Κβαντική διασκέδαση: Ο Michael Kretschmer, πρωθυπουργός της Σαξονίας, ήταν ένας από τους πρώτους καλεσμένους στο νέο δωμάτιο κβαντικής απόδρασης, μαζί με παιδιά από τη Σχολή του Πανεπιστημίου της Δρέσδης. (Ευγενική προσφορά: Amac Garbe)
Από τα αγγούρια μέχρι τα κοσμικά γραμματόσημα, η φυσική είχε το μερίδιο της σε περίεργες ιστορίες φέτος. Εδώ είναι η επιλογή μας από τα καλύτερα 10, όχι με κάποια συγκεκριμένη σειρά.
Απόδραση από την κβαντική φυσική
Το προσωπικό του συμπλέγματος Αριστείας Δρέσδης-Βίρτσμπουργκ για την πολυπλοκότητα και την τοπολογία στην κβαντική ύλη (ct.qmat) είχε ήδη δημιουργήσει μια εφαρμογή για κινητά τηλέφωνα «δωμάτιο διαφυγής» για να διδάξει στα παιδιά την κβαντική μηχανική . Αλλά φέτος η εφαρμογή έγινε πραγματικότητα στο μουσείο επιστημών της Δρέσδης. Ονομάζεται ως «το πρώτο δωμάτιο διαφυγής κβαντικής φυσικής της Γερμανίας», το Kitty Q Escape Room διαθέτει τέσσερα ξεχωριστά δωμάτια και 17 παζλ που προσφέρουν στους επισκέπτες μια πολυαισθητηριακή εμπειρία που εξερευνά τον ιδιόμορφο κόσμο της κβαντικής μηχανικής. Ο στόχος για τους συμμετέχοντες είναι να ανακαλύψουν εάν η Kitty Q - ένα φανταστικό ον που ενσαρκώνει το πνεύμα της γάτας του Schrödinger - είναι νεκρή ή ζωντανή. Το δωμάτιο απόδρασης, που χαρακτηρίζεται ως «ιδανικό για οικογενειακές εξόδους, παιδικά πάρτι γενεθλίων και σχολικές εκδρομές», «αγκαλιάζει τις σύγχρονες τεχνικές παιχνιδιών», σύμφωνα με τον φυσικό της ct.qmat, Matthias Vojuta, «Διασφαλίζουμε ότι η μάθηση γίνεται με ελκυστικό και διακριτικό τρόπο. », λέει. «Το καλύτερο μέρος [είναι] ότι δεν χρειάζεται να είσαι ειδικός στα μαθηματικά ή τη φυσική για να απολαύσεις το παιχνίδι.
Έρευνα για το Corking
Ο καφές μπορεί να είναι το ποτό της επιλογής για τους φυσικούς, αλλά όταν πρόκειται για τη μελέτη της συναρπαστικής φυσικής των υγρών, η σαμπάνια είναι δύσκολο να νικηθεί. Αυτό οφείλεται κυρίως στις τεράστιες πιέσεις μέσα στο μπουκάλι και στην έκρηξη των φυσαλίδων που απελευθερώνονται μόλις αφαιρεθεί ο φελλός. Τα πειράματα έχουν ήδη εξετάσει τον εκτοξευόμενο πίδακα αερίου που ωθεί το πώμα από φελλό έξω από ένα μπουκάλι που μόλις άνοιξε που προκαλείται από την ακτινοβολία κρουστικών κυμάτων στον λαιμό. Τώρα οι φυσικοί στην Αυστρία εξέτασαν τη θεωρία για το πώς κινούνται αυτά τα υπερηχητικά κύματα. Ο "δίσκος Mach" που σχηματίζεται ακριβώς έξω από το άνοιγμα του μπουκαλιού είναι, όπως βρήκαν, κυρτός και απομακρύνεται από το άνοιγμα του μπουκαλιού πριν επιστρέψει προς το μέρος του . Στη συνέχεια, σχηματίζεται ένας δεύτερος δίσκος Mach όταν ο πρώτος δίσκος μετακινηθεί προς τα πίσω, αν και δεν είναι σαφές εάν χωρίζεται από τον πρώτο ή είναι ξεχωριστός δίσκος. Η μέτρηση της απόστασης του δίσκου Mach από το μπουκάλι παρέχει επίσης έναν τρόπο προσδιορισμού της πίεσης ή της θερμοκρασίας αερίου στο μπουκάλι της σαμπάνιας.
Κοσμικά γραμματόσημα
Αγαπάμε μια καλή σφραγίδα φυσικής ή αστρονομίας εδώ στο Physics World και η φετινή προσφορά από την Ταχυδρομική Υπηρεσία των ΗΠΑ δεν απογοήτευσε. Τον Ιανουάριο, κυκλοφόρησαν δύο γραμματόσημα για να σηματοδοτήσουν την επιτυχία του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb (JWST) της NASA, το οποίο απογειώθηκε το 2021. Το πρώτο περιλαμβάνει μια εικόνα που τραβήχτηκε από την κάμερα κοντινού υπερύθρου του JWST των «Κοσμικών Βράχων» στο νεφέλωμα Carina , που βρίσκεται περίπου 7600 έτη φωτός από τη Γη. Το άλλο γραμματόσημο έχει μια εικόνα των εμβληματικών Πυλώνων της Δημιουργίας μέσα στο τεράστιο νεφέλωμα Eagle, το οποίο βρίσκεται 6500 έτη φωτός μακριά και καταγράφηκε από το όργανο μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας του JWST. «Με αυτά τα γραμματόσημα, οι άνθρωποι σε όλη τη χώρα μπορούν να έχουν το δικό τους στιγμιότυπο από τις σαγηνευτικές εικόνες του Webb στα χέρια τους», σημείωσε ο επικεφαλής της επιστήμης της NASA, ο γεννημένος στη Βρετανία φυσικός Nicola Fox.
Τζιτζίκια που σπάνε ρεκόρ
Φέτος ήταν η πρώτη φορά εδώ και περισσότερα από 200 χρόνια που αναδύθηκαν ταυτόχρονα δύο γόνοι που ανήκουν σε δύο είδη τζιτζίκων. Και η κακοφωνία για την οποία φημίζονται τα έντομα δεν ήταν η μόνη πτυχή που έπρεπε να προσέξετε. Ερευνητές στο Georgia Tech στις ΗΠΑ εξέτασαν μια άλλη παράξενη πτυχή αυτών των πλασμάτων - το πώς θρηνούν. Γνωρίζουμε ότι τα περισσότερα έντομα ουρούν μέσω σταγονιδίων, καθώς αυτό είναι πιο ενεργειακά αποδοτικό από το να εκπέμπει ένα ρεύμα υγρού. Αλλά τα τζιτζίκια είναι τόσο αδηφάγοι που τρώνε χυμό δέντρων που το να πετάγονται μεμονωμένα κάθε σταγόνα θα ήταν πολύ επιβαρυντικό. Για να ξεπεράσουν αυτό το πρόβλημα, τα τζιτζίκια (όπως ακριβώς κάνουμε εμείς) εκτοξεύουν το κατούρημα μέσω ενός πίδακα, τον οποίο εξέτασαν για πρώτη φορά οι επιστήμονες της Georgia Tech . «Προηγουμένως, ήταν κατανοητό ότι εάν ένα μικρό ζώο θέλει να εκτοξεύσει πίδακες νερού, τότε αυτό [είναι] πρόκληση, επειδή το ζώο ξοδεύει περισσότερη ενέργεια για να εξαναγκάσει την έξοδο του υγρού με μεγαλύτερη ταχύτητα», λέει ο Elio Challita, ο οποίος εδρεύει στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ. «Αυτό οφείλεται στην επιφανειακή τάση και τις δυνάμεις ιξώδους. Αλλά ένα μεγαλύτερο ζώο μπορεί να βασίζεται στη βαρύτητα και τις αδρανειακές δυνάμεις για να κατουρήσει». Σύμφωνα με την ομάδα, τα τζιτζίκια είναι το μικρότερο ζώο που δημιουργεί τέτοιους πίδακες υψηλής ταχύτητας – ένα εύρημα που θα μπορούσε, λένε οι ερευνητές, να οδηγήσει στο σχεδιασμό καλύτερων ακροφυσίων και ρομπότ.
Ανεβάζοντας τον πήχη
Η μηχανική μάθηση ήταν ένα μεγάλο θέμα φέτος χάρη στα βραβεία Νόμπελ 2024 τόσο για τη φυσική όσο και για τη χημεία . Για να μην περιμένουμε, επιστήμονες από το Βέλγιο ανακοίνωσαν ότι είχαν χρησιμοποιήσει αλγόριθμους μηχανικής μάθησης για να προβλέψουν τη γεύση και την ποιότητα της μπύρας και ποιες ενώσεις θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν οι ζυθοποιοί για να βελτιώσουν τη γεύση ορισμένων πιάτων. Ο Kevin Verstrepen από το KU Leuven και οι συνεργάτες του πέρασαν πέντε χρόνια χαρακτηρίζοντας πάνω από 200 χημικές ιδιότητες από 250 βελγικές εμπορικές μπύρες σε 22 διαφορετικά στυλ, όπως οι μπύρες Blond και Tripel. Συγκέντρωσαν επίσης γευστικές σημειώσεις από μια ομάδα 15 ατόμων και από τη διαδικτυακή βάση δεδομένων κριτικών μπύρας RateBeer. Ένα μοντέλο μηχανικής μάθησης που εκπαιδεύτηκε στα δεδομένα θα μπορούσε να προβλέψει τη γεύση και τη βαθμολογία των μπύρας χρησιμοποιώντας μόνο το χημικό προφίλ των ποτών. Με την προσθήκη ορισμένων αρωμάτων που προέβλεπε το μοντέλο, η ομάδα μπόρεσε ακόμη και να ενισχύσει την ποιότητα – όπως καθορίζεται από την τυφλή δοκιμή – της υπάρχουσας εμπορικής βελγικής μπίρας. Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι τα ευρήματα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση της μπίρας χωρίς αλκοόλ. Ωστόσο, ο ερευνητής του KU Leuven, Michiel Scheurs, παραδέχεται ότι γιόρτασαν το έργο «με τις παραλλαγές που περιέχουν αλκοόλ».
Σκαθάρι μακριά
Τα σκαθάρια Whirligig μπορούν να φτάσουν ταχύτητες έως και 1 m/s – ή 100 μήκη σώματος ανά δευτερόλεπτο – καθώς διασχίζουν το νερό. Οι επιστήμονες πίστευαν ότι τα ζώα το έκαναν χρησιμοποιώντας τα πίσω πόδια τους που μοιάζουν με κουπιά για να δημιουργήσουν ώθηση «βασισμένη στην έλξη», λίγο σαν το πώς κολυμπά ένα τρωκτικό. Για να το κάνει, ωστόσο, το σκαθάρι θα έπρεπε να κινεί τα πόδια του πιο γρήγορα από την ταχύτητα κολύμβησης, κάτι που με τη σειρά του θα απαιτούσε να πιέζει το νερό με εξωπραγματικές ταχύτητες. Για να λύσουν αυτό το πρόβλημα, οι ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Cornell χρησιμοποίησαν κάμερες υψηλής ταχύτητας για να κινηματογραφήσουν τους στρόβιλους καθώς κολυμπούσαν . Βρήκαν ότι τα σκαθάρια χρησιμοποιούν ώθηση που βασίζεται στην ανύψωση, η οποία έχει τεκμηριωθεί σε φάλαινες, δελφίνια και θαλάσσια λιοντάρια. Η ωστική κίνηση είναι κάθετη στην επιφάνεια του νερού και οι ερευνητές υπολογίζουν ότι οι δυνάμεις που δημιουργούνται από το σκαθάρι με αυτόν τον τρόπο μπορούν να εξηγήσουν τις γρήγορες κινήσεις τους στο νερό. Σύμφωνα με τον Yukun Sun του Cornell, αυτό κάνει τα σκαθάρια στροβιλισμού «μακράν τον μικρότερο οργανισμό που χρησιμοποιεί ώθηση με βάση την ανύψωση για κολύμπι».
Πρόβλημα συσκευασίας φιστικιών
Ακούγεται σαν μια ερώτηση που μπορεί να λάβετε σε μια εξέταση: εάν έχετε ένα γεμάτο μπολ με φιστίκια N, τι μέγεθος δοχείο χρειάζεστε για τα 2Ν μη βρώσιμα κοχύλια που έχουν απομείνει; Δεδομένου ότι τα φιστίκια έχουν διαφορετικά σχήματα και μεγέθη και τα κελύφη είναι μη συμμετρικά, το πρόβλημα είναι πιο σκληρό από ό,τι νομίζετε. Ευτυχώς, το μυστικό της συσκευασίας φιστικιού αποκαλύφθηκε σε μια σειρά πειραμάτων από τους φυσικούς Ruben Zakine και Michael Benzaquen από την École Polytechnique στο Palaiseau της Γαλλίας. Αφού τοποθέτησαν 613 φιστίκια σε έναν κύλινδρο δύο λίτρων, διαπίστωσαν ότι το δοχείο που περιέχει τα κελύφη πρέπει να είναι λίγο περισσότερο από το μισό μέγεθος του αρχικού μπολ φιστικιού για καλά συσκευασμένους ξηρούς καρπούς και τα τρία τέταρτα για χαλαρά συσκευασμένα φιστίκια. Οι Zakine και Benzaquen λένε ότι θα μπορούσαν να πραγματοποιηθούν αριθμητικές προσομοιώσεις για να συγκριθούν με τα πειραματικά ευρήματα και ότι η εργασία εκτείνεται πέρα από τα απλά καρύδια. «Η ανάλυσή μας μπορεί να είναι σχετική και σε άλλες καταστάσεις, για παράδειγμα για τον προσδιορισμό του βέλτιστου δοχείου που απαιτείται [για] κοχύλια μυδιών ή στρειδιών μετά από ένα εστιατόριο με θαλασσινά της Πανταγρουελίας», ισχυρίζονται.
Η φυσική των κοπών χαρτιού
Εάν είχατε ποτέ μια κοπή χαρτιού, θα ξέρετε πόσο επώδυνο μπορεί να είναι. Για να μάθουν γιατί το χαρτί μπορεί να κόβει τόσο καλά το δέρμα, η Kaare Jensen –φυσικός από το Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Δανίας– και οι συνεργάτες της πραγματοποίησαν μια σειρά πειραμάτων χρησιμοποιώντας χαρτί με διάφορα πάχη για να κάνουν τομές σε ένα κομμάτι ζελατίνης στο διάφορες γωνίες. Όταν συνδυάστηκαν με τη μοντελοποίηση, ανακάλυψαν ότι η κοπή χαρτιού είναι ένας ανταγωνισμός μεταξύ του τεμαχισμού και του «λυγισμού» . Το λεπτό χαρτί με πάχος περίπου 30 microns δεν κόβει τόσο καλά το δέρμα επειδή λυγίζει – μια μηχανική αστάθεια που συμβαίνει όταν συμπιέζεται ένα λεπτό αντικείμενο όπως το χαρτί. Αλλά το παχύ χαρτί (πάνω από περίπου 200 microns) είναι ανεπαρκές στο να κάνει μια τομή επειδή κατανέμει το φορτίο σε μεγαλύτερη περιοχή, με αποτέλεσμα μόνο μικρές εσοχές. Η ομάδα ανακάλυψε, ωστόσο, ότι υπάρχει ένα «γλυκό σημείο» κοπής χαρτιού στα 65 μικρά περίπου, το οποίο τυχαίνει να είναι κοντά στο πάχος του χαρτιού που χρησιμοποιείται στα έντυπα περιοδικά. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τώρα τα ευρήματά τους, δημιουργώντας ένα τρισδιάστατο εκτυπωμένο νυστέρι που χρησιμοποιεί αποκομμένο χαρτί για την αιχμή. Ονομάστηκε «χαρτοχαρτοπωλείο», μπορεί να κόψει σε φέτες μήλο, φλούδα μπανάνας, αγγούρι και ακόμη και κοτόπουλο. «Η μελέτη της φυσικής των κοπών χαρτιού αποκάλυψε μια εκπληκτική πιθανή χρήση του χαρτιού στην ψηφιακή εποχή: όχι ως μέσο διάδοσης και αποθήκευσης πληροφοριών, αλλά μάλλον ως εργαλείο καταστροφής», γράφουν οι ερευνητές.
αγγούρια που ψεκάζουν
Το φυτικό βασίλειο είναι γεμάτο από συναρπαστικούς τρόπους για να διανέμονται αβίαστα οι σπόροι, όπως ο παππούς της πικραλίδας, που παρασύρονται στα ρεύματα αέρα. Για να μην ξεχνάμε, το αγγούρι που εκτοξεύεται ( Ecballium elaterium ), το οποίο είναι εγγενές στη Μεσόγειο και συχνά θεωρείται ζιζάνιο, έχει τον δικό του μοναδικό τρόπο εκτόξευσης σπόρων. Όταν ωριμάσουν, οι καρποί σε σχήμα ωοειδούς αποσπώνται από το στέλεχος και καθώς το κάνει εκτοξεύουν εκρηκτικά τους σπόρους σε ένα πίδακα βλέννας υψηλής πίεσης. Η διαδικασία, η οποία διαρκεί μόλις 30 ms, εκτοξεύει τους σπόρους με ταχύτητα μεγαλύτερη από 20 m/s με κάποια προσγείωση σε απόσταση 10 μέτρων. Ερευνητές στο Ηνωμένο Βασίλειο αποκάλυψαν τον μηχανισμό πίσω από το squirt για πρώτη φορά χρησιμοποιώντας απεικόνιση υψηλής ταχύτητας και μαθηματική μοντελοποίηση . Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι τις εβδομάδες πριν από την εκτίναξη, συσσωρεύεται υγρό μέσα στους καρπούς με αποτέλεσμα να πιέζονται. Στη συνέχεια, λίγο πριν από τη διασπορά των σπόρων, μέρος αυτού του υγρού μετακινείται από τον καρπό προς το στέλεχος, καθιστώντας τον μακρύτερο και πιο άκαμπτο. Αυτή η διαδικασία αναγκάζει καθοριστικά τον καρπό να περιστρέφεται από κατακόρυφο σε γωνία 45°, βελτιώνοντας τη γωνία εκτόξευσης για τους σπόρους. Κατά τη διάρκεια των πρώτων χιλιοστών του δευτερολέπτου της εκτόξευσης, η άκρη του στελέχους που συγκρατεί τον καρπό στη συνέχεια υποχωρεί προκαλώντας την αντίθετη περιστροφή και την αποκόλληση του λοβού. Καθώς το κάνει, η πίεση στο εσωτερικό του καρπού αναγκάζει τους σπόρους να εκτοξεύονται με μεγάλη ταχύτητα. Η αλλαγή παραμέτρων στο μοντέλο, όπως η ακαμψία του στελέχους, αποκαλύπτει ότι ο μηχανισμός έχει ρυθμιστεί με ακρίβεια για να εξασφαλιστεί η βέλτιστη διασπορά των σπόρων.
Χιμπατζής Σαίξπηρ
Και τέλος, σύμφωνα με το θεώρημα των άπειρων πιθήκων, ένας πίθηκος που πιέζει τυχαία πλήκτρα σε μια γραφομηχανή για άπειρο χρονικό διάστημα θα πληκτρολογήσει τελικά τα πλήρη έργα του Ουίλιαμ Σαίξπηρ καθαρά τυχαία. Ωστόσο, η ανάλυση από δύο μαθηματικούς στην Αυστραλία διαπίστωσε ότι ακόμη και ένας στρατός μπορεί να μην έχει χρόνο να το κάνει εντός του υποτιθέμενου χρονικού πλαισίου του σύμπαντος . Οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμά τους αφού δημιούργησαν ένα υπολογιστικό μοντέλο που υποθέτει έναν σταθερό πληθυσμό χιμπατζήδων 200.000, ο καθένας πληκτρολογούσε με ένα πλήκτρο ανά δευτερόλεπτο μέχρι το τέλος του σύμπαντος σε περίπου 10.100 χρόνια . Εάν αυτό είναι αλήθεια, θα υπήρχε μόνο 5% πιθανότητα ένας πίθηκος να πληκτρολογήσει «μπανάνες» στη διάρκεια της ζωής του, λίγο περισσότερο από 30 χρόνια. Αλλά ακόμη και όλοι οι χιμπατζήδες που πληκτρολογούσαν πυρετωδώς δεν μπορούσαν να παράγουν ολόκληρα τα έργα του Σαίξπηρ (που ξεπερνούν τις 850.000 λέξεις) πριν το τέλος του σύμπαντος. «Δεν είναι εύλογο ότι, ακόμη και με βελτιωμένες ταχύτητες πληκτρολόγησης ή αύξηση των πληθυσμών των χιμπατζήδων, η εργασία των πιθήκων θα είναι ποτέ βιώσιμο εργαλείο για την ανάπτυξη μη τετριμμένων γραπτών έργων», καταλήγουν οι συγγραφείς, προσθέτοντας ότι ενώ το θεώρημα των άπειρων πιθήκων είναι αληθινό. είναι επίσης «κάπως παραπλανητικό», ή στην πραγματικότητα είναι «να μην είναι».
https://physicsworld-com
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου