niedziela, 11 maja 2008
Pioruny zaklęte w kulach
piorun kulistyPiorun kulisty jest jednym z najbardziej tajemniczych zjawisk, pozostającym bez wytłumaczenia od setek lat. Ocenia się, że widziało go mniej niż 1% ludzi. Niedawno naukowcom brazylijskim udało się odtworzyć to zjawisko w laboratorium.


Piorun kulisty powstaje najczęściej na skutek silnych wyładowań atmosferycznych. Jest to niewielka, świecąca kulka, o średnicy najczęściej kilku centymetrów. Unosi się lub płynie w powietrzu przez kilka sekund, choć czasami znacznie dłużej, po czym albo gwałtownie wybucha albo zanika. Jego ruch jest bardzo nieprzewidywalny. Przez niektóre przedmioty przechodzi, a od innych się odbija. Czasami porusza się nawet pod wiatr. Jest to rzadkie zjawisko. Ocenia się, że widziało go mniej niż 1% ludzi.

Według jednej z japońskich legend, piorun kulisty to gniew boga Raijin.

Przez setki lat opracowano wiele hipotez.
Próbowano tłumaczyć pioruny kuliste złudzeniem optycznym, duchami, UFO czy miniaturowymi czarnymi dziurami.
Część naukowców uważa, że pioruny kuliste to kule odparowanego na skutek uderzenia pioruna krzemu, chmura cząstek metalu lub związków organicznych albo też kula plazmy, antymaterii lub jakiejś płonącej substancji. Znacznie trudniejsze od odpowiedzi na pytanie z czego składa się piorun kulisty jest wytłumaczenie dlaczego jest tak stabilny. Kula gorącego gazu powinna bardzo szybko, rzędu ułamków sekundy, rozprężyć się i ochłodzić. Tymczasem czasy życia piorunów kulistych są znacznie dłuższe. Sugerować to może solitonową naturę piorunów kulistych.

Od wielu lat próbowano wytworzyć pioruny kuliste w laboratoriach. Jednym ze sposobów było podgrzewanie gazu przy pomocy mikrofal. Wytworzone kule należało jednak utrzymywać przy pomocy silnych pól magnetycznych. W przeciwnym wypadku bardzo szybko zanikały. Inny eksperyment polegał na podgrzewaniu krzemu przy pomocy elektrod. Powstałe z par krzemu ogniste kule unosiły się w powietrzu nawet kilka sekund. Badania nadal trwają i być może uda się zbadać również inne własności piorunów kulistych, a także lepiej zrozumieć ich naturę.
czwartek, 08 maja 2008
Surfing USA II: syndrom Borata

"Podróżować jest bosko" jak to nam pięknie wyśpiewała Kora Jackowska w Boskim Buenos. Ostatnio miałem okazję odwiedzić grupę fizyki teoretycznej w Seattle, USA. Byłem tam 3 tygodnie, czyli dostatecznie długo, żeby zostać "zamerykanizowany". Dlaczego wróciłem taki zachwycony?

Są pewne poszlaki, że z krajową nauką nie wszystko jest w porządku ;). Duża nadzieja w Fundacji Nauki Polskiej. niezależnej organizacji, która "finansuje najlepszych, żeby byli jeszcze lepsi". Jest też Krajowy Fundusz na rzecz Dzieci wspierający rozwój wybitnie utalentowanej młodzieży, w tym przyszłych studentów i naukowców polskich uniwersytetów. Wyróżniającym się doktorantom (ale nie tylko) zostają też stypendia Fulbrighta, pokrywające na przykład roczne badania naukowe na dowolnym amerykańskim uniwersytecie (tak tak, MIT i Harvard także wchodzą w rachubę). Socjologowie mówią, że jest źle:
 
NAUKA POLSKA: AUTODIAGNOZA POLSKIEGO ŚRODOWISKA NAUKOWEGO
http://www.ks.collegium.edu.pl/download/NAUKAPOLSKA-raport.pdf
 
Jak zwykle w takich sytuacjach nie należy popadać w skrajny pesymizm:
 
STYPENDYŚCI FNP
http://www.fnp.org.pl/programy_aktualne/stypendia_krajowe_laureaci.html
 
STYPENDYŚCI POLITYKI
http://www.polityka.pl/archive/do/registry/secure/showArticle?id=3347978
 
JEDYNY POLSKI LAUREAT EURYI (~ 1 000 000 EURO)
http://wiadomosci.polska.pl/nauka/article,Europejska_nagroda_naukowa_dla_Macieja_Wojtkowskiego,id,287979.htm

Podobnych przykładów jest więcej, jednak jedna jaskółka wiosny nie czyni. W USA jest ciągle lepiej. Dlaczego? Na myśl przychodzą mi trzy słowa:

FINANSOWANIE, KONKURENCJA, POST-DOCY

POST-DOCY: w Stanach research w dużej części bazuje na młodych doktorach, którzy nie prowadzą dydaktyki, zarabiają 2000-3000 $ miesięcznie i mają krótkie, zazwyczaj 2-letnie kontrakty. Jeśli przez ten czas nie wyprodukują odpowiednio dużo wysokiej jakości publikacji, nikt ich potem nie zatrudni.

KONKURENCJA: jest godzina 10 PM czasu pacyficznego, prawie całe piętro Institute for Nuclear Theory w Seattle opustoszało (godziny pracy to 9 AM - 5 PM). Gdzieniegdzie tli się jednak światło - pracują Post-Docy i doktoranci (PhD students). Piszą publikację, bo w Ameryce nauka toczy się w rytmie "publish or perish" - "publikuj albo giń"

FINASOWANIE: w Polsce "Post-Doc" zarabia 1000-2000 zł, uczy studentów i jeśli ma wybujałe ambicje i czas mu na to pozwala stara się prowadzić badania. Tylko z kim taki "Post-Doc" może konkurować?

Widzieliście Borata

 

? Młody polski naukowiec to taki Borat - musi pojechać na Zachód i podpatrzeć co trzeba. Jeśli go tam nie przekupią dolarami albo euro, wróci nad Wisłę oświecony.

 

 

13:58, michal.heller , Niewyjaśnione
Link Komentarze (7) »
poniedziałek, 05 maja 2008
Surfing USA I

Każdy ma jakiś idoli. Dla jednych jest to Diego Maradona, dla innych Justin Timberlake, niektórzy po prostu wolą Gandhi'ego. Ja też mam swoje typy - amerykańskich fizyków, Richarda Feynmana w szczególności. O tym gościu napisano już wszystko, więc wpis nie będzie o Feynmanie. Raczej - chcę się zastanowić dlaczego amerykańska fizyka była / jest taka "successful".

Temat mocno na topie, zwłaszcza w kontekście dyskusji o stanie nauki w Polsce. Pretekst to 3-tygodniowa wizyta w Institute for Nuclear Theory w Seattle. University of Washington nie ma marki Harvardu, Princeton czy MIT, zaś pogoda w Seattle w niczym nie przypomina słonecznej Kalifornii z Berkeley, Caltechiem, UCLA, Santa Barbara, jednak w mojej działce (coś z pogranicza teorii strun i... zderzeń ciężkich jonów) goście z Seattle są naprawdę mocni.

Słynny Dam Son (w środku) z Institute for Nuclear Theory

Pytanie: na czym polega ich (amerykańskich uczelni, niekoniecznie naukowców, bo środowisko jest mocno międzynarodowe) recepta na "success"?

Odpowiedź nie jest prosta i oczywiście nie istnieje w formie krótkiego, dajmy na to 5-punktowego planu naprawy kraju ;). Książki "O nauce w Ameryce" też nie napiszę, bo moje nazwisko kojarzy się bardziej z Nagrodą Templetona niż z czymś na kształt "(de) Tocqueville". W najbliższych wpisach planuję się "tylko" podzielić różnymi spostrzeżeniami.

Zacznijmy od studiów. Przypadkiem przechodziłem koło laboratorium - tak zwanej pracowni fizycznej dla studentów. I tu szok: przy każdym stanowisku doświadczalnym nowoczesny "PeCet" z monitorem LCD. W Polsce jest inaczej - nigdy nie zapomnę doświadczenia, w którym musiałem przez parę godzin spisywać kolumny cyfr do zeszytu (STRATA CZASU!!!), żeby potem przez kolejną godzinę wstukać je do komputera i wtedy dopiero ruszyć głową. Swoją drogą doświadczenie było ciekawe, tylko czy nie dałoby się go trochę skomputeryzować (XXI wiek)???

Ciąg dalszy nastąpi...

21:37, michal.heller , Niewyjaśnione
Link Komentarze (3) »
piątek, 02 maja 2008
Superizolator

Michael Faraday, genialny samouk i jeden z najzdolniejszych fizyków-eksperymentatorów wszechczasów, już za życia był chodzącą legendą. Pewnego razu jego pracownię odwiedził Benjamin Disraeli, późniejszy premier Wielkiej Brytanii, pełniący wówczas urząd ministra finansów. Faraday zaprezentował mu swoje najważniejsze odkrycia - zasadę indukcji elektromagnetycznej i prądnicę. Disraeli nie był zachwycony i zapytał do czego to się może przydać. "Nie mam pojęcia, Sir - odparł Faraday - ale pewnego dnia będzie pan mógł to opodatkować". Ostatecznie odkrycia Faradaya przyczyniły się do wytworzenia dóbr o większej wartości, niż łączna wartość spółek notowanych na wszystkich giełdach świata. Nie ma bezużytecznych odkryć naukowych, są natomiast takie, których użyteczności jeszcze nie odkryliśmy.

Argonne scientist Valerii Vinokur and Russian collaborator Tatyana Baturina examine a graph of the resistance of the insulating film plotted against the applied magnetic field. (Argonne National Laboratory)Historia ta przypomniała mi się, gdy kilka tygodni temu przeczytałem w Nature o odkryciu superizolatora. Jest to układ będący dokładnym przeciwieństwem nadprzewodnika. W nadprzewodniku opór elektryczny spada do zera poniżej pewnej temperatury krytycznej. Dzieje się tak dlatego, że poniżej tej temperatury elektrony łączą się w tak zwane pary Coopera, które następnie "lubią" ustawiać się w długie łańcuchy, umożłiwiając przepływ prądu bez żadnego oporu elektrycznego. Ostatnio amerykańsko-rosyjsko-niemiecko-belgijska grupa badawcza, pracująca w Argonne National Laboratory, odkryła rzecz zadziwiającą. Otóż w cienkich warstwach azotku tytanu (TiN), pary Coopera poniżej temperatury krytycznej, owszem, tworzą się, ale następnie starają się wzajemnie unikać, wytwarzając olbrzymie siły odpychające. Jest to bardzo delikatny efekt kwantowy, związany ze zjawiskiem kwantowej synchronizacji. W efekcie cała warstewka azotku tytanu zachowuje się jak mnóstwo niepołączonych ze sobą maleńkich wysepek nadprzewodzących. Ponieważ z jednej wysepki nijak nie można przedostać się na drugą, prąd elektryczny praktycznie nie może przez taką warstewkę płynąć - po zejściu poniżej temperatury krytycznej, opór układu raptownie rośnie ponad 100000 razy. 

Stan nadprzewodzący można zniszczyć polem magnetycznym - w dostatecznie dużym zewnętrznym polu magnetycznym, nadprzewodnik zmienia się w zwykły przewodnik. To samo dzieje się z superizolatorem. Stan nadprzewodzący można też zniszczyć przepuszczając przez nadprzewodnik prąd o zbyt dużym natężeniu. Stan superizolujący można zniszczyć przykładając zbyt duże napięcie. Można powiedzieć, że w pewnym sensie natężenie prądu i napięcie zamieniają się w superizolatorze rolami.

Przyroda ciągle nas zaskakuje. Dalecy jesteśmy od pełnego zrozumienia natury superizolatorów, otwiera się więc wspaniałe pole do dociekań teoretycznych i badań doświadczalnych. Ludzie zastanawiają się jak superizolatory będzie można wykorzystać w praktyce. Łatwo wyobrazić sobie, że możliwość błyskawicznego odcięcia przepływu prądu, bez konieczności niszczenia fragmentu obwodu (bezpiecznik) i bez wykorzystania zawodnych urządzeń mechanicznych (wyłącznik), może być kusząca. Padają także inne propozycje, ale gdyby ktoś dzisiaj zapytał mnie, do czego superizolator może się konkretnie przydać, odpowiedziałbym cytując Faradaya: "Nie mam pojęcia, Sir".

 

środa, 30 kwietnia 2008
Bez szumu nie ma rozumu?

Nie wytrzymam! W lewe ucho Grieg, w prawe Bach, a przez nos - marsz żałobny Chopina na fagot i basetlę!” - wrzasnął komiksowy Tytus poddany próbie zwiększania możliwości intelektualnych poprzez podpięcie do kilku źródeł muzyki. Co powiedziałby na taki eksperyment: na uszach dziko szumiące słuchawki, a w oko raz po raz dmucha pompka ze sprężonym powietrzem? Sam Papcio Chmiel by tego nie wymyślił...

Mam znajomych, którzy usypiają syna włączając mu odkurzacz. Nie są odosobnieni: na forach o wychowaniu czytam, że obecnie do snu niemowlakom włącza się suszarki elektryczne... Nie dziwię się temu. W pociągu i samolocie zawsze zasypiam: pod wpływem szumu koncentracja maleje, a myśli rozbiegają się.

Japońsko-niemiecka grupa naukowców postanowiła natomiast sprawdzić, czy możliwe jest coś odwrotnego. Ośrodek słuchu znajduje się w mózgu blisko ośrodka dotyku. Czy szum z jednego ośrodka będzie zakłócać działanie drugiego? Uczeni wykonali eksperyment z pompką i słuchawkami, aby pokazać, że przeciwnie – sygnały te mogą się wzajemnie wzmacniać.

Dmuchanie w kącik oka pacjenta wywołuje u niego odruch mrugania. Oczywiście, jeśli jest wystarczająco mocne. Pompkę ustawiono więc tak, aby dmuchała zbyt słabo by wywołać ten odruch. To znaczy, że sygnał płynący do ośrodka dotyku nie przekraczał pewnego koniecznego progu. Następnie zaczęto pacjentowi sączyć do uszu szum. Przy cichym szumie pacjent nie reagował mrugnięciem na dmuchanie. Przy mocnym szumie – również. Jednak przy pewnej pośredniej głośności szumu – zaczynał odczuwać dmuchnięcie, normalnie zbyt słabe do wyczucia - i odruchowo mrugał. Takie zjawisko nazywa się rezonans stochastyczny. Polega na wzmacnianiu sygnałów poprzez dodanie do nich szumu, który - wydawałoby się – powinien je raczej zakłócać. Fizycy w ostatnich latach odkrywają coraz więcej takich efektów (i niekoniecznie z szumem akustycznym, może to być np. szum elektryczny). Najbardziej jednak ekscytujące jest poszukiwanie tych zjawisk w mózgu. Może niedługo będzie można wyostrzać i przyspieszać ludzkie reakcje poprzez serwowanie odpowiednio dostrojonego szumu?

13:55, anuszka_ha3.agh.edu.pl , Aktualności
Link Komentarze (2) »