Нейтринные осцилляции
Геометрическая визуализация двух- и трёхмерной картины осцилляций нейтрино.
Анимации
Научные анимации NeutrinoHit по темам. Кадр запускает ролик прямо на странице; кнопки под описанием — другие ролики сюжета и версии на другом языке.
76 сюжетов · 152 ролика
27 сюжетов · 51 ролик
Нейтрино и частицы
Осцилляции нейтрино, каскады, ядерные процессы и диаграммы взаимодействий.
Осцилляции нейтрино с фазами
Фазовая интерпретация трёхфлейворных нейтринных осцилляций.
Нейтрино — квантовый хамелеон
Шуточная иллюстрация нейтрино как квантового хамелеона, который подстраивает окраску под окружение.
Иерархия масс нейтрино
Балансная схема нормальной и обратной иерархий масс.
JUNO
Анимации про детектор JUNO, осцилляции реакторных нейтрино и путь нейтрино к событию.
Широкий атмосферный ливень
Игрушечная модель Гайтлера–Мэтьюза: электромагнитный каскад одного фотона, ливень от протона с энергией 10^15 эВ методом Монте-Карло, профиль N(X) и оценки Гайтлера, матрица детекторов на земле, флуоресценция и черенковский свет.
Земля как щит: мюоны останавливаются, нейтрино проходят
Космические лучи и их ливни во всей атмосфере; разрез планеты по плоскости через детектор (слои PREM); мюон останавливается в нескольких километрах породы, нейтрино доходит; метод Монте-Карло: вероятность не провзаимодействовать вдоль хорды $P_0=e^{-\tau}$ при 1 ТэВ, 100 ТэВ и 1 ПэВ (сечения CSMS) и её зависимость от зенитного угла.
От звезды к джету: откуда берётся мощность
Чёрная дыра, эргосфера и диск; звезда разрывается приливными силами, вещество возвращается по закону $t^{-5/3}$; вращающаяся дыра закручивает магнитное поле, поток Пойнтинга выносит энергию, плазма разгоняется вдоль поля (джет приливного разрушения звезды, Swift J1644+57).
Звезда в джете: один из способов родить нейтрино
Чёрная дыра с аккреционным диском запускает джет, звезда с ветром попадает в него; осесимметричный гидродинамический расчёт разрушения звезды у ударной волны; протоны, ускоренные на фронте, сталкиваются с веществом облака, рождая нейтрино и гамма-кванты; числа одного прохода $\tau_{pp}$, $\kappa\tau_{pp}$; нейтрино летят к Земле.
Млечный Путь в нейтрино
Протоны космических лучей блуждают в диске Галактики и сталкиваются с ядрами межзвёздного газа; рождаются пионы, затем нейтрино, которые летят прямо. Изнутри диска вся Галактика видна как полоса через небо: карта — интеграл «газ × плотность космических лучей» вдоль луча зрения в иллюстративной модели. С севера центр Галактики большую часть суток под горизонтом (Baikal-GVD — 75 %, KM3NeT ARCA — 63 %, IceCube — 0 %), то есть виден сквозь Землю. Восемь каскадов Baikal-GVD выше 200 ТэВ лежат ближе к плоскости, чем в перемешанных небах: медиана $|b|$ меньше лишь в 1,4 % из них (вместе с данными IceCube — 0,034 %).
Источник проступает
Нейтрино приходят по одному; почти все — атмосферный фон, немногие — от источника. Считаем события в круге вокруг источника и сравниваем с ожидаемым фоном: избыток растёт пропорционально времени, а шум — как корень из него, поэтому значимость растёт как √t. Тот же источник за те же годы виден по-разному при разной точности направлений: каскад во льду (половина событий в пределах 10°), каскад в воде (2,5°), трек (0,4°). В 30 раз больший объём даёт значимость в √30 ≈ 5,5 раза выше: каскады в воде, невидимые за 10 лет в 1 км³, выходят за 5σ в 30 км³. Правило: $Z\propto\sqrt{\text{экспозиция}}/\sigma_\theta$, пока доминирует фон.
Протон-протонный цикл
Три ключевых реакции солнечной pp-цепочки.
Как свет выходит из Солнца
Минутная физическая визуализация переноса излучения: случайный ход в ядре, радиационная диффузия, температурный профиль и переход к конвективной зоне.
Первичный нуклеосинтез
Стилизованная картина BBN: дейтериевое горлышко, окно синтеза и связывание нейтронов в He-4.
Диаграммы рассеяния
Анимированные диаграммы Фейнмана для типичных процессов рассеяния.
Формы ядер
Морфинг сферических и деформированных ядерных форм.
Фотоумножитель
Схематическая траектория электронов в ФЭУ по численным данным.
Умножение электронов в ФЭУ
Один фотоэлектрон превращается в лавину: каждый динод выбивает в среднем δ = 4 вторичных электрона, десять динодов дают усиление ≈ 10⁶; затем три вспышки сцинтиллятора и амплитуда импульса, в среднем пропорциональная числу фотоэлектронов.
Электроны в магнитном поле и MAC-E-фильтр KATRIN
Точное релятивистское винтовое движение, обратимая магнитная коллимация и электростатический анализ электронов в спектрометре KATRIN.
Project 8: циклотронное излучение электрона
Схематическая визуализация CRES: захваченный электрон, циклотронное микроволновое излучение и возрастающий частотный трек при потере энергии.
Конус Черенкова
Геометрия черенковского излучения в цилиндрической сцене.
Излучение Вавилова — Черенкова
Четыре волновых фронта, два отдельных опыта с постоянной скоростью и паузы для объяснения. Медленная частица остаётся внутри фронтов; быстрая обгоняет их. Общая касательная образует поверхность конуса, а свет идёт поперёк неё. Без графика и кольца на детекторе.
Эксперимент по рассеянию: e⁺e⁻ → μ⁺μ⁻
Три стадии эксперимента на коллайдере: ускорение пучков, взаимодействие в малой области (почти все частицы пролетают насквозь), регистрация мюонов. Из многих событий растёт угловое распределение 1 + cos²θ.
Распад π⁰ → e⁺e⁻e⁺e⁻
Две пары e⁺e⁻ от виртуальных фотонов лежат в плоскостях, содержащих поляризацию (E) своего фотона. Для псевдоскаляра π⁰ амплитуда ∝ E₁·B₂ + E₂·B₁ ∝ sin φ (плоскости перпендикулярны), для скаляра ∝ E₁·E₂ − B₁·B₂ ∝ cos φ (параллельны); копится распределение по углу φ. Две версии: русская и английская.
Асимметрия в рождении и распаде Z-бозона
Четыре спиральных канала e⁺e⁻ → Z → f f̄ с весами (g_a g_b)², распределения (1 ± cosθ)² и их сумма, асимметрия «вперёд–назад» A_FB, события Монте-Карло и зависимость A_FB(√s) с интерференцией γ и Z.
Осцилляции нейтральных каонов
K⁰ рождается в сильной реакции как суперпозиция K_S и K_L; двухуровневая эволюция с H = M − iΓ/2 (интегрирование численно), осцилляции странности вдоль пучка, детектор (K̄⁰N → Λπ) и заряд лептона, регенерация K_S.
Всё человечество в половине кубического километра
Нейтринному телескопу нужна мишень в кубический километр. Вращающийся глобус (NASA Blue Marble) покрывается точками там, где живут люди (страны и города Natural Earth), одна точка — миллион человек, 8200 точек — всё человечество (8,2 млрд, ООН 2024). Рядом появляется стеклянный куб со стороной 1 км (не в масштабе с планетой), и все точки одновременно втягиваются в него. При 62 кг на человека (Walpole и др., 2012) человечество весит 0,51 млрд т — половина массы воды в кубе, и тела без зазоров занимают половину куба. Затем камера ныряет в куб: точки превращаются в толпу людей со всех континентов (доли — по населению стран Natural Earth; облик людей условный).
28 сюжетов · 52 ролика
Поля, волны и осцилляторы
Электромагнитные поля, волновые пакеты, связанные осцилляторы и простые электронные схемы.
Scalar QED: волновые пакеты
Притяжение и отталкивание волновых пакетов как интерференция свободной волны и волны взаимодействия: поле пакета, фаза эйконала, сдвиг распределения по импульсам.
Поля Стандартной модели
17 полей Стандартной модели как листы одной стопки; частица — волновой пакет на листе своего поля; два поля крупно: взаимодействие e⁻e⁻ (отталкивание) и e⁻e⁺ (притяжение) по модели скалярной КЭД, затем e⁻e⁺ ↔ γγ как перетекание энергии между полями.
Взаимодействие через поле-переносчик
Две частицы и динамическое поле, через которое проявляется взаимодействие.
Свободные волновые пакеты
Одиночный гауссов пакет и пара свободно распространяющихся пакетов.
Свободный гауссов пакет: расплывание
Точная эволюция гауссова пакета свободной частицы (ħ = m = 1): центр движется с групповой скоростью, ширина растёт как σ₀√(1 + (t/2σ₀²)²), а |ψ̃(p)|² не меняется; узкий пакет расплывается быстрее широкого.
Цепочка связанных осцилляторов
Цепочка из N масс: нормальные моды и дисперсия, волна от отпущенного смещения, столкновение волн в линейной цепочке (свободные частицы) и с кубическим членом (обмен энергией между модами), предел N → ∞ и поле.
Двумерная решётка связанных осцилляторов
Решётка 14×10 масс на пружинках: нормальные моды и карта их энергий, круговые волны от отпущенного смещения, столкновение волн в линейной решётке и с ангармоническими членами (перераспределение энергии между модами), предел N → ∞ и поле.
Трёхмерная решётка связанных осцилляторов
Ящик 14×8×8 масс на пружинках: нормальные моды и спектр их энергий, сферическая волна от отпущенного смещения, столкновение волн в линейной решётке и с ангармоническими членами (перераспределение энергии между модами), предел N → ∞ и поле.
Излучающий заряд
Численная визуализация поля движущегося заряда в 3D.
Связанные маятники
Передача энергии между двумя связанными маятниками.
Конденсатор в переменном токе
Фазовые соотношения и зарядка конденсатора в AC-цепи.
Диод в переменном токе
Однополупериодное выпрямление и работа диода в AC-цепи.
Пиковый детектор
Принцип работы пикового детектора на диоде и конденсаторе.
Генератор Кокрофта-Уолтона
Схема умножителя напряжения и последовательная зарядка каскадов.
Бегущий заряд: экранировка виртуальными парами
Виртуальные электрон-позитронные пары выстраиваются вокруг электрона и экранируют его заряд; пробный заряд, подлетая, видит заряд всё больший. Масштаб эффекта условный.
Пинок электрону: фронт электромагнитной волны
Заряд мгновенно получает скорость: вне сферы r = ct поле покоящегося заряда, внутри — поле движущегося, на сфере силовые линии соединяются дугами. Точная релятивистская картина для β = 0,30 и 0,85.
Электрон в вакуумном поле: нулевые колебания
Нулевые колебания электрического поля: в каждой точке вектор E вращается по эллипсу на каждой частоте, ⟨E⟩ = 0, ⟨E²⟩ ≠ 0. Электрон повторяет эллипс с амплитудой ∝ E/ω²; каждая октава вносит равный вклад ⟨δr²⟩ = (2α/π)(ħ/mc)² ln 2, путь заполняет шар √⟨δr²⟩ ≈ 90 фм. Две версии: русская и английская.
Опыт Томсона: e/m
Катодные лучи в скрещённых E и B: отклонение вверх электрическим полем, вниз магнитным, баланс v = E/B и отношение e/m по отклонению. Траектории рассчитаны численно. Две версии: русская и английская.
Закрученные пучки: орбитальный угловой момент
Фаза делает m оборотов вокруг оси, L_z = mħ; винтовые волновые фронты с m заходами; получение пучка спиральной фазовой пластинкой (гауссов пучок → мода Лагерра — Гаусса). Две версии: русская и английская.
Круговая поляризация
Вращение E для приёмника и источника, спиральность S_z = ±ħ, мгновенный снимок в пространстве (левый винт) и сложение ε_L и ε_R: линейная, эллиптическая и круговая поляризации. Две версии: русская и английская.
Эффект Мейснера и масса фотона
Конденсат Хиггса выталкивает магнитное поле (эффект Мейснера), пакет электромагнитной волны отражается от границы конденсата или проходит с групповой скоростью k/ω < 1; дисперсия ω² = k² + m_A² и счёт поляризаций 2 + 2 = 1 + 3.
Киральные волны и масса фермиона
Две киральные волны уравнения Дирака в (1+1) измерениях: масса — это связь ψ_R и ψ_L через хиггсовский конденсат; осцилляции киральности с частотой 2E, замедление пакета до p/E, запрет массового члена в SU(2) и юкавская связь.
Спиновая и орбитальная структура пары f f̄ в распадах бозона Хиггса
Волновая функция пары f f̄ относительной координаты: P-волна скалярного распада (вихрь, орбитальная проекция m выбирается спинами), S-волна псевдоскаляра, наклон облака от интерференции скаляра и псевдоскаляра (CP-нечётность) и то, что остаётся для детектора.
Туннельный эффект: точечное и протяжённое тело
Шар, поезд и волна: протяжённое тело ощущает усреднённый барьер; классическая волна на цепочке туннелирует через отрезок с T ≈ exp(−2κa) без квантов; для волны материи то же уравнение, κ = √(2m(V−E))/ħ, и T падает экспоненциально с массой.
Киральная аномалия: откуда берутся частицы?
Безмассовый фермион на кольце: электрическое поле сдвигает уровни, уровни пересекают E = 0 (подсчёт даёт dQ₅/dt = eEL/π); регуляризация и сохранение векторного тока; уровни Ландау и e²E·B/2π²; треугольник и распад π⁰ → γγ.
Калибровочный принцип: два друга и поле
Два друга выбирают фазу волновой функции независимо в каждой точке: интерференция, свободный пакет и ковариантная производная; компенсирующее поле A_μ, напряжённость F и калибровочно инвариантная петля.
Суперсимметрия: две пары пакетов — одна физика
Суперсимметричная квантовая механика с W(x) = x (осциллятор), ħ = 2m = 1. Волновой пакет «бозона» f и пакет «фермиона» g разной формы поворачиваются суперсимметрией U(θ) = exp(iθK) в другую пару пакетов. Формы и доля бозона меняются (0,40 → 0,58 при θ = 0,5), а распределение энергии, ⟨H⟩, ⟨K⟩ и вся эволюция во времени — нет: «повернуть, потом подождать» и «подождать, потом повернуть» совпадают. В конце мягкое нарушение в секторе фермиона раздвигает пары уровней, и два порядка расходятся. Всё точно в базисе осциллятора. Оговорка: в полной теории поля параметр — грассманово число, а суперпозиция бозона и фермиона запрещена; здесь параметр вещественный.
Поле Хиггса как мёд
Образ из первой главы книги. Пчёлы летят сквозь космос со скоростью света. В прозрачный куб наливается мёд: его растекание считается по уравнению тонкого вязкого слоя, объём сохраняется точно. Пчёлы в мёде летят медленнее, v/c = √(1 − (mc²/E)²): 0,60c, а когда мёд густеет — 0,31c; выйдя из мёда, они снова летят со скоростью c. Оговорка: это лишь образ — поле Хиггса не тормозит частицу, как вязкая среда, а даёт ей массу.
8 сюжетов · 16 роликов
Относительность, атом и спин
Анимации к книге «Квантовая теория поля для экспериментаторов и не только»: релятивистское изображение шара, опыт Резерфорда, спинор и лента Мёбиуса.
Вращение Пенроуза — Террелла
Футбольный мяч летит мимо камеры со скоростью 0,99 c. Трассировка лучей с запаздыванием: камера видит круглый, повёрнутый мяч, а мгновенный снимок сжатого шара ненаблюдаем.
Опыт Резерфорда — Гейгера — Марсдена
Альфа-частицы в кулоновском поле ядер тонкой фольги: траектории рассчитаны численно, угловое распределение сравнивается с формулой Резерфорда.
Спинор и лента Мёбиуса
Поворот на 360° меняет знак спинора, поворот на 720° возвращает его: вектор на ленте Мёбиуса и компонента ψ = exp(−iφ/2).
Двойной пульсар Халса — Тейлора
Две нейтронные звезды на эксцентрической орбите излучают гравитационные волны, орбита сжимается, а периастр приходит всё раньше: накопленный сдвиг по ОТО и по измеренной производной периода, 1975–2005.
Интеграл по траекториям
Амплитуда как сумма по путям: экраны с 3, 7 и 5 щелями (105 путей), затем все пути и спираль Корню, и классический предел ħ → 0.
Относительность одновременности
Диаграмма Минковского: вспышки A, B, C одновременны в O и идут в порядке C, B, A (v > 0) или A, B, C (v < 0) в O′; пространственноподобные пары меняют порядок, временноподобные никогда. Две версии: русская и английская.
Камера у кротовой норы
Кротовая нора Морриса и Торна как решение уравнений Эйнштейна, ход лучей по её поверхности и вид из камеры, которая облетает нору, пролетает через горловину и видит свет галактик обеих Вселенных.
Облёт чёрной дыры
Камера свободно падает по орбите вокруг невращающейся чёрной дыры: ход лучей света в метрике Шварцшильда, тень, диск и его изображения, аберрация и сдвиг частоты при скорости 0,65c, часы камеры и далёкого наблюдателя.
6 сюжетов · 25 роликов
Математика и динамические системы
Фурье-рисование, аттракторы, ретроградное движение, спирали и комплексные степени.
Фурье-рисование
Аппроксимация контуров эпициклами и рядами Фурье.
Ретроградное движение
Геоцентрическая картина и эпициклы для планет.
Странные аттракторы
Классические динамические системы в фазовом пространстве.
Спираль дзета-функции Римана
Визуализация траектории значений дзета-функции в комплексной плоскости.
Спираль числа π
Цифры числа π, собранные в короткую спиральную визуализацию.
Комплексные степени
Визуальная история про степени мнимой единицы и движение в комплексной плоскости.
4 сюжета · 4 ролика
Ускорители и магнитная оптика
Как диполи, квадруполи и секступоли направляют и удерживают пучок частиц.
Диполь: поворот частицы
Почему магнит поворачивает частицу, но не увеличивает её энергию.
Квадруполь: магнитная линза
Как чередующиеся квадруполи удерживают пучок сразу в двух плоскостях.
Секступоль: поправка для разных импульсов
Почему одного квадруполя недостаточно и как секступоль исправляет импульсную ошибку.
Собираем накопительное кольцо
Диполи, квадруполи и секступоли по шагам, а затем полный оборот пучка по кольцу.
3 сюжета · 4 ролика
Визуальные сюжеты
Короткие самостоятельные анимации и научно-популярные визуальные истории.
Восьмёрка роз
Параметрическая роза и праздничный короткий ролик.
Звезда, ветер и облако
Астрофизические ролики; анимации переданы автору М. В. Барковым.
Слияние галактик
Столкновение двух дисковых галактик в ограниченной задаче N тел с динамическим трением: приливные мосты и хвосты, затем округлый остаток. Расчёт в духе работы Алара и Юри Тумре 1972 года.