Прекрасная наука (19 фото)

Ежегодная выставка Art of Science, проходящая в Принстонском университете, показывает взаимодействие науки и искусства. Это изображение “Хаос и геомагнетическая инверсия” выиграло конкурс 2011 года. За прошедшие 160 миллиардов лет магнитное поле Земли несколько раз изменяло полярность. Такие изменения хаотичны и нерегулярны.

1. На фото – детерминистическая модель изменений магнитного поля Земли. (Christophe Gissinger / Dept. of Astrophysical Sciences/ Princeton Plasma Physics Laboratory)

2.Фотография Жен Джеймса Цяня получила второе место. Она является иллюстрацией его исследований, посвященных алгоритму разделения изображения. "Алгоритм, использованный здесь, предполагает рекурсивное разделение изображения на прямоугольные части", говорит Цянь. "Каждый прямоугольник равномерно разделяется на два по вертикали или горизонтали. В результате получается множество прямоугольных фрагментов, упорядоченных в виде диадического дерева". (Zhen James Xiang / Dept. of Electrical Engineering)

3. Планеты формируются путем коагуляции частица пыли в газообразный протопланетный диск, где масса частиц возрастает более чем на 40 порядков. Важным этапом является формирование планетезималей из мелких камней. Этот снимок изображает процесс: аэродинамическое взаимодействие газа и камней способствует уплотнению фрагментов и наращиванию размеров. Эти глыбы становятся строительным материалом, из которого и создается планета. Фотография гидродинамической симуляции процессов в протопланетном диске получила третье место. (Xuening Bai / James M. Stone (fac) Dept. of Astrophysical Sciences Planets)

4. Раствор сульфида мышьяка создает яркие пятна при нагреве его тонкого слоя на стекле. (Yunlai Zha / Dept. of Electrical Engineering)

5. Еще одно фото нагретого раствора сульфида мышьяка. Напоминает тропическую рыбку из диснеевских мультиков. (Yunlai Zha / Dept. of Electrical Engineering)

6. Пирамидальный нейрон из гиппокампа, части мозга, где формируются некоторые виды воспоминаний. Зеленым цветом изображены микротрубочки, создающие структурную сеть внутри нейрона, а красным – инсулиновые рецепторы, белковая поверхность клетки, которая соединяет нейрон с другими нейронами. Эти соединения называются синапсами, и становятся сильнее или слабее при записи событий в памяти. (Lisa Boulanger / Dept. of Molecular Biology and Princeton Neuroscience Institute)

7. Иммунофлуресцентный снимок поверхности легких эмбриона бородатой агамы (ящерицы). Снимок показывает формирование сосудов в эмбрионе, ядра клеток показаны красным, оболочки клеток – зеленым. (Celeste Nelson / Dept. of Chemical and Biological Engineering)

8. (Yoosik Kim, Stanislav Shvartsman / Dept. of Chemical and Biological Engineering)

9. (Birgitt Boschitsch, Peter Dewey, Alexander Smits / Dept. of Mechanical and Aerospace Engineering)

10. Беспроводной датчик на растворимой в воде основе, перенесенный на зуб коровы путем растворения основы водой. Графеновый слой датчика, расположенный под электродами, реагирует на бактериальное заражение. Данные с такого датчика можно считывать беспроводным способом .(Manu Sebastian Mannoor, Michael McAlpine / Dept. of Mechanical and Aerospace Enginneering)

11. Феррожидкость – жидкость, содержащая мелкие частицы металла и обладающая ферромагнитными свойствами. Феррожидкости используются в электронике, космической технике и медицине, но также являются отличной трехмерной моделью для визуализации магнитного поля. Особенность феррожидкости в том, что она обладает свойствами жидкости и твердого тела одновременно. Состояние этого вещества зависит от наличия или отсутствия магнитного поля. И "вода", и "лотос" на ее поверхности – одно и то же вещество. (Elle Starkman / Princeton Plasma Physics Laboratory)

12. Этот морской организм размером 15 микрон был сфотографирован с помощью электронного микроскопа PRISM, который делает черно-белые снимки. Позже можно присвоить оттенкам серого цвета, как оранжевый и зеленый на снимке. (Nan Yao, Gerald Poirier, Shiyou Xu / PRISM Imaging and Analysis Center)

13. Чтобы понять, из чего состоят вещества в природе, ученые строят ускорители частиц, в которых сталкивают пучки частиц. Для моделирования поведения частиц создаются небольшие ускорители. Эта настольная модель была создана при помощи кольцевой стойки из химической лаборатории, двух металлических сфер и источника тока. Заряженные частицы пыли помещаются в пространство между кольцом и сферами, и отталкиваются или притягиваются в зависимости от скачков напряжения. Из-за своей тяжести частицы пыли не успевают реагировать на изменения напряжения, и одновременно отталкиваются и притягиваются, то есть попадают в ловушку. (Photo by Elle Starkman, Joe Caroll, Gary Stark and Andy Carpe Erik Gilson.)

14. Верхний снимок показывает, как одна большая пятнистая нимфалида видит другую с разных расстояний. Справа вверху – так одна бабочка видит другую с расстояния в 18 сантиметров, слева внизу – с расстояния в 7 сантиметров. Справа внизу – фотография. На расстоянии 18 сантиметров при плавном движении глаза возникает феномен совпадения пятен на крыльях с фасетками глаза бабочки. Возможно, именно поэтому именно на таком расстоянии происходят их “брачные танцы”. (Henry S. Horn / Dept. of Ecology & Evolutionary Biology)

15. Фотография компланарной сверхпроводящей линии, сделанная с помощью микроскопа с фильтром красного света. Звездная пыль на дне пробирки – на самом деле примеси на поверхности проводника, появившиеся при его производстве. (Devin Underwood, James Raftery, Will Shanks / Dept. of Electrical Engineering)

16. Гибридные нано-фотоэлементы предоставляют возможность экономичного преобразования солнечной энергии в электрическую. Наноструктуры оксида цинка могут иметь очень широкое применение, но важно уметь контролировать их размеры и положение для производства эффективных нано-устройств. Это микроснимок наноструктур из оксида цинка, созданных при помощи низкотемпературных гидротермальных методов. Из этой далекой от идеала структуры получают нано-матрицы идеальной конфигурации, которые выглядят намного скучнее. (Luisa Whittaker and Yueh-Lin "Lynn" Loo / Department of Chemical and Biological Engineering)

17. Снимки каустик от освещения стеклянного чайника с разных углов. В центре - свет падает под углом 90 градусов, дальше 75, 60, 54, 30 и 15 градусов. Чем дальше от центра – тем меньше угол. То есть, на снимке в левом верхнем углу свет падает почти горизонтально справа снизу. (Rafi Romero / 2012 Dept. of Computer Science)

18. Прекрасные геометрические кривые повсюду вокруг нас – в раковинах моллюсков и формах галактик. На фото – часть лазера. "Соединив спиральный и прямой полупроводники, мы получили конструкцию, которая упрощает работу квантовых каскадных и, возможно, других типов лазеров", говорит Питер Лю. "На фото – вид лазера сверху. Поверхность прибора покрыта золотом для лучшей проводимости тока". (Peter Q. Liu / Dept. of Electrical Engineering Spirals)

19. Симуляция пространства вокруг черной дыры. Исходящий поток вещества обуславливается магнитными полями, которые предотвращают падение вещества на поверхность черной дыры. Точка в центре и есть черная дыра. Серые линии показывают потоки вещества, красные – магнитные линии, зеленые – границы между притягиваемым и отталкиваемым веществом. (Alexander Tchekhovskoy, Ramesh Narayan, Jonathan C. McKinney / Princeton / Harvard / Stanford)