"найбільш екстремальний" варіант. Звичайно, ми всі чули історії про магніти, досить сильні, щоб зсередини травмувати дітей, і кислоти, які пройдуть через ваші руки за лічені секунди, але існують навіть більш «екстремальні» варіанти.
1. Найчорніша матерія, відома людині
Що станеться, якщо накласти один на одного краї вуглецевих нанотрубокі чергувати шари їх? Вийде матеріал, який поглинає 99.9% світла, яке потрапляє на нього. Мікроскопічна поверхня матеріалу є нерівною і шорсткою, яка заломлює світло і при цьому є поганою поверхнею, що відбиває. Після цього спробуйте використати вуглецеві нанотрубки як суперпровідники в певному порядку, що робить їх прекрасними поглиначами світла, і у вас вийде справжня чорна буря. Вчені всерйоз спантеличені потенційними варіантами застосування цієї речовини, оскільки, фактично, світло не «губиться», то речовина могла б використовуватися для поліпшення оптичних пристроїв, наприклад, телескопів і навіть використовуватися для сонячних батарей, що працюють майже зі 100% ефективністю.
2. Найгорюча речовина
Багато речей горить з разючою швидкістю, наприклад, стирофом, напалм і це тільки початок. Але що, якби була речовина, яка могла б охопити вогнем землю? З одного боку це провокаційне питання, але воно було задано як відправна точка. Трифторид хлору має сумнівну славу як жахливо горючу речовину, при тому, що нацисти вважали, що ця речовина надто небезпечна для роботи. Коли люди, які обговорюють геноцид, вважають, що метою їхнього життя є не використати будь-що, тому що це занадто смертельно, це підтримує обережне поводження з цими речовинами. Кажуть, що одного разу пролилася тонна речовини та почалася пожежа, і вигоріло 30,5 см бетону та метр піску з гравієм, доки все не вщухло. На жаль, нацисти мали рацію.
3. Найотруйніша речовина
Скажіть, що б ви найменше хотіли, що могло б потрапити на ваше обличчя? Це цілком могла бути найбільш смертоносна отрута, яка по праву займе 3 місце серед основних екстремальних речовин. Така отрута дійсно відрізняється від того, що пропалює бетон, і від найсильнішої кислоти у світі (яку скоро винайдуть). Хоча й не зовсім так, але ви всі, без сумніву, чули від медичної спільноти про ботокс, і завдяки йому прославився самий смертоносний отрута. Ботокс використовує ботулотоксин, що породжується бактерією «клостридіум ботулінум», і вона дуже смертоносна, і її кількості, рівної крупинці солі, достатньо, щоб убити людину вагою 200 фунтів (90,72 кг; прим. mixednews). Насправді вчені розрахували, що достатньо розпорошити всього 4 кг цієї речовини, щоб убити всіх людей на землі. Напевно, орел вчинив би набагато гуманніше з гримучою змією, ніж ця отрута з людиною.
4. Найгарячіша речовина
Існує дуже мало речей у світі, відомих людині як щось гарячіше, ніж внутрішня поверхня нещодавно розігрітого в мікрохвильовій печі Hot Pocket, але ця речовина, здається, поб'є і цей рекорд. Створене зіткненням атомів золота при майже світловій швидкості, речовину називають кварк-глюонним «супом», і вона досягає божевільних 4 трильйонів Цельсія, що майже в 250 000 разів гаряча речовина всередині Сонця. Величина енергії, що випускається при зіткненні, була б достатньою, щоб розплавити протони та нейтрони, що саме по собі має такі особливості, про які ви навіть не підозрювали. Вчені кажуть, що ця речовина могла б нам дати уявлення про те, на що було схоже народження нашого Всесвіту, тому варто з розумінням поставитися до того, що крихітні наднові не створюються заради забави. Тим не менш, дійсно хороші новини полягають у тому, що «суп» займав одну трильйонну сантиметра і тривав протягом трильйонної однієї трильйонної секунди.
5. Найїдкіша кислота
Кислота - це жахлива речовина, одного з найстрашніших монстрів у кіно наділили кислотною кров'ю, щоб зробити його ще жахливішим, ніж просто машина для вбивства («Чужий»), тому всередині нас укоренилося, що вплив кислотою - це дуже погано. Якби «чужих» наповнили фторидно-сурм'яною кислотою, то вони б не тільки провалилися глибоко через підлогу, а й пари, що випускаються від їхніх мертвих тіл, убили б усе навколо них. Ця кислота в 21019 разів сильніша, ніж сірчана кислотаі може проникнути через скло. І вона може вибухнути, якщо додати води. І під час її реакції виділяються отруйні випари, які можуть вбити будь-кого у приміщенні.
6. Найбільш вибухонебезпечна вибухівка
Насправді це місце ділять зараз два компоненти: октоген і гептанітрокубан. Гептанітрокубан головним чином існує в лабораторіях, і аналогічний октогену, але має більш щільну структуру кристалів, що несе в собі більший потенціал руйнування. Октоген, з іншого боку, існує в досить великих кількостях, що може загрожувати фізичному існуванню. Він використовується в твердому паливі для ракет і навіть для детонаторів ядерної зброї. І останнє є найжахливішим, тому що незважаючи на те, з якою легкістю це відбувається в кіно, початок розщеплення/термоядерної реакції, яка призводить до яскравих ядерних хмар, що світяться, схожих на гриб, не є простим завданням, але октоген чудово з нею справляється.
7. Найбільш радіоактивна речовина
Говорячи про радіацію, варто згадати про те, що зелені стрижні, що світяться, «плутонія», показані в «Сімпсонах» - це всього лише вигадка. Якщо щось є радіоактивним, це зовсім не означає, що воно світиться. Варто про це згадати, оскільки «полоній-210» настільки радіоактивний, що він світиться блакитним. Колишнього радянського шпигуна, Олександра Литвиненка ввели в оману, коли йому додали в їжу цієї речовини, і незабаром він помер від раку. Це не та річ, з якою ви захочете пожартувати, світіння викликається повітрям навколо речовини, на яку впливає радіація, і дійсно об'єкти навколо можуть нагріватися. Коли ми говоримо «радіація», ми думаємо, наприклад, про ядерний реактор або вибух, де дійсно відбувається реакція поділу. Це лише виділення іонізованих частинок, а не розщеплення атомів, що не вийшло з-під контролю.
8. Найважча речовина
Якщо ви думали, що саме важка речовинана Землі - це алмази, це був хороший, але неточний здогад. Це технічно створений алмазний наностержень. Це фактично сукупність з алмазів нано-масштабу, з найменшим ступенем стиснення та найважча речовина, відоме людині. Насправді його не існує, але що було б дуже доречним, тому що це означає, що коли-небудь ми могли б покрити наші машини цим матеріалом і просто позбутися від неї, коли відбудеться зіткнення з поїздом (нереальна подія). Цю речовину винайшли в Німеччині в 2005 році і, можливо, її використовуватимуть так само, як і промислові алмази, крім тієї обставини, що нова речовина більш стійка до зносу, ніж звичайні алмази.
9. Наймагнітніша речовина
Якби індуктор був невеликим чорним шматком, то це була б та сама речовина. Речовина, розроблена в 2010 році із заліза та азоту, має магнітні здібності, які на 18% більше, ніж попередній «рекордсмен», і є настільки потужним, що змусив учених переглянути, як працює магнетизм. Людина, яка відкрила цю речовину, дистанціювалася зі своїми вивченнями, щоб ніхто з інших учених не зміг би відтворити його роботу, оскільки повідомлялося, що аналогічне з'єднання розроблялося в Японії в минулому 1996 р., але інші фізики не змогли його відтворити, тому офіційно цю речовину не прийняли. Незрозуміло, чи японські фізики повинні пообіцяти зробити «Сепуку» за цих обставин. Якщо цю речовину можна буде відтворити, це може означати новий вікефективної електроніки та магнітних двигунів, можливо, посилені за потужністю на порядок.
10. Найбільш сильна надплинність
Надплинність є станом речовини (подібно до твердого або газоподібного), яке має місце при екстремально низьких температурах, має високу термопровідність (кожна унція цієї речовини повинна мати таку саму температуру) і ніякої в'язкості. Гелій-2 є найхарактернішим представником. Чашка «гелію-2» мимоволі підніметься та виллється з контейнера. «Гелій-2» також проникне через інші тверді матеріали, так як повна відсутність сили тертя дозволяє текти йому через інші невидимі отвори, через які не міг би витекти звичайний гелій (або вода для цього випадку). «Гелій-2» не приходить у потрібний стан при числі 1, ніби у нього є здатність діяти на свій розсуд, хоча це також найефективніший термопровідник на Землі, у кілька сотень разів кращий за мідь. Теплота переміщується настільки швидко через «гелій-2», що вона швидше пересувається хвилями, подібно до звуку (відомому насправді як «другий звук»), ніж розсіюється, при цьому вона просто переміщається від однієї молекули до іншої. Між іншим, сили, що управляють можливістю «гелію-2», повзати по стіні, названі «третім звуком». У вас навряд чи буде щось екстремальне, ніж речовина, яка зажадала визначення 2 нових типів звуку.
Як працює «мозгопошта» - передача повідомлень від мозку до мозку через інтернет
10 таємниць світу, які наука, нарешті, розкрила 10 основних питань про Всесвіт, відповіді на які вчені шукають прямо зараз 8 речей, які не може пояснити наука Чи можна за допомогою сучасних технологій реалізувати можливості супергероїв? Атом, люстр, нуктемерон, та ще сім одиниць часу, про які ви не чули
У світі багато дивовижних речей та незвичайних матеріалів, але ці цілком можуть претендувати на участь у категорії «найдивовижніші серед придуманих людьми». Безумовно, ці речовини «порушують» правила фізики лише на перший погляд, насправді все давно науково пояснено, хоч від цієї речовини менш дивовижними не стають.
Речовини, що порушують правила фізики:
1. Феррідість- це магнітна рідина, з якої можна утворювати дуже цікаві і вигадливі фігури. Втім, поки магнітне поле відсутнє, ферродидкість - в'язка і нічим не примітна. Але ось варто впливати на неї за допомогою магнітного поля, як її частинки вишиковуються вздовж силових ліній- І створюють щось неймовірне ...
2. Аерогель Frozen Smoke(«Заморожений дим») на 99 відсотків складається з повітря та на 1 – з кремнієвого ангідриду. В результаті виходить дуже вражаюча магія: цегла зависає в повітрі і таке інше. Крім того, цей гель ще й вогнетривкий.
Будучи майже непомітним, аерогель при цьому може утримувати практично неймовірні тяжкості, що в 4000 разів перевершують обсяг витраченої речовини, причому сам він дуже легкий. Його використовують у космосі: наприклад, для «виловлювання» пилу від хвостів комет і для «утеплення» костюмів астронавтів. У майбутньому, кажуть вчені, він з'явиться в багатьох будинках: дуже зручний матеріальчик.
3.Перфторвуглець– це рідина, що вміщує велика кількістькисню, і якої, насправді, можна дихати. Речовина тестувалася ще у 60-х роках минулого століття: на мишах, продемонструвавши певну частку ефективності. На жаль, лише певну: лабораторні миші загинули після кількох годин, проведених у ємностях із рідиною. Вчені прийшли до думки, що всьому виною – домішки.
Сьогодні перфторвуглеці використовуються для ультразвукові дослідженняі навіть для створення штучної крові. Безконтрольно використовувати речовину в жодному разі не можна: воно не екологічно чисте. Атмосферу, наприклад, «підігріває» у 6500 разів активніше за вуглекислий газ.
4.Еластичні провідникивиробляються з «міксу» іонної рідини та вуглецевих нанотрубок. Вчені не натішаться цього винаходу: адже, по суті, ці провідники можуть розтягуватися, не втрачаючи своїх властивостей, а потім повертатися до первісного розміру, начебто нічого й не сталося. А це дає привід серйозно замислитися про всілякі еластичні гаджети.
5. Неньютонівська рідина- це рідина якою можна ходити: від прикладання сили вона твердне. Вчені шукають шлях застосування цієї здатності неньютонівської рідини при розробці армійського спорядження та форми. Щоб м'яка та зручна тканина під дією кулі ставала твердою – і перетворювалася на бронежилет.
6. Прозорий оксид алюмініюі при цьому міцний метал планують використовувати як для створення досконалішого армійського спорядження, так і в автопромі і навіть при виробництві вікон. Чому б і ні: видно добре і при цьому не б'ється.
7.Вуглецеві нанотрубкивже були присутні у четвертому пункті статті, і ось – нова зустріч. А все тому, що можливості їх і справді широкі, і говорити про всілякі принади можна годинами. Зокрема, це найміцніший з усіх винайдених людиною матеріалів.
За допомогою цього матеріалу вже створюють надміцні нитки, надкомпактні комп'ютерні процесори і багато іншого, а в майбутньому темпи тільки нарощуватимуться: супер-ефективні батареї, ще ефективніші сонячні панелі і навіть трос для космічного ліфта майбутнього.
8.Гідрофобний пісокі гідрофобність - це фізична властивістьмолекули, яка «прагне» уникнути контакту з водою. Сама молекула у разі називається гидрофобной.
Гідрофобні молекули зазвичай неполярні і «воліють» перебувати серед інших нейтральних молекул та неполярних розчинників. Тому вода на гідрофобній поверхні, що має високе значення кута змочування, збирається в краплі, а нафта, потрапляючи у водойму, розподіляється по його поверхні.
Більшість людей з легкістю назвуть три класичні стани речовини: рідкий, твердий і газоподібний. Ті, хто трошки знає науку, додасть до цих трьох ще плазми. Але з часом вчені розширили список можливих станів речовини понад чотири. У процесі цього ми багато чого дізналися про Великий Вибух, світлові мечі і секретний стан речовини, прихований у скромній курочці.
Аморфні тверді речовини це досить цікава підгрупа добре відомого твердого стану. У звичайному твердому об'єкті молекули добре організовані і особливо мають простір для руху. Це дає твердій речовині високу в'язкість, що є мірою опору плинності. Рідини, з іншого боку, мають неорганізовану молекулярну структуру, що дозволяє їм текти, розтікатися, змінювати форму та набувати форми судини, в якій вони знаходяться. Аморфні тверді речовини знаходяться між цими двома станами. В процесі вітрифікації рідини остигають і їх в'язкість збільшується до моменту, коли речовина вже не тече подібно до рідини, але його молекули залишаються невпорядкованими і не приймають кристалічну структуру, як звичайні тверді речовини.
Найбільш поширеним прикладом аморфної твердої речовини є скло. Протягом тисяч років люди робили скло із діоксиду кремнію. Коли склороби охолоджують кремнезем з рідкого стану, він насправді не твердне, коли опускається нижче за точку плавлення. Коли температура падає, в'язкість зростає, речовина здається твердішою. Однак його молекули, як і раніше, залишаються невпорядкованими. І тоді скло стає аморфним та твердим одночасно. Цей перехідний процес дозволив ремісникам створювати гарні та сюрреалістичні скляні структури.
Яка ж функціональна різниця між аморфними твердими речовинами та звичайним твердим станом? В повсякденному життівоно не особливо помітне. Скло здається абсолютно твердим, поки ви не вивчите його на молекулярному рівні. І міф про те, що скло стікає з часом, не вартує ламаного гроша. Найчастіше цей міф підкріплюється доказами про те, що старе скло в церквах здається товщі в нижній частині, але обумовлено це недосконалістю склодувного процесу на момент створення цього скла. Втім, вивчати аморфні тверді речовини на кшталт скла цікаво наукової точкизору для дослідження фазових переходів та молекулярної структури.
Надкритичні рідини (флюїди)
Більшість фазових переходів відбувається за певної температури і тиску. Загальновідомо, що підвищення температури зрештою перетворює рідину на газ. Проте коли тиск збільшується разом із температурою, рідина здійснює стрибок у царство надкритичних рідин, які мають властивості як газу, і рідини. Наприклад, надкритичні рідини можуть проходити через тверді тіла як газ, але також можуть виступати як розчинник, як рідина. Цікаво, що надкритичну рідину можна зробити більше схожою на газ або рідину, залежно від комбінації тиску і температури. Це дозволило вченим знайти безліч застосувань для надкритичних рідин.
Хоча надкритичні рідини не такі поширені, як аморфні тверді речовини, ви, ймовірно, взаємодієте з ними так само часто, як зі склом. Надкритичний діоксид вуглецю люблять пивоварні компанії за його здатність виступати як розчинник при взаємодії з хмелем, а кава-компанії використовують його для виробництва кращої кави без кофеїну. Надкритичні рідини також використовувалися для ефективного гідролізу і щоб електростанції працювали при більш високих температурах. Загалом ви, ймовірно, використовуєте побічні продукти надкритичних рідин щодня.
Вироджений газ
Хоча аморфні тверді речовини хоча б зустрічаються на планеті Земля, вироджена речовина зустрічається лише у певних типах зірок. Вироджений газ існує, коли зовнішній тиск речовини визначається не температурою як на Землі, а складними квантовими принципами, зокрема принципом Паулі. Через це зовнішній тиск виродженої речовини зберігатиметься, навіть якщо температура речовини впаде до абсолютного нуля. Відомі два основних типи виродженої речовини: електронно-вироджена та нейтронно-вироджена речовина.
Електронно-вироджена речовина існує переважно у білих карликах. Воно утворюється в ядрі зірки, коли маса речовини довкола ядра намагається стиснути електрони ядра до нижчого енергетичного стану. Однак відповідно до принципу Паулі, дві однакові частинки не можуть бути в одному енергетичному стані. Таким чином, частинки відштовхують речовину навколо ядра, створюючи тиск. Це можливо лише якщо маса зірки менша за 1,44 маси Сонця. Коли зірка перевищує цю межу (відомий як межа Чандрасекара), вона просто колапсує в нейтронну зірку або чорну дірку.
Коли зірка колапсує та стає нейтронною зіркою, В неї більше немає електронно-виродженої речовини, вона складається з нейтронно-виродженої речовини. Оскільки нейтронна зірка важка, електрони зливаються з протонами у її ядрі, утворюючи нейтрони. Вільні нейтрони (нейтрони не пов'язані в атомному ядрі) мають період напіврозпаду 10,3 хвилини. Але в ядрі нейтронної зірки маса зірки дозволяє нейтронам існувати поза ядер, утворюючи нейтронно-вироджену речовину.
Інші екзотичні форми виродженої речовини також можуть існувати, у тому числі і дивна матерія, яка може існувати у рідкісній формі зірок – кваркових зірок. Кваркові зірки – це стадія між нейтронною зіркою та чорною дірою, де кварки в ядрі розв'язані та утворюють бульйон із вільних кварків. Ми поки що не спостерігали такий тип зірок, але фізики допускають їхнє існування.
Надплинність
Повернемося на Землю, щоб обговорити надплинні рідини. Надплинність - це стан речовини, що існує у певних ізотопів гелію, рубідії та літію, охолоджених до майже абсолютного нуля. Цей стан схожий на конденсат Бозе-Ейнштейна (бозе-ейнштейнівський конденсат, БЕК), за декількома відзнаками. Деякі БЕК надплинні, а деякі надплинні стани є БЕК, але не всі вони ідентичні.
Рідкий гелій відомий своєю надплинністю. Коли гелій охолоджений до «точки лямбда» -270 градусів за Цельсієм, частина рідини стає надплинною. Якщо охолодити більшу частину речовин до певної точки, тяжіння між атомами перевершує теплові вібрації речовини, дозволяючи їм утворити тверду структуру. Але атоми гелію взаємодіють між собою так слабо, що можуть бути рідкими при температурі майже абсолютного нуля. Виходить, за такої температури характеристики окремих атомів перекриваються, породжуючи дивні властивості надплинності.
У надплинних речовин немає внутрішньої в'язкості. Надплинні речовини, поміщені в пробірку, починають повзти вгору з обох боків пробірки, здавалося б, порушуючи закони гравітації та поверхневого натягу. Рідкий гелій легко витікає, оскільки може прослизнути навіть через мікроскопічні отвори. Надплинність також має дивні термодинамічні властивості. У такому стані речовини мають нульову термодинамічну ентропію і нескінченну теплопровідність. Це означає, що дві надплинні речовини не можуть бути термально різні. Якщо додати до надплинної речовини тепла, воно проведе його так швидко, що утворюються теплові хвилі, не властиві для звичайних рідин.
Конденсат Бозе - Ейнштейна
Конденсат Бозе - Ейнштейна - це, мабуть, одна з найвідоміших незрозумілих форм матерії. По-перше, нам потрібно зрозуміти, що таке бозони та ферміони. Ферміон - це частка з напівцілим спином (наприклад, електрон) або композитна частка (на зразок протона). Ці частки підпорядковуються принципу Паулі, що дозволяє існувати електронно-виродженої матерії. Бозон, однак, має повний цілий спин, і один квантовий стан можуть займати кілька бозонів. Бозони включають будь-які частинки-переносники сили (на зразок фотонів), а також деякі атоми, включаючи гелій-4 та інші гази. Елементи у цій категорії відомі як бозонні атоми.
У 1920-х роках Альберт Ейнштейн взяв за основу роботу індійського фізика Сатієндра Натх Бозе, щоб запропонувати нову формуматерії. Оригінальна теорія Ейнштейна полягала в тому, що якщо ви охолодите певні елементарні гази до температури в частки градуса вище за абсолютного нуля, їх хвильові функції зіллються, створивши один «наднатом». Така речовина виявлятиме квантові ефекти на макроскопічному рівні. Але лише у 1990-х роках з'явилися технології, необхідні для охолодження елементів до таких температур. У 1995 році вчені Ерік Корнелл і Карл Віман змогли об'єднати 2000 атомів у конденсат Бозе-Ейнштейна, який був досить великим, щоб його можна було розглянути в мікроскоп.
Конденсати Бозе-Ейнштейна тісно пов'язані з надплинними речовинами, але також мають власний набір унікальних властивостей. Цікаво й те, що БЕК може сповільнювати нормальну швидкість світла. У 1998 році гарвардський вчений Лене Хау зміг уповільнити світло до 60 кілометрів на годину, пропустивши лазер через сигароподібний зразок БЕК. У пізніших експериментах групі Хау вдалося повністю зупинити світло в БЕК, вимкнувши лазер, коли світло проходило через зразок. Ці відкрили нове поле комунікацій на основі світла та квантових обчислень.
Метали Яна - Теллера
Метали Яна — Теллера – це найновіша дитина у світі станів речовини, оскільки вченим вдалося успішно створити їх уперше лише у 2015 році. Якщо експерименти підтвердяться іншими лабораторіями, ці метали можуть змінити світ, оскільки вони мають властивості як ізолятора, так і надпровідника.
Вчені на чолі з хіміком Космасом Прасідесом експериментували, вводячи рубідій у структуру молекул вуглецю-60 (у простому народі відомих під фулеренами), що призводило до того, що фулерени набувають нової форми. Цей метал названий на честь ефекту Яна-Теллера, який описує, як тиск може змінювати геометричну формумолекул у нових електронних конфігураціях У хімії тиск досягається не тільки за рахунок стиснення чогось, але й за рахунок додавання нових атомів або молекул у структуру, що раніше існувала, змінюючи її основні властивості.
Коли дослідницька групаПрасидеса почала додавати рубідій у молекули вуглецю-60, молекули вуглецю змінювалися від ізоляторів до напівпровідників. Проте через ефект Яна-Теллера молекули намагалися залишитися в старій конфігурації, що створювало речовину, яка намагалася бути ізолятором, але мала електричними властивостяминадпровідника. Перехід між ізолятором та надпровідником ніколи не розглядався, доки не розпочалися ці експерименти.
Цікаво в металах Яна — Теллера те, що вони стають надпровідниками за високих температур (-135 градусів за Цельсієм, а не за 243,2 градусів, як завжди). Це наближає їх до прийнятних рівнів для масового виробництва та експериментів. Якщо все підтвердиться, можливо, ми будемо на крок ближче до створення надпровідників, що працюють за кімнатної температури, що, у свою чергу, зробить революцію в багатьох галузях нашого життя.
Фотонна речовина
Протягом багатьох десятиліть вважалося, що фотони є безмасовими частинками, які не взаємодіють між собою. Проте за останні кілька років вчені MIT та Гарварда виявили нові способи «наділити» світло масою – і навіть створити «», які відскакують один від одного і зв'язуються разом. Дехто вважає, що це перший крок на шляху до створення світлового меча.
Наука фотонної матерії трохи складніша, але осягнути її цілком можливо. Вчені почали створювати фотонну матерію, експериментуючи з переохолодженим рубідієвим газом. Коли фотон прострілює газ, він відбивається та взаємодіє з молекулами рубідії, втрачаючи енергію та сповільнюючись. Зрештою, фотон виходить із хмари дуже повільним.
Дивні речі починають відбуватися, коли ви пропускаєте два фотони через газ, що породжує явище, відоме як блокада Рідберга. Коли атом збуджується фотоном, прилеглі атоми не можуть збудитися настільки ж. Збуджений атом виявляється на шляху фотона. Щоб атом поблизу був збуджений другим фотоном, перший фотон повинен пройти через газ. Фотони зазвичай не взаємодіють між собою, але зустрічаючись із блокадою Рідберга, вони штовхають один одного через газ, обмінюючись енергією та взаємодіючи між собою. Зовні здається, що фотони мають масу і діють як єдина молекула, хоча залишаються насправді безмасовими. Коли фотони виходять із газу, вони здаються такими, що з'єдналися, подібно до молекули світла.
Практичне застосування фотонної матерії поки що залишається під питанням, але воно, безумовно, буде знайдено. Можливо навіть у світлових мечах.
Невпорядкована сверходнорідність
Намагаючись визначити, чи знаходиться речовина в новому стані, вчені дивляться на структуру речовини, а також на її властивості. У 2003 році Сальваторе Торквато та Френк Стіллінджер із Прінстонського університету запропонували новий стан речовини, відомий як невпорядкована сверходнородність. Хоча це словосполучення виглядає оксюмороном, у своїй основі воно передбачає новий тип речовини, яка здається невпорядкованою при найближчому розгляді, але сверходнородним та структурованим здалеку. Така речовина повинна мати властивості кристала і рідини. На перший погляд, таке вже є у плазмах та рідкому водні, але нещодавно вчені виявили природний прикладтам, де ніхто не очікував: у курячому оці.
У курей є п'ять колб у сітківці. Чотири виявляють колір та одна відповідає за рівні світла. Проте, на відміну людського ока чи шестикутних очей комах, ці колбочки розосереджені випадково, немає реального порядку. Відбувається це тому, що колбочки в оці курки мають зони відчуження навколо, а ті не дозволяють двом колбочкам одного типу перебувати поруч. Через зони відчуження і форми колб вони не можуть утворювати впорядковані кристалічні структури (як у твердих речовинах), але коли всі колби розглядаються як одне ціле, виявляється, що вони мають високоупорядкований візерунок, як видно на зображеннях Прінстона нижче. Таким чином, ми можемо описати ці колбочки у сітківці курячого ока як рідина при найближчому розгляді та як тверда речовина при погляді здалеку. Це відрізняється від аморфних твердих тіл, про які ми говорили вище, оскільки цей сверходнородний матеріал виступатиме як рідина, а аморфне тверде тіло- Ні.
Вчені досі досліджують цей новий стан речовини, оскільки воно, до всього іншого, може бути поширенішим, ніж вважалося спочатку. Зараз вчені Прінстонського університету намагаються пристосувати такі сверходнородні матеріали для створення структур, що самоорганізуються, і детекторів світла, які реагують на світло з певною довжиною хвиль.
Струнні мережі
Яким станом є космічний вакуум? Більшість людей не замислюються про це, але останні десять років Сяо Ган-Вень з Массачусетського технологічного інституту і Майкл Левін з Гарварда запропонували новий стан речовини, яка могла б привести нас до відкриття фундаментальних частинок після електрона.
Шлях до розробки моделі струнно-мережевої рідини розпочався в середині 90-х років, коли група вчених запропонувала так звані квазічастинки, які, здавалося, з'явилися в експерименті, коли електрони проходили між двома напівпровідниками. Виник переполох, оскільки квазічастинки діяли так, ніби мали дрібний заряд, що здавалося неможливим для фізики того часу. Вчені проаналізували дані і припустили, що електрон не є фундаментальною частинкою Всесвіту і що існують фундаментальні частинки, яких ми поки що не виявили. Ця робота принесла їм Нобелівську преміюАле пізніше з'ясувалося, що в результати їх роботи закралася помилка в експерименті. Про квазічастинки благополучно забули.
Але не все. Вень і Левін взяли за основу ідею квазічастинок та запропонували новий стан речовини, струнно-мережевий. Основною властивістю такого стану є квантова заплутаність. Як і у випадку з невпорядкованою сверходнородністю, якщо ви зблизька подивитеся на струнно-мережну речовину, воно буде схоже на невпорядкований набір електронів. Але якщо поглянути на нього як на цільну структуру, ви побачите високу впорядкованість через квантово-заплутані властивості електронів. Вень і Левін потім розширили свою роботу, щоб охопити інші частинки та властивості заплутаності.
Пропрацювавши комп'ютерні моделідля нового стану речовини, Вень та Левін виявили, що кінці струн-мереж можуть виробляти різноманітні субатомні частинки, включаючи легендарні «квазічастки». Ще більшим сюрпризом стало те, що при вібрації струнно-мережевої речовини вона робить це відповідно до рівнянь Максвелла, які відповідають за світло. Вень і Левін припустили, що космос наповнений струнними мережами заплутаних субатомних частинок і що кінці цих струн-мереж є субатомними частинками, які ми спостерігаємо. Також вони припустили, що струнно-мережна рідина може забезпечувати існування світла. Якщо космічний вакуум заповнений струнно-мережевою рідиною, це може дозволити нам об'єднати світло та матерію.
Все це може здатися дуже надуманим, але в 1972 (за десятки років до струнно-мережевих пропозицій) геологи виявили в Чилі дивний матеріал - гербертсмітіт. У цьому мінералі електрони утворюють трикутні структури, які, схоже, суперечать усьому, що знаємо про взаємодію електронів друг з одним. Крім того, ця трикутна структура була передбачена в рамках струнно-мережевої моделі, і вчені працювали зі штучним гербертсмітітом, щоб точно підтвердити модель.
Кварк-глюонна плазма
Говорячи про останній стан речовини в цьому списку, розглянемо стан, з якого все почалося: кварк-глюонна плазма. В раннього Всесвітустан матерії суттєво відрізнявся від класичного. Для початку трохи передісторії.
Кварки – це елементарні частки, які ми знаходимо всередині адронів (наприклад, протонів та нейтронів). Адрони складаються або з трьох кварків, або з одного кварку та одного антикварку. Кварки мають дробові заряди та скріплюються глюонами, які є частинками обміну сильної ядерної взаємодії.
Ми не бачимо вільні кварки в природі, але відразу після Великого Вибуху протягом мілісекунди вільні кварки та глюони існували. Протягом цього часу температура Всесвіту була настільки високою, що кварки та глюони рухалися майже зі швидкістю світла. Під час цього періоду Всесвіт складався цілком і повністю з цієї гарячої кварк-глюонної плазми. Через іншу частку секунди Всесвіт охолонув достатньо, щоб утворилися важкі частинки на кшталт адронів, а кварки почали взаємодіяти між собою та глюонами. З цього моменту почалося утворення відомого нам Всесвіту, і адрони почали зв'язуватися з електронами, створюючи примітивні атоми.
Вже в сучасного Всесвітувчені намагалися відтворити кварк-глюонну плазму у великих прискорювачах частинок. У процесі цих експериментів важкі частинки на кшталт адронів стикалися один з одним, створюючи температуру, за якої кварки відокремлювалися на короткий час. У процесі цих експериментів ми дізналися багато нового про властивості кварк-глюонної плазми, в якій було відсутнє тертя і яка була більше схожа на рідину, ніж звичайна плазма. Експерименти з екзотичним станом матерії дозволяють нам дізнаватися багато нового про те, як і чому наш Всесвіт утворився таким, яким ми його знаємо.
За матеріалами listverse.com
Якщо ви вважаєте, що хімія – дуже нудна наука, тоді я раджу вам подивитися далі на 7 дуже цікавих та незвичайних хімічних реакцій, які точно вас здивують. Можливо, гіфки протягом посту зможуть вас переконати, і ви перестанете думати, що хімія - це нудно;) Дивимося далі.
Гіпнотизуюча бромнова кислота
Відповідно до науки, реакція Білоусова-Жаботинського – це «коливальна хімічна реакція», в ході якої «іони металів перехідної групи каталізують окислення різних, зазвичай органічних, відновників бромнуватий кислотою в кислій водному середовищі», що дозволяє «спостерігати неозброєним оком утворення складних просторово-часових структур». Це наукове поясненнягіпнотичного явища, яке відбувається, якщо кинути трохи брому у кислотний розчин.
Кислота перетворює бром на хімічна речовинапід назвою бромід (який набуває зовсім іншого відтінку), у свою чергу, бромід швидко перетворюється назад на бром, тому що наукові ельфи, що живуть усередині нього - надто вперті засранці. Реакція повторюється знову і знову, дозволяючи нескінченно спостерігати за рухом неймовірних хвилеподібних структур.
Прозорі хімічні речовини миттєво стають чорними
Питання: що станеться, якщо змішати сульфіт натрію, лимонну кислоту та йодид натрію?
Правильна відповідь унизу:
Коли ви змішуєте вищезгадані інгредієнти в певних пропорціях, зрештою виходить примхлива рідина, яка спочатку має прозорий колір, а потім різко стає чорною. Цей експеримент називається «Йодний годинник». Простіше кажучи, дана реакція відбувається тоді, коли специфічні компоненти з'єднуються таким чином, щоб їхня концентрація поступово змінювалася. Якщо вона досягає певного порога – рідина набуває чорного кольору.
Але це ще не все. За рахунок зміни пропорції інгредієнтів ви маєте можливість отримати зворотну реакцію:
Крім того, за допомогою різних речовині формул (наприклад, як варіант - реакція Бріггса-Раушера) ви можете створити шизофренічну суміш, яка постійно змінюватиме свій колір з жовтого на блакитний.
Створення плазми у мікрохвильовій печі
Ви хочете затіяти з вашим другом щось цікаве, але у вас немає доступу до купи незрозумілих хімічних речовин або елементарних знань, необхідних для того, щоб змішати їх безпечно? Не зневіряєтесь! Все, що вам знадобиться для проведення цього експерименту – це виноград, ніж, склянка та мікрохвильова піч. І так, візьміть виноградинку і розріжте її навпіл. Один із шматочків знову розділіть ножем на дві частини так, щоб ці четвертинки залишилися пов'язаними шкіркою. Помістіть їх у мікрохвильову піч і накрийте перевернутою склянкою, увімкніть піч. Потім зробіть крок назад і спостерігайте, як інопланетяни викрадають розрізану ягідку.
Насправді те, що відбувається на ваших очах – це один із способів створення дуже незначної кількості плазми. Ще зі школи ви знаєте, що існує три стани речовини: твердий, рідкий і газоподібний. Плазма, по суті, є четвертим типом і є іонізованим газом, отриманим в результаті перегрівання звичайного газу. Виноградний сік, виявляється, багатий на іони, і тому є одним з найкращих і доступних засобів для проведення простих наукових експериментів.
Тим не менш, будьте обережні, намагаючись створити плазму в мікрохвильовій печі, оскільки озон, який утворюється всередині склянки, у великих кількостях може бути токсичним!
Запалювання згаслої свічки через димний слід
Цей трюк ви можете спробувати повторити в домашніх умовах без ризику вибуху вітальні або всього будинку. Засвітіть свічку. Задуйте її і відразу піднесіть вогонь до димного сліду. Вітаємо: у вас вийшло, тепер ви справжній майстер вогню.
Виявляється, між вогнем і свічковим воском існує якесь кохання. І це почуття набагато сильніше, ніж ви думаєте. Неважливо, в якому стані знаходиться віск - рідкому, твердому, газоподібному - вогонь все одно його знайде, наздожене і спалить до біса.
Кристали, що світяться під час дроблення
Перед вами хімічна речовина під назвою європій-тетракіс, що демонструє ефект триболюмінесценції. Втім, краще раз побачити, ніж сто разів прочитати.
Цей ефект виникає при руйнуванні кристалічних тіл завдяки перетворенню кінетичної енергії безпосередньо на світло.
Якщо ви хочете все це побачити на власні очі, але під рукою у вас немає європія-тетракісу, не біда: підійде навіть звичайнісінький цукор. Просто сядьте у темній кімнаті, покладіть у блендер кілька кубиків цукру та насолоджуйтесь красою феєрверку.
Ще у XVIII столітті, коли багато людей думали, що наукові явищавикликають примари чи відьми чи примари відьом, вчені використали цей ефект, щоб пожартувати з «простих смертних», розжовуючи в темряві цукор і сміючись над тими, хто біг від них як від вогню.
Пекельне чудовисько, що з'являється з вулкана
Тіоціанат ртуті (II) - на вигляд безневинний білий порошок, але варто його підпалити, як він відразу перетворюється на міфічне чудовисько, готове поглинути вас і весь світ цілком.
Друга реакція, зображена нижче, викликана згорянням дихромату амонію, у результаті якого утворюється маленький вулкан.
Ну а що буде, якщо змішати дві вищезгадані хімічні речовини та підпалити їх? Дивіться самі.
Однак не намагайтеся повторити ці експерименти вдома, оскільки і тіоціанат ртуті (II), і дихромат амонію є дуже токсичними і при згорянні можуть завдати серйозної шкоди вашому здоров'ю. Бережіть себе!
Ламінарна течія
Якщо ви змішаєте каву з молоком, у вас вийде рідина, яку ви навряд чи знову зможете розділити на складові компоненти. І це стосується всіх речовин, що знаходяться в рідкому стані, чи не так? Правильно. Але є таке поняття, як ламінарна течія. Щоб побачити це диво в дії, достатньо помістити кілька крапель різнокольорових барвників у прозору посудину з кукурудзяним сиропом і акуратно все перемішати.
... а потім знову перемішати в тому ж темпі, але тепер у зворотному напрямку.
Ламінарна течія може відбуватися в будь-яких умовах і з використанням різних типів рідин, проте в даному випадку таке незвичайне явище обумовлене в'язкими властивостями кукурудзяного сиропу, який при змішуванні з барвниками утворює різнокольорові шари. Так що, якщо ви так само акуратно і не поспішаючи виконайте дію у зворотному напрямку, все повернеться на колишні місця. Схоже на подорож у часі!
Людина завжди прагнула знайти матеріали, які залишають жодних шансів своїм конкурентам. З давніх-давен вчені шукали найтвердіші матеріали у світі, найлегші і найважчі. Жага відкриттів призвела до відкриття ідеального газута ідеально чорного тіла. Представляємо вам найдивовижніші речовини у світі.
1. Найчорніша речовина
Найчорніша речовина у світі називається Vantablack і складається з сукупності вуглецевих нанотрубок (див. вуглець та його алотропні модифікації). Простіше кажучи, матеріал складається з безлічі «волосків», потрапивши в які світло відскакує від однієї трубки до іншої. Таким чином, поглинається близько 99,965% світлового потоку і лише мізерна частина відбивається назад назовні.
Відкриття Vantablack відкриває широкі перспективи застосування цього матеріалу в астрономії, електроніці та оптиці.
2. Найгорюча речовина
Трифторид хлору є найбільш горючою речовиною з будь-коли відомих людству. Є найсильнішим окислювачем і реагує практично з усіма хімічними елементами. Трифторид хлору здатний пропалити бетон і легко спалахує скло! Застосування трифториду хлору практично неможливе через його феноменальну займистість і неможливість забезпечити безпеку використання.
3. Найотруйніша речовина
Найсильніша отрута – це ботулотоксин. Ми знаємо його під назвою ботокс, саме так він називається у косметології, де знайшов своє основне застосування. Ботулотоксин – це хімічна речовина, яку виділяють бактерії Clostridium botulinum. Крім того, що ботулотоксин - саме отруйна речовина, Так він ще й має найбільшу молекулярною масоюсеред білків. Про феноменальну отруйність речовини говорить той факт, що достатньо всього 0,00002 мг/л ботулотоксину, щоб на півдня зробити зону ураження смертельно небезпечною для людини.
4. Найгарячіша речовина
Це так званий кварк-глюонна плазма. Речовина була створена за допомогою зіткнення атомів золота при майже світловій швидкості. Кварк-глюонна плазма має температуру 4 трильйони градусів Цельсія. Для порівняння, цей показник вищий за температуру Сонця в 250 000 разів! На жаль, час життя речовини обмежений трильйонною однією трильйонною секундою.
5. Найїдкіша кислота
У цій номінації чемпіоном стає фторидно-сурм'яна кислота H. Фторидно-сурм'яна кислота в 2×10 16 (двісті квінтильйонів) разів більш їдка, ніж сірчана кислота. Це дуже активна речовина, що може вибухнути при додаванні невеликої кількості води. Випари цієї кислоти смертельно отруйні.
6. Найбільш вибухонебезпечна речовина
Най вибухонебезпечніша речовина — гептанітрокубан. Він дуже дорогий і застосовується лише для наукових досліджень. А ось трохи менш вибухонебезпечний октоген успішно застосовується у військовій справі і в геології при бурінні свердловин.
7. Найбільш радіоактивна речовина
"Полоній-210" - ізотоп полонію, який не існує в природі, а виготовляється людиною. Використовується для створення мініатюрних, але в той же час дуже потужних джереленергії. Має дуже короткий період напіврозпаду і тому здатний викликати тяжку променеву хворобу.
8. Найважча речовина
Це, звичайно ж, фулерит. Його твердість майже вдвічі вища, ніж у натуральних алмазів. Детальніше про фулерит можна прочитати в нашій статті Найтвердіші матеріали у світі.
9. Найсильніший магніт
Найсильніший магніт у світі складається із заліза та азоту. В даний час широкому загалу недоступні деталі про цю речовину, проте вже зараз відомо, що новий супер-магніт на 18% потужніший за найсильніші магніти, що застосовуються зараз, — неодимових. Неодимові магніти виготовляються з неодиму, заліза та бору.
10. Найплинніша речовина
Надплинний Гелій II майже не має в'язкості при температурах близьких до абсолютного нуля. Цією властивістю зумовлено його унікальну властивість просочуватися і виливатися з посудини, виготовленої з будь-якого твердого матеріалу. Гелій II має перспективи використання як ідеальний термопровідник, в якому не розсіюється тепло.
