Найти тему
Green Brain

Круціцца вакол фатонаў каля чорнай дзіркі. Частка 2.

Оглавление

https://unsplash.com/photos/WYkl8rqaVUQ
https://unsplash.com/photos/WYkl8rqaVUQ


Пачало па спасылке https://zen.yandex.ru/media/id/5d65475f028d6800ad08a4d2/kruccca-vakol-fatona-kalia-chornai-dzrk-chastka-1-5d8f4d5dc7e50c00afa960b5

Нобелеўская прэмія за крыштальную рэнтгенаўскую дыфракцыю.

У 1909 годзе Лауэ стаў прыватдацэнтам пры Арнольдзе Сомерфельдзе (1868 - 1951) у універсітэце ў Мюнхене. Увесну 1912 г. ён гуляў у Энглішер Гартэн на паўночным ускраіне горада, размаўляючы з Полам Эвальдам (1888 - 1985), які скончыў доктарскую ступень у Сомерфеда, вывучаючы структуру крышталяў. Эвалд разглядаў узаемадзеянне аптычнай даўжыні хвалі з перыядычнай рашоткай, калі Лауэ ўдарыў, што рэнтгенаўскія прамяні будуць мець выгляд кароткіх даўжынь хваль, які дазволіў бы крышталю выступаць у якасці дыфракцыйнай рашоткі для атрымання некалькіх дыфракцыйных парадкаў. За некалькі тыдняў гэтай дыскусіі двое студэнтаў Соммерфельда (Фрыдрых і Ножынг) выкарыстоўвалі крыніца рэнтгенаўскага здымка і фатаграфічную плёнку, каб шукаць прагназуемыя дыфракцыйныя плямы ад крышталя меднага купарваса. Калі плёнка была распрацавана, яна паказала сузор'е цёмных плям для кожнага парадку дыфракцыі рэнтгенаўскіх прамянёў, рассеяных па шматлікіх перыядычнасцях крышталічнай рашоткі. Праз два гады, у 1914 годзе, Лау быў узнагароджаны Нобелеўскай прэміяй па фізіцы за адкрыццё. У тым жа годзе яго бацька быў узведзены ў спадчыннае дваранства ў Прускай імперыі, а Макс Лау стаў Максам фон Лауэ.

Фон Лауэ не стаў рызыкаваць, і ў многіх сваіх інтарэсах ён заставаўся кансерватыўным. Яго вельмі паважалі і адыгрывалі важныя ролі ў кіраванні нямецкай навукай, але яго навуковы ўклад пасля атрымання Нобелеўскай прэміі быў толькі сціплым. Аднак, як нацысты прыйшлі да ўлады ў пачатку 1930-х гадоў, ён быў адным з нешматлікіх фізікаў, якія супрацьстаяць фашысцкаму захопу нямецкай фізікі. Асабліва яго турбавала цяжкасць габрэйскіх фізікаў. У 1933 годзе яго запрасілі выступіць з дакладам на канферэнцыі Нямецкага фізічнага таварыства ў Вюрцбургу, дзе ён выступіў супраць адхілення гітлераўскай адноснасці, калі яны назвалі яе "габрэйскай навукай". У сваёй прамове ён параўнаў Эйнштэйна, які быў галоўнай часткай прапагандысцкага руху, Галілея. Ён сказаў: "Незалежна ад рэпрэсій, прадстаўнік навукі можа пастаянна перамагчы ўпэўненасць, якая выражаецца ў простай фразе: і ўсё ж гэта рухаецца". супраць тэорыі адноснасці нацысцкага рэжыму. Мяркуецца, што цытата "І ўсё-такі рухаецца" была прамармытаная Галілеем адразу пасля яго знясілення перад інквізіцыяй, што тычыцца Зямлі, якая рухаецца вакол Сонца. Хоць цытата вядомая, яна лічыцца міфам.

Як гэта ні дзіўная гісторыя, фон Лауэ адправіў у Данію залаты медаль Нобелеўскай прэміі за бяспечнае захоўванне з Нільсам Борам, каб нацысцкі рэжым не парадаваўся. Аднак, калі фашысты ўварваліся ў Данію, каб пазбегнуць траплення медалёў у рукі нацыстаў, медаль была распушчана ў акварэгіі членам каманды Бора Джорджам дэ Хевесі. Золата цалкам растварылася ў аранжавай вадкасці, якая захоўвалася ў шклянцы высока на паліцы ў гады вайны. Калі Данія была канчаткова вызвалена, растворанае золата выпала ў атмасферу, а Нобелеўскі камітэт ударыў новую медаль і быў прадстаўлены фон Лау на цырымоніі ў 1951 годзе.

Арбіты светлавых прамянёў

Інтарэсы Фон Лау заўсёды заставаліся побач з уласцівасцямі святла і электрамагнітнага выпраменьвання з таго моманту, як ён быў прадстаўлены ў поле, калі вучыўся ў Уолдэмора Войта ў Гётынгене ў 1899 г. Гэты інтарэс уключаў тэорыю адноснасці і толькі праз некалькі гадоў пасля таго, як Эйнштэйн апублікаваў сваю тэорыі агульнай адноснасці і гравітацыі, фон Лау дадаў да свайго ранейшага падручніка па адноснасці, напісаўшы другі том па агульнай тэорыі. Новы том быў апублікаваны ў 1920 годзе і ўключаў тэорыю адхілення святла пры дапамозе гравітацыі.

Адзін з нешматлікіх ілюстрацый у другім томе - гэта святло, якое ўступае ва ўзаемадзеянне з супермасіўным гравітацыйным полем, якое характарызуецца радыусам Шварцшыльда. (У той час яго ніхто не называў "чорнай дзіркай" і нават не згадваў Шварцшыльда. Гэтая тэрміналогія з'явілася значна пазней.) Ён паказвае на малюнку, як святло, калі б здарылася на патрэбны параметр удару, на самой справе было б заведзена вакол аб'екта. . Гэта першы раз, калі такая схема з'явілася ў друку, паказваючы траекторыю святла, так моцна ўплывае на гравітацыю.

Адзін з самых яркіх эфектаў гравітацыі на траекторыі фатаў - гэта магчымасць фотана круціцца праз арбіту чорнай дзіркай па кругавой арбіце. Гэта паказана на мал. 3 як чорнае круглае кольца для фатона з радыусам, роўным 1,5-кратнаму радыусу Шварцшыльда. Гэты радыус вызначае тое, што называюць сферай фатонаў. Аднак арбіта стабільная. Нязначныя адхіленні будуць пасылаць фатон па спіралі вонкі ці ўнутр.

Набліжэнне Эйконана строга не валодае моцнай гравітацыяй, але ўраўненні Эйконана з эфектыўным паказчыкам праламлення прасторы ўсё яшчэ даюць паўкалітычнае паводзіны. У кодзе Python каэфіцыент карэкцыі выкарыстоўваецца для супастаўлення тэорыі з кругавымі арбітамі фатонаў, адначасова з узгадненнем з траекторыямі, далёкімі ад чорнай дзіркі. Вынікі падліку такія. Для вялікіх параметраў удару прамяні адхіляюцца праз канечны кут. Пры крытычным параметры ўздзеяння, амаль у 3 разы больш радыуса Шварцшыльда, прамень завесы вакол чорнай дзіркі. Для меншых параметраў удару прамяні захопліваюцца чорнай дзіркай

Фаты збіраюцца вакол чорнай дзіркі ў сферы фатонаў. Першае малюнак з фатоннай сферы чорнай дзіркі было зроблена ў пачатку гэтага года (абвешчана 10 красавіка 2019 г.). На малюнку намаляваны цень звышмасіўнай чорнай дзіркі ў цэнтры Месье 87 (М87), эліптычнай галактыкі за 55 мільёнаў светлавых гадоў ад Зямлі. Гэта чорная дзірка ў 6,5 мільярда разоў перавышае масу Сонца. Здымка фотасферы патрабуе васьмі наземных радыётэлескопаў, размешчаных па ўсім зямным шары, якія працуюць разам, каб сфармаваць адзіны тэлескоп з аптычнай дыяфрагмай памерам з нашай планеты. Дазвол такога вялікага тэлескопа дазволіў бы выявіць манету за паўдолара на паверхні Месяца, хаця гэты тэлескоп працуе ў дыяпазоне радыёчастот, а не ў аптычным.