Физика

Споры про проектные нормы, их необходимость или ненужность, их реалистичность и сравнение между собой нанометров разных фабрик всегда были частью микроэлектронного коммьюнити. В России эти споры еще острее, потому что в ход идут доводы про импортозамещение, технологическую независимость и много других очень важных и умных слов. В этих разговорах, правда, постоянно упускается, что размеры транзисторов действительно критичны только для современных цифровых микропроцессоров, а вот для других классов микросхем, “где тонкие нормы не нужны”, техпроцесс должен обладать рядом других полезных свойств, помимо факта своего наличия, чтобы быть нужным и успешным. В разработку и обновление “устаревших” техпроцессов фабриками вкладываются существенные деньги, и более навороченный "толстый" техпроцесс – серьезный довод для разработчика уговаривать начальство сменить фабрику для нового проекта.

В этой статье в качестве примера того, что крутость техпроцесса не только в нанометрах, мы посмотрим на то, как выглядят интегральные резисторы. Казалось бы, что может быть проще, чем резистор?

Когда вы стоите на поверхности Земли, вы испытываете столкновения окружающих атомов и молекул атмосферы с вашим телом. То же делают и фотоны, частицы света. Некоторые из этих частиц особенно энергичны и могут отбрасывать электроны от атомов и молекул, с которыми они обычно связаны, создавая свободные электроны и ионы, которые тоже могут столкнуться с вами. Через ваше тело проходят призрачные нейтрино и антинейтрино, хотя они редко взаимодействуют с вами. Но с вашим телом происходит гораздо больше, чем думаете.

По всей Вселенной, от звёзд, чёрных дыр, галактик и т. д. испускаются космические лучи — частицы, несущиеся через Вселенную с высокими энергиями. Они попадают в атмосферу Земли и вызывают ливни как стабильных, так и нестабильных частиц. Те из них, которые живут достаточно долго, прежде чем распасться, в конечном итоге попадают на поверхность Земли. Каждую секунду через ваше тело проходит от 10 до 100 мюонов — нестабильных, тяжёлых кузенов электрона. При среднем времени жизни в 2,2 микросекунды можно подумать, что они не могли бы пройти всю толщину атмосферы, ~100 с лишним километров, от космоса до вашей руки. Тем не менее, теория относительности утверждает, что это происходит, и тот факт, что эти мюоны проходят через ваше тело, более чем достаточен для доказательства её правоты.

В 2022 г. Нобелевскую премию по физике получила команда трех ученых: Алан Аспе, Джон Клаузер и Антон Цайлингер за исследования в области квантовой запутанности, давших толчок развитию квантовой информатики. Тема эта очень интересна сама по себе и особенно интересна та мысль, которую А. Цайлингер продвигает в своих квантовых исследованиях.

Если вкратце, то Цайлингер и Ко показали, что квантовый мир принципиально невозможно описать классическими методами. Он другой. Принципиально. Это не просто наша уменьшенная реальность. Это, в некотором смысле, другая реальность, требующая и другой парадигмы мышления.

Как бы страшно это не звучало для некоторых, но по сути, Квантовая физика (КФ) - это, как говорил А.М. Семихатов, физика индетерминизма и вероятностей.

КФ носит вероятностный характер не потому что мы чисто технически не можем рассчитать всë, что нам нужно достаточно точно, а потому что квантовый объект находится в состоянии суперпозиции, и мы не можем в точности знать все его параметры не потому что у нас оборудование несовершенное, а потому что самих этих параметров как бы нет до измерения, их нет до тех пор, пока в ходе измерения не произойдет коллапс суперпозиции.

Квантовая запутанность - это феномен, с которого, во многом и начался почти 100 лет назад спор ученых, пытающихся еще удержаться в классической парадигме и ученых-"квантистов", ученых, скажем так, "нового поколения" (не по возрасту, а именно по парадигме мышления).

Ученые нового поколения заявили: нельзя измерить импульс и координату частицы одновременно. И дело тут не в измерительных приборах, а в самой реальности.

Флаттер‑ это загадочное явление в аэродинамике, которое есть, но объяснения которого до сих пор нет.

Про «флаттер» я уже писал отдельную «главу № 4» в первой своей большой статье про «Подъёмную силу крыла без „закона Бернулли“.

Недавно попытался перечитать снова эту главу, и оказалось, что её надо дописывать и публиковать отдельной статьёй, так как в ней всё не очень наглядно и совершенно непонятно написано.

В рамках большой статьи та куцая глава про «флаттер» была вполне уместна. Но вот оказалось, что само явление «флаттера» также плохо определено, как не определено в общепринятой «Аэродинамике» базовое понятие «подъёмная сила крыла».

Число пи (π) появляется в самых маловероятных местах. Конечно, его можно найти в кругах, а также в маятниках, пружинах и изгибах рек. Это повседневное число связано с трансцендентными тайнами. Оно вдохновляло шекспировские головоломки, задачи по выпечке и даже на создание оригинальной песни. И пи продолжает преподносить сюрпризы — последний из них произошёл в январе 2024 года, когда физики Арнаб Прия Саха и Анинда Синха из Индийского института науки представили совершенно новую формулу для его вычисления, которую они позже опубликовали в журнале Physical Review Letters.

Международная группа учёных впервые успешно измерила с помощью суборбитальной ракеты НАСА общепланетарное электрическое поле, которое считается таким же фундаментальным для Земли, как гравитационное и магнитное поля. Известное как амбиполярное электрическое поле, учёные впервые предположили более 60 лет назад, что оно определяет, как атмосфера нашей планеты может выходить из-под контроля над северным и южным полюсами Земли. Измерения, проведённые ракетой НАСА Endurance, подтвердили существование амбиполярного поля и количественно определили его силу, выявив его роль в управлении выходом атмосферы и формировании ионосферы — слоя верхней атмосферы — в более широком смысле.

В изучении Вселенной ученые часто обращаются к ее самым экстремальным проявлениям, стремясь раскрыть фундаментальные законы природы. Черные дыры, одни из самых загадочных объектов во Вселенной, уже десятилетиями служат инструментом для исследования границ наших представлений о гравитации, пространстве и времени. Согласно общей теории относительности Эйнштейна, внутри черной дыры материя сжата настолько плотно, что ничто не может покинуть ее пределы.

Однако даже среди черных дыр существуют экстремальные случаи. Экстремальные черные дыры — это особый класс объектов, достигающих максимально возможного заряда или скорости вращения для своей массы. Их уникальное свойство заключается в том, что их поверхностная гравитация на горизонте событий равна нулю. Это означает, что объекты на поверхности такой черной дыры не испытывают гравитационного притяжения, но малейший импульс в направлении центра приведет к их падению внутрь.

На современном рынке эзотерических услуг есть предложения на любой вкус и кошелёк, и они пользуются устойчивым спросом. Экстрасенсы занимаются телепатией и телекинезом, контактёры совершают астральные путешествия и общаются с потусторонними сущностями, энергопрактики работают с тонкими телами, аурами и жизненными энергиями, а целители‑ньюэйджеры совмещают в своей деятельности парапсихологию, астрологию, гомеопатию, акупунктуру и биорезонанс. Несмотря на внешние различия, все эти эзотерические учения и практики так или иначе основаны на идее скрытого от обычных людей «тонкого» мира, информационно‑энергетического поля или таинственной силы — посредника между духом и материей. В данной статье мы разберёмся, совместимо ли существование такой силы с фундаментальными физическими теориями, и чем упомянутые сущности отличаются от невидимых сущностей, известных науке: квантовых полей, пространства‑времени или параллельных миров.

Мы живём в эру волшебства, только волшебство зарождается не в руках и волшебных палочках, а в умах и физических явлениях. Поэтому — почему бы не рассматривать естественные науки ни как рутинные формулы и системы, а как реальное волшебство и магию.

Ведь так оно и есть на самом деле, а как ещё можно охарактеризовать возможность на расстоянии управлять теми или иными процессами. Это сейчас для нас это все естественно и обыденно, а для людей, живущих 100 лет назад и ранее, такие возможности, которые предоставляет нам современная техника, это фантастика и волшебство.

Во многих фантастических произведениях обыгрывается такая ситуация, когда люди из прошлого попадают с современное время и диву даются. Да тот же Дон Кихот, сражающийся с ветряными мельницами, чем не пример обескураженного технологиями человека.

Но вернёмся к нашему времени и теме современного волшебства. Давайте рассмотрим простой пример и научим обычную лампочку включаться с помощью нашего карманного смартфона. Для этого нам понадобится простейший контроллер, промежуточное реле, лампочка, моток провода с вилкой для подключения к сети).

Можно с уверенностью сказать, что вы не сможете прожить обычный день без использования десятков разных электродвигателей. Они есть во всех ваших бытовых приборах, которые не приводятся в действие с помощью рукоятки, в системах климат-контроля, обеспечивающих комфорт, а также в насосах, вентиляторах и системах управления стеклоподъёмниками вашего автомобиля. И хотя существует множество различных видов электродвигателей, каждый из них, от 200-киловаттного тягового двигателя в вашем электромобиле до шагового двигателя в ваших кварцевых наручных часах, использует одно и то же физическое явление: электромагнетизм.

Однако на протяжении десятилетий инженеров манили достоинства двигателей, основанных на совершенно ином принципе: электростатике. В некоторых приложениях эти двигатели могут предложить общее увеличение эффективности от 30 до почти 100 процентов, согласно экспериментальному анализу. И, что ещё лучше, в них будут использоваться только дешёвые и доступные материалы, а не редкоземельные элементы, специальные стальные сплавы и большое количество меди, как в обычных двигателях.

«Электрификация известна экологическими проблемами, — отмечает Дэниел Людуа, профессор электротехники Висконсинского университета в Мэдисоне. — Но электростатическому двигателю не нужны обмотки, не нужны магниты, и ему не нужны никакие критические материалы, которые нужны обычным машинам».

Статья о том, что каждая из матриц Паули это простой геометрический объект - единичный орт системы обычной координат. Без историй про инфинитиземальные повороты и прочее квантово-механическое и прекрасное.

Так же как и в прошлых двух статьях структура статьи такая, сначала рецепт, потом все остальное.

Всем искрене желаю приятного чтения и ежедневной простоты мышления, например как в учебнике Клиффорда, который я недавно прочитал (Клиффорд это автор одноименных алгебр, частью которых является алгебра матриц Паули, кто не слышал).

Все персонажи и события, абсолютно все пересечения и корреляции научных и псевдонаучных теорий, любые аспекты психологической симптоматики и вся без исключения психиатрическая терминология в этом фантастическом рассказе являются вымышленными. Любые совпадения с реально живущими, жившими либо намеревающимися жить людьми или иными существами, также социумами и цивилизациями - случайны.

Вильгельм Рентген открыл рентгеновское излучение 8 ноября 1895 года, когда проводил эксперименты с катодными лучами в вакуумной трубке. Чтобы записать и сохранить изображения теней от рентгеновского излучения, Рентген воспользовался простыми фотопластинами. К его счастью, чувствительные к видимому свету фотоэмульсии на основе соединений серебра, оказались также чувствительны и к рентгеновскому излучению. Эти фотопластины стали первыми детекторами рентгеновского излучения.

За более чем 100 лет научно-технического прогресса для записи рентгеновских изображений было изобретено множество различных типов детекторов. Благодаря развитию микроэлектроники и технологий работы с полупроводниками современные рентгеновские детекторы преобразуют энергию рентгеновского излучения напрямую в электрический сигнал. С помощью таких детекторов можно получать цифровые снимки в рентгеновском диапазоне с высоким разрешением, контрастом и детализацией. 

Эксперимент по натурному моделированию вихревых структур «циклонов» и «смерчей» на лабораторной установке комнатной размерности.

Ранее я написал несколько статей про предполагаемые механизмы работы циклонов и смерчей в атмосфере планеты Земля.

Какими силами закручиваются в вихри разрушительные смерчи и тропические ураганы? / Хабр 

Зачем нужен «глаз» тропическому циклону и как дуют ветры под облачным покровом циклона? Часть-2 

Механизмы образования антициклонов над континентами. А причём тут роса на траве по утрам?

После написания этих статей у меня возник вопрос :

А можно ли  построить мелкомасштабную действующую модель циклона и смерча, чтобы на практике проверить теоретические предположения?

Порывшись в интернете на тему натурных экспериментов со смерчами я выяснил, что во всех действующих «макетах» смерчей основное внимание уделяется закручиванию шнура смерча.

В моей модели «смерча» роль вращения «шнура смерча» имеет второстепенное значение, а основное значение  имеет обжатие осевого шнура встречными потоками  воздуха, направленными к оси.

Именно такой макет встречных потоков воздуха к общему центру на плоскости  я и решил построить.

Для этого нужен высоконапорный вентилятор  и само плоское кольцевое распределительное устройство для воздуха.

Всё это  я собрал в единую установку из подручных материалов и доступных по цене бытовых устройств (см.рис.1.)

В эпоху, когда в Интернете можно купить практически всё, что угодно, нет ничего удивительного в том, что на китайском сайте электронной коммерции Alibaba можно приобрести станок для изготовления бриллиантов за $200 000. Если вы, как и я, не обращали внимания на алмазную промышленность, то окажется, что доступность этих машин отражает постоянную тенденцию к демократизации производства алмазов — процесс, начавшийся несколько десятилетий назад и продолжающий развиваться.

Исследования российских учёных подтвердили существование эфирной среды

Теория эфира - одна из самых интересных научных гипотез, которая насчитывает более двух тысяч лет. Ещё в III веке до н.э. в философских школах Древний Индии было принято считать, что эфир – это «то, что лежит в основе всего». Впоследствии исследователи называли эфир «первовеществом», «пятым элементом» и даже «божественной сущностью». Однако в начале 1920-го века от идеи эфира решили отказаться из-за невозможности определить его свойства научным путем. Но наука не стоит на месте и в наши дни команда проекта «Мон Тирэй» вместе со специалистами Физического института РАН разработала и успешно провела эксперименты, которые доказали существование эфирной среды.

Масштабная задача

В качестве основной цели серии экспериментов участники проекта поставили перед собой задачу научным путем подтвердить, что эфир, как предполагали философы древнего мира и учёные XVIII - начала ХХ веков, является единой и вездесущей материей, из которой состоит весь окружающий мир. Для этого необходимы серьезные научные эксперименты, результаты которых не оставили бы сомнений в существовании эфира. В экспериментах, которые были проведены в 2020-2023 годах, приняли участие специалисты ряда профильных научных организаций. Основной целью экспериментальных исследований было доказать с помощью интерферометра и анализа ширины интерференционных колец, что по мере удаления от поверхности планеты происходит уплотнение эфирной среды, несмотря на то, что воздух становится всё более разреженным.