Сегодняшняя физическая магия не так уж страшна, хотя интуитивно непонятна.

Начнём с того, что чашка на стержне вращается параллельно земле. И по сути – это гироскоп. Гироскоп поддерживает угловую скорость, которая предотвращает опрокидывание чашки и стержня, на которой он стоит. Сам стержень жёстко вставляется в рыбу, и единственный способ разрушения всей системы – это наклонить рыбу вместе со вставленным в неё стержнем под большим углом, но именно это и предотвращает вращение гироскопа.

Вращение помогает немного стабилизировать ситуацию, но в целом этот трюк аналогичен тому, как если бы мы балансировали веником или линейкой на кончике пальца.

Дело в том, что центр тяжести стержня и миски находится над точкой поворота рыбы на палке, которую держит во рту наш «маг». На гифке хорошо видно, как он постоянно подстраивается, чтобы добиться баланса системы.

Тем не менее мастерство исполнения просто невероятное.
#физика

До дому, до хаты

Японские исследователи впервые наблюдали биологическую магниторецепцию, то есть то, как живые клетки, реагируют на магнитное поле.

Нельзя не удивляться тому, как магнитики держатся на холодильнике, как почтовые голуби возвращаются домой, и как алконавты – при полном отсутствии сознания и реакции на внешние раздражители – находят ближайшую наливайку или районную станцию по разливу благородного и крафтового пива.

– Магнитное поле! – спешат с подсказкой учёные из университета Токио. Хотя в случае адептов зелёного змия – это не точно.

С 1970-х годов исследователи подозревали, что, поскольку магниты могут притягивать и отталкивать электроны, магнитное или геомагнитное поле Земли, может влиять на поведение животных за счёт химических реакций. Когда некоторые молекулы возбуждаются светом, электрон может перескакивать с одной молекулы на другую и создавать две молекулы с одиночными электронами, известные как радикальные пары. Одиночные электроны могут находиться в одном из двух различных спиновых состояний. Если два радикала имеют одинаковый электронный спин – их последующие химические реакции протекают медленно, тогда как пары радикалов с противоположными электронными спинами могут реагировать быстрее. Магнитные поля могут влиять на спиновые состояния электронов и, таким образом, напрямую влиять на химические реакции с участием радикальных пар.

Вот японцы и заинтересовались молекулами флавинов. Флавины представляют собой субъединицу криптохромов, которые являются молекулами, способными к свечению или флуоресценции при воздействии синего света. Это важные светочувствительные молекулы в биологии.

Когда флавины возбуждаются светом, они могут или флуоресцировать, или образовывать радикальные пары. Такая возможность означает, что интенсивность флуоресценции флавина зависит от того, насколько быстро будут реагировать радикальные пары. Японские исследователи светили лазером на эти молекулы, но добавляя при этом искусственное магнитное поле, чтобы понять, как сильно это поле влияет на химические реакции и флуоресценцию.

Статистический анализ интенсивности света в видео, как на гифке, показал, что флуоресценция клетки снижалась примерно на 3,5% каждый раз, когда клетки помещались в магнитное поле. Это значит, что синий свет побуждает молекулы флавина генерировать радикальные пары, и, следовательно, было меньше молекул, способных излучать свет. Флуоресценция флавина в клетке уменьшалась до тех пор, пока не исчезло магнитное поле.

Учёные считают, что очень слабое магнитное поле Земли имеет биологически важное влияние и на химические процессы, происходящие в живом организме. А это уже и есть магниторецепция – то есть умение чувствовать магнитное поле, и благодаря этому ориентироваться в пространстве.

Так что помни, хотя магнитное поле Земли и слабее магнитного поля магнитика на холодильнике в 500 раз, но, если твой кот спит посередине комнаты, повернувшись носом в пустой угол, то отложи баклашку Жигулёвского, возьми компас и проверь направление на север. Тебя может ждать сюрприз от магниторецепции Барсика.
Инфа отсюда.
#физика #био

Фиолетовый дым – это пары элемента номер 53 Периодической таблицы Дмитрия нашего Менделеева или йода.

Йод при нормальных условиях – твёрдое вещество. И если потихоньку нагревать, то с его поверхности начинают улетучиваться двухатомные молекулы I₂. Этот процесс называется сублимацией или возгонкой, в отличие от улетучивания с поверхности жидкости – испарения. Сегодня у нас как раз возгонка йода. Но с такими экспериментами надо поаккуратнее, ток как пары йода высокотоксичны – ПДК (Предельно допустимая концентрация) йода в воздухе 1 мг/м³.
#химия

Квантовый гул

Квантовый интернет может прийти к нам с помощью дронов: запутанные фотоны были посланы между двумя дронами, парящими на расстоянии километра друг от друга.

Когда пара фотонов квантовозапутанна, вы можете мгновенно определить состояние одного, измерив состояние другого. И что самое интересное, независимо от расстояния, разделяющего их. Именно это явление является основой квантового шифрования – использования запутанных частиц для обеспечения секретности связи.

Квантовые сети намного безопаснее, чем нынешний Интернет, потому что любая попытка присоединения и подслушивания изменяет состояние фотонов, что сразу обнаруживается получателем информации.

Запутанные фотоны и раньше передавались более чем на 1000 километров между спутником и наземными станциями, но теперь китайские любители квантовых компьютеров из Нанкинского университета показали, что связь может быть установлена и на более короткие расстояния с помощью относительно недорогого оборудования – дронов. Кроме того, это первый случай, когда запутанные фотоны передается от одного движущегося устройства к другому.

Лазер на борту одного из 35-килограммовых дронов создал пару запутанных фотонов, разделяя фотон кристаллом. Один фотон отправлялся на наземную станцию, а другой – на второй дрон, находящийся в километре от него. Этот дрон-ретранслятор отправил фотон на другую наземную станцию. Состояние каждого фотона было измерено на наземных станциях, и результаты показали, что фотоны оставались запутанными.

Так что помни, именно дроны могут стать последним звеном в цепочки для соединения дома или автомобиля с местной квантовой ретрансляционной станцией. И представим, как в прекрасном наноквантовом будущем, во время путешествия на бесшумном электромобиле, нас будет сопровождать негромкий гул… лопастей дронов, которые будут лететь позади нас и ретранслировать квантовозапутанные фотоны.
Инфа отсюда.
#физика

Плазма! Четвёртое агрегатное состояние вещества после твёрдого, жидкости и газа. Плазма образуется при достаточно высоком нагреве газа. В результате имеем ионизированный газ, который содержит электроны и ионы. И хотя плазма содержит заряженные частицы, она квазинейтральна, то есть в целом её суммарный заряд равен нулю. Тем не менее, частицы в плазме подвижны и она может проводить электрический ток.

Плазму на гифке получали при пониженном давлении, напряжении 18 кВ и частоте 22,5 кГц.
#физика

Подведём итоги вчерашней загадки. Большинство Посетителей (44%) выбрало ответ Силика. И это неправильный ответ, так как на вчерашней картинке был Натрий!

Обычно натрий получают электролизом расплава хлорида натрия или простой поваренной соли. В результате получается металлический натрий и газообразный хлор. У этого синтеза есть ряд сложностей, и его непросто провести не в промышленных условиях.

Эти сложности устраняются синтезом, заключающимся в реакции между металлическим магнием и гидроксидом натрия в присутствии катализатора – вторичного спирта, в данном случае ментола. В итоге получаем такие шарики металлического натрия. Кому интересен весь цикл – отличное видео тут.

А счёт нашего противостояния теперь:
Зоопарк—Посетители 8:12

Взаимодействие алюминиевой фольги с соляной кислотой приводит к выделению водорода: 2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂.
И как видим, для того чтобы рвануло не обязательно поджигать водород. Взрывается и от давления, вызванного образованием газообразного водорода.
#химия

Каменная или экстра?

Учёные научились снимать видео с атомарным разрешением в реальном времени, чтобы наблюдать образование кристаллов.

Всем известно, что добыть соль для любимого супчика очень просто – она берётся в магазине. Более продвинувшиеся в понимание картины мира скажут про добычу соли экскаваторами, как в нашем старом посте. И лишь немногие отметят, что формирование кристаллов соли очень непростая штука.

Кристаллическое строение имеет множество знакомых нам вещей: снежинки, крупинки соли и даже алмазы. Кристаллы, по сути, это структуры с регулярным и повторяющимся расположением атомов, ионов или молекул. Растут кристаллы из хаотического моря этих частиц. Процесс, перехода из неупорядоченного состояния в упорядоченное, известен как зародышеобразование. И хотя он изучался на протяжении столетий, непосредственно процессы на атомном уровне до сих пор не подтверждались экспериментально.

Конечно, микроскопы придумали давно, но рост кристалла – это динамический процесс, и наблюдения за его развитием так же важны, как и наблюдения его структуры. К счастью, исследователи химического факультета Токийского университета решили эту проблему с помощью метода электронной микроскопии в реальном времени с атомным разрешением или SMART-EM. Этот метод фиксирует детали химических процессов со скоростью 25 кадров в секунду.

Для начала японские исследователи решили изучить рост кристаллов обычной поваренной соли или хлорида натрия NaCl. Для удержания образцов на месте использовали конические углеродные нанотрубки толщиной в атом. На гифке мы можем наблюдать, как в реальном времени на поверхности нанотрубки происходит формирование кристалла хлорида натрия из молекул. Если внимательно всмотреться в гифку, то можно наблюдать удивительное кино – как из хаотического движения молекул NaCl, формируется кристалл соли.

Так что помни, поваренная соль – это не только важная приправа к любимым блюдам, но и отличная возможность изучить простую модель образования кристалла, так как хлорид натрия образуется только одним образом, в отличие от, например, углерода, который может кристаллизоваться разными способами, что может приводить к образованию графита, угля или алмаза.
Инфа отсюда.
#нано #физика

Если сделать из пластиковой бутылки реактивный двигатель на бутане, то можно заметить диски или кольца Маха (Mach diamonds на гифке).

Диски Маха – это повторяющиеся образования в сверхзвуковой струе, исходящей из сопла двигателя. Они образуются за счёт того, что давление газов на выходе из сопла немного больше или меньше атмосферного.

Чтобы заметить диски Маха, видео пришлось замедлить в восемь раз, и в 100 раз, чтобы рассмотреть в течение более продолжительного периода времени.
#физика

А мы крепчаем!

Предложена новая технология получения супертвёрдых металлов из наночастиц.

В металлургии есть масса способов сделать кусок металла твёрже. Его можно согнуть, скрутить, пропустить между роликами или бить молотком. Эти методы эффективны за счет разрушения зернистой структуры металла – микроскопических кристаллических доменов, которые образуют объёмный брусок металла. При этом более мелкие зёрна делают металлы более твёрдыми.

Но славные нанометаллисты из Университета Брауна решили пойти другим путём – настраивать структуру металлических зёрен снизу вверх! Американские исследователи предложили метод разрушения отдельных металлических нанокластеров вместе с образованием твёрдого макроразмерного металла.

Изюминкой технологии является химическая обработка строительных блоков – наночастиц. Металлические наночастицы обычно покрыты органическими молекулами, называемыми лигандами, которые предотвращают образование связей между наночастицами. Учёные нашли способ химически удалить эти лиганды, позволив кластерам слиться вместе при небольшом давлении.

В рамках исследования были сделаны «монеты» сантиметрового масштаба из наночастиц золота, серебра, палладия и других металлов. На картинке золотая «монета». Механические испытания таких металлических монет показали, что они в четыре раза твёрже, чем изделия из металлов природного происхождения.

Изделия таких размеров, как монеты, могут быть полезны для изготовления высококачественных материалов для покрытий, электродов или термоэлектрических генераторов (устройств, преобразующих тепловые потоки в электричество).

Так что помни, молотки и другие методы упрочнения – это нисходящие способы изменения структуры зерна, в которых сложно контролировать размер зерна, получаемого в результате процессов ковки или штамповки. В наше время, контролировать размер металлических зёрен можно с помощью наномагии: стравили лигандики, чуть придавили и вуаля! Крепкий до невозможности нанозернистый металл готов.
Инфа отсюда.
#нано #физика

Тибетские поющие чаши – это просто чудо! Конечно, чудо. Чудо физическое.

По сути, поющая чаша – это колокол, в котором звук рождается от вибрации стенок чаши и её края. Чаша делается из сплава, основой которого является медь с добавлением олова, цинка, железа и других металлов. Удар и трение обернутого кожей молотка о наполненную жидкостью чашу вызывает вибрации стенок и сопутствующие волны на поверхности жидкости. Это приводит к увлекательному танцу капель на поверхности воды с достаточно навязчивым звуком.

В основе этого явления лежат так называемые волны Фарадея, которые возникают, когда жидкость ограниченна замкнутым пространством – краями чаши. Когда частота трения достигает той, при которой чаша естественным образом вибрирует, край чаши начинает ритмично менять форму, переходя из одной слегка овальной формы в другую. Энергия этого изменения формы частично передается воде, в которой может возникнуть ряд интересных узоров по мере увеличения интенсивности трения.
#физика

Подведём итоги вчерашней загадки. Большинство Посетителей (47%) выбрало ответ Лава. И это неверный ответ, так как на картинке были Личи. Съёмка кожуры плодов личи выполнена с помощью двукратного объектива микроскопа. Изображение имеет около 6 мм в ширину.

И счёт нашего противостояния становится:
Зоопарк—Посетители 9:12