Наука и искусство. Потрясающей красоты узоры образуют кристаллизующиеся аминокислоты, заботливо смешанные художником Джастином Цоллем. Например, для получения данного изображения глутамин и бета аланин были замешаны в этаноле, при высыхании которого получилось вот такое чудо. Картинка на самом деле очень маленькая, художник делает фотографии на цифровую камеру через микроскоп. Все цвета естественные, но чтобы их таковыми увидеть, нужно пропускать через кристаллическую плёнку поляризованный свет. Тогда оттенок прошедшего света будет зависеть от свойств кристаллита. Гораздо больше работ на сайте художника.

#art

​​Цитата. "Важно различать две вещи: одна — теория струн как теория, другая — социологическое сообщество так называемых «струнных теоретиков». Они не всегда заняты собственно теорией струн. Они могут работать над квантовой теорией поля, аспектами конденсированного состояния, математикой или более традиционной космологией. Однажды меня попросили выступить с обзорным докладом на одной конференции по теории струн. Я предложил думать о струнах (STRINGS) как об аббревиатуре от Solid Theoretical Research in Natural Geometric Structures (Фундаментальные Теоретические Исследования Естественных Геометрических Структур). Я бы назвал это работой над фундаментальными теориями. Фундаментальными в смысле изучения основополагающих принципов квантовой механики, теории относительности и пространства-времени.

…если вы серьезно относитесь к общей теории относительности и квантовой механике, вы должны каким-то образом свести их воедино. «Струнные теоретики» рады рассмотреть и другие возможности. Например, модель SYK. Это, безусловно, очень интересная модель, которая представляет форму голографии, но не содержит струн в явном виде. Однако это часть того, над чем работают струнные теоретики. Просто потому, что эта модель проливает свет на аспекты пространства-времени и квантовой механики. Таким образом, она подходит под определение "STRINGS". Другой аспект — связь между квантовой информацией и гравитацией. Многие работы в этой области не зависят от традиционной десятимерной теории суперструн, вместо этого они полагаются на гравитацию как на эффективную теорию поля. Конечно, они были мотивированы и руководствовались примерами из теории струн и AdS/CFT.

Когда в середине 80-х годов теория струн обсуждалась как теория природы, главной направляющей идеей было Великое Объединение, идея очень большой симметрии, следующей из теории струн. Там была бы простая шестимерная внутренняя геометрия, из которой мы бы вывели свойства элементарных частиц. Это по-прежнему очень привлекательная идея, но детали оказались более сложными, чем ожидалось. Внутренних пространств много и проанализировать их все кажется затруднительным. Текущий подход состоит в том, чтобы сделать статистическое предсказание или выяснить, какой тип физики определенно невозможно получить из таких пространств." (с) Хуан Малдасена, AIP Oral History Interview, 2021

​​Новости науки. Физики из Хайдельбергского университета научились создавать вселенные! Пока что совсем маленькие и симулированные, но уже вполне себе физические. В основе эксперимента лежит конденсат бозе-эйнштейна - особое состояние материи, когда группа частиц обретает единое квантовое состояние. Чтобы его получить, ученые взяли 20 000 атомов калия и охладили их до 60 нанокельвинов с помощью лазерной ловушки. Следующая идея весьма интересна - получившимся бозе-эйнштейновским конденсатом можно управлять с помощью света. Создавая определённую конфигурацию облучения, можно как бы настраивать виртуальные силы взаимодействия между атомами, симулируя по сути разные законы физики и разные метрики пространства-времени. С помощью этой технологии ученые попытались воссоздать условия ранней вселенной, позволив системе из атомов эволюционировать и расширяться, следуя заданной с помощью света метрике пространства-времени.

Прекрасная демонстрация может стать основой для будущих экспериментов по объединению квантовой механики и гравитации, ведь условия в ранней вселенной, недоступные нашему экспериментальному взору напраямую, играют большую роль в том, какой именно набор теорий из огромного множества потенциальных мы выберем для дальнейшего изучения. Не говоря уже о том, что играться с различными метриками пространства-времени и наблюдать эволюцию систем в них само по себе очень интересно.

Статья опубликована в Nature 9 ноября 2022 года, а с полным текстом можно ознакомиться (если хватит интеллектуального могущества) в архиве - тыц.

#news

Изображение. Самую большую известную бактерию можно увидеть невооруженным глазом. И факт это далеко не тривиальный. Размеры обычных бактерий редко превышают пару микрометров, и на то есть причина. Дело в том, что молекулы, являющиеся источником энергии для бактериальных клеток, производятся в клеточной мембране, а объем предмета, как хорошо знают наши маленькие любители физики, растёт гораздо быстрее, чем площадь его поверхности. Так что, чтобы иметь возможность питать себя, бактерии вынуждены оставаться маленькими. Тем больше было удивление ученых, когда они обнаружили Thiomargarita magnifica, живущую в карибских мангровых зарослях. Её объем примерно в 5000 раз больше объема средней бактерии с длиной бактериальной цепочки, достигающей аж 2 см и шириной до 150 мкм, что делает её легко различимой визуально. По словам первооткрывателей вида, это вплотную подходит к теоретическому пределу размера бактерии, если не превышает его.

#scimage

APOD. Вероятно последнее сэлфи аппарата марсианской миссии NASA InSight, присланное им 24 апреля 2022 года. Миссия действует с 2018 года и изучает сейсмическую активность планеты и прочие её свойства, запрятанные у неё глубоко внутре. Уже скоро космический исследователь прекратит функционировать по очевидной причине - его двухметровые солнечные панели совсем замело, а значит ему будет нечего кушать.

#apod

​​Новости науки. Австрийские грибные ученые из Университета Иоганна Кеплера додумались использовать материал из шкурки древесного гриба Ganoderma lucidum в качестве экологичной и биоразлагаемой подложки для электронных компонентов.

Подложки это наименьшие по стоимости, но наибольшие по объему части электронных устройств. Обычно их производят из злых пластиков, которые сложно перерабатывать, и они просто выкидываются на свалки. А ведь человечество каждый год производит примерно 50 миллионов тонн электронного хлама, так что проблема, как говорится, имеет место быть.

Вот и австрийские ученые, огорчившись этому факту, вспомнили про свои запасы грибов, в частности, про прекрасный Ganoderma lucidum, растущий на европейских и азиатских лиственных деревьях. Волею эволюции гриб обладает очень прочной шкуркой из мицелия, которую он развил с целью защиты от бактерий и других грибов, но с радостью делится ей и с исследователями. Как оказалось, шкурка почти не уступает по свойствам промышленным пластикам, использующимся в подложках, и выдерживает температуры до 200°C, хотя и обладает чуть большей проводимостью. Но самое главное её преимущество, конечно, в том, что она абсолютно экофрендли.

Технология пока не используется ни в каких промышленных изделиях, но исследователи выражают надежду о её скором применении для электроники, которая не требует долгого срока службы, например в NFC-метках.

Исследование опубликовано в Science Advances 11 ноября 2022 года.

#news

История науки. Нильс Бор рассказывает о каком-то малоизвестном физическом эксперименте в ходе лекции, Айова, 1950 год.

#scihistory

Цитата. "В последние годы я заметил, что многие подающие надежды ученые гораздо больше, чем я когда-либо, беспокоятся о том, что может принести будущее: как поступить в лучший университет, работать с самыми громкими именами, найти лучшую позицию постдока и обеспечить себе идеальную должность в университете. Моя собственная психологическая склонность, в той мере, в какой она повлияла на любые профессиональные решения, состоит в том, чтобы идти по пути, сулящему удовольствие, не заглядывая слишком далеко вперед. Возможно, из-за моего квакерского воспитания я всегда ценил личное участие в трудной задаче, а не призывы к знатности или авторитету; Мне нравится пересматривать проблему с иных точек зрения. В конечном счете, я считаю, что в важных вопросах мы в основном самоучки, но с учётом сильного влияния кооперации с другими людьми." (с) Джозеф Тейлор младший

#цитата

Явление. Интересное поведение жидкости продемонстрировали ученые из EPFL. Микрофлюидное устройство состоит из двух канальчиков, по которым навстречу друг другу подаётся подкрашенная вода. При определённом значении скорости потока (характеризующейся числом Рейнольдса) возникают устойчивые колебания, частота которых с ростом числа Рейнольдса увеличивается, а при определённом критическом значении процесс становится неустойчивым. Красиво же? Полный ролик по ссылке - тыц.

#effect

APOD. Пацаны подготовили наглядную анимацию траектории недавно запущенной миссии Artemis 1. В течение следующих пары недель аппарат совершит несколько оборотов по ретроградной орбите вокруг Луны, а затем вернётся на Землю. Задачей миссии является тестирование корабля Orion, предназначенного для будущих пилотируемых полётов.

#apod

Изображение. Просто чешуйки на крыле бабочки-хвостокрыла, снятые с помощью оптического микроскопа. Длина одной чешуйки составляет пару десятков микрометров.

#scimage

История науки. До того, как компьютеры прочно вошли в нашу жизнь, физические и инженерные расчеты приходилось проводить по старинке - карандашом на бумаге или мелом на доске. В частности, так расчитывались орбиты первых спутников. На фото неопознанные ученые из калифорнийской Systems Labs пытаются сделать так, чтобы какой-то спутник не упал им обратно на голову. Фото, конечно, постановочное. Фотосессия проводилась для журнала Life в 1957 году, за несколько лет до основания NASA. Да и написанные уравнения весьма просты и не относятся к каким-то осмысленным расчетам. Тем не менее, можно видеть, что работа требовала не только ясного ума, но и недюжинной физической подготовки.

#scihistory

​​Новости науки. Многослойные двумерные материалы уже давненько являются одним из основных направлений исследования в физике твёрдого тела. Популярный пример - два листочка графена, положенные друг на друга. Взаимодействие между электронами в листах часто наделяет их уникальными свойствами, которые в одном листе не наблюдаются. Если же листы ещё и повернуть друг относительно друга на небольшой угол, то станет совсем весело - возникнет муаровый узор (знакомый многим по оптическим иллюзиям), который может ещё сильнее модифицировать свойства системы.

Физикам из Техасского университета в Остине удалось обнаружить новый вид квазичастиц, образуемых электронами как раз в таких муаровых системах. Удивительно, но найдены они не в графене, а в двуслойном материале из листа диселенида вольфрама, положенного на лист дисульфида вольфрама с небольшим углом между ними. В этом случае получается своеобразная муаровая квазирешетка (один период большого муарова узора), содержащая аж 3903 атома.

Новая квазичастица относится к классу экситонов, которые сами по себе известны очень давно, в основном в физике полупроводников. Возникают они, когда свободный электрон сцепляется со свободной "дыркой" (электронной вакансией), и получившаяся частица может долгое время жить как связанная система. Отличительной особенностью нового экситона является то, что его характеристики определяются именно параметрами муарового узора, например, его размер практически идеально совпадает с периодом узора.

Открытие это интересно прежде всего тем, что такие частицы вообще могут образовываться. Это прекрасная иллюстрация того, насколько сложные системы мы уже умеем конструировать на атомарных масштабах. Но, по словам ученых, экситону могут найтись и другие применения, например в оптических сенсорах нового поколения или опто-электронных устройствах.

Кстати, обнаружили частицу сначала теоретически и из первых принципов (то есть, используя голую теорию), а уже потом подтвердили экспериментально.

Статья опубликована в Nature 31 августа 2022 года.

#news

​​Цитата. "Я пытался разработать разновидность теории, в которой электронные поля, так же как и электромагнитные поля, являются переносчиками ядерных сил. Эта идея восходит к известной теории Гейзенберга об атомном ядре. Его статья была опубликована в 1932 году. Я попытался развить его идею, подробно рассмотрев поле электрона. Но, конечно, я столкнулся с большим количеством трудностей, связанных со спином, статистикой, сохранением энергии, импульсом и так далее. Но затем, в 1933 году, очень хорошо подошла знаменитая статья Ферми о бета-распаде с привлечением нейтрино.

Я стал задумываться над вопросом о ядерных силах в связи с процессом бета-распада. И сразу заметил, что процесс бета-распада очень медленный, так что электронно-нейтринное поле слишком слабое для сильного ядерного взаимодействия. Но я не пытался делать количественные выводы. Потом я увидел в Nature две статьи Тамма и Иваненко, в которых они привели формулу для ядерного взаимодействия, создаваемого полем электронных нейтрино. Как я и ожидал, ядерное взаимодействие с точки зрения процесса бета-распада оказалось слишком малым. Так что я был снова вдохновлён подумать о чём-то совершенно отличном от бета-распада. Я пытался разработать теорию электронного поля, которая также учитывала бы ядерные силы. Я снова столкнулся с множеством неприятностей, но в то время Нишина предположил, что можно попробовать рассмотреть электроны, подчиняющиеся статистике Бозе. В то время я не смог ухватить его мысль, потому что если есть электрон другого типа, с другой статистикой, то его можно было бы сразу обнаружить с помощью ядерного процесса.

Постепенно мои представления начали обретать форму, и где-то в сентябре 1931 г. мне стало ясно, что если принять массу этой новой частицы достаточно большой, то трудностей с её ненаблюдаемостью не возникнет. Я тут же взялся вычислять, проверять соотношение между масштабом взаимодействия и массой этой новой частицы; так что вскоре моя первая статья была почти готова" (с) Хидеки Юкава об открытии мезонов, AIP Oral History, 1962

#цитата

Явление. Ещё немного парамагнитного кислорода, аналогично предыдущему посту на эту тему, но в другой конфигурации. Жидкий кислород парамагнитен и притягивается к постоянному магниту. Однако, покинуть его поверхность капля оказывается уже не в состоянии, оказываясь в своеобразной магнитной ловушке. Полный ролик по ссылке - тыц.

#effect

APOD. Ребята подготовили интересную карту вселенной, от нашей галактики Млечный Путь (снизу) до самых дальних наблюдаемых рубежей видимой вселенной. Каждая точка на карте отмечает реально существующую галактику (всего их обозначено около 200 000). Полная карта, конечно, была бы сферической. Нам показывают лишь тоненький сектор этой сферы. Эффекты красного смещения тоже присутствуют. Полная карта в галактическом разрешении по ссылке - тыц.

#apod