Мы ставим точку в нашем рассказе об ускорителях. Отрывок:

Наконец снова запущен большой коллайдер, и ученые обещают, что к концу 2012 года все увидят первые результаты его работы.

Из народного юмора. 

После нашумевшего фильма «Код да Винчи» вышло его продолжение – «Ангелы и демоны». Сюжет фильма закручен вокруг похищенного антивещества, которое получили в Большом адронном коллайдере, и с помощью которого похитители хотели взорвать Ватикан. Во многих фильмах-катастрофах описываются события, произошедшие якобы после аварии на БАК. Так возможна ли жизнь после Большого адронного коллайдера? Может ли БАК быть связан каким-то образом с предсказанием 2012?

Чтобы выяснить это, ответим вначале на вопрос: «А зачем вообще построили БАК?»

Продолжение истории ускорителей. В этой части вы сможете посмотреть уникальные фотографии, полученные из CERN. 

Отрывок:

Вот мы и подошли к главному герою нашего рассказа – Большому адронному коллайдеру. Для начала разберемся, что же такое коллайдер.

Если мы собираемся исследовать взаимодействие частиц, то не обязательно направлять пучок в мишень. Можно попробовать столкнуть пучки лоб в лоб. Идею реализовать не так просто, как кажется...

Все контакты внутри Большого адронного коллайдера скользящие

Как видно на фотографии... трубки сделаны гафрироваными. Еще одна особенность – проводник в сверхпроводящем магните... 

Отрывок:

Продолжим нашу ускорительную историю.

Нуклотрон изнутри (ОИЯИ)

А что если заставить частицы двигаться по окружности, а не по спирали? В 1944 году Владимир Иосифович Векслер и несколько позже, независимо от него американский физик Эдвин Маттисон Макмиллан открыли механизм автофазировки. Идея заключалась в том, чтобы одновременно с изменением направления электрического поля усиливать магнитное, причем таким образом, чтобы радиус движения заряженной частицы не изменялся. Но так как движется не одна частица, а пучок частиц, неизбежно как отставание в движении, так и опережение...

Отрывок:

Большие размеры высоковольных ускорителей не устраивали практиков. Например, трудно применять столь громоздкие системы для лечения онкологических заболеваний. Еще одна проблема – слишком высокие напряжения, увеличивать которые было уже некуда. Проблемы удалось решить при помощи переменного электрического поля, а также магнитного поля, которое заворачивало частицы по окружности. В 1931 году Лоуренс впервые сконструировал циклический ускоритель циклотрон.

В циклотроне используется резонансный метод, при котором ускоренные частицы многократно проходят ускоряющий промежуток.

Резонансный метод можно использовать и в линейных ускорителях. Еще в 1927 году норвежский физик Рольф Видероэ предложил схему линейного синхронного ускорителя ионов.

Схема линейного ускорителя (резонансный метод)

Принцип такой: ...

Результаты экспериментов с разогнанными частицами превзошли все ожидания ученых. Но для осуществления искусственных ядерных реакций требовались частицы с все большей и большей энергией. Поэтому возникала необходимость сверхвысоких напряжений для разгона частиц.

Преуспел в этом направлении Грегори Брейт, который в 1926 году приступил к разработке высоковольтного ускорителя в Институте Карнеги в Вашингтоне. В качестве источника высокого напряжения он использовал трансформатор Тесла. Для предотвращения электрического пробоя, Брейт поместил его в масло под давлением в 200 атмосфер. Получив в итоге напряжение в 5 миллионов вольт, он не смог, однако его применить. Было установлено, что на промежуток между электродами в вакууме нельзя подавать напряжение больше 400-500 тысяч вольт.

Тогда Уильям Дэвид Кулидж предложил каскадный принцип ускорения частиц, когда общее напряжение делится не на два, а на несколько электродов.

Следующий шаг сделал Ван де Грааф. В 1931 году он сконструировал элетростатический генератор. Электрод заряжался электростатическим способом до высокого напряжения. Во избежание стекания заряда (как известно, заряд стекает к остриям), заряжающийся электрод делали в форме полой сферы. Чем больше диаметр сферы, тем больший заряд она накапливала, и тем более высоким было напряжение. В 1932-33 годах Ван де Грааф построил двухполюсный генератор, состоящий из двух сфер с диаметром 4,5 метра каждая. Одна сфера заряжалась положительно (2,4 миллион вольт), другая – отрицательно (2,7 миллион вольт). Позднее обе сферы были объединены, а вторым полисом служила Земля.

Гигантский двухполюсный генератор Вон де Граафа с диаметром сфер 4,5 м (фото 1939 г.)

По вспышкам сверхновых можно определить, где еще во Вселенной запускали адронные коллайдеры.
Из народного юмора.

Более ста лет назад в 1909 году Эрнест Резерфорд, Ганс Гейгер и Эрнест Марсден провели эксперимент, который произвел настоящую революцию в науке. Об этом эксперименте знают все, кто когда-нибудь изучал физику. О нем написано и в учебном пособии для 11 класса по физике 2009 года (В.В.Жилкин, Л.Г.Маркович) в § 33.  Вот схема опыта, приведенная в учебнике:

Схема экспериментальной установки Резерфорда (учебное пособие для 11 класса 2009 года)

Резерфорд с помощью свинцовой пушки направил пучок α-частиц на тонкую золотую фольгу, в результате чего ему удалось доказать ядерное строение атома. Правда, приведенная в учебнике схема, не дает ответ на вопрос, как регистрировались частицы, отклоненные от первоначального направления на угол 90˚ и больше. 

Одна из задач нашего сайта – поиск описок, опечаток, ошибок в учебниках, задачниках, на олимпиадах и т.д. Может это нехорошо, выискивать чужие ошибки и их раскритиковывать, но я хочу привести один пример, который касается непосредственно меня.

Когда я пришел работать в школу и мне доверили преподавать астрономию, я стал работать по учебнику 1991 года (автор Воронцов-Вельяминов Б.А.). Учебник на белорусском языке, но это не важно. Все дело в том, что за годы учебы в институте я подзабыл астрономию, хотя в школе она мне нравилась. И когда я рассказывал ученикам про планеты Солнечной системы, то характеристики планет я брал из таблицы в конце учебника. Вот половина этой таблицы:

Масса Плутона в этой таблице 0,02 массы Земли (выделено красным). На самом деле, это значение должно быть в 10 раз меньше – 0,002. Но переводчик или кто-то еще допустил описку, так как в более ранних изданиях этой ошибки нет. На первый взгляд ничего страшного – подумаешь, на один ноль ошиблись, ноль это «пустое» место…

Но прикинув, что Плутон всего лишь (как следует из этой злосчастной таблицы) в три раза меньше по массе за Меркурий, а по плотности он меньше в четыре раза, получим, что объем Плутона больше за объем Меркурия. Вот такая получилась арифметика. И у меня в голове закрепилось – Плутон больше Меркурия.

А по книге этой мы учили детей долго, больше 10 лет.

А теперь посмотрите в учебники физики: 8 класс, 9 класс, 10 класс…

В этих учебниках есть рисунки Солнечной системы. И на всех рисунках изображен Плутон. Допустим, авторы учебников не интересуются новостями астрономии и не знают, что Плутон уже давно не планета. Но обратите внимание на размеры Плутона на этих рисунках. Плутон больше Меркурия, или, по крайней мере, сравним с ним. То есть, авторы данных учебников читали ту же астрономию, что и я. И у них тоже отложилось в голове: Плутон больше Меркурия.

Закончится ли на этом история с Плутоном? Я думаю – нет. Ученики 8-10 классов не изучают астрономию и, «благодаря» рисункам в учебниках физики, твердо усвоят – Плутон планета, причем довольно большая. Больше Меркурия.

Учебник для ученика – истина последней инстанции. Он из учебников черпает знания. Любая ошибка учебника или учителя может отложиться на долгую память у учеников как непреложная истина. Поэтому каждая описка, неточность могут нанести серьезный удар по знаниям учащихся.

А значит, надо минимизировать количество ошибок в учебниках, что мы и пытаемся сделать.

В новом 2010-2011 учебном году в 10-х классах, как следует из инструктивно-методического письма Министерства образования Республики Беларусь «О преподавании учебного предмета ”Физика" в 2010/2011 учебном году», по прежнему будет использоваться учебное пособие «Физика, 10 класс» авторов В.В.Жилко, А.В.Лавриненко, Л.Г.Марковича (Минск: Нар. асвета, 2001). С его помощью, учащиеся будут изучать темы «Электрический ток в металлах», «Зависимость сопротивления металлов от температуры», «Сверхпроводимость». Это параграф 20 данного пособия. А тема 21 параграфа: «Электрическое поле Земли и электрические явления в атмосфере», и любопытный ученик с ним ознакомится. И здесь он встретиться с рисунком, объясняющим принцип действия молниеотвода:

Странный рисунок. Почему внутри тучи заряды двух знаков? И какую роль в данном случае выполняет молниеотвод? В ситуации, изображенной на рисунке, разряд скорее произойдет в атмосфере, а не между тучей и Землей. Что ж, молнии в атмосфере не редкость.

Поэтому можно считать рисунки в учебнике 8-го класса (Физика: уч. пособие для 8-го кл. учрежд. обеспечивающих получение общ. ср. образования с рус.яз. обучения с 12-летним сроком обучения/ Л.А.Исаченкова, Ю.Д.Лещинский. – 2-е изд. – Мн.: Нар.асвета, 2005) более приемлемыми:

Как видим, дому действительно грозит опасность, от которой ее спасет молниеотвод, отведя разряд в землю.

Подробнее...

Наконец-то обнаружен баг, который объясняет огромное количество ошибок в задачах 7-10 классов. И он находится в приложении к учебнику «Физика-9», Исаченкова Л.А., Пальчик Г.В., 2006.

Читайте далее...

Свободное падение тел. Ускорение свободно падающего тела. Движение тела, брошенного горизонтально.

Далее...