучке будут друг с другом разбираться. А еще можно давление повысить, и температуру... В общем, простор для фантазии физика-инквизитора :)