Вселенная Атомов. Страница 17

Явление. Все тела в природе стремятся занять состояние с наименьшей энергией. Иногда это порождает достаточно интересные и неинтуитивные явления. Например, капельку жидкости можно заставить самостоятельно двигаться по поверхности даже против силы тяжести! Для этого на поверхности с помощью специальной техники создаётся градиент смачиваемости. Тогда капелька, помещённая в область с низкой смачиваемостью, может начать перемещаться в область высокой смачиваемости. Откуда она берёт энергию на это движение? Единственный возможный источник - потенциальная энергия взаимодействия с поверхностью. Перемещаясь в область высокой смачиваемости, капля отдаёт свою потенциальную энергию взаимодействия с поверхностью (её становится сложнее отодрать от пластинки) и за счет этого может увеличить потенциальную энергию в гравитационном поле (подняться вверх). Более подробно о методе получения таких поверхностей по ссылке (англ.) - тыц. #effect

APOD. Просто красивое фото солнечного затмения 21 августа 2017 года, сделанное американским астрофотографом Джоном Кармайклом с борта самолёта. Распространено мнение, что это самая выдающаяся фотография затмения в истории (а как думаешь ты, пиши в комментариях! :). Фото сделано через иллюминатор самолёта, следующего самым обычным коммерческим рейсом. Кармайклу пришлось немало потрудиться, чтобы найти рейс, траектория которого пересекается с тенью затмения. И даже тогда вероятность неудачи была огромной, ведь даже при стационарном наблюдении затмение длится лишь несколько минут. Тем не менее, всё удалось. Внизу протекает американская река Снейк. Более подробно об истории фотографии интересующиеся могут почитать вот тут (англ.) - тыц. #apod

Новости науки. Одной из главных загадок современной космологии является происхождение "тёмного вещества" - гипотетической материи, масса которой составляет 85% от массы всего вещества вселенной. Согласно общепринятой гипотезе тёмная материя это пока что неизвестный вид частиц, который взаимодействует с остальной материей только гравитационно, а потому не может быть обнаружен с помощью электромагнитного излучения. Мы знаем, что тёмная материя существует, так как она оказывает существенное влияние на поведение структур вселенной на крупных масштабах - вращение и взаимодействие галактик. Однако, все попытки обнаружить эти частицы или разобраться в том, что они собой представляют, пока что были бесплодными. Некоторые космологи пытаются построить альтернативные модели и объяснить тёмное вещество без привлечения новых частиц. Это было бы замечательно, ведь ломать уже существующую картину мира гораздо болезненнее. Ещё в семидесятые годы Стивен Хокинг выдвинул идею, что тёмным веществом могут быть просто-напросто неактивные черные дыры, которые мы не можем обнаружить. Но для этого черных дыр во вселенной должно быть гораздо больше, чем могло образоваться при коллапсе звёзд за время существования вселенной. И здесь в игру вступают так называемые первичные черные дыры - гипотетические объекты, которые образовались сразу после Большого Взрыва, благодаря случайным флуктуациям плотности первичного вещества вселенной. Их может быть гораздо больше, чем "обычных" черных дыр, и они могут обладать массами в широком диапазоне. Проблема лишь в том, что до сих пор первичные черные дыры не были обнаружены экспериментально. Оригинальная гипотеза Хокинга не привлекла большого внимания, потому что ему не удалось представить полной модели образования первичных черных дыр и их распределения во вселенной. Но то, что не получилось у Хокинга, делают современные исследователи. Они построили свою непротиворечивую модель, которая позволяет описать всю тёмную материю вселенной с помощью первичных черных дыр. Такой подход может полностью поменять наш взгляд на эволюцию галактик. Сегодня считается, что сверхмассивные черные дыры, присутствующие в центре большинства галактик, образовались уже после самих галактик. С этой теорией есть проблема - мы не понимаем, как эти исполинские объекты могли набрать такую колоссальную массу за время жизни вселенной. Новый же подход предполагает, что сами галактики образовались вокруг тех самых первичных черных дыр, которые на тот момент уже обладали порядочной массой и могли стать зародышами сегодняшних сверхмассивных черных дыр. Дело остаётся за малым - найти первичные черные дыры экспериментально. К счастью, считается, что новый телескоп имени Джеймса Уэбба будет на это способен. Может быть тогда мы наконец выясним, что представляет собой тёмное вещество. Статья с новой моделью опубликована в The Astrophysical Journal 25 февраля 2022 года. #news

Цитата. "В жизни нет ничего, чего стоило бы бояться, только то, что нужно понять. Сейчас время понять больше, чтобы мы могли меньше бояться." (с) Мария Кюри #цитата

Изображение. Последствия извержения вулкана Кумбре-Вьеха на канарском острове Пальма. Извержение длилось с сентября по декабрь 2021 года, став самым продолжительным задокументированным извержением (предыдущий рекорд был поставлен аж в 1585 году), и покрыло большую часть острова толстым слоем вулканического пепла. Вулкан Кумбре-Вьеха извергается регулярно с периодом в 20-100 лет, в 21 веке это было первое извержение, а вот в 20-м их было два - в 1949 и 1971 годах. Записи об извержения ведутся с 15-го века. #scimage

История науки. Помните потрясающую черную дыру из Интерстеллара? Её визуальный образ создан с помощью реальных научных симуляций и новейших моделей, разработанных в группе Кипа Торна. Оказывается, что история визуализации черных дыр куда древнее, и уже в 1978 году французский астрофизик Жан-Пьер Люмине создал невероятно правдоподобное изображение этих объектов, само существование которых тогда ещё даже не было подтверждено. Он провёл симуляции на компьютере IBM 7040, использующем перфокарты, а их результаты зарисовал от руки. Интересно, что полученный им образ почти не отличается от сегодняшнего представления, и были верно уловлены многие детали строения аккреционного диска и эффекты гравитационного линзирования. Так, аккреционный диск ярче с одной стороны (вещество вращается слева направо) благодаря эффекту Доплера. Более подробно об истории визуализации черных дыр можно почитать (и посмотреть картинки) вот тут (англ.) - тыц. #scihistory

APOD. Окунёмся в прошлое и вспомним наследие аппарата Cassini, подарившего нам, без преувеличения, самые прекрасные космические снимки на сегодняшний день. Cassini вышел на орбиту Сатурна в 2004 году, а в 2017 был с почестями похоронен в его атмосфере. За 13 лет службы он успел передать на Землю около полумиллиона фотографий гиганта и его спутников. А спускаемый аппарат Huygens, сопровождавший станцию, сумел приземлиться на Титан и сделать первые снимки его поверхности. На фотографии Сатурн, его кольца, отбрасывающие тень на планету, и ледяная луна Тефия. С полным архивом фотографий Cassini можно ознакомиться по ссылке - тыц. #apod

Явление. Вихревые дорожки (или потоки фон Кармана) являются примером периодической турбулентной структуры. Они образуются, когда поток газа или жидкости набегает на цилиндрические препятствия. Поток вещества поочерёдно срывается то с одной, то с другой стороны тела, образуя вихри, закрученные в разных направления - по часовой стрелке с одной стороны и против часовой с другой. Явление распространено повсеместно в гидро- и аэродинамике, в частности в климатологии. На видео показано, как вихревые дорожки закручивают облака при обтекании острова Гуадалупе. Длительность наблюдения около 10 часов. Кстати, следить за погодой в реальном времени можно с помощью геостационарных спутников GOES вот тут - тыц. Именно с их помощью были получены данные кадры. #effect

Изображение. Интересно, но самым выгодным местом для поиска упавших метеоритов является Антарктида. По стастистике, падают они там реже, чем в районе экватора, но они лучше сохраняются в ледяном массиве, а заметить их на светлом фоне гораздо проще. Кроме того, медленное, но неумолимое движение ледников выносит метеориты в особые "зоны скручивания", в которых их концентрация может достигать весьма значительной величины. Интересно, что в прошлом отыскание таких зон было чисто вопросом удачи. Но совсем недавно был предложен новый метод с использованием машинного обучения, который позволяет с высокой достоверностью определить расположение таких зон по спутниковым снимкам. Была даже составлена полноценная интерактивная карта Антарктиды с наиболее вероятными местами высокой концентрации метеоритов - тыц. Более подробно о методе можно почитать в Science Advances - тыц, ну а на снимках - нелёгкие будни полярных метеоритоискателей. #scimage

Новости науки. Эффекты общей теории относительности (ОТО) сложно поддаются нашему обыденному восприятию. ОТО рассматривает вселенную, как единый пространсвенно-временной континуум (то есть, пространство и время очень тесно взаимосвязаны друг с другом), а энергия может это пространство-время всячески искривлять. Например, известно, что вблизи тяжелых объектов (как наша планета) время течет медленнее, чем вдали от них. Этот эффект известен достаточно давно и многократно подтверждён экспериментально. Например, если вы залезете на гору Эверест и просидите там 30 лет, то состаритесь на одну миллисекунду больше, чем на уровне моря. А если прокукуете 30 лет на Юпитере, то сэкономите целых 18 секунд (не рекомендуем в качестве средства омоложения)! Это, конечно, не семь лет за час, как в Интерстелларе, но всё же. Гравитационное замедление времени играет роль и в технике. Например, при расчетах движения спутников нужно учитывать, что они находятся далеко от Земли и время для них течет чуть быстрее, чем для нас. Ученые из Университета Колорадо измерили гравитационное замедление времени на беспрецедентных доселе масштабах. Им удалось зафиксировать разность хода часов, разделенных в пространстве всего-лишь одним миллиметром! Предыдущий рекорд, кстати, составляет 30 см. Конечно, для подобного эксперимента нужны не просто сверхточные, а уже гиперточные атомные часы, и такие исследователям пришлось сконструировать с помощью охлаждённых до сверхнизких температур атомов стронция, удерживаемых в оптической решетке. Наш любопытный ценитель физики может заметить, мол, ну и что, ведь ничего принципиально нового не открыто! Нет, теория относительности как работала, так и работает, но тем не менее, эксперимент имеет огромное значение. Одной из основных задач современной физики является объединение общей теории относительности (проявляющей себя в основном на больших масштабах) с квантовой механикой (работающей на очень малых расстояниях). А возможность измерения эффектов ОТО в масштабах миллиметров или меньше может помочь узнать, как же эти две теории согласуются друг с другом и согласуются ли вообще. Статья опубликована в Nature 16 февраля 2022 года. #news

Цитата. "У меня есть друг, художник, и порой он принимает такую точку зрения, с которой я не согласен. Он берет цветок и говорит: «Посмотри, как он прекрасен», и я соглашаюсь с этим. И тут он добавляет: «Я, будучи художником, способен видеть красоту цветка. Но ты, будучи ученым, разбираешь его на части, и он становится скучным». Я думаю, что он немного ненормальный. Во-первых, красота, которую видит он, доступна другим людям — в том числе и мне, в чем я уверен. Несмотря на то, что я, быть может, не так утончен в эстетическом плане, как он, я все же могу оценить красоту цветка. Но в то же время я вижу в цветке гораздо больше него. Я могу представить клетки внутри этого цветка, которые тоже обладают красотой. Красота существует не только в масштабе одного сантиметра, но и в гораздо более малых масштабах. Существуют сложные действия клеток и другие процессы. Интересен тот факт, что цвета цветка развились в процессе эволюции, чтобы привлекать насекомых для его опыления; это означает, что насекомые способны видеть цвета. Отсюда возникает новый вопрос: существует ли эстетическое чувство, которым обладаем мы, и в более низких формах жизни? Знание науки порождает множество интересных вопросов, так что оно только увеличивает восторг, тайну и благоговение, которое мы испытываем при виде цветка. Только увеличивает. Я не понимаю, каким образом оно может их уменьшать." (с) Ричард Фейнман #цитата

APOD. Изображение центра нашей галактики в радиоволновом диапазоне, полученное с помощью южноафриканского радиотелескопа MeerKAT. Обычные звёзды не являются мощными источниками радиоволн. Мощное радиоизлучение характерно лишь для ряда высокоэнергетических процессов, происходящих вблизи черных дыр, нейтронных звёзд или остатков сверхновых. Кроме того, радиоизлучение легко проникает через плотные облака межзвёздного газа, которых полным-полно вблизи центра Млечного Пути и которые полностью блокируют видимый свет. Яркое пятно в самом центре галактики, само собой, сверхмассивная черная дыра Sgtr A*. Сферические источники представляют собой остатки вспышек сверхновых (например, справа снизу SNR359.1). Тонкие протяженные линии - очень интересное явление, именуемое радионитями, о природе которых ещё спорят. По всей видимости они порождаются заряженными частицами, взаимодействующими с магнитным полем галактики. Изображение в высоком разрешении - тыц. Статья с описанием (англ.) - тыц. #apod

Изображение. Оптическое изображение панциря маленькой морской улитки (диаметр раковины 2 мм). Свечение испускается в результате флуоресценции, возникающей при облучении ультрафиолетовым светом. Сам панцирь излучает мягкий синий свет, а оранжевый и красный соответствуют растущим на нём колониям цианобактерий. Панцирь имеет форму практически идеальной спирали Архимеда. Флуоресценция вообще свойственна многим живым организмам, особенно морским. Пока что доподлинно неизвестно, играет ли она какую-то роль в эволюции (по некоторым предположениям, свечение может служить как распознавательный сигнал или привлечение еды) или же это просто побочный продукт биохимии. Ссылка на изображение в высоком разрешении - тыц. #scimage

Цитата. "Молодой человек, в математике вы не понимаете вещи, вы просто к ним привыкаете" (с) Джон фон Нейман Изречение было ответом коллеге, Феликсу Смиту, который пожаловался фон Нейману, что не может понять решение задачи. Какая доля шутки заключена в этом высказывании возможно величайшего математика в истории, мы уже не узнаем. Но ожесточённые споры оно вызывает по сей день :) #цитата

Кристаллы. Поговорим о двойниковании. Кристалл это некоторое упорядоченное расположение атомов. В идеале бесконечное и идеально повторяющееся. Но и в росте кристаллов случаются ошибки. Такие ошибки могут быть вызваны случайными дефектами, либо же изменяющимися внешними условиями - температурой и давлением. Когда такая ошибка происходит, кристалл начинает расти в новом направлении, а область сочленения двух кристаллических решеток называется осью или плоскостью двойникования (см. изображение). Двойникование встречается очень часто и может сделать кристалл визуально более привлекательным. Несколько примеров двойникования на изображениях (в порядке следования): - три кубика пирита, растущие друг в друге; - вросшие друг в друга гексагоны берилла; - красивая шпинель с двойниками в виде цветочка; - сложная структура из двойников рутила; - микрофотографии алмаза. На первом изображении идеальный правильный кристалл, дальше - различные двойники. #crystal

Научная статья. Может ли научная публикация являться предметом рассмотрения самой себя? Авторы статьи "Несколько Гудменов: соавторы-однофамильцы в области экономики" доказали, что ещё как может! Статья написана четыремя людьми по фамилии Гудмен - Аленом, Джошуа, Лукасом и Сареной. И, собственно, практически единственным посланием статьи является тот факт, что она написана четыремя людьми с одной фамилией, и другой такой нет (по крайней мере в области экономики. Нужно выделить побольше грантов на исследование этой темы в других областях)! Авторы отмечают, что положение примечательно ещё и тем, что никто из них не связан родственными или семейными связями. Но авторы признают и свершения предшественников. Предыдущий рекорд принадлежит двум статьям с тремя соавторами-однофамильцами. Интересный факт, подмеченный в публикации: ученые, чьи инициалы в алфавитном порядке стоят раньше, по статистике строят более успешную научную карьеру. Объясняется это тем, что они раньше прочих появляются в списке авторов (при равнозначном вкладе в исследование, конечно) Так что, если решите заняться наукой, рекомендуем экономику - там можно опубликовать практически что угодно! Статья опубликована в Economic Inquiry в 2015 году. Полный текст по ссылке - тыц. P.S. Сноска к статье: "за неоценимую помощь в исследовании мы благодарим Напата Джатусрипитака и Карлоса Паеца, хотя их фамилии и отличаются от наших". #paper

Новости науки. Уже довольно давно бытует ряд гипотез о том, что жизнь или её прекурсоры попали на молодую Землю из космической среды (гипотезы панспермии). В копилочке сторонников панспермии есть и ряд экспериментальных подтверждений. Так, было обнаружено наличие простых органических молекул и даже некоторых аминокислот в составе вещества комет и метеоритов. Согласно новым данным, полученным немецкими исследователями, процесс космического органического синтеза может заходить ещё дальше и проходить в более суровых условиях. Они обнаружили, что целые пептидные цепочки (несколько соединённых друг с другом молекул аминокислот), являющиеся важными прекурсорами органической жизни, могут образовываться даже на мелких частицах космической пыли. Причем процесс может эффективно происходить при сверхнизких космических температурах. Для образования пептидных цепочек таким способом необходимы лишь три вещества - углерод, оксид углерода и аммиак, все они в изобилии присутствуют в межзвёздных молекулярных облаках. Стоит заметить, что обнаружены не реальные образцы пептидов в реальной космической пыли. Пока что процесс их синтеза проведён в лабораторных условиях, приближенных к космическим, - в вакуумной камере и при сверхнизкой температуре. Поэтому с точными экспериментальными подтверждениями придётся ещё подождать. Исследование опубликовано в Nature Astronomy 10 февраля 2022 года. #news

Явление. Сверхпроводники обладают многими удивительными свойствами. Одно из них - возможность левитации в магнитных полях, когда сверхпроводящий материал подвешивается на небольшом расстоянии от магнита (или наоборот!), обладая при этом поразительной стабильностью. Происходит это благодаря эффекту Мейснера. Сверхпроводники обладают способностью полностью компенсировать внешнее магнитное поле, как бы выталкивать его из себя. Но одного выталкивания недостаточно, чтобы придать материалу стабильность. Так называемые сверхпроводники второго рода всё же пропускают магнитное поле, но делают только только по узким каналам, называемым вихрями Абрикосова или квантовыми вихрями. Эти каналы играют роль своеобразных замков, и именно они позволяют надёжно зафиксировать вещество вблизи магнита. В демонстрации на видео, сверхпроводящее вещество (вероятно, YBCO) сперва охлаждается жидким азотом для перехода в сверхпроводящее состояние, а затем над ним подвешивается постоянный магнит в форме кубика. #effect