Фізика та життя

Фізика та спадщина

Фізичні методи, які основані на фізиці ядра та час­ток,стали невід’ємними інструментами аналізу, збе­реження та розуміння нашої культурної спадщини. Найбільш відомий метод – радіовуглецеведатування, що дозволяє точне визна­чення віку археологіч­них об’єктів аж до 50 000 років вимірюючи вміст радіоактив­ного ізотопу 14С. Іонні пучки з прискорювачів використо­вуються для визначення хімічного складу античних сплавів, в той час як пучки нейтронів з реакторів допо­магають знайти остаткові мікрочастинки і ідентифіку­вати походження кераміки. Поєднання різних методів дозволяє точне, неруйнівне визначення віку та похо­дження археологічних об’єктів та витворів мистецтва. Важливо, що такі інструменти дозволяють точно відрізнити оригінал від підробки!

Стерилізація цінностей γ-променями усуває біологічну активність (бактерії чи гри­бки) та сприяє довготрива­лому зберіганню. Ще гарний приклад – відкриття пустот у Піраміді Хеопса за допомо­гою портативних детекторів мюонів – всюдисущих часток, що потрапляють на Землю з космічних променів.

Матеріал виходить за підтримки EPS Kharkiv Young Minds Section

Джерело фото: Photo

Фізика та життя

Фізика та світло

Нове тисячоліття розпоча­лося з широкого представлення найменшого, найшвидшого, найекономічні­шого джерела світла, яке людство коли-небудь створювало, – LED (LightEmittingDiode). Ця технологія стала можливою завдяки напівпровідникам – матері­алам, які до того зробили прорив у електроніці. Після свічок, лампочок розжарю­вання та люмінесцентного освітлення, LED – четверта ілюмінаційна технологія. Вона дозволяє створювати світло використовуючи дуже мало енергії у порівнянні з традиційними джерелами світла.

Як LED працює? LED – ніби маленькі лампочки, що легко встановити в електричне коло. Вони не виробляють світло нагріванням нитки, тому вони не стають гарячими. Натомість, світло виробляється рухом елект­ронів у напівпровіднику, як у стандартних транзисторах. Згідно з квантовою теорією, коли електрони переходять на нижчий енергетичний рівень, вивільнюється енергія у вигляді світлових часток – фотонів. LED мають безліч переваг, тому лише за десятиліття захопили світ. Що очікувати далі? Можливо, бездротову світлову революцію!

Матеріал виходить за підтримки EPS Kharkiv Young Minds Section

Автор фото: DzygaLab

Фізика та життя

Фізика та ідентифікація

Технологія RFID (Radio frequency identification) ви­користовує радіохвилі для ідентифікації і відстеження мітки, що прикріплена до об’єкту (від автомобілів до домашніх тварин). Зручно, що для радіохвиль не обов’язково, щоб мітка була у прямому полі зору зчитувача – вона буде зчитана просто коли знаходиться поруч. Мітка може бути дуже маленькою, тому її можна розмістити у будь-чому, як наприклад, банківських картках. До того ж, у більшості таких систем, картка не потребує бата­рейки чи іншого джерела струму. Необхідний елект­ричний струм буде індукованим радіохвилями з передавача (згадай закон електромагнітної індукції). Індукованого струму доста­тньо, щоб виконати просте обчислення на RFID-чіпі чи спілкуватись з передавачем. В залежності від типу чіпа та частоті хвилі, RFID системи можуть працювати від 10 см до 10 м. Звісно, ці можливості потребують заходів безпеки для запобігання зловживання особистою інформацією.

RFID – гарний приклад технології, яка з’явилась з фундаментальних дослі­джень і зробила наше життя трохи легшим.

Матеріал виходить за підтримки EPS Kharkiv Young Minds Section

Джерело фото: Photo

Фізика та життя

Фізика та смартфон

Твій смартфон, який скоріш за все зараз у твоїй кишені, – це одна з найдивовижніших мінілабораторій в історії. Існування цього складного об’єкту, що був вперше комерціалізований у 2007 році, завдячує десятиліттям наукових досліджень, які часто були відзначені Нобелівськими преміями. Наприклад, сучасний розвиток рідких кристалів та їх застосування у LCD дисплеях був би неможливим без робіт П’єра-Жилье де Жена (Нобелівська премія, 1991). Проривом для сучасних камер було створення напівпровідних CCD (Charge-coupled device) світлових сенсорів Віллардом Бойле і Джорджом Е́лвудом Смітом (Нобелівська премія, 2009). Точне місцезнаходження твого смартфону можливе завдяки GPS (Global positioning system), яка потре­бує точного виміру часу по атомному годиннику і позиції спеціалізованих супутників. Окрім іншого, смартфон був би неможливим без напівпровідних мікропроце­сорів, пам’яті високої щіль­ності, бездротових техно­логій, тощо.

Смартфон – результат спі­льної плідної роботи фундаментальної науки, інженерів та промислових розробників.

Матеріал виходить за підтримки EPS Kharkiv Young Minds Section

Джерело фото: Photo Mix з сайту Pixabay

Фізика та життя

Фізика та спілкування

Кожного разу коли ти відправляєш e-mail чи шукаєш щось в Інтернет, скоріш за все для передачі цифрової інформації використовується оптичневолокно. Причини через які оптичне волокно має переваги перед мідними кабелями: більша ємність, менші втрати на відстані, менша чутливість до завад. Такі волокна зроблені зі скла товщиною з людський волос, що оточений матеріалом, який не дозволяє світлу покинути волокно (згадай повне внутрішнє відбиття). Пасмо таких волокон зв’язують разом щоб сформувати кабелі, які легко зігнути. Цифрові данні передаються через такі волокна імпульсами, які створені світло діодами (LED – Light-emitting diode) або невеликими лазерами (LASER – Light amplification by stimulated emission of radiation).

Таким чином, це ще один з безлічі прикладів викорис­тання лазерів у сучасному житті. Після його створення науковцями у 1950тих, ка­зали що, лазер – це «рішення, що шукає задач», бо саме з його появою з’явилась лазерна хірургія, лазерний друк, сканування кодів, лазерне зварювання, тощо.

Матеріал виходить за підтримки EPS Kharkiv Young Minds Section

Джерело фото

Фізика та життя

Фізика та МРТ

Магні́тно-резона́нсна то­могра́фія (МРТ) – це безконтактна технологія, яка створює зображення нашого внутрішнього «світу» з надзвичайною точністю. Вона використовує той факт, що ядра простих атомів як гідроген, якого у нас безліч в організмі, ведуть себе як маленькі магніти що обертаються. Коли ввімкнути магнітне поле, атом гідрогену буде орієнтований паралельно до ліній магнітного поля. Додаючи радіохвилю з правильною частотою, орієнтацію атомів можна повернути. Коли радіосигнал вимикають, атоми повертаються до початкової орієнтації, випромінюючи сигнал у радіоспектрі. Що цікаво, цей сигнал залежить від типу тканини. Таким чином можна дуже точно відрізнити хвору тканину від здорової.

Цікаво, що МРТ стало мож­ливим завдяки двом фун­даментальним відкриттям – ядерний магнітний резонанс (який дав ідею) і над­провідність (яка лежить в основі сильних магнітів, що використовуються в МРТ).

Таким чином, МРТ – чудовий приклад як фантастичний медичний прилад з’явився з фундаментальних наукових досліджень.

Матеріал виходить за підтримки EPS Kharkiv Young Minds Section

Джерело фото

Як побачити атом?!

Антон Сененко, к. ф.-м. н., Інституту фізики НАНУ

Лекція ВуММ від 9.01.2020 р.

Лекція ВуММ “Як побачити атом?”

В гостях у Вільного університету Майдан Моніторинг український фізик, старший науковий співробітник Інституту фізики НАНУ, відомий популярізатор науки Антон Сененко.
1982 року два фізики подарували людству сканувальний тунельний мікроскоп. Цей винахід виявився настільки вдалим, що вже у 1986 році їм за це присудили Нобелівську премію. Що воно за прилад? Що за допомогою нього можна побачити? Чи бачать атоми в Україні? Як зробити атоми популярними?

Лекція проведена за підтримки EPS Kharkiv Young Minds Section

Квантова хімія на квантовому комп’ютері

Віктор Токарєв, старший викладач ХНУ ім. Каразіна

Лекція ВуММ від 26.09.2019р.

Квантові обчислення: майбутнє чи реальність? Квантові комп’ютери вже існують, але вони ще дуже далекі від наших очікувань. Апетити вчених великі – більше кубітів, менше шуму та паралельний квантовий комп’ютер!

З початку ХХ століття за допомогою квантової хімії пояснили багато механізмів хімічних реакцій, стабільність, магнітні та провідні властивості і навіть колір багатьох хімічних сполук. Але залишилися найцікавіші – та найважчі для обчислень.
Проблема полягає в тому, що без наближень складність розрахунків зростає експоненційно з розміром квантової системи, а наближені методи (які зменшують складність) працюють не завжди.

Маючи це на увазі, у 1982 році Річард Фейнман запропонував симулювати квантові системи за допомогою інших квантових систем, не на класичних комп’ютерах.

Лектор: старший викладач кафедри прикладної хімії хімічного факультету ХНУ ім. Каразіна Віктор Токарєв.

Ядерна енергетика для чайників

Богдан Сунгуров, к. ф.-м. н.

Лекція ВуММ від 16.05.2019 р.

Що таке токамак: уявіть собі величезний пончик з кремом, де замість крема – нейтронна плазма.

Ядерна енергетика оточена численними міфами, після Чорнобиля і Фукусіми її бояться, радіація непомітна, тому лякає людей ще більше. Що таке ядерна енергетика? В чому її переваги та недоліки? Які можливі ризики та вигоди? А також спростування поширених міфів і внесок харківських вчених у сучасну ядерну енергетику, про все це ви зможете дізнатися на нашій лекції.

Лектор: к. ф.-м. н. Богдан Сунгуров, Харківський фізико-технічного інститут “ХФТІ”

Вибухи, які засліплюють Всесвіт

Уляна Пирогова

Лекція ВуММ від 04.04.2019 р.

Гама-спалахи найпотужніші викиди випромінювання у Всесвіті, який ми можемо спостерігати. Їх випадково відкрили у шістидесятих роках ХХ сторіччя. Віттоді астрономи систематично накопичують інформацію про них, намагаються зрозуміти, як вони народжуються, але питання і досі залишається відкритим. Уляна Пірогова, розповідає про історію відкриття гама-спалахів, їхні властивості та найбільш ймовірні джерела, що їх випромінюють. Також побіжно обговорюється тема про гама-спалахи в атмосфері Землі.