Архив октября 2009

Бильярд - физика и математика

Пятница, 2 октября, 2009

Физики-теоретики и математики очень любят играть в бильярд. С их точки зрения бильярд это любая замкнутая система, в которой частицы упруго отражаются от границ. Но любовь к бильярду в данном случае вовсе не развлечение. Это случай простейшего моделирования, изучая который ученые пробуют найти ответ на одну из основных тайн современной физики: каким же образом в природе зарождаются хаотические, необратимые процессы.

Например, в самом обычном бильярде с прямоугольными стенками траектория шаров (в идеальном случае) точно предсказуема, а если короткие стенки заменить полукруглыми, как на стадионе, то шары станут двигаться совершенно хаотически. Порядок и предсказуемость можно востановить, если стенкам придать форму эллипса. Одна из проблем в том, что предсказания хорошо развитой "бильярдной" теории сложно проверить экспериментом, так как на практике реализовать свободное движение "шаров" без трения и абсолютно упругие столкновения достаточно сложно.

Несколько групп ученых из США и Израиля независимо провели серии экспериментов, в которых, похоже, добились решения этой проблемы. Охлажденные до сверхнизких температур атомы натрия, играли роль шаров, они "запирались" в оптической ловушке (роль стенок выполняли лазерные лучи). Создав в ней "дыру", ученые измеряли количество атомов, которые в нее "попадают". Оказалось, что подтверждая теорию ловушки, имеющей форму стадиона, наблюдается экспоненциальное угасание  числа вылетающих атомов, что свидетельствует об их хаотическом движении, а вот в случае эллиптической ловушки хаоса нет.

Использованны материалы журнала «Компьютерра»


  Rambler's Top100