Siedem cudów, których (gołe) oko nie widziało, ucho nie słyszało

7 ciekawych znalezisk z okolic fizyki i nauk przyrodniczych

 

 

 

 

 

 

 

Cud 1. Dźwięk wszechświata

 

 

http://www.astro.virginia.edu/~dmw8f/BBA_web/unit01/f_million2_C.wav

 

Dźwięk ten możemy odtworzyć na podstawie nierównomierności temperatury mikrofalowego promieniowania tła odpowiadających zagęszczeniom materii wczesnego wszechświata – zarodkom przyszłych gromad galaktyk:

 

 

Ze strony: http://www.astro.virginia.edu/~dmw8f/BBA_web/index_frames.html

 

 

Cud 2. Głęboka przestrzeń czyli najstarszy znany nam widok.

 

Jest to mały obszar nieba w okolicy Wielkiej Niedźwiedzicy zarejestrowany podczas wielu sesji obserwacyjnych teleskopu orbitalnego Hubble’a.

Aby zdać sobie sprawę, jak mały jest ten obszar wyobraźmy sobie, że patrzymy przez dziurę wielkości piłki tenisowej, z odległości 100m lub ewentualnie przez minimalną dziurkę (być może dałoby radę taką zrobić czubkiem szpilki) o średnicy 0,00065mm, oddaloną od oka o 1 metr.

 

W polu widzenia tego obrazu znajduje się ok. 3000 galaktyk. Niektóre z nich wykazują przesunięcie w kierunku czerwieni ze współczynnikiem ok. 6, co odpowiada wiekowi obrazu tych obiektów rzędu 12 miliardów lat

 

 

 

Cud 3. Supermasywne czarne dziury.

Jedna wNGC 3842 a druga w NGC 4889. Obie odkryte w 2011.

Czy wyglądają w taki sposób?

 

Nie, to impresja artysty.

 

Astronomowie dostrzegają je w takich spektrogramach, pokazujących średnie prędkości gwiazd w zależności od położenia:

 

Odkryte czarne dziury mają ok. 10 mld mas Słońca, a średnica ich horyzontu zdarzeń, czyli granicy, którą można przekroczyć tylko w jedną stronę jest około 5 razy większa od orbity Plutona (którą możemy przyjąć za rozmiar układu słonecznego).

 

http://www.nature.com/nature/journal/v480/n7376/pdf/nature10636.pdf

http://www.nytimes.com/2011/12/06/science/space/astronomers-find-biggest-black-holes-yet.html

 

Cud 4. Wnętrze komórki

Pojawiało się już kilka razy (dzięki Spece’owi i Poruszycielowi – jeśli dobrze pamiętam) – ale chyba nie zaszkodzi powtórzyć:

 

 

Cud 5. Mikroskopowe obrazy molekuł i orbitali elektronowych

 

 

Więcej na:

http://www.nature.com/nchem/journal/v3/n4/full/nchem.1008.html

lub

http://gizmodo.com/5835164/fascinatingly-small-images-give-first+ever-glimpse-of-an-electrons-orbit

 

 

Cud 6. Jednoczesne obserwowanie falowej i kwantowej natury światła

 

Fragmenty artykułu: ( http://arxiv.org/pdf/quant-ph/0702188 )

Aby uzyskać informację "którędy", podwójna szczelina (blisko położone siebie otworki) była rzutowana przez system soczewek o powiększeniu × 4 ~ na dwa detektory pojedynczych fotonów (Perkin Elmer, seria SPCM-AQR), które odnotowały zintegrowany strumień na obrazie szczelin.

Gdy z układu usunięta zostanie druciana siatka (umiejscowiona w obszarach interferencyjnego wygaszenia), mechanika kwantowa przewiduje, że foton, który uderza czujnik 1 (2) pochodzi ze szczeliny A (B) z bardzo dużym prawdopodobieństwem, ze względu relację jeden do jednego pomiędzy otworkami i odpowiadającymi im obrazami.

…

Kiedy strumień był 3x 10E4 fotonów / s, średnia oddzielenie kolejnych fotonów było rzędu 10 km, co stanowi o wiele więcej niż długość koherencji (0,4 m) lasera. Dlatego prawdopodobieństwo aby dwa fotony przeszły przez układ doświadczalny w odległości koherencji było bardzo małe.

…

Profile intensywności dla czterech różnych ustawień doświadczenia przedstawiono na rysunku 1. W przypadku (a), gdy siatka druciana została usunięta i oba otworki były otwarte, obserwowano ostre obrazy tych dwóch otworków. W przypadku (b), gdy siatka została prawidłowo umieszczona na interferencyjnych minimach i oba otwory były otwarte, zaobserwowano tylko nieznaczne zmniejszenie szczytowego natężenia i nie było dowodów dyfrakcji przez druty. Jednak, gdy jeden z otworów został zablokowany i siatka druciana została wstawiona, powstał wzór dyfrakcyjny; intensywność szczytowa zmniejszyła się drastycznie – przypadki c) i d).

 Inna ilustracja, z nowszego opracowania ( http://irims.org/quant-ph/030503/Afshar%20Complementarity%20All.PDF ):

 

 

 

Cud 7. Widok na nielokalność zjawisk kwantowych

 

 

 

W eksperymencie wykonanym w okolicach Genewy w 2008 r. udało się zaobserwować – przy rekordowej odległości detektorów – łamanie nierówności Bella, co jest dowodem na tzw. nielokalność praw mechaniki kwantowej.

Aby nieco przybliżyć o czym tu mowa muszę zacząć od koncepcji tzw. ukrytych zmiennych.

Otóż wielu fizyków nie mogło pogodzić się z probabilistycznym charakterem praw mechaniki kwantowej. Powstała koncepcja, że wyniki pomiarów obiektów mikroświata są w istocie deterministyczne, jednakże zależą one od nieznanych nam parametrów czy właściwości – tzw. ukrytych zmiennych. Sprawa komplikuje się w przypadku par obiektów splątanych kwantowo. Powstają one w pewnych procesach fizycznych i charakteryzują się tym, że wyniki pomiarów określonych parametrów obu obiektów należących do pary są ściśle powiązane – znając jeden wynik możemy być pewni rezultatu drugiego.

Irlandzkiemu fizykowi – Johnowi Bellowi udało się pokazać, że gdyby takie splątane pary posiadały jakieś lokalne, ukryte parametry determinujące wyniki pomiarów, czyli gdyby wynik był już zdeterminowany (ale jeszcze nie znany) w momencie emisji takiej pary, to przy różnych ustawieniach układu pomiarowego otrzymany rozkład wyników spełniałby pewną nierówność – zwaną od nazwiska odkrywcy nierównością Bella.

 

W przeprowadzonych dotąd eksperymentach nierówność ta jest łamana, czyli albo istotnie aż do momentu wykonania pomiaru jedyną określoną wielkością jest rozkład prawdopodobieństwa możliwych wyników, albo – jeśli istnieją te ukryte parametry, muszą one pozwalać na komunikację pomiędzy elementami splątanej kwantowo pary w sposób natychmiastowy – z przekroczeniem prędkości światła.

Można też na to patrzyć w ten sposób, że oba elementy pary są jednym obiektem, znajdującym się w dwóch miejscach naraz.

 

 

http://www.physorg.com/news132830327.html