Jeśli potrzebujesz artykułów z fizyki na poziomie naukowym, dotyczących tematów, które uczniowie mogą zrozumieć, najlepszym rozwiązaniem może być spojrzenie w przeszłość. Starsze prace są świetną zabawą, ale ich archaiczny język i notacja nie zawsze są najskuteczniejszym sposobem nauki.

Jednym słynnym wyjątkiem jest klasyk Einsteina z 1905 roku O elektrodynamice ruchomych ciał. To tutaj po raz pierwszy została przedstawiona światu szczególna teoria względności. Uczeń szkoły średniej może mieć problemy z drugą połową, gdy w grę wejdzie elektrodynamika, ale pierwsze 12 stron jest matematycznie proste i daje satysfakcję z czytania. Jeśli jednak uda im się przejść przez całą sprawę, zostaną nagrodzeni małym dodatkiem do premii, który jest pochodną pewnego słynnego $ E = mc ^ 2 $.

W thermodynamics, Reflections on the Motive Power of Heat autorstwa Sadi Carnota jest całkiem czytelne, a On the Motive Power of Heat Joule'a jest fascynujące. To powiedziawszy, żaden z tych autorów nie pisze jak Einstein, a obecnie istnieją lepsze miejsca, w których można nauczyć się termodynamiki.

Wydaje mi się, że artykuł Fermiego z 1949 r. O pochodzeniu promieniowania kosmicznego ( link do kopii pdf) jest dość przystępny i wymaga podstawowego E&M i zachowanie energii & pęd.

Artykuł powstał jako propozycja mechanizmu przyspieszania promieni kosmicznych od prędkości termicznych do relatywistycznych. Mechanizm, który proponuje (oparty na falach Alfvena) obejmuje „namagnesowane obłoki gazu” w przestrzeni, które odbijają cząsteczki po zderzeniu tych dwóch (chmura cząstek &). Stwierdza, że ​​średni przyrost energii jest kwadratowy pod względem prędkości, $ \ Delta E \ propto v ^ 2 $ i jest często nazywany Fermim drugiego rzędu z tego powodu ¹ , chociaż to obliczenie jest bardziej dla protonów niż innych cząstek energetycznych (np. $ \ alpha $ -cząstki).

Chciałbym zwrócić uwagę, że styl Fermiego w tym artykule różni się raczej od bardziej współczesnych prac (i nawet gazety). Macha ręką wiele matematycznych uzasadnień & i formułuje stwierdzenia, które są (dla niego) oczywiste, a które niekoniecznie są łatwe do wyprowadzenia samodzielnie. Nadal myślę, że byłby dostępny głównie dla uczniów szkół średnich, ale niektóre z subtelnych aspektów fizyki ukrytych w artykule mogą zostać pominięte.

^{1. Okazuje się, że ten mechanizm jest zbyt wolny, aby wyjaśnić energie widoczne w promieniach kosmicznych. Na szczęście odkryto mechanizm pierwszego rzędu, zwykle nazywany dyfuzyjnym przyspieszeniem wstrząsów (łącze arXiv), który jest głównym kierunkiem badań nad przyspieszeniem promieniowania kosmicznego}

Spróbuję: Jesse L. Silverberg, Matthew Bierbaum, James P. Sethna i Itai Cohen, Phys. Rev. Lett. 110 , 228701 (2013): „Collective Motion of Humans in Mosh and Circle Pits at Heavy Metal Concerts”. (Pomysł wziąłem z filmu Sixty Symbols).

http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.110.228701

Nie został napisany przez kogoś znanego, ale jest całkiem czytelny, ma bardzo praktyczne zastosowanie w świecie rzeczywistym i nadal jest używany do łączenia wyników z podstawami termodynamiki (w tym sensie, że masa ludzi zachowuje się w zasadzie jak idealny gaz). Artykuł zawiera trochę matematyki, ale tylko nieznacznie, więc w połączeniu z bardzo nowoczesnymi metodami, do których uczniowie mogą się odnosić (wykorzystują filmy z YouTube jako źródła danych), powinno to zainteresować uczniów. Nie jest też zbyt długi :-)

Jak wspomniano w P. Ponowna wizyta Weinbergera z Louisa de Broglie'go 1924 rozprawy doktorskiej:

Wkład De Broglie do magazynu filozoficznego z 1924 roku jest fascynujący od wiele punktów widzenia: za umiarkowane użycie matematyki, ścisły związek ze specjalną teorią względności Einsteina i oczywiście za propozycję fal materii. Wracamy do tej głównie spekulatywnej publikacji, która w zasadniczy sposób przyczyniła się do narodzin mechaniki kwantowej.

Chociaż prawdopodobnie nie można go opublikować w dzisiejszym środowisku, ze względu na czysto spekulatywny charakter, artykuł ten zdobył nagrodę Nobla dla Brogliego. Nagroda w dziedzinie fizyki zaledwie 5 lat później, za przełomową hipotezę dualizmu korpuskularno-falowego, uzyskano po eksperymentalnej weryfikacji tej hipotezy.

Artykuł można porównać do eksperymentu Michelsona Morleya pod względem komplementarności w które zarówno eksperyment, jak i teoria są komplementarne i niezbędne do rozwoju nowej fizyki. Czasami eksperyment uważany za rutynowy daje rezultat całkowicie nieoczekiwany; czasami trzeba wymyślić nowy pomysł, aby można było szukać nieoczekiwanego.

Będę perwersyjny i zasugeruję „Pierwsze wyniki z nadprzewodzącego detektora ruchomych monopoli magnetycznych” Blasa Cabrery (Phys. Rev. Lett. 48 , 1378 (1982).) Cabrera nie jest oczywiście popularnym nazwiskiem, ale ma pewne zalety jako artykuł dydaktyczny: Po pierwsze, eksperyment jest śmiertelnie prosty do wyjaśnienia studentom, którzy znają pola elektromagnetyczne i indukcję. (Jeśli wiedzą o prawie Ampera, tym lepiej; można by przedstawić dobre argumenty przez analogię do prądów elektrycznych wytwarzających krążące pola magnetyczne). Po drugie, mogłoby to doprowadzić do ciekawej debaty na temat metody naukowej, a konkretnie, czy wyniki nigdy nie był reprodukowany, nie powinien być traktowany jako „zły”. Po trzecie, ma kuszącą aurę. Jako młody naukowiec zawsze byłem ciekawy pogranicza nauki i tego, co wciąż można odkryć, a poznanie takiego wydarzenia naprawdę by mnie zafascynowało.

Po szczegółach zakładam, że musi dotyczyć konkretnego eksperymentu, a nie tylko rozważań.

W ostatnich wiadomościach w Nature Chemestry „Eksplozja Coulomba we wczesnych stadiach reakcji metali alkalicznych z wodą ” ( wersja online) ma urok Mythbusters . W połączeniu z prowadzeniem z tuby do formalnych eksperymentów jest to całkiem przystępne, a sprzęt itp. Jest wyjaśniony w nieformalnych filmach.