Znajdź zawartość

Fizycy z Oak Ridge National laboratory, University of Tennessee i niemieckiego GSI Darmstadt jako pierwsi opisali niezwykłe przejścia fazy w jądrze atomu. Uczeni wykorzystali superkomputer Jaguar do badania izotopu germanu-72. W świecie makro często jesteśmy świadkami zmian fazy. Na przykład woda może występować w trzech różnych fazach, które są zależne od temperatury i ciśnienia. Jednak w świecie kwantowym zmiany takie są znacznie bardziej subtelne. German-72 ma 32 protony i 40 neutronów. Te 40 neutronów w niskiej temperaturze, gdy atom jest w spoczynku, jest ze sobą silnie powiązanych. Jednak wraz ze wzrostem temperatury lub ruchu atomu wiązania stają się słabsze. Amerykańsko-niemiecki zespół odkrył, że zależność pomiędzy siłą wiązań, a temperaturą i ruchem nie jest prosta. Okazało się bowiem, że gdy atom szybko się porusza, to w miarę wzrostu temperatury wiązania między protonami słabną, następnie w małym przedziale temperatur wzmacniają się, by ponownie zacząć słabnąć wraz z rosnącą temperaturą. Ten moment, w którym siła wiązań przez chwilę się zwiększa, sygnalizuje przejście fazowe. Ta zmiana fazy bierze się z wiązań, ruchu obrotowego i temperatury. My zaobserwowaliśmy, że przy najszybszym ruchu obrotowym istnieje taka temperatura, przy której wiązania się wzmacniają. To było interesujące - mówi Hai Ah Nam z ORNL. Uczona dodaje, że odkrycie to staje się szczególnie interesujące, gdy uświadomimy sobie, że taka zmiana fazy przypomina proces zachodzący w nadprzewodnikach ferromagnetycznych, gdzie elektrony poniżej pewnej krytycznej temperatury łączą się w pary Coopera, nadając materiałowi właściwości nadprzewodzące. Do przeprowadzenia symulacji zachowania germanu-72 wykorzystano technikę statystyczną o nazwie Shell Model Monte Carlo. Pozwala ona na sprawdzenie zachowania protonów i neutronów znajdujących się na poszczególnych poziomach energetycznych. Obliczenia prowadzone są na kwantowej średniej statystycznej, dzięki czemu nie jest konieczne sprawdzania każdej możliwej konfiguracji 72 nukleonów. Pomimo olbrzymiego uproszczenia symulacja zachowania jednego tylko nukleonu wymagała 4 godzin pracy 80 000 rdzeni komputera. Naukowcy chcą teraz kontynuować swoje badania by sprawdzić, czy podobne zjawiska występują w innych izotopach. Wstępne badania sugerują bowiem, że german-72 może być pod tym względem wyjątkowy. Hai Ah Nam dodaje, że jedną z zalet metody Shell Model Monte Carlo jest możliwość doświadczalnej weryfikacji uzyskanych wyników. Uczona mówi, że już w tej chwili z jej zespołem skontaktowali się specjaliści, którzy chcieliby przeprowadzić odpowiednie eksperymenty. Na razie wciąż nie wiadomo, jakie konsekwencje może przynieść opisane odkrycie. Zależność pomiędzy nadprzewodnictwem, szybkim ruchem obrotowym i temperaturą to fascynujący temat, który można badać w odniesieniu do różnych systemów fizycznych - od jąder atomów po makroskopowe ferromagnetyki - mówi Witold Nazarewicz, dyrektor naukowy Holifield Radioactive Ion Beam Facility i pracownik University of Tennessee-Knoxville oraz Uniwersytetu Warszawskiego.

Rozmiary określonych rejonów kobiecego mózgu wahają się w czasie cyklu miesiączkowego. W przygotowaniu na owulację powiększają się one nawet o 2%. Mózg pań, które zażywają pigułki antykoncepcyjne, podlega innym zmianom. Zespół Belindy Pletzer z Uniwersytetu w Salzburgu posłużył się morfometrią bazującą na wokselach (ang. voxel-based morphometry, VBM). Dzięki temu uzyskał trójwymiarową mapę objętości istoty szarej. W eksperymencie wzięło udział 14 mężczyzn, 14 kobiet niekorzystających z pigułek hormonalnych i 14 pań, które je zażywały. Te ostatnie były skanowane dwa razy: raz we wczesnej fazie folikularnej, a więc przed jajeczkowaniem, i drugi w połowie fazy lutealnej, która trwa do krwawienia miesiączkowego. Okazało się, że w porównaniu do kobiet, u mężczyzn większe były 3 zakręty - hipokampa, przyhipokampowy i wrzecionowaty - a także ciało migdałowate oraz jądra podstawy. U pań więcej istoty szarej znaleziono zaś w korze przedczołowej oraz w zakrętach zaśrodkowm i przedśrodkowym. Efekty zależne od płci były modulowane przez fazy cyklu miesięcznego oraz antykoncepcję hormonalną. W porównaniu do fazy lutealnej, objętość istoty szarej prawych zakrętów wrzecionowatego i przyhipokampowego była w fazie folikularnej większa. Są to rejony zaangażowane w lokalizację przestrzenną i rozpoznawanie twarzy, Austriacy spekulują więc, że zbliżając się do najbardziej płodnego okresu cyklu, panie stają się wyczulone na najbardziej atrakcyjnego partnera. Trwa to bardzo krótko, bo wzrastający po owulacji poziom progesteronu z powrotem obkurcza wymienione zakręty. W zestawieniu z kobietami niezażywającymi pigułek, panie korzystające z tej formy antykoncepcji miały większe zakręty za- i przedśrodkowy, przyhipokampowy, wrzecionowaty, a także okolice skroniowe i przedczołowe. Pletzer wspomina też o móżdżku. Pigułka może akcentować typowo kobiece zachowania, takie jak doskonałe zdolności językowe i pamięciowe.

Dźwięki odtwarzane ludziom pogrążonym w śnie głębokim kierują przebiegiem konsolidacji wspomnień z poprzedniego dnia, ułatwiając przypominanie określonych wiadomości. Dotąd kiedy sprawdzano eksperymentalnie, czy wspomnienia są przetwarzane w czasie snu, koncentrowano się raczej na wypełnionej marzeniami sennymi fazie szybkich ruchów gałek ocznych REM. Naukowcy z Northwestern University wybrali jednak fazę NREM. Zebrali grupę 12 ochotników. Uczyli ich kojarzenia 50 obrazów z wybraną losowo lokalizacją na ekranie komputera. Każdemu obiektowi odpowiadał dźwięk, np. pękający kieliszek sparowano z odgłosem rozbijanego szkła. Próby z przesuwaniem przedmiotu na właściwe miejsce były prowadzone do momentu, aż badani całkiem nieźle radzili sobie z zadaniem. Po ok. 45 min treningu ochotnicy przechodzili do cichego, ciemnego pomieszczenia. Do skóry głowy przyczepiano elektrody. Dzięki nim monitorowano aktywność mózgu, łatwo więc było stwierdzić, czy ktoś śpi. Następnie bez wybudzania wolontariuszy zaczynano odtwarzanie 25 dźwięków. Przeprowadzone po zakończeniu drzemki testy ujawniły, że ludzie pamiętali lepiej od pozostałych lokalizację obiektów od słyszanych w czasie fazy NREM dźwięków. Gdy ich jednak o to pytano, nie wiedzieli, że w czasie odpoczynku cokolwiek się wydarzyło. Śpiąc, ludzie mogą odtwarzać przebieg dnia – co jedli na śniadanie, programy telewizyjne, które zobaczyli itp. Ale to my zdecydowaliśmy, jakie wspomnienia aktywują, nakłaniając ich do powtarzania lokalizacji poznanych godzinę wcześniej – wyjaśnia prof. Ken Paller. Uzyskane przez Amerykanów wyniki rodzą wiele pytań, np. czy aktorzy szybciej opanują rolę, gdy w czasie nocnego wypoczynku będzie im się odtwarzać przez głośniki kwestie? Albo czy niemowlę prędzej nauczy się języka rodziców, jeśli w czasie snu, na który przeznacza dużą część doby, usłyszy opanowywane słówka? Joel L. Voss zastanawia się, czy wspomnienia mogą być równie dobrze zaburzone, jak i wzmocnione. Na razie nie znamy odpowiedzi na żadne z tych pytań.