Najciekawsze zdjęcia z fizyki opublikowane w roku 2012

Bez wątpienia rok 2012 okazał się bardzo ekscytującym rokiem dla fizyków, obfitując w wiele, długo oczekiwanych odkryć. Poniżej przedstawiamy osiem najciekawszych zdjęć opublikowanych w roku 2012, ukazujących piękno i jednocześnie wiele oblicz fizyki, począwszy od mikroświata, jak w przypadku nanometrowej wielkości płytek DNA, a kończąc na makroświecie, jak w przypadku jedynego naturalnego satelity Ziemi – Księżyca.

Płytki DNA

Pierwsze zdjęcie przedstawia zbiór cyfr, liter oraz przeróżnych figur wykonanych z zespołów łańcuchów DNA, zobrazowanych przy użyciu mikroskopu sił atomowych AFM (ang. atomic force microscope). Zdjęcie to jest dziełem naukowców z Uniwersytetu Harvarda w USA, którzy opracowali metodę wykorzystującą płytki DNA do konstruowania z nich złożonych struktur o nanometrowych rozmiarach. Wykonanie każdej figury przedstawionej na powyższym rysunku zajmowało około jedną godzinę, a rzeczywisty rozmiar każdej z nich wynosi w przybliżeniu 150 nm × 150 nm.

Krople Leidenfrosta

Powyższe zdjęcie przedstawia krople ciekłego tlenu unoszące się nad powierzchnią płytek szklanych. Takie zjawisko lewitacji kropel, nazywane efektem Leidenfrosta, występuje wtedy, gdy ciecz oddziaływuje z powierzchnią, której temperatura jest znacznie wyższa od temperatury wrzenia cieczy. Efektem tego oddziaływania jest wytworzenie warstwy izolującej zapobiegającej gwałtownemu odparowaniu takiej cieczy. Powyższe zdjęcia kropel Leidenfrosta stanowią część badań przeprowadzonych przez francuskich naukowców, którzy udowodnili, że możliwe jest kontrolowanie kropel paramagnetycznej cieczy przy użyciu pola magnetycznego.

Sieć nanosensorów

Zdjęcie przedstawia sieć nanosensorów, oznaczonych kolorem niebieskim i zielonym, osadzonych w kulturze tkankowej neuronów ze szczurzego hipokampa. Obraz ten jest wynikiem prac przeprowadzonych przez naukowców z Uniwersytetu Harvarda, którzy wspólnie z inżynierami z MIT oraz ze Szpitala Dziecięcego w Bostonie, opracowali bardziej efektywny sposób integrujący żywe tkanki z urządzeniami elektronicznymi. Zamiast skorzystać z tradycyjnych detektorów bazujących na elektrodach, zespół naukowców zdecydował się na użycie detektorów opartych na krzemowych tranzystorach polowych wykonanych z nanodrutów o średnicy 30 nanometrów.

Nowy rodzaj metamateriału

Zdjęcie nowego metamateriału o symetrii chiralnej, który może być przełączany na żądanie przez użytkownika. Materiał ten może pracować w teraherzowym obszarze widma elektromagnetycznego, a jego potencjalnym zastosowaniem może być używanie go do manipulowania polaryzacją fal teraherzowych. Obraz po lewej stronie wykonany skaningowym mikroskopem elektronowym (SEM) (ang. scanning electron microscope) przedstawia budowę tego metamateriału, składającego się ze zbioru rezonatorów wykonanych w kształcie litery V. Jeden z takich rezonatorów został pokazany w powiększeniu na zdjęciu po prawej stronie. Struktury zaznaczone kolorem różowym, niebieskim oraz pomarańczowym zostały wykonane ze złota, podczas gdy struktury zaznaczone kolorem zielonym – z krzemu. Długość białego paska w prawym, dolnym rogu zdjęcia po lewej oraz prawej stronie wynosi odpowiednio 25 oraz 10 mikrometrów.

Splątane fotony

Zdjęcie dwudziestu fotonów splątanych przy użyciu ich orbitalnego momentu pędu. Wyczyn ten jest efektem pracy naukowców z Austrii, zdaniem których nadanie fotonom dużego orbitalnego momentu pędu może doprowadzić w przyszłości do splątania makroskopowych obiektów. Termin nadanie fotonom orbitalnego momentu pędu oznacza skręcenie czoła fali elektromagnetycznej w ten sposób, aby podczas jej ruchu, czoło fali obracało się wokół osi propagacji fali. Powyższe zdjęcie przedstawia wiązkę lasera będącą superpozycją dziesięciu prawoskrętnych oraz dziesięciu lewoskrętnych kwantów orbitalnego momentu pędu, tworzącą w efekcie dwadzieścia jasnych plamek układających się w pierścień.

Piana Weaire-Phelana

Czy jest to pianka z mleka w cappuccino, czy też mydlana pianka w wannie, piana wciąż wzbudza niemałe zainteresowanie wśród fizyków. Pianka na powyższym obrazku, wytworzona przy użyciu jednego z płynnych detergentów stosowanych również i w polskich domach, jest pierwszym w historii przykładem piany Weaire-Phelana. Według fizyków ten rodzaj piany, składającej się z pęcherzyków o jednakowej objętości, jest przykładem piany o najniższej energii tworzenia. Piana ze zdjęcia, uformowana z dwóch rodzajów wielościennych pęcherzyków o identycznej objętości, powstała wskutek umieszczenia w odpowiednio ukształtowanym pojemniku roztworu wody i płynu do mycia naczyń, oraz wprowadzenia do niego pęcherzyków azotu.

Meduza z komórek szczura

Ilustracja przedstawia sztuczną meduzę unoszącą się wewnątrz pojemnika zawierającego wodę morską. Meduzoid, bo tak nazwano tą meduzę, został wykonany z gumy silikonowej oraz z wyhodowanych w laboratorium tkanek szczurzego serca. Długość meduzy jest równa w przybliżeniu jednemu centymetrowi. Szczurze komórki serca, pod wpływem przykładanych z zewnątrz impulsów elektrycznych, pracowały w takim samym rytmie jak meduzy z gatunku Aurelia aurita.

Mapa pola grawitacyjnego Księżyca

Pierwsza wysokorozdzielcza mapa pola grawitacyjnego Księżyca, stworzona przez sondy misji GRAIL (ang. Gravity Recovery and Interior Laboratory) nadzorowanej przez NASA. Misja GRAIL rozpoczęta we wrześniu 2011 roku i kosztująca 495 milionów dolarów, składała się z bliźniaczych statków kosmicznych o nazwie Ebb i Flow. Zdjęcie pokazuje zmiany pola grawitacyjnego Księżyca zarejestrowane przez tą misję w okresie od marca do maja 2012 roku. Misja GRAIL ujawniła również struktury na powierzchni Księżyca, których nigdy wcześniej nie udało się zarejestrować, z których wynika, że skorupa Księżyca jest mniej gęsta i bardziej popękana, niż do tej pory sądzono.

Źródło: physicsworld.com