Οι αγαπημένες φωτογραφίες του 2012 για το PhysicsWorld.

Παραλλαγές σε όλη την επιφάνεια 

Αναμφίβολα, το 2012 έχει αποδειχθεί ότι ήταν μια συναρπαστική χρονιά για τη φυσική, με πολλές σύνθετες και πολυαναμενόμενες ανακαλύψεις που διατηρούν το ενδιαφέρον. Αλλά όπως τότε και τώρα θα απολαύσετε την οπτική ομορφιά της φυσικής. Η σειρά εικόνων από πλακάκια DNA μεγέθους νανόμετρου σε ένα από τα μεγαλύτερα φεγγάρια του Κρόνου τον Τιτάνα. Ελπίζουμε να τα απολαύσετε.

Αποστολή του εργαστηρίου GRAIL στην επιφάνεια της Σελήνης

Αυτή η καλειδοσκοπική εικόνα είναι ο πρώτος υψηλής ανάλυσης χάρτης των εσωτερικών βαρυτικών πεδίων της Σελήνης, όπως δημιουργήθηκε από το Gravity Recovery and Interior Laboratory της NASA, (GRAIL). Ξεκίνησε τον Σεπτέμβριο του 2011 από το Ακρωτήριο Κανάβεραλ στις ΗΠΑ, η αποστολή αποτελείται από δύο μονά διαστημόπλοια που ονομάζονται πλημμυρίδα και άμπωτη. Αυτή η εικόνα δείχνει τις διακυμάνσεις του σεληνιακού βαρυτικού πεδίου που μετρήθηκαν κατά την κύρια αποστολή τη χαρτογράφηση από Μάρτιος-Μάιος 2012. Όπως επίσης και την αποκάλυψη των δομών της επιφάνειας που είχαν προηγουμένως παρατηρηθεί, δείχνουν ότι η σεληνιακή κρούστα είναι λιγότερο πυκνή και πιο εύθραυστη από μαζικές επιπτώσεις από ό, τι είχε σκεφτεί.

Αιωρούμενες σταγόνες που ελέγχονται από μαγνήτες σε ψύξη.


Αιωρούμενο σταγόνες και φτερωτό σύννεφο

Αν αναρωτιέστε τι δείχνει η παραπάνω εικόνα, δείχνει αιωρούμενες σταγόνες υγρού οξυγόνου, που είναι γνωστές ως "σταγόνες Leidenfrost", αιωρούνται πάνω από γυάλινες πλάκες σε θερμοκρασία δωματίου. Η δράση Leidenfrost φαίνεται όταν ένα υγρό έρχεται σε επαφή με μια επιφάνεια που είναι σε σημαντικά υψηλότερη θερμοκρασία από το σημείο βρασμού του υγρού, παράγοντας ένα μονωτικό στρώμα ατμού που κρατά την πτώση από ταχεία εξάτμιση. Οι εικόνες είναι μέρος μιας μελέτης όπου οι ερευνητές δείχνουν ότι είναι δυνατό να ελεγχθεί μια σταγόνα υγρού παραμαγνητικού υλικού χρησιμοποιώντας ένα μαγνητικό πεδίο. Η πάνω εικόνα δείχνει τον μαγνήτη κάτω από την γυάλινη πλάκα και ένα "σύννεφο" πάνω από την σταγόνα υγρού οξυγόνου, που είναι στους -183 ° C. Οι υδρατμοί στην ατμόσφαιρα όταν συμπυκνώνεται πέφτει, σχηματίζοντας αυτά τα σύννεφα που αποκαλύπτουν μερικές φορές τα ρεύματα του αέρα του περιβάλλοντος. Η ομίχλη που φαίνεται μέσα στις close-up φωτό (κάτω) προκαλείται από κρυστάλλους πάγου.

Τεχνητή μέδουσα από καρδιακά κύτταρα αρουραίου

Αυτή η ενισχυμένη εικόνα με ζωντανό χρώμα δείχνει μια τεχνητή μηχανική μέδουσα να "κολυμπάει" σε ένα δοχείο αλμυρού νερού. Ονομάστηκε "Medusoid", πλάσμα Βιοτεχνολογίας και φτιάχτηκε από καουτσούκ σιλικόνης και από ένα εργαστήριο -που εκτρέφονται αρουραίοι- με καρδιακό ιστό και κολυμπάει με άντληση νερού μέσα και έξω από το καμπύλο σώμα του. Λιγότερο από ένα εκατοστό διάμετρο, η  Medusoid χρησιμοποιεί καρδιακά κύτταρα αρουραίου που ενεργοποιούνται με ένα σόκ ηλεκτρικής ενέργειας να παρέχει την «εγκεφαλική λειτουργία» και φτιάχτηκε για να μοιάζει με μια νεαρή μέδουσα ( Aurelia aurita ). Διαθέτει οκτώ πλοκάμια που κάμπτονται για να δώσουν ένα χαρακτηριστικό σχήμα θόλου.

Ζωντανός Ιστός συνδεδεμένος με ηλεκτρονικούς αισθητήρες

Αισθητήρες και νευρώνες στον ίδιο ιστό

Ενώ με την πρώτη ματιά η παραπάνω εικόνα θα μπορούσε να σας θυμίσει πίνακα του Τζάκσον Πόλοκ, είναι στην πραγματικότητα μια ανακατασκευασμένη 3D εικόνα που δείχνει ένα δίκτυο από νανοαισθητήρες, που απεικονίζονται σε μπλε και πράσινο, που βρίσκεται μαζί με τους νευρώνες, που  εντάσσονται σε καλλιέργεια ιστών του ιππόκαμπου νευρώνων αρουραίου. Η εικόνα είναι το αποτέλεσμα των εργασιών που εκτελούνται από ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, που συνεργάστηκαν με μηχανικούς στο Massachusetts Institute of Technology και το Νοσοκομείο Παίδων της Βοστώνης για να αναπτύξουν έναν καλύτερο τρόπο για την ενσωμάτωση των ιστών και των ηλεκτρονικών. Αντί για τη χρήση κλασικών ηλεκτροδίων που βασίζονται σε ανιχνευτές - που παρέχουν αδύναμα σήματα όταν γίνονται μικρότερα - η ομάδα επέλεξε τρανζίστορ πυριτίου δράσης πεδίου (FET) ως ανιχνευτές. Οι FET αισθητήρες μπορεί να είναι εξαιρετικά μικροί - σε αυτή την περίπτωση γίνεται από 30 nm διάμετρο νανοσύρματα - και εξακολουθούν να δίνουν ακριβείς μετρήσεις.

Γνωριμία με την υπόθεση του αφρού

Ο αφρός Weaire-Phelan

Είτε πρόκειται για αφρώδες γάλα για το καπουτσίνο σας, ή σαπουνάδα στο μπάνιο σας ή η μεγάλης κλίμακας δομή του σύμπαντος, ο αφρός έχει προκαλέσει το ενδιαφέρον των φυσικών για πολλά χρόνια. Ο αφρός στην παραπάνω εικόνα θα μπορούσε να είχε γίνει χρησιμοποιώντας καθημερινά Fairy απορρυπαντικό, αλλά είναι επίσης για πρώτη φορά παράδειγμα μιας «Weaire-Phelanfoam", που οι φυσικοί πιστεύουν είναι η χαμηλότερη ενεργειακή δομή για έναν αφρό που σχηματίζεται από φυσαλίδες ίσου όγκου. Αυτός ο αφρός είναι μια σύνθετη 3D δομή δύο ειδών φυσαλίδων ίσου όγκου πολυεδρικά και είναι 0,3% χαμηλότερη ενέργεια από έναν αφρό Kelvin. Αυτό έχει δημιουργηθεί με την τοποθέτηση ενός ειδικού προτύπου σε ένα απλό διάλυμα νερού και υγρών, με φυσαλίδες που εισάγονται με απελευθέρωση αερίου αζώτου από ένα τριχοειδή σωλήνα. Το αποτέλεσμα ήταν αφρός με πίσω φωτισμό και φωτογραφήθηκε με ψηφιακή φωτογραφική μηχανή SLR.

Η ζωή μου στον Άρη

Ένα μακρύς δρόμος;

Τον Δεκέμβριο του 2011 ο διδακτορικός φοιτητής Ashley Dale πέρασε δύο εβδομάδες στην έρημο Γιούτα ως μέρος μιας αποστολής προσομοίωσης στον Άρη. Στο ταξίδι του είδε να κάνει τα πάντα, από ιππασία σε γουρούνες να τρώει αφυδατωμένα τρόφιμα κλπ. Η αποστολή επίσης είχε ως στόχο να μελετήσει τις πιθανές ψυχολογικές επιπτώσεις του ταξιδιού στον Άρη. Η παραπάνω εικόνα λήφθηκε επί τόπου από τον Dale.

Νέo μεταϋλικό "χειρομορφίας" κατά παραγγελία.

Ένα νέο μετα-υλικό handendness, ή αλλιώς "χειρομορφία", που μπορεί να γίνει κατά παραγγελία δημιουργήθηκε από μια διεθνή ομάδα των φυσικών. Δουλεύοντας σε περιοχή terahertz  του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, το υλικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να χειραγωγήσουμε την πόλωση των κυμάτων terahertz. Η εικόνα από το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM) προς τα αριστερά δεικνύει την μεταϋλικό, το οποίο είναι μία συστοιχία συντονιστών σχήματος V. Η λευκή γραμμή είναι κλίμακας 25 μm. Η εικόνα SEM στα δεξιά δείχνει ένα από τους συντονιστές και η κλίμακα της ράβδου είναι 10 μm. Τα ροζ, μπλε και πορτοκαλί είναι κατασκευές από χρυσό, ενώ οι πράσινες είναι κατασκευές είναι πυρίτιο.

Ο Dirac φαίνεται σε ένα νέο φως

Μια προσωπικότητα της φυσικής;

Ίσως χρειαστεί να ανοιγοκλείσετε τα μάτια σας και να πάτε μακριά από το πληκτρολόγιό σας, αλλά η παραπάνω εικόνα είναι το πρόσωπο ενός από τους μεγάλους θεωρητικούς φυσικούς του 20ου αιώνα ο - Paul Dirac. Ο Dirac σπούδασε σε δύο ξεχωριστά πτυχία στην εφαρμοσμένη μηχανική και τα μαθηματικά στο Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ - η πόλη έδρα του Physics World - και πριν από αυτό ήταν μαθητής σε Εμπορικό Τεχνικό Κολέγιο- ένας θεσμός που ήταν ο πρόδρομος της Σχολής Cotham σήμερα. Το έργο είναι μια εναλλακτική εκδοχή της παραδοσιακής φωτογραφίας που δημιουργήθηκε από τον Eric Hardy στο τέλος του έτους, όπου κάθε pixel έχει αντικατασταθεί από φωτογραφίες των μαθητών, των εκπαιδευτικών και των άλλων μελών του προσωπικού στη Σχολή Cotham. Το πρωτότυπο έργο τέχνης, το οποίο είναι τυπωμένο σε καμβά περίπου 100 × 90 cm σε μέγεθος, ήταν στην επίδειξη στο σχολείο το Μάιο, όταν πραγματοποίησε επίσκεψη ένας άλλος μεγάλος πρώην μαθητής του - στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου ο θεωρητικός Peter Higgs.

Spooky δράση με συνεστραμμένα δοκάρια

Στροβιλίζοντας

Αυτό μάλλον έντονα πουαντιγιστική στιλ εικόνα απεικονίζει ένα κατόρθωμα της κβαντικής φυσικής, δείχνοντας 20 φωτόνια εμπλακεί με τους «τροχιακή στροφορμή". Δημιουργήθηκε από ερευνητές με έδρα την Αυστρία, που λένε ότι ο μεγάλος όγκος των τροχιακών δυναμική που έχουν μεταδώσει τα φωτόνια ανοίγει το δρόμο για την εμπλοκή των μακροσκοπικών αντικειμένων. Δίνοντας φωτόνια τροχιακή στροφορμή σημαίνει συστροφή μετώπου κύματος μιας δέσμης έτσι ώστε, καθώς η δέσμη ταξιδεύει προς τα εμπρός, του μετώπου κύματος περιστρέφεται γύρω από τον άξονα διάδοσης. Ο ψευδο-χρώμα εικόνα δείχνει μια ακτίνα λέιζερ παρουσιάζει μια υπέρθεση των 10 δεξιόχειρες και 10 αριστερόχειρας κβάντα των τροχιακών στροφορμών, κάνοντας 20 φωτεινά σημεία στον εσωτερικό δακτύλιο. Αυτή η έρευνα χαρακτηρίστηκε επίσης ως ένα από τα top 10 ανακαλύψεις μας από το 2012.

Απολιθωμένες σταγόνες βροχής αμβλύνουν τη θεωρία της ηλικίας του πλανήτη

Μόνιμη φρουρός πάνω στις αρχαίες σταγόνες βροχής

Στην εικόνα διαφαίνεται δείγμα απολιθωμένων σταγόνων βροχής. Το ζώο είναι σκαρφαλωμένο στην κορυφή των βράχων που φέρει το ορυκτό σημάδια από σταγόνες της βροχής που έπεσε στη Νότια Αφρική πριν από 2,7 δισεκατομμύρια χρόνια και που χρησιμοποιήθηκαν από τους ερευνητές στις ΗΠΑ να εργαστούν από ό, τι ήταν η πίεση του αέρα στη Γη πριν από δισεκατομμύρια χρόνια. Αναλύοντας τα σχήματα και τα μεγέθη της βροχής στα αποτυπώματα της ηφαιστειακής τέφρας, η ομάδα έχει αποδείξει ότι η ατμοσφαιρική πίεση στην Archaean eon ήταν περίπου η ίδια με αυτό που είναι σήμερα. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με μια δημοφιλή θεωρία για το πώς η Γη ήταν αρκετά ζεστή για ύπαρξη ζωής κατά τη χρονική στιγμή.

Πλακάκια DNA ανοίγουν το δρόμο

Ένας μοριακός καμβάς

Αυτή η εικόνα μπορεί να φαίνεται σαν μια συλλογή από μακαρόνιασε σχήματα, αλλά αυτά τα λεπτομερή στοιχεία είναι στην πραγματικότητα κατασκευασμένα από συνδέσεις κλώνων του DNA, όπως απεικονίζεται από ένα ατομικό μικροσκόπιο  (AFM). Η πρωτοποριακή μέθοδος, που αναπτύχθηκε στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ στις ΗΠΑ, χρησιμοποιείται για περίπλοκες δομές νανοκλίμακας από ένα σύνολο "πλακιδίων" DNA. Ο καμβάς πάνω εμφανίζει εικόνες AFM από 100 διαφορετικές μορφές, συμπεριλαμβανομένων των κεφαλαίων γραμμάτων του λατινικού αλφαβήτου και αστρολογικά σύμβολα, με κάθε μορφή, σε μόλις μία ώρα για να τα παράγουν. Οι εικόνες αυτές έχουν διευρυνθεί και σε πραγματικό μέγεθος τους είναι 150 nm × 150 nm. Αυτό το σύνολο των πλακιδίων κοστίζει περίπου £ 4500, αλλά οι ερευνητές εκτιμούν ότι θα μπορούσε να δώσει 2 × 1093 πιθανά σχήματα.

Πέρα ​​από το ηλιακό σύστημα

Πρώτη θέση

Τον Οκτώβριο του τρέχοντος έτους, η Royal Mail του Ηνωμένου Βασιλείου εξέδωσε μια σειρά από έξι ειδικές σφραγίδες για να γιορτάσει την 50ή επέτειο του πρώτου τεχνητού δορυφόρου της Βρετανίας - Ariel 1 - που ξεκίνησε στις 26 Απριλίου 1962. Οι έξι εικόνες που ελήφθησαν από τις αποστολές που πραγματοποιούνται από την Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος (ESA) και περιλαμβάνουν τους σπηλαιώδεις κρατήρες του Άρη, τα ιλιγγιώδη δαχτυλίδια του Κρόνου, μια στενή-up εικόνα του Ήλιου και μια πράσινη-χρωματισμένη εικόνα του Τιτάνα -το μεγαλύτερο φεγγάρι του Κρόνου και εικόνες του αστεροειδή Lutetia στο νότιο πόλο της Αφροδίτης.

Πηγή, PhysicsWorld

Απόδοση, Δημήτρης Γιάκας