Delta mi!

...mogą być interesujące. Znacząca część publikacji naukowych opiera się na dopasowaniu modelu teoretycznego do danych doświadczalnych. Jest tak w poniższych przykładach...

Przywykliśmy do przenikania się jak największego, czyli wszechświata, z jak najmniejszym, czyli mikroświatem (front badań doświadczalnych jest na poziomie, który - w systemie metrycznym - należałoby nazywać attoświatem), często zapominając o czymś najbardziej złożonym, czyli naszym umyśle, bez którego pozostałych dwóch ekstremów nie miałby kto rozważać.

Ukazaniu się tego numeru Delty będzie, mam nadzieję, towarzyszyć prezentowanie wstępnych wyników uzyskanych po miesiącu działania LHC przy nowej, wyższej energii trzynastu bilionów elektronowoltów

Od początku XVIII wieku interferencja uważana jest przez kolejne pokolenia wyedukowanych za dowód na falową naturę światła. Mechanika kwantowa spłynęła po nich jak po gęsi, skutkując powstaniem potworka dualizmu korpuskularno-falowego. Pasztet ten jest aktualnie serwowany w dawkach o różnej toksyczności w standardowym procesie edukacji.

Czyż najbardziej fascynującym zjawiskiem fizycznym nie jest życie? Ale gdzie przebiega granica między materią ożywioną a nieożywioną?

Wśród wielu wyróżników rozwoju cywilizacyjnego wybija się sposób przekazywania informacji. Pozornie obserwujemy, wyglądający na wykładniczy, wzrost we wszystkich aspektach tego przekazu.

Przygotowania biegną zgodnie z planem. Schłodzony już został hel, i to aż do nadciekłości (styczeń 2015), w największej i najzimniejszej lodówce znanego wszechświata. Pierwsze wiązki protonów o energii spodziewane są tuż po ukazaniu się tego numeru Delty, a pierwsze zderzenia przy mają zajść dwa miesiące później.

Znowu doniesiono o odkryciu ciemnej materii. Całkiem dawno, bo przed rokiem. Czemu zatem fizycy cząstek elementarnych nie rzucili się odkorkowywać szampana oraz umawiać na wywiady w telewizjach śniadaniowych i na randki z wyróżniającymi się młodszymi specjalistami modelingu (co wydaje się być powszechnie przyjętym atrybutem sławy i uznania)? Sprawa jest prosta - nowe, nieoczekiwane wyniki naukowe muszą się nieco ucukrować i uleżeć. Nie chodzi tu, rzecz jasna, o nabieranie dostojeństwa i mocy urzędowej, ale o wytrzymanie naporu krytyki, jaka zwykle się w takich sytuacjach podnosi.

Mniej więcej co piąta Nagroda Nobla z Fizyki jest przyznawana bardziej za wynalazek niż za odkrycie. W zgodzie z ostatnią wolą fundatora proporcja ta mogłaby (powinna?) być nawet większa, a tym samym stać w sprzeczności z powszechnym odbiorem nagrody jako najbardziej prestiżowego wyróżnienia naukowego. Z dzisiejszego punktu widzenia chyba najbardziej zaskakujący pozostaje werdykt z 1912 roku. Nagrodę przyznano wtedy Nilsowi Gustawowi Dalénowi za "wynalezienie automatycznych regulatorów używanych wraz ze zbiornikami gazowymi do oświetlania latarń i pław".

Zasada szufladkowa Dirichleta jest w anglojęzycznym świecie spopularyzowana jako pigeonhole principle: po włożeniu trzech gołębi do dwóch przegródek w którejś z przegródek będą co najmniej dwa gołębie.

Tlen stanowi (objętościowo) 0,209(4) ziemskiej atmosfery. Tlenu rozpuszczonego w oceanach jest (wagowo) 120 razy mniej. Spalenie wszystkich znanych zasobów węgla i węglowodorów zredukowałoby stężenie tlenu w atmosferze tylko o około 80 punktów bazowych, czyli do około 0,201 (rachunek ten nie uwzględnia jednak węglowodorów uwięzionych w łupkach) [1]...

Sposobów na chłodzenie wymyślono wiele. Z termodynamicznego punktu widzenia każdy proces, w którym zmienia się entropia, może być użyty do wytworzenia różnicy temperatur. Jednym z ciekawszych, choć raczej mało znanym sposobem, jest wykorzystywanie efektu magnetokalorycznego...

Kultura matematyczna jest kluczowym aspektem ogólnoludzkiej kultury. Wykazano, że wiele gatunków zwierząt (badano głównie ssaki i ptaki) potrafi liczyć, tzn. prawidłowo oceniać liczebność zbiorów skończonych. Oczywiście, precyzja takiej oceny maleje wraz z tą liczebnością (np. przeciętni ludzie radzą sobie z takim liczeniem do około siedmiu).

Etap rozwoju cywilizacyjnego można poznać po ilości i rodzaju śmieci, które dana cywilizacja po sobie zostawia. Obecny przełom tysiącleci to epoka tworzyw sztucznych. Ich dostępność i trwałość zmieniły nasze zwyczaje i zapewnią nam nieśmiertelność: [...] trza dzieciom ostawić długi. Wielgie długi, co by je spłacały. Bedóm długo spłocać, bedóm długo wiedzieć, ze miały ojca. (Józef Tischner, Historia filozofii po góralsku).

Sport to zdrowie, a troska działaczy o zdrowie zawodników jest przysłowiowa. Przy okazji, być może nawet nie zdając sobie z tego sprawy, działacze sportowi popularyzują fizykę.

Dożyliśmy czasów, w których ustawicznie należy podnosić swoje kompetencje, żeby nie pozostać w tyle. Pod prąd temu poglądowi chciałbym pokazać, jak przerost wiedzy może uniemożliwić dostrzeżenie prostego rozwiązania zadania z olimpiady fizycznej z roku 1980 o następującej treści...

Metamateriały wykazują cechy, które zależą od ich struktury w skali większej niż cząsteczkowa. Najczęściej chodzi o zaskakujące możliwości ich interakcji z falami elektromagnetycznymi, ale równie dobrze może chodzić o wpływanie na fale akustyczne.

Tegoroczny Dzień Świętego Patryka może przejść do historii nauki. Jeżeli tylko potwierdzi się to, co ogłosił zespół badawczy eksperymentu BICEP2 [1], to odkrycie Higgsa 4 lipca 2012 roku (też łatwa do zapamiętania data) może się schować. Jeżeli się potwierdzi. Bo wynik został uzyskany w niezwykle zaawansowany sposób – łatwe odkrycia już dawno zostały zrobione. A w nawet najbardziej sumiennie przeprowadzonej analizie coś może umknąć uwagi zwiadowców.

Można czasami usłyszeć od matematyka – sami publikujemy w Delcie takie wyznania! – że jakieś rozumowanie lub wzór są eleganckie czy ładne. Można snuć domysły, czy owo piękno odcieleśnionych idei jest tym samym, które odczuwamy, patrząc na dzieło sztuki lub przyglądając się powabnej dziewczynie czy przystojnemu chłopcu.

Pioruny kuliste są zjawiskami efemerycznymi, jak na razie skutecznie unikającymi ostatecznego wyjaśnienia ich natury. Jest kilka konkurencyjnych teorii. Wszystkie one mogą być poprawne, bo podobnie mogą wyglądać pioruny kuliste o różnych mechanizmach powstawania, ale równie dobrze wszystkie mogą być częściowo lub całkowicie chybione.

Występujące od Dalekiego Wschodu do Oceanii niewielkie ryby z rodziny strzelczykowatych (łac. Toxotidae), żyjące głównie w wodach lasów namorzynowych, wykształciły wyjątkowy sposób polowania. Odżywiają się owadami znajdującymi się na zwieszającej się nad wodą roślinności. Swoje ofiary zestrzeliwują za pomocą precyzyjnych strzyknięć wodą. Od wielu lat nie umiano jednak wyjaśnić, w jaki sposób udaje im się uzyskać strzyknięcie wystarczająco intensywne do oderwania bardzo mocno trzymających się podłoża owadów.

Kwantowy komputer ma (potencjalnie) umożliwić (przybliżone) przeprowadzanie rachunków, na które ani piasku (krzemu), ani czasu nie wystarczy w całym kosmosie. Nie jest wykluczone, że (nie tylko ludzki) mózg jest takim komputerem, ale nawet jeżeli tak, to nie mamy do niego odpowiedniego międzymordzia.

Tegoroczną Nagrodę Nobla z fizyki otrzymali François Englert oraz Peter Higgs za „teoretyczne odkrycie mechanizmu, który przyczynia się do zrozumienia źródła mas cząstek subatomowych i który został ostatnio potwierdzony odkryciem przewidywanej fundamentalnej cząstki przez zespoły badawcze ATLAS i CMS, działające przy CERN-owskim Wielkim Zderzaczu Hadronów”.

Jedną z głównych wątpliwości Karola Darwina co do idei ewolucji poprzez naturalną selekcję były skamieniałości z okresu kambru, trwającego około 50 milionów lat, a zakończonego 485 milionów lat temu. Ich niezwykłe bogactwo, skondensowane w stosunkowo krótkim z geologicznego punktu widzenia czasie, zdawało się podawać w wątpliwość czysto ewolucyjne pochodzenie. Z biegiem czasu wątpliwości wcale się nie zmniejszały. Wprost przeciwnie.

Najskuteczniejszy jest homo sapiens sapiens, oczywiście jako gatunek, bo obecnie pojedyncze osobniki, w średniej, nie są wystarczająco sprawne. Zastępczą aktywnością niektórych z nich jest wszelka rywalizacja, np. sportowa. Przykład występu naszej reprezentacji w narodowym namiocie beztlenowym pokazuje, jak ważna jest odpowiednia koncentracja (tego pierwiastka).

Fotosynteza jest czymś naprawdę fascynującym. Nas, czyli zwierząt, bez niej nie byłoby. Nie mielibyśmy ani czym oddychać, ani co jeść (nawet jeżeli ktoś nie czuje się wegetarianinem). Nie byłoby, co prawda, korków (nawet gdyby samochody mogły jeździć rzeczywiście same), bo przecież węgiel kamienny i węglowodory są (prawie wyłącznie) pozostałością milionów lat fotosyntezy właśnie.

W wyścigach, oprócz umiejętności, kondycji i taktyki, ważne są również efekty interakcji między zawodnikami. Przy czym niekoniecznie chodzi o to, któremu kolarzowi pompka pomoże wyjechać pierwszemu z bramy stadionu (anegdota ta jest starsza od autora i nie będzie tu przypomniana).

Materiały porowate robią coraz większą karierę. Jednym z bardziej popularnych haseł jest MOF (Metal-Organic Framework), czyli struktura(y) metaliczno-organiczna. Wiele zespołów zajmuje się twórczością w tej dziedzinie. Dosłownie. Tworzone są nowe materiały z nadzieją uzyskania filtrów, schowków na wodór, ditlenek węgla, radon.

Została popełniona oryginalna publikacja. Autorzy przekonują w niej, że kinematograficzna prezentacja wyników jest metodą naukową.

Od dłuższego czasu słyszymy o wspaniałej przyszłości komputerów kwantowych, a i naszej przy okazji. Sytuacja wydaje się podobna do fuzji termojądrowej, która od pół wieku za pół wieku ma rozwiązać nasze problemy energetyczne.

Wraz z wynalezieniem meta-materiałów o ujemnym współczynniku załamania ukrywanie się pod czapką-niewidką (a raczej peleryną-niewidką) z bajek, fantastyki czy magii przechodzi do rzeczywistości. Żyjemy jednak w czasoprzestrzeni, więc można pomyśleć o ukryciu się również w czasie, a nie tylko w przestrzeni. Chodziłoby np. o ukrycie procesu przesyłania (przetwarzania) informacji. Jak można by było to zrealizować?

Czwartego lipca 2012 roku zespoły badawcze ATLAS i CMS wspólnie ogłosiły odkrycie nowej cząstki, znalezionej w trakcie poszukiwania bozonu Higgsa, ostatniego nieodkrytego obiektu przewidywanego przez Model Standardowy oddziaływań elementarnych (MS).

Na początku marca został ogłoszony wynik poszukiwania przez eksperyment AMS-02 energetycznych pozytonów w promieniowaniu kosmicznym. Jego detektor znajduje się na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Głównym punktem ogłaszania było szeroko reklamowane seminarium amerykańskiego noblisty Samuela Tinga, rzecznika zespołu badawczego AMS (Alpha Magnetic Spectrometer), które odbyło się w ośrodku CERN. Był to centralny punkt medialnej bańki o rzekomym odkrywaniu ciemnej materii przez ten eksperyment. Światowe media natychmiast radośnie skonsumowały podstawiony pasztet.

Do wakacji zostało już niewiele czasu. Skoro zima była w tym roku dość solidna, to pewnie należy się przygotować na upały. W taki czas przyjemnie mieć coś chłodnego do picia. W warunkach wakacyjnych można skorzystać ze znanego w wielu miejscach o gorącym i suchym klimacie prostego wynalazku – glinianego dzbanka na wodę. Wystarczy dzbanek postawić w przewiewnym miejscu, żeby jego zawartość stała się, po niedługim czasie, przyjemnie chłodna.

Wielkość rozwiniętych liści drzew okrytonasiennych (okrytozalążkowych), czyli owocujących drzew liściastych (przykładem liściastego drzewa nagonasiennego jest miłorząb), jest bardzo zróżnicowana, od kilku milimetrów do ponad metra. Zróżnicowanie to jednak istotnie zmniejsza się dla gatunków osiągających największą wysokość, dla których wielkość liści zawiera się między 10 a 20 centymetrów.

...jest nazwą, która jeszcze nie ma oficjalnego przekładu na język polski. Nic dziwnego, nagroda ta została ustanowiona w lipcu 2012 roku. Zaczęło się spektakularnie. Dziewięciu teoretyków dostało po trzy miliony dolarów.

„Łatwiej kijek pocienkować, niż go pogrubasić” jest opinią ugruntowaną naszym codziennym doświadczeniem. Przebieg większości zdarzeń jest nieodwracalny. Rzeczy niszczą się same z siebie, bałagan sam się robi, jesteśmy coraz starsi...

Tegoroczną Nagrodą Nobla z fizyki podzielili się Serge Haroche i David J. Wineland za przełomowe metody doświadczalne umożliwiające mierzenie pojedynczych układów kwantowych oraz manipulowanie nimi.

W pierwszym tygodniu lipca 2012 roku w Krakowie gościł VI Europejski Kongres Matematyczny (takie kongresy organizowane są od 1992 roku co 4 lata; poprzednie odbyły się w Paryżu, Budapeszcie, Barcelonie, Sztokholmie i Amsterdamie). Przyznano na nim dziesięć nagród Europejskiego Towarzystwa Matematycznego (dalej w skrócie EMS), przeznaczonych dla osób, które w wieku co najwyżej 35 lat mają błyskotliwe osiągnięcia matematyczne.

Nie można tego było dłużej ukrywać. W dniu 4 lipca, na wspólnym, transmitowanym na cały (cywilizowany) świat seminarium, zespoły badawcze CMS i ATLAS (działające przy LHC w ośrodku CERN) ogłosiły odkrycie nowej cząstki znalezionej w trakcie poszukiwania bozonu Higgsa.

Przez lata występowały one tylko w opowieściach marynarzy, którym nikt nie dawał wiary. Najczęściej określane są angielską nazwą rogue waves (ale nazw jest więcej, również polskich). Nie tak dawno poświęcono im specjalny numer European Physical Journal [1] i tam pokuszono się o zdefiniowanie pojęcia. Chodzi o pojawiającą się jakby znikąd falę, która ma amplitudę co najmniej dwa razy większą niż fale w okolicy. Zjawisko to, rozumiane jako efekt nieliniowy, występuje w wielu dziedzinach (optyka nieliniowa, kondensacja Bosego-Einsteina, fizyka plazmy, ekonomia (?) itp.), ale pierwotnie odnosi się do fal na głębokiej wodzie (głębokość dużo większa od długości fali).

Tak tłumaczy się angielski termin delayed choice for entanglement swapping. Oczywiście, chodzi o splątane stany kwantowe. A skoro tak, to, ani chybi, o kolejne badanie ujawniające, jak bardzo odjechana jest mechanika kwantowa, czyli ponowne wykazanie nieadekwatności klasycznej (niekwantowej) intuicji.

Neutrina są najbardziej tajemniczą i najtrudniej wykrywalną formą materii. Od ponad pół wieku zbierane są doświadczalne dowody ich oscylacji. Ponieważ oddziałują tylko słabo (za pomocą masywnych bozonów pośredniczących  i ), a stany własne oddziaływania (rodzaje: elektronowy, mionowy oraz taonowy) są, jak widać, różne od stanów masowych (numerowanych 1, 2 i 3), więc neutrina zmieniają swój rodzaj w trakcie lotu.

Każde (niekwantowe) obliczenie wymaga użycia serii nieodwracalnych operacji logicznych, w których dwa stany wejściowe dają jeden stan końcowy. Przykładem takiej operacji jest zerowanie komórki pamięci. W 1961 roku Rolf Landauer wykazał, że minimalna ilość ciepła, porównywalna z  (gdzie  jest stałą Boltzmana, a  temperaturą w skali bezwzględnej), jest do tego niezbędna [1]. Ograniczenie  jest obecnie nazywane granicą Landauera, która określa nieprzekraczalne fizyczne ograniczenie minimalnej ilości ciepła rozpraszanego podczas pojedynczej nieodwracalnej operacji logicznej dowolnego dwójkowego urządzenia.

Najlepszymi przyjaciółmi dziewczyny, jak śpiewała Marilyn Monroe. Okazuje się, że mogą być równie bezcenne dla fizyków. Klejnociki te umożliwiły zbudowanie kwantowej pamięci oraz pozwoliły na splątanie drgań w dwóch kryształach znajdujących się w makroskopowej odległości.

...ale przecież kiedyś powstać musiały. Z tymi pochodzenia ziemskiego w zasadzie nie ma problemu. Zastanawiające jest natomiast powszechne występowanie nanodiamentowych drobin w meteorytach (chondrytach).

Woda życia, tak nazywano w średniowieczu destylat otrzymywany ze sfermentowanego soku winogronowego. Wynalazek rozpowszechnił się w krajach arabskich, a do Europy przywędrował wraz z powracającymi krzyżowcami. Specyfik nazywano również „duchem wina”, stąd spirytus (z łaciny) i późniejszy alkohol (poprzez łacinę z arabskiego, pierwotnie oznaczający proszek otrzymany przez sublimację, a wtórnie destylat).

Naruszenie kombinowanej symetrii przestrzenno-ładunkowej CP (ang. charge-parity), odkryte w latach sześćdziesiątych ubiegłego wieku w systemie neutralnych kaonów, czyli neutralnych mezonów (stanów związanych kwark-antykwark) zawierających kwark dziwny, było sporym zaskoczeniem dla części środowiska naukowego. Później okazało się, że najprostsze wyjaśnienie tego zjawiska wymaga istnienia co najmniej trzech generacji kwarków, podczas gdy w chwili odkrycia jeszcze nie wiedziano o istnieniu kwarków, a hadronów, zawierających kwarki cięższe niż dziwny, jeszcze nie znano.

W sierpniu zeszłego roku światowe media obiegła informacja o „pokonaniu bariery prędkości światła”. Dowiedzieliśmy się, że teoria Einsteina została obalona, że podróże w czasie to tylko... kwestia czasu etc.

Tegoroczną Nagrodą Nobla z Fizyki podzielą się Saul Perlmutter, szef Supernova Cosmology Project, oraz Brian P. Schmidt i Adam G. Riess, obaj z High-z Supernova Search Team, za odkrycie przyspieszonej ekspansji Wszechświata za pomocą obserwacji dalekich supernowych.