De Coolste Wetenschap Verhalen die Je Hebt Gemist in 2015

The Coolest Science Stories You May Have Missed in 2015

Niet iedere wetenschappelijke vooraf aangekondigd als een revolutionaire doorbraak, omdat de wetenschap meestal verloopt stapsgewijs. Zeker, sommige high-profile verhalen betrapt op het leeuwendeel van de aandacht dit jaar. Maar er is nog steeds veel handige onderzoek dat verdient een blik van waardering. Hier zijn tien van onze favoriete koele wetenschap verhalen die u hebt gemist in 2015.

Is Dit het Eerste Beeld van Zowel Licht als Deeltje en Golf?

Al vroeg in het jaar, de eerste foto van het licht als een deeltje en een golf kan zijn op hetzelfde moment ging viral — maar we leerden al snel de waarheid is een beetje genuanceerder dan dat. Gemaakt door een onderzoeksteam onder leiding van Fabrizio Carbone op EPFL, het experiment toegevoegd een draai aan het klassieke foto-elektrisch effect, en dat verklaart waarom, voor, bijvoorbeeld UV-licht dat op een metalen doel elektronen uitzendt. Te weten: licht vertoont zowel deeltje en golf-achtig gedrag.

Dit leek een positief revolutionair, omdat een van de hoekstenen van de quantum mechanica is dat je het niet kunt zien zowel deeltje en golf aspecten tegelijkertijd. Ben Stein uitgelegd aan de Binnenkant van de Wetenschap Nieuws, het beeld is eigenlijk veel fotonen (de elementaire lichtdeeltjes) type opdracht samen met een aantal gedraagt zich als deeltjes en anderen die zich als golven. Het is niet hetzelfde fotonen exposeren hun tweeledige karakter tegelijk. Misschien was het niet zo wereldschokkend een doorbraak als het Internet oorspronkelijk gedacht, maar het is nog steeds een behoorlijk coole foto. [Papier]

The Coolest Science Stories You May Have Missed in 2015

Credit: Luc Arnal

De Wetenschap van het Schreeuwen

Iedereen vindt het geluid van een menselijke schreeuw schel en schokkend. Een onderzoek van neurowetenschappers aan de Universiteit van New York gaf aan dat dit wellicht iets te maken met hoe de akoestische kwaliteit van een menselijke schreeuw activeert de hersenen, uit angst voor de reactie. De toets is een eigenschap van geluid bekend als de ruwheid verwijst naar hoe snel een geluid veranderingen in luidheid. Per co-auteur Luc Arnal, normale spraak is erg traag verschillen in luidheid (tussen 5 en 5 Hz), terwijl het geschreeuw van toon snellere verschillen in luidheid (tussen de 30 en 150 Hz). Hij vergelijkt het effect van een stroboscoop, alleen voor geluid in plaats van het zicht.

Gesponsord

Arnal en zijn toenmalige adviseur, NYU neurowetenschapper David Poeppel, gebruikte opnamen van de YouTube video ‘ s, films en schreeuwen vrijwilligers, met verschillende mate van ruwheid, om te bestuderen hoe de proefpersonen in een fMRI scanner gereageerd. Hoe ruwer het geluid, hoe meer deelnemers beoordeelden het eng en verontrustend is — en hoe sterker de activering respons in de amygdala (vaak wel de angst midden van de hersenen), in plaats van de auditieve cortex. Dit suggereert dat onze reactie op de ruwheid in de geluiden die we horen triggers angst voor de reacties, misschien om ons te helpen beter te reageren op gevaar. Ze vonden ook soortgelijke reacties op het schrille geluid van huilende baby ‘ s of auto-alarmen. [Papier]

Een Quantum “Weeping Angel” Effect

We weten allemaal dat de quantum mechanica is raar. Case in point: een loutere daad van waarneming bepaalt de uitkomst van een experiment. Maar als we nooit weg te kijken, de tijd daadwerkelijk stil staat. Het is bekend als het quantum Zeno effect, maar een ruwe analogie kan worden getrokken naar de Weeping Angels in Doctor Who. Een gecontroleerde quantum pot nooit kookt. En een gecontroleerde Wenende Engel kan zich niet bewegen.

Er zijn een serie van experimenten bevestigen dat het quantum Zeno effect ook daadwerkelijk gebeurt. (Er is ook een “Anti-Zeno-Effect”, waarbij staren naar de metaforische quantum pot brengt het aan de kook sneller — ook experimenteel bevestigd.) Meest recent, Cornell University natuurkundigen lasers gebruikt om het onderscheppen van een gas van rubidium gekoeld tot zeer koude temperaturen, zoals in een raster van licht. Dankzij de eigenaardigheden van de quantum mechanica, zo nu en dan een atoom beheert een tunnel uit de val.

Maar wanneer ze herhaaldelijk gezapt de atomen met laserpulsen op kortere intervallen —het equivalent van het kijken in Schroedinger de spreekwoordelijke doos opnieuw en opnieuw en opnieuw — zij vonden dit maakt het moeilijker voor gevangen atomen tot de tunnel. Wanneer de intervallen worden kort genoeg, de atomen te maken als een Wenende Engel en effectief bevroren in de plaats. [Papier]

Dans van de Vloeistof Druppels

Waterdruppels verspreiden wanneer ze op een glazen oppervlak, maar de Stanford University wetenschappers waren verbaasd over het vreemde gedrag van waterdruppels geverfd met kleurstoffen die ook opgenomen propyleen glycol (PG). Als Gizmodo ‘ s Maddie Steen schreef, “Als twee druppels van dezelfde PG concentratie worden geplaatst in de buurt van elkaar, ze samensmelten. Echter, wanneer de druppels van verschillende concentraties zijn buren, ze in je buurt komen, maar nog nooit samen. Soms zijn ze zelfs chase elkaar.”

In een artikel gepubliceerd in de Natuur, de Stanford wetenschappers beschreven in de “mooie” wetenschap dat verklaart waarom de vloeistof druppels dans met elkaar in zo opvallend gesynchroniseerde beweging. Het is omdat de dansende druppels zijn “binaire,” dat wil zeggen, bevatten twee verschillende soorten vloeistof. Het Water verdampt sneller dan de PG, en heeft ook een hogere oppervlaktespanning, dus er blijft meer van de chemische achter als het verdampt uit de buurt van de druppel ‘ s edge. Dan is de oppervlaktespanning kicks in, het besturen van een naar binnen kan stromen. Co-auteur Manu Prakash vergeleek het effect van een tornado in de druppel. “Nu de motor loopt als een auto, maar de koppeling is niet betrokken is,” zei hij tegen de Washington Post. “De daling weet niet waar te gaan.”

Als een druppel aan is toegevoegd, wordt de verdamping van het eerste fungeert als een soort signaal, het vertellen van de tweede waar te gaan. Het resultaat is dat twee druppels verschijnen om samen te dansen. De Stanford team creëerde zelfs een gids, zodat u ook kunt maken dansende druppels thuis: je hoeft alleen maar kleurstof, water, en een glazen plaat. [Papier]

Aardse Steden Groeien Als Sterrenstelsels

Een van de handige dingen over een goed wiskundig model is dat het kan onthullen verborgen connecties tussen twee systemen die op het oppervlak zijn zeer verschillend van elkaar. Twee kosmologen, Henry Lin en Abraham Loeb, ontdekt een verrassende correlatie, waaruit blijkt dat de manier waarop sterrenstelsels in het ontwikkelen van variaties in de materie dichtheid in het vroege heelal is wiskundig gezien gelijk zijn aan de manier waarop steden groeien uit veranderingen in de populatie dichtheid op Aarde.

Hun analyse gaat over een bekende schalen patroon bekend als Zipf ‘ s law, waargenomen in alles, van persoonlijke vriendschappen op de bevolkingsdichtheid in de steden. Als Gizmodo ‘ s Kelsey Campbell-Dollaghan schreef, “in feite, de stad met de meeste inwoners in een land twee keer zo groot als de tweede meest bevolkte stad, en drie keer zo groot als de derde meest bevolkte stad, en zo verder.” Hetzelfde geldt voor sterrenstelsels, zo lijkt het. Loeb en Lin nam een wiskundige formule te beschrijven hoe sterrenstelsels vormen en te ontwikkelen en toegepast op de evolutie van de steden op Aarde. De twee systemen bleken opmerkelijk gelijk. De wetenschappers denken dat vergelijkbare wiskundige tools kunnen worden gebruikt om een beter model om de verspreiding van epidemieën onder andere toepassingen. [Papier]

Een Grand Theorie van Rimpels

The Coolest Science Stories You May Have Missed in 2015

Credit: Denis Terwagne en Pedro Reis, MIT

Rimpels worden gevonden in de natuur, van de oppervlakten van planeten, de kuiltjes in een golfbal, en zelfs in de dunne darm. Maar deze systemen zijn meestal bestudeerd op een case-by-case basis, terugwerkend tot het maken van computer simulaties om beter te begrijpen hoe en waarom ze formulier. Dit jaar is een team van ingenieurs en wiskundigen aan het MIT kwam met hun eigen grand unified theory van rimpels, in het bijzonder van toepassing voor rimpels die zich vormen op gebogen oppervlakken.

MIT engineer Pedro Reis heeft jarenlang bestuderen van hoe objecten rimpel. Tijdens het uitvoeren van experimenten op silicone test bollen, hij merkte op dat toen hij zoog de lucht, dat sommigen van die bollen gevormd kuiltjes onder druk, maar anderen vormden een meer golvende patroon. Zijn MIT-collega, wiskundige Jorn Dunkel, merkte een gelijkenis tussen de laatste en de patronen die verschijnen wanneer een verhit een dun laagje olie. De twee afdelingen van de gecombineerde hun inspanningen, gieten over alle Reis’ experimentele gegevens.

Ze vinden dat de aard van de patronen die gevormd worden afgehangen slechts twee factoren: de kromming van de onderste laag in relatie tot de dikte van de top kreuken laag, en hoeveel stress werd toegepast om de vorming van rimpels tegen laag. “Onze theorie zou je kunnen in principe van toepassing op het oppervlak van de maan of Mars, of de oppervlakte van een druif,” co-auteur Norbert Stroop vertelde Quanta magazine. [Papier]

Om naar de Onderkant van de Lolly Hypothese

Het is een vraag die aanbevolen in een klassieke candy commercieel: hoeveel likt het is wel aan te midden van een Tootsie Pop? Dit jaar hebben we geleerd het antwoord: ongeveer 2500, volgens de experimenten door natuurkundigen aan de Universiteit van New York. Noem het de Lolly Hypothese. De NYU onderzoekers gebruikt de snoep om te bepalen hoe vloeistoffen ontbinden vaste stoffen, een onderwerp dat geldt ook voor de erosie van rivieren en hoe pillen lossen zich op in het lichaam.

De NYU team hun eigen zelfgemaakte lolly ‘ s uit gekookte suiker, glucosestroop, water, waar ze vervolgens gegoten in verschillende vormen. Dan zijn ze ondergedompeld in de lolly ‘ s in een “water-tunnel” (het aquatisch equivalent van een wind-tunnel) en keek hoe ze op te lossen, het variëren van de stroomsnelheid van het water. Zij vinden dat er sprake lijkt te zijn van een gewenste vorm van objecten, die als ze los, per Natuurkunde Buzz: “een afgeronde voorkant, een schuine facet in het midden, en een vlakke achterkant.” Zij vonden ook dat het ontbinden tarief is afhankelijk van de stroomsnelheid: bijvoorbeeld, het veranderen van de snelheid van 1 km / u 4 km / u en de lolly volledig zou oplossen in de helft van de tijd.

Voor het tellen van het aantal likt, ze berekend dat het zou naar schatting 1000 klappen van de tong per centimeter van snoep om het centrum te bereiken van een Tootsie Pop. Sinds de candy maatregelen over 1.063 in diameter, die zich vertaalt in 2500 likken. [Papier]

Het oplossen van het Mysterie van Hoe de Glazen Vormen

Glas is een klasse van materialen die is rond voor een zeer lange tijd, maar haar diepste geheimen nog ontsnappen aan de natuurkundigen — met name de hardnekkige mysterie van hoe de glazen vormen op het moleculaire niveau. Een team van Canadese en franse wetenschappers bedacht een nieuw model voor hoe een vloeistof, verandert het in een glas door de combinatie van, voor de eerste keer, twee decennia-oude theorieën: crowding en de coöperatieve beweging.

Moleculaire crowding in principe behandelt moleculen binnen een bril als mensen bewegen in een drukke ruimte. Het belangrijkste element is de dichtheid. Als meer en meer mensen knijpen in de kamer, is er minder ruimte, zodat mensen (of moleculen) meer bewegen langzaam — hoewel die zich in de buurt van de deur zijn nog steeds in staat om te bewegen meer vrij, net als de moleculen op een glasachtige oppervlak nooit stoppen met stromen, ook bij lagere temperaturen.

Dat is waar de coöperatieve beweging begint. Als de massa dikker wordt, mensen hebben de neiging om te bewegen in combinatie met hun naaste buren. De wetenschappers ontdekten dat moleculen vertonen vergelijkbaar gedrag, het vormen van reeksen van zwakke moleculaire bindingen met hun naaste buren. Het nieuwe model kan nuttig zijn voor het ontwikkelen van nieuwe glazig nano materialen met nuttige eigenschappen. [Papier]

The Coolest Science Stories You May Have Missed in 2015

Credit: Evangelidis, V. et al./Journal of Archaeological Science

Slime Mold Bouwt een Oude wegennet

Neem een moment om te vergapen aan de nederige slime mold, een oude groep van organismen die zich voortplanten via sporen en krijgen hun naam van de weinig dingen die zij uitscheiden. Wanneer het moeilijk wordt, slime molds band samen, en hebben een vreemd soort van hive-mind, of coöperatieve intelligence. Ze kan oplossen doolhoven, hun uiterlijk te veranderen, en het vinden van de meest efficiënte pad tussen twee voedselbronnen. En dit jaar hebben ze geholpen met het reconstrueren van een oude wegennet.

Griekse archeologen gebruikt een fel geel slijm schimmel genaamd Physarum polycephalum, in essentie, een herschrijving van de oude Romeinse wegen lopen door de Balkan tussen de 1e en 4e eeuw A. D. Zij groeide de mallen op een kaart van de omgeving gemaakt van agar-gel, met havervlokken op strategische locaties, het vertegenwoordigen van de belangrijkste Romeinse steden. De slime molds verveelvoudigd het netwerk nauwkeurig. Die wegen waren goed bekend uit historische documenten; dit experiment was het bewijs van het principe. De archeologen hopen dat ze kunnen gebruiken slime molds te helpen reconstrueren minder bekende paden die verloren zijn gegaan. Dus de beste archeologische assistenten van de 21e goed mogelijk worden slime molds. [Papier]

The Coolest Science Stories You May Have Missed in 2015

Prat-Kampen, J. et al./Wetenschappelijke Rapporten

Een Magnetische Wormhole Illusie

Een team van wetenschappers aan de Autonome Universiteit van Barcelona, Spanje nam de wetenschap van materialen in stealth-modus, het creëren van een “wormhole illusie” die ervoor zorgt dat magnetische veld te verplaatsen door de ruimte onopgemerkt. Het operatieve woord hier is “illusie.” Dit is niet een bona fide wormhole het verbinden van twee punten in de ruimte-tijd — een hoofdbestanddeel van de science fiction decennia, hoewel we nooit waargenomen direct. Integendeel, het is gemaakt met behulp van metamaterials tunnel magnetische velden van de ene punt naar het andere

Het apparaat is gemaakt van twee concentrische bollen bekisten van een spiraal van ferromagnetische metalen. Als Gizmodo ‘ s Maddie Steen schreef,

De ferromagneet zendt de magnetische veldlijnen van de ene kant van het apparaat naar het andere. Ondertussen, een granaat van het yttrium barium copper oxide (een supergeleidende materiaal, geel) bochten en verstoort het magnetisch veld lijnen als ze reizen. Een buitenste schil bestaat uit “mu-metalen” (gebruikt voor het afschermen van elektronische apparaten, zilver) perfect annuleert de magnetische vervorming van de supergeleider, waardoor het hele ding “magnetisch onzichtbare” van buitenaf. Dunk het allemaal in een vloeibare stikstof bad—sverkhprovodnikov werken alleen bij extreem lage temperaturen—en voila, je hebt jezelf een wormhole.

Het is een zeer coole experiment, met als doel: het op een dag kunnen verbeteren medische scanners. Per New Scientist: “Wormgaten kunnen meerdere magnetische’ s samen te werken zonder te interfereren met elkaar, of gebruikt zou kunnen worden om wat afstand tussen omvangrijk sensoren en patiënten – en dat allemaal zonder het veranderen van de achtergrond van het magnetische veld Mri ‘ s op vertrouwen.” [Papier]

Bovenste afbeelding: Fabrizio Carbone/EPFL.


Date:

by