De la physique du burger parfait à un jeu de société inspiré d'un synchrotron, la physique a eu son lot d'histoires originales cette année. Voici notre sélection des 10 meilleurs, sans ordre particulier.
Diamant : le jeu
Les synchtrontrons et certains jeux de société ont au moins un aspect en commun : ils impliquent des choses qui tournent en rond. Mark Basham et Claire Murray du synchrotron britannique Diamond Light Source et Matthew Dunstan de l'Université de Cambridge a vu les parallèles et a créé "Diamond: the Game". Adapté à toute personne âgée de 10 ans et plus, le jeu – qui ne prend pas plus d’une demi-heure – met les joueurs dans la peau d’un chercheur chez Diamond. En visitant différentes lignes de lumière tout en progressant sur le plateau, les participants découvrent la diversité des sciences pratiquées dans l'installation, notamment la physique, la chimie, le patrimoine culturel et bien plus encore. Le jeu a été testé par plus de 200 étudiants et a été mis en ligne sous forme de jeu gratuit à imprimer en 2020. Depuis lors, Diamond a été joué par plus de 14,000 30 joueurs dans plus de 2 pays à travers le monde. On peut se demander si cela rend le fait d'être coincé sur la ligne de lumière à XNUMX heures du matin plus supportable.
Dans la niche
La maison de vente aux enchères Christie's a organisé fin février sa vente annuelle de météorites rares et inhabituelles. Les 66 lots comprenaient un fragment de 15 g de la météorite Winchcombe, qui est devenue en 2021 la roche la plus convoitée du Royaume-Uni après avoir été vue dans le ciel au-dessus de la ville des Cotswolds. Il s'est vendu pour 30,240 1.7 $ tandis qu'un fragment plus petit de 12,600 g a atteint 2019 18 $. Un autre objet sous le marteau était une météorite qui, en avril 70, a créé un trou de 40,000 cm dans le toit en tôle oxydée d'une niche à Aguas Zarcas, au Costa Rica. Son résident, un berger allemand nommé Roky, a survécu indemne. La météorite frappant le chenil, recouverte à 60,000% de «croûte de fusion», avait un prix indicatif de 21,240 4 à 300,000 44,100 $, mais a finalement coûté XNUMX XNUMX £ décevants. Mais ce n'était pas l'élément le plus inhabituel. Le "Lot XNUMX" était la niche elle-même, placée sur du gazon artificiel avec une gamelle orange pour chien. Le lot avait un prix indicatif de XNUMX XNUMX $, et bien qu'il ait coûté XNUMX XNUMX $ dérisoires, c'est probablement encore suffisant pour acheter à Roky une belle nouvelle maison.
Voici ta chance d'aimer
Fin 2020, le physicien Steven Wooding a créé une ressource en ligne pour persuader les "Terriens plats" que la Terre est sphérique et non un disque. Wooding était de retour cette année avec un nouveau projet sur quelque chose de tout aussi délicat - trouver vos chances d'aimer. Sorti juste avant la Saint Valentin, l'équation de Drake pour le calculateur d'amour est une adaptation de la célèbre équation de Drake, qui estime le nombre de civilisations extraterrestres dans notre galaxie avec lesquelles nous pourrions communiquer. Le calculateur d'amour - créé avec l'aide du data scientist Rijk de Wet - demande aux utilisateurs de saisir leur emplacement, leurs compétences sociales et leur attractivité ainsi que la tranche d'âge des partenaires potentiels et s'ils sont diplômés de l'université. La sortie est ensuite comparée à la possibilité d'une civilisation extraterrestre existant à moins de 1000 années-lumière de la Terre. Wooding dit Monde de la physique que ses propres chances de trouver l'amour sont 2.1 fois meilleures que la possibilité d'une vie extraterrestre. Est-il peut-être un peu pointilleux ?
Course jurassique
Le sprinteur jamaïcain Usain Bolt aurait-il pu battre un dinosaure de 400 kg sur un sprint de 100 m ? Ce n'est probablement pas une question à laquelle vous vous êtes déjà posé la question, mais Scott Lee, un physicien de l'université de Toledo dans l'Ohio, pensait que ce serait un bon problème à résoudre pour ses élèves. Pour en faire une race équitable, Lee a choisi le dinosaure théropode Dilophosaure wetherilli car on pense qu'il a eu une vitesse de course maximale d'environ 10 m / s, ce qui est juste une nuance au-dessus du record du monde de 9.58 s de Bolt qu'il a établi au sprint de 100 m aux Championnats du monde d'athlétisme 2009 à Berlin. En utilisant des concepts issus de la cinématique 1D et des techniques numériques, les étudiants ont découvert que l'accélération de Bolt au départ laisserait le Dilophosaurus dans la poussière, le sprinter légendaire remportant la course avec deux bonnes secondes d'avance. Étant donné que le Dilophosaurus avait des griffes acérées comme des rasoirs et la capacité de cracher du venin à sa prière (comme le voleur d'ADN Dennis Nedry l'a découvert dans le film Jurassic Park), nous imaginons que Bolt - dans n'importe quelle course hypothétique - aurait beaucoup de motivation pour battre son propre record.
Conte enchevêtré
Imaginez être capable de survivre lorsqu'il est refroidi à près de zéro absolu. C'est ce que peuvent faire de minuscules organismes appelés tardigrades, mais ces "oursons d'eau" mignons pourraient-ils avoir un autre tour à basse température dans leur manche ? Découvrir, une équipe internationale de physiciens a refroidi un tardigrade à moins de 10 mK puis l'a utilisé comme diélectrique dans un condensateur qui faisait lui-même partie d'un qubit transmon supraconducteur. Les chercheurs ont ensuite enchevêtré le qubit – tardigrade et tout – avec un autre qubit supraconducteur avant de réchauffer le tardigrade et de le faire sortir de son état de vie latent appelé cryptobiose. Certains physiciens, cependant, restent sceptiques. "Ce n'est pas un enchevêtrement dans un sens significatif", a déclaré le physicien de l'Université Rice, Douglas Natelson. noté sur son blog. Que les chercheurs aient atteint ou non l'intrication quantique, ils ont définitivement établi un record pour les conditions extrêmes dans lesquelles une forme de vie complexe peut survivre, le tardigrade passant 420 heures à des températures inférieures à 10 mK et des pressions de 6 × 10-6 mbar.
Garder un couvercle dessus
La fermeture du couvercle de votre boîte de jeu de société préférée peut prendre un certain temps car il glisse sur la base pour se fermer. Cette boîte en carton dite "télescopique" - où le couvercle chevauche à peine la base - est couramment utilisée pour contenir ou expédier une variété d'objets allant des jeux de société et des chaussures aux téléphones portables. De telles boîtes sont bon marché à fabriquer et si les aspects économiques et environnementaux ont été bien étudiés, la physique ne l'a jamais été. Pour faire amende honorable, Jolet de Ruiter de l'Université de Wageningen et ses collègues effectué des expériences sur des boîtes disponibles dans le commerce et des modèles imprimés en 3D pour étudier la dynamique des fluides du couvercle de la boîte coulissante. Les chercheurs ont utilisé un écoulement de fluide à faible nombre de Reynolds pour dériver une théorie de l'écoulement d'un mince film d'air dans l'espace entre le couvercle et la base. Ils ont ensuite comparé cela à des expériences pour découvrir que le moyen le plus rapide pour que le couvercle de la boîte se ferme n'est pas basé sur une configuration droite conventionnelle de la base du couvercle, mais que le couvercle a un léger angle - quelques degrés seulement - par rapport à la base verticale. Si jamais cette conception arrive sur les tablettes, nous pouvons remercier les chercheurs d'avoir sorti des sentiers battus.
Faisons le twist
Quand il s'agit de manger un Oreo, certains d'entre nous ne peuvent s'empêcher de tordre les deux biscuits et de lécher la garniture. C'est parce que la plupart - sinon la totalité - de la garniture finit par coller sur un biscuit ou l'autre. Crystal Owens, doctorante au Massachusetts Institute of Technology, a abordé la physique de la façon dont cette mystérieuse séparation se produit. Elle et ses collègues ont créé un "oeromètre" - un rhéomètre qui saisit les deux biscuits et donne au biscuit une torsion jusqu'à ce qu'il se sépare en deux. Ils ont confirmé que la garniture finit toujours sur un biscuit, ce qui suggère que l'effet ne dépend pas précisément de la façon dont un Oreo est tordu. La quantité de remplissage n'affecte pas non plus le processus de séparation, même si ce qui fait la différence, c'est la vitesse de torsion, une torsion lente étant préférable pour une rupture nette. Malheureusement, la recherche n'explique pas pourquoi le remplissage se retrouve toujours d'un côté, même si Owens estime que cela pourrait être lié à la façon dont les Oreos sont fabriqués. Ouais, mais qu'en est-il des crèmes anglaises ?
Fizz devient supersonique
Ouvrir une bouteille de bon champagne est l'un des grands plaisirs de la vie et c'est aussi un processus qui implique beaucoup de physique. Gérard Liger-Belair de l'Université de Reims Champagne-Ardenne et ses collègues étudié le processus de débouchage plus en détail, en particulier ce qui se passe dans les quelques millisecondes après l'ouverture d'une bouteille. En 2019, les recherches du groupe ont montré, pour la première fois, la formation d'ondes de choc dans le fluide lors du sautage du bouchon. S'appuyant sur ce travail, l'équipe a découvert qu'une succession d'ondes de choc normales et obliques se combinent pour former des "diamants de choc" - des motifs d'anneaux généralement observés dans les panaches d'échappement des fusées. Il en résulte que le mélange gazeux s'échappe de la bouteille à des vitesses supersoniques. "Notre papier dévoile les motifs de flux inattendus et magnifiques qui se cachent sous notre nez chaque fois qu'une bouteille de champagne est débouchée", explique Liger-Belair. « Qui aurait pu imaginer les phénomènes complexes et esthétiques cachés derrière une situation aussi commune vécue par chacun d'entre nous ? Nous allons lever un verre à cela.
La physique du burger parfait
Quelle est la manière la plus efficace de griller un burger ou un steak – retourner la viande une ou plusieurs fois ? Certains chefs pensent que vous ne devriez retourner qu'une seule fois, car le faire plusieurs fois signifie moins de brunissement et donc moins de saveur. D'autres, cependant, affirment que le retournement régulier donne une cuisson plus uniforme et est également environ 30 % plus rapide, étant donné que chaque surface de la viande est exposée à la chaleur de manière relativement uniforme et a moins de temps pour refroidir. Mathématicien Jean-Luc Thiffeault de l'Université du Wisconsin aux États-Unis créé un modèle "simple" pour démontrer ce temps de cuisson rapide pour la viande retournée. En supposant qu'un hamburger est une dalle mince infinie et a des propriétés thermiques symétriques - c'est-à-dire les mêmes en haut et en bas - il a utilisé une équation de chaleur 1D pour trouver que retourner la galette une fois entraîne un temps de cuisson final d'environ 80 secondes. Cela tombe pour chaque retournement suivant, de sorte que 20 retournements entraînent une baisse de 20% du temps de cuisson. Poussant le modèle de Thiffeault à son extrême mathématique, un hamburger pourrait cuire en 63 secondes - si vous le retourniez une infinité de fois. Cela défierait même les grils les plus expérimentés.
Suivez la brebis, suivez-moi
Quel est le point commun entre le murmure des étourneaux, le mouvement des micro-organismes et les arrêts et redémarrages de la circulation sur une autoroute très fréquentée ? Ce sont tous des exemples de mouvement collectif étudiés par les physiciens - et maintenant vous pouvez ajouter le troupeau de moutons à la liste. Fernando Peruani de l'Université de la Côte d'Azur à Nice, France, a mené une étude qui a examiné les rôles joués par les « meneurs » et les « suiveurs » dans la conduite du mouvement des troupeaux de moutons. Son équipe a combiné des observations de troupeaux avec des modèles mathématiques pour montrer que le mouvement collectif des moutons est régi à la fois par le mouvement d'un animal de tête et par la manière dont les autres animaux du troupeau réagissent. Peruani et son gang ont également découvert que les moutons individuels alternaient entre les chefs et les partisans d'une manière apparemment aléatoire. L'équipe conclut que le mouvement collectif des moutons est régi par des processus à la fois hiérarchiques et démocratiques au sein du troupeau. Vous le rassemblez ici en premier.
Vous pouvez être sûr que l'année prochaine vomira sa juste part d'histoires originales du monde de la physique. À l'année prochaine!
