10 misteri misteriosi e sconcertanti delle cose di tutti i giorni

Come volano le api? Perché alcuni coralli pulsano? Cos'è il fulmine globulare? A queste domande ora viene data una risposta (o almeno una risposta per lo più). Potresti anche pensare che tutte le cose di tutti i giorni siano ora ben comprese, con i misteri relegati ai rari, ai remoti e ai reconditi. Eppure molte cose quotidiane nascondono ancora i loro segreti.

Nastro 10Sticky

Se si sbucciano alcuni tipi di nastro adesivo (incluso lo scotch) nel vuoto, si producono brevi raffiche di raggi X. Un gruppo di scienziati dell'UCLA ha notato per la prima volta questo fatto assurdo nel 2008, sebbene gli scienziati sovietici avessero osservato qualcosa di simile (producendo elettroni ad alta energia piuttosto che raggi X) negli anni '50. Sembra che nessuno credesse alle scoperte sovietiche. In che modo il nastro adesivo può generare elettroni così potenti? Dal 2008, molti altri scienziati hanno prodotto raggi X con nastro adesivo, quindi sembra essere un vero fenomeno, ma come mai?

Sappiamo che staccare il nastro causa l'accumulo di carica, proprio come si accumula la carica statica se si accarezza un gatto con una carta di credito. Si chiama effetto triboelettrico. Una volta che la carica (e il campo elettrico associato) diventa abbastanza grande, c'è una scarica improvvisa - una raffica di elettroni salta e procede così velocemente che quando gli elettroni colpiscono un po 'di materia, emettono raggi X. Il problema è capire come gli elettroni si muovono così velocemente. Il documento del 2008 concludeva: "I limiti delle energie e delle ampiezze di flash che possono essere raggiunte vanno oltre le attuali teorie della tribologia".

9Protons

Gli oggetti quotidiani sono fatti di atomi e ogni atomo contiene uno o più protoni. L'atomo-idrogeno più semplice è costituito da un protone e un elettrone. Un protone può essere modellato come una pallina con un raggio costante. Usando i dati degli esperimenti con l'idrogeno, gli scienziati hanno stimato il raggio del protone. La loro stima migliore attualmente (il valore CODATA 2010) è di 0.8775 femtometri, con un'incertezza di più o meno 0,0051 femtometri. Un femtometro (fm) è un quadrilione di un metro.

Gli scienziati volevano una minore incertezza dello 0,0051, così Randolf Pohl ei suoi colleghi hanno fatto esperimenti con una forma esotica di idrogeno chiamata idrogeno muonico. È come l'idrogeno normale, tranne che l'elettrone è sostituito da un muone, una particella simile a un elettrone ma con una massa molto maggiore. Come previsto, Pohl e altri hanno ridotto l'incertezza a 0,00067 fm e un esperimento successivo l'ha ulteriormente ridotta. Ma c'è stata una sorpresa: hanno ottenuto un valore molto più piccolo per il raggio del protone stesso!

Ecco un'analogia. Supponiamo di avere un misurino economico e lo hai usato per misurare il raggio di un pallone da spiaggia gigante di 1 metro, con un'incertezza di 0,1 metri. Quindi immagina di avere delle fantasiose pinze giganti e le hai usate per ottenere una misura di 0,5 metri, con un'incertezza di 0,01 metri. Cosa sta succedendo? La palla non dovrebbe avere un raggio diverso a seconda di come lo si misura! Eppure questo è esattamente ciò che sta accadendo con le misure del raggio del protone.

Forse l'incertezza dichiarata nel valore CODATA 2010 è troppo piccola? Forse alcuni altri valori usati nei calcoli sono sbagliati? O forse è stato scoperto qualche nuovo fenomeno fisico? È un mistero.

8Women

Gli uomini hanno un cromosoma X dalla loro mamma e un cromosoma Y dal loro papà. Le donne hanno un cromosoma X dalla loro mamma e un cromosoma X (diverso) dal loro padre (possono verificarsi altre combinazioni di cromosomi X e Y, ma XY e XX sono le più comuni). Ogni cellula del corpo di una donna ha copie di entrambi i cromosomi X. A partire dal 1949, una sequenza di scoperte portò alla conclusione che uno di quei cromosomi X è sempre inattivo: la maggior parte delle informazioni genetiche su quel cromosoma X viene ignorata.

Supponiamo di avere una cellula di una donna in cui il cromosoma X di sua madre è inattivo e il cromosoma X di suo padre è attivo. Chiamiamo quella "cella del papà". Chiamiamo l'altra possibilità una "cellula-mamma". Come fa una cellula a decidere se diventare una cellula-mamma o una cellula-papà? Una volta gli scienziati pensarono che fosse completamente casuale: la cellula faceva l'equivalente di un lancio di monete. Ma recenti esperimenti con i topi hanno dimostrato che un intero organo (un occhio, per esempio) può essere per lo più cellule madri o principalmente cellule del papà. Non è casuale! È un mistero come decide la cellula.

7 Magnetoception animale

Gli uccelli lo fanno, le api lo fanno, anche gli squali oceanici girano i campi magnetici, cioè. È noto come magnetoception (o magnetoreception). Come lo fanno? Ci sono due ipotesi principali.

La prima (e più antica) ipotesi è che alcuni animali abbiano magneti a barre minuscole in alcune delle loro cellule. L'idea è che quei magneti a barra si allineano con il campo magnetico terrestre come gli aghi della bussola, e i loro orientamenti sono comunicati al cervello. Non è un'idea folle: per esempio, nei magnifici becchi di piccioni sono stati trovati magneti da barra. Sfortunatamente, le cellule del becco con magneti a barra si sono rivelate cellule del sistema immunitario, incapaci di comunicare con il cervello del piccione.

La seconda ipotesi è che c'è una proteina nell'occhio che, quando viene colpita dalla luce blu, si divide in due parti sensibili ai campi magnetici. Certo, è possibile che alcuni animali usino entrambi i meccanismi. È anche possibile che ci siano altri meccanismi interamente. La scienza della magnetoception animale è ancora giovane, quindi molto rimane sconosciuto.

6Blushing

Arrossire è un arrossamento involontario del viso, solitamente dovuto a forti emozioni o stress. È risaputo che l'arrossamento è dovuto ai vasi sanguigni allargati (vasodilatazione), ma cosa scatena la vasodilatazione?

Il primo suggerimento arrivò nel 1982, quando Mellander e altri scoprirono che le vene del viso hanno beta-adrenorecettori oltre ai soliti alfa-adrenorecettori.Questi recettori possono essere innescati da adrenalina e molecole simili associate alla risposta emotiva. Forse i beta-adrenorecettori nelle vene del viso sono ciò che scatena il rossore?

Negli anni '90, Peter Drummond, professore di psicologia all'Università di Murdoch, fece alcuni esperimenti per scoprirlo. Alcuni dei suoi soggetti sottoposti a test hanno ricevuto farmaci per bloccare gli alfa-adrenorecettori e altri hanno ricevuto farmaci per bloccare i beta-adrenorecettori. Poi li fece eseguire aritmetica mentale stressante, cantare o fare esercizio moderato (cose che tipicamente causano arrossire) e misurare la loro risposta. Come previsto, il blocco degli alfa-adrenorecettori non ha influenzato il rossore. Il blocco dei beta-adrenorecettori ha causato una diminuzione del rossore, ma non ha impedito di arrossire del tutto. Deve esserci qualcos'altro che scatena arrossire (vasodilatazione), ma cosa? Resta sconosciuto.

5Glass

Il vetro è ovunque nella vita moderna: schermi per smartphone, bottiglie di soda, tazze da caffè, finestre da cucina, il tuo nome. Sicuramente scienziati e ingegneri conoscono il vetro. Ma in realtà il vetro è ancora profondamente misterioso.

Il mistero sta nel modo in cui le forme di vetro. Puoi fabbricare il vetro riscaldando una sostanza che forma il vetro come il biossido di silicio finché è liquido e lascialo raffreddare. A differenza, ad esempio, del sale, che cambia da un liquido a un solido cristallino a una temperatura specifica, il vetro diventa sempre più viscoso mentre lo si raffredda. Se la temperatura è abbastanza bassa, il vetro diventa così viscoso da diventare solido, anche se le sue molecole non sono ordinatamente disposte. Nel 2007, il fisico americano James Langer ha scritto: "Non sappiamo che tipo di trasformazione si verifica quando un liquido diventa un bicchiere o anche se quel familiare cambiamento di stato è in realtà una transizione di fase termodinamica come condensazione o solidificazione, o qualcosa di completamente diverso . "La misteriosa" transizione vetrosa "è ancora un argomento di ricerca attiva.

Allergie 4Peanut

Negli Stati Uniti, il numero di bambini con allergia alle arachidi è aumentato drammaticamente negli ultimi anni. Uno studio ha rilevato che la prevalenza nei bambini è aumentata dallo 0,4% nel 1997 all'1,4% nel 2008. Risultati simili sono stati riscontrati nel Regno Unito, in Canada e in Australia. Perché? Ci sono molte teorie.

Probabilmente l'idea più comune è l'ipotesi dell'igiene. Alcuni bambini moderni crescono in ambienti molto puliti, dove non sono esposti agli stessi batteri, funghi, pollini, virus, ecc. Come i bambini delle volte precedenti. L'ipotesi è che il loro sistema immunitario si sviluppi in modo diverso di conseguenza, quindi risponde diversamente alle noccioline.

Un'altra possibilità è che le arachidi vengano elaborate in modo diverso ora (sono tostate) che potrebbero in teoria renderle più allergizzanti. O forse i bambini moderni non ricevono abbastanza vitamina D? Forse le noccioline vengono introdotte troppo tardi? Ci sono molte possibilità, ma non molte risposte.

3Black Widow Venom

Ragni vedova nera si trovano in luoghi temperati in tutto il mondo. Quando mordono gli esseri umani, il veleno causa spesso dolori terribili, a livello del corpo e fluttuazioni della pressione sanguigna che possono andare avanti per giorni. Secondo Gordon Grice La clessidra rossa"Alcune [vittime] hanno cercato di suicidarsi per fermare il dolore". Come funziona il veleno? Questo è dove le cose diventano misteriose:

"Una dose di veleno contiene solo poche molecole della neurotossina, che ha un alto peso molecolare - in effetti, le molecole sono abbastanza grandi da essere viste sotto un normale microscopio. In che modo queste poche molecole riescono a colpire l'intero corpo di un animale che pesa centinaia o anche migliaia di sterline? Nessuno ha spiegato il meccanismo specifico. "

In qualche modo, la neurotossina deve ingannare il corpo per attaccare se stesso. Comprendere come ciò potrebbe fornire approfondimenti sui disordini autoimmuni e altre condizioni in cui il corpo attacca sé stesso.

2Ice

Giocatori di hockey e pattinatori scivolano sul ghiaccio perché è molto scivoloso, ma perché è così scivoloso? Gli stessi pattini non scivolano sull'asfalto, sul vetro o sulla piastra di acciaio.

La vecchia risposta era che il pattino esercita una pressione sul ghiaccio. L'aumento della pressione abbassa il punto di fusione del ghiaccio, causandone la fusione e creando uno strato sottile di acqua liquida, che è scivoloso. Il problema con questa risposta è che la pressione non è abbastanza grande da spiegare la scivolosità osservata.

Sono state proposte altre due risposte. Uno è che l'attrito scioglie il ghiaccio. L'altro è che il confine ghiaccio / aria ha sempre un sottile strato di acqua liquida. Esistono prove sperimentali per entrambe le risposte, quindi potrebbe essere una combinazione, ma il contributo relativo di ciascuno non è noto. Potrebbero anche esserci altri meccanismi al lavoro. La scivolosità del ghiaccio non è solo proprietà strane dell'acqua, ce ne sono molte altre. Ad esempio, ha un punto di fusione insolitamente alto.

1 Il predominio della materia

Quasi tutto ciò che ci circonda è fatto di materia, non di antimateria. Quando l'antimateria riesce a essere prodotta (nel decadimento radioattivo di certi atomi, per esempio, o in alcuni temporali), di solito scorre in una materia e svanisce rapidamente in uno scoppio di raggi gamma ad alta energia.

Il problema è che l'attuale modello migliore della fisica delle particelle fondamentali, il Modello standard, prevede che il Big Bang avrebbe prodotto quantità uguali di materia e antimateria. Eppure sembra esserci più materia dell'antimateria. Perché?

Una possibilità è che il modello standard debba essere rivisto in modo che la versione rivista predisponga una leggera preferenza per la produzione di materia rispetto all'antimateria. Un'altra possibilità è che il modello standard sia valido, ma in qualche modo l'antimateria e la materia si sono separate, con uno spazio vuoto tra di loro.Ma quale meccanismo li separerebbe? La gravità li unirebbe, non li separerebbe.

Questo problema è noto come asimmetria barionica dell'universo. Rimane uno dei grandi misteri irrisolti della fisica moderna.