Die coolste Science-Geschichten, die Ihr habt, im Jahr 2015 verpasst vielleicht

Nicht jeder wissenschaftlichen Fortschritt ist als ein revolutionärer Durchbruch angekündigt, weil Wissenschaft meist inkrementell schreitet. Sicher, einige hochkarätige Geschichten den Löwenanteil der Aufmerksamkeit gefangen in diesem Jahr. Aber es gibt immer noch viele nette Forschung los, dass verdient ein Nicken mit Wertschätzung zu. Hier sind zehn unserer Lieblings cool Wissenschaft-Geschichten, die Sie im Jahr 2015 verpasst haben.

Ist dies das erste Bild des Lichts als beide Teilchen und Welle?

Früh im Jahr, die erste überhaupt fotografieren Licht als Teilchen und Welle zur gleichen Zeit ging virale – aber die Wahrheit war ein bisschen differenzierter als die wir bald gelernt. Erstellt von einem Forscherteam unter der Leitung von Fabrizio Carbone an der EPFL, hinzu kommt das Experiment eine Wendung den klassischen photoelektrischen Effekt, der was erklärt, warum, für, Instanz, UV-Licht ein Metall Ziel treffen Elektronen emittiert. Nämlich: Licht zeigt beide Teilchen und Welle-ähnliches Verhalten.

Dies schien positiv revolutionär, da ein Eckpfeiler der Quantenmechanik ist, dass Sie nicht nur Teilchen und Welle Aspekte gleichzeitig sehen können. Wie Ben Stein bei Inside Science News erklärt, das Bild ist tatsächlich viele Photonen (die elementaren Teilchen des Lichts) abgebildet zusammen mit einigen benimmt sich wie Teilchen und andere benimmt sich wie Wellen. Es ist nicht die gleiche Photonen ausstellen ihrer Doppelnatur gleichzeitig. Vielleicht war es nicht so weltbewegend einen Durchbruch wie das Internet ursprünglich gedacht, aber es immer noch ein ziemlich verflixt coole Bild ist. [Papier]

Bildnachweis: Luc Arnal

Die Wissenschaft der schreien

Jeder findet den Ton von einem menschlichen Schrei, schrill und Erschütterungen. Eine Studie von Neurowissenschaftler an der New York University vorgeschlagen haben dies vielleicht etwas zu tun, wie die akustische Qualität von einem menschlichen Schrei des Gehirns Angstreaktion auslöst. Der Schlüssel ist eine Eigenschaft der sound bekannt als Rauheit, die bezieht sich, wie schnell einen Ton Veränderungen der Lautstärke. Pro Co-Autor Luc Arnal hat normale Sprache sehr langsam Unterschiede in der Lautstärke (zwischen 5 und 5 Hz), während Schreie zeigen schneller Unterschiede in der Lautstärke (zwischen 30 und 150 Hz). Er vergleicht den Effekt ein Stroboskop, nur für Sound statt Anblick.

Arnal und seinem damals-Berater, NYU Neurowissenschaftler David Poeppel, Aufnahmen von YouTube-Videos, Filme und schreienden Freiwilligen mit unterschiedlichem Grad der Rauheit, zur Untersuchung, wie Themen in einem fMRI-Scanner reagiert eingesetzt. Je rauer Ton, je mehr Teilnehmer bewerteten es beängstigend oder peinlich – und desto stärker die Aktivierung Reaktion in der Amygdala (oft nannte die Angst-Zentrum des Gehirns), anstatt den auditorischen Cortex. Dies deutet darauf hin, dass unsere Antwort auf die Rauheit in die Klänge wir Antworten hören, vielleicht, um uns besser auf wahrgenommene Gefahr reagieren helfen Angst auslöst. Sie fanden auch ähnliche Reaktionen auf die schrille Geräusche weinen Babys oder Alarmanlagen. [Papier]

Ein Quanten-Effekt "Weinende Engel"

Wir alle wissen, dass die Quantenmechanik ist seltsam. Case In Point: ein bloße Akt der Beobachtung bestimmt das Ergebnis eines Experiments. Aber wenn wir nicht wegschauen, effektiv steht die Zeit still. Es bekannt als die Quanten-Zeno-Effekt, obwohl eine grobe Analogie zu den weinenden Engeln in Doctor Whogezogen werden kann. Ein überwachte Quanten-Topf kocht nie. Und einen überwachten weinende Engel nicht bewegen.

Gab es eine Reihe von Experimenten bestätigt, dass die Quanten-Zeno-Effekt wirklich passiert. (Es gibt auch ein "Anti-Zeno-Effekt", wobei starrte auf die metaphorische Quanten-Topf es zum Kochen bringt schneller – auch experimentell bestätigt.) Zuletzt verwendet Cornell University Physiker Laser um ein Gas von Rubidium gekühlt bis extrem kalten Temperaturen in einem Gitter aus Licht zu fangen. Dank der Besonderheiten der Quantenmechanik hin und wieder ein Atom gelingt es, aus der Falle tunnel.

Aber wenn sie immer wieder zapped die Atome mit Laserpulsen kürzer Abständen — das Äquivalent von suchen in Schrödingers sprichwörtliche Box wieder und wieder und wieder – sie fanden dies macht es schwieriger für die eingeschlossenen Atome, Tunnel. Wenn die Intervalle kurz genug geworden, die Atome machen wie ein Engel weinen und sind effektiv an Stelle eingefroren. [Papier]

Tanz der flüssigen Tröpfchen

Wassertropfen ausbreiten, wenn sie eine Glasoberfläche getroffen, aber Wissenschaftler der Stanford University über das seltsame Verhalten von Wassertropfen verwundert waren, gefärbt mit Lebensmittelfarbe, die auch Propylenglykol (PG) enthalten. Wie Gizmodo Maddie Stone schrieb: "Wenn zwei Tropfen der gleichen PG Konzentration nahe beieinander liegen, sie verschmelzen. Jedoch wenn Tröpfchen von unterschiedlichen Konzentrationen Nachbarn sind, bekommen sie jedoch nie beitreten enger. Manchmal jagen sie auch einander."

Die Stanford-Wissenschaftler beschrieben in einer Publikation in der Natur, die "schöne" Wissenschaft, die erklärt, warum Flüssigkeitströpfchen in solchen auffallend synchronisierte Bewegung miteinander tanzen. Es ist, weil die tanzenden Tropfen "binär", d. h., zwei verschiedene Arten von Flüssigkeit enthalten. Wasser verdunstet schneller als PG und hat auch eine höhere Oberflächenspannung, so dass es lässt mehr der Chemikalie hinter es Schneide das Tröpfchen verdunstet. Dann greift die Oberflächenspannung, fahren ein nach innen fließen. Co-Autor Manu Prakash verglich die Wirkung ein Tornado innerhalb des Tröpfchens. "Jetzt ist der Motor läuft wie ein Auto, aber die Kupplung nicht betätigt," sagte er der Washington Post. "Die Tropfen nicht wissen wohin."

Wenn ein weiterer Rückgang hinzugefügt wird, fungiert die Verdunstung von der ersten als eine Art des Signals, erzählt der zweite wo es lang geht. Das Ergebnis ist, dass zwei Tropfen scheinen zusammen zu tanzen. Das Stanford-Team sogar einen Leitfaden erstellt, so können Sie, auch tanzende Tropfen zu Hause: Sie brauchen nur einen Objektträger, Lebensmittelfarbe und Wasser. [Papier]

Irdischen Städte wachsen wie Galaxien

Der nette Dinge über ein gutes mathematisches Modell gehört, dass es verborgene Zusammenhänge zwischen beiden Systemen, die auf der Oberfläche preisgeben kann, scheinbar sehr verschieden voneinander sind. Zwei Kosmologen, Henry Lin und Abraham Loeb, deckte nur solche überraschenden Zusammenhang, zeigen, dass die Art, wie Galaxien von Variationen in der Dichte der Materie im frühen Universum entwickeln mathematisch äquivalent der Art und Weise ist, die Städte von Änderungen im Bevölkerungsdichte auf der Erde wachsen.

Ihre Analyse konzentriert sich auf eine bekannte Skalierung Muster bekannt als Zipfsches Gesetz, beobachtet alles aus persönlichen Freundschaften, die Bevölkerungsdichte der Städte. Wie Gizmodo Kelsey Campbell-Dollaghan schrieb: "Im Grunde, die Stadt mit der höchsten Bevölkerung in einem Land wird werden zweimal so groß wie die bevölkerungsreichste Stadt und drei Mal so groß wie die drittgrößte Stadt, und so weiter." Das gleiche gilt für Galaxien, es scheint. Loeb und Lin hat eine mathematische Formel beschreiben, wie Galaxien entstehen und entwickeln sich und wendete sie auf die Entwicklung der Städte der Welt. Die beiden Systeme erwies sich als bemerkenswert ähnlich. Die Wissenschaftler glauben, dass ähnliche mathematische Werkzeuge verwendet werden könnten, um die Ausbreitung von Epidemien, unter anderen Anwendungen besser zu modellieren. [Papier]

Eine große Theorie von Falten

Bildnachweis: Denis Terwagne und Pedro Reis, MIT

Falten sind alle in der gesamten Natur, von der Oberfläche des Planeten, um die Grübchen auf einen Golfball gefunden und sogar in den Dünndarm. Aber diese Systeme sind in der Regel auf einer Schachtel-durchschachtel Grundlage, arbeiten rückwärts erstellen Computersimulationen um besser zu verstehen, wie und warum sie bilden studiert. Dieses Jahr kam ein Team von Ingenieuren und Mathematikern am MIT mit eigene große vereinheitlichte Theorie der Falten, Falten, die auf gekrümmten Oberflächen bilden vor allem für.

MIT Ingenieur Pedro Reis hat jahrelang studiert, wie Objekte zu Falten. Während der Durchführung von Experimenten auf Silikon Kugeln testen, stellte er fest, dass wenn er die Luft angesaugt, einige der diese Kugeln Grübchen unter Druck gebildet, aber andere mehr wellenförmige Muster gebildet. Kollege MIT Mathematiker Jorn Dunkel, fest, eine Ähnlichkeit zwischen der letzteren und die Muster, die erscheinen, wenn man eine dünne Schicht Öl erhitzt. Die beiden Abteilungen kombiniert ihre Bemühungen, Gießen über alle Reis experimentelle Daten.

Sie fanden, dass die Art der Muster, die sich gebildet von zwei Faktoren abhängt: die Krümmung der unteren Schicht in Bezug auf die Dicke der oberen Faltenbildung Schicht, und wie viel Stress auf die Faltenbildung Ebene angewendet wurde. "Unsere Theorie, Sie könnte im Grunde für die Oberfläche des Mondes oder Mars oder die Oberfläche einer Traube" Co-Autor Norbert Stroop Quanten -Magazin sagte. [Papier]

Immer auf der Unterseite der Lollipop-Hypothese

Es ist eine Frage, die in einer klassischen Süßigkeiten Werbung gekennzeichnet: Wieviele leckt dauert es, bis man zum Zentrum eines Tootsie-Pop? In diesem Jahr lernten wir die Antwort: ungefähr 2500, nach Experimenten von Physikern an der New York University. Nennen sie die Lollipop-Hypothese. Die New York University Forscher die Süßigkeiten zur Bestimmung, wie Flüssigkeiten auflösen, Feststoffe, ein Thema, das gilt auch für die Erosion von Flüssen und wie Pillen im Körper auflösen.

Die NYU-Team hat ihre eigenen hausgemachten Lutscher aus gekochtem Zucker, Glukosesirup und Wasser, das sie dann in verschiedene Formen gegossen. Dann sie die Lutscher in einem "Wassertunnel" eingetaucht (aquatische entspricht einem Windkanal) und beobachtete, wie sie zu lösen, die Fließgeschwindigkeit des Wassers variiert. Sie fanden, dass es eine bevorzugte Form, die Objekte scheint auf als sie, pro Physik Buzz auflösen: "eine glatte abgerundete Front, einer abgeschrägten Facette in der Mitte und eine flache Rückseite." Sie fanden auch, dass die Rate Auflösen von Strömungsgeschwindigkeit abhängt: zum Beispiel ändern Sie die Geschwindigkeit von 1 km/h bis 4 km/h und die Lutscher würde vollständig in der Hälfte der Zeit auflösen.

Für das zählen der leckt, berechnet sie, dass es dauern würde, eine geschätzte 1000 klaut der Zunge pro Zentimeter von Süßigkeiten zu einem Tootsie Pop erreichen. Da die Süßigkeiten ca. 1.063 im Durchmesser misst, heißt das 2500 leckt. [Papier]

Lösung der Rätsel der Nährboden für Glas

Glas ist eine Klasse von Materialien, die schon seit sehr langer Zeit, doch seine tieferen Geheimnisse noch entziehen Physiker – vor allem die hartnäckige Geheimnis der wie Glas auf molekularer Ebene bildet. Ein Team von kanadischen und französischen Wissenschaftlern entwickelt ein neues Modell für wie eine Flüssigkeit in ein Glas durch die Kombination, zum ersten Mal zwei Jahrzehnte alten Theorien verwandelt: crowding und kooperative Bewegung.

Molekulare Verdrängung behandelt im Grunde Moleküle innerhalb Gläser als Menschen über einem überfüllten Raum bewegen. Das Schlüsselelement ist die Dichte. Da immer mehr Menschen in den Raum zu pressen, gibt es weniger Platz, so Menschen (oder Moleküle) langsamer bewegen — obwohl diejenigen in der Nähe der Tür noch mehr frei bewegen können wie die Moleküle auf einer spiegelglatten Oberfläche nie aufhören zu fließen, auch bei niedrigeren Temperaturen.

Das ist, wo die Genossenschaftsbewegung kicks in. Da die Masse verdickt, Menschen neigen dazu, in Verbindung mit ihren nächsten Nachbarn zu bewegen. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass Moleküle ähnlich verhalten, bilden Saiten der schwachen molekularen Bindungen mit ihren nächsten Nachbarn. Das neue Modell könnte nützlich für die Entwicklung von neuartigen gläsernen Nano-Materialien mit nützlichen Eigenschaften. [Papier]

Bildnachweis: Evangelidis, V. Et Al. /Journal of Archaeological Science

Slime Mold baut eine antike Straßennetz

Nehmt euch einen Moment zu bestaunen, die bescheidenen Schleim Form, eine alte Gruppe von Organismen, die durch Sporen vermehren und erhalten ihren Namen von der schwach Sachen, die sie ausscheiden. Wenn die Zeiten schwer bekommen, Schleimpilzen band zusammen und zeigen eine seltsame Art von Hive-Bewusstsein oder kooperative Intelligenz. Sie lösen Labyrinthe, ihr Aussehen zu verändern, und den effizientesten Weg zwischen zwei Nahrungsquellen zu finden. Und in diesem Jahr halfen eine antike Straßennetz zu rekonstruieren.

Griechischen Archäologen früher eine leuchtende gelbe Schleim Form Physarum Polycephalum genannt, im Wesentlichen der alten Römerstraße Netzwerke laufen über den Balkan zwischen dem 1. und 4. Jahrhundert A.D. Neuzeichnen Sie wuchsen die Formen auf einer Karte des Gebiets besteht aus Agar-Gel mit Haferflocken an strategischen Standorten, größere römischen Städten vertreten. Die Schleimpilze reproduziert das Netzwerk genau. Diese Straßen wurden aus historischen Dokumenten bekannt; Dieses Experiment war der Beweis des Prinzips. Die Archäologen hoffen, dass sie Schleimpilzen verwenden können, um weniger bekannte Wege zu rekonstruieren, die verloren gegangen sind. So können die besten archäologischen Assistenten des 21. Jahrhunderts gut sein werden Sie Schleimpilze. [Papier]

Prat-Camps, J. Et Al. /wissenschaftliche Berichte

Eine magnetische Wurmloch-Illusion

Ein Team von Wissenschaftlern an der Autonomen Universität Barcelona, Spanien nahm Materialwissenschaft in stealth-Modus, erstellen eine "Wurmloch Illusion", die Magnetfeld zu bewegen durch den Raum, die unerkannt verursacht. Das entscheidende Wort hier ist "Illusion". Dies ist kein gutgläubiger Wurmloch zwei Punkte in der Raumzeit miteinander verbinden – ein Grundnahrungsmittel der Science-Fiction Jahrzehnte, obwohl wir nie direkt beobachtet haben. Vielmehr ist es mit Metamaterialien Tunnel Magnetfeldern von einem Punkt zum anderen erstellt.

Das Gerät besteht aus zwei konzentrischen Kugeln umschließt eine Spirale der ferromagnetischen Metall. Wie Gizmodo Maddie Stone schrieb:

Die Elektronenkonfiguration überträgt magnetischen Feldlinien von einem Ende des Geräts auf die andere. Unterdessen eine Hülle aus Yttrium-Barium-Kupfer-Oxid (supraleitende Material, gelb) beugt und die magnetischen Feldlinien verzerrt, wie sie reisen. Eine äußere Schale, bestehend aus "Mu-Metall" (verwendet für die Abschirmung von elektronischer Geräten, Silber) perfekt hebt die magnetische Verzerrungen des Supraleiters, wodurch die ganze Sache "magnetisch unsichtbar" von außen. Alles in ein Bad von flüssigem Stickstoff Dunk-Supraleiter arbeiten nur bei extrem niedrigen Temperaturen – und voila, Sie haben sich ein Wurmloch.

Es ist ein sehr cooles Experiment mit einem Zweck: es könnte eines Tages helfen, medizinische Scanner zu verbessern. Pro New Scientist: "Wurmlöcher ließen mehrere magnetische Imager zusammenarbeiten, ohne einander zu stören oder setzen einiger Entfernung zwischen den sperrigen Sensoren und Patienten – alles ohne Veränderung des Hintergrund-Magnetfeldes MRTs setzen auf genutzt werden könnte." [Papier]

Bild oben: Fabrizio Carbone/EPFL.