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日常科学

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2020年最奇怪的10个物理故事

 乐高雪人
约书亚·乔纳(Joshua Chawner)(左)和德米特里·兹梅夫(Dmitry Zmeev),世界上第一位乐高雪人(致谢:约书亚·乔纳(Joshua Chawner)

尽管发生了COVID-19大流行的影响,物理学家仍然有时间进行涉及科学怪异方面的研究。这是我们从十大最佳选择中挑选的,而不以任何特定顺序排列。

低温乐高

凝聚态物理学家喜欢将材料置于极端条件下,以阐明其有趣的特性。那么,为什么不看看日常物品是否发生任何有趣的事情呢?那正是兰开斯特大学的物理学家 他们将四块乐高积木放入稀释冰箱并冷却到70 mK。乐高积木由一种名为丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)的材料制成。研究小组发现,与许多知名的块状绝缘子材料(例如玻璃陶瓷Macor或塑料基Vespel)相比,这种绝缘子更好。考虑到ABS相对便宜,该团队表示,这种材料的3D打印支架可以替代目前用于制造低温设备的材料。作为一群顽皮的物理学家,他们还将LEGO minifigures放入冰箱,该冰箱不仅经受住了深冻,而且已成为“世界上第一台LEGO冷冻机”。

凹陷,稳定,卷曲

干面条由于长期倾向于弯曲成三块而不是两块,因而使物理学家感到困惑。加州大学伯克利分校的Nathaniel Goldberg和Oliver O’Reilly, 解决了另一个与意大利细面条有关的难题。将意大利细面条放在沸腾的锅中时,首先会下垂,然后沉降在锅的底部,然后最终自身弯曲成U形。研究人员将这三个独立的状态识别为下垂,沉降和卷曲,Goldberg和O'Reilly创建了一个模型,该模型可以预测面食烹饪时的机械行为。二人说,该模型可能对食品生产行业有用,并且未来的研究可能集中在其他类型的面食(如通心粉或千层面)的变形上。面食能力似乎无穷无尽。

磨出来

您会认为制作浓缩咖啡很容易–只需将高温高压水通过咖啡渣床即可。我们中的一些人在锁定期间已成为咖啡鉴赏家,但即使是操作顶级咖啡机的熟练咖啡师,制作一杯浓香浓郁的特浓咖啡也很棘手。因此,要发现完美浓缩咖啡的秘密, 由朴次茅斯大学的数学家杰米·福斯特(Jamie Foster)领导的一组研究人员创建了一个模型 描述咖啡制作过程。浓咖啡通常经过细磨,可最大程度地增加与水接触的咖啡的表面积。从理论上讲,那应该可以使一杯浓咖啡产生最大的风味。但是,通过检查不同种类的咖啡,福斯特和好朋友发现,如果咖啡太细,则可以防止水流到所有咖啡渣中。目前,研究人员的理论正在俄勒冈州尤金市的一家咖啡店进行测试,这充分证明了美国人对像样的啤酒不感兴趣。

停车理论,第二部分

在当前全球COVID-19大流行期间,寻找停车的最佳地点可能是您最少的后顾之忧。但是,当生活终于恢复正常并且您正在寻找理想的停车场时,美国物理学家Paul Krapivsky和Sidney Redner会提供一些建议。去年,他们研究了将车停在离目的地较远的地方(应该很容易,但是需要长途步行)还是在附近停泊(应该比较困难,但只需要短距离步行)更好。他们的结论是“谨慎”的策略是最好的,在这种策略中,您将车停在遇到的汽车的第一个缝隙中,但要选择最靠近会场的位置。 今年,二人制定了这一谨慎策略的一般规则。根据Krapivsky和Redner的说法,遵守特定规则的驾驶员将有可能找到高达25%的最佳位置。麻烦的是,他们的计算取决于每个遵守规则的驾驶员,我们知道不能保证。它假设一个1D停车场,这种停车场只能在物理学家的想象中找到。

脱颖而出的背景

借助像Zoom这样的视频会议服务,今年以来风靡一时,您仍然可能希望以加拿大周边理论物理研究所(PI)的背景打动您的朋友和同事。作为全球顶尖的物理学研究中心之一, 它发布了九张以科学为主题的图像 当您不希望同事看到脏衣服的篮子,骚乱孩子或在您身后剥墙纸时用作背景。这些图像包括艺术家印象中两个碰撞的黑洞,宇宙的深色图以及安大略省滑铁卢市PI大楼的外景。当然,PI并不孤单,还可以使用其他Zoom背景,包括CERN粒子物理实验室的ATLAS探测器图像和哈勃太空望远镜拍摄的照片。

我心中的星期五

Come Dine with Me是英国电视节目中的佼佼者,在这个电视节目中,业余家庭厨师轮流主持整个一周的宴会。每顿晚餐在送达当晚均由其他选手私下打分,无论谁在周末结束时得分最高,都将获得现金奖励。汉堡大学的两位物理学家分析了德文版节目2268集的结果–达斯·珀尔菲克特晚餐–和 得出的结论是,如果您在本周晚些时候举办晚宴,您将有更多获胜的机会。在星期一做饭,您不妨打开一罐酸菜。彼得·布鲁姆(Peter Blum)和马克·温斯卡特(Marc Wenskat)说,他们的发现是“秘书问题”的一个例子,当用相同的标准对事物进行连续评估时,就会出现。显然,随着每次评分的发生,这些标准的应用都会发生变化,从而使结果产生偏差。作者写道:“当比赛时,应该始终谨慎选择何时比赛。”因此,如果您想要完美,那就走到最后。

底线

研究人员重新审视了今年动物界的一个经典问题:为什么企鹅会大便如此大便? 2003年,来自德国,芬兰和匈牙利的研究人员(由于他们的努力而在2005年获得了IgNobel奖)发现,有些企鹅可以将排泄物发射到40厘米,这使得这些水生鸟类无需坐在海中就能继续培育卵的粪便。日本研究人员修改了这种便便模型 计算在一定高度时企鹅可以设法将粪便甩出的最大距离。由于企鹅计算出的“强力直肠压力”高于以前的工作,因此该小组发现最大距离为1.34 m。研究小组说,这些信息对于动物园管理员可能是“有用的”,他们会知道要站多远才能避免被粪便击中。因此,下次您访问企鹅围栏时-不要让粪便隔开。

立方地球

长期以来,我们一直否认希腊哲学家柏拉图提出的观念,认为宇宙是由五种物质组成的:地球,空气,火,水和宇宙。每个对象都有特定的几何形状:在土的情况下为立方体。但是,新的研究表明,柏拉图可能在美国和匈牙利的科学家测量并分析了他们收集的大约100块岩石以及其他人收集的数千块岩石的碎裂模式之后就出现了问题。令他们惊讶的是 他们发现碎片的形状确实是一个立方体。宾夕法尼亚大学的地球物理学家道格拉斯·杰罗尔马克(Douglas Jerolmack)说:“事实证明,柏拉图关于由立方体组成的元素地球的概念实际上是对实际地球的统计平均模型。” “那真是令人难以置信。”

公平的切片

Watermelon being sliced

切西瓜最公平的方法是什么?比利时,法国和意大利的物理学家使用几何和微积分解决了这个问题。将整个西瓜沿长度切成两半,然后在中间切成四个相等的四分之一, 研究人员发现,当试图将西瓜切成相等的细小部分时,这种“半规矩”消失了。相反,他们发现了“ 2/3规则”。因此,对于长度为10 cm的椭球形,对于两个切片,第一个切片应沿长度为3.5厘米,但是对于三个切片,第一个切片应为2.1厘米,第二个切片应为4.2厘米。完成计算后,研究人员在4公斤西瓜上对其进行了测试,并使用阿基米德原理确定切片量相等。尤里卡!

边界对撞机

最后,在1977年,获得诺贝尔奖的物理学家莱昂·莱德曼(Leon Lederman)发表了一个tongue舌的提议,即利用纽约现有的地铁隧道建造对撞机。当时这座城市正处于金融危机中,于2018年去世的莱德曼(Lederman)认为物理学家可以以低价购买这条隧道。当然,这从未发生过,但是他的提议现在激发了加州理工学院的物理学家戴维·希特林(David Hitlin)提议建造另一对撞机,以解决美国与墨西哥边界沿线的政治争议墙。 在预印纸中希特林描述了巨大的线性粒子对撞机可以阻挡索诺拉州和亚利桑那州之间边界的笔直直线区域多长时间。他认为这台机器绵延约300公里,可以实现5 TeV的质心能量。相比之下,拟议中的日本国际直线对撞机(ILC)仅有20公里长,初始能量仅为250 GeV。如果工厂建成,希特林将其称为什么?当然,TrumpILC。

您可以肯定,明年将有来自物理世界的奇特故事大放异彩。 2021年见!

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