Экспериментальная физика

Джим Бэгготт, ученый, писатель, популяризатор науки, в своей книге подробно рассматривает процесс предсказания и открытия новой частицы – бозона Хиггса, попутно освещая такие вопросы фундаментальной физики, как строение материи, происхождение массы и энергии. Автор объясняет, что важность открытия частицы заключается еще и в том, что оно доказывает существование поля Хиггса, благодаря которому безмассовые частицы приобретают массу, что является необходимым условием для возникновения материи. Из книги вы узнаете о развитии физических теорий, начиная с античного понятия об атоме, и техническом прогрессе, позволившем их осуществить, а также историю обнаружения элементарных частиц.

Поиск дираковских монополей ведётся научным мировым сообществом уже более 80 лет и пока безрезультатно. Однако эта проблема остаётся актуальной и в последние годы для объяснения оригинальных результатов работ М. И. Солина, С. В. Адаменко, Л. И. Уруцкоева, А. В. Вачаева, К. Р. Шоулдерса, А. Росси и других в области (LENR) низкоэнергетического синтеза ядер тяжёлых атомов химических элементов. Результаты этих работ необъяснимы с позиций современных теорий атомного ядра. И есть серьёзные предположения о причастности некоторых «тяжёлых» магнитных монополей к этим процессам. К необъяснимым относятся также и механизмы природы образования спина и массы микрочастиц, структура полей гравитации и электростатики, сверхпроводимость, сверхтекучесть и звук. В данной книге предложено иное определение свойств магнитных зарядов, отличающееся от их представления П. Дираком. Вихроны – так названы эти периодически изменяющиеся и самодвижущиеся магнитные и гравитационные заряды. Вихроны – это микровихроны, макровихроны и гипервихроны. Продукты микровихронов – это элементарные частицы, ядра химических элементов, электроны, фотоны, фононы и т. д. Продукты макровихронов – это волноводы из потенциалов, вихревые токи, детонация и ударные волны взрывов, производство-синтез ядер атомов таблицы Менделеева, индукция Фарадея, электрические токи, звук, сверхпроводимость и сверхтекучесть, атмосферные линейные и шаровые молнии, спрайты, эльфы, плюмы-флюиды и плюмы-плазмы в мантии Земли, вихревые гравитационные выбросы и т. д. Продуктами гипервихронов является эволюция некоторых звёзд в планеты, а также гравитация и инверсия полюсов их магнитных полей. Определены свойства вихронов, с помощью которых удаётся объяснить указанные эксперименты, а также и другие явления природы – от рождения и аннигиляции противоположных частиц, структуры атомных ядер, фотонов, электронов, атомов, от молекул до шаровых молний, сверхпроводимости, землетрясений, вулканизма, инверсий магнитного поля планет и Солнца, природы его «чёрных пятен», грануляции фотосферы и магнитных зарядов на его поверхности. Введены понятия центральной активной гравитации ядра и пассивной ядерно и атомно-молекулярной массы вещества, окружающего это активное ядро, как аналоги противоположных зарядов в электричестве и магнетизме. Книга рассчитана на широкий круг читателей: от школьников до академиков.

Книга посвящена изложению многолетнего опыта разработки, создания и использования газодинамических установок кратковременного действия для аэродинамических экспериментов. Приведено подробное описание конструкций газодинамических установок, разработанных автором для экспериментальных исследований в диапазоне от трансзвуковых до гиперзвуковых скоростей. Рассмотрены практические вопросы проектирования основных элементов газодинамических установок. Для теоретического анализа рабочих процессов в процессе проектирования используется гипотеза квазистационарности, правомерность применения которой подтверждается результатами экспериментов. Большое внимание уделяется проблемам точности измерений в быстропротекающих аэродинамических экспериментах. Приведены примеры применения установок кратковременного действия для исследования различных проблем газотермодинамики перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов. Книга рассчитана на научных сотрудников, инженерно-технических специалистов и студентов, специализирующихся в области экспериментальной аэродинамики больших скоростей.

В пособии освещены вопросы, связанные с основами квантовой теории, специфическими особенностями квантовых объектов и прецизионными измерениями в случае интерференции третьего порядка и самовоздействия света в средах с кубичной нелинейностью. Рассмотрены параметрическое рассеяние света в квантовых измерениях, теория фотодетектирования, принципы квантовой томографии. Для студентов старших курсов и аспирантов, специализирующихся в областях квантовой оптики и квантовой информатики, а также для специалистов соответствующего направления экспериментальной физики.

Приведены современные термины и понятия из области обработки давлением. Изложена физическая сущность наиболее распространенных современных операций обработки давлением, рассмотрены их технологические возможности, даны зависимости для расчета основных технологических параметров. Представлены схемы операций обработки металлов давлением. Рассмотрены задачи и указан порядок их выполнения. Приведены контрольные вопросы и требования по оформлению отчета. Для студентов первого и второго курсов, обучающихся в МГТУ им. Н.Э. Баумана по программе бакалавров и специалистов.

Представлены современные методики экспериментальных измерений, приведены данные по основам построения математических моделей, описывающих состояния горящей газовзвеси при различных начальных характеристиках турбулентности, составах газовзвеси и режимных параметрах. Рассмотрены результаты экспериментальных исследований процессов воспламенения и горения газовзвесей частиц алюминия, магния, бора, а также методы интенсификации процессов воспламенения и горения частиц порошкообразного горючего. Представлены варианты использования нано- и ультрадисперсных частиц горючего в качестве компонентов топлива. В издании использованы материалы научно-исследовательских работ, выполненных в НИИЭМ МГТУ им. Н. Э. Баумана. Книга предназначена для инженеров, работающих в области теории и практики горения газодисперсных систем, а также может быть полезной для преподавателей, аспирантов, магистрантов и студентов старших курсов.

В монографии исследованы симметричные и несимметричные отрывные течения и их перестройка около пар тел различной формы в широком диапазоне чисел Маха и Рейнольдса. Дан анализ нестационарных отрывных течений около различных тел (сфера, торец, конус), впереди которых установлена невращающаяся или вращающаяся игла с плоским насадком на конце (клин, пластина). Представлены результаты исследования отрывных течений в области взаимодействия колеблющегося вдоль потока с заданной частотой и амплитудой скачка уплотнения (различной интенсивности) с пограничным слоем на пластине при ламинарном, переходном и турбулентном режимах обтекания. Рассмотрены отрывные течения около пар тел при разгоне, торможении и дискретном изменении чисел Маха потока на до-, транс- и сверхзвуковых режимах. Результаты вышеперечисленных фундаментальных исследований широко используются в промышленных испытаниях новых образцов авиационно-космической техники и артиллерийского вооружения. Издание осуществлено при финансовой и организационной поддержке ФГУП «Центральный аэрогидродинамический институт» им. профессора Н.Е. Жуковского.

Приведены результаты систематизации исследований конвективного теплообмена летательных аппаратов на атмосферном участке полета, в том числе с учетом влияния трехмерности течения, неравновесных физико-химических процессов в газе и на поверхности аппарата, ламинарно-турбулентного перехода пограничного слоя. Изложены постановки и методы решения основных задач теплообмена как в рамках теории пограничного слоя, так и с использованием общих уравнений Навье–Стокса, особенности экспериментального определения тепловых нагрузок на моделях летательных аппаратов в аэродинамических трубах. Представлены многочисленные примеры апробации расчетных методов, в том числе на основе сравнения с данными трубных и летных экспериментов. В ряде случаев получены полезные для инженерной практики аппроксимационные зависимости для оперативных расчетов тепловых потоков. Книга рассчитана на специалистов, работающих в аэрокосмической промышленности, студентов и аспирантов соответствующего профиля.

В монографии представлены обобщенные результаты теоретических и экспериментальных исследований взаимодействия лазерного излучения с металлами при лазерной резке листовых материалов. Внимание уделено построению физико-математических моделей с учетом многообразия теплофизических процессов, главными из которых являются нагрев, плавление и удаление продуктов газовой струей. Предложена вычислительная технология моделирования пространственных струйных течений рабочего газа, имеющих место при лазерной резке толстолистовых материалов. Представлены оригинальные результаты наблюдения и визуализации процессов внутри лазерного реза в лабораторных условиях. Описаны результаты экспериментальных исследований, выполненных на автоматизированном лазерном технологическом комплексе ИТПМ СО РАН по лазерной резке толстых листов нержавеющей, малоуглеродистой сталей и титана. Для специалистов в области лазерной обработки конструкционных материалов, а также для аспирантов, магистрантов и студентов университетов. Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 12-08-07111, не подлежит продаже

В монографии обобщены результаты исследований, проведенных автором в области аэродинамики воздушных винтов и винтокольцевых движителей. Рассмотрены характеристики одиночных, соосных, двухрядных винтов при различном числе лопастей в профилированном кольце и без кольца. Даны характеристики воздушных винтов и винтокольцевых движителей на режиме реверса, косой обдувки, при наличии механизации и без нее. Приведены данные по влиянию кривизны профилей и покрытия винта на аэродинамические характеристики, влиянию зазора между концами лопастей и внутренней поверхностью кольца, хорды профиля кольца, спрямляющего аппарата и конусной приставки. Рассмотрены обтекание лопасти воздушного винта, распространение отрыва на вращающейся лопасти, влияние малых чисел Рейнольдса, особенности обтекания на режиме реверса воздушного винта и винтокольцевого движителя. Представлены характеристики винтовых профилей. Книга предназначена научно-техническим работникам, аспирантам и студентам авиационных специальностей вузов. Издание осуществлено при финансовой и организационной поддержке ФГУП «Центральный аэрогидродинамический институт» им. профессора Н.Е. Жуковского.

Монография посвящена многообразным физическим явлениям и свойствам сжатого и разогретого вещества при высоких плотностях энергии. Рассмотрены способы генерации, диагностики, а также теоретические методы описания поведения вещества при экстремально высоких давлениях и температурах, получаемых в лабораторных и квазилабораторных условиях. Обсуждаются состояния вещества с высокими плотностями энергии, возникающие на разных этапах эволюции астрофизических объектов под действием гравитации и термоядерного энерговыделения. Сделана попытка систематизировать, обобщить и изложить с единой точки зрения обширный теоретический и экспериментальный материал, относящийся к новой области науки – физике высоких плотностей энергии. В основу книги положены лекции, прочитанные автором в Московском физико- техническом институте, в Высшей школе физики Минатома России, а также обзорные и приглашенные доклады на научных конференциях и симпозиумах. Книга может быть полезна широкому кругу ученых, аспирантов и студентов естественно-научных специальностей, открывает им доступ к оригинальным работам и позволяет ориентироваться в увлекательных проблемах современной физики. Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 13-02-07016

В книге на материале экспериментальных данных описан метод исследований слоистых наноструктур, основанный на использовании зеркального отражения, пропускания, преломления и рассеяния поляризованных нейтронов. На конкретных примерах изложены элементы теории прохождения нейтронов через слоистую структуру с учетом их диффузного рассеяния на шероховатостях границ раздела. Подробно рассмотрены режимы нейтронного волнового поля в слоистой структуре, позволяющие проводить высокочувствительные измерения ядерной и магнитной структур. Описана практически вся экспериментальная техника, используемая в измерениях с поляризованными нейтронами при скользящих углах падения нейтронов. Большое внимание уделено дальнейшему развитию метода рефлектометрии с поляризованными нейтронами. Книга будет полезной научным работникам, желающим применить данный метод в исследованиях нанообъектов, а также студентам физических специальностей вузов.

В книге рассматриваются вопросы разработки методов воспроизведения в лабораторных экспериментах условий орбитального полета по скорости набегающих на летательный аппарат потоков заряженных и нейтральных частиц, их концентрации и температуре и исследования в таких потоках характеристик приборов, например ионных датчиков ориентации. Освещен один из недавно разработанных методов улучшения характеристик взаимодействия набегающих потоков с поверхностью конструкционных материалов с помощью ионной технологии. Приведены результаты экспериментов по определению реальных возможностей применения электрических разрядов как форм создания низкотемпературной плазмы для снижения волнового сопротивления летательных аппаратов при значениях коэффициента сопротивления и статических давлений, которые представляют интерес для авиационных приложений. Книга рассчитана на специалистов, работающих в области прикладной и физической газовой динамики, связанной с применением потоков разреженной низкотемпературной плазмы и неравновесных разрядов, аспирантов и студентов, специализирующихся в данной области. Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 12-01-07026, не подлежит продаже

Изложены основы теории сжимаемости конденсированных сред, устройство и характеристики техники взрывного и ударного нагружения, принципы действия измерительных и регистрирующих устройств для газодинамических экспериментов с конденсированными веществами. Рассмотрены алгоритмы нахождения характеристик веществ и газодинамических процессов в них. Учебник написан на основе материалов лекций по курсу «Экспериментальная газодинамика», читаемого студентам МГТУ им. Н.Э. Баумана. Для студентов и аспирантов технических университетов и машиностроительных вузов, а также для инженерно-технических работников, занимающихся разработкой и исследованием техники взрыва и удара. Допущено Учебно-методическим объединением вузов по университетскому политехническому образованию в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 170100 «Боеприпасы ивзрыватели».

В монографии приведены результаты экспериментальных исследований генерации импульсных электронных и ионных пучков гигаваттной мощности в диодах со взрывоэмиссионным катодом в условиях быстрого формирования плазмы на всей рабочей поверхности катода. Рассмотрены наиболее важные физические процессы при генерации импульсных электронных и ионных пучков наносекундной длительности. Состав пучка – ионы углерода и протоны. Выполнены исследования полоскового диода плоской и фокусирующей геометрии, кольцевого плоского диода. Для специалистов в области сильноточной электроники, генерации импульсных пучков заряженных частиц, а также для студентов и аспирантов физических специальностей: «Физика и техника низкотемпературной плазмы, плазмохимия и плазменные технологии», «Физика и техника мощных пучков заряженных частиц. Радиационно-пучковые технологии модифицирования материалов». Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 12-08-07014, не подлежит продаже

Рассматривается новый экспериментальный метод измерения температуры нагретых объектов по непрерывному спектру теплового излучения, регистрируемому в широком интервале длин волн (например, от 200 до 1000 нм). Обсуждаются преимущества спектральной пирометрии перед традиционными методами яркостной и цветовой пирометрии. Обсуждаются экспериментальные условия применения метода в физике высоких давлений и геофизике, физике горения и взрыва, акустике, физике плазмы и лазерной физике, в нанотехнологиях. Рассматриваются измерительные характеристики, источники систематических ошибок, нерешенные вопросы спектральной пирометрии. Книга адресована специалистам в области термометрии, газодинамики, физики горения и взрыва, физики и технологии лазерных, плазменных и радиационных воздействий на материалы, высокотемпературного синтеза новых материалов, студентам и аспирантам специальностей, связанных с термометрией.

Настоящая книга посвящена обнаружению и изучению нового эффекта – индуцированного дрейфа, вызванного действием периодических электрических и магнитных полей на структурированные растворы солей в жидких полярных диэлектриках. Она содержит информацию как экспериментального, так и теоретического характера. При этом основное внимание уделено объяснению явлений с физической точки зрения. Книга предназначена научным сотрудникам, инженерам, аспирантам и студентам, интересующимся данной тематикой. Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 10-02-07031

Процессы в пористых телах составляют основу многих традиционных и современных технологий: каталитических, сорбционных, мембранных, электрохимических, хроматографических, очистки и разделения жидких и газовых смесей, капиллярной конденсации и десорбции, многофазной фильтрации и напыления, смачивания, пропитки и сушки широкого круга дисперсных систем, как синтезированных, так и природных, включая процессы переноса веществ в различных грунтах и т.д. Монография является первым шагом в изложении с единой точки зрения всего круга вопросов по расчету равновесных и динамических характеристик процессов адсорбции в пористых телах на молекулярном уровне. Впервые излагаются два новых направления статистической термодинамики: теория расслаивания молекул в сложных микронеоднородных системах и микроскопическая гидродинамика. Материал ориентирован на специалистов, которые занимаются процессами равновесия и динамики адсорбции в пористых телах, но не являются специалистами в теории и моделировании этих процессов. Изложение материала построено так, чтобы читатель мог последовательно войти в курс проблем, для чего приведено большое количество иллюстраций: фазовые диаграммы, коэффициенты переноса и распределения потоков, которые хорошо знакомы экспериментаторам в случае объемной фазы и в макроскопических порах, но для наноразмерных пористых систем неизвестны. Монография имеет междисциплинарный характер. Она полезна широкому кругу специалистов в области физической химии, занимающихся вопросами статистической термодинамики, физики поверхностных явлений и фазовых переходов, кинетической теории конденсированных фаз и гидродинамики, а также студентам и аспирантам соответствующих специальностей. Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 11-03-07026 в пористых телах.

На основе оригинальных исследований, а также детального критического анализа опубликованных в научной литературе экспериментальных данных о термодинамических и переносных свойствах изотопных модификаций гидрида лития в конденсированной фазе и их растворов с литием Li–LiH(LiD, LiT) при равновесии жидкая фаза-пар и на базе известных и развитых авторами расчетно-теоретических методов проведена статистическая обработка данных, выявлены термодинамические особенности изучаемых систем, получены необходимые расчетные соотношения и составлены таблицы рекомендуемых данных по теплофизическим свойствам в диапазоне температур до 1300 К. Для научных работников, инженеров и конструкторов, использующих гидрид, дейтерид и тритид лития и их растворы с литием в своих разработках, а также для аспирантов и студентов, изучающих методы теоретического и экспериментального исследования теплофизических свойств веществ, в том числе и с учетом изотопии.

В монографии рассмотрены методические основы создания сложных технических систем, стойких к воздействию дестабилизирующих факторов различной физической природы. На примере летательных аппаратов рассмотрена процедура расчетно-экспериментальной оценки стойкости. Показано, как на основе разработанных методов может осуществляться управление обеспечением стойкости сложных технических систем на различных этапах их разработки: при обосновании и задании требований к стойкости, в ходе проектирования и экспериментальной отработки, в процессе подтверждения заданных требований на этапе приемочных испытаний. Книга предназначена для специалистов в области проектирования сложных технических систем, аспирантов и студентов старших курсов технических вузов. Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 04-01-14123д