Новости науки. Ученые из национального института естественных наук в Японии составили самую подробную на сегодняшний день симуляцию вселенной, которую назвали Uchuu (в переводе с японского "внешний космос"). Модель содержит 2.1 триллиона частиц, расположенных в кубе со стороной в примерно 10 миллиардов световых лет (это примерно 3/4 расстояния до самых далёких наблюдаемых галактик). Симуляция концентрируется на крупномасштабной структуре вселенной, и её самым маленьким элементом являются отдельные галактики. Зато в ней учтена тёмная материя, играющая большую роль в эволюции вселенной. Преимуществом данной модели перед аналогами является то, что она прорабатывает эволюцию вселенной от самых ранних этапов её формирования и до наших дней. Ради обработки модели 40200 процессоров самого мощного в мире астрономического суперкомпьютера ATERUI II трудились в течение двадцати миллионов совокупных компьютерочасов, сгенерировав 3 Петабайта данных. Но самое интересное - данные модели опубликованы в открытом доступе, и любой маленький любитель астрономии, вооружившись алгоритмами обработки данных, может самостоятельно отправиться в путешествие по самой большой виртуальной вселенной (утрись, майнкрафт!).

#news

Сегодняшний APOD. В истории Земли было уже несколько событий, когда столкновение с астероидом приводило к крупному ущербу экосистеме планеты. Чтобы предсказать подобные события в будущем, человечество картографирует крупные астероиды, которые могут потенциально угрожать Земле. На этой карте нанесены орбиты тысячи небесных тел с размером от 140 метров, приближающихся к Земле на 7.5 миллионов километров (примерно 20 радиусов орбиты Луны) и менее. Конечно, на таком расстоянии они не представляют опасности, но солнечная система динамична, и орибты относительно лёгких объектов могут существенно измениться за короткое время. Столкновение любого из этих объектов с Землей вызовет серьёзный природный катаклизм как минимум, а как максимум - новое массовое вымирание. Уже в этом году NASA планирует запустить миссию DART, задача которой состоит в испытании технологии предотвращения таких столкновений с помощью изменения орбиты небесного тела.

#apod

Новости науки. Равновесные физические системы обычно представляют мало интереса для исследователей, так как ведут себя довольно тривиально. Вывод же системы из состояния равновесия, напротив, способен породить экзотическое поведение и создать необычные состояния. Поэтому физики всего мира соревнуются во всё более экзотических способах получения неравновесных систем. Вот и ученые из университета Аалто в Финляндии придумали способ создавать упорядоченные структуры, подобные кристаллическим решеткам, в смеси из нескольких жидкостей, находящейся в электромагнитном поле особой конфигурации. Такие системы оказались способны порождать структуры, никогда не встречающиеся в природе - квадратные и гексагональные капли, фракталоподные интерфейсы и многие другие. Помимо того, что это просто красиво, подобные жидкостные метаматериалы могут найти применение, например, в оптике, позволяя быстро и обратимо изменять оптические свойства вещества контролируемым образом. Исследование опубилковано в Science Advances 15 сентября 2021 года.

#news

Научное изображение дня. Сотрудники всемирного хранилища семян на норвежском Шпицбергене ожидают очередную поставку, призванную пополнить коллекцию зернохранилища. Комплекс глубиной 130 метров был построен в 2008 году и имеет целью создать надёжные условия для сохранения биологического разнообразия сельскохозяйственных культур на случай глобальных катастроф. По состоянию на лето 2021 года в комплексе хранится более миллиона образцов семян со всего мира, представляющих 13 тысяч лет истории сельского хозяйства.

#scimage

История науки. Вероятно, Галилео Галилей не был первым человеком, посмотревшим на ночное небо через оптический прибор. О конструкции простого телескопа задумывался ещё Леонардо Да Винчи, а первые подзорные трубы были сконструированы за несколько лет до первого телескопа Галилея. Однако, он точно был первым, кто всё тщательно задокументировал. Его астрономический трактакт Sidereus Nuncius, написанный на латыни, содержит подробные наброски Луны и её фаз, увиденные им в телескоп собственного изготовления. Помимо Луны, он задокументировал спутники Юпитера и сотни звёзд, невидимых невооруженным глазом, и, в общем-то, положил начало астрофизике, как науке.

#scihistory

Сегодняшний APOD. Не так давно мы писали о финалистах конкурса астрофотографии 2021 года, организуемого гринвичской королевской обсерваторией. И вот жюри вынесло решение касательно победителя - им стал китайский фотограф Shuchang Dong, представивший снятую в Тибете фотографию "Золотое Кольцо", увековечившую кольцевое солнечное затмение июня 2020 года.

"В этом месте круглый год солнечная погода, но в день затмения мы увидели тёмные облака по всему небу. Мы ждали с тревогой, но удача улыбнулась нам - в минуту затмения солнечный свет пробился сквозь облака, после чего солнце опять скрылось за тучами. Нам так повезло!"

Фотография даже позволяет различить некоторые детали лунных гор, блокирующих свет на границе кольца.

#apod

Премьера рубрики. Физическая анимация. Наглядные, поучительные или же просто залипательные анимации физических процессов.

Теория хаоса это раздел нелинейной динамики, изучающий системы, поведение которых крайне чувствительно к начальным условиям. Один из излюбленных примеров таких систем - двойной маятник - два стержня, скрепленных шарниром. Представленная анимация иллюстрирует, что даже крошечное изменение начального положения маятников приводит к совершенно различным траекториям уже после первого колебания.

#animation

Сегодняшний (видео)-APOD. Анимация падения в черную дыру с возможностью обзора в 360 градусов. Особая атмосфера создаётся при просмотре с телефона. Анимация строилась с опором на реальные теоретические модели. Дополнительно - видео с пояснениями (на английском) - тыц. Автор - Alessandro Roussell, канал ScienceClic.

#apod

Забавная научная статья. Пугающим является порой полёт мысли учёного, которому нечем заняться. В 2018 году исследователь из Оксфордского университета Андерс Сандберг задался вопросом, что произойдёт, если всё вещество Земли мгновенно превратить в плотно упакованную, но не сжатую чернику. Для ответа на этот важнейший для науки вопрос ученый составил модель, учитывающую эффекты гравитации и термодинамики черничной материи. Результаты исследования показывают, что наблюдатель, находящийся на поверхности планеты в момент первращения, прежде всего ощутит значительное уменьшение гравитации - на 87%. Затем планета начнет стремительно сжиматься по мере того, как черника сдавливает себя, обращая недра в твёрдый черничный лёд, а поверхность - в океан черничного джема. Атомсфера же при этом превратится в практически чистый водяной пар, исторгнутый из недр планеты горячими потоками. Исследователь отмечает, что в модели остаётся ещё множество белых пятен, и необходимы дальнейшие исследования для её уточнения.

#paper

Математические этюды. Проблема 196.

#math

https://telegra.ph/Problema-196-09-27

Сегодняшний APOD. Это изображение Солнца. "Ну и что? Что мы, солнца не видели?" - спросит наш маленький любитель астрономии. А то, что это изображение получено ночью. Через всю толщу Земли. Солнце является очень интенсивным источником частиц под названием нейтрино. Их невероятно много, но в то же время они крайне слабо взаимодействуют с любой материей вокруг нас. Настолько слабо, что с лёгкостью пронзают всю нашу планету, не провзаимодействовав ни с одним её атомом. Очень редкие частицы всё же удаётся зафиксировать, но для этого приходится строить огромные детекторы, заполненные чувствительным веществом. Одним из таких детекторов является японский Супер-Камиоканде, на котором и было получено данное изображение. Для этого понадобилось всего 500 ночей экспозиции. Детекторы нейтрино приходится размещать глубоко под поверхностью Земли, чтобы прочие источники излучения не мешали измерениям.

#apod

Научное изображение дня. Демонстрационный опыт, иллюстрирующий отклонение заряженных частиц в магнитном поле. В роли частиц в данном случае выступает поток электронов, испускаемый нагретым катодом и ускоренный электрическим полем. Разогнанные частицы ионизуют разреженный газ, присутствующий в вакуумной камере, вызывая характерное свечение и делая траекторию частиц видимой. Магнитное поле, отклоняющее луч, создаётся катушками Гельмгольца, намотанными вокруг камеры. Фотография Andrew Lambert.

#scimage

Новости науки. Одним из самых больших вызовов при создании микроэлектроники является отвод выделяющегося тепла. На современных процессорах можно жарить яичницу, и с увеличением плотности устройств ситуация будет только ухудшаться. Ученые из университета Колорадо совершенно случайно открыли явление, которое может помочь справиться с подобными напастями. Они экспериментировали с нагревом микроскопических металлических брусков и обнаружили, что чем плотнее бруски размещены на подложке, тем лучше тепло отводится из системы, что, казалось бы, противоречит интуиции. С помощью симуляций им удалось понять причины явления - при плотной упаковке тепловые вибрации (квазичастицы, называемые фононами), производимые брусками, взаимодействуют друг с другом, благодаря чему распространяются в среде не равномерно во всех направлениях, но могут быть направлены в определенное русло. Явление получило название "направленный тепловой канал" и может послужить в повышении эффективности будущих поколений электронных микросхем.

#news

История науки. Альберт Эйнштейн читает лекцию о теории относительности студентам университета Линкольна в Пенсильвании, в котором обучались преимущественно чернокожие студенты, 3 мая 1946 года. К этому времени у самого известного физика в мире уже начались проблемы со здоровьем, и он редко давал лекции. Но для университета Линкольна он сделал исключение, чтобы продемонстрировать своё отношение к сегрегации чернокожих.

Эйнштейн вспоминал: "Моя поездка в этот институт была ради благого дела. В Соединенных Штатах черные люди отделены от белых. Это разделение вызвано не ущербностью черных, но ущербностью белых".

Данное мероприятие почти никак не было освещено в прессе, которая, обычно, пристально следила за каждым шагом ученого. Фотография колоризована.

#scihistory

Новости науки. Ученые из Технического университета Чалмерса в Швеции создали микроскопические устройства, способные перемещаться в жидкости при облучении светом. У аппаратов нет собственных элементов питания или электроники, движение происходит лишь под действием давления света. Исследователям даже удаётся эффективно управлять корабликами. Для этого светоприёмная поверхность специальным образом обрабатывается, создавая микроскопические структуры (так называемые метаповерхности), которые по-разному реагируют на свет с различной поляризацией, отклоняя аппарат в нужном направлении. Размер такого кораблика составляет около 10 микрометров (примерно в пять раз меньше толщины человеческого волоса). Устройства даже научили направленно перемещать окружающие частицы. Ученые так же отмечают, что исследование проводилось из фундаментального интереса, и о практических применениях говорить пока рано. Работа опубликована в Nature Nanotechnology 22 июля 2021 года. Ну а полный текст, как всегда, по ссылке - тыц.

#news

Сегодняшний APOD. 27 августа 2015 года исландцы стали свидетелями совершенно фантасмагоричного полярного сияния, имевшего одновременно рекордную яркость и необычную спиральную форму. Явление стало возможным благодаря сочетанию двух факторов - яркой солнечной вспышки, породившей интенсивный поток заряженных частиц, и так называемой магнитосферной трещины - неоднородности в магнитосфере нашей планеты, в которую эти частицы неудержимым потоком устремились, возбуждая атмосферный газ. Ну а изображение явления увековечено астрофотографом Davide Necchi вблизи городка Сельфосс.

#apod

Научное изображение дня. Ну а сегодняшняя картинка, как не сложно догадаться, приурочена к вручению нобелевской премии по физике за 2021 год.

Сюкуро Манабэ и Клаус Хассельман получили по четвертинке премии за "физическое моделирование земного климата, количественную оценку изменчивости и надежное прогнозирование глобального потепления". Их теоретические модели позволили предсказать температуру поверхности Земли в зависимости от содержания углекислого газа в атмосфере, рассчитать взаимосвязь радиационного баланса и переноса воздушных масс, ну и в целом - понять, каким образом образуется стабильный планетарный климат, если локальная погода хаотична и непредсказуема. На сегодняшний день обоим призерам около 90 лет!

Вторая половина премии вручена итальянцу Джорджо Паризи за "открытие взаимодействия беспорядка и флуктуаций в физических системах от атомного до планетарного масштабов". Им сделан значительный вклад в теорию сложных систем, таких, как спиновые стекла.

#scimage

Новости науки. Человечество уже давно научилось делать крепкое стекло. Закаливание и ламинирование значительно повышают прочность материала, но это дорогие процедуры, эффект от которых значительно понижается, если материал повредить. Ученые из Университета Макгилла создали новый вид прочного стекла, структуру которого подсмотрели, как это часто бывает, у природы. Перламутр, составляющий внутренний слой раковины моллюсков необычайно прочен. Причиной этого является его слоистая структура - он состоит из параллельно упакованных пластинок арагонита, и это делает материал гораздо прочнее, чем прочность составляющих его минералов (см. изображение). Вдохновляясь этим, исследователи создали похожую структуру из смеси стекла и акрила, которая также оказалась удивительно прочной, прозрачной и, что немаловажно, довольно дешевой в производстве. Так что вполне вероятно, что скоро ваш новый смартфон сможет получить защитный экран из нанокомпозитного стекла. Исследование опубликовано в Science 10 сентября 2021 года.

#news

Физическая анимация. Свет имеет свойство отклоняться при взаимодействии с мелкими препятствиями (например, узкими щелями). Это явление называется дифракцией. Если на пути света поместить препятствие в виде фрактальной структуры, то и сам свет, дифрагируя на ней, породит фрактальный узор. На представленной анимации белый свет пропускается через решетку в виде квадрата Серпинского. Каждый следующий кадр показывает узор, образуемый светом чуть дальше от решетки. Размер решетки 20 мм, а расстояние до неё варьируется от нуля в начале анимации до 80 см в конце. Анимация создана Rafael Fuente. Больше роликов на youtube-канале автора - тыц.

#animation

История науки. Всеми любимый Ричард Фейнман был одним из первых, кто осознал перспективы нанотехнологий. В своей знаменитой лекции 1959 года "Там внизу ещё много места" он поделился своим визионерским представлением о возможностях миниатюризации. А ещё он учредил приз в 1000 долларов (неплохие деньги по тем временам) тому, кто сможет создать действующий мотор размером не более 1/64 дюйма (примерно 0.4 мм). К всеобщему удивлению, задание было выполнено уже через два с половиной месяца. Умельцем оказался инженер Уильям Маклелан, создавший мотор требуемого размера с помощью зубочистки и инструментов часовщика. Когда ему задавали вопрос, для чего настолько маленький мотор может использоваться, Уильям отвечал: "Его основное применение - управление каруселью в блошином цирке". Ну а на фото Фейнман рассматривает творение Маклелана в микроскоп и радуется. Кстати, ежегодная премия имени Фейнмана за достижения в области нанотехнологий до сих пор вручается.

#scihistory