Vật lí học và thiên văn học có rất nhiều hình ảnh bắt mắt và ngoạn mục trong năm qua. Dưới đây là những hình ảnh vật lí đẹp nhất năm 2017 theo bình chọn của tạp chí Physics World.
Ếch đốm thu lưỡi về sau khi bắt dính con mồi. (Ảnh: Alexis Noel)
Ếch sử dụng nước bọt phi-Newton để bắt mồi
Bức ảnh chụp tốc độ cao này cho thấy một con ếch đốm đang bắt mồi. Các nhà nghiên cứu ở Mĩ đã chứng minh rằng quá trình này liên quan đến nước bọt rắc vãi lên con mồi khi lưỡi thè trúng con mồi, rồi nước bọt dày lên và bám dính khi lưỡi thu về. Theo các nhà khoa học, nghiên cứu trên có thể đưa đến sự phát triển những loại chất kết dính và công nghệ xử lí vật liệu mới.
Ảnh vệ tinh của dị thường từ trong lớp vỏ Trái Đất bên dưới Cộng hòa Trung Phi. (Ảnh: ESA / DTU Space / DLR)
Bản đồ từ của lớp vỏ Trái Đất
Bản đồ phân giải cao này của từ trường của lớp vỏ Trái Đất đem lại một góc nhìn hoàn toàn mới. Nó được lập bởi một kĩ thuật lập mô phỏng mới kết hợp dữ liệu từ các vệ tinh Swarm của ESA và tiền thân của chúng, vệ tinh CHAMP của Đức. Bản đồ mới làm nổi bật các dị thường từ trường, ví dụ như dị thường từ ở Cộng hòa Trung Phi, như hình trên cho thấy. Nguyên nhân chính xác của từ trường địa phương mạnh như thế này vẫn chưa được biết, nhưng các nhà nghiên cứu nghi ngờ nó là kết quả của một vụ va chạm thiên thạch hồi 540 triệu năm trước.
Lâu đài thủy tinh vi mô được làm bằng kĩ thuật in 3D với thủy tinh lỏng. (Ảnh: NeptunLab/KIT)
Lâu đài thủy tinh nhỏ xíu làm bằng máy in 3D
Đây là ảnh chụp hiển vi của một lâu đài thủy tinh có bề ngang chưa tới 2 mm. Nó được làm bằng một kĩ thuật in 3D mới do các nhà nghiên cứu ở Đức phát triển. Bằng cách pha trộn một monomer lưu hóa được với bột silicon dioxide, đội đã tạo ra một hỗn hợp nanocomposite đặt tên là “thủy tinh lỏng”, nó sẽ biến thành chất rắn dưới ánh sáng tử ngoại. Đội sử dụng thủy tinh lỏng làm “mực in” trong một máy in 3D – một cơ cấu chuẩn sử dụng ánh sáng laser để làm hóa rắn cấu trúc in ra. Composite 3D thu được sau đó được làm nóng tới 1300oC để biến nó thành thủy tinh silica nấu chảy.
Thí nghiệm Synlight ở Đức có cường độ sáng gấp 10.000 lần ánh sáng Mặt Trời tự nhiên trên Trái Đất. (Ảnh: Trung tâm Hàng không vũ trụ Đức)
Mặt Trời nhân tạo lớn nhất thế giới tỏa sáng
Đây là Synlight, một cơ sở ba tầng mới trị giá 3,5 triệu bảng Anh có thể tạo ra ánh sáng cường độ mạnh gấp 10.000 lần ánh sáng Mặt Trời tự nhiên trên Trái Đất. Tọa lạc tại Trung tâm Hàng không Vũ trụ Đức ở Aachen, cơ sở gồm 149 “đèn hồ quang ngắn” xenon, loại đèn có thể dùng để tạo ra hydrogen bằng cách phân tách hơi nước thành các thành phần của nó. Khi toàn bộ bóng đèn của Synlight tập trung vào một diện tích 20 × 20 cm, nó có thể tạo ra nhiệt độ chừng 3000oC. Với ánh sáng Mặt Trời ở phần lớn lục địa châu Âu vốn không đáng tin cậy và thất thường, người ta kì vọng sẽ có thể khai thác những cơ sở như Synlight để sản xuất nhiên liệu; hiện tại Synlight đang thử nghiệm cách tạo ra chúng.
Cực nam của sao Mộc nhìn bởi Juno từ độ cao 52.000 km. Chi tiết hình oval là những cơn bão khổng lồ có đường kính lên tới 1000 km. (Ảnh: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Betsy Asher Hall / Gervasio Robles)
Bão cực xoáy tít trên sao Mộc chụp bởi Juno
Bức ảnh này cho thấy những cơn bão xoáy tít tại cực nam của Mộc tinh và được chụp bởi sứ mệnh Juno của NASA. Nhiều bức ảnh được chụp từ độ cao 52.000 km trên ba quỹ đạo độc lập nhau, cho phép các nhà nghiên cứu tạo ra bức ảnh chiếu màu tăng cường này. Ảnh chụp của cả hai cực cho thấy những cơn bão xoáy tít, nhưng cấu hình của các cơn bão ở mỗi cực là khác nhau. Điều này có thể do bởi hai cực không ổn định và bản chất của bão thay đổi theo thời gian.
Loạt ảnh chụp liên tiếp cho thấy sự lớn lên của một bọt sủi. Vòng tròn lớn là một vật cản đối với dòng chảy của tinh thể lỏng, nó chảy từ trái sang phải. Bọt sủi hình thành tại mạn phải của vật cản. (Ảnh: Viện Động lực học và Tự tổ chức Max Planck)
Sự sủi bọt trong tinh thể lỏng
Loạt ảnh chụp liên tiếp này cho thấy sự hình thành của một bọt sủi bên trong một tinh thể lỏng đang chảy, hiện tượng được quan sát thấy lần đầu tiên bởi các nhà vật lí ở Đức. Quá trình này xảy ra khi sự giảm áp suất trong một chất lỏng đang chảy đủ lớn để cho phép một phần chất lỏng bay hơi và tạo ra một cái bọt. Vòng tròn lớn trong ảnh là một vật cản trước dòng chảy của tinh thể lỏng, nó đang chảy từ trái sang phải. Bọt sủi hình thành tại mạn phải của vật cản. Khám phá trên có thể hữu ích cho việc phát triển các hệ vi lỏng trong đó người ta dùng sự sủi bọt để điều khiển tốc độ các chất lỏng khác nhau hòa trộn khi chảy qua những cái hốc nhỏ xíu.
Ảnh chụp tia X của đám thiên hà Perseud do Đài thiên văn Tia X Chandra thực hiện. (Ảnh: Trung tâm Du hành Vũ trụ Goddard của NASA)
“Sóng thần” tia X khổng lồ trong đám thiên hà láng giềng
Đây là bức ảnh tia X bắt mắt của chất khí nóng trong đám thiên hà Perseus, được chụp bởi Đài thiên văn Tia X Chandra của NASA. Đám thiên hà láng giềng thuộc loại sáng nhất trong vùng phổ tia X vì phần lớn vật chất quan sát được của nó là một chất khí nóng hàng chục triệu độ. Có nhiều đặc trưng của đám chất khí ấy, trong đó có một “sóng thần” lõm xuống gấp hai lần kích cỡ Ngân Hà nằm về phía dưới của hình.
Ảnh dựng lại mã hóa màu của cấu trúc bề mặt của enterovirus 2. Mỗi màu biểu diễn một protein virus. (Ảnh: Jingshan Ren, ĐH Oxford)
Cấu trúc nguyên tử của virus bộc lộ qua laser tia X
Bức ảnh nhiều màu sắc này là ảnh dựng lại của cấu trúc bề mặt của enterovirus 2, trong đó mỗi màu biểu diễn một protein. Bức ảnh được lập bằng một kĩ thuật nhiễu xạ tia X mới tránh gây xâm hại cho các protein dễ tổn thương. Kĩ thuật được phát triển bởi các nhà nghiên cứu ở Mĩ, họ đã có thể thu thập đủ dữ liệu trong vòng 14 phút ở nhiệt độ phòng để xác định cấu trúc của virus xuống tới 0,23 nm.
Lấy cảm hứng từ SNO, vật điêu khắc này trưng bày ở Kingston. (Ảnh: Garrett Elliott)
Vật điêu khắc lấy cảm hứng từ một phòng thí nghiệm neutrino
Tác phẩm điêu khắc này lấy cảm hứng từ dạng hình học của detector neutrino tại Đài thiên văn Neutrino Sudbury (SNO) và hồi đầu năm nay nó được trưng bày tại Đại học Queen ở Kingston, Canada. SNO, hoạt động từ năm 1999 đến 2006, nằm sâu 2,1 km dưới lòng đất và dò tìm các neutrino từ Mặt Trời đến thông qua các tương tác của chúng với một bể lớn chứa nước nặng. Được sáng tạo bởi nhà toán học George Hart đến từ ĐH quốc gia New York, tác phẩm trên có đường kính 1,5 m và được làm từ 30 mảnh gỗ giống hệt nhau, cắt bằng laser, cùng với sáu thanh đồng. “Tôi bị ấn tượng trước thực tế khối Mặt Trời và khối nước của detector SNO đều là những quả cầu lỏng,” Hart nói. “Thành ra, thân của tác phẩm điêu khắc đem lại cảm giác về chất lỏng với các xoáy xoắn bậc 5 của nó.”
Ảnh chụp hiển vi điện tử của lá cờ Canada nhỏ xíu. (Ảnh: ĐH McMaster)
Lá cờ nhỏ xíu chào mừng quốc khánh Canada
Chúng ta dừng lại ở Canada với bức ảnh cuối cùng, có lẽ nó là lá cờ Canada nhỏ nhất từ trước đến nay. Kích cỡ của nó chỉ bằng một phần trăm bề rộng của một sợi tóc người. Nó được làm bởi Travis Casagrande tại ĐH McMaster để chào mừng quốc khánh lần thứ 150 của Canada. Ông đã sử dụng một kính hiển vi chùm ion để khắc một lá cờ 3D tự đứng được – hoàn chỉnh với một cột cờ – trên một đồng xu.
Nguồn: Physics World
