Введение 3 1
Темная материя 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Не светится. Участвует в гравитационном взаимодействии. Способна собираться в сгустки, образуя подобия галактик. Состоит из еще не открытых «частиц» , родившихся в ранней Вселенной. Слабо взаимодействует с видимым веществом. «Частицы» этой материи предположительно тяжелее протона в 100 – 1000 раз. Около нас таких «частиц» порядка 1000 в 1 м 3. 2
Как обнаружить «частицы» темной материи? Исследовать космическое излучение 3
Вид сверху на γ-обсерваторию (175 доп. баков) Милагро (New Mexico) 4
Как обнаружить «частицы» темной материи? Использовать ускорители элементарных частиц в земных условиях 5
ЦЕРН, Женева. LHC – Large Hadron Collider – ускоритель на встречных пучках, пуск -10. 09. 2008 6
LHC ( 27 -kilometre circumference with around 7 Te. V of energy). • That may not be much in everyday terms: 1 Te. V barely matches the kinetic energy of a flying mosquito. • However, when concentrated into a subatomic particle - a trillionth the size of a mosquito - it can do extraordinary things to the fabric of the universe. Te. V – терра-электрон. Вольт = 10 12 e. V 7
Темная энергия 1. 2. Распространена в пространстве равномерно. Порождает «антигравитацию» , т. е. не притяжение, а отталкивание. Что это такое? 1. 2. 3. Гипотезы: Физический вакуум – источник огромной энергии. «Квинтэссенция» - новое сверхслабое поле. Выход на пространство многих измерений ? . 8
Эволюция представлений о физическом вакууме • Вакуум (гр. ) –пустое пространство • IV в. до н. э. -Аристотель – природа не терпит пустоты • XVII в. - Торричелли изобрел ртутный манометр. Опровержение идеи Аристотеля. Торричеллиева пустота. Вакуум как разреженный газ 9
Магдебургские полушария 10
XIX в. – открытие электромагнитного излучения видимого и невидимого диапазона (ЭМИ) 11
Как создать вакуум? - насос для откачивания газа создает разреженную среду– уменьшает количество реальных частиц в сосуде ( давление газа падает) - холодильник при Т=0 должен был бы уменьшить давление газа до нуля, • Однако даже при Т=0 имеется «нулевое» излучение ЭМИ 12
Физический вакуум сегодня • Это не пустота, а «океан» виртуально существующих объектов, которые обладают колоссальным запасом энергии. 13
Нанофизика • “нано-” от греческого “nanos” (карлик). • Нанометр – 10 -9 м (атомы, кластеры атомов) • приповерхностный слой как некое новое состояние вещества, более совершенное в структурном и химическом отношениях и описываемое квантовой физикой. 15
Технологическая революция Старая парадигма - “сверху вниз” (т. е. от большой заготовки к готовому изделию путем отсечения лишнего материала или же его измельчения) Новая парадигма - “снизу вверх” – от малого к большому • • • высокопрочные материалы, компоненты микроэлектроники и оптотроники материалы для химической и нефтехимической промышленности интегрированные микроэлектромеханические устройства, негорючие нанокомпозиты, топливные элементы, электрические аккумуляторы и другие преобразователи энергии, биосовместимые ткани для трансплантации, лекарственные препараты. 16
Атомарный дизайн в сканирующем туннельном микроскопе: «пляшущий человечек» , выложенный молекулами монооксида углерода иероглифы, выложенные атомами железа на поверхности меди 17
ЮВЕЛИРНАЯ ТЕХНИКА поатомная сборка «квантового загона» из 48 атомов железа на поверхности кремния для электрона методом атомарного дизайна в SPM в собранном «загоне» видны стоячие волны электронной плотности захваченного ловушкой электрона 18
Графен – новый материал Атомы углерода Идеальную двумерную плёнку в свободном состоянии нельзя получить из-за её термодинамической нестабильности. Но если в плёнке будут дефекты или она будет деформирована в пространстве (в третьем измерении), то такая «неидеальная» плёнка может существовать без контакта с 19 подложкой
Нобелевские лауреаты 2011 Андрей Гейм Константин Новоселов 20
ФУЛЛЕРЕН – НОВОЕ УГЛЕРОДНОЕ ВЕЩЕСТВО НАНОТРУБКА И ЕЕ СТРУКТУРА 21
Естествознание междисциплинарная область знания 22