A jednak neutrino wygrało

[al.1]

Material niestety po angielsku:
www.nature.com/news/neutrino-experiment-replicates-faster-than-light-finding-1.9393
Przy okazji wstrzasanie kwantowymi fundamentami:
www.nature.com/news/quantum-theorem-shakes-foundations-1.9392

[pomruk]

Co do neutrina - jeszcze poczekajmy, zobaczymy. Doniesienie rozwiewa tylko jeden rodzaj wątpliwości - zwiazany z długością impulsów protonowych. Nie rozwiewa natomiast wątpliwości "czasoprzestrzennych" :

But concerns about the experiment’s use of the Global Positioning System (GPS) to synchronize clocks at each end of the neutrino beam are unlikely to be as easily allayed.

Co do podstaw mechaniki kwantowej - b. interesujace, lecz zbyt ogólnikowe na razie doniesienie. Poczekajmy :) Interpretacji mechanki kwantowej i tak mamy zresztą już sporo, a poglądów, ze funkcja falowa istnieje w jakiś sposób "realnie" na pewno nie brak (spójrzcie na tabelkę tutaj).

[qwardian]

To już trzeci, albo czwarty eksperyment obalający teorię kuglarza, włącznie z pomiarem po wybuchu supernowej...

[pomruk]

Żaden pomiar po wybuchu supernowej nie obalił teorii "kuglarza". Owszem, przy eksplozji SN 1987A strumień neutrin dostrzegliśmy 3 godziny przed rozbłyskiem optycznym,ale jest to zrozumiałe, jako że neutrina zostały wyemitowane przez jądro, podczas gdy fotony pochodziły z zewnętrznych warstw, do których z opóźnieniem dotarła fala uderzeniowa - dokładnie w zgodności z wcześniejszymi przewidywaniami.

[qwardian]

No proszę kuśtykające fotony potrzebują "uderzenia", ja bym dodał potężnego kopsa, albo uwieszenie się na plecach neutrino...

[petrucchio]

qwardian napisał:

> No proszę kuśtykające fotony potrzebują "uderzenia", ja bym dodał potężnego kop
> sa, albo uwieszenie się na plecach neutrino...

"Czas, jakiego potrzebują fotony na opuszczenie jądra i dotarcie na powierzchnię, to od 10 000 do 170 000 lat (w podręcznikach można spotkać podawaną dawniej i niezgodne z obecnymi modelami wartości rzędu kilku milionów lat), natomiast neutrina, poruszające się z prędkością bliską prędkości światła i prawie nie oddziałujące z mijaną materią, na pokonanie tej samej drogi potrzebują zaledwie dwóch sekund."
pl.wikipedia.org/wiki/Słońce

[llukiz]

> "Czas, jakiego potrzebują fotony na opuszczenie jądra i dotarcie na powierzchni
> ę, to od 10 000 do 170 000 lat

Ach to wszystko jasne. Skoro potrzebują tysięcy lat, to dlatego spóźniają się parę godzin :)

[petrucchio]

llukiz napisał:

> Ach to wszystko jasne. Skoro potrzebują tysięcy lat, to dlatego spóźniają się p
> arę godzin :)

Gdybyś czytał ze zrozumieniem, ironia byłaby zbędna. Fotony, które dotarły do Ziemi, pochodziły z rozbłysku *powierzchniowych* warstw gwiazdy i zostały wyemitowane w chwili, kiedy akustyczna fala uderzeniowa dotarła do powierzchni, co zajęło jej kilka godzin. W tym momencie neutrina, wyemitowane z *jądra* supernowej wskutek jego kolapsu, były już dawno w drodze. Tak to tłumaczy dr Odrzywołek z UJ, specjalista od astrofizyki neutrinowej:

"Odwrócenie kolapsu i wywołanie eksplozji nie jest czymś oczywistym. Jest to jeden z najistotniejszych problemów współczesnej astrofizyki! Poniżej prezentuję tzw. mechanizm neutrinowy:
* jądro zapada się momentalnie (praktycznie spadek swobodny) w czasie kilkunastu milisekund
* zapadanie ulega zatrzymaniu przez siły jądrowe („stykające się neutrony”) oraz ciśnienie gazu zdegenerowanych neutrin, które zostają złapane w protogwieździe neutronowej
* nagłe zastopowanie gazu poruszającego się z prędkościami naddźwiękowymi powoduje powstanie bardzo silnej fali akustycznej, niemal natychmiast przechodzącej w falę uderzeniową
* fala uderzeniowa porusza się „pod prąd” spadającej materii, powoli przesuwając się na zewnątrz
* po czasie rzędu 0.1 sekundy, dochodzi do sytuacji w której fala uderzeniowa pozostaje w niezmiennej odległości kilkuset kilometrów od środka
* równocześnie protogwiazda neutronowa, początkowo o promieniu 60 km kurczy się aż do 10 km; wyzwolona energia grawitacyjna rzędu 100 foe jest w całości emitowana pod postacią neutrin
* strumień neutrin przekazuje 1% swojego pędu i energii materii krążącej za (będącą w fazie stagnacji) falą uderzeniową
* ostatecznie, fala uderzeniowa mozolnie wydostaje się na powierzchnię (po czasie typowo kilku godzin); w momencie jej wyjścia w przestrzeń pojawia się krótkotrwały błysk promieniowania UV i X."

ribes.if.uj.edu.pl/psns/Presentations/PL/AstronomiaNeutrinowa.pdf

[qwardian]

Ta teoria jest bardzo mało wiarygodna i została wyartykułowana z jednego tylko i wyłącznie powodu. To jest zjawiska obserwowania wybuchu supernowej (SN 1987A) i faktem dotarcia neutrino na Ziemię trzy godziny wcześniej niż emitowane przez eksplozję światło. Gdyby taki scenariusz został zaprezentowany przed wynikami pomiaru neutrin wyemitowanych z Obłoku
Magellana, bez nacechowanej premedytacji, jego wartość byłaby dużo większa. Autor zresztą zdaje sobie doskonale z tego sprawę dodając:

dr Odrzywołek:

>faktycznie zagadnienie pozostaje niezbadane - ciekawy temat dla studenta lub >poczatkujacego naukowca

> odwrócenie kolapsu i wywołanie eksplozji nie jest czymś oczywistym.

Eksperyment OPERA nie potwierdza teorii profesora. Najwyraźniej w wybuchu supernowej to neutrino emitowane jest z opóźnieniem w stosunku do fotonów....

[petrucchio]

qwardian napisał:

> Ta teoria jest bardzo mało wiarygodna i została wyartykułowana z jednego tylko
> i wyłącznie powodu. To jest zjawiska obserwowania wybuchu supernowej (SN 1987A)
> i faktem dotarcia neutrino na Ziemię trzy godziny wcześniej niż emitowane prze
> z eksplozję światło. Gdyby taki scenariusz został zaprezentowany przed wynikami
> pomiaru neutrin wyemitowanych z Obłoku
> Magellana, bez nacechowanej premedytacji, jego wartość byłaby dużo większa.

To świetnie, bo mechanizm neutrinowy został zaproponowany przez Stirlinga Colgate'a i Richarda White'a w roku pańskim 1966 (Hydrodynamic Behavior of Supernovae Explosions. _Astrophysical Journal_ 143), 21 lat przed SN 1987 A.

PS

[petrucchio]

Dość przystępnie o neutrinach i supernowych (Colgate jest jednym z współautorów):
library.lanl.gov/cgi-bin/getfile?25-14.pdf

[qwardian]

Powyższy artykuł nie potwierdza scenarusza zawartego we wcześniejszym wpisie, dodam w ogóle nie wspomina o emisji fotonów....

petrucchio napisał:

>Fotony, które dotarły do Ziemi, pochodziły z rozbłysku *powierzchniowych* warstw gwiazdy i zostały wyemitowane w chwili, kiedy akustyczna fala uderzeniowa dotarła do powierzchni, co zajęło jej kilka godzin. W tym momencie neutrina, wyemitowane z *jądra* supernowej wskutek jego kolapsu, były już dawno w drodze.

Neutrino w rdzeniu zanim rozpocznie swoją wędrówkę po wybuchu służy jako piec (convection), nabiera swojej energii przez wiązanie z elektronem!!!

It was recognized that most of the energy is carried off by neutrinos that
are created as the core becomes neutronized through electron capture.

Emisja neutrino powstrzymywana jest w dodatku przez opadającą na rdzeń materię, która jak to jest zawarte w tej arcyciekawej rozprawie naukowej:

Afew of those neutrinos are absorbed by material that is plummeting toward the compacted core.

Jeżeli część neutrinos została zaabsorbowana w tym procesie wskazuje, że jako całość nie wydostała się bezkolizyjnie, w momencie kiedy eksplozja miała już miejsce i fotony prawdopodobnie rozpoczęły swój dryf...

Zadanie domowe

[kala.fior]

SN 1987A jest oddalona od nas o 168 kly.

Jeśli neutriny pędzą z prędkością o 7,5 km/s większą niż c, o ile wcześniej powinnyśmy je zaobserwować ?

[llukiz]

> Jeśli neutriny pędzą z prędkością o 7,5 km/s większą niż c, o ile wcześniej po
> winnyśmy je zaobserwować ?

Ponad cztery lata wcześniej. A tak właściwie to z jaką prędkością oficjalnie poruszają się neutrina? Bo chyba nie z prędkością światła.

[pomruk]

Masz to w wikipedii: pomiar prędkosci neutrin o energii 3 GeV w roku 2007 dał wynik... 1.000051(29) c ! Liczba w nawiasach to odchylenie standardowe, oznacza to, że z prawdopodobieństwem 68% prędkosć neutrin zawiera się w przedziale 1.000022 c a 1.000080 c :) ale gdy poziom ufności ustalimy na 99%, z takim prawdopodobieństwem prędkość zawiera sie w przedziale 0.999976 c do 1.000126 c. Przypominam, że w eksperymencie OPERA prędkosć ta miała wynosić 1.0000248(28) c (dla neutrin o energii 17 GeV). Wiec wyniki OPERY są spójne z wcześniejszymi pomiarami :)
Wg najczęstszych przewidywań prędkość neutrin miałaby być nieznacznie mniejsza od prędkości światła i zależeć od ich masy relatywistycznej i całkowitej energii.

arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0706/0706.0437v3.pdf

[llukiz]

> dobieństwem prędkość zawiera sie w przedziale 0.999976 c

To najniższa możliwa wartość. Jest 7km/s wolniej niż światło. Jeśli by to było prawdą, to światło z tej gwiazdy powinno być na oko 4 lata wcześniej niż neutrina. Tak więc jeśli by brać ten wynik na poważnie, to jedyne sensowne wytłumaczenie jest takie, że neutrina poruszają się akurat niemal dokładnie z prędkością światła. Jaki sens ma więc podawanie przedziałów, skoro wedle oficjalnej fizyki, jeśli by brać pod uwagę czasy przelotów z tej gwiazdy, to wychodzi ta prędkość neutrin niesłychanie blisko prędkości światła. Skoro 0.999976c powoduje różnicę 4 lat, a mimo wszystko neutrina są pierwsze, to zadanie domowe dla chętnych brzmi tak: jaką część prędkości światła stanowi prędkość neutrin, skoro na takim dystansie spóźniły się mniej niż o powiedzmy godzinę w stosunku do światła.

[pomruk]

Tak,oczywiście, mówiłem o eksperymentalnym, nie obserwacyjnym pomiarze prędkości neutrin. O obserwacyjnym, związanym z supernową w Obłoku Magellana pisano tutaj już tyle razy ze chciałem podac dla odmiany wyniki eksprymentu.

[llukiz]

> Tak,oczywiście, mówiłem o eksperymentalnym, nie obserwacyjnym pomiarze prędkośc
> i neutrin. O obserwacyjnym, związanym z supernową w Obłoku Magellana pisano tut
> aj już tyle razy ze chciałem podac dla odmiany wyniki eksprymentu.

Dzięki za informację. Chciałem tylko zwrócić uwagę, że jeśli przyjmiemy informację płynąca ze zdarzenia z supernową za wiarygodną, to należało by przyjąć że neutrina poruszają się z prędkością światła albo niemal nieskończenie blisko tej prędkości.

[petrucchio]

llukiz napisał:

> Dzięki za informację. Chciałem tylko zwrócić uwagę, że jeśli przyjmiemy informa
> cję płynąca ze zdarzenia z supernową za wiarygodną, to należało by przyjąć że n
> eutrina poruszają się z prędkością światła albo niemal nieskończenie blisko tej
> prędkości.

Skądinąd wiadomo, że neutrina muszą posiadać masę

[primum_non]

jest w eksperymencie problem około 40 nanosekund(?) przy przestrzeni rzędu kilometrów między różnymi państwami.Całkiem inny problem ,ale prędkość fali elektromagnetycznej, głosowej zależy od wilgotności powietrza.W przestrzeni inercjalnej ciało spoczywa, a wszystkie ciała na Ziemi spadają.Prawdopodobnie Ziemia się porusza i stąd np. wrażenie, że została przekroczona prędkość światła w próżni. (?)

[spawacz.drewna]

Zwiekszyli tylko czulosc 20 razy. A przy takich odleglosciach (kilkaset kilometrow) i takich predkosciach blad pomiarowy moze znaczny i slabo wykrywalny. Jakby zmierzyli czas ze slonca (6 minut swietlnych) i znalezli roznice to wtedy byloby to cos. A tak...poodbnie jak z zimna fuzja. Narobili halasu a to fake byl.

[bimota]

1. Ile wyniosla predkosc tych neutrin ?
2. Jak ustalono pr. swiatla ? W jakich warunkach to mierzono ?
3. Na jakiej podstawie sie twierdzi, ze nic tej pr. nie moze przekroczyc ?

[methinks]

3. Wynika to ze szczegolnej teori wzglednosci, ktora do tej pory zgadzala sie z obserwacjami. Nikt nie twierdzi, ze STW jest poprawna - po prostu do tej pory nie bylo lepszej teorii.

[asteroida2]

Ja chętnie dowiedziałbym się od jakichś fizyków skąd wiadomo, że "c" występujące w Teorii Względności jest rzeczywiście prędkością fali elektromagnetycznej w próżni. Czy jeśli c w rzeczywistości jest o jedną stutysięczną większe, to kłóciłoby się to z jakimiś doświadczeniami?

[petrucchio]

asteroida2 napisał:

> Ja chętnie dowiedziałbym się od jakichś fizyków skąd wiadomo, że "c" występując
> e w Teorii Względności jest rzeczywiście prędkością fali elektromagnetycznej w
> próżni. Czy jeśli c w rzeczywistości jest o jedną stutysięczną większe, to kłóc
> iłoby się to z jakimiś doświadczeniami?

Prawdopodobnie nie. Istotnie, we wszystkich doświadczeniach mierzy się faktyczną prędkość propagacji fali elektromagnetycznej, a nie stałą uniwersalną _c_. "Próżnia" jest jednak pewnym ośrodkiem, i to dość aktywnym z punktu widzenia mechaniki kwantowej. Jedno, co przychodzi mi do głowy, to porównanie przewidywanej i mierzonej doświadczalnie masy/energii cząstek rozpędzonych *prawie* do prędkości _c_. Przy bardzo małej wartości mianownika (1 - (v/c)^2) ten 0,001% różnicy zacząłby mieć znaczenie.

ze wzorów Maxwella?

[stefan4]

asteroida2:
> Ja chętnie dowiedziałbym się od jakichś fizyków skąd wiadomo, że "c"
> występujące w Teorii Względności jest rzeczywiście prędkością fali
> elektromagnetycznej w próżni.

Występujące w TW c bierze się ze wzorów Maxwella, opisujących propagację fali elektromagnetycznej w próżni. Innymi słowami: c z TW jest z samej definicji prędkością fali elektromagnetycznej.

Oczywiście dokładne wyznaczenie tej prędkości jest kwestią eksperymentu.

asteroida2:
> Czy jeśli c w rzeczywistości jest o jedną stutysięczną większe, to kłóciłoby się
> to z jakimiś doświadczeniami?

Większe niż co?

- Stefan

[petrucchio]

stefan4 napisał:

> Występujące w TW c bierze się ze wzorów Maxwella, opisujących propaga
> cję fali elektromagnetycznej w próżni. Innymi słowami: c z TW jest z sa
> mej definicji prędkością fali elektromagnetycznej.

_c_ jest traktowane na dwa sposoby: (1) jako prędkość fali elektromagnetycznej (w *próżni*, a raczej w morzu fluktuacji kwantowych o minimalnej energii, które umownie nazywamy próżnią) i (2) jako fundamentalna stała opisująca geometrię czasoprzestrzeni. Ich identyczność jest możliwa, ale czy absolutnie pewna?

[stefan4]

petrucchio:
> _c_ jest traktowane na dwa sposoby: (1) jako prędkość fali
> elektromagnetycznej (w *próżni*, a raczej w morzu fluktuacji kwantowych o
> minimalnej energii, które umownie nazywamy próżnią) i (2) jako
> fundamentalna stała opisująca geometrię czasoprzestrzeni. Ich identyczność
> jest możliwa, ale czy absolutnie pewna?

Na tyle pewna, na ile pewna jest teoria względności. (1) i (2) nie są niezależne.

Zaczęło się od Maxwella, stąd ta sama stała przeszła do STW, a stąd do OTW.

STW to przybliżenie OTW dla małych przyspieszeń. Geometria czasoprzestrzeni to domena OTW

[petrucchio]

stefan4 napisał:

> Na tyle pewna, na ile pewna jest teoria względności. (1) i (2) nie są niezależ
> ne.

Ale "zależne" to niekoniecznie "tożsame"

> Zaczęło się od Maxwella, stąd ta sama stała przeszła do STW, a stąd do OTW.
>
> STW to przybliżenie OTW dla małych przyspieszeń. Geometria czasoprzestrzeni to
> domena OTW

PS -- po namyśle

[petrucchio]

Oczywiście jeżeli taką cząstką jest neutrino, powinno ono tracić energię, wypromieniowując jakiś neutralnoprądowy odpowiednik promieniowania Czerenkowa aż do osiągnięcia faktycznej prędkości światła w próżni. Zastanawiam się, czy to nie wyjaśnia naraz dwóch zjawisk: nadświetlnych neutrin z OPERy i faktu, że na dużych dystansach neutrina (mimo posiadania jakiejś niezerowej masy) poruszają się z prędkością nieodróżnialną od _c_.

Szkoda, że nie jestem fizykiem i nie potrafię tego ugryźć od strony rachunkowej.

[pomruk]

petrucchio napisał:

> Oczywiście jeżeli taką cząstką jest neutrino, powinno ono tracić energię, wypro
> mieniowując jakiś neutralnoprądowy odpowiednik promieniowania Czerenkowa aż do
> osiągnięcia faktycznej prędkości światła w próżni. Zastanawiam się, czy to nie
> wyjaśnia naraz dwóch zjawisk: nadświetlnych neutrin z OPERy i faktu, że na duży
> ch dystansach neutrina (mimo posiadania jakiejś niezerowej masy) poruszają się
> z prędkością nieodróżnialną od _c_.
>
Szkoda, że nie jestem fizykiem i nie potrafię tego ugryźć od strony rachunkowej
> .
>

Tachion, tracąc energię przyspiesza, nie zwalnia. Gdy jego energia osiaga zero, prędkosć staje się nieskończona:) Odpowiedniki promieniowania Czerenkowa były proponowane i jeden z nich powinien być wykryty w danych OPERY - nie został.

Też załuję, że jestem słaby w matematyce i fyzyce :(

[petrucchio]

pomruk napisał:

> Tachion, tracąc energię przyspiesza, nie zwalnia. Gdy jego energia osiaga zero
> , prędkosć staje się nieskończona:)

Ja myślałem o cząstkach, które nie są tachionami, mają rzeczywistą i niezerową masę spoczynkową, a *mimo to* mogą się poruszać szybciej niż światło w próżni (ale tylko odrobinę szybciej).

> Odpowiedniki promieniowania Czerenkowa były
> proponowane i jeden z nich powinien być wykryty w danych OPERY - nie został.

Wiem, w eksperymencie ICARUSa rozkład energii neutrin na starcie (CERN) i mecie (Gran Sasso) był praktycznie ten sam, co wydaje się wykluczać ich nadświetlność:
arxiv.org/abs/1109.6562
www.science20.com/quantum_diaries_survivor/icarus_refutes_operas_superluminal_neutrinos-83684

Ale pospekulować miło. A nuż to teoretycy coś przeoczyli ;)

dlaczego przez soczewkę leci wolniej?

[stefan4]

petrucchio:
> Oczywiście jeżeli taką cząstką jest neutrino, powinno ono tracić energię,
> wypromieniowując jakiś neutralnoprądowy odpowiednik promieniowania
> Czerenkowa

Bardzo daleko ciągniesz tą analogię. Między prawdziwym ośrodkiem materialnym a ,,niepustą próżnią'' mogą zachodzić wielkie różnice jakościowe. Więc nie wiadomo, czy można liczyć na analog Czerenkowa. Może neutrina tracą energię na rzecz jakiegoś nieznanego efektu kwantowego? Tylko że nie stwierdzono żadnej utraty energii...

Właściwie to ja nie wiem, jaki mechanizm powoduje spowolnienie światła wewnątrz przezroczystej materii, takiej jak szkło czy woda. A to trzeba wiedzieć, żeby mieć pogląd, czy coś podobnego może zachodzić w ,,niepustej próżni''. Czy ktoś obecny potrafi mi to wyjaśnić?

- Stefan

[pomruk]

stefan4 napisał:
> Właściwie to ja nie wiem, jaki mechanizm powoduje spowolnienie światła wewnątrz
> przezroczystej materii, takiej jak szkło czy woda. A to trzeba wiedzieć, żeby
> mieć pogląd, czy coś podobnego może zachodzić w ,,niepustej próżni''. Czy kto
> ś obecny potrafi mi to wyjaśnić?
mniej więcej tak: fala elektromagnetyczna oddziałuje z elektronami (ogólniej - ładunkami) przeźroczystego ośrodka, te wysyłają własną falę, która nakłada się z wzbudzajacą, wypadkowa fala ma tę samą częstotliwość, ale jest opóźniona względem pierwotnej, wzbudzającej.

[stefan4]

stefan4:
> Właściwie to ja nie wiem, jaki mechanizm powoduje spowolnienie światła
> wewnątrz przezroczystej materii, takiej jak szkło czy woda.

pomruk:
> mniej więcej tak: fala elektromagnetyczna oddziałuje z elektronami (ogólniej -
> ładunkami) przeźroczystego ośrodka, te wysyłają własną falę, która nakłada się
> z wzbudzajacą, wypadkowa fala ma tę samą częstotliwość, ale jest opóźniona
> względem pierwotnej, wzbudzającej.

Czy dobrze rozumiem, że pod wpływem światła, wędrującego przez ośrodek, naładowane cząstki w ośrodku zostają wzbudzone; czyli, pochłonąwszy foton, przechodzą na wyższy poziom energetyczny, a potem emitują foton, wracając na niższy poziom energetyczny?

To by tłumaczyło opóźnienie, ale jednak mam problem z tym wyjaśnieniem. Dlaczego emitowany jest foton tej samej częstotliwości, co foton pierwotny? Atomy ośrodka mają przecież swoje własne częstotliwości rezonansowe, swoje widmo. Dlaczego nie emitują zgodnie z nim?

To są pewnie naiwne pytania, ale cóż, w moim wykształceniu fizycznym zieją luki...

- Stefan

[pomruk]

Nie, takie akty kolejnych absorbcji i emisji mają miejsce jeśli promieniowanie silnie oddziaływuje z materią. W ośrodkach przeźroczystych przechodące światło "łagodniej" oddziałuje z elektronami, nie powodując ich przeskoków z jednego dyskretnego poziomu energetycznego na drugi. Zamiast tego tylko po prostu łagodnie zmienia te poziomy energetyczne w rytm własnych drgań. Elektrony drgają w sposób wymuszony, z wymuszającą częstotliwością światła. Wypromieniowują więc światło o tej samej czestotliwości, jednak - to istotne - przesuniete w fazie. Wszystkie te fale świetlne interferują ze sobą, dając falę o tej samej częstotliwości, ale poruszającą się w materiale wolniej.

[llukiz]

> wszystkie te fale świetlne interferują ze sobą, dając falę o tej samej częstotliw
> ości, ale poruszającą się w materiale wolniej.

Wiadomo, częstotliwość ta sama, ale skraca się długość fali, więc prędkość maleje. Tyle tylko, że to jest nie na temat, bo nie tłumaczy dlaczego światło porusza się wolniej. Sugerujesz, że materia samą swoją obecnością tworzy coś na kształt "klimatu", który to sprawia że światłu chce się zwolnić, czy też może masz lepsze uzasadnienie?

[pomruk]

To jest jak najbardziej wytłumaczenie. Jeśli poprzez oddziaływnie światła z ośrodkiem długość nowopowstałej fali ulega skróceniu przy niezmienionej częstotliwosci, to predkosć musi się zmniejszyć!

Tak, materia swoją obecnością tworzy coś na kształt "klimatu". Tym "klimatem" w pewnym sensie jest przenikalność dielektryczna i magnetyczna ośrodka. Współczynnik załamania światla (ściśle związany z prędkościa) jest związany z tymi przenikalnosciami prostym wzorem:
n = sqrt(epsilon*mi)
gdzie epsilon - przenikalność dielektryczna, mi - magnetyczna. Dla światła w ośrodkach przeźroczystych mi jest równe prawie dokladnie 1, więc "klimat" tworzy epsilon.
Mikroskopowo wygląda to tak: światło (będące przesuwającą się falą elektromagnetyczną, więc w danym punkcie wywołujące okresowe zmiany nateżenia pola elektrycznego) oddziałuje z elektronami, które w uproszczeniu z kolei drgając w sposób wymuszony z tą samą częstotliwoscia tworza nową falę, interferującą z tą, która to wszystko wywolała. Nie tyle "pierwotne światło zwalnia", ile "tworzy się nowe światło" o krótszej długości fali, więc wolniejsze.

Jak znajdę ładną odpowiedź dla stefana4, szczegóły będą zapewne jaśniejsze, niestety, dawno utraciłem "Wykłady" Feynmana, które tak tu ktoś polecał.

[llukiz]

> Jak znajdę ładną odpowiedź dla stefana4, szczegóły będą zapewne jaśniejsze, nie
> stety, dawno utraciłem "Wykłady" Feynmana, które tak tu ktoś polecał

Wyślę ci je na gazetowego maila za raz.

> Nie tyle "pierwotne światło zwalnia", ile "tworzy się
> nowe światło" o krótszej długości fali, więc wolniejsze.

A co się dzieje ze starym światłem? Znika? Zresztą feynman pisze, że te zmiany prędkości światła są tylko pozorne. Poza tym jest coś takiego jak prędkość grupowa i prędkość fazowa, przy czym jeśli dobrze rozumiem, żadna z tych prędkości nie jest prędkością czoła fali świetlenej. en.wikipedia.org/wiki/Front_velocity

[pomruk]

O kurczę! Dziękuję!!! Troszke mi zajmie czasu przestudiowanie tego :)

[pomruk]

llukiz napisał:


> Wyślę ci je na gazetowego maila za raz.

Jeszcz raz dziekuję :)

>
> > Nie tyle "pierwotne światło zwalnia", ile "tworzy się
> > nowe światło" o krótszej długości fali, więc wolniejsze.
>
> A co się dzieje ze starym światłem? Znika?

Nie, staje się częścią nowego. Niesione przez stare światło pole elektryczne interferuje z polem wytworzonym przez drgające elektrony, dając nowe zmienne pole.

> Zresztą feynman pisze, że te zmiany prędkości światła są tylko pozorne.

Mówiąc ściślej - ma na myśli to, że pole elektryczne zawsze rozchodzi się bowiem z prędkością c! Ale wiele pól, nakładając się, da falę poruszajacą sie z inną prędkoscią.

> Poza tym jest coś takiego jak prędkość grupowa i prędkość fazowa, przy czym jeśli dobrze rozumiem, żadna z tych prędkości nie jest prędkością czoła fali świetlenej. en.wikipedia.org/wiki/Front_velocity

Tak, prędkosć o której mowa w przypadku wyprowadzania współczynnika załamania światła to prędkość fazowa. Jest to prędkość, z jaką rozchodzi się "grzbiet" fali. O dziwo, może być ona większa niż c! Lecz nie sposób przesłać z tą szybkoscią informacji.

Informację i energię przesyła sie z prędkością grupową (z pewnymi zastrzeżeniami) - prędkosć rozchodzenia sie modulacji. Jest ona w ośrodkach materialnych zawsze mniejsza od c.

Predkość czoła fali równa się prędkości grupowej jeśli impuls przesyłany nie "rozmywa się", nie zmienia kształtu w trakcie trwania przesyłu.

O predkości fazowej i grupowej światła mamy np. w rozdziale "Group and phase velocity" w haśle "Dispersion (optics)" w Wikipedii. Wzór na predkość grupową to



podczas gdy prędkosć fazowa to po prostu



Lambda to oczywiscie długość fali, a dn/d(lambda) to właśnie dyspersja - zależnosć współczynnika załamania światła od długości fali.

[llukiz]

Ja to w zasadzie wszystko wiem i nawet umiałem to na pamięć. Co innego jednak wiedzieć, a co innego rozumieć i czuć to. Otóż ja tego nie czuje i do mnie to nie przemawia, choć zdaję sobie sprawę, że to wszystko zapewne jest poprawne i działa.
Więc teraz rodzi się pytanie, jak to się przekłada na czas przelotu światła z tej odległej gwiazdy, a jak na czas przelotu neutrin. O ile się nie mylę to cząstki zachowują się również jak fale i również ulegają spowolnieniu przelatując przez rozmaite ośrodki.

[stefan4]

llukiz:
> Więc teraz rodzi się pytanie, jak to się przekłada na czas przelotu światła z tej
> odległej gwiazdy, a jak na czas przelotu neutrin. O ile się nie mylę to cząstki
> zachowują się również jak fale i również ulegają spowolnieniu przelatując
> przez rozmaite ośrodki.

Jednak mechanizm tego spowolnienia musi być inny. Fala elektromagnetyczna oddziałuje z ładunkami ośrodka i to ją spowalnia (niezależnie od tego, jak głęboko rozumiemy mechanizm tego spowalniania). ,,Fala neutrinowa'' nie oddziałuje z ładunkami. W ogóle z mało czym oddziałuje.

- Stefan

[petrucchio]

stefan4 napisał:

> Jednak mechanizm tego spowolnienia musi być inny. Fala elektromagnetyczna oddz
> iałuje z ładunkami ośrodka i to ją spowalnia (niezależnie od tego, jak głęboko
> rozumiemy mechanizm tego spowalniania). ,,Fala neutrinowa'' nie oddziałuje z ł
> adunkami. W ogóle z mało czym oddziałuje.

Mechanizm byłby w zasadzie ten sam, tylko oddziaływania elektromagnetyczne byłyby zastąpione przez oddziaływania słabe ("procesy z udziałem prądów neutralnych"). Oczywiście ze względu na skrajną rzadkość tych oddziaływań spowolnienie neutrin w praktycznie dowolnym ośrodku (może z wyjątkiem czegoś tak gęstego, jak kolapsujące jądro supernowej) jest zjawiskiem pomijalnym.

[stefan4]

petrucchio:
> Mechanizm byłby w zasadzie ten sam, tylko oddziaływania elektromagnetyczne
> byłyby zastąpione przez oddziaływania słabe

Żeby mechanizm był taki sam, to nadlatujące neutrina (jak w tamtym przypadku fotony) powinny powodować oscylacje czegoś (jak poprzednio elektronów) a te oscylacje powinny powodować wysyłanie neutrin ,,przesuniętych w fazie''.

Czy coś takiego zachodzi? Pytam, bo nie wiem. Oddziaływania słabe nie polegają chyba na wysyłaniu neutrin.

- Stefan

[pomruk]

Wyślij też może do Stefana4 tom 1.2 i ew. 2.2 :)

[stefan4]

pomruk:
> Elektrony drgają w sposób wymuszony, z wymuszającą częstotliwością światła.
> Wypromieniowują więc światło o tej samej czestotliwości, jednak - to istotne -
> przesuniete w fazie. Wszystkie te fale świetlne interferują ze sobą, dając falę o
> tej samej częstotliwości, ale poruszającą się w materiale wolniej.

Gdyby w pustej przestrzeni był zawieszony jeden ładunek, to i on drgałby w wiązce światła; i emitował własne promieniowanie o tej samej częstotliwości. Czy dałoby się jakoś prosto opisać zaburzenie oryginalnej wiązki, spowodowane interferencją z promieniowaniem ładunku? Czy opóźnienie światła w ośrodku przezroczystym jest sumą takich właśnie pojedynczych zaburzeń?

- Stefan

[pomruk]

stefan4 napisał:



> Gdyby w pustej przestrzeni był zawieszony jeden ładunek, to i on drgałby w wiąz
> ce światła; i emitował własne promieniowanie o tej samej częstotliwości. Czy d
> ałoby się jakoś prosto opisać zaburzenie oryginalnej wiązki, spowodowane interf
> erencją z promieniowaniem ładunku? Czy opóźnienie światła w ośrodku przezroczy
> stym jest sumą takich właśnie pojedynczych zaburzeń?

Na drugie pytanie: tak, zdecydowanie tak. Ale na pierwsze - zależy w jaki sposób zawieszony :) właśnie od sposobu zawieszenia będzie zależał sposób zaburzenia. Czy w prosty sposób da sie opisac to - nie wiem, żałuję teraz, ze straciłem swoje "Wykłady" Feynmanna. Próbowałem coś poszukać, ale czasu było mało, wiec na razie tylko zaznaczam że w Wikipedii pod hasłem "Refractive Index" w części "Microscopic explanation" jest trochę szczegółów.

[pomruk]

Teraz widzę po lekturze Feynmana, że sam opisuje to jako najtrudniejsze wyprowadzenie w tomie :) Poproszę Ilukiza, by wysłał również Tobie tom 1.2. :)

[smutas]

Wydaje mi sie, ze twoje wyjasnienie jest poprawne ale tylko w pewnym zakresie. Nie tlumaczy ono np. mozliwosci wykrycia skladu chemicznego mglawic skladajacych sie przezroczystych substancji, jak alkohol. A wiadomo, ze takie obiekty zostaly wykryte. Wzbudzenie I tluminie musi wiec byc charakterystyczne dla osrodka, przez ktory przechdzi swiatlo.

[pomruk]

smutas napisał:

> Wydaje mi sie, ze twoje wyjasnienie jest poprawne ale tylko w pewnym zakresie.
> Nie tlumaczy ono np. mozliwosci wykrycia skladu chemicznego mglawic skladajacyc
> h sie przezroczystych substancji, jak alkohol. A wiadomo, ze takie obiekty zost
> aly wykryte. Wzbudzenie I tluminie musi wiec byc charakterystyczne dla osrodka,
> przez ktory przechdzi swiatlo.

Zgadza się, bo opisuję swiatło rozchodzące sie w ośrodku przeźroczystym, nie absorbujące światła. W pasmach absorbcji model jest inny. Na przykład wspomniany alkohol - nie wykazuje absorbcji w zakresie widzialnym. Wykazuje natomiast ją w podczeroieni i nadfiolecie. A w ogóle to obecnosć alkoholu w przestrzeni kosmicznej wykryto na podstawie analizy widm zwiazanych z rotacją czasteczki - widm w paśmie radiowym.

[petrucchio]

stefan4 napisał:

> Bardzo daleko ciągniesz tą analogię. Między prawdziwym ośrodkiem materialnym a
> ,,niepustą próżnią'' mogą zachodzić wielkie różnice jakościowe. Więc nie wiad
> omo, czy można liczyć na analog Czerenkowa. Może neutrina tracą energię na rze
> cz jakiegoś nieznanego efektu kwantowego? Tylko że nie stwierdzono żadnej utra
> ty energii...

Według TW promieniowanie Czerenkowa nie może być emitowane w próżni, bo próżnia nie spowalnia fali elektromagnetycznej, dlatego żadna cząstka materialna nie może się w niej poruszać szybciej niż światło. A jeśli próżnia jednak minimalnie spowalnia światło (np. w porównaniu z prędkością oddziaływań grawitacyjnych)? Mechanizm musiałby być podobny jak w innych ośrodkach: interakcja fali z cząstkami ośrodka (w tym przypadku wirtualnymi). Wówczas cząstka oddziałująca słabiej niż foton (czytaj: neutrino) mogłaby poruszać się szybciej niż światło. Analogiem promieniowania Czerenkowa mogłoby być to, co proponują Cohen i Glashow: jeśli neutrino porusza się w danym ośrodku szybciej, niż maksymalna dopuszczalna prędkość *elektronu*, traci energię w sposób charakterystyczny dla oddziaływań słabych, tj. emitując wirtualny bozon Z, który rozpada się na parę e-/e+. Ale oczywiście nie potrafię sobie nawet wyobrazić rachunkowej strony zagadnienia.

[llukiz]

Aż wstyd sie przyznać, ale ostatnio zastanawiałem się nad tym dlaczego światło płynie wolniej gdy jeszcze byłem w liceum. Dziś tak na prawdę nie wiem dlaczego płynie wolniej, ale pamietam że wtedy rozumowałem w ten sposób, że światło w ośrodku ma nadal tę samą prędkość, tyle tylko że w ośrodku nie porusza się po lini prostej, tylko jest odbijane od poszczególnych atomów, więc de facto ma do przebycia większą drogę. Czyli prędkość światła jest cały czas taka sama, tyle że w ośrodku "kluczy". Oczywiście jest to tylko takie wytłumaczenie na chłopski rozum, bo to co się tam dzieje w skali mikro to nie wiadomo, a jedyne co nam się udaje, to nieudolne próby opisania tego, które choć pozwalają coś tam przewidywać, to nie koniecznie muszą być zgodne z prawdą. Z drugiej strony czym jest "prawda"? :)

[winoman]

stefan4 napisał:

> Właściwie to ja nie wiem, jaki mechanizm powoduje spowolnienie światła wewnątrz
> przezroczystej materii, takiej jak szkło czy woda. A to trzeba wiedzieć, żeby
> mieć pogląd, czy coś podobnego może zachodzić w ,,niepustej próżni''. Czy kto
> ś obecny potrafi mi to wyjaśnić?
>

Gorąco polecam lekturę "Feynmana wykładów z fizyki", prostsza sytuacja rzadkich ośrodków w tomie I rozdział 31 "Skąd się bierze współczynnik załamania" i tom II rozdział 32 "Współczynnik załamania substancji gęstych".

Pozdrawiam!

[saucerman]

stefan4 napisał:

> STW to przybliżenie OTW dla małych przyspieszeń. Geometria czasoprzestrzeni to
> domena OTW

[asteroida2]

OK. Rozumiem, że z wzorów Maxwella można to wywnioskować. Ale jeśli te prędkości nie są dokładnie takie same, to być może nie tyle obaliliśmy TW, ile znaleźliśmy nowe poprawki do tych wzorów. W końcu TW też nie "obaliła" mechaniki Newtona, tylko pokazała w jakich sytuacjach jej przewidywania zaczynają odstawać od rzeczywistości. Być może eksperyment z neutrinami jest właśnie pierwszym przykładem zjawiska, w których przewidywania TW odstają od rzeczywistości w mierzalny sposób.

[ygosu]

Tak jak juz kiedys pisalem. To, ze neutrina sa szybsza od swiatla, niczego nie komplikuje bo sa to rowniez czastki bezmasowe.

[llukiz]

"to rowniez czastki bezmasowe."

jakiś link podasz do informacji że neutrina są bezmasowe?

[pomruk]

Nie są bezmasowe :)To po pierwsze. Po drugie, komplikuje jak czort, komplikowałoby nawet, gdyby neutrina były bezmasowe. Chodzi o kwestie przyczynowości. Niestety, swego czasu utknąłem na neutrinach jako tachionach strasznie, okazuje sie że jest spora literatura tego przedmiotu, a im ciekawsza tym trudniejsza, jak to zwykle bywa ;)