Явление. Обычное испарение необычного твёрдого аргона. Аргона достаточно много вокруг нас - в газообразном виде в атмосфере его содержится примерно 1%. Но в твёрдой форме его встретишь не часто. Аргон затвердевает при -189 градусах, а значит заморозить его можно с помощью жидкого азота. Когда аргон плавится, он практически сразу переходит в газообразную форму, ведь разница между температурой плавления и температурой кипения всего четыре градуса.

#effect

Кристаллы. Цветные концентрические узоры, образуемые кристаллизованным витамином С, он же аскорбиновая кислота. Для получения таких красочных фотографий вещество сначала осаждается из пересыщенного раствора на стеклянную подложку или между двух тонких стеклянных пластинок, а затем используется техника микрофотографии в поляризованном свете, которая уже неоднократно упоминалась в этой и других рубриках.

#crystal

Новости науки. Человечество придумало множество способов детектирования и анализа различных волновых процессов. С помощью радаров мы умеем сканировать пространство, используя отражение и преломление электромагнитных волн. Аналогичные возможности дают нам сонары с помощью волн звуковых. Возможно ли реализовать что-то подобное с не так давно обнаруженными гравитационными волнами? Оказывается, возможно.

На текущий момент мы научились регистрировать только прямые гравитационные волны, порожденные очень высокоэнергетическими событиями - слияниями черных дыр или нейтронных звёзд. Но гравитационные волны во многих отношениях ведут себя аналогично многим другим волновым процессам - однажды испущенные они могут преломляться другими массивными объектами или отражаться от них. Такие преломлённые волны называют "гравитационными бликами", и до сегодняшнего дня считалось, что они настолько слабы, что даже говорить об их возможном обнаружении не стоит. Но исследователи из Кейсовского университета Западного резервного района в США представили теоретическую работу, в которой показали, что гравитационные блики могут быть вовсе не такими уж слабыми и вполне обнаружимыми с помощью, конечно, не текущего, но может быть следующего поколения гравитационно-волновых детекторов.

Основываясь на этих вычислениях, они предложили новое гипотетическое устройство, аналогичное радару - градар (гравитационно-волновой радар), который мог бы пролить свет на очень многие интересные и загадочные физические процессы, недоступные прямому наблюдению, ведь для гравитационных волн материя не преграда. С их помощью можно было бы изучать, что происходит в недрах звёзд, а также обнаруживать массивные компактные объекты, невидимые в электромагнитном спектре, например скопления тёмного вещества, одинокие нейтронные звёзды или что-нибудь ещё более экзотическое.

Конечно, авторы отмечают, что их работа это только самый первый шаг, и для реализации подобного устройства, если это вообще возможно, понадобятся ещё десятилетия работы. Тем более, что вовлечённая математика крайне сложна.

Работа принята к публикации в Physical Review Letters, а с текстом можно ознакомиться как всегда в arXiv - тыц.

#news

Изображение. Массив микроскопических зеркал из алмаза, созданных на алмазной подложке с помощью ионного травления. Радиус отдельного диска в самом широком месте - 250 нм, в самом узком - 50 нм, высота около трёх микрон (для плохо ориентирующихся в микропространстве, толщина человеческого волоса 50-100 микрон). Для чего может понадобиться изготовление подобного массива и каковы его преимущества перед классическими зеркалами? Используются они прежде всего в резонаторах мощных лазеров. Дело в том, что стандартные зеркала очень легко повреждаются при нагреве мощным лазерным пучком. Подобные же наномассивы отражают свет ничуть не хуже обычных зеркал (около 98% падающего излучения), но выигрывают за счет прочности алмаза, а большое количество элементов позволяет лучше распределять термическую нагрузку.

Более подробное описание структуры и свойств нанозеркала можно почитать в исследовании, опубликованном в Nature Communications - тыц.

#scimage

Цитата. "Я только что решил бросить этот клочок бумаги на пол. Я не верю, что это действие было предопределено в момент Большого Взрыва, 14 миллиардов лет назад. Мне кажется смехотворным представление, что всё развитие вселенной, включая, скажем, это интервью, было предопределено. С помощью теоремы о свободе воли я полагаю, что какие-то мои действия не были предопределены предыдущей историей вселенной. Это довольно смелое заявление, но большинство из нас с ним согласны. И мы с Саймоном доказали, что если это действительно правда, то это справедливо и для элементарных частиц: некоторые аспекты их поведения не предопределены предыдущей историей вселенной. Это весьма выдающаяся вещь.

Теория Ньютона была детерминистской. В 1920 году Эйнштейну трудно было поверить, что квантовая механика не детерминирована. Он считал это дефектом квантовой механики. Когда я пытался изучить квантовую теорию и не преуспел, я тоже полагал это дефектом. Но это не дефект. Если бы теория смогла точно предсказать поведение какой-нибудь частицы, то эта теория была бы ошибочной, ведь согласно теореме о свободе воли - предполагая, что она у нас есть - частица не решает, что она собирается делать, непосредственно до момента действия или незадолго до него.

Позвольте мне объяснить эту теорему следующим образом. Предположим, что люди обладают лишь очень малым количеством свободы воли: вы можете нажать либо кнопку А, либо кнопку В не предопределенным заранее способом. Это действительно очень малая часть того, что мы обычно считаем свободой воли. И если у нас есть эта маленькая свобода, то и элементарные частицы в некотором роде могут выбирать, по какому пути, С или D, проследовать в эксперименте. У них есть свобода действия. Они выбирают путь C или путь D способом, который не предопределён предыдущим развитием вселенной." (с) Джон Конвей

#цитата

Новости науки. В безбрежном пространстве космоса существует интересный и загадочный класс объектов, именуемый бродячими планетами. Это планеты (в том числе и земного размера), в результате каких-либо процессов оторванные от своих светил и свободно скитающиеся в безграничной тьме. Интуитивно мы представляем такие тела тёмными, холодными и безжизненными, и часто это действительно так. Но, как показывает недавнее исследование, вовсе не обязательно.

Когда планета только формируется около молодой звезды, она приобретает первичную атмосферу в виде водорода и гелия. Водород и гелий очень лёгкие газы, и они быстрее прочих улетучиваются в космическое пространство, оставляя более "классические" для планет земного типа атмосферы в виде азота, углекислого газа и других веществ. Но чем тяжелее планета, тем медленнее это происходит, а если у планеты нет звезды, то потеря атмосферы ещё более замедляется в виду отсутствия солнечного ветра.

Наличие же водорода в атмосфере играет критическую роль, ведь он является парниковым газом, весьма эффективно задерживая инфракрасное излучение, направленное от планеты в космос.

До сих пор считалось, что атмосферы планет земного типа или суперземель действительно теряют начальный запас водорода настолько быстро, что никакой роли в глобальной истории планеты он не играет. Однако, согласно новым данным, полученным в результате сотен симуляций, проведённых астрофизиками из Университета Цюриха, процесс этот для планет тяжелее Земли может быть очень медленным и растягиваться на миллиарды лет. В результате этого даже блуждающая планета может сохранять достаточно тепла для существования на её поверхности воды в жидком состоянии. Например, планета с массой в десять земных (это всё ещё планета каменного типа) может поддерживать приемлемую температуру поверхности в течение восьми миллиардов лет, что в два раза дольше, чем наша Земля в принципе существует. Так что, не исключено, что даже на тёмных, лишенных светила мирах вполне могут сложиться условия, подходящие для зарождения жизни. Остаётся только фантазировать, с какими чувствами такой гипотетический разум взирал бы на планеты, у которых есть семьи.

Исследование опубликовано в Nature Astronomy 27 июня 2022 года.

#news

APOD. Спутниковые треки над остроконечными известняковыми колоннами национального парка Намбунг в Австралии.

Количество спутников на околоземной орбите неуклонно растёт. Показанные на изображении треки - отражение света заходящего Солнца от низкоорбитальных спутников - набраны всего за два часа экспозиции. Большинство из них (но не все) принадлежат продолжающему своё развитие созвездию Starlink. В верхней части изображения видна галактика Малое Магелланово Облако, хотя из-за вездесущих треков она уже не так бросается в глаза. Ну а астрономам ещё предстоит понять, как правильно компенсировать спутниковую засветку, чтобы она не мешала наблюдениям.

#apod

История науки. Американские физики Ханс Бете и Бойс МакДэниел разъезжают на велосипедах по кольцу Корнельского синхротрона (вероятно, ещё на этапе строительства), 1968 год.

Длина кольца синхротрона хотя и не может конкурировать с таковой Большого адронного коллайдера (26 659 м), но всё же составляла добрые полтора километра, что делало велосипед самым удобным средством разгона частиц человеческого тела по туннелю.

#scihistory

Явление. Если помните (а в это богатое на события время можно было легко забыть) в начале этого года произошло значительное по мощности извержение вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай в ахипелаге Тонга. Взрывная волна от этого извержения была настолько мощной, что обогнула Землю несколько раз, что можно видеть на представленной анимации, составленной по данным двух геостационарных спутников, следящих за погодой. Глобально волновой фронт представляет собой так называемую волну Лэмба.

Авторы анимации также опубликовали подробный анализ извержения в Nature 30 июня 2022 года, полный текст которого доступен по ссылке - тыц. По их словам это было самое мощное извержение за последние 140 лет, со времени извержения Кракатау в 1883 году.

#effect

Изображение. Более десяти лет понадобилось ученым NASA, чтобы разработать технологию получения таких изображений. Как результат - одна из первых фотографий двух взаимодействующих друг с другом ударных волн от сверхзвуковых самолётов. Распространяясь, звуковые волны взаимодействуют как друг с другом, так и с реактивной струёй истребителей, и плавно сливаются. Сама съемка также производится с борта более высоколетящего самолёта.

Технология получения таких фотографий чем-то напоминает шлирен-метод, который у нас уже неоднократно упоминался, правда в значительно меньших масштабах. По сути речь идёт о выкручивании на максимум контраста малейших изменений оптической плотности среды.

Целью же исследований является разработка летательного аппарата, который при переходе на сверхзвуковую скорость производил бы не громкий хлопок, как сейчас, а лишь тихий гул. Напомним, что именно звуковое загрязнение являлось основной причиной запрета коммерческих сверхзвуковых лайнеров.

#scimage

Цитата. "Мой наставник и учитель Джон Уиллер в годы моего становления как физика (и центральный персонаж в этой книге) любил спрашивать своих друзей: «Что единственное, самое важное вы из этого смогли узнать?» Мало вопросов, которые заставляют так точно сконцентрировать ваш ум. В духе вопросов Джона, завершив книгу, я спрашиваю себя: «Что является тем единственным, самым важным, что я бы хотел, чтобы от меня узнали читатели?»

Мой ответ: потрясающая мощь человеческого ума, позволившая наскоками, обходными путями и мгновенными озарениями разгадать сложность нашей Вселенной и выявить предельную простоту, элегантность и фантастическую красоту фундаментальных законов, по которым она существует." (с) Кип Торн, из введения к книге "Чёрные дыры и складки времени. Дерзкое наследие Эйнштейна"

#цитата

APOD. Красиво обработанная туманность Вуаль - остаток сверхновой, взорвавшейся около 10 000 лет назад в созвездии Лебедя в 2400 световых годах от нас. Туманность огромна, её угловой размер составляет примерно 3 градуса, то есть 6 полных Лун. Но, конечно, из-за тусклости, увидеть её не так просто. Данное изображение получено в ходе 17-часовой экспозиции наземным телескопом в Юте с помощью трёх фильтров - красный цвет кодирует излучение от атомов серы, зеленый от атомов водорода и синий от кислорода. Звёзды удалены с изображения, чтобы дать нам возможность лучше насладиться величественным газовым облаком. Кстати, туманность сама по себе условно разделяется на несколько подтуманностей, среди который туманности Ведьмина Метла, Сеть, Щука и Треугольник Пикеринга.

#apod

Кристаллы. Мы понимаем, какое влияние наша планета оказывает на жизнь на Земле, но как жизнь влияет на нашу планету, в частности, на разнообразие её минералов? Существует множество классификаций минералов, но почти все они описывают только внешний вид, структуру или свойства этих соединений. Иными словами то, как минералы выглядят и устроены сейчас. Ученые из американского Института Карнеги предложили собственную и совершенно новую классификацию, отличительной особенностью которой является попытка ответить на вопрос "Как тот или иной минерал образовался?". Описав более 5600 видов минеральных соединений, ученые выделили 57 возможных способов их формирования. И среди прочего выяснилось, что примерно для половины всех минералов важным фактором формирования в той или иной форме является жизнь! Свои открытия минералоги описали в двух статья в журнале American Mineralogist - тыц, тыц, из которых можно заключить, что не только наша планета дарит нам безопасное пристанище в высокоэнергетическом океане космоса, но и мы (жизнь в широком смысле) обогащаем её большим разнообразием неживых форм.

Для примера, на картинке показаны два минерала, для формирования которых жизнедеятельность организмов является ключевым фактором:
- слева азурит, для образования которого нужна богатая кислородом атмосфера, создаваемая фотосинтезирующими бактериями;
- справа опаловый аммонит - опал, заместивший материал раковины древнего моллюска.

Так же обнаружилось, что невероятно важным фактором минерального разнообразия является вода, участвующая в формировании 80% всех минералов.

#crystal

Явление. Одно из редких видео, показывающее процессы, происходящие в пожалуй самых экстремальных на нашей планете условиях - в камерах термоядерных реакторов. Широкоугольная камера фиксирует зажигание водородной плазмы в камере токамака Федеральной политехнической школы Лозанны в попытке достичь условий, необходимых для слияния ядер водорода в более тяжелые элементы. Для этого необходимо нагревание плазмы до температуры порядка сотни миллионов градусов и правильное её удержание с помощью магнитного поля.

#effect

APOD. Довольно крупная солнечная вспышка (величины M 3.6 по классификации интенсивности рентгеновского излучения), случившаяся в феврале 2011 года и снятая зондом NASA Solar Dynamics Observatory. Показанный на видео интервал времени наблюдения составляет около 90 минут. Обратите внимание, как значительная часть исторгнутого из звезды вещества втягивается обратно. Происходит это, потому что ионизованная материя движется в основном по линиям магнитного поля, концентрация которых максимальна в районе вспышки.

#apod