Belegung

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Laut Nachrichten vom 22. Juli (Montag) lauten die Hauptinhalte bekannter ausländischer wissenschaftlicher Websites wie folgt:

Website „Science News“ (www.sciencenews.org)

Anregung durch LichtenergieSupraleitung ?Eine neue Studie entfacht die Debatte neu

Supraleiter Überträgt Strom bei niedrigen Temperaturen widerstandslos. Doch seit 2011 behaupten einige Wissenschaftler, dass bestimmte Materialien bei Temperaturen deutlich über den herkömmlichen Grenzwerten kurzzeitig Supraleitung zeigen können, wenn sie mit intensiven, ultrakurzen Laserpulsen getroffen werden.

Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass Kuprate ihr Reflexionsvermögen vorübergehend ändern, wenn sie Licht ausgesetzt werden. Diese Änderung bedeutet, dass der Widerstandsabfall nur eine Pikosekunde (eine Billionstelsekunde) dauern kann. Kritiker glauben jedoch, dass diese Veränderung durch andere Faktoren als die Supraleitung verursacht werden könnte.

Andrea Cavalleri, Physiker am Max-Planck-Institut in Deutschland, und sein Team berichteten kürzlich in der Zeitschrift Nature, dass das Kupfer im Experiment freigesetzt wird, nachdem es von Licht getroffen wird.Magnetfeld Sie glauben, dass dies ein Beweis für den Meissner-Effekt der Supraleitung ist. Dennoch wird diese Schlussfolgerung in akademischen Kreisen unterschiedlich akzeptiert und die Meinungen sind weiterhin geteilt.

Untersuchungen zeigen, dass Licht die Supraleitung zerstören kann, aber die Idee, dass Licht Supraleitung induziert, ist überraschend und umstritten. Deshalb untersuchten Cavalleri und seine Kollegen den Meissner-Effekt weiter. Sie konzentrierten sich auf Yttrium-Barium-Kupferoxide (YBCO), eine Klasse von Verbindungen, die Anzeichen lichtinduzierter Supraleitung zeigten.

Das Team nutzte einen Galliumphosphidkristall neben dem YBCO, um das Magnetfeld zu messen. Sie fanden heraus, dass, wenn YBCO ein Supraleiter würde, der Meissner-Effekt dazu führen würde, dass sein inneres Magnetfeld ausgestoßen würde. Wie sie beobachteten, würde dies dazu führen, dass die magnetische Feldstärke am Rand von YBCO zunimmt.

„Science Daily“-Website (www.sciencedaily.com)

1. Den Code der Wasserstoffversprödung knacken: Den Grundstein für eine bessere Vorhersage der Wasserstoffversprödung legen

Bei der Auswahl von Materialien für Infrastrukturprojekte werden Metalle häufig aufgrund ihrer Haltbarkeit ausgewählt. Wenn Metalle jedoch wasserstoffreichen Umgebungen ausgesetzt werden, werden sie spröde und versagen. Dieses Phänomen, bekannt als Wasserstoffversprödung, gibt Forschern seit Mitte des 19. Jahrhunderts Rätsel auf, da es unvorhersehbar ist und schwer zu beherrschen ist. Aktuelle Forschungsergebnisse, die in der Fachzeitschrift „Science Advances“ veröffentlicht wurden, bringen uns der zuverlässigen Vorhersage der Wasserstoffversprödung einen Schritt näher.

Die Studie war eine Zusammenarbeit zwischen Forschern der Washington and Lee University und der Texas A&M University. Sie untersuchten den Rissbildungsprozess in Inconel 725, einer Legierung auf Nickelbasis, die für ihre Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bekannt ist und zunächst einwandfrei und rissfrei war.

Derzeit gibt es mehrere Hypothesen, die versuchen, den Mechanismus der Wasserstoffversprödung zu erklären. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass eine der bekanntesten Annahmen – die wasserstoffverstärkte lokale Plastizität (HELP) – für diese Legierung nicht zutrifft.

Die Forscher fanden heraus, dass die Plastizität oder irreversible Verformung im Material nicht einheitlich ist, sondern auf bestimmte Bereiche beschränkt ist. Die HELP-Hypothese besagt, dass Risse aus Regionen mit der höchsten lokalen Plastizität entstehen. „Meines Wissens ist unsere Studie die erste, die in Echtzeit untersucht, wo ein Riss entsteht, und dabei herausgefunden hat, dass er nicht im Bereich der höchsten lokalen Plastizität beginnt.“

Die Verfolgung der Rissursprünge in Echtzeit ist von entscheidender Bedeutung. Als die Proben nach Auftreten der Risse untersucht wurden, war bereits Wasserstoff aus dem Material entwichen, so dass der Schadensmechanismus nicht nachvollziehbar war.

Die Bedeutung dieser Forschung besteht darin, dass sie dazu beiträgt, den Grundstein für bessere Vorhersagen der Wasserstoffversprödung zu legen. Da Wasserstoff in Zukunft wahrscheinlich eine saubere Energiealternative zu fossilen Brennstoffen werden wird, ist es von entscheidender Bedeutung, diese Fragilität zu antizipieren, um unerwartete Ausfälle in einer zukünftigen Wasserstoffwirtschaft zu verhindern.

2. Die kausale Struktur bestimmt, dass Bewusstsein in Computersimulationen nicht existieren kann

Kann künstliche Intelligenz Bewusstsein entwickeln? Dr. Wanja Wiese vom Zweiten Institut für Philosophie der Ruhr-Universität Bochum hält dies für unmöglich.In einem kürzlich in der Zeitschrift Philosophical Studies veröffentlichten Artikel untersucht Dr. Wiese die Bedingungen, die für die Existenz von Bewusstsein erforderlich sind, und identifiziert sieGehirn Es wurden Vergleiche mit Computern durchgeführt. Er stellte fest, dass es erhebliche Unterschiede zwischen Menschen und Maschinen gibt, insbesondere in der Organisation von Gehirnregionen, Gedächtnis und Recheneinheiten. Dr. Wiese glaubt: „Die kausale Struktur könnte ein wichtiger bewusstseinsrelevanter Unterschied sein.“

In seiner Forschung zitierte Dr. Wiese auch das Prinzip der freien Energie, das vom britischen Neurowissenschaftler Karl Friston vorgeschlagen wurde. Dieses Prinzip besagt, dass die Prozesse, die den Fortbestand selbstorganisierender Systeme, beispielsweise lebender Organismen, gewährleisten, als eine Form der Informationsverarbeitung angesehen werden können. Dazu gehört im menschlichen Körper die Regulierung wichtiger Parameter wie der Körpertemperatur, des Sauerstoffgehalts im Blut und des Blutzuckers. Eine ähnliche Informationsverarbeitung kann in einem Computer implementiert werden, allerdings reguliert der Computer weder seine Temperatur noch seinen Blutzuckerspiegel, sondern simuliert diese Prozesse nur.

Forscher glauben, dass das Bewusstsein ähnlich sein könnte. Wenn Bewusstsein für das Überleben von Vorteil ist, müssen nach dem Prinzip der freien Energie diejenigen physiologischen Prozesse, die zur Erhaltung des Organismus beitragen, Spuren bewusster Erfahrung behalten, die als Informationsverarbeitungsprozesse beschrieben werden können, die als „rechnerische Korrelationen des Bewusstseins“ bezeichnet werden. Obwohl dies in einem Computer möglich ist, müssen möglicherweise zusätzliche Bedingungen erfüllt sein, damit der Computer bewusste Erfahrungen nicht nur simulieren, sondern auch reproduzieren kann.

Daher analysiert Dr. Wiese in seinem Artikel die Unterschiede zwischen der Art und Weise, wie bewusste Lebewesen die rechnerischen Korrelate des Bewusstseins umsetzen, und der Art und Weise, wie Computer sie in Simulationen umsetzen. Er glaubt, dass die meisten dieser Unterschiede nichts mit dem Bewusstsein zu tun haben. Im Gegensatz zu elektronischen Computern ist unser Gehirn beispielsweise sehr energieeffizient, aber dies ist wahrscheinlich keine notwendige Voraussetzung für das Bewusstsein.

Ein weiterer wesentlicher Unterschied zwischen Computern und Gehirnen liegt jedoch in ihrer kausalen Struktur: Bei einem herkömmlichen Computer müssen Daten zunächst zur Verarbeitung aus dem Speicher in die Zentraleinheit geladen und dann wieder im Speicher gespeichert werden. Im Gehirn gibt es keine solche Trennung und die kausalen Zusammenhänge zwischen den Regionen nehmen unterschiedliche Formen an. Dr. Wiese glaubt, dass dies einer der Hauptunterschiede im Bewusstsein zwischen dem Gehirn und einem herkömmlichen Computer sein könnte.

Scitech Daily-Website (https://scitechdaily.com)

1. Es ist keine Science-Fiction: Forscher haben Metaoberflächen-Traktorstrahlen entwickelt

Forscher am australischen ARC Centre of Excellence for Translated Meta-Optical Systems (TMOS) haben die Entwicklung eines leichten Traktorstrahls vorangetrieben, der nicht-invasive medizinische Verfahren revolutionieren wird. Sie haben erhebliche Fortschritte bei der Entwicklung von Traktorstrahlen gemacht, die durch Metaoberflächen ermöglicht werden. Diese Strahlen ziehen Partikel an und sind von fiktiven Traktorstrahlen aus Science-Fiction-Romanen inspiriert. In einer in der Fachzeitschrift Acs Photonics veröffentlichten Studie beschreibt das Team, wie es elektromagnetische Strahlen nutzte, die von Silizium-Metaoberflächen erzeugt wurden. Frühere elektromagnetische Strahlen wurden von sperrigen Speziallichtmodulatoren (SLMs) erzeugt, aber die Größe und das Gewicht dieser Systeme verhinderten ihren Einsatz in Handgeräten. Die Metaoberfläche ist eine nur 1/2000 Millimeter dicke Schicht aus nanostrukturiertem Silizium. Das Team hofft, dass diese Technik eines Tages auf nicht-invasive Weise bei Biopsien eingesetzt werden könnte, im Gegensatz zu aktuellen Methoden wie der Verwendung von Pinzetten, die das umliegende Gewebe schädigen können.

Dieser spezielle elektromagnetische Strahl hat mehrere Vorteile gegenüber zuvor erzeugten elektromagnetischen Strahlen, da die erforderlichen Bedingungen für den Eingangsstrahl flexibler sind als bei früheren Strahlen, kein SLM erforderlich ist und seine Größe, sein Gewicht und sein Leistungsbedarf deutlich geringer sind als bei früheren Systemen.

„Die kompakte Größe und die hohe Effizienz dieses Geräts könnten zu innovativen zukünftigen Anwendungen führen“, sagten die Forscher. „Die Möglichkeit, Metaoberflächen zur Partikelextraktion zu verwenden, könnte sich auf das Biopsiefeld auswirken, indem sie durch einen weniger invasiven Ansatz Schmerzen reduziert.“

2. Das fehlende Teil im Puzzle chronischer Schmerzen?Neu entdeckte Proteinfunktion

Ein Forschungsteam am Max-Delbrück-Centrum in Deutschland hat eine neue Rolle des PIEZO2-Proteins bei der Förderung chronischer Schmerzüberempfindlichkeit entdeckt. Die Entdeckung bietet einen potenziellen neuen Weg für schmerzlindernde Medikamente und könnte Aufschluss darüber geben, warum Behandlungen, die sich auf spannungsgesteuerte Natriumkanäle konzentrieren, als klinische Lösungen unterdurchschnittliche Ergebnisse erzielt haben. Die Studie wurde in Brain, einer führenden neurologischen Fachzeitschrift, veröffentlicht.

Das PIEZO2-Protein bildet Ionenkanäle in menschlichen Sinnesrezeptoren. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass Ionenkanäle an der Übertragung von Berührungen an das Gehirn beteiligt sind. Menschen mit „Funktionsverlust“-Mutationen im PIEZO2-Gen reagieren weniger empfindlich auf sanfte Berührungen oder Vibrationen. Im Gegensatz dazu werden bei Patienten mit PIEZO-„Gain-of-Function-Mutationen“ häufig komplexe Entwicklungsstörungen diagnostiziert. Ob Gain-of-Function-Mutationen jedoch mit mechanischer Überempfindlichkeit verbunden sind, wurde nie nachgewiesen.

Um diesen Zusammenhang zu untersuchen, schufen die Forscher zwei sogenannte „Gain-of-Function“-Mäuse, die jeweils eine andere Version des mutierten PIEZO2-Gens tragen. Mit elektrophysiologischen Methoden maßen die Forscher die elektrische Aktivität sensorischer Neuronen, die aus gentechnisch veränderten Mäusen isoliert wurden. Sie fanden heraus, dass Mutationen im PIEZO2-Gen nicht nur erwartungsgemäß Berührungsrezeptoren sensibilisierten, sondern auch Nozizeptoren – Neuronen, die schmerzhafte mechanische Stimulation wahrnehmen – deutlich empfindlicher gegenüber mechanischer Stimulation machten.

Darüber hinaus fanden die Forscher heraus, dass Nozizeptoren durch mechanische Stimulation, typischerweise eine leichte Berührung, aktiviert werden.

Diese Studie ist die erste, die Gain-of-Function-Mutationen im PIEZO2-Gen mit Schmerzrezeptoren in Verbindung bringt. Die Ergebnisse legen nahe, dass ein spezifischer Aspekt des Öffnungsmechanismus des PIEZO2-Kanals mit neuen Schmerzmitteln angegangen werden könnte. (Liu Chun)