Главная Общество Наука

В эксперименте впервые наблюдался обратный эффект Доплера

Существование предсказанного еще в 40-х годах прошлого века так называемого обратного доплеровского эффекта было впервые подтверждено экспериментально. Найджел Седдон (Nigel Seddon) и Тревор Бэрпарк (Trevor Bearpark) из BAE Systems (Бристоль, Великобритания) этот феномен наблюдали в линии электропередачи. Исследователи признают, что их результаты в какой-то мере противоречат обычному здравому смыслу, однако утверждают, что все это может найти реальное применение в медицинских источниках излучения и в телекоммуникационной технике.

В хорошо всем знакомом со школьных лет эффекте Допплера частота волны увеличивается при приближении источника этих волн к наблюдателю и уменьшается при удалении источника. Этот эффект впервые теоретически описал Кристиан (Христиан) Доплер (Christian Johann Doppler, 1803-1853) в 1842 году. Первое экспериментальное подтверждение доплеровского эффекта относится к 1845 году. Позднее Эйнштейн расширил понятие доплеровского эффекта на релятивистский случай. Кроме изначального продольного эффекта Доплера заговорили о так называемом поперечном, который связан с чисто релятивистским эффектом замедления времени и не имеет никакой волновой специфики. Экспериментально поперечный доплеровский эффект был обнаружен Г.Айвсом и Д.Стилуэллом в 1938 г. Оптический доплеровский эффект - смещение характерных спектральных линий в излучении удаленных галактик в красную область - позволил сделать революционный вывод о расширении нашей Вселенной (Хаббл). Еще ведут речь о так называемом сложном эффекте Доплера (который может возникнуть в средах с дисперсией волн), об аномальном эффекте Доплера (с усилением колебаний излучателя в случае, если источник движется со скоростью, превышающей фазовую скорость излучаемых волн) и даже о двойном доплеровском эффекте (при отражении волн от движущихся объектов).

Обратным эффектом иногда называют эффект Доплера, возникающий при удалении источника, но сейчас речь идет о принципиально ином явлении, при котором частота волны уменьшается при приближении источника и, наоборот, увеличивается, когда он удаляется (свет от приближающегося источника "покраснеет", а от удаляющегося - "посинеет"), что, действительно, звучит на первый взгляд противоестественно. Подобный эффект был первоначально предсказан в 1943 году, а в конце 60-х годов советский физик Виктор Веселаго, работавший в ФИАНе, предсказал возможность построения сред, в которых будут наблюдаться как обратный эффект Доплера, так и обратный эффект Снеллиуса (оптическая иллюзия, когда карандаш, опущенный в воду, кажется изогнутым; в данном случае преломление света на границе среды должно иметь обратное направление) и обратный эффект Черенкова (излучение фотонов черенковского излучения частицей, движущейся со скоростью, превышающей скорость света в данной среде).

Седдон и Берпарк построили передающую линию, которая содержала магнитные индукционные катушки и конденсаторы. Причем групповые и фазовые скорости волн в этой линии имели противоположные направления (это явление известно под именем "аномальная дисперсия", так как в большинстве материалов эти две скорости сонаправлены). Когда через эту линию пропускали электрический импульс, наблюдались два необычных эффекта: во-первых, этот импульс образовал сдвигающуюся границу, создававшую немагнитную область по ходу своего движения в линии передачи, а во-вторых, он производил радиочастотные волны, которые двигались в противоположном к импульсу направлении и имели большую скорость.

Эти радиочастотные волны двигались назад, к началу линии передачи, где вновь отражались. Отраженный импульс догонял первоначальный (исходный) импульс и вновь отражался от него. Однако при отражении он получал не более низкую частоту, как того следовало ожидать в случае стандартного эффекта Доплера, а напротив, его частота становилась более высокой.

Седдон и Бэрпарк считают, что эти волны могут двигаться со скоростями до 0,1 скорости света, при этом отражение таких волн от движущихся границ может быть использовано для того, чтобы производить подстройку источников излучения с тем, чтобы в одном устройстве получать небывало широкий диапазон частот.

Источник:
New look for the Doppler effect - PhysicsWeb

Ссылки:
Волны: Эффект Доплера - Физика
Впервые получен истинно "левовращающий" материал - по материалам бюллетеня The American Institute of Physics Bulletin of Physics News
Отрицательная магнитная проницаемость - Научная Сеть

Статья

В эксперименте впервые наблюдался обратный эффект Доплера

Существование предсказанного еще в 40-х годах прошлого века так называемого обратного доплеровского эффекта было впервые подтверждено экспериментально. Британские исследователи признают, что их результаты в какой-то мере противоречат обычному здравому смыслу, однако утверждают, что все это может найти реальное применение в медицинских источниках излучения и в телекоммуникационной технике.

Статья

В "темном свете" обнаружены оптические вихри и скрытые цвета

Физики из Университета Глазго впервые наблюдали скрытые цвета, которые, как недавно было предсказано, должны существовать в "темном свете". Феномен темного света тесно связан с областями пространства, известными как "фазовые дислокации" или сингулярности, которые изучаются в рамках сингулярной оптики. Кроме всего прочего, подобные эффекты могут применяться для того, чтобы заманить в ловушку и вращать микрообъекты в своеобразном "оптическом пинцете".

Статья

Американские физики спасли теорию Эйнштейна: информация действительно не может передаваться быстрее света

Группа американских физиков, не щадя своего времени и средств, помогла торжеству здравого смысла: они доказали, что следствие не может предшествовать своей причине. Эксперименты подтвердили, что недавнее сенсационное исследование, согласно которому свет, казалось, распространялся со скоростью, превышающей его же собственную скорость в вакууме, не противоречит основополагающему для физики понятию причинно-следственной связи.

Статья

Скрипка и футбольный мяч: ученые вычисляют форму космоса

Первоначальная обработка данных, полученных зондом WMAP, казалось, подтвердила теорию, что наш мир является бесконечным и "плоским", однако интерпретация очередного массива данных от того же самого зонда дает теперь уже совершенно противоположный результат: окружающий нас космос может быть не только конечным, замкнутым и сравнительно небольшим по объему, но и имеет форму додекаэдра. Это своего рода 12-сторонний зал с волшебными зеркалами, создающими иллюзию бесконечности за счет отображения нескончаемого ряда копий одних и тех же звезд, находящихся, правда, на разных этапах своего развития.

Статья

Физики надеются обнаружить изменение фундаментальных констант со временем

Две группы физиков на протяжении последних лет провели целый ряд аккуратных экспериментов в надежде обнаружить непостоянство природных констант, до сих пор считавшихся не изменяющимися со временем. До настоящего момента данные на эту тему добывались астрофизическими методами и указывали на возможность подобных вариаций.

Статья

Копейкина опровергают американцы, но Эйнштейн пока не пострадал

Альберт Эйнштейн, возможно, был прав, постулировав, что скорость гравитации равна скорости света, но вопреки заявлению Копейкина и Фомалонта, сделанному ими в самом начале этого года, это положение все еще не доказано экспериментально. Очередной удар по позициям нашего соотечественника Сергея Копейкина нанесли специалисты из Лаборатории Беркли.

Статья

Впервые удалось измерить скорость гравитации

Впервые с приемлемой точностью удалось измерить скорость гравитации. Измерялось небольшое видимое изменение позиции квазара, вызванное изгибом пути радиоволн от этого источника в поле тяготения Юпитера. Результат важен с точки зрения "закрытия" некоторых вариантов современных теорий и поддержки других - он связан с космологическими теориями множественных вселенных и так называемой теории струн или суперструн.

Статья

Замаскированная квантовая почта может объяснить молчание внеземных цивилизаций

Если внеземные цивилизации действительно существуют и при этом не являются исключительной редкостью, то почему мы так и не смогли до сих пор получить от них никаких сигналов? Два физика объясняют эту ситуацию исключительной осторожностью инопланетян. При этом они считают, что есть возможность отправлять сигналы, не открывая своего местоположения.

Статья

Магическое число научит летать и плавать

Одно-единственное "магическое" число описывает движения летающих и плавающих живых организмов, начиная от какой-нибудь моли и кончая дельфинами. Изучение его значения проливает свет на "летные навыки" давно исчезнувших с лица земли созданий и может помочь военным инженерам проектировать крошечных крылатых шпионов, которые могли бы обследовать занятые врагом здания, не привлекая к себе лишнего внимания.

Статья

Последняя нерешенная проблема классической физики близка к решению благодаря сверхтекучему гелию

Это кажется невероятным, но теории гидродинамической турбулентности в завершенном виде не существует до сих пор, созданы только так называемые полуэмпирические теории турбулентности. Вообще это является одной из важнейших проблем современной теорфизики. Теперь сделан важный шаг в описании турбулентности в сверхтекучем гелии-3, что может помочь, наконец, в решении проблемы турбулентности и в классических жидкостях.

Статья

Получен рекордный ультрахолодный "атомный снежок"

2500 атомов натрия охладили до половины миллиардной части градуса выше абсолютного нуля - температуры, при которой колебания атомов почти полностью замирают. В результате получается ни много ни мало как принципиально новое, пятое состояние вещества - так называемый конденсат Бозе - Эйнштейна.

Статья

Физики, возможно, наблюдали магнитные монополи

Поль Дирак в 1931 году выдвинул гипотезу, согласно которой в природе должны существовать некие экзотические частицы, являющиеся переносчиками изолированных "магнитных зарядов" - магнитные монополи. Но до сих пор все попытки обнаружить в эксперименте эти неуловимые частицы были безуспешными. Однако теперь группа физиков из Японии, Китая и Швейцарии утверждает, что им все-таки удалось найти косвенное свидетельство существования таких монополей Дирака.

Статья

Экспериментаторы ищут новые силы, предсказанные теориями суперструн

Самый чувствительный на настоящее время эксперимент по оценке гравитационного взаимодействия на сверхмалых расстояниях не дал новых козырей в руки сторонников теории суперструн. Но, несмотря на все это, идеи дополнительных измерений становятся необычайно популярными в связи с кризисом стандартных физических моделей, не способных объяснить новые наблюдения - ускоренно расширяющейся Вселенной, в которой царит темная энергия.

Статья

Зубы Супермена могут служить сверхпроводником

Британские исследователи выяснили, что фосфор, элемент, как известно, содержащийся в человеческих зубах, может в принципе выступать в роли сверхпроводника. Правда человеку потребовалась бы мощь какого-нибудь Супермена, чтобы сжать свои зубы с силой, достаточной для достижения необходимого эффекта, поскольку переход в сверхпроводящее состояние произойдет лишь при давлении около 2,5 мегабар.

Статья

Новая теория шаровых молний

Джон Джилман из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе недавно предположил, что по крайней мере одно из свойств шаровой молнии - когезию (cohesion), способность удерживать частицы, составляющие оболочку светящегося шара, вместе на протяжении десятков секунд или даже минут - можно объяснить в терминах атомов Ридберга. Однако другие исследователи, занимающиеся изучением этого феномена, отнеслись к такому выводу скептически.

Статья

Мезоны устраивают "похороны" классической физике

Хорошо известные в квантовой механике неравенства Белла впервые были проверены в эксперименте с участием высокоэнергетичных частиц в лаборатории KEK в Японии. Причем именно нарушение этих знаменитых неравенств и является серьезным аргументом в пользу истинности современного понимания квантовой теории и позволяет "похоронить" так называемые "теории скрытых параметров", в определенном смысле привязанные к классической физике.

Статья

Силу, возникающую из пустоты, приспособят к чему-нибудь путному

Генрих Казимир еще в 1948 году предложил эксперимент, который мог бы подтвердить квантовую теорию физического вакуума (то, что вакуум на самом деле не пуст, а заполнен то и дело виртуально возникающими и исчезающими парами частиц и античастиц). Теперь американские исследователи сумели проверить этот эффект с точностью до 0,5 %. Выяснилось, что эффект Казимира действительно должен серьезно влиять на наноразмерные устройства.

Статья

Разработана батарейка для наномашин

Американские исследователи запатентовали технологию, позволяющую создавать батарейки поперечником в тысячные доли миллиметра. Изготовление таких микроскопических блоков питания - первый и едва ли не самый неотложный шаг к построению реально работающих наномашин. Сверхминиатюрные роботы могли бы производить химический анализ окружающей среды или вводить микропорции лекарства, находясь в человеческом организме.

Статья

Теория относительности топит субмарины

Бразильский физик решил задачку, "подброшенную" релятивистской теорией, так называемый "парадокс субмарины". Для разбора этого "парадокса" пришлось использовать Общую теорию относительности и включить в решение эффект искривляющих пространство гравитационных сил, получив своеобразный модифицированный релятивистский закон Архимеда.

Статья

Физики собираются проститься с килограммом

Недавно в ходе точных измерений параметров монокристалла кремния с помощью рентгеновских лучей было получено новое значение для числа Авогадро. Эта работа проходила в рамках международной программы, направленной на пересмотр эталона килограмма. Килограмм решено определить в терминах атомных и фундаментальных констант, как и все остальные системные единицы. Тем более, что нынешний материальный эталон килограмма, от которого в конечном счете зависит точность измерений во всем мире, постепенно испаряется и теряет массу.

Статья

Обнародован "портрет" юной Вселенной, полученный зондом WMAP

Новые данные от зонда WMAP обеспечили космологов информацией, позволяющей нарисовать реальную картину раннего этапа в развитии Вселенной. Кроме того, определен возраст нашего мира с беспрецедентной точностью. Он составляет 13,7 млрд лет. Самое большое удивление ученые испытали, когда при анализе данных выяснилось, что первая генерация звезд появилась спустя всего лишь 200 млн лет после Большого взрыва.

Статья

Разрешена одна из загадок космических лучей

Казалось бы, в одной-единственной цифре не может быть ничего выдающегося, однако это позволило не только разрешить споры о месте рождения пульсара и определить размер его нейтронной звезды (а стало быть, уточнить физическую модель этого объекта), но и, возможно, открыть одну из важнейших тайн космических лучей.