Объяснение излучения: Излучение — Википедия – Что такое излучение в физике? Виды излучений, источники, влияние на человека :: SYL.ru

Как объяснить загадочное холодное пятно реликтового излучения

Карта флуктуаций реликтового излученияКарта флуктуаций реликтового излучения

Реликтовое излучение — свет от первичной плазмы ранней Вселенной, который сейчас регистрируется в виде микроволнового фона, — помогло разрешить множество вопросов космологии. Благодаря нему теория Большого взрыва стала стандартной теорией о Вселенной. И сейчас мы всё еще продолжаем получать важную информацию, изучая реликтовое излучение. Но в нем имеются аномалии, которые ученые до сих пор не понимают. Среди них — холодное пятно, с которым связана одна из самых горячих дискуссий в современной космологии.

Реликтовое излучение

Согласно стандартной космологической модели, когда Вселенная была молодая (начиная от момента в несколько секунд после Большого взрыва и несколько сотен тысяч лет потом), она была заполнена горячей плазмой — «супом» из свободных протонов, электронов и ионизирующего излучения (фотонов) высокой энергии. Если какой-нибудь протон соединялся с электроном, образуя атом водорода, то такой атом мгновенно разбивался фотонами. Время шло, Вселенная расширялась, а плотность и температура излучения падали. В какой-то момент энергии фотонов перестало хватать для поддержания плазмы. Протоны и электроны смогли образовывать нейтральные атомы водорода, а длина свободного пробега фотонов стала больше размеров видимой Вселенной — излучение отделилось от вещества и впервые после Большого взрыва Вселенная стала для него прозрачной. Освободившиеся фотоны мы наблюдаем сегодня в виде реликтового излучения (рис. 2).

Рис. 2. Примерно через 400 тысяч лет после Большого взрыва произошло отделение излучения от материи

За счет расширения Вселенной длина волны реликтового излучения сегодня находится в миллиметровом диапазоне, но в момент, когда оно было испущено, она была примерно в 1100 раз короче (см. Космологическое красное смещение). Соответственно, температура этого излучения сегодня составляет 2,7 К, а в момент излучения — примерно 3000 К. Реликтовое излучение доминирует в современной Вселенной, то есть этих старых фотонов даже сейчас во много раз больше, чем фотонов от всех звезд (рис. 3).

Рис. 3. Карты неба в галактических координатах на разных длинах волнКарта флуктуаций реликтового излучения

Говоря о температуре реликтового излучения, имеют в виду, что частотный спектр этого излучения является спектром абсолютно черного тела с определенной температурой. Здесь употреблено не совсем научное слово «является» (ведь в науке проверяют, насколько

теория соотносится с экспериментом). Но, глядя на измерения спектра реликтового излучения (рис. 4), иначе и не скажешь. Обратите внимание, что показанные ошибки измерений умножены на 400 — иначе их просто не было бы видно. Измерение спектра реликтового излучения — самое точное измерение во всей космологии.

Рис. 4. Частотный спектр реликтового излучения, измеренный инструментом FIRAS

Открытие реликтового излучения в 1964 году американскими радиоастрономами Арно Пензиасом и Робертом Уилсоном стало важнейшим подтверждением верности теории Большого взрыва. Еще бы: мы ведь увидели напрямую плазму молодой Вселенной, которой было всего около 400 тысяч лет (сравните с современным возрастом Вселенной — около 14 миллиардов лет). Сегодня, продолжая наблюдения реликтового излучения, мы узнаем все больше и больше о процессах, проходивших в те ранние эпохи.

Сейчас эксперименты в области наблюдения реликтового излучения сконцентрированы на изучении его анизотропии. Как уже говорилось, свет реликтового излучения приходит к нам со всех сторон. Фотоны реликтового излучения имеют практически одинаковую температуру, вне зависимости от направления их прилета (то есть реликтовое излучение почти изотропно). Однако имеются также небольшие флуктуации температуры по направлениям (анизотропия реликтового излучения). Амплитуда этих флуктуаций очень маленькая: среднее отклонение составляет около 10−5 от средней температуры реликтового излучения (рис. 1).

Флуктуации температуры плазмы в ранней Вселенной определяются случайными процессами, поэтому для их изучения логично применять статистические методы. Для этого смотрят на корреляции флуктуаций по разным угловым расстояниям и строят так называемый угловой спектр мощности. Спектр мощности температурных флуктуаций, измеренный в различных современных экспериментах, показан на рис. 5. На нем показан спектр по так называемым мультиполям — величинам, обратно пропорциональным угловому расстоянию.

Рис. 5. Угловой спектр мощности температурных флуктуаций реликтового излучения

Важным результатом этих измерений является сравнение измеренного спектра мощности с ожиданием согласно стандартной космологической модели (которая, напомним в двух словах, заключается в том, что Вселенная, на 70% состоящая из темной энергии и на 25% — из темной материи, разлетается после Большого взрыва, случившегося 13,8 миллиардов лет назад). Совпадение с теоретическим спектром наблюдается с высокой точностью, что подтверждает верность нашей модели Вселенной.

Холодное пятно реликтового излучения

Флуктуации реликтового излучения распределены по небесной сфере очень равномерно: мы не видим, чтобы в какой-то области неба красные (или синие) пятнышки были больше или меньше. Ну, то есть почти не видим. Имеется по крайней мере одна аномалия, называемая «холодным пятном» (см. CMB cold spot). Она находится в созвездии южного полушария Эридан и имеет радиус примерно 5° (рис. 6). Температура реликтового излучения в районе пятна на 70 мкК ниже, чем в среднем (при том, что среднее отклонение по всему небу составляет только 18 мкК), а в его центре температура падает вообще на 150 мкК. Холодное пятно было впервые обнаружено в 2001 году при помощи WMAP — космического микроволнового телескопа второго поколения (первое поколение экспериментов по исследованию флуктуаций реликтового излучения было в 80–90-х годах, сейчас начинается уже четвертое поколение).

Рис. 6. Карта флуктуаций реликтового излучения с холодным пятном

Но главная проблема даже не в температуре холодного пятна, а в его размере. Просто глядя на карту реликтового излучения, сложно сказать, что выделенное холодное пятно является чем-то необычным и странным. Казалось бы, имеются и красные (горячие) и синие (холодные) пятна гораздо большего размера. Тут, во-первых нужно помнить, что эта картинка — восстановленная карта флуктуаций реликтового излучения. Всё, что находится на центральной горизонтали, на самом деле скрыто от нас излучением Млечного Пути (см. рис. 3). И требуется непростая процедура комбинирования карт неба на разных частотах, чтобы «вычесть» нашу Галактику. В итоге мы получаем полную карту реликтового излучения, но областям, скрытым за Млечным Путем, особого доверия нет, и в анализе они обычно не используются. Большинство видимых глазом пятен лежит именно в этой ненадежной области карты. Холодное же пятно лежит в «чистой», надежно измеренной области неба, далеко от Млечного Пути. Во-вторых, оно и правда необычайно холодное.

Чтобы объяснить, почему холодное пятно такое странное, введем понятие горизонта. Горизонт — это максимальное расстояние, которое частица может пролететь с момента Большого взрыва, если она движется со скоростью света. Горизонт ограничивает причинно связанные области Вселенной: так как информация (то есть любой вид физических взаимодействий) не может распространяться быстрее скорости света, области Вселенной, отделенные друг от друга на расстояние больше горизонта, не должны иметь ничего общего между собой. В момент отделения реликтового излучения горизонт имел размер, который сегодня виден под углом примерно 1° (вспомните, что первый пик на спектре мощности находится именно на значении 1°). Таким образом, очень странно видеть, что в холодном пятне температура коррелирует на б

ольших расстояниях. Выглядит так, будто в этом месте произошло что-то, что распространялось со скоростью больше скорости света.

На самом деле ученые так и считают, что в ранней Вселенной был процесс, расширявший пространство быстрее скорости света. Этот процесс происходил в эпоху инфляции, закончившуюся примерно через 10−33 с после Большого взрыва. Благодаря инфляции сегодня мы видим реликтовое излучение изотропным на больших угловых расстояниях.

Одно из самых распространенных заблуждений о теории Большого взрыва связано с тем, что Большой взрыв берет начало из сингулярности, которая в простом понимании ассоциируется с точкой. Поэтому возникают вопросы типа: «А где на небе находится точка, где произошел Большой взрыв?» Такой точки нет, и вот почему. Считается, что Вселенная бесконечна, хотя мы и не видим ее всю целиком. И еще мы знаем, что Вселенная расширяется. Если мы посмотрим назад по оси времени, мы, соответственно, увидим, что она сжимается. А теперь вопрос: если мы сжимаем бесконечность, в какой момент она перестанет быть бесконечной и превратится в «нуль»? Правильный ответ: ни в какой! Бесконечность так и останется бесконечной, даже если мы ее бесконечно сожмем. То же самое и со Вселенной: она была бесконечной в каждый момент ее истории, в том числе в момент Большого взрыва.

Но теперь, если Вселенная с самого начала была бесконечной, то почему реликтовое излучение имеет почти одинаковую температуру по всему небосводу? Ведь мы говорили, что размер горизонта составляет всего около 1°! А значит, реликтовое излучение должно состоять из многочисленных причинно не связанных областей. И очень странно видеть, что они такие одинаковые. Это называется проблемой горизонта (см. Horizon problem).

Чтобы справиться с этой проблемой (и несколькими другими связанными задачами), физики Алан Гут, Андрей Линде и Пол Стейнхардт разработали теорию инфляции, согласно которой вся наблюдаемая нами сегодня Вселенная «раздулась» (английское слово «inflate» означает «надувать») из некоторой небольшой причинно связанной области. Теория инфляции, которая нередко рассматривается как часть стандартной модели космологии, предполагает, что в промежуток от 10−36 с до 10−33–10−32 с после Большого взрыва Вселенная расширялась с огромным ускорением (затем она продолжила расширяться, но уже без ускорения). Хотя до сих пор физики не пришли к единому мнению, за счет какого именно процесса Вселенная расширялась с ускорением в период инфляции, имеются многие экспериментальные указания, что это было действительно так. В настоящий момент ведутся поиски последнего доказательства инфляции — B-мод поляризации реликтового излучения.

И благодаря инфляции мы получили неоднородности в распределении плотности Вселенной, из которых позднее сформировались галактики (сначала эти неоднородности были микроскопическими квантовыми флуктуациями, которые затем «раздулись» до больших размеров). Однако, хотя инфляция и предлагает механизм, связывающий области Вселенной на сверхгоризонтных расстояниях, всё равно странно: почему везде неоднородности реликтового излучения имеют размер в 1° и меньше, а в районе холодного пятна — целых 5°?

Итак, подведем промежуточные итоги. На карте реликтового излучения имеется очень странная аномалия — холодное пятно. Она отличается большим размером, около 5°, и низкой температурой — отклонение от средней температуры реликтового излучения почти в 10 раз больше, чем в других областях неба.

Объяснение с помощью пустоты

Появление холодного пятна можно объяснить по крайней мере двумя способами: можно предположить, что оно происходит от какого-то процесса в ранней Вселенной, а можно поискать, что могло отпечататься на реликтовом излучении в более поздние эпохи. Обсудим сперва вторую возможность.

Проще всего можно объяснить появление холодного пятна, предположив наличие пустоты в распределении галактик в данном направлении. Мы знаем, что галактики во Вселенной формируют крупномасштабную структуру, состоящую из скоплений, связывающих их нитей и пустот (войдов) между ними.

Почему пустота может объяснить наличие холодного пятна? Рассмотрим фотон реликтового излучения, проходящий через пустоту. Входя в пустое пространство из области с более высоким гравитационным потенциалом, фотон теряет энергию за счет гравитационного красного смещения. То есть фотону нужно затратить энергию, чтобы выбраться из ямы гравитационного потенциала. Выходя из пустоты, фотон снова набирает потерянную энергию. Однако, в случае расширяющейся Вселенной, к моменту выхода из пустоты гравитационный потенциал будет уже не таким глубоким, и фотон не получит полностью потерянную энергию. Таким образом, пустоты делают фотоны реликтового излучения более холодными. А скопления, наоборот, разогревают их. В среднем оба эффекта компенсируют друг друга. Однако если мы имеем большую пустоту недалеко от нас, то охлаждение фотонов реликтового излучения может оказаться заметным.

Пустота поблизости от нас — более предпочтительное объяснение образования холодного пятна, чем аномалия в ранней Вселенной, потому что сегодня горизонт намного больше, чем был тогда. То есть анизотропия в ближайшем окружении более вероятна, чем в дальнем. В статье «Космические нарушители спокойствия: холодное пятно, супервойд Эридана и великие стены» (A. Kovács, J. García-Bellido, 2016. Cosmic troublemakers: the Cold Spot, the Eridanus Supervoid, and the Great Walls), опубликованной летом 2016 года, ее авторы Андраш Ковач и Хуан Гарсия-Беллидо заявляют, что обнаружили пустоту в направлении холодного пятна (эта статья подводит итоги и дополняет более ранние исследования этого вопроса, см., в частности, статью Иштвана Сапуди, Андраша Ковача и др.: I. Szapudi et al., 2015. Detection of a Supervoid Aligned with the Cold Spot of the Cosmic Microwave Background). Обнаруженная пустота в созвездии Эридан — именно такая, как нужно: узкая и очень длинная, простирающаяся от нас до значения красного смещения z = 0,3 (то есть на дальнем краю этой пустоты мы видим Вселенную, которая в 1,3 раза меньше современной, это около 800 Мпк).

Детально изучив эту пустоту, Ковач и Гарсия-Беллидо заключили, что она состоит из цепочки соединенных между собой пустот меньшего размера. Плотность вещества в ней примерно на 25% меньше, чем в среднем по локальной Вселенной. Длина пустоты вдоль линии взгляда — примерно 500 Мпк, а ширина — около сотни Мпк. Однако всё честно исследовав, ученые пришли к выводу, что пустота Эридана все-таки недостаточно «пустая», чтобы объяснить возникновение холодного пятна. Она может снизить температуру реликтового излучения в данном направлении лишь на 40 мкК из наблюдаемых 150.

Получается противоречивый вывод. С одной стороны пустота Эридана и холодное пятно явно связаны друг с другом, ведь оба они находятся в одном и том же месте на небосводе. Но обнаруженная пустота явно недостаточна, чтобы полностью обосновать эту связь. Возможно ли, что такая связь все-таки существует, но, чтобы ее обнаружить, нам необходим детальный пересмотр всей нашей космологии? Тогда холодное пятно окажется окном в новую захватывающую физику!

Стоп, не так быстро. Может, еще и нет никакой новой физики. В статье за апрель 2017 года «Указание против существования пустоты, связанной с холодным пятном реликтового излучения» (R. Mackenzie et al., 2017. Evidence against a supervoid causing the CMB Cold Spot) уже упоминавшийся Иштван Сапуди с коллегами показывают, что пустота Эридана не такая большая. Согласно их расчетам, она имеет размер всего 100 МПк и на 34% менее плотная, чем окружающая Вселенная. И хотя, по этим расчетам, пустота Эридана оказывается более пустой, она может объяснять понижение температуры реликтового излучения всего на 6 мкК. Вдоль направления на холодное пятно имеются еще пара пустот, но они еще меньше, чем эта и в сумме не дают и близко нужного эффекта.

Нужно пояснить, почему в разных исследованиях получаются разные результаты. Наблюдая галактику в телескоп, мы можем весьма точно измерить ее положение на небосводе, но измерение расстояния до нее — не такая простая задача. То есть для построения трехмерной карты неба имеются две хорошо измеренные координаты и одна — плохо измеренная. Для определения расстояний требуется измерение красного смещения, которое, как уже было сказано выше, указывает на то, насколько меньше была Вселенная в момент, когда свет от удаленной галактики был испущен. Фактически, красное смещение — это измерение расстояний на сверхдалеких дистанциях (начиная от ~100 Мпк). Красное смещение, в свою очередь, измеряется по спектрам звезд: сам термин «красное смещение» означает, что спектры свечения далеких объектов смещены в сторону длинных волн (кажутся более красными). Поэтому для измерения красного смещения необходимо использовать не простой телескоп, а какой-то инструмент, чувствительный к длине волны излучения.

Используются два подхода: фотометрический и спектрометрический. Фотометрический заключается в том, что телескоп обозревает небо по нескольким длинам волн, каждую длину волны отдельно (примерно, как в цифровом фотоаппарате: отдельно снимаются красный, зеленый и синий цвета). Фотометрический подход позволяет изучать все объекты, попавшие в поле зрения телескопа, разом. Но при этом он дает плохую чувствительность по спектру. Спектрометрический подход заключается в использовании спектрометра отдельно для каждого объекта в поле зрения телескопа. При этом получается отличное измерение спектра. Но это измерение трудно провести для всех объектов, которые видны в телескоп (измерение спектра каждого объекта требует времени, пусть и небольшого). Поэтому приходится выбирать, для каких объектов измерять спектр, а для каких — нет. Получается, что оба метода дают погрешности: у фотометрии это погрешность измерения красного смещения, а у спектрометрии — погрешность из-за ограниченной выборки. В первой из обсуждаемых статей использовались и фотометрические, и спектрометрические измерения, при этом спектрометрические данные были сконцентрированы больше на небольших значениях красного смещения (ближняя к нам область). Использованные каталоги содержат почти 100 тысяч галактик, хотя большая их часть расположена на красных смещениях z < 0,1. Во второй статье использовались спектрометрические данные до значения красного смещения z = 0,4, но при этом авторы статьи смогли исследовать лишь 7000 галактик.

Подводя итог. Вопрос с холодным пятном и связанной с ним пустотой в локальной области Вселенной — один из «горячих» в современной космологии. И можно надеяться, что в ближайшее время этот вопрос либо закроется окончательно, либо принесет очень интересные открытия. На данный момент ясно, что в направлении холодного пятна есть более или менее (в зависимости от данных, использованных в исследовании) разреженная область. Но, насколько мы можем заключить, эта разреженная область — пустота Эридана — недостаточно большая и пустая, чтобы объяснить возникновение холодного пятна. Связаны ли эти два явления или нет, неясно. Вообще говоря, сам факт наблюдения пустоты Эридана тоже является интересной темой для исследований: уж очень она большая, эта пустота. Но в связи с холодным пятном пока все как-то неопределенно. И всё же еще раз: две космических необычности — пустота Эридана и холодное пятно реликтового излучения — случились в одном и том же месте небосвода. Совпадение? Может быть — да, может быть — нет. Надо разбираться.

Объяснение с помощью процесса в ранней Вселенной

Теперь рассмотрим более экзотические сценарии возникновения холодного пятна. В них предполагается, что холодное пятно образовалось в самые первые моменты после Большого взрыва. Вообще, нам мало что известно об этом времени. Предполагается, что примерно через 10−32 с после Большого взрыва закончилась эпоха инфляции, когда Вселенная расширялась с ускорением. Еще раньше, через 10−36 с после него, была эпоха, когда сильное, слабое и электромагнитное взаимодействия были объединены в одно. Но стройной теории, которая объясняла бы процессы в эту эпоху, у нас нет. А еще раньше, до момента 10−43 с, была таинственная Планковская эпоха. Мы пока вообще не понимаем, чем было тогда пространство и время. Различные предположения и спекуляции об этих ранних эпохах предсказывают такие загадочные вещи, как космические струны или монополи. Холодное пятно может вполне оказаться отпечатком такой ранней особенности, если существовали, например, какие-то неоднородные текстуры пространства-времени (M. Cruz et al., 2007. A Cosmic Microwave Background Feature Consistent with a Cosmic Texture) или неоднородности в инфляционном поле (Juan C. Bueno Sánchez, 2014. The inflationary origin of the Cold Spot anomaly).

Другое экзотическое объяснение предполагает, что в начале эпохи инфляции наша Вселенная столкнулась с другой вселенной, что привело к возникновению холодного пятна (K. Larjo, T. S. Levi, 2009. Bubble, Bubble, Flow and Hubble: Large Scale Galaxy Flow from Cosmological Bubble Collisions). Теория инфляции, во многих ее интерпретациях, предполагает, что мы живем в некотором изолированном пузыре-вселенной и что существует еще огромное количество пузырей, в которых, может быть, эволюция вселенной пошла совершенно другим путем. Если в начале инфляции наш пузырь столкнулся с другим, то можно ожидать увидеть пятно или дискообразную структуру на реликтовом излучении (представьте, что мы живем в мыльном пузыре, который когда-то пересекся с другим пузырем: если они пересеклись чуть-чуть, то на нашем пузыре может остаться пятно, а если пересеклись сильно, то останется кольцо). Если так, то холодное пятно может стать первым наблюдаемым явлением, отражающим экзотическую физику ранней Вселенной, в том числе физику струн.

Рис. 7. Теория инфляции подразумевает, что мы живем в изолированном пузыре-вселенной

Впрочем, не стоит забывать, что холодное пятно может оказаться просто случайным образованием. Если взять физические параметры нашего мира и смоделировать много случайных симуляций Вселенной, то в одной на 50 симуляций будет что-то похожее на наше холодное пятно. А это не такая уж низкая вероятность.

В заключение стоит также отметить, что наша стартовая точка, утверждение о том, что холодное пятно является чем-то очень необычным, — не такое уж безапелляционное. Как вообще определили, что именно эта структура является аномальной? Для этого на измеренную карту флуктуаций температуры реликтового излучения примеряют функцию, по форме напоминающую мексиканское сомбреро. С помощью разных сомбреро можно отыскивать аномалии разного углового размера. Такой анализ показывает исключительность холодного пятна. Но на что именно реагирует анализ? Оказывается, что анализ реагирует не только на низкую температуру в центре пятна, но и на кольцо повышенной температуры вокруг него. Не будь этого горячего кольца, значимость холодного пятна была бы ниже. Хотя даже и тогда холодное пятно остается исключительной и непонятной аномалией.

Источники:
1) A. Kovács, J. García-Bellido, 2016. Cosmic troublemakers: the Cold Spot, the Eridanus Supervoid, and the Great Walls // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 21 October 2016. DOI: 10.1093/mnras/stw1752.
2) R. Mackenzie et al., 2017. Evidence against a supervoid causing the CMB Cold Spot // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 11 September 2017. DOI: 10.1093/mnras/stx931.

Михаил Столповский

О радиации без лишних слов



Из-за аварии на Фукусиме интернет наполнился бесчисленным количеством безумных криков «Ахтунг, радиация!», «Радиация превысила норму в N раз», «У нас у всех вырастут рога и копыта» и тому подобное.  Поначалу это меня умиляло, но,  чувствую, пришло время рассказать  о реальной радиации, а не о той, которую выдумали крикливые паникёры, не имеющие представления о том, что пишут. Материал максимально упрощён, чтобы его мог понять любой читатель. Итак:  

 

Радиация (в широком смысле)  — это энергия, которая распространяется в виде волн и частиц. Но нас интересует ионизиирующее излучение, то есть  различные виды микрочастиц и физических полей, способные ионизировать вещество.

Радиоактивность — неустойчивость ядер некоторых атомов, которая проявляется в их способности к самопроизвольному распаду, что сопровождается выходом ионизирующего излучения.

Из существующих видов излучений, нас интересуют:

Альфа-излучение — поток ядер гелия.

Бета-излучение – поток электронов.

Гамма-излучение – поток фотонов.

Для защиты от альфа и бета излучения при обычных условиях достаточно слоя одежды, но гамма-излучение задерживает лишь  слой тяжёлых элементов (например всем известный свинец). Также следует знать, что проникающая способность излучения зависит от энергии.

Радиоактивность измеряется в Беккерелях (БК), что соответствует одному распаду в секунду. (Кюри (Ки) используется реже в связи с огромной величиной). При распаде вещества источник испускает ионизирующее излучение, мерой которого является экспозиционная доза. Её измеряют в Рентгенах (Р). 1 Рентген величина достаточно большая, поэтому на практике используют миллионную (мкР) или тысячную (мР) долю Рентгена.

Теперь о дозах.  Доза излучения — величина, для оценки воздействия ионизирующего излучения на любые вещества, ткани и живые организмы.

Экспозиционная доза — выражает энергию излучения, преобразованную в кинетическую энергию заряженных частиц в единице массы атмосферного воздуха, это отношение суммарного заряда всех ионов одного знака в элементарном объёме воздуха к массе воздуха в этом объёме.

Поглощенная доза — показывает, какое количество энергии излучения поглощено в единице массы любого облучаемого вещества и определяется отношением поглощенной энергии ионизирующего излучения на массу вещества.

Эквивалентная доза — т.к. при одинаковых поглощенных дозах различные виды радиации производят неодинаковое воздействие на организм, то для учёта этого поглощенная доза домножается на коэффициент относительной биологической эффективности (разный для разных видов излучения)

Эффективная доза – выражает воздействие радиации на органы человека, обладающие разной радиочувствительностью, путём домножения эквивалентной дозы на коэффициент радиационного риска (разный для разных органов). Сумма коэффициентов для всего организма равна единице.

Следует отметить, что есть ещё значительное количество видов доз, которые мы не рассматриваем в связи с их использованием в основном в кругах специалистов.

Мощность дозы (интенсивность облучения) — приращение соответствующей дозы под воздействием излучения за единицу времени. Имеет размерность соответствующей дозы (поглощенной, экспозиционной и т. п.), делённую на единицу времени. Допускается использование различных специальных единиц (например, Зв/час, бэр/мин, мЗв/год и др.).

Очень понравилась сводная таблица в википедии, из которой мне кажется всё становится ясно:

Физическая величина

Внесистемная единица

Системная единица

Переход  от внесистемной к системной единице

Активность нуклида в радиоактивном источнике

Кюри (Ки)

Беккерель (Бк)

1Ки=3.7×1010Бк

Экспозиционная доза

Рентген (Р)

Кулон/килограмм (К/кг)

1Р=2,58×10−4К/кг

Поглощенная доза

Рад (рад)

Грей (Дж/кг)

1рад=0,01Гр

Эквивалентная доза

Бэр (бер)

Зиверт (Зв)

1бэр=0,01 Зв

Мощность экспозиционной дозы

Рентген/секунда (Р/c)

Ампер/килограмм (А/кг)

1Р/c=2.58×10−4А/кг

Мощность поглощенной дозы

Рад/секунда (Рад/с)

Грей/cекунда (Гр/с)

1рад/с=0.01Гр/c

Мощность эквивалентной дозы

Бэр/cекунда (бэр/с)

Ватт/килограмм (Вт/кг)           

1бэр/c=0.01Вт/кг

Интегральная доза

Рад-грамм (Рад-г)

Грей-килограмм (Гр-кг)

1рад-г=10−5Гр-кг


Теперь о самом интересном —  о нормах

Нормы понятие относительное. Существует множество документов для разных регионов и условий, эти нормы описывающих. Самый простой критерий – мощность экспозиционной дозы, который как раз показывает большинство простеньких дозиметров. Для нашей страны это 20-30 мкР/ч.  Для сравнения ЕСТЕСТВЕННЫЙ ФОН в Москве в среднем 10 мкР/ч, а в некоторых точках земного шара достигает  200 мкР/ч. Следует отметить, что как правило радиационное загрязнение неравномерно. Это означает, что увиденная на дисплее радиометра напугавшая вас цифра НЕ позволяет нормальному человеку (а не представителю прессы) заявить, что фон в этом районе соответствует этому значению. Вы всего лишь замерили мощность излучения источника. И отойдя на некоторое расстояние, вы с высокой вероятностью обнаружите на дисплее уже вполне нормальное значение.

Таблица эквивалентных доз:

5 мЗв

Допустимая индивидуальная эквивалентная доза облучения за год для населения областей прилегающих к объектам атомной промышленности. Для здоровья не опасна.

20 мЗв

Максимальная годовая доза персонала объектов атомной промышленности, непосредственно работающих с источниками излучения. Для здоровья не опасна.

100 мЗв

Годовая доза при которой изменений в организме не наблюдается

750 мЗв

Годовая доза, при которой наблюдаются изменения в крови и ухудшение здоовья

1 Зв

Годовая доза, вызывающая начальную стадию лучевой болезни

3-5 Зв

Тяжёлая степень лучевой болезни с летальностью свыше 50%

 

Чтобы получить дозу в 5 мЗв за год, фон должен составлять 60 мкР/ч, а например для получения дозы в 100 мЗв нужно полгода находиться в условиях радиационного фона в 2500 мкР/ч, что выше значений нормы в 100 раз. Кроме того следует отметить, что полученная доза как правило меньше той, которую вы могли бы получить если исходить из показаний прибора, а также многое зависит от индивидуальной восприимчивости организма.

Вот и всё, что нужно знать обычному человеку о радиации, чтобы не менять штаны после каждой новости от наших журналистов. Теперь, надеюсь, и вы сможете посмеяться над новостью mail.ru, в которой было написано цитирую: «В районе Фукусимы фон в 400 мЗв/с».

Использованы материалы
www.dozimetr.biz
http://ru.wikipedia.org

Обобщающий урок «Шкала электромагнитных излучений»

Цель урока: обеспечить в ходе урока повторение основных законов, свойств электромагнитных волн;

Образовательная: Систематизировать материал по теме, осуществить коррекцию знаний, некоторое  ее углубление;

Развивающая: Развитие устной речи учащихся,  творческих навыков учащихся, логики, памяти; познавательных способностей;

Воспитательная: Формировать интерес учащихся к изучению физики. воспитывать аккуратность  и навыки рационального использования своего  времени;

Тип урока: урок повторения и коррекции знаний;

Оборудование :  компьютер, проектор, презентация «Шкала электромагнитных излучений», диск « Физика. Библиотека наглядных пособий».

Ход урока:

1. Объяснение нового материала.

1. Мы знаем, что длина электромагнитных волн бывает самой различной: от значений порядка 1013 м (низкочастотные колебания) до 10 -10 м (g- лучи). Свет составляет ничтожную часть широкого спектра электромагнитных волн. Тем не менее,  именно при изучении этой малой части спектра были открыты другие излучения с необычными свойствами.
   2.  Принято выделять низкочастотное излучение, радиоизлучение, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи и g-излучение. Со всеми этими излучениями, кроме g-излучения, вы уже знакомы. Самое коротковолновое g-излучение испускают атомные ядра.
3. Принципиального различия между отдельными излучениями нет. Все они представляют собой электромагнитные волны, порождаемые заряженными частицами. Обнаруживаются электромагнитные волны, в конечном счете, по их действию на заряженные частицы. В вакууме излучение любой длины волны распространяется со скоростью 300 000 км/с. Границы между отдельными областями шкалы излучений весьма условны.
  4.  Излучения различной длины волны отличаются друг от друга по способу их получения (излучение антенны, тепловое излучение, излучение при торможении быстрых электронов и др.) и методам регистрации.
   5.  Все перечисленные виды электромагнитного излучения порождаются также космическими объектами и успешно исследуются с помощью ракет, искусственных спутников Земли и космических кораблей. В первую очередь это относится к рентгеновскому и g-излучениям, сильно поглощаемом атмосферой.
   6.   По мере уменьшения длины волны количественные различия в длинах волн приводят к существенным качественным различиям.
7. Излучения различной длины волны очень сильно отличаются друг от друга по поглощению их веществом. Коротковолновые излучения (рентгеновское и особенно g-лучи) поглощаются слабо. Непрозрачные для волн оптического диапазона вещества прозрачны для этих излучений. Коэффициент отражения электромагнитных волн также зависит от длины волны. Но главное различие между длинноволновым и коротковолновым излучениями в том, что коротковолновое излучение обнаруживает свойства частиц.

Обобщим знания о волнах и  запишем все виде таблиц. 

1. Низкочастотные колебания

  Низкочастотные колебания
Длина волны(м) 1013  —  105
Частота(Гц) 3· 10 -3  — 3  ·10 3
Энергия(ЭВ) 1 – 1,24 ·10 -10
Источник Реостатный альтернатор, динамомашина,
Вибратор Герца,
Генераторы в электрических сетях (50 Гц)
Машинные генераторы повышенной ( промышленной) частоты ( 200 Гц)
Телефонные сети ( 5000Гц)
Звуковые генераторы ( микрофоны, громкоговорители)
Приемник  Электрические приборы и двигатели
История открытия Лодж ( 1893 г.), Тесла ( 1983 )
 Применение Кино, радиовещание( микрофоны, громкоговорители)

2. Радиоволны

 

   Радиоволны
Длина волны(м)   10 5  —  10 -3
Частота(Гц) 3 ·103 — 3 ·10 11
Энергия(ЭВ) 1,24 ·10-10  — 1,24 · 10 -2
Источник  Колебательный контур
Макроскопические вибраторы
Приемник Искры в зазоре приемного вибратора
Свечение газоразрядной трубки, когерера
История открытия  Феддерсен ( 1862 г.), Герц ( 1887 г.), Попов , Лебедев, Риги
 Применение Сверхдлинные— Радионавигация, радиотелеграфная связь,     передача метеосводок       
Длинные – Радиотелеграфная и радиотелефонная связь,    радиовещание, радионавигация
Средние— Радиотелеграфия и радиотелефонная связь радиовещание, радионавигация
Короткие— радиолюбительская связь
УКВ— космическая радио связь
ДМВ— телевидение, радиолокация, радиорелейная связь, сотовая телефонная связь
СМВ- радиолокация, радиорелейная связь, астронавигация, спутниковое телевидение
ММВ— радиолокация

  Инфракрасное излучение
Длина волны(м) 2 ·10 -3   — 7,6· 10 -7
Частота(Гц) 3 ·1011  — 3 ·10 14
Энергия(ЭВ) 1,24· 10 -2 – 1,65
Источник Любое нагретое тело: свеча, печь, батарея водяного отопления, электрическая лампа накаливания
Человек излучает электромагнитные  волны длиной 9 10 -6 м
Приемник Термоэлементы, болометры, фотоэлементы, фоторезисторы, фотопленки
История открытия  Рубенс и Никольс ( 1896 г.), 
Применение В криминалистике, фотографирование земных объектов в тумане и темноте, бинокль и прицелы для стрельбы в темноте,  прогревание тканей живого организма ( в медицине), сушка древесины и окрашенных кузовов автомобилей, сигнализация при охране помещений, инфракрасный телескоп,

4. Видимое излучение

   Видимое излучение
Длина волны(м) 6,7· 10-7  — 3,8 ·10 -7
Частота(Гц) 4·  1014  — 8· 1014
Энергия(ЭВ) 1,65 – 3,3 ЭВ
Источник  Солнце, лампа накаливания, огонь
Приемник Глаз, фотопластинка, фотоэлементы, термоэлементы
История открытия Меллони
 Применение Зрение
Биологическая жизнь

5. Ультрафиолетовое излучение

  Ультрафиолетовое излучение
Длина волны(м)   3,8 10 -7  —  3 ·10 -9
Частота(Гц) 8 ·1014  —  10 17
Энергия(ЭВ) 3,3 – 247,5 ЭВ
Источник   Входят в состав солнечного света
Газоразрядные лампы с трубкой из кварца
Излучаются всеми  твердыми телами , у которых температура больше 1000 ° С, светящиеся ( кроме ртути)
Приемник  Фотоэлементы,
Фотоумножители,
Люминесцентные вещества
История открытия Иоганн Риттер, Лаймен
 Применение Промышленная электроника и автоматика,
Люминисценнтные лампы,
Текстильное производство
Стерилизация воздуха

6. Рентгеновское излучение

  Рентгеновское излучение
Длина волны(м)    10 -9  —  3 ·10 -12
Частота(Гц) 3 ·1017  — 3 ·10 20
Энергия(ЭВ) 247,5 – 1,24 ·105 ЭВ
Источник Электронная рентгеновская трубка ( напряжение на аноде – до 100 кВ. давление в баллоне – 10-3 – 10-5 н/м2, катод – накаливаемая нить . Материал анодов W,Mo, Cu, Bi, Co, Tl и др.
Η = 1-3%,  излучение – кванты большой энергии)
Солнечная корона
Приемник Фотопленка,
Свечение некоторых кристаллов
История открытия В. Рентген , Милликен
 Применение Диагностика и лечение заболеваний ( в медицине), Дефектоскопия ( контроль внутренних структур, сварных швов)

7. Гамма — излучение

  Гамма — излучение
Длина волны(м)   3,8 ·10 -11  — меньше
Частота(Гц) 8· 1014  —   больше
Энергия(ЭВ) 9,03 ·103 – 1, 24 ·1016 ЭВ
Источник Радиоактивные атомные ядра, ядерные реакции, процессы превращения вещества в излучение
Приемник счетчики
История открытия  
 Применение Дефектоскопия;
Контроль технологических процессов;
Терапия и диагностика в медицине

Вывод
Вся шкала электромагнитных волн является свидетельством того, что все излучения обладают одновременно квантовыми и волновыми свойствами. Квантовые и волновые свойства в этом случае не исключают, а дополняют друг друга. Волновые свойства ярче проявляются при малых частотах и менее ярко — при больших. И наоборот, квантовые свойства ярче проявляются при больших частотах и менее ярко — при малых. Чем меньше длина волны, тем ярче проявляются квантовые свойства, а чем больше длина волны, тем ярче проявляются волновые свойства. Все это служит подтверждением закона диалектики (переход количественных изменений в  качественные ).

  Приложение 1 шкала электромагнитных излучений.ppt

Приложение 2

Литература:

  1. « Физика- 11» Мякишев 
  2. Диск «Уроки физики Кирилла и Мефодия. 11 класс»( ))) «Кирилл и Мефодий, 2006)
  3. Диск « Физика. Библиотека наглядных пособий. 7-11 классы»( ( 1С: «Дрофа» и «Формоза» 2004)
  4. Ресурсы Интернета

Как бы выглядел мир, если бы мы видели все виды электромагнитного излучения?

От радио до гамма-лучей: что изменилось бы в восприятии мира вокруг нас, если бы наши глаза видели фотоны любых энергий.

Электромагнитное излучение мы видим только в очень небольшой части спектра — видимом диапазоне; кожей можем почуствовать инфракрасное как тепло — но не более. Некоторым животным повезло чуть больше: птицы, например, видят ультрафиолет как новый, непредставимый цвет. Поэтому самые невзрачные для нас птицы могут для сородичей выглядеть очень ярко. Змеи лучше нашего чувствуют инфракрасное излучение; правда, они не видят его глазами, а чувствуют специальными рецепторами между глазами и носом. В другие области ЭМС не заглядывает ни одно живое существо на планете.

Давайте попробуем представить, что обидного ограничения, наложенного на человеческое зрение природой, нет: как тогда выглядел бы мир вокруг нас?

Радионебо и радиовышки

Начнём с самых безобидных для организма радиоволн. Энергия фотона обратно пропорциональна длине волны, поэтому чем длиннее волна, тем ниже её энергия. Самые длинные, многокилометровые волны обладают очень маленькой энергией, поэтому для живых клеток они совершенно безвредны. Сигналы в радиодиапазоне принимают радиоприёмники и телевизоры; если бы мы видели их так же, как видим свет, самые сильные источники радиоизлучения наверняка казались бы нам нестерпимо яркими, как Солнце: нельзя было бы без слёз взглянуть, например, на Останкинскую башню, ровный свет давали бы антенны бытовой электроники.

Антенна сотового телефона тоже светилась бы, но уже по‑другому: обмен данными по сотовым сетям и передача пакетов информации идёт на частотах, соответствующих микроволновому излучению. Будь мы способны его видеть, нам не пришлось бы вешать на двери кафе знак «У нас есть Wi-Fi»: хорошую сеть было бы видно издалека, как и зону покрытия сети мобильных операторов: разница между территорией, где вы — абонент, и местами, где связи нет, была бы так же очевидна, как разница между тёмной и светлой комнатами.

Радиоактивные дневники Кюри и другие факты об ученых: тест

Обладающий радиозрением человек смотрел бы на небо и видел бы не только свет звёзд, но и длинноволновое излучение, источников которого в космосе масса: это и квазары, и нейтронные звёзды, и облака водорода, электроны в атомах которого, возбуждаясь и возвращаясь в невозбуждённое состояние, испускают дециметровые радиоволны. правда, атмосфера пропускает не все радиоволны, а только длинные (от 3 мм до 30 м) и часть микроволнового спектра.

Как выглядело бы небо для существа, которое видит радиоволны, показали в 2016 году астрофизики из Международного центра радиоастрономических исследований (International Centre for Radio Astronomy Research / ICRAR) при помощи австралийского телескопа Murchison Widefield Array (MWA):

Видеть тепло

Сдвигаемся дальше, в оптический диапазон, и берёмся за инфракрасное излучение. Тут всё просто: инфракрасное излучение — это тепло, увидеть его можно с помощью тепловизора. Вот так, например, выглядит на ИК-съёмке Парад Победы на Красной площади:

Яркий ультрафиолетовый мир

По ту сторону видимой части спектра нас ждут уже более экзотические вещи. Сначала ультрафиолет, главный источник которого для нас — Солнце. К счастью, от самой жёсткой (коротковолновой) его части нас защищает озоновый слой, но и той небольшой доли ультрафиолета, которая проходит сквозь стратосферу, достаточно, чтобы сделать долгое пребывание на солнце вредным.

Если бы мы видели в ультрафиолете, все вокруг были бы покрыты веснушками (кроме маленьких детей, кожа которых ещё не успела покрыться участками, насыщенными пигментом). Кроме того, мир стал бы намного ярче: невзрачные птицы, цветы и некоторые грибы заиграли бы новыми красками.

X-Ray

Двигаясь в сторону коротковолнового излучения, мы проникаем в опасные области. Способность регистрировать рентгеновское излучение глазами помогла бы людям, работающим с опасными материалами, а вот цвет неба не изменила бы: в космосе есть масса источников рентгена, но атмосфера Земли не пропускает его короткие волны, поэтому наблюдать вселенную в этом диапазоне могут только космические обсерватории, но не наземные. Так, космический рентгеновский телескоп «Чандра» регулярно снимает Солнце и присылает на Землю снимки, на которых относительно холодная поверхность Солнца выглядит совершенно чёрной (она недостаточно горяча, чтобы светить рентгеном), зато солнечная корона переливается и бурлит.

И не стоит думать, что рентгеновское зрение позволило бы видеть сквозь предметы и тела других людей: для этого нужен не только приёмник (специфический пигмент сетчатки), но и мощный источник излучения — такой, как рентгеновская трубка, в которой электроны разгоняют до больших энергий и резко останавливают металлической преградой. Врезаясь в металл, электроны теряют энергию в виде рентгеновского излучения, которое и позволяет делать медицинские снимки.

Солнце на снимке рентгеновского телескопа «Чандра». Над чёрной поверхностью — бури рентгеновского излучения.

Страшные гаммы

А вот способность видеть самое коротковолновое, гамма-излучение — то есть фотоны высоких энергий, крайне опасные для всего живого — мало изменила бы повседневную жизнь. Без сомнения, такое свойство глаз предупредило бы жителей Припяти и Чернобыля о страшной угрозе, добавило бы красок ядерным взрывам, пригодилось бы инспекторам МАГАТЭ и специалистам, отвечающим за безопасность на атомных электростанциях.

Но в обычной жизни источников ультракоротковолнового излучения не встретишь — разве что в промышленных гамма-дефектоскопах. В космосе гамма-лучи испускаются частицами, разогнанными до релятивистских скоростей сильными магнитными полями огромных космических магнитов, таких как нейтронные звёзды. Атмосфера надёжно укрывает нас от космических гамма-лучей, через неё прорываются только самые высокоэнергетические волны.

Чаще всего они врезаются в атомы атмосферных газов и разрушают их ядра; образованные в результате распада частицы падают на землю, испуская свет в видимом диапазоне, такой слабый, что глазом он неразличим. А гамма-лучи самой-самой высокой энергии, больше 1000 эВ, доходят до поверхности земли. Но даже если бы в наших глазах был пигмент, способный регистрировать их, он вряд ли бы что-то приметил — за сто лет на один квадратный метр поверхности Земли падает один квант такой энергии.

Кроме того, идея о гамма- и рентгеновском зрении — самая фантастическая из перечисленных. На биологические ткани жёсткий рентген и тем более гамма-лучи действуют губительно; вряд ли нашлись бы такие глаза, которые бы не сгорели при взгляде на их источник.

Эффект Унру — Википедия

Эффект Унру, или излучение Унру (англ. Unruh effect) — предсказываемый квантовой теорией поля эффект наблюдения теплового излучения в ускоряющейся системе отсчёта при отсутствии этого излучения в инерциальной системе отсчёта. Другими словами, ускоряющийся наблюдатель увидит фон излучения вокруг себя, даже если не ускоряющийся наблюдатель не видит ничего. Основное квантовое состояние (физический вакуум) в инерциальной системе кажется состоянием с ненулевой температурой в ускоряющейся системе отсчёта.

Эффект был предсказан теоретически в 1976 году Биллом Унру из Университета Британской Колумбии.

Унру показал, что понятие о вакууме зависит от того, как наблюдатель движется сквозь пространство-время. Если вокруг неподвижного наблюдателя находится только вакуум, то ускоряющийся наблюдатель увидит вокруг себя много частиц, находящихся в термодинамическом равновесии, то есть тёплый газ. Эффект Унру контринтуитивен, он требует изменения понимания понятия вакуума, позволяя говорить о вакууме только относительно какого-то объекта.

Экспериментальное подтверждение и само существование эффекта Унру спорно: в научной литературе продолжается дискуссия на этот счёт; многие исследователи полагают, что эффект Унру не подтверждён экспериментально, но, вероятно, такой эксперимент возможен[1]; другие считают, что в стандартной постановке задачи эффект в принципе не является наблюдаемым[2] либо сама постановка задачи содержит ошибочные предпосылки[3]

По современным определениям, понятие вакуум — не то же самое, что и пустое пространство, так как всё пространство заполнено квантованными полями (иногда говорят о виртуальных частицах). Вакуум — это самое простое, низшее по энергии из возможных состояний. Энергетические уровни любого квантованного поля зависят от гамильтониана, который, в свою очередь, в общем случае зависит от координат, импульсов и времени. Поэтому гамильтониан, а значит и понятие вакуума, зависит от системы отсчёта. В пространстве Минковского из-за его высокой симметрии для всех инерциальных систем отсчёта вакуум — одно и то же состояние. Но это не так уже для неинерциальных систем в пространстве Минковского, а тем более для практически произвольно искривлённых пространств общей теории относительности.

Как известно, количество частиц является собственным значением оператора, зависящего от операторов рождения и уничтожения. Перед тем, как определить операторы рождения и уничтожения, нам нужно разложить свободное поле на положительные и отрицательные частотные компоненты. А это можно сделать только в пространствах с времениподобным вектором Киллинга (хотя бы асимптотическим). Разложение будет разным в галилеевых и риндлеровских координатах, несмотря на то что операторы рождения и уничтожения в них связаны преобразованием Боголюбова. Именно поэтому количество частиц зависит от системы отсчёта.

Эффект Унру и общая теория относительности[править | править код]

Эффект Унру позволяет дать грубое объяснение излучения Хокинга, но не может считаться полным его аналогом.[4] При равноускоренном движении позади ускоряющегося тела тоже возникает горизонт событий, но разница в граничных условиях задач даёт различные решения для этих эффектов. В частности, подход, основанный на расчёте ограниченных интегралов по путям, даёт следующую картину для эффекта Унру: «тепловая атмосфера» ускоренного наблюдателя состоит из виртуальных частиц, но если такая виртуальная частица поглощается ускоренным наблюдателем, то соответствующая античастица становится реальной и доступна для детектирования инерциальным наблюдателем.[4] В этом случае ускоренный наблюдатель теряет часть своей энергии. В случае эффекта Хокинга для чёрной дыры, сформировавшейся в результате гравитационного коллапса, картина другая: появляющиеся в результате эффекта частицы «тепловой атмосферы» являются реальными. Эти частицы, уходящие на бесконечность, могут наблюдаться и поглощаться удаленным наблюдателем, однако, независимо от их поглощения, эти частицы уносят массу (энергию) чёрной дыры.[4]

Температура наблюдаемого излучения Унру выражается той же формулой, что и температура излучения Хокинга, но зависит не от поверхностной гравитации, а от ускорения системы отсчета a.

T=ℏa2πkc≈4,055⋅10−21K⋅a1m/s2.{\displaystyle T={\frac {\hbar a}{2\pi kc}}\approx 4{,}055\cdot 10^{-21}\;\mathrm {K} \cdot {\frac {a}{1\;\mathrm {m/s^{2}} }}.}

Так, температура вакуума в системе отсчёта частицы, двигающейся со стандартным земным ускорением свободного падения 9,81 м/с², равна 4×10−20К. Для экспериментальной проверки эффекта Унру планируется достичь ускорения частиц 1026 м/с², что соответствует температурам около 400 000 K. Есть предложения, как с помощью фазы Берри можно экспериментально проверить эффект на гораздо меньших ускорениях, до 1017 м/с²[5].

При помощи кольцевых ускорителей электронов можно экспериментально проследить влияние ускорения электронов на их движение в направлении, перпендикулярном ускорению и таким образом экспериментально обнаружить эффект Унру [6][7].

Эффект Унру также влечёт за собой изменение скорости распада ускоренных частиц по отношению к частицам, движущимся по инерции[6][7]. Некоторые стабильные частицы (такие, как протон) приобретают конечное время распада[8]. В частности, протон может распасться по каналу p → n+e+e, запрещённому законом сохранения энергии для покоящегося или равномерно движущегося протона[9][10]. При достижимых на Земле ускорениях этот эффект чрезвычайно слаб (для протона в LHC с ускорением 1023 см/с2 время жизни ∼103×108{\displaystyle \sim 10^{3\times 10^{8}}} лет[9]), однако в некоторых астрофизических условиях это время может значительно уменьшиться. Например, ускорение протона с энергией 1,6×105 ГэВ, попавшего в магнитное поле пульсара с B = 1014 Гс, составляет 5×1033 см/с2, а «лабораторное» время жизни уменьшается до ~0,1 секунды.[9]

  1. Luís C. B. Crispino, Atsushi Higuchi, and George E. A. Matsas. The Unruh effect and its applications // Rev. Mod. Phys.. — 2008. — Vol. 80. — P. 787. — arXiv:0710.5373. — doi:10.1103/RevModPhys.80.787.
  2. Igor Peña, Daniel Sudarsky. On the Possibility of Measuring the Unruh Effect // Foundations of Physics. — 2014. — Vol. 44. — P. 689-708. — arXiv:1306.6621. — doi:10.1007/s10701-014-9806-0.
  3. В.А. Белинский, Б.М. Карнаков, В.Д.Мур, Н.Б.Нарожный. Существует ли эффект Унру? (неопр.). Письма в ЖЭТФ, том 65, вып.12, стр.861-866. ЖЭТФ (25 июня 1997).
  4. 1 2 3 М. Б. Менский. Релятивистские квантовые измерения, эффект Унру и черные дыры // Теоретическая и математическая физика. — 1998. — Т. 115, № 2. — С. 215—232.
  5. Eduardo Martín-Martínez, Ivette Fuentes, and Robert B. Mann. Using Berry’s Phase to Detect the Unruh Effect at Lower Accelerations (англ.) // Phys. Rev. Lett.. — 2011. — Vol. 107. — Iss. 13. — P. 131301 [5 pages]. — doi:10.1103/PhysRevLett.107.131301. — arXiv:1012.2208..
  6. 1 2 Гинзбург В. Л., Фролов В. П. Вакуум в однородном гравитационном поле и возбуждение равномерно ускоренного детектора // Эйнштейновский сборник 1986-1990. — М., Наука, 1990. — Тираж 2600 экз. — c. 190-278
  7. 1 2 Гинзбург В. Л., Фролов В. П. Вакуум в однородном гравитационном поле и возбуждение равномерно ускоренного детектора // УФН, 1987, т. 153, с. 633–674
  8. R. Mueller. Decay of accelerated particles (англ.) // Phys. Rev. D. — 1997. — Vol. 56. — P. 953—960. — doi:10.1103/PhysRevD.56.953. — arXiv:hep-th/9706016..
  9. 1 2 3 Vanzella D. A. T., Matsas G. E. A. Decay of accelerated protons and the existence of the Fulling-Davies-Unruh effect (англ.) // Phys. Rev. Lett.. — 2001. — Vol. 87. — P. 151301. — doi:10.1103/PhysRevLett.87.151301. — arXiv:gr-qc/0104030.
  10. Suzuki H., Yamada K. Analytic Evaluation of the Decay Rate for Accelerated Proton (англ.) // Phys. Rev. D. — 2003. — Vol. 67. — P. 065002. — doi:10.1103/PhysRevD.67.065002. — arXiv:gr-qc/0211056.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *