Dalla fisica dell'hamburger perfetto a un gioco da tavolo ispirato a un sincrotrone, quest'anno la fisica ha avuto la sua giusta dose di storie bizzarre. Ecco la nostra selezione dei migliori 10, in nessun ordine particolare.
Diamante: il gioco
I sincrotroni e alcuni giochi da tavolo hanno almeno un aspetto in comune: coinvolgono le cose che girano in cerchio. Mark Basham e Claire Murray del sincrotrone Diamond Light Source del Regno Unito e Matthew Dunstan dell'Università di Cambridge ha visto i parallelismi e ha creato "Diamond: the Game". Adatto a chiunque abbia dai 10 anni in su, il gioco – che non richiede più di mezz'ora per essere completato – mette i giocatori nei panni di un ricercatore di Diamond. Visitando diverse linee di luce mentre procedono intorno al tabellone, i partecipanti apprendono la diversità della scienza che viene svolta presso la struttura, tra cui fisica, chimica, patrimonio culturale e altro ancora. Il gioco è stato testato da oltre 200 studenti ed è stato rilasciato online come gioco free-to-print nel 2020. Da allora, Diamond è stato giocato da più di 14,000 giocatori in più di 30 paesi in tutto il mondo. Se rende più sopportabile rimanere bloccati sulla linea di luce alle 2 del mattino è discutibile.
Nella cuccia
La casa d'aste Christie's ha tenuto la sua vendita annuale di meteoriti rari e insoliti alla fine di febbraio. I 66 lotti includevano un frammento di 15 g del meteorite Winchcombe, che nel 2021 è diventato la roccia più ambita del Regno Unito dopo essere stato visto nel cielo sopra la città di Cotswold. È stato venduto per $ 30,240, mentre un frammento più piccolo da 1.7 g è stato venduto a $ 12,600. Un altro oggetto sotto il martello è stato un meteorite che nell'aprile 2019 ha creato un buco di 18 cm nel tetto di lamiera ossidata di una cuccia ad Aguas Zarcas, in Costa Rica. Il suo residente, un pastore tedesco di nome Roky, è sopravvissuto illeso. Il meteorite che colpisce il canile, che è coperto per il 70% da "crosta di fusione", aveva un prezzo indicativo di $ 40,000-60,000, ma alla fine è andato a un deludente £ 21,240. Ma quello non era l'oggetto più insolito. "Lotto 4" era la cuccia stessa, posta su un prato artificiale insieme a una ciotola per cani arancione. Il lotto aveva un prezzo indicativo di $ 300,000, e sebbene sia andato a un misero $ 44,100, probabilmente è ancora abbastanza per comprare a Roky una bella casa nuova.
Ecco la tua occasione d'amore
Alla fine del 2020 il fisico Steven Wooding ha creato una risorsa online per convincere i "terrestri piatti" che la Terra è sferica e non un disco. Wooding è tornato quest'anno con un nuovo progetto su qualcosa di altrettanto complicato: trovare le tue possibilità d'amore. Rilasciato poco prima di San Valentino, l'equazione di Drake per il calcolatore dell'amore è un adattamento della famosa equazione di Drake, che stima il numero di civiltà aliene nella nostra galassia con le quali potremmo comunicare. Il calcolatore dell'amore, creato con l'aiuto del data scientist Rijk de Wet, chiede agli utenti di inserire la loro posizione, le abilità sociali e l'attrattiva, nonché la fascia di età dei potenziali partner e se hanno un'istruzione universitaria. L'output viene quindi confrontato con la possibilità di una civiltà aliena esistente entro 1000 anni luce dalla Terra. Wooding ha detto Mondo della fisica che le sue probabilità di trovare l'amore sono 2.1 volte migliori della possibilità di una vita aliena. È forse un po' schizzinoso?
Razza giurassica
Il velocista giamaicano Usain Bolt avrebbe potuto battere un dinosauro di 400 kg in uno sprint di 100 m? Probabilmente non è una domanda che ti sei posto prima, ma Scott Lee, un fisico dell'Università di Toledo in Ohio, pensava che sarebbe stato un buon problema da risolvere per i suoi studenti. Per renderlo una gara equa, Lee ha scelto il dinosauro teropode Dilofosauro wetherilli poiché si pensa che abbia avuto una velocità massima di corsa di circa 10 m/s, che è solo un'ombra sopra il record mondiale di Bolt di 9.58 secondi che ha stabilito nei 100 m sprint ai Campionati mondiali di atletica leggera del 2009 a Berlino. Utilizzando concetti della cinematica 1D e tecniche numeriche, gli studenti hanno scoperto che l'accelerazione di Bolt alla partenza avrebbe lasciato il Dilophosaurus nella polvere, con il leggendario velocista che vinceva la gara con ben due secondi di anticipo. Dato che il Dilophosaurus aveva artigli affilati come rasoi e la capacità di sputare veleno a sua preda (come ha scoperto il ladro di DNA Dennis Nedry nel film Jurassic Park), immaginiamo che Bolt, in qualsiasi gara ipotetica, avrebbe molte motivazioni per battere il proprio record.
Racconto ingarbugliato
Immagina di poter sopravvivere quando sei refrigerato vicino allo zero assoluto. Questo è ciò che possono fare minuscoli organismi chiamati tardigradi, ma questi "orsi d'acqua" dall'aspetto carino potrebbero avere un altro asso nella manica per le basse temperature? Per scoprire, un team internazionale di fisici ha raffreddato un tardigrado sotto i 10 mK e poi lo ha usato come dielettrico in un condensatore che a sua volta faceva parte di un qubit transmon superconduttore. I ricercatori hanno quindi intrecciato il qubit – tardigrado e tutto il resto – con un altro qubit superconduttore prima di riscaldare il tardigrado e portarlo fuori dal suo stato di vita latente chiamato criptobiosi. Alcuni fisici, tuttavia, non sono convinti. "Questo non è entanglement in alcun senso significativo", il fisico della Rice University Douglas Natelson notato sul suo blog. Indipendentemente dal fatto che i ricercatori abbiano raggiunto o meno l'entanglement quantistico, hanno sicuramente stabilito un record per le condizioni estreme in cui una forma di vita complessa può sopravvivere, con il tardigrado che trascorre 420 ore a temperature inferiori a 10 mK e pressioni di 6 × 10-6 mbar.
Mantenere un coperchio su di esso
Chiudere il coperchio della scatola del tuo gioco da tavolo preferito può richiedere un po' di tempo perché scivola lungo la base per chiudersi. Questa cosiddetta scatola di cartone "telescopica" - in cui il coperchio si sovrappone appena alla base - è comunemente usata per contenere o spedire una varietà di oggetti, dai giochi da tavolo e le calzature ai telefoni cellulari. Tali scatole sono economiche da realizzare e mentre gli aspetti economici e ambientali sono stati ben studiati, la fisica non l'ha mai fatto. A fare ammenda, Jolet de Ruiter dell'Università di Wageningen e colleghi ha condotto esperimenti su scatole disponibili in commercio e modelli stampati in 3D per studiare la dinamica dei fluidi del coperchio della scatola scorrevole. I ricercatori hanno utilizzato il flusso di fluido a basso numero di Reynolds per derivare una teoria per il flusso di un sottile film d'aria nello spazio tra il coperchio e la base. Hanno quindi confrontato questo con gli esperimenti per scoprire che il modo più veloce per chiudere il coperchio della scatola non si basa su una configurazione di base del coperchio diritta convenzionale, ma sul fatto che il coperchio abbia una leggera angolazione - solo pochi gradi - rispetto alla base verticale. Se questo design dovesse mai arrivare sugli scaffali, possiamo ringraziare i ricercatori per aver pensato fuori dagli schemi.
Facciamo il giro
Quando si tratta di mangiare un Oreo, alcuni di noi non possono resistere alla tentazione di separare i due biscotti e leccare il ripieno. Questo perché la maggior parte, se non tutta, del ripieno finisce per attaccarsi a un biscotto o all'altro. Crystal Owens, una studentessa di dottorato presso il Massachusetts Institute of Technology, ha affrontato la fisica di come avviene questa misteriosa separazione. Lei e i suoi colleghi hanno creato un "oerometro", un reometro che afferra i due biscotti e dà una svolta al biscotto finché non si separa in due. Lo hanno confermato il ripieno finisce sempre su un biscotto, suggerendo che l'effetto non dipende esattamente da come viene attorcigliato un Oreo. Anche la quantità di riempimento non influisce sul processo di separazione, anche se ciò che fa la differenza è la velocità di torsione, con una torsione lenta che è migliore per una rottura netta. Sfortunatamente, la ricerca non spiega perché il ripieno finisca sempre da un lato, anche se Owens ritiene che potrebbe essere collegato al modo in cui vengono prodotti gli Oreo. Sì, ma per quanto riguarda le creme pasticcere?
Fizz diventa supersonico
Aprire una bottiglia di buon champagne è una delle grandi delizie della vita ed è anche un processo che coinvolge molta fisica. Gérard Liger-Belair dell'Université de Reims Champagne-Ardenne e colleghi studiato il processo di stappatura in modo più dettagliato, in particolare cosa accade nei pochi millisecondi dopo che una bottiglia è stata aperta. Nel 2019 la ricerca del gruppo ha mostrato, per la prima volta, la formazione di onde d'urto nel fluido durante lo scoppio del tappo. Basandosi su quel lavoro, il team ha scoperto che una successione di onde d'urto normali e oblique si combina per formare "diamanti d'urto" - modelli di anelli tipicamente visti nei pennacchi di scarico dei razzi. Risulta che la miscela di gas fuoriesce dalla bottiglia a velocità supersoniche. "La nostra carta svela gli inaspettati e meravigliosi schemi di flusso che si nascondono proprio sotto il nostro naso ogni volta che una bottiglia di spumante viene stappata", afferma Liger-Belair. "Chi avrebbe potuto immaginare i fenomeni complessi ed estetici nascosti dietro una situazione così comune vissuta da ognuno di noi?" Alzeremo un bicchiere a questo.
La fisica dell'hamburger perfetto
Qual è il modo più efficace per grigliare un hamburger o una bistecca: girare la carne una o più volte? Alcuni chef pensano che dovresti capovolgere solo una volta perché farlo più volte significherà meno doratura e quindi meno sapore. Altri, invece, affermano che girando regolarmente si ottiene una cottura più uniforme ed è anche circa il 30% più veloce, dato che ogni superficie della carne è esposta al calore in modo relativamente uniforme e ha meno tempo per raffreddarsi. Il matematico Jean-Luc Thiffeault dell'Università del Wisconsin negli Stati Uniti creato un modello “semplice”. per dimostrare questo tempo di cottura veloce per la carne capovolta. Supponendo che un hamburger sia una lastra infinitamente sottile e abbia proprietà termiche simmetriche – cioè le stesse in alto e in basso – ha usato un'equazione del calore 1D per scoprire che girando il tortino una volta si ottiene un tempo di cottura finale di circa 80 secondi. Questo cade per ogni successivo lancio in modo che 20 giri si traducano in una riduzione del 20% del tempo di cottura. Portando il modello di Thiffeault al suo estremo matematico, un hamburger potrebbe cuocere in 63 secondi, se lo girassi infinite volte. Ciò sfiderebbe anche i griller più esperti.
Segui pecora, segui me
Cosa hanno in comune il mormorio degli storni, il movimento dei microrganismi e l'arresto e la ripartenza del traffico su un'autostrada trafficata? Sono tutti esempi di moto collettivo studiati dai fisici – e ora puoi aggiungere il gregge di pecore all'elenco. Fernando Peruani dell'Università Côte d'Azur di Nizza, Francia, ha condotto uno studio che ha esaminato i ruoli svolti da "leader" e "seguaci" nel guidare il movimento dei greggi di pecore. Il suo team ha combinato le osservazioni del gregge con modelli matematici per dimostrare che il movimento collettivo delle pecore è governato sia dal movimento di un animale guida sia dal modo in cui rispondono gli altri animali del gregge. Peruani e la sua banda hanno anche scoperto che le singole pecore si alternano tra leader e seguaci in modo apparentemente casuale. Il team conclude che il movimento collettivo delle pecore è governato da processi sia gerarchici che democratici all'interno del gregge. Portalo qui prima.
Puoi essere certo che il prossimo anno genererà la sua giusta dose di storie bizzarre dal mondo della fisica. Ci vediamo l'anno prossimo!
