Samstag Zitate: Ein harter Neutrino; Zeitpalindromzeit; Einschätzung von Tiergehirnen

15. Februar 2025

Bericht

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Von Chris Packham, Phys.org

Wie war dein Wochenende? Hast du schon von dem muskulösen Neutrino gelesen? Es ist großartig. Diese Woche haben wir auch über männliche Stabheuschrecken berichtet, die ihre reproduktive Funktion verlieren. Forscher suchen nach günstigeren Ansätzen, um eine Technologie zu entwickeln, die von Scotty in 'Star Trek IV' beschrieben wird. Physiker haben außerdem die Schaffung eines Singularitäten-freien Schwarzen Lochs durch reine Gravitation erforscht. Zusätzlich haben einige Theoretiker Hinweise auf zwei Zeitpfeile im quantenmechanischen Bereich gefunden, obwohl ich dich nicht mit Physiknachrichten überfluten möchte. Und die Komplexität der Vogelhirne hat sich unabhängig von Säugetieren entwickelt.

Tief im Mittelmeer bauen Forscher derzeit eine massive Installation namens KM3Net, ein Teleskop, das einen Kubikkilometer abdecken wird, wenn der Bau abgeschlossen ist. Es wird mehr als 6.000 Sensoren haben, ähnlich wie der oben abgebildete, die Neutrinos detektieren, die einzigen Teilchen, die diese trüben Tiefen erreichen können.

Neutrinos interagieren nur sehr schwach mit Baryonen und durchdringen in der Regel Materie wie elektrisch neutrale Geister. Die meisten von ihnen werden direkt durch das Teleskop und seine Sensoren hindurchgehen. Aber in extrem seltenen Fällen wird eines dieser Neutrinos mit einem Wassermolekül kollidieren und ein blaues Energiebündel erzeugen, das von den Sensoren wahrgenommen werden kann.

Nun, einige der Sensoren sind bereits in Betrieb und am 13. Februar 2023 hat KM3Net ein Neutrino entdeckt, das 30-mal energiereicher war als jede vorherige Beobachtung, die nach zwei Jahren Analyse diese Woche gemeldet wurde.

Das muskulöse Neutrino bewegte sich mit kolossaler Geschwindigkeit und hatte etwa 1 Billion Mal mehr Energie als ein medizinisches Röntgenbild. Die Forscher glauben, dass es aus einer Quelle im südlichen Himmel stammt und das Ergebnis eines massiven kosmischen Ereignisses wie einer Supernova oder einem aktiven galaktischen Kern ist. Leider kann KM3Net die genaue Position nicht bestimmen, da es in dieser Region des Weltraums viele potenzielle Kandidaten gibt.

Obwohl die Erfahrung der Zeit in eine Richtung offensichtlich erscheint, bevorzugen die Naturgesetze keine bestimmte Richtung. Viele physikalische Phänomene, wie die Bewegung eines Pendels, sehen gleich aus, egal ob man ein Video vorwärts oder rückwärts abspielt; die Physik berücksichtigt keine irreversiblen Prozesse, wie das Verschütten von Flüssigkeit über einen Tisch. In einer neuen Studie untersuchen Forscher der University of Surrey, ob die Wahrnehmung der Zeitrichtung aus dem quantenmechanischen Bereich entsteht.

Die Forscher schufen ein vereinfachtes Modellsystem, sodass sie nur das System selbst betrachten konnten, ohne die umfangreiche Umgebung. Und sie gingen davon aus, dass, wie im Universum, Energie und Information darin dissipieren und nie zurückkehren würden. Dies ermöglichte es ihnen, das Einweg-Erlebnis der Zeit zu untersuchen, obwohl die Zeit auf quantenmechanischer Ebene theoretisch in beide Richtungen verlaufen kann.

'Das Überraschende an diesem Projekt war, dass die Gleichungen trotz der Standardvereinfachung, die wir bei der Beschreibung offener quantenmechanischer Systeme vorgenommen haben, immer noch gleich verhielten, unabhängig davon, ob das System sich vorwärts oder rückwärts in der Zeit bewegte', sagt Thomas Guff, Erstautor der Veröffentlichung.

In einer Reihe von Studien hat eine multinationale Forschungskollaboration festgestellt, dass Vögel, Säugetiere und Reptilien trotz eines gemeinsamen Vorfahren unabhängig voneinander komplexe Hirne entwickelt haben. Obwohl die drei Gruppen Gehirne mit vergleichbaren Funktionen haben, folgten die embryonale Hirnentwicklung und Zelltypen alle unterschiedlichen evolutionären Wegen.

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Die Forscher konzentrierten sich auf die embryonale Entwicklung des Palliums, das bei Menschen für einzigartige kognitive Verarbeitungsfunktionen verantwortlich ist. Aber obwohl die Funktionen des Palliums bei Vögeln, Säugetieren und Reptilien ähnlich sind, haben sich die Entwicklungsmethoden und molekulare Identität ihrer Neuronen stark divergiert, als die drei Gruppen sich entwickelten. Speziell haben das Team mithilfe von räumlicher Transkriptomik herausgefunden, dass die für die sensorische Verarbeitung verantwortlichen Neuronen verschiedene Gensätze verwenden.

Der Co-Autor Fernando García-Moreno sagt: 'Unsere Studien zeigen, dass die Evolution mehrere Lösungen gefunden hat, komplexe Gehirne zu entwickeln. Vögel haben durch ihre eigenen Mechanismen anspruchsvolle neuronale Schaltkreise entwickelt, ohne den gleichen Weg wie Säugetiere zu gehen. Das ändert unser Verständnis der Gehirnevolution.'

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