Merkwürdiger Zustand Der Materie Im Hühnerauge

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Wissenschaftler sagen, dass sie im auge eines huhns einen möglicherweise neuen zustand der materie entdeckt haben, der als "gestörte hyperuniformität" bezeichnet wird.

In der Biologie wurde noch nie ein Zustand beobachtet, der als "gestörte Hyperuniformität" bezeichnet wird.

Diese Anordnung von Partikeln scheint über kleine Entfernungen unorganisiert zu sein, weist jedoch eine verborgene Reihenfolge auf, die es dem Material erlaubt, sich sowohl wie ein Kristall als auch eine Flüssigkeit zu verhalten.

Die Entdeckung kam, als die Forscher Kegel untersuchten, winzige lichtempfindliche Zellen, die die Wahrnehmung von Farbe in den Augen von Hühnern ermöglichen. [Die 9 größten ungelösten Geheimnisse der Physik]

Für Hühner und andere Vögel, die tagsüber am aktivsten sind, gibt es diese Fotorezeptoren in vier verschiedenen Farbvarianten - violett, blau, grün und rot - und einem fünften Typ zum Erfassen von Lichtwerten. Jeder Kegeltyp hat eine andere Größe.

Diese Zellen werden zu einer einzigen Gewebeschicht auf der Netzhaut zusammengepresst. Viele Tiere haben Zapfen in einem offensichtlichen Muster angeordnet. Insektenzapfen sind zum Beispiel in einem sechseckigen Schema angeordnet. Die Zapfen in den Hühneraugen scheinen inzwischen in Unordnung zu sein.

Forscher, die ein Computermodell zur Nachahmung der Anordnung von Hühnerkegeln entwickelten, entdeckten eine überraschend ordentliche Konfiguration.

Um jeden Kegel herum befindet sich ein sogenannter Ausschlussbereich, der andere Kegel derselben Sorte daran hindert, zu nahe zu kommen. Dies bedeutet, dass jeder Kegeltyp seine eigene einheitliche Anordnung hat, aber die fünf verschiedenen Muster der fünf verschiedenen Kegeltypen sind ungeordnet übereinandergeschichtet, sagen die Forscher.

"Da die Zapfen unterschiedlich groß sind, kann das System nicht leicht in einen kristallinen oder geordneten Zustand übergehen", erklärte der Forschungsforscher Salvatore Torquato, Professor für Chemie an der Princeton University, in einer Erklärung. "Das System ist frustriert, wenn es darum geht, die optimale Lösung zu finden. Dies wäre die typische geordnete Anordnung. Während das Muster ungeordnet sein muss, muss es auch so einheitlich wie möglich sein. Daher ist ungeordnete Hyperuniformität eine ausgezeichnete Lösung."

Materialien in einem Zustand ungeordneter Hyperuniformität sind wie Kristalle, da sie die Dichte der Partikel über große räumliche Abstände hinweg konstant halten, sagten Torquato und Kollegen. Diese Systeme sind aber auch wie Flüssigkeiten, weil sie in alle Richtungen die gleichen physikalischen Eigenschaften haben.

Forscher sagen, dies könnte das erste Mal sein, dass gestörte Hyperuniformität in einem biologischen System beobachtet wurde; Bisher war es nur in physikalischen Systemen wie flüssigem Helium und einfachen Plasmen zu sehen.

Für Hühneraugen spekulieren die Forscher, diese Kegelanordnung erlaubt es den Vögeln, das einfallende Licht gleichmäßig abzutasten. Die Ingenieure könnten in der Lage sein, sich von ungeordneter Hyperuniformität in der Natur inspirieren zu lassen, um optische Schaltkreise und Lichtdetektoren zu schaffen, die empfindlich oder gegen bestimmte Lichtwellenlängen resistent sind, sagen die Forscher. Ihre Ergebnisse wurden am 24. Februar in der Zeitschrift Physical Review E veröffentlicht.

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