Физики рассчитали свечение капли воды
Ученые Физико-технического института Тюменского государственного университета рассчитали профиль свечения капли воды для экспериментов биологов.
Статья «Улучшенное вычисление решения Ми и приближение геометрической оптики для больших капель» физиков ФТИ ТюмГУ Дмитрия Габышева и Родиона Ганопольского вышла в журнале Laser Physics. Работу над этой темой ученые начали по просьбе профессора института Х-BIO Александра Федорца. Он задался целью рассчитать профиль свечения миниатюрной капли воды, чтобы сравнить результаты ученых ФТИ с результатами экспериментов Лаборатории микрогидродинамических технологий Х-BIO. По этому исследованию у Александра Анатольевича с соавторами уже вышло несколько статей.
Для опыта была взята светящаяся капля (в воде растворен флуоресцент), облученная лазером. Таким образом, необходимый расчет состоит из двух больших этапов: сначала определение распределения мощности поглощения энергии лазера внутри капли, а затем вычисление излучения флуорисцента.
Распределение мощности лазера внутри капли в сечении (для решения Ми слева и для геометрической оптики справа) / © Пресс-служба ТюмГУ
Статья представляет собой итог первой части проделанной работы. Такой расчет можно сделать с помощью приближенного метода геометрической оптики, когда свет представляется в виде лучей, которые проходят внутрь капли, а потом отражаются в ней много раз. Но также есть точное решение (оно называется иногда решение Ми, иногда по имени двух ученых Лоренца-Ми), которое требует больших вычислительных мощностей и точности.
Тюменские ученые обнаружили, что в литературе почти не сравниваются эти два метода для больших капель (больших с точки зрения света, на самом деле диаметр капель – десятки микрометров). Поэтому в работе физиков ТюмГУ оптимизирован расчет по решению Ми и с большой точностью посчитано приближение геометрической оптики.
Сегодня работа продолжается, появились новые результаты. Для студентов Физико-технического института проводятся научно-популярные лекции по материалам статьи.
Telegram 
Дзен 
VK Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Астробиологи с помощью сложных трехмерных климатических моделей доказали, что растительная жизнь на Земле способна просуществовать еще около 1,8 миллиарда лет. Это значительно дольше, чем предсказывали предыдущие расчеты.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно