Die Coolsten Wissenschaft Geschichten, die Sie Verpasst Haben, in 2015

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The Coolest Science Stories You May Have Missed in 2015

Nicht jeder wissenschaftliche Fortschritt ist eingeläutet, als ein revolutionärer Durchbruch, denn die Wissenschaft meist schreitet in inkrementell. Sicher, bestimmte high-Profil Geschichten fing den Löwenanteil der Aufmerksamkeit in diesem Jahr. Aber es gibt noch viele nette Forschung, verdient kräftig an Wertschätzung zu. Hier sind zehn von unserer Lieblings-cool science Geschichten, die Sie verpasst haben, im Jahr 2015.

Es ist das Erste Bild von Licht als Teilchen und Welle?

Früh im Jahr, das erste Foto von Licht als Teilchen und Welle in der gleichen Zeit ging viral — aber wir lernten schnell die Wahrheit war ein bisschen differenzierter, als, dass. Erstellt von einem Forscherteam unter der Leitung von Fabrizio Carbone an der EPFL, das experiment Hinzugefügt eine Wendung zu den klassischen photoelektrischen Effekt, die erklärt, warum,, Instanz, UV-Licht, das auf einem metallischen target emittiert Elektronen. Zum Witz: Licht weist sowohl Teilchen – und wave-like Verhalten.

Dies schien positiv Revolutionär, da ein Eckpfeiler der Quantenmechanik ist, dass Sie gerade nicht sehen beide Teilchen und Welle-Aspekte bei der gleichen Zeit. Als Ben Stein erklärte bei Inside Science News, das Bild ist eigentlich viel von Photonen (die Elementarteilchen des Lichts) abgebildet zusammen mit ein paar handeln wie Partikel und andere, die sich wie Wellen. Es ist nicht das gleiche Photonen Aussteller Ihre duale Natur gleichzeitig. Vielleicht war es gar nicht so weltbewegendes ein Durchbruch, als das Internet ursprünglich gedacht, aber es ist immer noch ein verdammt cooles Bild. [Papier]

The Coolest Science Stories You May Have Missed in 2015

Credit: Luc Arnal

Die Wissenschaft von Schreien

Hier findet jeder den Klang einer menschlichen Schrei, schrill und Erschütterungen. Eine Studie durch Forscher an der New York University vorgeschlagen, das könnte etwas damit zu tun haben, wie die akustische Qualität eines menschlichen Schrei löst das Gehirn ist die Angst vor der Antwort. Der Schlüssel ist eine Eigenschaft der sound bekannt als “Rauheit”, bezieht sich darauf, wie schnell ein sound änderungen in der Lautstärke. Pro co-Autor Luc Arnal, normale Sprache hat sehr langsam Unterschiede in der Lautstärke (zwischen 5 und 5 Hz), während die Schreie Karte schneller Unterschiede in der Lautstärke (zwischen 30 und 150 Hz). Er vergleicht die Wirkung einer Stroboskop-Licht, nur für sound statt Anblick.

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Arnal und seiner damaligen Berater, NYU Neurowissenschaftler David Poeppel, verwendet Aufnahmen von YouTube-videos, Filme und Schreien Freiwilligen, mit unterschiedlichem Grad der Rauheit, zu untersuchen, wie Themen in einem fMRT-scanner reagiert. Je rauer der sound, die mehr Teilnehmer als beängstigend oder belastend — und je stärker die Aktivierung Reaktion der amygdala (oft nannte die Angst Zentrum des Gehirns), anstatt des auditorischen cortex. Dies deutet darauf hin, dass unsere Antwort auf die Rauheit in die Geräusche, die wir hören, löst Angst Antworten, vielleicht um uns zu helfen, besser reagieren zu wahrgenommene Gefahr. Sie fanden auch ähnliche Antworten auf die schrillen Töne von weinenden Babys oder Auto-Alarmanlagen. [Papier]

Ein Quantum “Weeping Angel” – Effekt

Wir alle wissen, dass die Quantenmechanik ist seltsam. Case in point: ein bloßer Akt der Beobachtung bestimmt das Ergebnis eines Experiments. Aber wenn wir nie wegsehen, Zeit effektiv immer noch steht. Es ist bekannt, wie der Quanten-Zeno-Effekt, obwohl eine grobe Analogie gezogen werden können, um die Weeping Angels in Doctor Who. Ein überwachter quantum Topf nie kocht. Und sah Weinende Engel können sich nicht bewegen.

Es wurden eine Reihe von Experimenten, die bestätigt, dass die Quanten-Zeno-Effekt wirklich passiert. (Es gibt auch einen “Anti-Zeno-Effekt”, wobei starrte auf die metaphorische quantum Topf bringt es zum Kochen schneller — auch experimentell bestätigt.) Zuletzt, Cornell University Physiker mit Hilfe von Lasern Falle ein gas von rubidium gekühlt, um super-kalten Temperaturen in einem Gitter aus Licht. Durch die Besonderheiten der Quantenmechanik, jedes jetzt und dann, ein atom schafft tunnel aus der Falle.

Aber wenn Sie immer wieder gezappt die Atome mit Laserpulsen in immer kürzeren Intervallen —das entspricht der Blick in Schrödingers sprichwörtliche box wieder und wieder und wieder — Sie fanden das macht es schwieriger für die Gefangenen Atome tunnel heraus. Wenn die Intervalle werden kurz genug, die Atome machen wie ein Weinender Engel und effektiv rühren. [Papier]

Tanz der Flüssigkeitströpfchen

Wasser-Tröpfchen verteilt, wenn Sie auf einer Glasoberfläche, aber der Stanford University Wissenschaftler waren verwirrt durch das seltsame Verhalten von Wassertropfen gefärbt mit Lebensmittelfarbe, die auch enthalten Propylenglykol (PG). Wie Gizmodo ist Maddie Stein schrieb, “Wenn zwei Tröpfchen von den gleichen PG-Konzentration sind in der Nähe von einander, Sie verschmelzen. Allerdings, wenn Tröpfchen von verschiedenen Konzentrationen sind Nachbarn, bekommen Sie in der Nähe, aber nie beitreten. Manchmal sind Sie sogar zu jagen einander.”

In einem Papier veröffentlicht, in der Natur, die Stanford-Wissenschaftler beschrieben, die “schöne” Wissenschaft, die erklärt, warum Flüssigkeitströpfchen miteinander tanzen in solchen auffallend synchronisierte Bewegung. Es ist, weil die tanzenden Tropfen sind “Binär”, d.h., enthalten zwei verschiedene Arten von Flüssigkeit. Wasser verdunstet schneller als PG, und hat auch eine höhere Oberflächenspannung, so dass es bleibt mehr von der chemischen hinter so verdampft es entfernt von der Tröpfchen s edge. Dann die Oberflächenspannung kommt, fahren nach innen fließen. Co-Autor Manu Prakash verglichen den Effekt von einem tornado im inneren des Tropfens. “Jetzt wird der Motor läuft wie ein Auto, aber die Kupplung ist nicht verlobt”, sagte er der “Washington Post”. “Der Tropfen nicht wissen, wo Sie gehen.”

Wenn ein anderer drop Hinzugefügt wird, wird die Verdunstung von der ersten Handlungen als eine Art signal, sagt der zweite, wohin Sie gehen. Das Ergebnis ist, dass zwei Tröpfchen erscheinen, um miteinander zu tanzen. Das Stanford-team selbst erstellt eine Anleitung, damit auch Sie können erstellen tanzen Tröpfchen zu Hause: Sie müssen nur Lebensmittelfarbe, Wasser und ein Glas-Folie. [Papier]

Irdischen Städte Wachsen Wie Galaxien

Eine der nette Dinge über ein gutes mathematisches Modell ist, dass es verborgene verbindungen zwischen zwei Systemen, die auf der Oberfläche scheinen sehr Verschieden von einander. Zwei Kosmologen, Henry Lin und Abraham Loeb, aufgedeckt einfach so überraschende Korrelation, die belegen, dass die Art und Weise Galaxien, die sich aus Schwankungen in der Dichte Materie im frühen Universum ist mathematisch äquivalent zu der Weise, die Städte wachsen von änderungen in der Dichte der Bevölkerung auf der Erde.

Die Analyse konzentriert sich auf einen bekannten Skalierung Muster, bekannt als zipfschen Gesetz, beobachtet alles von persönlichen Freundschaften, die Bevölkerungsdichte der Städte. Wie Gizmodo ist Kelsey Campbell-Dollaghan schrieb, “im Grunde ist die Stadt mit der höchsten Bevölkerung in einem Land, doppelt so groß wie die nächste bevölkerungsreichste Stadt, und drei mal so groß wie die drittgrößte Stadt, und so weiter.” Das gleiche gilt für Galaxien, wie es scheint. Loeb und Lin nahm eine mathematische Formel, die beschreibt, wie Galaxien entstehen und sich entwickeln und angewandt wird, um die Entwicklung der Städte auf der Erde. Die beiden Systeme erweisen sich als erstaunlich ähnlich. Die Wissenschaftler denken, dass ähnliche mathematische Werkzeuge, die verwendet werden könnte, um bessere Modell der Ausbreitung von Epidemien, unter anderen Anwendungen. [Papier]

Ein Grand Theorie von Falten

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Credit: Denis Terwagne und Pedro Reis, MIT

Falten sind in der gesamten Natur, von den Oberflächen der Planeten, die Grübchen auf ein golf-ball, und auch in den Dünndarm. Aber diese Systeme sind in der Regel studierte auf einer Fall-zu-Fall-basis, nach hinten arbeiten zu erstellen, computer-Simulationen, um besser zu verstehen, wie und warum Sie entstehen. In diesem Jahr ein team von Ingenieuren und Mathematikern MIT, kam mit Ihrer eigenen grand unified theory of Falten, besonders anwendbar zu Falten, dass die form auf gekrümmten Oberflächen.

MIT Ingenieur Pedro Reis hat Jahre damit verbracht, zu studieren, wie die Objekte Falten. Während der Durchführung von Experimenten auf Silikon-test Sphären, merkte er, wenn er saugte Sie die Luft aus, einige dieser Kugeln geformt Grübchen unter Druck, aber andere bildeten eine mehr schnörkeligen Muster. Seine MIT Kollegen, Mathematiker Jörn Dunkel, stellte eine ähnlichkeit zwischen der letzteren und die Muster, die erscheinen, wenn man heizt eine dünne Schicht öl. Die beiden Abteilungen Ihre Anstrengungen gebündelt, Gießen über alle Reis’ experimentellen Daten.

Sie fanden heraus, dass die Art von Muster, gebildet hing an nur zwei Faktoren: die Krümmung der unteren Schicht in Bezug auf die Dicke der oberen Faltenbildung Schicht, und wie viel stress wurde angewandt, um die Faltenbildung Schicht. “Unsere Theorie grundsätzlich könnte man anwenden, um die Oberfläche von Mond oder Mars, oder die Oberfläche einer Traube,” co-Autor Norbert Stroop gesagt Quanta-Magazin. [Papier]

Immer auf den Boden der Hypothese Lollipop

Es ist eine Frage, die bereits in einem klassischen Süßigkeiten-Werbung: wie viele licks dauert es, bis man zum Zentrum von Tootsie Pop? In diesem Jahr lernten wir die Antwort: über 2500, nach Experimenten von Physikern an der New York University. Nennen es die Lollipop-Hypothese. Die NYU Forscher verwendeten die Süßigkeiten zu bestimmen, wie Flüssigkeiten, Feststoffe aufzulösen, ein Thema, das gilt auch für die erosion der Flüsse und wie Pillen, die sich im Körper auflösen.

Die NYU-team hat Ihre eigenen hausgemachten Lutscher aus gekochtem Zucker, Glukosesirup und Wasser, die Sie dann geformt in verschiedenen Formen. Dann tauchte die Lutscher in einer “Wasser-tunnel” (der aquatischen entspricht einem Windkanal) und beobachtete, wie Sie sich auflösen, Variation der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers. Sie fand, dass es scheint eine bevorzugte Form, dass Objekte, wie Sie sich auflösen, pro-Physik-Buzz: “eine glatte, abgerundete front, eine abgeschrägte Facette in der Mitte, und eine flache Rückseite.” Sie fanden auch, dass die sich auflösen Preis hängt davon ab, Fließgeschwindigkeit: zum Beispiel, ändern Sie die Geschwindigkeit von 1 km / h 4 km / h und der Lutscher würde völlig aufgelöst in der Hälfte der Zeit.

Wie zum zählen der Anzahl von licks, berechneten Sie, es würde schätzungsweise 1000 klaut der Zunge pro Zentimeter von Süßigkeiten zu erreichen, das Zentrum von Tootsie Pop. Da die Süßigkeiten Maßnahmen über 1.063 im Durchmesser, die übersetzt in 2500 leckt. [Papier]

Die Lösung der Rätsel, Wie Glas Formen

Glas ist eine Klasse von Materialien, die hat schon eine sehr lange Zeit, doch seinen tieferen Geheimnisse noch entziehen sich die Physiker — vor allem die hartnäckige Geheimnis, wie Glas-Formen auf der molekularen Ebene. Ein team von Kanadischen und französischen Wissenschaftlern entwickelt ein neues Modell dafür, wie sich eine Flüssigkeit verwandelt sich in ein Glas durch die Kombination, zum ersten mal, zwei Jahrzehnte alten Theorien: enge und kooperative Bewegung.

Molecular crowding im Grunde behandelt Moleküle innerhalb Gläser, wie Menschen bewegen über einem überfüllten Raum. Das Kernstück ist die Dichte. Als mehr und mehr Menschen quetschen sich in den Raum, es ist weniger Platz, so dass die Leute (oder Moleküle) bewegen sich langsamer, auch wenn diese befindet sich in der Nähe der Tür noch in der Lage sind, sich mehr zu bewegen frei, genau wie die Moleküle auf einer glatten Oberfläche nie aufhören zu fließen, auch bei niedrigeren Temperaturen.

Das ist, wo die genossenschaftliche Bewegung kicks in. Als die Masse eindickt, neigen die Menschen dazu zu bewegen, in Verbindung mit Ihren nächsten Nachbarn. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass Moleküle zeigen ein ähnliches Verhalten, bilden Saiten schwach molekularen Bindungen mit Ihren nächsten Nachbarn. Das neue Modell könnte sich als nützlich erweisen für die Entwicklung neuartiger glasig nano-Materialien mit nützlichen Eigenschaften. [Papier]

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

Schleimpilz Baut eine Alte Straßennetz

Nehmen Sie sich einen moment zu bestaunen Sie die bescheidenen schleimpilz, eine alte Gruppe von Organismen, die vermehren sich über Sporen und bekommen Ihren Namen von der spärlich Sachen, die Sie Ausscheiden. Wenn die Zeiten hart werden, Schleim Schimmel band zusammen, und weisen eine seltsame Art von hive-mind, oder kooperative Intelligenz. Sie lösen kann Labyrinthe, Ihr Aussehen zu verändern, und finden Sie die effizientesten Weg zwischen zwei Quellen der Nahrung. Und dieses Jahr werden Sie geholfen zu rekonstruieren eine alte Straßennetz.

Griechische Archäologen verwendet ein helles gelb schleimpilz genannt Physarum polycephalum, im wesentlichen Neuzeichnen der antiken römischen Straße Netzwerke, die durch den BALKAN, die zwischen dem 1. und 4. Jahrhundert A. D. wuchsen Sie die Formen auf einer Karte von der Gegend aus agar-gel, mit Haferflocken an strategischen Standorten vertreten wichtigsten römischen Städte. Der Schleim Formen reproduziert das Netzwerk genau. Die Straßen waren gut bekannt aus den historischen Dokumenten; dieses experiment wurde der “proof of principle”. Die Archäologen hoffen, dass Sie verwenden können, Schleim Schimmel zu helfen rekonstruieren weniger bekannte Wege, die verloren gegangen sind. Am besten So das archäologische Mitarbeiter des 21st kann gut sein werden, Schleim Schimmel. [Papier]

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Prat-Camps, J. et al./Wissenschaftliche Berichte

Eine Magnetische Wurmloch Illusion

Ein team von Wissenschaftlern an der autonomen Universität von Barcelona, Spanien nahm materials science in stealth-Modus, die Schaffung eines “Wurmloch ” illusion”, dass die Ursachen Magnetfeld zu bewegen durch den Raum unentdeckt. Das entscheidende Wort hier ist “Täuschung”. Dies ist nicht ein bona-fide-Wurmloch Verbindung zweier Punkte im Raum-Zeit — ein Grundnahrungsmittel der science-fiction Jahrzehnten, obwohl wir noch nie beobachtet, die alle direkt. Es ist eher, erstellt mit Metamaterialien tunnel magnetische Felder, die von einem Punkt zum anderen

Das Gerät ist aus zwei konzentrischen Sphären Kapselung einer Spirale von ferromagnetischen Metall. Wie Gizmodo ist Maddie Stein schrieb,

Der ferromagnet überträgt magnetischen Feldlinien von einem Ende der Vorrichtung, um die anderen. Mittlerweile, eine Schale aus yttrium-barium-Kupfer-OXID (ein supraleitendes material, gelb) – Kurven und verzerrt die magnetischen Feldlinien, wie Sie Reisen. Eine äußere Schale aus “mu-Metalle” (zur Abschirmung von elektronischen Geräten, Silber) perfekt bricht die magnetische Verzerrungen der Supraleiter, was die ganze Sache “magnetisch” unsichtbar von außen. Tunken Sie es alle in flüssig-Stickstoff-Bad—Supraleiter funktionieren 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, die Verbesserung der medizinischen Scannern. Pro New Scientist: “Wurmlöcher lassen konnte mehrere magnetische sensoren zusammen arbeiten, ohne sich gegenseitig zu stören, oder könnte verwendet werden, um etwas Abstand zwischen sperrige sensoren und Patienten – alle, ohne änderung des hintergrund-Magnetfeld MRT verlassen sich auf.” [Papier]

Bild oben: Fabrizio Carbone/EPFL.