Vi mennesker kan være enda mer av universet enn vi forestilte oss. I følge en studie publisert i tidsskriftet Physical Review C, har nøytronstjerner og cellecytoplasma noe til felles: strukturer som ligner garasjer i flere etasjer. I 2014 undersøkte fysisk fysikk av kondensert stoff Greg Huber og kolleger biofysikken i disse formene - spiraler som forbinder jevnt fordelt ark - i endoplasmatisk retikulum. Huber og kollegene ga dem navnet Terasaki Ramps etter deres oppdager Mark Terasaki, en cellebiolog ved University of Connecticut.
Huber trodde at disse "parkeringshusene" var unike for myk materie (som innsiden av cellene) til han snublet over arbeidet til kjernefysiker Charles Horowitz ved Indiana State University. Ved hjelp av datasimuleringer fant Horowitz og teamet hans lignende former dypt i skorpen til nøytronstjerner.
"Jeg ringte Chuck og spurte om han var klar over at vi så slike strukturer i celler og kom med en modell for dem," sier Huber, visedirektør for Kavli Institute for Theoretical Physics ved University of California, Santa Barbara. "Dette var nyheter for ham, så jeg skjønte at vi kunne ha et fruktbart samarbeid."
Som et resultat av deres samarbeidsarbeid, som nevnt i Physical Review C, undersøkte de forholdet mellom to helt forskjellige modeller av materie.
Atomfysikere har en veldig presis terminologi for hele klassen av figurer de observerer i sine datamodeller av nøytronstjerner: kjernepasta. Den består av rør (spaghetti) og parallelle ark (lasagne), forbundet med spiralformer som minner om Terasaki-ramper.
"De ser på figurene vi ser i cellen," forklarer Huber.”Vi ser et rørformet nettverk, vi ser parallelle ark. Vi ser ark sammenkoblet av topologiske defekter, som vi kaller Terasaki ramper. Derfor er parallellene veldig dype."
Salgsfremmende video:
Likevel er fysikken deres annerledes. Vanligvis er et stoff preget av dets fase, en tilstand som er avhengig av termodynamiske variabler: tetthet (eller volum), temperatur og trykk - faktorer som avviker betydelig på det nukleære og det intracellulære nivået.
"For nøytronstjerner utgjør sterke kjernefysiske og elektromagnetiske krefter et kvantemekanisk problem," forklarer Huber. - I det indre av cellen er kreftene som holder membranene sammen fundamentalt entropiske og er relatert til å minimere den totale frie energien til systemet. Ved første øyekast er dette helt andre ting."
En annen forskjell er skala. I kjernefysiske tilfeller er disse strukturene basert på nukleoner som protoner og nøytroner, og disse byggesteinene måles med femtometre (10-15). Når det gjelder intracellulære membraner, måles målestokklengden i nanometer (10-9). Forskjellen mellom dem er ganske stor (10-6), men samtidig har de dager og de samme formene.
"Dette betyr at det er noe dypere enn vi forstår om hvordan vi modellerer et kjernefysisk system," sier Huber. "Når du har en tett samling av protoner og nøytroner, som på overflaten av en nøytronstjerne, kombineres sterke kjernekrefter og elektromagnetiske krefter for å skli deg inn i faser av materie som du ikke kan forutsi ved å se på små samlinger av nøytroner og protoner."
Likheten mellom strukturer begeistret teoretiske fysikere og kjernefysikere. Martin Savage, for eksempel, snublet over diagrammer fra et nytt verk på arXiv og ble veldig interessert. "Jeg var veldig overrasket over at en slik tilstand er i biologiske systemer," sier Savage, professor ved University of Washington. "Det er definitivt noe med det." I tillegg er likheten også veldig mystisk. Dette er bare begynnelsen.
ILYA KHEL
