Рубрика «физика» - 180

image
Весы-камертон / Yabuno Lab./University of Tsukuba

Можно ли взвесить молекулу на весах? Учёные из Национального института передовой науки и техники и Цукубского университета (Япония) сконструировали весы, способные взвешивать объекты весом в несколько нанограмм с точностью в 1%.

Пока одна команда из Цукубы выключала старение в клетках, другая сконструировала нановесы, напоминающие микроскопический камертон. Сравнение с ним не случайно – весы работают по принципу самовозбуждающихся колебаний, когда колеблющееся тело влияет на фазу источника колебаний, что приводит к устойчивым периодическим движениям.

«Приборы на основе сдвоенных кантилеверов (выступающие зубцы), которые изготавливались ранее, могли лишь констатировать наличие массы, но не измерить её количественно»,- поясняет Хироши Ябуно, профессор университета. Под его руководством его выпускники сконструировали нановесы нового типа.

Весы изготовлены в виде сэндвича из двух слоёв кремния, между которыми находится изолятор. Кантилеверы имеют размер 500 на 100 мкм. Тестировались весы на полистироловых микросферах диаметром 15 мкм.
Читать полностью »

Роберт Бойль 350 лет назад составил список из 24 желаний, многие из которых сбылись. В первых двух частях мы говорили о трансплатнации органов, телемедицине, сельском хозяйстве и телескопах. Сегодня речь пойдёт о броне, морском транспорте, навигации и сне.

Предыстория:
Сбывшиеся мечты Роберта Бойля. Часть 1
Сбывшиеся мечты Роберта Бойля. Часть 2

Содержание списка желаний на языке оригинала 1662 года

1) The Prolongation of Life
2) The Recovery of Youth, or at least some of the Marks of It, as New Teeth, New Hair Colour’d as in Youth
3) The Art of Flying
4) The Art of Continuing Long under water and the Exercise of Functioning Freely There
5) The Cure of Wounds at a Distance
6) The Cure of Diseases at a Distance or at least by Transplantation
7) The Attaining Gigantick Dimensions
8) The Emulating of Fish without Engines by Custome and Education only
9) The Acceleration of the Production of Things out of Seed
10) The Transmutation of Metalls
11) The Making of Glass Malleable
12) The Transmutation of Species in Mineralls, Animals and Vegetables
13) The Liquid Alkaest and Other dissolving Menstruums
14) The making of Parabolicall and Hyperbolicall Glasses
15) The Making Armor Light and Extremely Hard
16) The Practicable and Certain Way of Finding Longitudes
17) The Use of Pendulums at Sea and in Journeys, and the Application of it to Watches
18) Potent Druggs to alter or Exalt Imagination, Waking, Memory, and other functions, and appease pain, procure innocent sleep, harmless dreams, etc
19) A Ship to Sail with All Winds and a Ship Not to be Sunk
20) Freedom from necessity for much sleeping exemplify’d by the Operations of Tea and What Happens in Mad-Men
21) Pleasing Dreams and Physicall Exercises by the Egyptian Electuary and by the Fungus mentioned by the French author
22) Great Strength and Agility of Body Exemplify’d by That of Frantick Epileptick and Hystericall Persons
23) Varnishes Perfumable by Rubbing
24) A Perpetuall Light

15) Создание лёгких и экстремально прочных доспехов

В 10 веке в Китае появилось «огненное копье»: предшественник современного огнестрельного оружия, выполненный из бамбука. Поэтому в годы жизни Роберта Бойля остро стоял вопрос о создании доспехов, защищающих от пищалей и прочих аркебуз: тяжелый мушкет в 17 веке мог пробить кирасу. До 1950-х годов бронежилеты были больше похожи на доспехи, а во время войны в Корее армия США начала использовать защиту из нескольких слоёв капрона или баллистического нейлона. В 1980 и США, и СССР выпустили бронежилеты из кевлара. Сейчас есть огромное количество бронежилетов различных модификаций, в том числе для скрытого ношения.

Бронежилет Improved OTV
image
Читать полностью »

image

Чего уж только не делают с графеном в наши дни! Его используют, как смазку для движущихся деталей, как фильтр для воды, как средство для получения водорода из воздуха. Ещё чуть-чуть и полетим к звёздам при помощи графеновых двигателей и построим лифт в космос. А вот исследователи из MIT придумали, как с помощью графенового покрытия улучшить конденсацию влаги на поверхности и ускорить тем самым её охлаждение.

В тепловых электростанциях обычно используется вода, которая нагревается при помощи выбранного источника энергии, превращается в пар, который вращает турбину, а затем конденсируется обратно в жидкость. При этом, чем эффективнее будет охлаждение и конденсация, тем больше будет общая эффективность станции.

Известно, что капельная конденсация, происходящая на гидрофобных поверхностях, эффективнее плёночной, которая происходит на смачиваемых поверхностях. Но покрытие, превращающее поверхность в гидрофобную (обычно полимерное), обычно либо химически нестабильно, либо получается слишком толстым, в результате чего весь выигрыш в эффективности пропадает.
Читать полностью »

На графене – к звёздам: материал из оксида графена двигается под воздействием света - 1
Графеновая губка

Новое неожиданное свойство графена было обнаружено китайскими учёными из Нанькайского университета. Экспериментируя с «графеновой губкой», полученной из оксида графена, они обнаружили, что луч лазера способе придавать губке ощутимое ускорение.

Графеновую губку учёные получили из смятых листов оксида графена. Они пытались резать этот материал лазерным резаком, и внезапно обнаружили, что под воздействием лазерного луча материал начинает двигаться. Будучи помещёнными в вакуумную камеру, небольшие кусочки графеновой губки получилось подбросить лазером вверх на высоту до 40 см. Их заставляли двигаться даже солнечные лучи, сфокусированные при помощи обычной линзы.

Пока не до конца понятно, каким образом лазер (и свет вообще) сдвигает с места что-то ощутимо крупнее отдельных атомов. Возможно, имеет место эффект солнечного паруса, когда фотоны придают ускорение парусу, передавая ему свой импульс. Совсем недавно был запущен LightSail – первый коммерческий спутник, работающий на таком принципе.

Вторая идея, возникшая у экспериментаторов состояла в том, что под воздействием лазера из графена выбиваются атомы углерода, которые придают губке реактивное движение – но эту идею учёные, по некоторому размышлению, отбросили.
Читать полностью »

image
Студент-физик Лоуренс Чеюк, один из авторов работы, настраивает лазерную оптику / SciTech Daily

Учёные-физики из Массачусетского технологического института (MIT) построили первый в мире фермионный микроскоп. Охлаждаемые в эксперименте с помощью двух лазеров с различными длинами волн, атомы калия 40K переходят на всё более низкие энергетические уровни. При этом фермионы испускают фотоны, которые улавливаются микроскопом и дают картинку.

Вся известная нам материя состоит из бозонов и фермионов. Фермионы формируют материю – это кварки, из которых состоят протоны и нейтроны, которые сами по себе являются фермионами, а также лептоны (электроны, мюоны, тау-лептоны, нейтрино). Бозоны – это переносчики взаимодействия (фотоны, глюоны, W и Z-бозоны, и тот самый бозон Хиггса).

В Гарвардском университете учёным удалось построить бозонный микроскоп в 2009 году, а в 2010 году их работу повторили в Институте квантовой оптики им. Макса Планка. А вот увидеть в микроскоп фермионы до сей поры не удавалось. Мешал принцип запрета Паули, согласно которому в замкнутой квантовой системе два и более тождественных фермиона (частицы с полуцелым спином) не могут одновременно находиться в одном квантовом состоянии. Потому попытки охладить облако фермионов приводили к тому, что все они выстраивались на разных энергетических уровнях, и обладавшие наибольшей энергией частицы охладить далее было невозможно.
Читать полностью »

Радар для пальцев изобрели в Google - 1

Подразделение продвинутых технологий и продуктов Google ATAP на минувшей конференции I/O показали много интересного. Пожалуй, самая необычная из показанных технологий называется Project Soli.

Вкратце, Project Soli — это радар на миниатюрном чипе, который можно встраивать в любые окружающие объекты: зеркало, плита, телевизор. Все предметы, которые взаимодействиют с человеком. Теперь они будут распознавать жесты пальцами с точностью менее 1 мм, как в фильмах «Особое мнение» или «Она».
Читать полностью »

image

Нас всех окружают оптические иллюзии. Например, рельсы сходятся на горизонте, фактически оставаясь параллельными. Из-за перспективы вообще всё, что расположено ближе, кажется большим, чем оно есть на самом деле. Но никто же (кроме маленьких детей) не заявляет, что может взять в руку Солнце. Более того, наш мозг использует это оптическое явление для того, чтобы получать дополнительную информацию об окружающих объектах. Например, уточняя дальность до предмета, и его размеры, не приближаясь к нему слишком близко.

Однако данный принцип не сработал в галактической астрономии и там принято правило «что вижу, то и есть на самом деле». Хотя на самом видном месте, практически в самом начале словаря находится определение для «аберрации света звёзд». Например, в Большом Энциклопедическом словаре определение выглядит так:

3) Аберрация света в астрономии — изменение направления светового луча из-за движения источника и приемника света друг относительно друга. Аберрация света вызывает смещение видимого положения светила на небесной сфере.

Ну и что такого, ведь все эффекты аберрации уже учтены. Суточная, из-за вращения Земли вокруг своей оси, годовая, из-за вращения Земли вокруг Солнца, и вековая — из-за вращения Солнечной системы вокруг центра Галактики.
Читать полностью »

Миниатюрный робот-оригами складывается сам, выполняет действия, а потом растворяется в ацетоне - 1

Когда мы слышим слово «робот», автоматически представляется либо промышленная система, либо нечто человекообразное, вроде Терминатора. Тем не менее, роботы могут быть очень разными. В MIT разработали миниатюрного робота, который может самостоятельно складываться, формируя определенную фигуру, разгуливать по окрестностям опытной площадки, переносить грузы, а потом растворяться в ацетоне (здесь, правда, роботу помогают).

Сама система контролируется с использованием электромагнитов. Робот-оригами формирует рабочую фигуру буквально за секунды, после чего готовится к работе. Система может переносить небольшие грузы, или перемещать более тяжелые объекты, не поднимая их. По словам разработчиков, такая система (разных модификаций) может использоваться в медицинских целях, или же для работы в сложных механизмах, включая двигатели.
Читать полностью »

Человек стремится к Марсу. NASA планирует высадить астронавтов на поверхности планеты к 2030 году. Частные космические компании вроде SpaceX выражают интерес в колонизации Марса, а проект Mars One уже подготовил список гражданских, которые получат билет в один конец в 2020 году.

Пока многие мечтают провести отведенные им дни на Красной Планете, эти дни можно будет сосчитать по пальцам рук. Окружающая среда Марса сильно отличается от Земли, поэтому инженерам придется решить огромное количество технологических проблем, связанных с безопасностью людей на планете. Далеко не все решения есть, и разработки могут занять долгие годы. Если сильно поспешить с полётом, можно закончить путешествие трагично.

Popular Science составил список проблем, из-за которых человек на Марсе погибнет.

image
Читать полностью »

При взрыве реактивной противотанковой гранаты любое укрепление превращается в оружие врага — камни и щебень летят в солдат, как осколки гранаты. «Обои», разработанные американскими военными инженерами, выступят в роли защитной сетки.

image
Читать полностью »


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js