10 Baffling Scientific Mysteries Of Everyday Things

Hoe vliegen bijen? Waarom pulseren sommige koralen? Wat is balbliksem? Die vragen worden nu beantwoord (of op zijn minst grotendeels beantwoord). Je zou zelfs kunnen denken dat alle alledaagse dingen nu goed begrepen worden, met mysteries die gedegradeerd zijn naar de zeldzame, de afstandsbediening en de recondiet. Toch herbergen veel alledaagse dingen hun geheimen nog steeds.

10Sticky tape

Als u bepaalde soorten plakband (inclusief plakband) in een vacuüm pelt, produceert het korte röntgenfoto's. Een groep UCLA-wetenschappers merkte dit gekke feit voor het eerst voor het eerst in 2008, hoewel Sovjetwetenschappers iets dergelijks (in plaats van röntgenstralen met een hoog energetisch vermogen) in de jaren vijftig hadden waargenomen. Het lijkt erop dat niemand de Sovjetbevindingen geloofde. Hoe kan afpellende tape zulke hoogenergetische elektronen genereren? Sinds 2008 hebben vele andere wetenschappers röntgenstralen geproduceerd met plakband, dus het lijkt een echt fenomeen te zijn - maar hoe gebeurt het?

We weten dat door het afpellen van de tape lading wordt opgebouwd, net zoals statische lading opbouwt als u een kat met een creditcard aait. Het wordt het tribo-elektrische effect genoemd. Zodra de lading (en het bijbehorende elektrische veld) groot genoeg wordt, is er een plotselinge ontlading - een explosie van elektronen springt en gaat zo snel dat wanneer de elektronen iets raken, ze röntgenstralen uitstralen. Het probleem is om te begrijpen hoe de elektronen zo snel gaan. De paper van 2008 concludeerde: "De grenzen aan energieën en flitsbreedten die kunnen worden bereikt, gaan verder dan de huidige theorieën over tribologie."

9Protons

Alledaagse objecten zijn gemaakt van atomen en elk atoom bevat een of meer protonen. Het eenvoudigste atoom-waterstof bestaat uit één proton en één elektron. Een proton kan worden gemodelleerd als een kleine bal met een constante straal. Aan de hand van gegevens uit experimenten met waterstof hebben wetenschappers de straal van het proton geschat. Hun huidige beste schatting (de CODATA 2010-waarde) is 0,88775 femtometers, met een onzekerheid van plus of minus 0,0051 femtometers. Een femtometer (fm) is één vierhonderdste van een meter.

Wetenschappers wilden een kleinere onzekerheid dan 0,0051, dus deden Randolf Pohl en zijn collega's experimenten met een exotische vorm van waterstof, muonische waterstof genaamd. Het is net als gewone waterstof, behalve dat het elektron wordt vervangen door een muon, een deeltje dat lijkt op een elektron maar met een veel grotere massa. Zoals verwacht hebben Pohl et al. De onzekerheid teruggebracht tot 0,00067 fm en een later experiment heeft deze nog verder verminderd. Maar er was een verrassing - ze kregen een veel kleinere waarde voor de straal van het proton zelf!

Hier is een analogie. Stel dat u een goedkope meetstok had en deze gebruikte om de straal van een gigantische strandbal te meten tot 1 meter, met een onzekerheid van 0,1 meter. Stel dat je een paar mooie reuzenremklauwen hebt en je hebt ze gebruikt om een ​​meter van 0,5 meter te halen, met een onzekerheid van 0,01 meter. Wat gebeurd er? De bal mag geen verschillende straal hebben, afhankelijk van hoe je hem meet! Maar dat is precies wat er gebeurt met de protonenradiusmetingen.

Misschien is de vermelde onzekerheid in de CODATA 2010-waarde te klein? Misschien kloppen sommige andere waarden in de berekeningen niet? Of is er misschien een nieuw fysisch fenomeen ontdekt? Het is een mysterie.

8Women

Mannen hebben een X-chromosoom van hun moeder en een Y-chromosoom van hun vader. Vrouwen hebben een X-chromosoom van hun moeder en een (ander) X-chromosoom van hun vader (andere combinaties van X- en Y-chromosomen kunnen voorkomen, maar XY en XX zijn de meest voorkomende). Elke cel in het lichaam van een vrouw heeft kopieën van beide X-chromosomen. Vanaf 1949 leidde een reeks ontdekkingen tot het besef dat een van die X-chromosomen altijd inactief is - de meeste genetische informatie over dat X-chromosoom wordt genegeerd.

Stel dat we een cel hebben van een vrouw waar het X-chromosoom van haar moeder inactief is en het X-chromosoom van haar vader actief is. Laten we dat een "vadercel" noemen. Laten we de andere mogelijkheid een "moedercel" noemen. Hoe beslist een cel om een ​​mama-cel of een vadercel te worden? Wetenschappers dachten ooit dat het volkomen willekeurig was - de cel deed het equivalent van een toss. Maar recente experimenten met muizen hebben aangetoond dat een volledig orgaan (bijvoorbeeld een oog) meestal mama-cellen of voornamelijk papa-cellen kan zijn. Het is niet willekeurig! Het is een raadsel hoe de cel beslist.

7 Dierlijke magnetoceptie

Vogels doen het, bijen doen het, zelfs oceanen die haaien doen, magnetische velden voelen. Het staat bekend als magnetoception (of magnetoreceptie). Hoe doen ze dat? Er zijn twee leidende hypotheses.

De eerste (en oudste) hypothese is dat sommige dieren minuscule staafmagneten hebben in sommige van hun cellen. Het idee is dat die staafmagneten in lijn liggen met het magnetisch veld van de aarde, zoals kompasnaalden, en hun oriëntaties worden doorgegeven aan de hersenen. Het is geen gek idee: er werden bijvoorbeeld kleine staafmagneten gevonden in duivenbek. Helaas bleken de bekcellen met staafmagneten immuunsysteemcellen te zijn, niet in staat om met de hersenen van de duif te communiceren.

De tweede leidende hypothese is dat er een eiwit in het oog zit dat, wanneer het wordt geraakt door blauw licht, splitst in twee stukken die gevoelig zijn voor magnetische velden. Het is natuurlijk mogelijk dat sommige dieren beide mechanismen gebruiken. Het is ook mogelijk dat er andere mechanismen volledig zijn. De wetenschap van dierlijke magnetoceptie is nog jong, dus er blijft nog veel onbekend.

6Blushing

Blozen is een onwillekeurige roodheid van het gezicht, meestal als gevolg van sterke emotie of stress. Het is bekend dat de roodheid te wijten is aan verwijde bloedvaten (vaatverwijding), maar wat veroorzaakt de vaatverwijding?

De eerste hint kwam in 1982, toen Mellander et al ontdekten dat gelaatsbaden bèta-adrenoreceptoren hebben naast de gebruikelijke alfa-adrenoceptoren.Die receptoren kunnen worden geactiveerd door adrenaline en vergelijkbare moleculen geassocieerd met emotionele respons. Misschien zijn de beta-adrenoceptoren in de aderen in het gelaat de trigger voor blozen?

In de jaren negentig deed Peter Drummond, een professor in de psychologie aan de Murdoch University, enkele experimenten om uit te vinden. Sommige van zijn proefpersonen kregen medicijnen om alfa-adrenoceptoren te blokkeren en anderen kregen medicijnen om bèta-adrenoceptoren te blokkeren. Vervolgens liet hij ze stressvolle hoofdrekenen uitvoeren, zingen, of matige lichaamsbeweging doen (dingen die typisch blozen veroorzaken) en hun reactie meten. Zoals verwacht, had blokkering van alfa-adrenoceptoren geen invloed op blozen. Blokkering van bèta-adrenoceptoren veroorzaakte een afname in blozen, maar het bloeide niet helemaal. Er moet iets anders zijn dat blozen teweegbrengt (vasodilatatie) - maar wat? Het blijft onbekend.

5Glass

Glas is overal in het moderne leven: smartphoneschermen, frisdrankflessen, koffiemokken, keukenramen, noem maar op. Zeker, wetenschappers en ingenieurs begrijpen glas. Maar in werkelijkheid is glas nog steeds diep mysterieus.

Het mysterie zit in hoe glas zich vormt. Je kunt glas maken door een glasvormende substantie zoals siliciumdioxide op te warmen tot het vloeibaar is en het vervolgens te laten afkoelen. In tegenstelling tot bijvoorbeeld zout, dat verandert van een vloeistof in een kristallijne vaste stof bij een specifieke temperatuur, wordt glas steeds viskeuzer terwijl u het afkoelt. Als je de temperatuur laag genoeg krijgt, wordt glas zo viskeus dat het vast wordt, ook al zijn de moleculen niet netjes gerangschikt. In 2007 schreef de Amerikaanse natuurkundige James Langer: "We weten niet wat voor soort transformatie optreedt wanneer een vloeistof een glas wordt of zelfs of die bekende verandering van toestand eigenlijk een thermodynamische fase-overgang is zoals condensatie of stolling, of iets heel anders . "De mysterieuze" glasovergang "is nog steeds een onderwerp van actief onderzoek.

Allergieën van 4Peanut

In de Verenigde Staten is het aantal kinderen met een pinda-allergie de afgelopen jaren dramatisch gestegen. Eén studie toonde aan dat de prevalentie bij kinderen steeg van 0,4 procent in 1997 tot 1,4 procent in 2008. Vergelijkbare resultaten werden gevonden in het Verenigd Koninkrijk, Canada en Australië. Waarom? Er zijn veel theorieën.

Waarschijnlijk het meest voorkomende idee is de hygiënische hypothese. Sommige moderne kinderen groeien op in een zeer schone omgeving, waar ze niet worden blootgesteld aan dezelfde bacteriën, schimmels, pollen, virussen, enz. Als de kinderen van de vorige keren. De hypothese is dat hun immuunsysteem zich als gevolg daarvan anders ontwikkelt, dus reageert het anders op pinda's.

Een andere mogelijkheid is dat pinda's nu anders worden verwerkt (ze worden geroosterd), wat hen mogelijk meer allergeen zou kunnen maken. Of krijgen moderne kinderen misschien niet genoeg vitamine D? Misschien worden pinda's te laat geïntroduceerd? Er zijn veel mogelijkheden, maar niet veel antwoorden.

3 Black Widow Venom

Black Widow-spiders zijn te vinden in gematigde plaatsen over de hele wereld. Wanneer zij mensen bijten, veroorzaakt het gif vaak vreselijke, lichaam-brede pijnen en schommelingen van de bloeddruk die dagen kunnen duren. Volgens Gordon Grice's De rode zandloper, "Sommige [slachtoffers] hebben geprobeerd zichzelf te doden om de pijn te stoppen." Hoe werkt het gif? Dit is waar dingen mysterieus worden:

"Een dosis van het gif bevat slechts een paar moleculen van het neurotoxine, dat een hoog molecuulgewicht heeft - in feite zijn de moleculen groot genoeg om te worden gezien onder een gewone microscoop. Hoe slagen deze paar moleculen erin om het hele lichaam van een dier dat honderden of zelfs duizenden kilo weegt te beïnvloeden? Niemand heeft het specifieke mechanisme uitgelegd. "

Op de een of andere manier moet het neurotoxine het lichaam verleiden om zichzelf aan te vallen. Begrijpen hoe dat gebeurt kan inzicht verschaffen in auto-immuunziekten en andere aandoeningen waarbij het lichaam zichzelf aanvalt.

2Ice

Hockeyspelers en kunstschaatsers glijden over het ijs omdat het erg glad is, maar waarom is het zo glad? Dezelfde schaatsen glijden niet over asfalt, glas of stalen platen.

Het oude antwoord was dat de schaats druk uitoefent op het ijs. De verhoogde druk verlaagt het smeltpunt van het ijs, waardoor het smelt en een dunne laag vloeibaar water creëert, dat glad is. Het probleem met dat antwoord is dat de druk niet groot genoeg is om de waargenomen gladheid te verklaren.

Twee andere antwoorden zijn voorgesteld. Een daarvan is dat wrijving het ijs smelt. De andere is dat de ijs- / luchtgrens altijd een dunne laag vloeibaar water heeft. Er is experimenteel bewijs voor beide antwoorden, dus het kan een combinatie zijn, maar de relatieve bijdrage van elk is niet bekend. Er kunnen ook andere mechanismen aan het werk zijn. De gladheid van ijs is niet het enige vreemde bezit van water - er zijn er nog veel meer. Het heeft bijvoorbeeld een ongewoon hoog smeltpunt.

1De dominantie van de materie

Bijna alles om ons heen is gemaakt van materie, niet van antimaterie. Wanneer antimaterie wordt geproduceerd (bijvoorbeeld door het radioactieve verval van bepaalde atomen of door onweersbuien), loopt het meestal in een materie en verdwijnt het snel in een golf van hoogenergetische gammastraling.

Het probleem is dat het huidige beste model van fundamentele deeltjesfysica, het standaardmodel, voorspelt dat gelijke hoeveelheden materie en antimaterie geproduceerd zouden moeten zijn door de oerknal. Toch lijkt er meer materie te zijn dan antimaterie. Waarom?

Een mogelijkheid is dat het standaardmodel moet worden herzien, zodat de herziene versie een lichte voorkeur voorspelt voor het produceren van materie boven antimaterie. Een andere mogelijkheid is dat het standaardmodel prima is, maar op de een of andere manier werden de antimaterie en materie gescheiden, met lege ruimte ertussen.Maar welk mechanisme zou hen scheiden? De zwaartekracht zou ze bij elkaar brengen en niet uit elkaar drijven.

Dit probleem staat bekend als de asymmetrie van het universum in de baryons. Het blijft een van de grote onopgeloste mysteries van de moderne natuurkunde.