Трение, скорость и сюрприз: что отличает травяные корты Уимблдона от других покрытий

Корты для травяного тенниса Уимблдона — одни из самых узнаваемых в мире. Но, несмотря на известность, трава — одно из самых редких покрытий, на котором играют в теннис сегодня. Многие любители и профессионалы могут так и не ступить на травяной корт за всю свою жизнь.

Как газон легендарного Центра корта Уимблдона соотносится с красно-глинистыми кортами Открытого чемпионата Франции, где в прошлом году проходили летние Олимпийские игры? Чтобы понять, как отличаются покрытия для игры в теннис, нужно знать физику, лежащую в основе каждого из них.

Арун Бансил, заслуженный профессор физики в Северо-Восточном университете, говорит, что между физикой травяных и глиняных кортов есть фундаментальные различия.

«Травяные корты имеют меньшее трение и поглощают больше энергии при отскоке, — говорит Бансил. — В результате мяч отскакивает низко из-за потери вертикальной скорости, но быстро из-за меньшего трения и меньшей потери горизонтальной скорости».

Именно эта особенность — быстрый и низколетящий мяч — определяет стиль игры на травяном корте. Для любителей и профессионалов это покрытие считается одним из самых сложных для игры, требующим низкой стойки для удара по мячу.

Глиняные корты, напротив, имеют большее трение, что обеспечивает «сцепление» с мячом, более медленный темп удара, но более высокий отскок. На глиняном корте мяч как будто задерживается на мгновение дольше: это трение замедляет удар и преобразует вращение мяча в вертикальный подъём.

Травяные корты также более чувствительны к температуре и влажности и другим внешним воздействиям, из-за чего мяч ведёт себя менее предсказуемо, отмечает Бансил. В более сухих условиях почва под травой становится твёрже, заставляя мяч быстрее перемещаться по корту. В более влажных условиях мяч может лететь ещё ниже к земле, поскольку влага поглощает больше скорости. Мокрая трава также может создавать проблемы для передвижения игрока, особенно в первую неделю Уимблдона, когда трава ещё пышная и менее изношенная.

«Травяные корты, возможно, обеспечивают более интересную игру по этим причинам, потому что зрители, скорее всего, увидят больше неожиданных поворотов в матче, чем, скажем, на твёрдых кортах», — говорит Бансил.

Новое магическое число протонов обнаружено при измерении массы ядер

В ядерной физике «магические числа» обозначают количество протонов или нейтронов, которое приводит к особенно стабильным ядрам. Определение этих чисел помогает учёным лучше понять структуру ядер.

Магические числа для стабильных, долгоживущих изотопов давно известны, но магические числа для экзотических, короткоживущих изотопов изучены хуже. Изучая эти редкие случаи, исследователи могут глубже проникнуть в «строительный код» ядер в экстремальных условиях. Это, в свою очередь, улучшает наше понимание того, как элементы образовались во Вселенной, и проливает свет на поведение ядерных сил.

Исследователи из Института современной физики (IMP) Китайской академии наук впервые точно измерили массу чрезвычайно короткоживущего и обеднённого нейтронами ядра — кремния-22, обнаружив, что число протонов 14 в кремнии-22 является новым магическим числом.

Их результаты были опубликованы в журнале «Physical Review Letters» 2 июля.

Атомные ядра состоят из протонов и нейтронов. Когда количество протонов или нейтронов достигает «магического числа», такого как 2, 8, 20, 28, 50, 82 или 126, ядро становится более стабильным. Мария Гёпперт Майер и Дж. Ханс Д. Йенсен объяснили это явление в 1940–1950-х годах с помощью оболочечной модели ядра, за что были удостоены Нобелевской премии по физике 1963 года.

В последние годы исследования экзотических ядер, далёких от долины стабильности — региона на нуклидной диаграмме, где находятся стабильные изотопы, — позволили выявить новые магические числа нейтронов, такие как 14, 16, 32 и 34. Однако новые магические числа протонов встречаются редко в экспериментальных наблюдениях.

Используя улучшенную изохронную масс-спектроскопию, определённую Bρ, исследователи IMP успешно измерили массу основного состояния кремния-22 на охлаждающем накопительном кольце в Лаборатории исследований тяжёлых ионов в Ланьчжоу. Они также улучшили точность измерения массы своего ранее измеренного кремния-23 почти в семь раз.

Их результаты показывают, что кремний-22 имеет положительную энергию отделения двух протонов — другими словами, он не теряет спонтанно два протона. Это подтверждает его статус ядра без двухпротонной радиоактивности, тем самым разрешая давние дебаты в ядерной физике.

Используя новое значение массы, команда рассчитала энергию спаривания протонов кремния-22 и сравнила её с энергией спаривания нейтронов его зеркального ядра — кислорода-22, обнаружив новое магическое число протонов 14. Этот вывод подтверждается моделью оболочечного ядра Гамова.

Хотя кремний-22 демонстрирует двойные магические свойства, аналогичные кислороду-22, исследование показало, что его пространственное распределение протонов более размыто по сравнению с распределением нейтронов кислорода-22, демонстрируя небольшое нарушение симметрии.

Это исследование углубляет наше понимание экзотических ядерных структур и даёт новое представление о взаимодействиях нуклонов и существовании чрезвычайно экзотических ядер.

Источник

Оставьте комментарий