пятница, 27 января 2012 г.

Космология в чашке Петри

Космология в чашке ПетриГруппа профессора Иоганнеса Блайбеля (Johannes Bleibel) из Института интеллектуальных систем им. Макса Планка (Штутгарт, Германия) обнаружила, что микрочастицы, заключённые в жидкости, демонстрируют коллективную динамику, которая подчиняется, казалось бы, совершенно не связанным между собой законам. Эти законы демонстрируют плавность перехода от дальнодействующих сил гравитационного притяжения, заставляющих вспомнить о космологической картине устройства Вселенной, к близкодействующим силам притяжения и отталкивания.

Авторы обратились к использованию коллоидных частиц, которые крупнее обычных молекул, но при этом достаточно малы, чтобы бы их можно было увидеть невооруженным глазом. Частицы, собранные на границе раздела фаз между двумя несмешивающимися жидкостями, стремились образовать монослой. Таким образом получалась двумерная модель, в которой частицы размером более одного микрона деформировали фазовый раздел под действием своего веса и генерировали дальнодействующие силы притяжения, очень похожие на гравитацию в двумерном пространстве. Так частицы собирались в кластеры.

Для симуляции дальнодействующих сил, существующих между частицами, учёные обратились к методу численного моделирования, используя в качестве основы представление о случайном тепловом движении частиц, известном как броуновское. Пригодилась и формальная аналогия между силами так называемого капиллярного притяжения (дальнодействующее взаимодействие, осуществляемое через деформацию фазового раздела) и гравитационным притяжением. Был использован также популярный метод «частица-сетка», получивший в англоязычной литературе название PM, или Particle-Mesh (обычно он применяется для моделирования самогравитирующих жидкостей, что соответствует коллапсирующей системе, сжимающейся под действием её собственной гравитации).

Авторы установили, что на коротких расстояниях, длина которых определяется как размером частиц, так и природой фазового раздела, силы дальнего взаимодействия более себя не проявляют, а поведением системы управляют силы ближнего действия. Это означает, что для систем с линейными размерами, превосходящими расстояния, где работают только силы ближнего действия, характерна тенденция к самопроизвольному сбору в кластеры, которые, в конце концов, самопроизвольно же соберутся в один большой кластер.

Считается, что результаты работы могут быть применены к изучению поведения и устойчивости наноразмерных систем.

Отчёт об исследовании опубликован в European Physical Journal E.

Подготовлено по материалам PhysOrg.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Другие новости науки и техники":

В Mitsubishi создана защитная пленка для гибких солнечных батарей
Полимерное подразделение корпорации Mitsubishi (Mitsubishi Plastics Inc.) разработало защитную пленку для гибких солнечных батарей с экстремально высокой водонепроницаемостью (10-4 г/м2 в день). И хотя при этом не сообщается, при какой относительной влажности снимались показания, всё равно материал предлагает как минимум в 100 раз более эффективную защиту от влаги, чем та, которую обеспечивает с...
  (читать дальше)

Заселение Америки жителями Алтая происходило 15—20 тысяч лет назад
Сегодня часто можно услышать мнение, что «Наука в России умерла» и не способна ни на что, кроме популистских мероприятий. Однако это не так. В нашей стране успешно работает ряд лабораторий и групп, исследования которых по достоинству оценены в мировом научном сообществе. Именно о таких работах «Газета.Ru» рассказывает в рамках сюжета «Россия пишет». Он посвящен публикациям российских ученых в в...
  (читать дальше)

Twitter сможет подвергать цензуре контент в отдельных странах мира
Сервис микроблогов Twitter с сегодняшнего дня сможет скрывать определенный контент сайта для пользователей в отдельных странах мира по требованию властей этих стран, сообщает корпоративный блог Twitter. До сих пор Twitter мог ограничить распространение того или иного контента только одним способом - удалив его с сайта и сделав его таким образом недоступным для пользователей сервиса по всему миру...
  (читать дальше)

Глаза пауков "размывают" изображение для оценки расстояния - ученые
Пауки-скакуны оценивают расстояние до своей жертвы при помощи "размытия" изображения, которое позволяет им вычислять точную дистанцию до цели по тому, насколько нечетким становится зеленый компонент картинки на сетчатке их передних глаз, заявляют японские биологи в статье, опубликованной в журнале Science. Позвоночные и беспозвоночные животные используют несколько методов определения расстояния ...
  (читать дальше)

Соцсеть Google+ снизила возрастную планку пользователей с 18 до 13 лет
Интернет-компания Google разрешила регистрацию в своей социальной сети Google+ пользователям начиная с 13 лет и добавила ряд функций, которые призваны защитить их личные данные, сообщил вице-президент Google+ по продуктам Брэдли Хоровиц (Bradley Horowitz) в своем блоге. До сих пор регистрация в Google+ была формально разрешена для пользователей старше 18 лет. Однако теперь создать аккаунт в соцс...
  (читать дальше)

Испытан перспективный «атомарный» рентгеновский лазер
Группа физиков из США опубликовала результаты испытаний «атомарного» рентгеновского лазера с высокой стабильностью длины волны излучения. Экспериментальная схема, реализованная американцами, довольно проста и была предложена более 40 лет назад. Роль одного из двух основных её элементов — устройства накачки — сыграл мощнейший рентгеновский лазер Linac Coherent Light Source (LCLS), о котором мы се...
  (читать дальше)

В эксперименте получена чрезвычайно горячая плотная плазма
Интернациональная группа физиков экспериментально зарегистрировала образование плазмы с плотностью твёрдого тела и чрезвычайно высокой температурой. Работа была выполнена в американской Национальной ускорительной лаборатории SLAC, где размещается уникальный рентгеновский лазер Linac Coherent Light Source (LCLS), построенный по схеме лазера на свободных электронах. Излучение здесь генерируется мо...
  (читать дальше)

Таинственный археоптерикс умел летать и напоминал ворону
Загадочный археоптерикс, полуящерица-полуптица, скорей всего, умел хорошо летать и цветом оперения напоминал ворону, установили палеонтологи, рассмотревшие окаменелое перо крылатого динозавра в электронный микроскоп. Ответы на некоторые загадки, связанные с этим причудливым животным, удалось получить группе палеобиологов из Университета Брауна. Используя новые методы анализа ископаемых останко...
  (читать дальше)

Создана искусственная мембрана для искусственной клетки
Используя недавно открытую химическую реакцию (в 2002 году Шарплес и Мелдаль предложили так называемую click-реакцию CuAAC), учёные сумели создать самособирающуюся клеточную мембрану, своего рода конверт-оболочку, которая заключает в себе весь клеточный материал и в то же время является участником многих химических реакций, необходимых для жизни клеток. Разработка искусственной мембраны — резуль...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)