inkt

Отвечу тут для простоты (там была ветка комментариев под другим постом, но не суть).

Вот я положил сильно выпуклую линзу на листок с параллельными линиями.

Думаю, вы не сомневаетесь, что сферическая линза отклоняет свет во все стороны одинаково относительно своей оси. А мы видим два характерных "полюса искажений" справа и слева. Это не значит, что тут есть какие-то экстремумы оптического поля или его "анизотропия". Это так и должно быть, это совершенно нормально.

Вот эти вот два "экстремума", которые я обвел красным - это по своей сути ровно то же самое, что на фотографии сверху.

Кажется, что если цилиндрический магнит стоит вертикально северным полюсом вверх, то электроны, летящие от нас параллельно его краю, летят параллельно линиям силового поля, и никуда отклоняться не должны. Это была моя первая интуитивная мысль: в таком случае, если магнит стоит вертикально магнитным полюсом вверх, то никаких искажений вроде бы не должно быть. Но дело в том, что электроны все равно пролетают через область, где линии магнитного поля загибаются, и пересекают их под углом. И поэтому они отклоняются не только ОТ (или К) оси цилиндрического магнита, но еще и закручиваются по часовой стрелке вокруг этого цилиндра (или против часовой стрелки - в зависимости от того, северный или южный полюс магнита торчит вверх). Здесь понятным языком объясняется, что происходит с траекторией заряженной частицы в магнитном поле. Вот так и получается такая странная картинка.

Если вы хотите в точности повторить вашу экспериментальную картинку - вам надо ее физически смоделировать. Берется специальная программа, составляется физическая модель вашей системы, потом просчитываются траектории полета большого количества электронов, и получается теоретическая картинка.

Дальше, думаю, вы уже поняли: если крутить магнит вместе с подложкой с параллельными линиями, то и эти "экстремумы" тоже будут крутиться. Если крутить только подложку, а магнит держать неподвижно - то эти "экстремумы" будут, разумеется, так же крутиться. Если подложку держать неподвижно, и крутить только магнит - то никуда эти "экстремумы" крутиться не будут.

Можете провести мысленный эксперимент со стеклянной линзой на первом фото.

Разумеется, это все никакого отношения к разрешению "парадокса Фарадея" не имеет.

Кстати, если интересно: действительно, прямо сейчас можно опубликовать в Nature (!!! - это один из самых авторитетных научных журналов) экспериментальную работу, связанную с попыткой разрешить парадокс Фарадея, где экспериментальная установка состоит из "игрушечного" токарного станка для моделистов, нескольких магнитов и самодельных печатных плат с батарейками и светодиодами:

https://www.nature.com/articles/s41598-022-21155-x

Но только для этого надо быть настоящим физиком, который понимает, о чем говорит. Я, кстати, очень плохо понимаю в магнетизме, так что я бы даже не взялся популярно изложить, в чем именно состоит парадокс Фарадея. Т.е. мне кажется, что я понимаю, в чем там соль - но я не уверен, что все понимаю правильно.

А теперь пара слов, почему посты @mikrofoto вызывают такое раздражение. Дело в том, что автор (по моим ощущения совершенно точно без ученой степени, а скорее всего и без высшего физического образования) уверен, что обнаружил неизвестное явление или необъяснимый теорией физический эффект, связанный со взаимодействием летящих электронов и магнитного поля.

Вот я, например, работаю на синхротроне. Я вот прямо сейчас сделал эту фотографию

Знаете, чем синхротрон занимается? Он только тем и занимается, что воздействует на орбиту летящих электронов магнитными полями. Полями, которые создают магниты сложной и точнейшим образом просчитанной конфигурации, тут есть большие диполи (их обмотки видны на фото), а также многочисленные корректирующие и фокусирующие квадруполи (четырехполюсные магниты) и секступоли (шестиполюсные магниты), не говоря уже о линейных ондуляторах, которые состоят из периодических структур сотен постоянных магнитов. К чему я это все? К тому, что все эти магнитные поля, и то, как они будут отклонять траекторию электронов, как в классическом, так и в релятивистких приближениях было просчитано, смоделировано на компьютерах, и многократно проверено экспериментально десятками специалистов: настоящих физиков (которые на этих электронах и магнитных полях стаи собак съели и стопки диссертаций защитили), и техников. Неужели вы всерьез думаете, что там может быть какой-то неизвестный физический эффект, который они "не заметили"? Ну серьезно???

Я понимаю, что это обидно для вашего эго, но вероятность того, что вы чего-то не понимаете в классической теории соотносится с вероятностью того, что вы открыли новое явление в магнетизме, примерно как миллиард к одному.

Если бы вы писали свои посты тут или там на редите или на хабре с комментарием "вот такие странные картинки получаются - помогите понять, как их объяснить" - это было бы одно. Но вы сразу пишите, что обнаружили новый необъяснимый эффект и разрешили попутно один из давних парадоксов электродинамики. Вы выглядите почти как классический изобретатель вечного двигателя, работающего на воде автомобиля и опровергателя теории относительности. Только с доступом к настоящему электронному микроскопу.

Извините за резкость. Просто мне своими делами надо заниматься, а ваши вопросы "почему так" застревают в голове, и не дают спокойно думать о другом, пока я для себя не разберусь с вашими довольно тривиальными в конечном счете картинками. Это я на себя на самом деле злюсь.

Нарвалы - очень интересные морские млекопитающие ("морские единороги"), про которых известно не очень много. В частности, потому что они любят проводить много времени на большой (до километра!) глубине.

Спирально закрученный бивень нарвала - это не рог, а зуб. Зубы вообще у них интересные: они растут непрерывно, и новые слои на зубах постепенно нарастают сверху, как годовые кольца у деревьев.

Если сделать тонкий спил зуба (либо бивня), то можно посмотреть распределение в нем химических элементов.

Вот, например, распределение кальция - казалось бы, ничего особенного, все очень равномерно. Хорошо минерализованный зуб, никакого кариеса :)

А вот стронций - тут гораздо интереснее:

Цвета тут просто показывают относительную концентрацию, темно-синий - ноль, желтый - максимальная (это так называемая цветовая шкала "Viridis", тема для отдельного поста).

Во-первых, при чем тут стронций? Ведь основной минерал зубов у нарвала такой же, как у человека - гидроксиапатит кальция Са10(РО4)6(ОН)2. Тут кальций, фосфор, кислород и водород - где же там стронций-то?

Ну дело в том, что в природе ничего чистого не бывает, в том числе в кристаллах. Если при формировании (росте кристалла) попадается атом или ион более-менее подходящий по размеру и химическим свойствам - он влезает на подходящее место. Так OH-группа частично заменяется на фтор (что для зубов, особенно эмали, полезно), а на место кальция влезает стронций. Что вообще-то нифига НЕ полезно. Стронций - это сосед кальция снизу по периодической таблице. У него очень похожие химические свойства на кальций, поэтому почти все биологические процессы, если им попадается стронций, используют его вместо кальция. И в зубы его встраивают, и в кости. Особенно это неприятно, если кто-то попал в область заражения радиоактивным изотопом стронция-90: если он попадет в организм, то организм его сразу встраивает в кость, и его оттуда уже никак не вытащить - будешь до конца жизни ходить и облучать сам себя изнутри, что как бы не очень полезно. Но в данном случае мы говорим об очень маленьких концентрациях в любом случае.

Во-вторых, а откуда берутся колебания концентрации стронция? Почему его то больше, то меньше? Дело в том, что нарвалы, как и большинство арктических животных, имеет сезонную миграцию. Летом на север, зимой на юг. При этом у них меняется и диета: в одно время года они едят больше головоногих моллюсков, в другое время года больше криля и рыбы, в которых разное содержание стронция. Вот так и получаются годовые кольца в зубах.

В-третьих: а как эти картинки получают? Мы используем метод рентгеновской флюоресценции.

Когда фотон рентгеновского излучения с достаточно большой энергией ударяет в атом, то он может "выбить" электрон с самого низкого электронного уровня. При этом образуется дыра (электронная вакансия) на самом "выгодном" для любого электрона энергетическом уровне. Разумеется, туда немедленно устремляется ближайщий электрон - кто первый успел, тот и занял. И если электрон перелезает с 2s орбитали на 1s, то у него образуется "лишняя" энергия, от которой надо избавится - и она излучается в виде фотона. А энергия этого фотона у каждого химического элемента строго своя. Она даже немного разная в зависимости от того, откуда именно прилетел на вакантное место на 1s-орбиталь электрон - с 2s орбитали или с 2p, например. Так что если просто бахнуть рентгеновским лучом в образец и специальным детектором посмотреть, как много и какой энергии рентгеновских фотонов из него вылетает, то у нас получается спектр, на котором есть отдельные пики: вот пик кальция, вот пик железа, вот пик стронция, а вот - цинка. И чем больше стронция, тем больше будет его пик. А дальше мы фокусируем наш рентгеновский пучок до примерно 20 микрон, и получаем концентрации химических элементов в этой точке. После чего сдвигаем образец на 20 микрон в сторону, и повторяем - получаем второй пиксель картинки, которую вы видите выше. Картинки выше имеют оригинальный размер 697х462 пикселя, то есть это 322014 отдельных измеренных спектров рентгеновского излучения. Дальше каждый из них анализируется - и вуаля. В принципе этот метод крайне чувствительный, и позволяет измерять даже очень низкие концентрации элементов - вопрос только в том, сколько времени ты готов потратить на измерение одного спектра, чтобы увидеть мааахонький пик.

Анализируя эти карты распределения химических элементов (ну еще и особенностей микрокристаллической структуры, о чем я тут вообще не писал), ученые пытаются что-то узнать и о механизме формирования зубов у нарвалов, и о миграциях этой конкретной особи, и даже о климатических изменениях в Арктике.

За что я люблю свою работу - это за разнообразие объектов исследования. Работаю я на синхротроне, и мы помогаем разным ученым изучать внутреннюю структуру их образцов методами микротомографии и рентгеновской дифракции. При этом разные ученые изучают совершенно разные вещи, и с чем только к нам не приезжают: с растворами наночастиц, литий-ионными батареями, костями овец, биопсиями тканей пациента-астматика, легированными сталями, полимерами, композитными материалами, кусочками моцареллы, листьями ГМО-ячменя, и т.д. и т.п.

Иногда через мои руки проходят очень интересные и даже уникальные образцы - думаю, почему бы не поделиться с пикабушниками?

Вот, например, на моей ладони лежит совершенно непримечательный сантиметровый темно-серый кусочек камня. А между тем этот кусочек - с Марса.

Уже слышу возмущенные крики - да ты, @inkt, совсем зарапортавался. Как у тебя в руках может быть камешек с Марса, если до сих пор не было еще ни единой марсианской космической миссии, которая вернула бы на Землю образцы?

А штука в том, что иногда камни с Марса прилетают к нас сами, совершенно бесплатно, без регистрации и СМС.

На все планеты нашей солнечной системы постоянно падают метеориты. Чаще всего совсем крошки или относительно небольшие. Такие в атмосфере Земли просто сгорают при падении, а на Луне или там на Марсе оставят очередной крохотный кратер. Но иногда прилетает что-то такое большое, от столкновением с чем происходит огромнейший Бум.

Такой большой бадабум, что он может отколоть и выбросить куски планеты прямо в космос. По одной из наиболее достоверных теорий, кстати, наша Луна образовалась таким же образом из выброшенного обломка Земли. И на Марсе такое тоже случалось. И некоторые обломки получали скорость выше второй космической для Марса, и отправлялись в полет в космос. И некоторые из них потом падали на Землю.

Это так называемые марсианские метеориты (https://en.wikipedia.org/wiki/Martian_meteorite). Их есть несколько видов - шерготтиты, наклиты и шассиньиты (имена даны по названию мест обнаружения первого метеорита своего типа), и всего известно и подтверждено немногим менее трехсот марсианских метеоритов. Так что штука довольно редкая.

У всех марсианских метеоритов есть характерные изотопные отношения, которые отличаются от земных. И для каждой группы марсианских метеоритов установлен даже предположительный кратер на Марсе, откуда они родом.

Образец в моих руках - это кусок "Черной Красавицы" (Black Beauty) - метеорита NWA7034, вот его фото из Википедии:

Очень много марсианских метеоритов (особенно небольших) находят в Антарктике. Ну потому что в обычном месте маленький черный камень ничем не выделяется среди других. А вот когда камешек лежит сверху на леднике, который миллионы лет не таял, то взяться он там мог только с неба. Но этот метеорит нашли в 2011 году в пустыне, в Западной Сахаре. Его перекупил в Морокко метеоритный диллер (да, есть и такая профессия на свете!), которые перепродал его коллекционеры в Штаты. Его официальное название означает "Северо-Западная Африка, метеорит номер 7034" (Northwest Africa, #7034). Интересно, что это метеорит с самым высоким содержанием воды из всех известных. Вода входит в химический состав минералов, конечно, не жидкая.

Ученые считают, что этот метеорит был выброшен в результате столкновения с космичесикм телом, которое оставило после себя на Марсе 10-километровый кратер Каррата около 5-10 млн лет назад.

У меня в доме в прошлом году меняли водопроводные трубы, которые установили в 1984 (примерно) году. Кто-то из подписчиков спрашивал, как они выглядят внутри через столько лет.

Показываю: с ними не происходит ничего от слова совсем. Тончайший зеленоватый налет внутри (предположительно - гидрокарбонат меди, известный как малахит) и все. Никакой коррозии или отложений в трубах - правда, нам с водой повезло, у нас вообще накипи никакой нет.

Снаружи трубы были закатаны в какую-то пластиковую защиту, под которой медная труба снаружи вообще как новая из магазина.

Зачем меняли трубы? Плановый капитальный ремонт, меняли канализацию (которая действительно местами в земле сгнила), заодно и все водопроводные трубы. Поставили пластик (полипропилен, наверное) - уж не знаю, простоит ли он так же хорошо 40 лет. Если доживу, отпишу тут :)

P.S. Дело происходит в Швеции! В Союзе очень сомневаюсь, чтобы медные водопроводные трубы где-то ставили в 1980х годах. Сколько я помню, везде были стальные, которые гнили только в путь.

Ганс Христиан Андерсен является, разумеется, одним из главных писателей и "национальным достоянием" Дании.
Но в разговорной речи они никогда не произносят полное имя Hans Christian Andersen, только инициалами H.C. Andersen. Буква H по-датски произносится как "хо", а буква C как "сэ". Всё вместе это звучит как "Хосе Андерсен".
Я в первый раз был несколько озадачен, когда в разговоре с датчанами был упомянут какой-то Хосе Андерсен.

- А кто это, Хосе Андерсен?
- Ну как же, писатель известный. Неужели не слышал?

(Я лихорадочно соображаю: имя латиноамериканское, а фамилия самая распространённая датская. Может, ребёнок иммигранта, который добился успеха?)
Впрочем, недоразумение быстро разъянилось.

Оказалось, я не один такой: очень многие иностранцы впервые услышав от датчан про Хосе Андерсона, точно так же бывали озадачены.