fredag 30 november 2012

Närmast en neutrino hittilts

Intensivt men lärorikt. Det var årets kärnfysiklabbar. I tre dagar har kandfy3 haft laboration med radioaktiva ämnen. Jag tyckte det var lite gulligt första dagen; ni får inte äta de, inte ha de i fickan, inte ta med de hem, inte leka med de. Nästan så man behandlade proven som små djur^^ Här är ett då vi testade vilket material av aluminium, koppar och bly som står emot bäst mot strålningen av det radioaktiva sönderfallet. Gillar hur man ringar in provet=)
Och så skulle man leka lite med oscilloskopet. Inte det lättaste att härma radioaktivt sönderfall med en pulsgenerator. Men det gick efter lite känsla!


 Den här tabellen med världens mista text och hur mycket som helst i varje ruta skulle man läsa av ett x-antal gånger.

 En fin röd låda som mäter energin hos den inkommande elektronen, och ett sånt där prov 221Am, Armericium. Skulle mäta på olika avstånd och se hur mycket strålningen avtar med avståndet. Och ja, gissa vilken funktion som beskriver det då????? Jo, den ständigt återkommande 1/r^2.
 Liten fin plott på ett "berg" och vart K-skalet och L-skalet finns som energi nivåer.
 Sen kom det ju snö dessa dagar! Då blir det lite mer utmaning att ta sig till Ångström liksom.
 Men här är fina Ångström intäkt i snö.
 Yes! Completed inlämningsuppgift. Det här med Comton scattering är bra att kunna=)
 Arbetsyta. Ganska nice utrustning faktiskt. Inte som mekanik labbarnas utrustning som är  lite slitna och småtrasiga. (Iaf då jag hade de)
 Ännu ett sånt där prov som man inte får ta med sig hem. Här detekterar man fotonerna som kommer från sönderfallen. Och om ni inte inte vill sitta och fundera i en timme nästa år så kan jag tipsa med att anihilering av en elektron och en positron ger två fotoner. Provet är sådär fint skyddat=)
 Här är ett mycket vackert spektra över antal per energi. Den fjärde peaken återkom ständigt i varje mätning. Vi gissade först att det var Higgs, men sen var det ju bara kobolt, som finns i människokroppen som registrerades.
Just det här mätningen kommer från ett radioaktivt ämne som har beta sönder fall och i beta sönderfall, både plus och minus så bildas det neutrinos. Och ja, det är väl hittilts så nära under kandidat programmet jag har kommit i kontakt med att räkna neutrinos. Och vad gjorde man med den? När man äntligen får skriva neutrinons beteckning, jo man approximerar den till noll. Så den ändå inte är där. Bra nära är man iallafall!

måndag 26 november 2012

Kvantfysiskt dörrhandtag

Ibland är ju fysik fruktansvärt coolt alltså.

Ännu ett utdrag från kurslitteraturen:
Free electron model of metals
"According to this model the valence electrons, which are weakly bound, become detached in a metal and roam around freely. If a potential difference, say an electric field, is applied to the metal these electrons produce a current. They are therefore called conduction electrons. In the free electron model these conduction electrons are treated as a perfect gas obey Fermi-Dirac statistics."

När man går från gymnasiekunskapen om att valenselektroner ej är bundna till en specifik atom utan kan röra sig fritt över metallen. Till att energinivåerna i atomerna som ofta illustreras som "gasmoln" kring atomkärnan. Till att denna "gas" av elektronerna uppfyller krav på en perfekt gas. Till att denna "gas" bara är en fråga om statistik enligt Fermi-Dirac modellen. Det är lite häftigt, att man får en djupare förståelse av det här med varför man säger att elektronerna kan rör sig fritt över metallen=)

På grund av antagandet av den perfekta gasen:

Partiklarna bryr sig inte om varandra.

Hmmm inte långt ifrån uttrycket som man hör till och från att atomer är otroligt tomma... Det styrker ju bara antagandet av att partiklarna inte interagerar med varandra. (till en viss nivå såklart)

Så när man kollar på dörrhandtag (som ofta är gjorda av någon form av metall) så ser man effekten av Fermi-Diracs statistik. Metallens karaktär som glans, värmekapacitet, form, hårdhet. Allt på grund av kvantfysikens statistik. (Men uppmärksamma att denna approximation fungerar som bäst då det är ett elektriskt fält som är anslutet till dörrhandtaget.)

Mycket coolt.

Det kallar jag för fysik i vardagen :P För dörrhandtag är verkligen en vardaglig grej, kanske inte ett elektriskt dörrhandtag men ändå=)

lördag 24 november 2012

Jobb lönar sig

Ikväll utnyttjar jag mitt flit av kunskapsförmedling:P
Dock blir det inte så fysikrelaterat i den film jag ska se^^

måndag 19 november 2012

Förändrade studier

Det här med densitetprofil av ett cluster. Varför har inte wikipedia en lång och förklarande artikel om det....? suck.

Sen var ju dagens föreläsning i fysikundervisning i praktiken mycket intressant. Handlade om hur vi människor tar oss an konceptuell förändring.

Alltså jag har lärt mig att Newtons lagar gäller.

Sen bygger man vidare med relativitets teorin.

Och hur vi tar oss an att ändra vår förståelse inför ett fysikaliskt fenomen är ganska intressant.

Minns när jag satt på mina första mekanikföreläsningar och irriterade mig över varför jag måste lära mig om tråkiga Newtons lagar när jag ändå visste att de inte gäller på stora avstånd (Eftersom jag hade läst en hel del astronomi innan).

Men det man kommer fram till när man blir gammal och vis är att allt är bara modeller. Där Newtons lagar gäller i initialsystem. Och det initialsystemet är på sånna avstånd som vi som människa uppfattar som "vardagliga".

Och om man inte kan beskriva det första kan man inte beskriva det andra.

Men varför lär vi oss inte det som är mer generellt från början?

Är det verkligen svårare att lära sig från början om tidsdilation och längdkontraktion istället för att först lära sig om Newtons lagar och sen ändra på det?

lördag 17 november 2012

Why the sky is blue

Nu när det är så fint väder i Uppsala (kanske inte) så kan man ju passa på och göra ett blogginlägg om varför himlen är blå. För att man längtar till de dagar då himlen faktiskt är blå och inte full av vit/gråa moln.

Taget direkt från boken:
"The sharp frequency dependence of the power formula is what accounts for the blueness of the sky. Sunlight passing through the atmosphere stimulates atoms to oscillate as tiny dipoles. The incident solar radiation covers a broad range of frequencies (white light), but the energy absorbed and reradiated by the atmosheric dipoles is stronger at the higher frequencies because of the \omega^4- term in eq.  11.22. It is more intense in the blue, than in the red. It is the reradiated light that you see when you look up in the sky.

Beacuse electromagnetic waves are transverse, the dipoles oscillate in a plane orthogonal to the sun's rays. In the celestial arc perpendicular to these rays, where the bluness is most pronounced, the dipoles oscillating along the line of sight send no radiation to the observer (because the sin^2 \theta-term in eq. 11.21); light received at this angle is therefore polarized perpendicualr to the sun's rays.

The redness of the sunset is the other side of the same coin. Sunlight coming an at a tengent to the earth's surface must pass through a much longer strech of atmosphere then sunlight coming from overhead. Accordingly, much of the bluue han been removed bt scattering and what's left is red. "

eq 11.21 look like this:

<S> = ( ( \my_0 * (p_0)^2 * (\omega)^4 )/ ( 32 * (\pi)^2 * c ) ) / (  (sin\theta)^2 / (r^2)   ) * r-hatt

Explenation:
<S> is the pointing vector, look at wikipedia if you not familier with pointing vectors
\my_0 is a constant
p_0 is a dipoleconstant
\omega is the frequency
\pi is the same old pi
c speed of light
sin \theta is the term that describe the oscillating
r^2 is the radius
r-hatt is the direction of the pointing vector

eq 11.22 look like this:

<P> = ( \my_0 * (p_0)^2 * (\omega)^4 ) / ( 12 * \pi * c )

Explenation:
<P> is the total power radiated if you integrate <S> over a spherical surface
\my_0 is a constant
 p_0 is also a constant
\omega is the freqency
\pi is the same old pi
c is the speed of light

So now you have something to tell your friends when they ask you, aren't you following a physics program? Can you please tell me why the sky is blue.

So how did the \omega therm get there? It's from the start of how to describe when something is oscillating. And physics oscillations describes by ..... pamp, pamp, pamp,paaaa!

Cos ( \omega * t )

Ha en fortsatt trevlig lördag! Nu ska jag strax på Hubbertus middag=)












torsdag 15 november 2012

UTN vs US

Har du röstat än??? Det har jag!

http://studentomrostningen.se/

Vilken organisation representerar TekNat studenterna bäst???

Kommer du kunna gå på nation?

Ja.

tisdag 13 november 2012

Gör inlupp

Hatar när man sitter i två timmar och ekvationerna inte går ihop. När man inser att F:et i lösningarna står för kraften, (force, F) och inte för den fria energin ( free energy, F). Och så löser sig allting.

Det här med att man använder samma bokstav utan att skriva ut enheterna alltså...

lördag 10 november 2012

Skalärprodukten

Kan inte låta bli att tänka på skalärprodukten såhär på en lördagskväll.

Pennan

Bordet

Skalärprodukten mellan pennan och bordet blir:

Hur mycket penna som är längs med bordet.

Vet ni. Det är faktiskt så j**la användbart. Överallt.

Sen om pennan och bordet är vektorer, pilar eller andra storheter med storlek och riktningar så fungerar det jämnt! Eller om det handlar om elektriska fält,magnetiska fält, gravitations fält okej fält i allmänhet är ju bara vektorer. Men ändå.

fredag 9 november 2012

To think like a physicist

Jag säger bara det. En fysiker ska vara bra på att approximera.

Vad gör jag hela dagarna? Jo, approximerar. Om det så är approximera ett visst matematiskt uttryck med hjälp av Taylor expansion eller att approximera teorier utifrån observationer så är alla approximationer approximationer.

I statistisk mekanik har vi en summa av partiklar, diskret sådan. Den approximerar vi till en integral av typ "antal partiklar", kontinuerlig sådan. Alltså approximationen skrivs mycket kortfattat såhär:

\sum -> \int

eller om man un vill säga det. Summan blir till en integral.

Men varför gör man så?

Jo, för att man generellt sett lättare kan räkna ut integraler än summor. Så bli inte helt bekymrade över att summor är svåra. Bara man lär sig den geometriska summan, för det är en bra summa att approximera till!

Förutom alla approximationer tycker jag bara att jag sitter och definierar om variabler efter variabler i alla kurser. r, s, p, P, v, V, d, T, F, E, S, epsilon, omega, f, Omega, H, h. Hur många olika saker kan du komma på att dessa bokstäver betyder? Jag kan minst räkna upp tre olika betydelser för varje bokstav. Så det gäller att hålla koll på när man använder vad och vad det står för i alla olika sammanhang.

De mest intressanta funktionerna är ju 1/x eller 1/(x^2). Mystiskt nog dyker detta förhållande upp bland typ allt i fysiken....

tisdag 6 november 2012

Sektionsmiddag

Dagen började tidigt på Ångström med lektion i statistisk mekanik. Kursen med den saliga blandningen mellan entropi, kombinatorik och kvantfysik. Dagen fortsätter med en inte allt för spännande föreläsning i kärnfysik. Satt mest och irriterade mig över att jag bara kommer komma ihåg cirka 30% av det föreläsaren säger just eftersom jag inte lär mig fysik genom att lyssna. Man måste ju praktisera!

Sen när jag gick ut från hus 4 såg jag denna underbara varelse
<3Unicorn!<3
Så vill man vara med och annordna typ det störtsa lanet i sverige så kan man göra det här!

Dagen fortsätter med kursen fysikundervisning i praktiken. Den enda kursen som vi studenter faktiskt pratar med varandra under "föreläsningen". det man kommer fram till är hur ineffektiv dagens undervisningssätt är i fysik och mattematik.. Och därför blir man ännu mer på tårna när man går på föreläsningar där föreläsaren tillåter studenter sova sig igenom en hel föreläsning eller inte låter oss studenter få prata med varandra.

På kvällen var den sen sektionsmiddag! Så är man med i någon sektionsstyrelse så fick man gratis mat av UTN<3 Nice att få något tillbaka för den tid man lägger ner på sammanhållningen i sektionen.=)

Vi blev bjudna på underbart god tacos
och till efterrätt så blev det Bullar och kaffe!

Så engagera dig i någon sektion du också ! Det är inte bara en merit att skriva på cv:t, du utvecklar dig själv och har kul=)

söndag 4 november 2012

Relativistisk massa

Har ni tänk på det här med att fotonen inte har någon massa. Det kanske man har hört och egentligen aldrig greppat vad det egentligen innebär. Men här kommer förklaringen!

De flesta känner till den "berömda" ekvationen E=mc^2. Men det som aldrig riktigt skrivs med är att den ekvationen gäller bara för massa som är i vila. Alltså i princip ligger still.

Och fotonen. Den är aldrig stilla.

Och om den aldrig är i vila så blir ju ekvationen E=mc^2 =0. Och då säger man att fotonen är masslös.

MEN! Fotonen har energi!  Så vad är det som är konstigt? Enligt den berömda ekvationen har ju fotonen ingen massa och därmed ingen energi.

Men det vi vet är att fotonen alltid rör på sig. Så den har en fart. (om vi vet riktningen så heter det hastighet) Och om den har en fart så har den också något som heter rörelsemängd.

För att den rör på sig -> Rörelse

Massan som har rört på sig en bit -> mängd

Så när något rör på sig, alltså inte är stilla, har den rörelsemängd. Ex, mina fingrar har rörelsemängd nu när jag skriver på tangentbordet.

Rörelsemängd beskrivs som farten multiplicerat med massan. Farten står för v, som i velocity som är fart på engelska. Massan står för mängden. Och sen har man döpt det här till p.

p = mv

Så fotonen rör på sig eller ska man säga att den rör på sig relativt något annat. Som allt gör när det rör på sig.... man hör ofta uttrycket: "Allting är relativt"

Då blir den "berömda" formeln för energi såhär

E^2 = (pc)^2 + ( m^2 )( c^4)

Man har alltså kvadrerat energin och tagit hänsyn till att fotonen rör på sig, därför har man lagt till pc-komponenten. Okej, nu då. Hamnar man inte i samma fälla igen när fotonen är "masslös" m=0 och rörelsemängden beskrivs av p=mv. Jo, om det nu inte skulle vara så att man kan räkna ut rörelsemängden men en annan formel. Så man inte behöver använda p=mv. Nämligen med hjälp av dess våglängd och Plancks konstant.

Och nu är vi inne på kvantfysik och relativitet.

I kvantfysik kan man också räkna ut rörelsemängd utan att behöva använda p=mv. utan då säger man att rörelsemängden är

p = - i (h/2pi ) \nabla

Alltså ett par konstanter, i-imaginära talet, h-Plancks konstant, pi - det vanliga gamla pi, och sen multiplicerat med nabla-operatorn. Operatorer har jag gjort ett inlägg om tidigare här på bloggen. Men en operator är inget mindre är typ, plus, minus, gånger och delat =) Och så nabla såklart.

nabla är gradienten. Eller ska man säga rumsskillnaden. Derivatan för positionen. skillnad i position. Men heay! skillnad i position är ju fart! nabla är bara generaliserat att fungera i tre dimensioner.

Skillnad i position åt höger och vänster. x
Skillnad i position uppåt och neråt. y
Skillnad i position bakåt och framåt. z

=) Nabla är bra grejer!


Så att man kan få fram rörelsemängden utan p=mv gör att fotonen faktiskt får energi även fast man säger att den är masslös!

Summering:

E=m(c^2)  -> För saker som är i vila

E^2 = pc^2 + m^2*c^4  -> För saker som rör på sig.

Fotonens energi generellt blir därför:

 E =pc

Och om man vill fuska lite och ändå använda p=mv i energi-formeln för saker som för på sig och taylorutvecklar den så får man den här välkända newtoniska formeln för energi

E = mgh + (1/2) * m(v^2). Som är inget mindre än den potentiella energin plus den kinetiska energin.

Nej, nog för ikväll. Det här inlägget blev lite längre än jag trodde. Och så börjar man med lektion i kärnfysik imorgon kl 8.15.

Sov så gott!


fredag 2 november 2012

UTNARM

Dagen då ett x-antal företag (mest teknik) kommer till Ångström området! 
Tänk den dagen då NASA står där och vill rekrytera studenter.
Saknar områden som astronomi, meteorologi och fysik med forskningsanknytning.