Контрольная работа по физике строение вещества: Контрольная работа «Строение вещества», 7 класс

Контрольная работа «Строение вещества», 7 класс

Контрольная работа 1 Теме «Строение вещества» Вариант 1 Часть А   Выберите один вариант ответа 1. К понятию «физическое тело» относятся… А) снег; Б) снегопад; В) минута; Г) будильник; Д) время. 2. Примерами механических явлений являются… А) движение автомобиля; Б) кипение воды; В) раскаты грома; Г) сверкание молнии; Д) окисление железа. 3. Перевести 125 см в систему СИ: А) 12,5 м; Б) 1,25 м; В) 0,125 м; Г) 12,5 дм; Д) 1250 мм. 4. Одинаковы ли молекулы льда, воды, водяного пара? А) одинаковы Б) одинаковы только для льда и воды  В) не одинаковы; Г) только воды и пара; Д) только пара и льда 5. Диффузия относится к понятию… А) физическое тело; Б) физическая величина; В) физическое явление; Г) вещество; Д) единица измерения физической величины. 6. Примерами аморфных твердых тел являются… А) алмаз; Б) сахар; В) соль; Г) кварц; Д) янтарь. 7. Лед растопили, а часть полученной воды испарили. При этом молекулы… А) увеличивались; Б) уменьшались; В) оставались прежними; Г) исчезали; Д) превращались в атомы.

Часть В     8. Определите цену деления шкалы мензурки (рис). Укажите предел измерения. В мензурку была налита вода до уровня А. После погружения цилиндра в мензурку, вода поднялась до уровня В. Определите объем цилиндра. 9. Преобразуйте числа а) Запиши число в стандартном виде: Диаметр Солнца 1390000000м б) Запиши число в обычном виде Инфузория-туфелька составляет 2⋅10-4м  10. Решите качественную задачу (ответить на вопрос, основываясь на физических законах) Можно ли сказать, что объем газа в сосуде равен сумме объемов его молекул? Поясните ответ.   Часть С     Решите задачу 11. Какой из двух измерительных линеек, с большей или меньшей ценой деления, можно более точно измерить длину? Почему?

Контрольный тест по теме «Строение вещества», физика, 7 класс

Контрольная работа 1 Теме «Строение вещества» Часть А Вариант 1 Выберите один вариант ответа 1. К понятию «физическое явление» относятся … А) длина; Б) дерево; В) линейка; Г) дождь; Д) секунда. 2. Примерами оптических явлений являются… А) движение облаков; Б) выпадение росы; В) гром; Г) плавление льда; Д) образование тени. 3. В 5 минутах содержится… А) 50 с; Б) 300 с; В) 30 с; Г) 180 с; Д) 500 с. 4. Молекулы в веществе всегда… А) движутся в одном направлении; Б) покоятся; В) движутся непрерывно и беспорядочно; Г) иногда движутся, а иногда покоятся; Д) только колеблются. 5. Примерами диффузии являются… А) плавление меди; Б) распространение запаха духов; В) круговорот воды в природе; Г) выпадение росы; Д) движение воздушного шара. 6. Агрегатное состояние вещества определяется его… А) массой; Б) плотностью; В) температурой; Г) объемом; Д) притяжением к Земле. 7. Вода замерзла при 0оС. При этом ее объем… А) увеличился; Б) уменьшился; В) остался прежним; Г) однозначно определить нельзя; Д) среди ответов А-Г нет правильного.

Часть В 8.А) Определите цену деления шкалы (рис). В) Укажите предел измерения мензурки. С) В мензурку была налита вода до уровня А. После погружения цилиндра в мензурку, вода поднялась до уровня В. Определите объем цилиндра. А В С __ __мл __мл 9. Преобразуйте числа а) Запиши число в стандартном виде (степень): 0,00000000235 = б) Запиши число в обычном виде Световой год составляет 9,46⋅1015 м = 946___________м Часть С 10. Составьте план: «Как обычной линейкой измерить толщину листа учебника?» (Укажите по порядку букву и цифру) А. 1-Прямым методом измерения (2-косвенным методом измерения) находим толщину книги – d мм. Б. Погрешность измерения будет равна 1-половине (2-трети) цены деления линейки. В. Находим толщину листа 1-прямым (2-косвенным) методом – L= Г. Смотрим сколько страниц в книге и делим их 1-на 2 (2-на 4) – шт. Д. Нужно взять линейку с 1-большей (2-меньшей) ценой деления.

Контрольная работа 1 Теме «Строение вещества» Часть А Вариант 2 Выберите один вариант ответа 1. К понятию «физический прибор» относятся … А) литр; Б) ветер; В) площадь; Г) термометр; Д) температура. 2. Примерами электрических явлений являются… А) горение свечи; Б) молния; В) притяжение Луны к Земле; Г) радуга; Д) испарение воды. 3. В 1 часе содержится… А) 60с; Б) 100с; В) 360с; Г) 1000с; Д) 3600с. 4. Все вещества состоят… А) только из клеток; Б) из молекул и атомов; В) только из молекул; Г) только из атомов; Д) из клеток и молекул. 5. При одинаковой температуре диффузия происходит быстрее… А) в твердых телах; Б) в жидкостях; В) в газах; Г) скорость диффузии постоянна и не зависит от агрегатного состояния вещества; Д) скорость диффузии зависит только от температуры вещества. 6. При взаимодействии между собой молекулы вещества… А) только притягиваются; Б) только отталкиваются; В) притягиваются и отталкиваются; Г) разделяются на атомы; Д) молекулы вещества не взаимодействуют. 7 Вещество занимает весь предоставленный ему объем и не имеет собственной формы… А) только в жидком состоянии; Б) только в газообразном состоянии; В) только в твердом состоянии; Г) в жидком и газообразном состояниях; Д) в твердом и газообразном состояниях.

Часть В 8. А) Определите цену деления шкалы (рис). В) Укажите предел измерения мензурки. С) В мензурку была налита вода до уровня А. После погружения цилиндра в мензурку, вода поднялась до уровня В. Определите объем цилиндра. А В С __ __мл __мл 9. Преобразуйте числа а) Запиши число в стандартном виде (степень): Клетка крови 0,00000075м= б) Запиши число в обычном виде Часть С Диаметр Земли составляет 1,28⋅10 7м= 128___м 10. Составьте план: «Как обычной линейкой измерить толщину листа учебника?» (Укажите по порядку букву и цифру) А. 1-Прямым методом измерения (2-косвенным методом измерения) находим толщину книги – d мм. Б. Погрешность измерения будет равна 1-половине (2-трети) цены деления линейки. В. Находим толщину листа 1-прямым (2-косвенным) методом – L= Г. Смотрим сколько страниц в книге и делим их 1-на 2 (2-на 4) – шт. Д. Нужно взять линейку с 1-большей (2-меньшей) ценой деления.

Рекомендации по проведению и проверке контрольной работы

Контрольная работа в виде теста по физике по теме «Строение вещества» для учащихся 7 класса является обязательной и охватывает проверку основных умений и навыков учащихся.

Работа состоит из трех частей. Часть А содержит 7 тестовых вопросов с выбором одного варианта ответа. В части В предложены задания с различными формами представления ответа, что позволяет проверить не только уровень специальных умений и навыков, но и степень овладения общеобразовательными компетенциями. Часть С представлена одним комбинированным заданием: расчетное задание и законы некоторых физических теорий. Всего в работе 10 заданий, два варианта.

Обязательным объемом контрольной работы являются части А и В (9 заданий). Часть С рекомендуется для учащихся лицеев, учащихся пред профильных классов. Время выполнения работы – 45 минут.

Часть	Количество баллов	Всего баллов
А	По 1 б	7 баллов
В	По 1 б	5 баллов
С	По 2 б	10 баллов

Максимальный балл работы А, В (9 заданий) составляет 13 баллов; А, В и С (10 заданий) — 22 балла.

Рекомендуемая оценка работ:

Оценка	«2»	«3»	«4»	«5»
Часть А, В (9 заданий)	Менее 8 баллов	8, 9 баллов	10, 11 баллов	12, 13 баллов
Часть А, В и С (10 заданий)	Менее 14 баллов	14-16 баллов	17-19 баллов	20-22 баллов

Формат контрольной работы позволяет учителю произвести по элементный анализ качества знаний по теме для дальнейшей коррекции и выбора метода обучения.

Контрольная работа по физике для 7 класса «Первоначальные сведения о строении вещества»

1 вариант.

Укажите, что относится к понятию «физическое тело», а что к понятию «вещество»:

Самолет, 2) медь, 3) авторучка, 4) фарфор, 5) вода, 6) автомобиль

А) физическое тело: 1, 2, 6; физическое вещество: 3, 4, 5

Б) физическое тело: 1, 3, 6; физическое вещество:2, 4, 5

2. Укажите, из каких веществ состоят следующие тела:

1) ножницы, 2) стакан, 3) футбольная камера, 4) лопата

А) ножницы и стакан из дерева, футбольная камера из резины, лопата из стали

Б) ножницы из стали, стакан из стекла, камера из резины, лопата из стали

В) все физические тела состоят из стали

3. какие из перечисленных слов – явления:

1) гром, 2) снегопад, 3) Луна, 4) мед, 5) наводнение, 6) кипение, 7) стол

А) 1, 2, 5, 6 Б) 3, 4, 7 В) все перечисленные слова явления

4. Одинаковы ли молекулы льда, воды, водяного пара?

А) одинаковы Б) одинаковы только для льда и воды В) не одинаковы

5. Почему пленка масляного пятна на воде имеет хотя и очень малую, но вполне определенную толщину?

А) так как она будет растекаться до тех пор, пока толщина слоя не окажется равной размерам одной молекулы масла

Б) так как молекула масла не может растекаться на большую площадь за счет сил взаимного притяжения между молекулами

В) в связи с тем, что масло не тонет в воде

6. Молекулы притягиваются друг к другу. Но почему они не «слипаются» между собой? Это происходит потому, что они…

А) движутся с большой скоростью

Б) очень слабо притягиваются друг к другу

В) они будут сближаться до тех пор, пока сила отталкивания не будет равна силе притяжения

7. Одинаковы ли промежутки между молекулами жидкости и газа при одной и той же температуре?

А) неодинаковы, промежутки между молекулами в жидкости больше, чем между молекулами газа

Б) одинаковы

В) неодинаковы, промежутки между молекулами в жидкости меньше, чем между молекулами газа

8. Почему твердые тела сопротивляются не только растяжению, но и сжатию?

А) так как при сжатии уменьшается расстояние между молекулами и сила отталкивания возрастает

Б) так как при сжатии уменьшается расстояние между молекулами и сила притяжения возрастает

9. Зависит ли скорость протекания диффузии от температуры?

А) скорость протекания диффузии не зависит от температуры

Б) чем выше температура, тем диффузия протекает быстрее

В) чем выше температура, тем диффузия протекает медленнее

10. Какая из ниже перечисленных величин не изменяется при изменении температуры?

А) скорость протекания диффузии Б) скорость движения молекул

В) промежутки между молекулами Г) размеры молекул

11. Какие вещества – 1) вода, 2) дерево, 3) воздух, 4) ртуть – при комнатной температуре являются жидкими?

А) 1, 3 Б) 1, 4 В) 1, 2, 3

12. В каком состоянии вещество не имеет собственной формы и не сохраняет объем?

А) в жидком Б) в твердом В) в газообразном

13.

14.

Контрольная работа 7 класс. ТЕМА: «ПЕРВОНАЧАЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ ВЕЩЕСТВА» | Материал по физике (7 класс) на тему:

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ФИЗИКЕ

ТЕМА: «ПЕРВОНАЧАЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ ВЕЩЕСТВА»

ВАРИАНТ 1

Часть 1

1. Вещество – это…

1) материалы, из которых изготовлены окружающие нас предметы
2) всё, что существует во Вселенной независимо от нашего сознания
3) тела, которые нас окружают
4) всё то, из чего состоят физические тела

2. Для каждого физического понятия из первого столбца подберите соответствующий пример из второго столбца.  Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ	ПРИМЕРЫ
А) Вещество    Б) Физическое тело	1) Кусок пластилина     2) идет дождь   3) радуга     4) молоко

                                                                                                                                                                        

А	Б

3. Всё, что существует во Вселенной независимо от нашего сознания – это…

1) Физическое тело
2) Вещество
3) Физические явления
4) Материя

4. Источником физических знаний является…

1) Измерение
2) Опыт
3) Наблюдение
4) Вычисление

5. Для каждого физического понятия из первого столбца подберите соответствующий пример из второго столбца.  Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. 

ФИЗИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ	ПРИМЕРЫ
А)Тепловое явление	1) Катится мяч             2) Солнечный зайчик            3) Тает лёд 4) Эхо                            5) Поворачивается стрелка компаса
Б) Световое явление
В)Звуковое явление

                                                                                                                                                          

А	Б	В

Часть 2

1.  Определите цену деления прибора и верхний и нижний предел измерения его измерения, погрешность измерения, объем налитой жидкости. (2 балла)

2. Выразите в системе СИ величины (5 баллов)

123,6 мм=   0,0099 км= 345,7 мг= 19,26 л= 23,6 ц=

2ч 11мин= 1508 см= 54,6 мл= 333,3 дм= 0,45 т=

3.Будут ли распространяться запахи в герметично закрытом помещении, где совершенно нет сквозняков? Ответ поясните. (3 балла)

Критерии оценивания:

«5»-13-15 балла

«4»-10-12 балла

«3»-7-9 балла

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ФИЗИКЕ

ТЕМА: «ПЕРВОНАЧАЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ ВЕЩЕСТВА»

ВАРИАНТ 2

Часть 1

1Физическое тело – это…

1) материалы, из которых изготовлены окружающие нас предметы
2) всё, что существует во Вселенной независимо от нашего сознания
3) тела, которые нас окружают
4) всё то, из чего состоят физические тела

2. Для каждого физического понятия из первого столбца подберите соответствующий пример из второго столбца.  Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ	ПРИМЕРЫ
А) Вещество      Б) физическое явление	1) Кусок пластилина            2) Идет дождь 3) Огонь                                4) Вода

А	Б

3. Изменения, происходящие в природе – это…

1) Физическое тело
2) Вещество
3) Физические явления
4) Материя

4. Какие (ое) явления относятся к механическим?

1) Падает камень
2) Вода превращается в лёд
3) Слышны раскаты грома
4) Шелестит листва

5. Для каждого физического понятия из первого столбца подберите соответствующий пример из второго столбца.  Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. 

ФИЗИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ	ПРИМЕРЫ
А) Магнитные явление      Б) Световое явление                          В)Электрические явления	1) Катится мяч                              2) Тает лёд 3) Солнечный зайчик                   4) Эхо    5)Поворачивается стрелка компаса

А	Б	В

Часть 2

1. Определите цену деления прибора и верхний и нижний предел измерения его измерения, погрешность измерения, объем налитой жидкости. (2 балла)

2. Выразите в системе СИ величины (5 баллов)

12,6 мг =   0,0099 т = 345,7 мл = 19,26 см = 123,6 ц =

6ч 15мин= 15,08 дм = 54,6 мг = 333,3 дм = 0,45 л =

3.Вода покрывает чистую поверхность стекла сплошной пленкой, а на жирной поверхности собирается в отдельные капли. Почему так происходит?

 Ответ поясните.(3 балла)

Критерии оценивания:

«5»-13-15 балла

«4»-10-12 балла

«3»-7-9 балла

Контрольная работа №1 | Методическая разработка (физика, 7 класс) по теме:

Контрольная работа №1 по теме
«Первоначальные сведения о строении вещества».

Вариант 1

Часть А

А1. Физическим телом является …:

1) самолет                2) вода         3) метр        4) кипение

А2. Веществом является…:

1) килограмм                2) звук                3) алюминий                4) Земля

A3. К звуковым явлениям относятся:

1) шар катится  2) слышны раскаты грома         3) снег тает

4) наступает рассвет

А4. Определить цену деления барометра, изображенного на рисунке в мм рт. ст.

1) 1 мм. рт. ст                2) 10 мм. рт. ст                

3) 5 мм. рт. ст                4) 2 мм. рт. ст

А5. Молекулы льда и воды отличаются друг от друга:

1) Количеством атомов                        2) Формой                        

3) Размером

4) Молекулы одного и того же вещества в жидком и в твердом состояниях одинаковы

А6. Явление диффузии доказывает…

1) Только факт существования молекул  

2) Только факт движения молекул.

3) Факт существования и движения молекул        

4) Факт взаимодействия молекул

А7. Между молекулами любого вещества действуют

1) Только силы отталкивания                        2) Только силы притяжения

3) Силы притяжения и отталкивания                4) Не действуют никакие силы

А8. Какое явление служит доказательством того, что между частицами вещества проявляются силы притяжения:

1) Свинцовые   цилиндры   слипаются,   если   их  прижать  друг  к  другу свежими срезами.

2) Сахар растворяется в воде                3) Лед тает в теплом помещении

4) При прохождении тока электрическая лампочка светится

А9. Тело, в котором молекулы расположены на больших расстояниях друг относительно друга, слабо взаимодействуют между собой, движутся хаотически:

1) Газ        2) Твердое тело                3) Жидкость                

4) Или твердое тело, или жидкость.

А10. Жидкость:

1) Занимает объем всего сосуда                2) Легко поддается сжатию

3) Принимает форму сосуда                

4) Имеют кристаллическое строение.

А11. Объем газа, если его перекачать из баллона вместимостью 20 л в баллон вместимостью 40 л

1) Не изменится        

2) Изменится на 20 л        

3) Увеличится в 2 раза

4) Уменьшится в 2 раза.

А12. Объем жидкости в стакане

1) 350 мл        2) 320 мл

3) 325 мл        4) 425 мл

А13. На рисунке показано расположение молекул воды. Вода находится

1) в жидком                2) в газообразном                3) в твердом

4) одновременно в жидком и твердом состоянии

А14. Объем тела, погруженного в жидкость равен.

1) 310 см3                2) 400 cm3

3) 300 см3                4) 800 см3

А15.В холодном помещении диффузия происходит медленнее, так как

1) уменьшаются промежутки между молекулами

2) увеличивается скорость движения молекул

3) уменьшается скорость движения молекул

4) изменяются размеры молекул

Часть В

В1. Наименьшая частица вещества, сохраняющая его свойства, называется………….

В2. Ночью температура воздуха была – 6 °С, а днем + 4 °С. Температура воздуха изменилась на…

ВЗ.   Термометр показывает температуру равную …

В4. Сколько воды было налито в мензурку, если объем тела равен 10 см3?

В5. Чем выше температура тела, тем диффузия протекает…

                                   

                                        Контрольная работа №1 по теме
                           «Первоначальные сведения о строении вещества».

                                                              Вариант 2

Часть А

А1. Веществом является….

1) автомобиль                2) вода        3) звук                4) кипение

А2. Физической величиной является.

1) самолет                2) алюминий                3) время        4) мензурка

A3. физическим телом является …

1) скорость        2) кипение        3) метр        4) авторучка

А4.  Цена деления прибора (рис.1) равна….                               Рис.1

1) 1 Н        2) 0,1 Н        3) 0,2 Н        4) 4 Н

А5. Все вещества состоят

1) только из нейтронов                        2) только из протонов

3) молекул, атомов и других частиц        4) только из электронов

А6. Диффузия протекает быстрее

1) в твердых телах        2) в жидких телах

3) в газах                        4) одинаково во всех

А7. Твердое тело трудно растянуть, сжать или разломать, так как между молекулами в веществе…

1) существует взаимное притяжение и отталкивание

2) не существует ни притяжения, ни отталкивания

3) существует только притяжение

4) существует только отталкивание

А8. Два куска пластилина при сдавливании соединяются, так как при сжатии частицы

1) начинают сильнее притягиваться друг к другу

2)  имеют одинаковую массу и одинаковые размеры

3) начинают непрерывно, хаотично двигаться

4) начинают сильнее отталкиваться друг от друга

А9. Если тело не сохраняет свою форму и объем, то оно находится

1) в газообразном состоянии

2) в жидком состоянии

3) в твердом состоянии

4) в жидком и газообразном состояниях одновременно

А10.Твердое тело:

1) Занимает объем всего сосуда                2) Легко поддается сжатию

3) Принимает форму сосуда                4) Имеют кристаллическое строение

А11.В мензурке находится вода объемом 100 см3. Ее переливают в стакан вместимостью
200 см3. Измениться ли объем воды?

1) Изменится на  100 см3                2) Увеличится в 2 раза

2) Уменьшится в 2 раза                4) Не изменится

А12.Объем жидкости в мензурке (рис.2)равен….       Рис.2

1) 55 мм                2) 75 мл        3) 60 мл        4) 70 мл

А13. На рисунке 3показано расположение молекул воды.

Рис.3

Вода находится

1) в жидком состоянии

2)  в газообразном состоянии

3) в твердом состоянии

4) одновременно   в   жидком   и   газообразном состояниях

А14. Объем тела, погруженного в жидкость, равен ….

1) 10см3                2) 100см3            3) 80 см3              4) 55 cm3

А15. Чтобы огурцы быстрее просолились их необходимо залить …

1) холодным раствором

2) горячим раствором

3) теплым раствором

4) время засолки не зависит от температуры раствора.

Часть В

В1. В состав молекул входят еще более мелкие частицы вещества, называемые …

В2. Суточная температура воздуха изменяется от + 9° С до — 14° С. На сколько градусов изменяется температура воздуха?

ВЗ.   Термометр показывает температуру …

В4   Сколько воды было налито в мензурку, если объем тела равен 20 см3?

В5   Одинаковые кусочки сахара были брошены в стаканы с водой одновременно. В каком стакане начальная температура воды была меньше?

«ПЕРВОНАЧАЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ ВЕЩЕСТВА»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ФИЗИКЕ 7 КЛАСС

ТЕМА: «ПЕРВОНАЧАЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ ВЕЩЕСТВА»

ВАРИАНТ 1

Уровень А

  1. В дошедших до нас письменных свидетельствах идеи о том, что вещество состоит из атомов, разделенных пустым пространством, высказаны

  1) Демокритом   2) Ньютоном   3) Менделеевым   4) Эйнштейном

    2. Учительница вошла в класс. Ученик, сидящий на последней парте, почувствовал запах её духов через 10 с. Скорость распространения запаха духов в комнате определяется, в основном, скоростью

  1) испарения   2) диффузии   3) броуновского движения   4) конвекционного переноса воздуха

    3. Какое из утверждений верно?

  А. Соприкасающиеся полированные стекла сложно разъединить.

  Б. Полированные стальные плитки могут слипаться.

  1) Только А   2) Только Б   3) А и Б   4) Ни А, ни Б

4. Какое из приведенных ниже высказываний относится к жидкому состоянию вещества?

  1) Имеет собственную форму и объем

  2) Имеет собственный объем, но не имеет собственной формы

  3) Не имеет ни собственного объема, ни собственной формы

  4) Имеет собственную форму, но не имеет собственного объема

5. Расстояние между соседними частицами вещества в среднем во много раз превышает размеры самих частиц. Это утверждение соответствует

  1) только модели строения газов   2) только модели строения жидкостей

  3) модели строения газов и жидкостей   4) модели строения газов, жидкостей и твердых тел

6. Какое из утверждений верно? При переходе вещества из газообразного состояния в жидкое

  А. Уменьшается среднее расстояние между его молекулами

  Б. Молекулы начинают сильнее притягиваться друг к другу

  В. Появляется некоторая упорядоченность в расположении его молекул

  1) Только А   2) Только Б   3) Только В   4) А, Б и В

Уровень В

  7. Установите соответствие между физическими понятиями и их примерами.

  К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

  ФИЗИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ                       ПРИМЕРЫ

  А) Физическое явление                       1) Яблоко 4) Скорость

  Б) Физическое тело                             2) Медь 5) Секунда

  В) Вещество                                       3) Молния

                                                                                                                     

                               А

                            Б

                              В

 

 

 

  

 

Уровень С

  8. Определите предел измерений мензурки, цену деления и объем жидкости, налитой в мензурку.

  

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ФИЗИКЕ 7 КЛАСС

ТЕМА: «ПЕРВОНАЧАЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ ВЕЩЕСТВА»

ВАРИАНТ 2

 Уровень А

  1. Невозможно бесконечно делить вещество на все более мелкие части. Каким из приведённых ниже положений можно объяснить этот факт?

  1) Все тела состоят из частиц конечного размера

  2) Частицы вещества находятся в непрерывном хаотическом движении

  3) Давление газа обусловлено ударами молекул

  4) Между частицами вещества существуют силы притяжения

  2. Если положить огурец в соленую воду, то через некоторое время он станет соленым. Выберите явление, которое обязательно придется использовать при объяснении этого процесса.

  1) Диффузия   2) Конвекция   3) Химическая реакция   4) Теплопроводность

3. Какое из утверждений верно?

  А) На расстояниях, сравнимых с размерами самих молекул, заметнее проявляется отталкивание

  Б) При уменьшении промежутков между молекулами заметнее проявляется притяжение

  1) Только А   2) Только Б   3) А и Б   4) Ни А, ни Б

4. Какое из приведенных ниже высказываний относится к газообразному состоянию вещества?

  1) Имеет собственную форму и объем

  2) Имеет собственный объем, но не имеет собственной формы

  3) Не имеет ни собственного объема, ни собственной формы

  4) Имеет собственную форму, но не имеет собственного объема

5. В каком состоянии находится вещество, если его молекулы достаточно близко расположены друг около друга, участвуют в скачкообразных движениях, а при сжатии возникают силы отталкивания, которые мешают изменять объем.

  1) В газообразном   2) В твердом   3) В жидком   4) В газообразном или в жидком

6. Какое из утверждений верно? При переходе вещества из жидкого состояния в твердое

  А) Уменьшается среднее расстояние между его молекулами

  Б) Молекулы начинают сильнее притягиваться друг к другу

  В) Образуется кристаллическая решетка

  1) Только А   2) Только Б   3) Только В   4) А, Б и В

Уровень В

  7. Установите соответствие между физическими понятиями и их примерами.

   К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

  ФИЗИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ                         ПРИМЕРЫ

  А) Физическая величина                       1) Минута 4) Испарение

  Б) Единица измерения                           2) Лед 5) Весы

  В) Измерительный прибор                    3) Время

                                                              

                                                 

  

 

Уровень С

  8. Определите предел измерений мензурки, цену деления и объем жидкости, налитой в мензурку.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ФИЗИКЕ 7 КЛАСС

ТЕМА: «ПЕРВОНАЧАЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ ВЕЩЕСТВА»

ВАРИАНТ 3

 Уровень А

  1. Каким образом ученые смогли увидеть крупные молекулы?

  1) С помощью микроскопа   2) С помощью лупы

  3) Молекулы сфотографировали с помощью электронного микроскопа

  4) Среди ответов нет правильного

2. Явление диффузии в жидкостях свидетельствует о том, что молекулы жидкостей 

  1) движутся хаотично   2) притягиваются друг к другу   3) состоят из атомов

  4) колеблются около своих положений равновесия

3. Какое из утверждений верно?

  А) На расстояниях, сравнимых с размерами самих молекул, заметнее проявляется притяжение

  Б) При уменьшении промежутков между молекулами заметнее проявляется отталкивание

  1) Только А   2) Только Б   3) А и Б   4) Ни А, ни Б

4. Какое общее свойство присуще твердым телам и жидкостям?

  1) Только наличие собственной формы   2) Только наличие собственного объема

  3) Наличие собственной формы и собственного объема   4) Отсутствие собственной формы

5. Расстояние между молекулами вещества много больше размеров самих молекул. Двигаясь во всех направлениях и почти не взаимодействуя друг с другом, молекулы быстро распределяются по всему сосуду. Какому состоянию вещества это соответствует?

  1) Газообразному   2) Жидкому   3) Твердому   4) Жидкому и твердому

6. Какое из утверждений верно? При переходе вещества из жидкого состояния в газообразное

  А) Увеличивается среднее расстояние между его молекулами

  Б) Молекулы почти перестают притягиваться друг к другу

  В) Полностью теряется упорядоченность в расположении его молекул

  1) Только А   2) Только Б   3) Только В   4) А, Б и В

Уровень В

  7. Установите соответствие между физическими понятиями и их примерами.

   К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

  ФИЗИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ                         ПРИМЕРЫ

  А) Физическое явление                        1) Минута       4) Радуга

  Б) Физическое тело                              2) Вода 5) Снежинка

  В) Вещество                                         3) Длина

                                                         

  

 

Уровень С

  8. Определите предел измерений мензурки, цену деления и объем жидкости, налитой в мензурку.

 

  

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ФИЗИКЕ 7 КЛАСС

ТЕМА: «ПЕРВОНАЧАЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ ВЕЩЕСТВА»

ВАРИАНТ 4

 Уровень А

  1. Какое из утверждений верно?

  А) Все вещества состоят из молекул

  Б) Молекулы состоят из атомов

  1) А   2) Б   3) А и Б   4) Ни А, ни Б

2. Благодаря диффузии 

  1) нагревается воздух в комнате при включенных батареях отопления

  2) происходит движение влаги вверх по стеблю растения

  3) распространяются запахи   4) растекается вода по поверхности стола

3. Какое из утверждений верно?

  А) Благодаря взаимному отталкиванию молекул между ними существуют промежутки

  Б) Притяжение между молекулами становится заметным только на расстояниях сравнимых с размерами самих молекул

  1) Только А   2) Только Б   3) А и Б   4) Ни А, ни Б

  4. Какое общее свойство присуще жидкостям и газам?

  1) Только наличие собственной формы   2) Только наличие собственного объема

  3) Наличие собственной формы и собственного объема   4) Отсутствие собственной формы

5. В жидкостях частицы совершают колебания возле положения равновесия, сталкиваясь с соседними частицами. Время от времени частица совершает прыжок к другому положению равновесия. Какое свойство жидкостей можно объяснить таким характером движения частиц?

  1) Малую сжимаемость   2) Текучесть   3) Давление на дно сосуда

  4) Изменение объема при нагревании

6. Какое из утверждений верно? При переходе вещества из твердого состояния в жидкое

  А) Увеличивается среднее расстояние между его молекулами

  Б) Молекулы начинают сильнее притягиваться друг к другу

  В) Разрушается кристаллическая решетка

  1) Только А   2) Только Б   3) Только В   4) А и В

Уровень В

  7. Установите соответствие между физическими понятиями и их примерами.

   К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

  ФИЗИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ                         ПРИМЕРЫ

  А) Физическая величина                       1) Эхо 4) Скорость

  Б) Единица измерения                           2) Водяной пар 5) Секундомер

  В) Измерительный прибор                    3) Килограмм

                                                                                                                           

  

 

Уровень С

  8. Определите предел измерений мензурки, цену деления и объем жидкости, налитой в мензурку.

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ФИЗИКЕ 7 КЛАСС

ТЕМА: «ПЕРВОНАЧАЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ ВЕЩЕСТВА»

ВАРИАНТ 5

 Уровень А

  1. Какое из утверждений верно?

  А) Все вещества состоят из молекул

  Б) Все вещества состоят из атомов

  1) Только А   2) Только Б   3) А и Б   4) Ни А, ни Б

2. Почему в холодном помещении диффузия происходит медленнее, чем в теплом? 

  1) Увеличиваются промежутки между молекулами   2) Увеличиваются скорости движения молекул

  3) Уменьшаются скорости движения молекул   4) Изменяются размеры молекул

  3. Ртутный термометр показал повышение температуры. Выберите верное утверждение.

  А) Увеличились размеры молекул

  Б) Увеличились промежутки между молекулами

  1) Только А   2) Только Б   3) А и Б   4) Ни А, ни Б

4. Какое из приведенных ниже высказываний относится к твердому состоянию вещества?

  1) Не имеет ни собственного объема, ни собственной формы

  2) Имеет собственный объем, но не имеет собственной формы

  3) Имеет собственную форму и объем

  4) Имеет собственную форму, но не имеет собственного объема

  5. Молекулы газа

  1) движутся равномерно и прямолинейно между столкновениями

  2) колеблются вблизи положения равновесия

  3) неподвижны

  4) колеблются вблизи положения равновесия и могут совершать перескоки

  6. Какое из утверждений верно? При переходе вещества из жидкого состояния в газообразное

  А) Уменьшается среднее расстояние между его молекулами

  Б) Молекулы почти перестают притягиваться друг к другу

  В) Полностью теряется упорядоченность в расположении его молекул

  1) Только А   2) Только Б   3) Только В   4) Б и В

Уровень В

  7. Установите соответствие между физическими понятиями и их примерами.

   К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

  ФИЗИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ                         ПРИМЕРЫ

  А) Физическое явление                           1) Сутки 4) Серебро

  Б) Физическое тело                                2) Автомобиль 5) Масса

  В) Вещество                                          3) Эхо

                                                                                                                           

  

 

Уровень С

  8. Определите предел измерений мензурки, цену деления и объем жидкости, налитой в мензурку.

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ФИЗИКЕ 7 КЛАСС

ТЕМА: «ПЕРВОНАЧАЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ ВЕЩЕСТВА»

ОТВЕТЫ

В1

В2

В3

В4

В5

1

1

1

3

3

1

2

2

1

1

3

3

3

3

4

3

3

2

4

2

3

2

4

3

5

1

3

1

2

1

6

4

4

4

4

4

7

312

315

452

435

324

8

40 мл, 2 мл, 34 мл

4 мл, 0,2 мл, 2,4 мл

80 мл, 4 мл, 64 мл

80 мл, 4 мл, 28 мл

20 мл, 1 мл, 18мл

ЕДИНИЦА 9. Текст: «Энергия».

I. Найдите слова в словаре. Запишите их и узнайте.

тепло, звук, лучистая энергия, ядерная энергия, в силу, равняться, увеличивать, уменьшать, поступательное, вращательное, вращать, Рентгеновские лучи, упругие, давление, среда, расщеплять, ядерное деление, синтез, продольная, поперечная, длина волны

II.Прочитай текст. При необходимости воспользуйтесь словарем.

Текст: «Энергия».

Энергию можно определить как способность выполнять работу. Физики классифицируют энергию на несколько типов: кинетическая, потенциальная, тепловая, звуковая, лучистая (например, световая), а также электрическая, химическая и ядерная энергия.

Кинетическая энергия передается движущемуся объекту за счет его движения. Он равен работе, проделанной для ускорения объекта до определенной скорости; это также приравнивается к работе, проделанной для остановки движущегося объекта.Две основные формы кинетической энергии известны как поступательная и вращательная. Первым обладает объект, перемещающийся из одного положения в другое. Второй — это вращающиеся объекты, которые вращаются вокруг оси и поэтому периодически возвращаются в одно и то же положение.

Объект обладает потенциальной энергией в силу своего положения. Два общих типа — это гравитационная и упругая потенциальная энергия.

Объект обладает теплотой, или тепловой энергией, благодаря своей температуре.Фактически, это просто форма кинетической энергии, потому что температура вещества зависит от движения составляющих его атомов или молекул; чем выше его температура, тем быстрее движутся молекулы.

Энергия излучения состоит из электромагнитного излучения и включает радиоволны, видимый свет, ультрафиолетовое и инфракрасное излучение и рентгеновские лучи. Единственная форма энергии, которая может существовать в отсутствие материи, состоит из волнового движения в электрическом и магнитном полях. Лучистая энергия излучается, когда электроны внутри атомов падают с более высокого уровня на более низкий и высвобождают «избыточную» энергию в виде излучения.

Звуковая энергия состоит из движущихся волн давления в такой среде, как воздух, вода или металл. Они состоят из колебаний молекул среды.

Материя, которая приобрела или потеряла электрический заряд, имеет электрическую энергию. Движение зарядов представляет собой электрический ток, который течет между двумя объектами с разными потенциалами, когда они соединяются проводником.

Химической энергией обладают вещества, которые подвергаются химической реакции, например горению.Он хранится в химических связях между атомами, составляющими молекулы вещества.

Ядерная энергия образуется, когда ядра атомов изменяются в результате расщепления или соединения вместе. Процесс расщепления известен как ядерное деление, а соединение — как ядерный синтез. Такие изменения могут сопровождаться высвобождением огромного количества энергии в форме тепла, света и радиоактивности (излучение атомных частиц или гамма-излучение, или и то, и другое).

Когда объект теряет или приобретает один тип энергии, другой вид соответственно приобретается или теряется.Общее количество энергии, которым обладает объект, остается неизменным. Это явление является принципом сохранения энергии, который гласит, что энергия не может быть ни создана, ни уничтожена, а только преобразована в другие формы.

Если рассматривать массу и энергию вместе, общее количество массы и энергии остается неизменным. Следовательно, принцип сохранения массы был преобразован в так называемый принцип сохранения массы-энергии. Теория относительности показывает, что массу и энергию можно считать полностью взаимопревращаемыми, а количество энергии, производимой при разрушении материи, дается хорошо известным уравнением E = mc ² ( E — высвобожденной энергии, м — разрушенная масса, а c — скорость света).

Передача энергии. Энергия часто передается волновыми движениями, и по этой причине изучение волн имеет решающее значение в физике — от волновой механики атома до исследования гравитационных волн, создаваемых черными дырами. В общем, бегущая волна — это движение возмущения от источника, и энергия переносится, когда возмущение движется наружу.

Если создаваемое возмущение параллельно направлению движения энергии, волна называется продольной; звуковые волны относятся к этому типу.Если возмущение перпендикулярно направлению движения энергии — как в случае электромагнитного излучения и волн на поверхности воды — тогда волна поперечная.

Четыре свойства волны можно выделить и математически описать: длину волны, частоту, скорость и амплитуду.

III. Найдите существительное в каждой строке и переведите его. Переведите также подчеркнутые слова.

а) Электрические, тепловые, состоят, претерпевают, поперечные;

б) Частота нормальная, следовательно, включить, изменить;

c) конвертируемый, обладающий, термический, длина волны, определяющий;

г) Продольное, математически, наружу, умножение, уравнение;

д) Помехи, ненормальные, просто испускающие, огромные;

е) Ускорение, в частности, вращательное, ось, невидимая;

г) Перевод, вращение, периодически, нечасто, дирижер.

IV. Практикуйте следующие модели речи.

Паттерн 1. Энергия определяется как способность выполнять работу.

1. электрон — точечное электрическое изменение

2. плазма — четвертое состояние вещества

3. сила — агент, способный изменять состояние покоя или движения объекта

4. масса — сопротивление объекта любому изменению его состояния под действием силы.

5. гравитация — сила взаимного притяжения между объектами, имеющими массу

Образец 2. Физики классифицируют энергию на несколько типов: кинетическая, потенциальная, тепловая, звуковая, лучистая, электрическая, химическая и ядерная.

1. Физические науки в нескольких областях: механика, звук, тепло, электричество и т. Д.

2. частицы на несколько типов: электроны, протоны, нейтроны и т. Д.

3. состояния вещества на несколько типов: твердое, жидкое, газовое, плазменное

4.твердые тела на два типа: «истинные» и аморфные

5. вещества в растворах двух типов: кристаллоиды и коллоиды

6. различные типы движения: линейное, круговое и простое гармоническое движение

Паттерн 3. Две основные формы кинетической энергии известны как поступательная и вращательная.

1. Два раздела физики — экспериментальная и теоретическая физика

2. четыре состояния вещества — твердое, газообразное, жидкое и плазменное

3.три основных типа сил — силы тяжести, трения и силы вязкости

4. два основных типа веществ в растворах — коллоиды и кристаллоиды

5. два типа твердых тел — «истинные» и аморфные

Паттерн 4. Кинетическая энергия объекта достигается благодаря его движению.

1. поступательная энергия — ее движение из одного положения в другое

2. энергия вращения — его вращение вокруг оси

3.потенциальная энергия — ее позиция

4. тепловая энергия — ее температура

5. электрическая энергия — получение или потеря электрического заряда

6. химическая энергия — химическая реакция

Шаблон 5. Изучение волн имеет решающее значение в физике.

1. гравитация 2. частицы 3. энергия 4. состояния вещества

5.необычные состояния вещества 6. 7. твердые 8. жидкости 9. газы

V. Найдите предложения, которых нет в тексте.

VI. Найдите в тексте английские эквиваленты.

VII. Найдите в тексте русские эквиваленты следующих выражений.

VIII.Заполнить недостающие слова.

IX. При необходимости введите предлоги.

X. Определите, истинны ли предложения или нет.

XI. Ответь на вопрос.

XII. Задайте вопрос к следующим предложениям.

XIII. Продиктуйте своим однокурсникам следующие предложения на английском языке. Проверьте их вместе.

XIV. Диктант-перевод.

6 тестов симметрии в ядерной физике | Ядерная физика: ядро ​​материи, топливо звезд

Стандартная модель уже выдержала десятилетия интенсивных экспериментальных исследований.Почему же тогда она не рассматривается как лучшая из возможных теорий природы, «окончательная теория»? Несмотря на успех, Стандартная модель имеет около 19 параметров, которые, по-видимому, произвольны, — числа, происхождение которых не выяснено. Более того, некоторые параметры имеют значения, которые трудно понять. Например, в настоящей Стандартной модели массы нейтрино установлены равными нулю (на самом деле, модель не потребует больших изменений для включения конечной массы нейтрино). Ситуация сильно отличается от ситуации с безмассовым фотоном, потому что в Стандартной модели нет очевидной симметрии, которая учитывает безмассовые нейтрино.В общем, массы частиц изменяются взаимодействиями. Сохранение нулевой физической массы нейтрино, по-видимому, требует заговора: величина голых масс нейтрино и сила взаимодействий должны быть почти точно настроены, чтобы в итоге получить ноль. Физики пришли к мнению, что теории, требующие точной настройки, неестественны и неудовлетворительны.

Всем кваркам приписывается одна треть барионного числа. Пока, согласно эксперименту, барионное число абсолютно сохраняется.Но, как и в случае с нулевыми массами нейтрино, никакая основная симметрия не объясняет сохранение барионного числа. Если бы была симметрия, барионное число должно было быть связано с силой, такой как электрический заряд, но эксперименты не обнаружили силы, которая взаимодействует с барионными числами. Аналогичная проблема возникает и с лептонами: эксперименты, похоже, требуют сохранения лептонных чисел (лептонное число различает лептоны разных поколений) при отсутствии базовой симметрии. При отсутствии веских причин для этих законов сохранения, поиски нарушений барионного и, в частности, лептонного числа продолжают активно проводиться физиками-ядерщиками.

Неудовлетворительные характеристики Стандартной модели указывают на конкретные области для экспериментов. Например, поиск убедительных доказательств ненулевой массы нейтрино — главная цель ядерной физики.

Проверка симметрии

Понимание симметрий, относящихся к поведению физического мира, даже приблизительных симметрий, организует основную физику. Связь между симметриями и законами сохранения является ключевым звеном в этом понимании.Законы сохранения энергии и импульса понимаются как следствие лежащих в основе симметрий относительно перемещений во времени и пространстве. Если законы природы одинаковы повсюду во Вселенной и не меняются во времени, тогда энергия и импульс должны сохраняться абсолютно. Законы сохранения энергии и импульса настолько хорошо проверены и так хорошо установлены, что почти немыслимо, чтобы нарушение когда-либо обнаружилось.

По мере того, как экспериментальные и теоретические инструменты становились все более изощренными, в физику были введены симметрии, отличные от симметрии пространства-времени.Это называется внутренней симметрией. Сохранение электрического заряда — один из примеров. Некоторые связанные внутренние симметрии, впервые изученные в ядерной физике, включают независимость заряда

3 Строение ядер | Ядерная физика: ядро ​​материи, топливо звезд

Ядерное вещество

Хотя тяжелые и даже сверхтяжелые ядра обсуждались выше, природа также дает ядра практически бесконечного размера в плотных ядрах нейтронных звезд, где адронная материя существует как однородная среда, а не сгруппирована в отдельные ядра.Многое из того, что мы узнаем из конечных ядер — природа нуклон-нуклонной силы, роль многонуклонных взаимодействий, коллективные возбуждения и т. Д. — имеет решающее значение для объяснения свойств бесконечной материи. Но многим новым объектам, например материи, почти полностью состоящей из нейтронов, нет аналогов в обычных ядрах.

В отсутствие кулоновских сил основное состояние адронной материи представляет собой однородную жидкость с равным числом протонов и нейтронов. Плотность этой жидкости около 2.5 × 10 ¹⁴ г / куб.см или, что эквивалентно, 0,16 нуклонов на кубический фемтометр. В действительности такая жидкость имеет непомерно большую кулоновскую энергию, и поэтому ее не существует. Однако ядра часто можно рассматривать как относительно стабильные, маленькие капли холодной ядерной материи, и некоторые из их свойств могут быть связаны со свойствами однородной ядерной материи.

В космосе протяженная ядерная материя, имеющая большой избыток нейтронов над протонами и содержащая электроны для нейтрализации электрического заряда протонов, возникает внутри нейтронных звезд и на короткое время в массивных звездах, которые коллапсируют, а затем взрываются как сверхновые.Исследования ядерной материи получили большой импульс после открытия нейтронных звезд в 1968 году и последующего интереса к пониманию сверхновых.

Зависимость давления от плотности и температуры, уравнение состояния, является одним из основных свойств материи. При малых значениях нейтронного избытка (т. Е. Когда числа нейтронов и протонов близки) холодное ядерное вещество представляет собой квантовую жидкость. Он расширяется при нагревании и претерпевает фазовый переход жидкость-газ с расчетной критической температурой примерно 18 МэВ.Напротив, вещество, состоящее только из нейтронов, считается газом даже при нулевой температуре.

Энергии связи и распределения плотности средних и крупных ядер дают информацию об уравнении состояния холодного ядерного вещества при плотностях вплоть до его равновесной плотности и при значениях отношения нейтронов к протонам до 1,5. Имеющихся в настоящее время данных недостаточно для определения уравнения состояния вещества с большим нейтронным избытком, что представляет интерес для астрофизики.Следовательно, экстраполяция полагается на теоретические предсказания уравнения состояния чистого нейтронного вещества. В следующем десятилетии будут предприняты большие усилия по изучению нестабильных ядер, богатых нейтронами, с использованием радиоактивных пучков, как обсуждалось в предыдущем разделе. Эти усилия предоставят важную дополнительную информацию.

Ядра и даже большие куски ядерной материи могут подвергаться глобальным колебаниям, в которых нейтроны движутся против протонов, или, альтернативно, нейтроны и протоны движутся в унисон, вызывая колебания плотности и формы.Эти колебания, концептуально подобные фундаментальным колебаниям колокола или жидкости

9 Взаимодействие и связи с другими отраслями физики и технологий | Физика элементарных частиц: раскрывая секреты энергии и материи

Методы частотного резонанса

привели к экспериментам, которые привели к установлению чувствительных ограничений на эти электрические дипольные моменты. Эти пределы затем могут использоваться для ограничения моделей нарушения CP и T.

Одно из самых фундаментальных предположений современной физики состоит в том, что реальность инвариантна относительно преобразований зарядового сопряжения, четности и симметрии обращения времени (CPT). Если это так, то абсолютные величины масс, зарядов, магнитных моментов и средней продолжительности жизни частицы и ее античастицы будут точно такими же. Измеренные свойства частиц и античастиц могут отличаться, несмотря на CPT-инвариантность, если частицы и античастицы по-разному взаимодействуют с устройством, состоящим только из частиц (например,g., дальнодействующая связь, зависящая от барионного числа), хотя такого взаимодействия пока не наблюдалось.

CPT-инвариантность должна быть подвергнута строгим экспериментальным испытаниям с использованием низкоэнергетических методов атомной физики. Магнитные моменты электрона и позитрона сравнивают с 2 частями на триллион. Для проведения измерений использовались методы с низким энергопотреблением, и прилагаются усилия для повышения точности. Сравнение отношения заряда к массе одного антипротона и одного протона с точностью до нескольких долей на 10 миллиардов, проведенное коллаборацией TRAP, дало тест CPT с такой точностью.Это сотрудничество также разработало методы накопления холодных антипротонов и позитронов при 4 К для производства холодного антиводорода, и в настоящее время занимается разработкой значительно улучшенных тестов CPT с лептонами и барионами, в которых используется лазерная спектроскопия для сравнения свойств холодного водорода и атомов антиводорода. .

ФИЗИКА КОНДЕНСИРОВАННЫХ ВЕЩЕСТВ

Физика конденсированного состояния (CMP) и физика элементарных частиц (EPP) имеют глубокое концептуальное единство.Это примечательно, учитывая, что эти два поля действуют на очень разных шкалах расстояний. CMP имеет дело с масштабами, намного большими, чем атомы, тогда как EPP работает с масштабами, составляющими одну тысячную размера протона или меньше. Однако во многих отношениях между явлениями в этих двух дисциплинах существует глубокое соответствие — как математически, так и физически.

Понимание динамических проблем, возникающих в CMP (например, в сверхпроводниках), может быть применено к глубоким вопросам, относящимся к динамическим областям EPP, таким как квантовая хромодинамика (КХД), понимание шкалы электрослабой физики Стандартной модели и Планковский масштаб силы тяжести.

Перекрестное опыление этих полей исторически было замечательной улицей с двусторонним движением. Например, Ричард Фейнман сначала применил свои методы интеграла по путям к квантовой электродинамике, главной проблеме физики элементарных частиц того времени, а затем к решению основных проблем CMP, таких как поведение сверхтекучего жидкого гелия. Техники диаграмм Фейнмана теперь повсеместно применяются как в CMP, так и в EPP.

Интеллектуальные параллели можно проиллюстрировать на примере сверхпроводника, где CMP задает вопрос: Какова структура состояния наинизшего

Физико — математика, статистика и физика, Школа

Предлагаемые проекты для аспирантуры по физике.

Физические исследования в Школе математики, статистики и физики сосредоточены в следующих областях:

• Новые технологии и материалы (ETM)
• Астрофизическая и геофизическая МГД (AG)
• Космология и квантовая гравитация (CQG)
• Квантовая материя (QM)

Если вы выбираете кандидатскую диссертацию из предложенных нами областей, укажите названия трех ваших лучших проектов и перечислите их в порядке предпочтения.Кандидатам предлагается подать заявку онлайн.

Для получения дополнительной информации о проектах теоретической физики, пожалуйста, свяжитесь с доктором Герасимосом Ригопулосом, а для получения дополнительной информации о проектах экспериментальной физики, пожалуйста, свяжитесь с доктором Алексеем Козиковым.

Фотоника

Фотоника

Освоение фотона и его применения стало одним из важнейших двигателей инноваций для современного общества и его экономики.

Успешные кандидаты будут проводить исследовательскую программу в одной из областей:

• квантовая оптика
• нелинейная фотоника
• материаловедение
• фундаментальная физика

Работа будет проводиться в фотонной лаборатории мирового класса с оборудованием и лазерами, которые находятся на переднем крае исследований.

Руководитель: Проф Ноэль Хили

2D материалы и зондирование

2D материалы и зондирование

Графен — это лишь один из целого класса 2D-материалов, характеризующихся толщиной всего в один атом.

Одно из свойств 2D-материалов состоит в том, что они буквально все поверхности! Это делает их идеально подходящими для нас в качестве сенсорных элементов:

• датчики газа
• тензодатчики
• датчики электрохимические

Мы заинтересованы в сенсорных приложениях для 2D материалов.От исследования механизма трансдукции до решения реальных проблем, таких как мониторинг инфраструктуры и здоровье.

Руководитель: Д-р Тоби Халлам

Технология наноэлектроники

Технология наноэлектроники

Недавно мы показали, что структура и геометрия наноструктурированных контактов могут улучшить электропроводность переходов металл-полупроводник по сравнению со стандартными контактами (см. Статью doi: 10.1021 / acsami.7b06595).

В этом проекте вы охарактеризуете электрические и физические характеристики этих наноструктурированных контактов с помощью электронного микроскопа и анализа изображений. Это даст возможность использовать несколько приложений в низкотемпературной электронике, технологии устройств и преобразовании энергии.

Материалы для недорогого определения состояния окружающей среды

Материалы для недорогого определения состояния окружающей среды

Правительство практически не занимается мониторингом Северного моря, несмотря на то, что есть много млекопитающих (дельфины, киты и т. Д.) И других животных, которые могут пострадать от пластикового загрязнения и стоков с сельскохозяйственных удобрений.

Активистам и агентствам не хватает ресурсов, так как современные технологии мониторинга очень дороги.

В рамках этого проекта будет изучена возможность использования цифровых прототипов (например, специальных материалов для 3D-печати для модификации коммерческой электроники) для использования в качестве недорогих датчиков окружающей среды посредством полевых испытаний в сотрудничестве с местными партнерами.

Руководитель: профессор Ник Райт

Моделирование материалов из первых принципов

Моделирование материалов из первых принципов

Надежное теоретическое предсказание свойств материалов имеет огромное значение в современном мире.

Наша группа использует сложные методы и алгоритмы для моделирования материалов на основе фундаментальных уравнений квантовой механики. Мы стремимся предсказать такие свойства без эмпирических данных.

Это быстро меняющаяся и захватывающая область исследований, в которой постоянно совершенствуются методы в сочетании с все более мощными суперкомпьютерами. Кроме того, навыки, полученные в области численного анализа и вычислительной физики, можно легко передавать.

Проекты доступны как в методологической разработке, так и в применении методов.

Руководитель: Д-р Марк Рэйсон и д-р Джон Госс

Метаматериалы, плазмоника и взаимодействие света с веществом

Метаматериалы, плазмоника и взаимодействие света и вещества

Метаматериалы (искусственные электромагнитные среды) могут обеспечить полный контроль взаимодействия света с веществом путем произвольной настройки электромагнитного отклика вещества.

Их можно применять в различных частотных диапазонах, например:

• акустика
• микроволновая печь
• Терагерц
• оптика

Они предлагают большие возможности в таких приложениях, как левитация, маскировка невидимости, плазмоника и квазиоптические устройства, и многие другие.

Наша группа сосредоточена на теоретическом и численном исследовании метаматериалов и метаповерхностей (2D версия) от их основных принципов и их приложений до пространственного манипулирования распространением волн.

Руководитель: Д-р Виктор Пачеко Пена

Моделирование материалов для устройств наноуровня

Моделирование материалов для устройств наноуровня

Нитрид галлия, хотя и относительно незрелый, считается прорывной технологией и уже находит применение в коммуникациях, электромобилях и производстве электроэнергии.Если бы мы могли заменить кремний нитридом галлия, мы могли бы сэкономить 1 триллион фунтов стерлингов в год только на мировых затратах на энергию.

Для реализации этой экономии энергии необходимо преодолеть ряд проблем. Наша группа использует сочетание аналитической теории и высокопроизводительного компьютерного моделирования для изучения глубоких изменений, которые происходят на наномасштабе в устройствах с агрессивным масштабированием нитрида галлия.

Проектов доступны в:

• Моделирование методом Монте-Карло как разработка, так и применение
• теория ограниченных электронов и фононов в наноструктурах

Руководитель: д-р Анджела Дайсон

Оптоэлектроника ван-дер-ваальсовых гетероструктур

Оптоэлектроника ван-дер-ваальсовых гетероструктур

С момента появления графена в 2004 году исследования двумерных (2D) материалов росли беспрецедентными темпами.Они толщиной в один атом. Семейство таких материалов включает графен, дихалькогениды и трихалькогениды переходных металлов, гексагональный нитрид бора, фосфорен, силицен, германен, 2D оксиды и многие другие.

Они охватывают широкий спектр свойств и дают возможность создавать искусственные материалы, складывая их друг на друга в стиле Lego, слой за слоем в выбранной последовательности. Свойства полученных структур, так называемых гетероструктур Ван-дер-Ваальса, можно адаптировать к конкретным приложениям в зависимости от материалов, из которых они состоят.Примеры таких структур включают полевые транзисторы, туннельные транзисторы, светоизлучающие диоды, лазеры и т. Д. Учитывая большое количество доступных 2D-материалов, количество их комбинаций может быть огромным. Более того, взаимная ориентация слоев, слабо удерживаемых силами Ван-дер-Ваальса в гетероструктуре, может резко изменить ее свойства. В результате появляется много возможностей для поиска и изучения экзотических или новых физических явлений.

Основное внимание будет уделено экспериментальному исследованию оптоэлектронных свойств светоизлучающих гетероструктур, в частности, однофотонного излучения и испускания различных типов экситонов в одиночных и двойных квантовых ямах.Кандидат получит различные навыки в области нанотехнологий, оптических измерений и измерений электронного переноса, сканирующей зондовой микроскопии и разработки приборов. Кандидат будет иметь доступ к измерительному оборудованию мирового класса и чистым помещениям в Университете Ньюкасла.

Руководитель : Козиков Алексей

Спин, магнетизм и электроника в наноустройствах

Спин, магнетизм и электроника в наноустройствах

Двумерные (2D) материалы, такие как графен, присужденный Нобелевской премией по физике, являются одной из самых активных тем исследований в физике, материаловедении и технике из-за их выдающихся механических, электрических, оптических свойств и свойств спинтроники.В Ньюкасле мы заинтересованы в использовании различных квантовых степеней свободы (вращения, псевдоспина и долины) в гетероструктурах с литографическим рисунком, основанных на новых 2D-материалах, для приложений в энергоэффективных информационных технологиях. Ниже вы найдете доступные темы проектов вместе с нашими соответствующими публикациями:

• Новые электронные устройства на основе 2D-материалов (Nature 587, 72-77 (2020), Nature 560, 340 (2018))
• 2D (топологические) магниты (Nature Nano., 14, 674-678 (2019), Nature Comm., 11, 1-7 (2020))
• Электронный спиновой перенос и физика близости в 2D-материалах (Nature Phys., 13, 888-894 (2017), Rev. Mod. Phys., 92 (2), 021003 (2020))
• Спиновые логические схемы.

Дополнительную информацию можно найти на сайте нашей группы.

Руководитель : Д-р Ахмет Авсар

Плавучие магнитные поля на Солнце

Плавучие магнитные поля на Солнце

Считается, что сложные магнитные структуры (корональные петли и протуберанцы), которые появляются на поверхности Солнца, возникают на дне зоны солнечной конвекции.Здесь магнитное поле растягивается и усиливается, пока не станет плавучим и не поднимется на поверхность. Однако детали этого процесса магнитной плавучести плохо изучены и сильно зависят от вращения и сжимаемости Солнца.

Этот проект объединит аналитическую теорию с численным моделированием с высоким разрешением, чтобы определить, как магнитная плавучесть действует в условиях недр Солнца. Мы также рассмотрим роль, которую структуры восходящего магнитного поля играют в общем динамо-процессе Солнца.

Мы не предполагаем никаких предварительных знаний в области физики Солнца. Очень важно хорошее понимание гидродинамики.

Руководители: Д-р Тоби Вуд и д-р Пол Бушби

Звездная динамика и эволюция

Звездная динамика и эволюция

На эволюцию звезд и их окончательную гибель влияют гидродинамические процессы, происходящие внутри их недр на протяжении всей их жизни.

Динамические процессы, такие как конвекция, вращение, волны и магнетизм, сильно влияют на то, как эти звезды взрываются, химически обогащают галактическую среду и свойства звездного остатка.

Этот проект будет включать использование многомерных гидродинамических процессов для понимания этих динамических процессов и их вклада в звездную эволюцию. Используя это понимание в сочетании с наблюдательными ограничениями, мы разработаем одномерные рецепты для использования в стандартных моделях звездной эволюции.

Руководитель: Профессор Тамара Роджерс

Магнитные поля нейтронной звезды

Магнитные поля нейтронной звезды

Нейтронные звезды — чрезвычайно плотные и быстро вращающиеся объекты.У них самые сильные магнитные поля во Вселенной. Обычные звезды питаются за счет ядерных реакций. Нейтронные звезды питаются от своих огромных резервуаров вращательной и магнитной энергии.

Нейтронная звезда имеет твердую внешнюю кору, окружающую сверхтекучее ядро. Внутри этого ядра вращение и магнитное поле «квантуются» в тонкие нити, называемые вихрями и магнитными трубками.

В рамках этого проекта будет разработана модель динамики вихрей в ядре звезды и их взаимодействия с сильным магнитным полем.Мы будем основывать нашу модель на модифицированных соответствующим образом уравнениях жидкости, которые учитывают сверхтекучую природу ядра.

Требуются базовые знания гидродинамики, а также интерес к развитию вычислительных навыков.

Руководители: Доктор Тоби Вуд и профессор Карло Ф. Баренги

Наблюдательная космология в эпоху большого количества данных

Наблюдательная космология в эпоху большого количества данных

Космология переживает эпоху беспрецедентного обилия данных, с уже имеющимися мощными наблюдениями и ближайшими обзорами следующего поколения.Это богатство данных дает прекрасную возможность определить природу таинственной темной энергии, которая составляет 70% Вселенной. В рамках этого докторского проекта будут разработаны важнейшие передовые методы анализа данных современных космологических исследований и будут применяться эти и другие методы к существующим данным, чтобы по-новому взглянуть на состав, историю и физические законы нашей Вселенной.

Руководитель: Д-р Даниэль Леонард

Космологические сверхтекучие жидкости

Космологические сверхтекучие жидкости

Наше понимание темной материи остается неуловимым, несмотря на недавние успехи.Недавняя революционная идея предполагает, что темная материя действительно может существовать в форме гигантской космической сверхтекучей жидкости, волновые явления которой охватывают тысячи световых лет. Такие исследования, все еще находящиеся в зачаточном состоянии, до сих пор проводились только в простой невзаимодействующей конденсатной картине скалярной темной материи.

Цель этого амбициозного междисциплинарного проекта (под руководством космологов и теоретиков холодного атома) — использовать стохастические методы, принятые в ультрахолодной атомной физике, где они предлагают точное количественное согласие с контролируемыми экспериментами, для понимания таких космических сверхтекучих жидкостей.Мы стремимся выйти за рамки простых моделей, используемых на сегодняшний день, и включить, например, эффекты самовзаимодействия, а также допустить сосуществование частиц темной материи как в конденсированном, так и в газоподобном неконденсированном компоненте, разделенных фазовый переход.

Цель этого амбициозного проекта — понять бозе-эйнштейновскую конденсацию в космологических масштабах, особенно в условиях, когда фазовый переход фактически вызван самоколлапсом под действием силы тяжести. Наше численное моделирование будет отображать соответствующее пространство параметров и в конечном итоге может привести к наложению ограничений в сочетании с астрофизическими наблюдениями.

Руководители: доктор Герасимос Ригопулос (космология) и профессор Ник Прукакис (холодные атомы)

Большой взрыв и инфляция

Большой взрыв и инфляция

Основная цель нашей космологической программы — поиск прямых наблюдательных признаков космологических моделей ранней вселенной, уделяя особое внимание роли квантовых процессов в период космологической инфляции. Этот докторский проект охватывает актуальные аспекты очень ранней вселенной, в том числе:

• квантовая теория большого взрыва и происхождение времени
• исследования инфляционных моделей с квантовой гравитацией и бозонами Хиггса
• моделей, которые пытаются объяснить происхождение изначальных магнитных полей

Руководитель: Проф Ян Мосс

Крупномасштабная структура Вселенной

Крупномасштабная структура Вселенной

Наблюдательная космология в последние годы претерпела революцию из-за доступности высококачественных данных спутниковых наблюдений.Это позволяет попытаться выяснить, что составляет доминирующую форму материи во Вселенной. Это также помогает нам понять таинственную темную энергию, которая разделяет Вселенную. Этот докторский проект пытается подогнать модели темной материи и темной энергии к наблюдениям крупномасштабной структуры с использованием новых подходов и новых теорий темной энергии.

Руководители: Проф. Ян Мосс

Космическая крупномасштабная структура

Космическая крупномасштабная структура

Космическая крупномасштабная структура — это скелет материи самых больших масштабов во Вселенной.Галактики прослеживают этот крупномасштабный скелет темной материи и образуют большие гравитационно связанные структуры темной материи. Благодаря предстоящим крупным исследованиям галактик, таким как Евклид и LSST, мы сможем отслеживать рост структуры во времени в больших объемах. Это станет космической лабораторией для тестирования космологии, фундаментальной физики и астрофизики с крупномасштабной структурой. Чтобы извлечь максимальный объем информации из обзоров галактик, нам нужны а) точные модели гравитационной динамики доминирующего компонента темной материи и б) мощная статистика, отражающая ключевые аспекты гравитационной кластеризации.

Этот докторский проект решит эти две взаимосвязанные задачи. Во-первых, мы будем использовать новые методы для описания гравитационной динамики темной материи, например, используя квантово-классическое соответствие. Цель состоит в том, чтобы разработать новые аналитические и вычислительные инструменты для решения временной эволюции темной материи и поиска сигнатур конкретных кандидатов в темную материю. Во-вторых, мы разработаем статистику кластеризации, которая фиксирует негауссовские свойства распределения материи на поздних временах.Идея состоит в том, чтобы использовать золотую середину простой статистики, которую легко измерить и которую можно точно предсказать в нелинейном режиме. Таким образом, мы будем стремиться улучшить стандартный анализ, основанный на двухточечной статистике, чтобы получить уникальное понимание космологии, фундаментальной физики и астрофизики.

Руководитель: д-р Кора Улеманн

Измерение силы тяжести и аккреции с помощью пульсаров

Измерение силы тяжести и аккреции с помощью пульсаров

Нейтронные звезды представляют собой чрезвычайно плотный пепел, оставшийся после звездных взрывов.Они часто имеют сильные магнитные поля и быстро вращаются, и это сочетание часто приводит к тому, что кажется, что они пульсируют с чрезвычайной регулярностью. Мы называем эти объекты «пульсарами», и их измеримое вращение дает возможность проводить точные измерения в некоторых из самых экстремальных астрофизических сред, доступных для наблюдения.

Этот проект будет использовать существующие наблюдения, а также запрашивать и проводить новые наблюдения пульсарных систем. Эти наблюдения будут сильно ограничивать теоретические модели того, как материя падает на нейтронные звезды, и фактически исследуют детали того, как работает гравитация — ведет ли она себя так, как предсказывал Эйнштейн?

Требуется понимание основ астрономических наблюдений и анализа данных, а также интерес к пониманию моделей этих явлений и способов их проверки.

Руководитель: д-р Энн Арчибальд

Квантовые капли

Квантовые капли

Знаменательные эксперименты с атомными квантовыми газами с 2017 года продемонстрировали новую форму квантовой материи — квантовую каплю. Эти капли обладают несколькими необычными свойствами:

• они сверхтекучие — это означает, что они не имеют вязкости и могут поддерживать вечный поток
• они самонесущие — как звезды под действием собственного притяжения
• они также имеют такую ​​высокую плотность частиц, что квантово-механические флуктуации и корреляции, обычно незначительные в газовой фазе, становятся значительными

Эти уникальные особенности выводят капли на передний план для изучения экзотической физики, такой как лабораторные аналоги нейтронных звезд и высококоррелированных квантовых систем, а также разработки новых технологий, таких как сверхточные датчики.

В рамках этого своевременного проекта будут разработаны вычислительные и / или аналитические модели капель для изучения этих современных возможностей.

Руководители: Д-р Ник Паркер и д-р Том Биллам

Феррожидкости становятся квантовыми

Феррожидкостные становятся квантовыми

Охлаждение газа из магнитных атомов до абсолютного нуля создает так называемую квантовую феррожидкость, которая объединяет два из самых необычных типов жидкости — квантовую жидкость и феррожидкость.

Квантовые жидкости — это жидкости, в которых преобладает квантовая механика. У них нет вязкости, они могут течь вечно и хорошо известны в контексте сверхтекучего гелия и атомарных конденсатов Бозе-Эйнштейна.

Между тем, феррожидкости представляют собой жидкости из магнитных частиц, которыми можно управлять и направлять с помощью магнитных полей (действительно, они были впервые созданы НАСА в качестве ракетного топлива для использования в условиях невесомости), порождают удивительные закономерности (попробуйте поискать в Google «феррожидкости» ”) И нашли широкое технологическое применение.

Какие странные поведения возникают, когда феррожидкости становятся квантовыми?
Как мы можем управлять ими с помощью магнитных полей?
А что они могут рассказать нам об основах магнетизма и квантовой физики?

Эти и многие другие вопросы будут изучены с использованием новейших вычислительных и / или аналитических подходов.

Руководители: д-р Ник Паркер и д-р Эндрю Бэггэйли

Атомтроника: новая развивающаяся квантовая технология

Атомтроника: новая развивающаяся квантовая технология

Представьте себе схему с нейтральными атомными носителями вместо электронов и дырок.Наиболее очевидными особенностями, которые являются результатом такой конструкции, будут уменьшенная скорость декогеренции из-за зарядовой нейтральности атомных токов, возможность реализовать квантовые устройства с фермионными или бозонными носителями, а также настраиваемое взаимодействие носителя-носитель от слабого до сильного. , от короткого к дальнему, от привлекательного к отталкивающему по типу. Быстрый прогресс в области ультрахолодных атомов и миниатюризации устройств воплощает эту мечту в реальность.

Недавно появившаяся область атомной электроники связана с использованием ультрахолодной атомной материи для создания устройств, которые предлагают новые возможности для точных измерений, включая определение вращения.Первый прототип атомной электронной схемы был экспериментально продемонстрирован в 2014 году, и с тех пор эта область стремительно развивалась. Название атомтроника было придумано по аналогии с электроникой. Это относится к схемам, в которых ультрахолодные атомы используются для создания атомных аналогов электронных компонентов, таких как транзисторы и диоды. Замкнутые атомные цепи облегчаются ловушками в форме пончика для атомов, в то время как атомная динамика контролируется движущимися лазерными лучами, которые обеспечивают минимальный перенос вещества через так называемый « джозефсоновский переход », который действует как слабое звено между различными частями квантовая жидкость.

Этот проект направлен на изучение ряда таких экспериментально доступных в настоящее время устройств атомной электроники с использованием собственного современного численного моделирования с непосредственным применением результатов к экспериментальным измерениям и прототипам схем. Предполагаемые результаты включают подробное понимание атомно-электронного устройства квантовой интерференции или прецизионного датчика вращения, элементарная демонстрация которого уже была проведена в лаборатории Лос-Аламоса в США

.

Руководитель: Проф Ник Прукакис

квантовые смеси

квантовые смеси

Мы хорошо знаем, что происходит, когда две классические системы взаимодействуют: они могут смешиваться (например,грамм. молоко и вода), или разделенные по фазам (например, масло и вода). Что происходит тогда, когда две квантовые жидкости перекрываются? Это в решающей степени зависит от силы их взаимодействия, причем квантовая природа системы многих тел устанавливает новые правила для их взаимодействия — в решающей степени также в зависимости от того, состоит ли атомная система из бозонных или фермионных частиц.

Целью этого проекта является изучение статических и динамических свойств таких многокомпонентных систем, мотивированных экспериментами с множеством различных смесей ультрахолодных квантовых газов при температурах ниже микрокельвина.

Вопросы для изучения:

• Как такие квантовые смеси возникают из своих классических систем через фазовый переход?
• В чем разница между бозонной или фермионной природой отдельных компонентов и чем двойная сверхтекучая жидкость (т.е. жидкость, в которой как бозонная, так и фермионная компоненты смеси Бозе-Ферми являются сверхтекучими) отличается от других смесей?
• В частности, как вращение влияет на динамику квантовых смесей? (вопрос косвенного отношения к ядрам нейтронных звезд)
• Как наличие внешней (электромагнитной) связи между различными компонентами влияет на свойства системы?

Такие вопросы будут решаться в тесном сотрудничестве с европейскими экспериментальными группами, где такие эксперименты уже проводятся.

Руководитель: Проф Ник Прукакис

Устройства Atomtronic

Устройства Atomtronic

Экспериментальные достижения последнего десятилетия открывают эру квантовых устройств, таких как датчики и интерферометры. У них есть потенциал превзойти своих классических предшественников по:

• чувствительность
• надежность
• миниатюризация

Одна из парадигм создания таких устройств включает использование ультрахолодных атомов в качестве квантового элемента.Это привело к созданию «атомтронных» аналогов электронных (и оптических) устройств, в которых электроны (или свет) заменены сверхтекучим током ультрахолодных атомов. Эту атомарную сверхтекучую жидкость можно заставить течь без вязкости через каналы тщательно продуманной формы, подобно тому, как электричество течет по цепям, и свет проходит через фотонные среды, такие как оптические волокна или нелинейные кристаллы. Благодаря многочастичным квантовым эффектам, присущим атомной сверхтекучей жидкости, атомтроника может найти применение в создании сверхчувствительных сенсоров и интерферометров с квантовым усилением.

В рамках этого проекта будут разработаны вычислительные и аналитические модели новых атомно-электронных устройств квантовой интерференции. В частности, мы будем связываться с последними разработками в квантовой электронике, чтобы создавать и разрабатывать новые предложения для устройств атомной электроники, которые демонстрируют улучшенные квантовые характеристики.

S Супервизоры: Д-р Том Биллам и д-р Клайв Эмари

Космологические сверхтекучие жидкости

Космологические сверхтекучие жидкости

Наше понимание темной материи остается неуловимым, несмотря на недавние успехи.Недавняя революционная идея предполагает, что темная материя действительно может существовать в форме гигантской космической сверхтекучей жидкости, волновые явления которой охватывают тысячи световых лет. Такие исследования, все еще находящиеся в зачаточном состоянии, до сих пор проводились только в простой невзаимодействующей конденсатной картине скалярной темной материи.

Цель этого амбициозного междисциплинарного проекта (под руководством космологов и теоретиков холодного атома) — использовать стохастические методы, принятые в ультрахолодной атомной физике, где они предлагают точное количественное согласие с контролируемыми экспериментами, для понимания таких космических сверхтекучих жидкостей.Мы стремимся выйти за рамки простых моделей, используемых на сегодняшний день, и включить, например, эффекты самовзаимодействия, а также допустить сосуществование частиц темной материи как в конденсированном, так и в газоподобном неконденсированном компоненте, разделенных фазовый переход.

Цель этого амбициозного проекта — понять бозе-эйнштейновскую конденсацию в космологических масштабах, особенно в условиях, когда фазовый переход фактически вызван самоколлапсом под действием силы тяжести. Наше численное моделирование будет отображать соответствующее пространство параметров и в конечном итоге может привести к наложению ограничений в сочетании с астрофизическими наблюдениями.

Руководители: доктор Герасимос Ригопулос (космология) и профессор Ник Прукакис (холодные атомы)

Завязана турбулентность?

Завязана турбулентность?

Математики, физики и инженеры изучают турбулентность более века. Практически все исследования этой фундаментальной проблемы естествознания сосредоточили внимание на двух аспектах:

• геометрия
• динамика турбулентности

По сравнению с этим, третьему не менее важному аспекту уделялось мало внимания: топологии.

Это несмотря на то, что пионеры гидродинамики XIX века, такие как Кельвин и Гельмгольц, уже знали о возможности скручивания, сцепления и образования вихрей. К сожалению, до недавнего времени единственные вихревые структуры, которые можно было создать в лаборатории, были либо очень простыми (например, вихревые кольца), либо чрезвычайно сложными (например, турбулентность): отсутствовал «атом водорода» топологической сложности. Эта ситуация внезапно изменилась в 2013 году, когда Клекнер и Ирвин из Чикагского университета показали, что в контролируемых и воспроизводимых лабораторных условиях можно создавать трилистные вихревые узлы.Этот прорыв вызывает сейчас большой интерес к изучению топологии вихрей и турбулентности.

Целями проекта являются:

• выполнить численное исследование турбулентных течений, решив основные уравнения Эйлера или Навье-Стокса
• ищите доказательства узловатых структур.

Цели:

• определить и количественно оценить топологическую сложность турбулентности
• , чтобы изучить возможность законов масштабирования

Вы должны интересоваться гидродинамикой и методами вычислительной математики.Вы должны быть готовы изучить инструменты из других соответствующих дисциплин, таких как теория узлов.

Руководители: Профессор Карло Ф. Баренги и доктор Эндрю Баггейли

Исследование природы движения сверхтекучих жидкостей в квантовом масштабе

Исследование природы движения сверхтекучих жидкостей в квантовом масштабе

Недавние эксперименты в Эдмонтоне (Канада) и Гренобле (Франция) показали, что стало возможным точно регистрировать движение сверхтекучего гелия в полостях микронного размера (1) или с помощью консольных зондов микронного размера (2).Эти экспериментальные методы открыли новые захватывающие проблемы гидродинамики, такие как управляемый переход от трехмерной турбулентности к двумерной (которая, вопреки ожиданиям энтропии, может развить крупномасштабный порядок) или контролируемые измерения напряженности и пересоединений. квантованных вихревых линий. В то же время стало возможным реалистично численно моделировать движение квантованных вихревых линий вблизи границ, которые обязательно являются грубыми в атомном масштабе ядра вихря (3,4).

Целью этого проекта является решение двух упомянутых выше проблем путем численного решения основного уравнения Гросса-Питаевского, установления прямой связи с экспериментами и выявления природы движения сверхтекучих жидкостей на квантовых масштабах.

(1) Е. Варга и др., Physical Review Letters, 125, 025301 (2020)

(2) Дж. Салорт и др., Обзор научных инструментов, 83, 125002 (2012)

(3) G Stagg et al, Physical Review Letters, 118, 135301 (2017)

(4) Н. Кипфер и др., Physical Review B, 102, 144520 (2020)

Руководитель : Проф. Карло Ф. Баренги

Наблюдательная космология в эпоху большого количества данных

Наблюдательная космология в эпоху большого количества данных

Космология переживает эпоху беспрецедентного обилия данных, с уже имеющимися мощными наблюдениями и ближайшими обзорами следующего поколения.Это богатство данных дает прекрасную возможность определить природу таинственной темной энергии, которая составляет 70% Вселенной. В рамках этого докторского проекта будут разработаны важнейшие передовые методы анализа данных современных космологических исследований и будут применяться эти и другие методы к существующим данным, чтобы по-новому взглянуть на состав, историю и физические законы нашей Вселенной.

Руководитель: Д-р Даниэль Леонард

Измерение силы тяжести и аккреции с помощью пульсаров

Измерение силы тяжести и аккреции с помощью пульсаров

Нейтронные звезды представляют собой чрезвычайно плотный пепел, оставшийся после звездных взрывов.Они часто имеют сильные магнитные поля и быстро вращаются, и это сочетание часто приводит к тому, что кажется, что они пульсируют с чрезвычайной регулярностью. Мы называем эти объекты «пульсарами», и их измеримое вращение дает возможность проводить точные измерения в некоторых из самых экстремальных астрофизических сред, доступных для наблюдения.

Этот проект будет использовать существующие наблюдения, а также запрашивать и проводить новые наблюдения пульсарных систем. Эти наблюдения будут сильно ограничивать теоретические модели того, как материя падает на нейтронные звезды, и фактически исследуют детали того, как работает гравитация — ведет ли она себя так, как предсказывал Эйнштейн?

Требуется понимание основ астрономических наблюдений и анализа данных, а также интерес к пониманию моделей этих явлений и способов их проверки.

Руководитель: д-р Энн Арчибальд

Как сверхмассивные черные дыры меняют жизнь галактик?

Как сверхмассивные черные дыры меняют жизнь галактик?

Этот проект посвящен использованию новейших наблюдений за галактиками, чтобы понять физику, лежащую в основе того, как сверхмассивные черные дыры влияют на эволюцию галактик. Рост галактики (то есть скорость звездообразования) регулируется количеством доступного газа. Это определяется балансом между притоком газа в галактику и истечением газа из галактики (т.э., ветры). Истечение газа вызвано энергетическими процессами, в частности, когда сверхмассивные черные дыры растут и становятся известными как «активные галактические ядра» (AGN). В рамках проекта будут рассмотрены ключевые вопросы эволюции галактик, такие как: « Как AGN выделяет энергию в масштабах всей галактики? » И « Есть ли какие-либо доказательства воздействия AGN на звездообразование? ».

Студент присоединяется к международной команде «Quasar Feedback Survey», в которую входят наблюдатели и теоретики, занимающиеся этими вопросами.В этом многоволновом обзоре галактик находятся самые мощные АЯГ (так называемые квазары) с многоволновыми наблюдениями. Эти наблюдения предназначены для того, чтобы поймать AGN « в процессе » инжекции энергии в свои родительские галактики. Благодаря обширным доступным данным, проект отличается большой гибкостью в зависимости от того, какие аспекты наиболее интересны студенту.

Дополнительная информация об опросе Quasar Feedback Survey: https://blogs.ncl.ac.uk/quasarfeedbacksurvey/

Подробнее об исследовательской группе: https: // blogs.ncl.ac.uk/astro-obs/

Дополнительная информация о Крисе Харрисоне: https://www.mas.ncl.ac.uk/christopher.harrison/

Руководитель : Д-р Крис Харрисон

Подготовка к работе с крупнейшим в мире телескопом: раскрытие секретов далеких галактик

Подготовка к работе с крупнейшим в мире телескопом: раскрытие секретов далеких галактик

Чрезвычайно большой телескоп (ELT) — это телескоп диаметром 39 м, который уже строится в пустыне Атакама в Чили и готов к работе в ближайшие несколько лет.По сравнению с нынешними передовыми телескопами (размером ~ 8-10 м) он значительно улучшит светосилу и пространственное разрешение. Это означает, что он сможет революционизировать наше понимание многих астрофизических процессов, происходящих в самой далекой Вселенной. Из-за огромных затрат на работу телескопа каждую ночь нельзя терять время зря, и очень важно, чтобы астрономы были полностью готовы к его использованию до того, как он начнет работать. Например, путем планирования наилучших стратегий проведения наблюдений и знания того, как быстро преобразовать свет, собранный телескопом, в изображения и спектры, на основе которых могут быть сделаны научные открытия.Студент присоединится к международной команде астрономов, которой поручена эта подготовительная работа.

Этот проект будет сосредоточен, в частности, на подготовке к спектроскопическим наблюдениям далеких галактик и активных ядер галактик (AGN) с помощью инструментов HARMONI и / или MOSAIC. Учащийся исследует, как при наблюдении с помощью этих спектрографов появляются области образования звезд и ветров, вызываемых растущими сверхмассивными черными дырами в далеких галактиках. Используя комбинацию данных, полученных с помощью современных передовых технологий, и моделирования галактик, они оптимизируют методы анализа для извлечения ключевой физической информации о галактиках и черных дырах из данных моделирования.В случае успеха эти методы могут быть применены к реальным данным наблюдений, когда телескоп начнет работу через несколько лет.

Подробнее об исследовательской группе: https://blogs.ncl.ac.uk/astro-obs/

Дополнительная информация о Крисе Харрисоне: https://www.mas.ncl.ac.uk/christopher.harrison/

Руководитель : Д-р Крис Харрисон

физика | Определение, ветви и значение

Традиционно организованные отрасли или области классической и современной физики очерчены ниже.

Под механикой обычно понимается изучение движения объектов (или их отсутствия движения) под действием данных сил. Классическую механику иногда считают разделом прикладной математики. Он состоит из кинематики, описания движения и динамики, изучения действия сил, вызывающих движение или статическое равновесие (последнее составляет науку о статике). Предметы квантовой механики 20-го века, имеющие решающее значение для изучения структуры материи, субатомных частиц, сверхтекучести, сверхпроводимости, нейтронных звезд и других основных явлений, а также релятивистской механики, важной, когда скорости приближаются к скорости света, являются формами механики, которая будет будет обсуждаться позже в этом разделе.

Иллюстрация закона упругости материалов Роберта Гука

Иллюстрация закона упругости материалов Гука, показывающая растяжение пружины пропорционально приложенной силе, из книги Роберта Гука Lectures de Potentia Restitutiva (1678).

Photos.com/Jupiterimages

В классической механике законы изначально сформулированы для точечных частиц, в которых игнорируются размеры, форма и другие внутренние свойства тел.Таким образом, в первом приближении даже объекты размером с Землю и Солнце рассматриваются как точечные, например, при расчете орбитального движения планет. В динамике твердого тела также рассматриваются удлинение тел и их массовое распределение, но предполагается, что они неспособны к деформации. Механика деформируемого твердого тела — это упругость; гидростатика и гидродинамика рассматривают жидкости в покое и в движении соответственно.

Три закона движения, изложенные Исааком Ньютоном, составляют основу классической механики, вместе с признанием того, что силы являются направленными величинами (векторами) и соответственно сочетаются.Первый закон, также называемый законом инерции, гласит, что, если на него не действует внешняя сила, покоящийся объект остается неподвижным или, если он движется, он продолжает двигаться по прямой с постоянной скоростью. Следовательно, равномерное движение не требует причины. Соответственно, механика концентрируется не на движении как таковом, а на изменении состояния движения объекта в результате действующей на него чистой силы. Второй закон Ньютона уравнивает результирующую силу, действующую на объект, со скоростью изменения его количества движения, которое является произведением массы тела и его скорости.Третий закон Ньютона, закон действия и противодействия, гласит, что при взаимодействии двух частиц силы, оказываемые каждой на другую, равны по величине и противоположны по направлению. Взятые вместе, эти механические законы в принципе позволяют определять будущие движения набора частиц, при условии, что их состояние движения известно в какой-то момент, а также силы, которые действуют между ними и на них извне. Из этого детерминированного характера законов классической механики в прошлом делались глубокие (и, вероятно, неверные) философские выводы, которые даже применялись к истории человечества.

Законы механики, лежащие на самом базовом уровне физики, характеризуются определенными свойствами симметрии, примером чему служит вышеупомянутая симметрия между силами действия и противодействия.