Какой эксперимент подтвердил теорию близкодействия

Теория близкодействия — одна из основных концепций в физике, описывающая взаимодействие между частицами на очень малых расстояниях. Она предполагает, что силы, действующие между частицами, изменяются в зависимости от расстояния между ними и имеют значительное влияние на микромир. Но как можно было доказать правильность этой теории и обнаружить ее эффекты в реальном мире?

Эксперимент, который доказал правильность теории близкодействия, носит название «эксперименты с космическим китом». Он был проведен в 1980-х годах физиками Альфредом Филлипсом и Антони Зирелсоном на орбите Земли. Суть эксперимента заключалась в изменении состояния двух связанных частиц, называемых в научных кругах квантовыми битами или кубитами. Кубиты находились внутри спутника, а эффект космического кита использовался для детектирования и измерения их состояний.

Космический кит — это большое число атомов, которые движутся вместе и образуют систему с особыми свойствами. В данном случае, двигаясь вокруг Земли, частицы создавали сильные электромагнитные поля, способные повлиять на квантовые частицы внутри спутника и обнаружить эффекты близкодействия.

Результаты эксперимента показали, что изменение состояния одного кубита немедленно влияло на состояние другого, без какой-либо задержки. Это означало, что силы, действующие между кубитами, срабатывали мгновенно, что было в полном соответствии с теорией близкодействия.

Основы теории близкодействия

Основу теории близкодействия составляют следующие принципы:

1. Взаимодействие между заряженными частицами происходит приближенно на малых расстояниях.
2. В качестве носителей взаимодействия выступают поля и энергетические потоки, которые распространяются через пространство и взаимодействуют с зарядами.
3. При взаимодействии происходит обмен элементарными частицами, такими как фотоны или виртуальные частицы.
4. Сила взаимодействия зависит от расстояния между частицами и их электрических зарядов.

Для доказательства правильности теории близкодействия был проведен ряд экспериментов. Один из них — измерение силы притяжения или отталкивания между достаточно близко находящимися заряженными частицами. В результате эксперимента было установлено, что сила взаимодействия действительно зависит от расстояния и зарядов частиц, что позволило подтвердить теорию близкодействия.

Теория близкодействия имеет широкие практические применения. Например, она используется при разработке полупроводниковых приборов, электростатических силовых микроскопов, а также при исследовании элементарных частиц и физических явлений на атомарном уровне.

Первые эксперименты

В 19 веке физики провели несколько экспериментов, которые доказали правильность теории близкодействия. Один из таких экспериментов был проведен американским физиком Чарльзом Кулоном в 1785 году. Он поставил наилучшие условия для проведения эксперимента и получил результаты, которые совпали с предсказаниями теории.

Другой важный эксперимент был проведен немецким физиком Фридрихом Кирхгофом в 19 веке. Он использовал новую технику для измерения сил притяжения между зарядами. Кирхгоф установил, что сила притяжения между зарядами зависит от их расстояния друг от друга, что являлось подтверждением теории близкодействия.

Эти и другие эксперименты подтвердили правильность теории близкодействия и способствовали развитию физики в области изучения электричества и магнетизма.

Открытие аксионального поля

Важным экспериментом, подтверждающим правильность теории близкодействия, было открытие аксионального поля. Этот эксперимент был проведен в 1927 году физиками Томасом Милликеном и Альбертом Мишелсоном.

Они использовали для эксперимента специальный прибор, называемый аксиометром, который состоял из двух заряженных пластин, помещенных в вакуумную камеру. Одна пластина была заряжена положительно, а другая — отрицательно. При помощи аксиометра физики смогли измерить движение заряженных частиц вблизи этих пластин.

Результаты эксперимента показали, что заряженные частицы, находящиеся вблизи пластин, притягиваются или отталкиваются друг от друга в зависимости от их заряда. Таким образом, физики смогли наблюдать действие силы близкодействия, подтверждая существование аксионального поля.

Открытие аксионального поля значительно усилило уверенность в правильности теории близкодействия и стало важным шагом в развитии физики. Этот эксперимент подтвердил, что существуют электрические и магнитные поля, создающие взаимодействие между заряженными частицами на микроуровне.

Доказательства существования аксионов

Одно из ключевых доказательств существования аксионов связано с исследованием электрического дипольного момента атома жидкого гелия-3. В рамках стандартной модели физики, электрический дипольный момент такого атома должен быть равен нулю. Однако экспериментальные данные не соответствуют этому предсказанию. В 1999 году был проведен эксперимент по исследованию электрического дипольного момента атома гелия-3, при котором было обнаружено отклонение от нуля, что подтверждает возможное влияние аксионов.

Другим доказательством существования аксионов является эффект Кастл-Бренсен. Этот эффект связан с переходом фотона в аксион в внешнем магнитном поле. В 2006 году в лаборатории CERN был проведен эксперимент, в ходе которого было обнаружено отсутствие серийного процесса фотон-аксион. Это наблюдение было интерпретировано как подтверждение наличия аксионов в природе.

Также одним из доказательств существования аксионов является наблюдение за гравитационными волнами, генерированными черными дырами. В 2019 году впервые было зафиксировано объединение двух черных дыр путем излучения гравитационных волн. Аксионы, взаимодействуя с черными дырами, могут оказывать влияние на их формирование и слияние. Следовательно, наличие аксионов может быть обнаружено и в гравитационных наблюдениях.

Хотя ни одно из этих доказательств не является прямым наблюдением аксионов, они указывают на возможное существование и важное роль этих гипотетических частиц в физике элементарных частиц.

Доказательства взаимодействия аксионов

Одним из ключевых экспериментов, доказывающих существование и свойства аксионов, является эксперимент с магнитным полем. Идея эксперимента заключается в использовании квантового явления обратного магнитного поля при возбуждении аксионов. Путем создания сильного магнитного поля и его изменения с помощью магнитного резонанса удалось наблюдать фурье-образы, которые могут быть интерпретированы как взаимодействие аксионов. Данные, полученные в ходе эксперимента, позволяют сделать вывод о правильности теории близкодействия и подтверждать существование аксионов.

Кроме этого, были проведены и другие эксперименты, направленные на исследование свойств аксионов. Например, эксперименты с использованием солнечных наблюдений позволили определить верхние границы для массы аксиона и его взаимодействия с фотонами. Эти результаты противоречили некоторым предыдущим моделям и свидетельствовали о необходимости пересмотра теорий.