准晶体:现在热-

在1945年罕见的准晶体中发现trinitite形成三位一体的测试

研究表明其他准晶体可能形成照明罢工,流星的影响。

一个亮红色的岩石在白色的背景下。
扩大 /红色trinitite样本包含了准晶体。它成立于1945年首次核爆炸之后——著名的圣三一考试Alamorgordo轰炸范围在新墨西哥州。
卢卡·宾迪和保罗·j·斯坦哈特

第一颗原子弹的爆炸在1945年三一测试产生如此极端的温度和压力,周围的沙子融合成一个叫做trinitite玻璃材料。物理学家们已经发现了一种罕见的材料称为准晶体的trinitite样本。根据一篇新论文发表在《美国国家科学院学报》上,使发现的最古老的人为准晶体还清楚。

晶体的定义假定原子的精确对称的订购周期模式,一遍遍在三维晶格。看起来一样的模式,无论哪个方向你看他们,但准晶体是不同的。他们显然遵循数学规则,但每个细胞都有一个稍微不同的细胞附近的配置,而不是重复相同的模式。正是这种独特的结构,给出了准晶体不同寻常的特性。

思考瓷砖浴室地板上。瓷砖只能在某些对称形状(三角形、正方形或六边形);否则,你无法把它们组合在一起没有留下空白和重叠的瓷砖。五角大楼,二十面体,类似形状不同的对称性,从不精确重复就不会工作除了在准晶体的情况下,自然决定的地方可以工作。诀窍是填补空缺与其他种类的原子形状创建可能非周期结构。

准周期的二维模式。
扩大 /准周期的二维模式。
费尔南多·格瓦拉Vasquez

准晶体的发现使得一个一级棒的故事。你有科学的失败者,一个以色列物理学家名叫丹尼尔•谢赫特曼是谁检查的样本aluminum-manganese合金在1982年与电子显微镜。这个实验涉及跳跃电子的原子在一个示例中,创建亮区和暗区表示原子的位置。谢赫特曼注意到一个奇怪的,非周期衍射模式:一个看似不可能十倍对称。据说,他自言自语,“Eyn兴高采烈花王”(希伯来语为“不可能有这样的生物”),因为它是已知的明显违反规则的晶体学150多年前建立的。

谢赫特曼的同事们可以理解的怀疑;嘲笑他忍受少或许是可以理解的(当时他的实验室主任讽刺地建议他重读他的晶体学教科书)。但是谢赫特曼坚持了下去,最终革新,重新定义什么构成晶体的科学共识。这些天,准晶体几乎是家常便饭,超过100个品种经常在实验室合成和用于手术器械,LED灯泡,不粘煎锅(他们都是很好的绝缘体,因为他们表现出这样的导热性差)。和谢赫特曼收到2011年诺贝尔化学奖。

准晶体的发现在2008年再次引起了轰动第一个知道天然准晶体。普林斯顿大学物理学家保罗·斯坦哈特正在研究一个博物馆收集岩石属于大学的佛罗伦萨的卢卡·宾迪和注意到的非周期结构表明准晶体的一个样本。收集的样本,在1979年,来自一个陨石降落在俄罗斯Koryak山脉。斯坦哈特组织探险地区和梳理的冰冻苔原拖拉机汽车。这就是他发现更多的陨石碎片含有准晶体。

高分辨率电子显微镜图像的自然准晶体Khatyrka陨石中找到。
扩大 /高分辨率电子显微镜图像的自然准晶体Khatyrka陨石中找到。

就像我写在Gizmodo2016年,加州理工学院的保罗•Asimow斯坦哈特,和其他人发现准晶体的形成的可能机制在所谓Khatyrka陨石。他们受到某些罕见的材料极强的冲击波,结果表明,准晶体可能形成在洛奇的身体碰撞在小行星带向地球坠落陨石。

科学家已经确定,Khatyrka陨石经历了某种冲击事件之前它跌至Earth-most可能从一个小行星带中的碰撞与另一个对象在早期的太阳系。所以Asimow。带样品copper-aluminum alloy-similar在作文中的icosahedrite meteorite-put到室,并震惊了钽胶囊产生相当于200000个大气压。

现在斯坦哈特,Asimow,声称,和其他几个同事一篇新论文宣布发现了一种以前未知的准晶体的方法红色trinitite从第一个原子弹的爆炸。在这种情况下,我们知道在哪里以及如何形成的准晶体由于曼哈顿计划的历史记录。

背散射扫描电子显微镜图像的研究包含准晶体的金属液滴。
扩大 /背散射扫描电子显微镜图像的研究包含准晶体的金属液滴。
卢卡·宾迪和保罗·j·斯坦哈特

日出之前1945年7月16日在隐蔽的新墨西哥州阿拉莫戈多轰炸范围在新墨西哥沙漠中央,一个原型核弹绰号“小玩意”升起的一个100英尺高的塔,引爆了。爆炸蒸发产生的钢铁塔和蘑菇云上升到超过38000英尺。爆炸的热量融化周围的沙质土壤塔轻微放射性,玻璃外壳现在被称为trinitite。冲击波是强大到足以打破windows 120英里远。

trinitite的形成主要来自沙组成的石英和长石,给它一个经典的绿色的颜色。但是有少样本,红色的色调,也富含金属,因为沙子熔融的金属测试塔和录音设备,特别是铜氧化物蒸发的输电线路。研究人员最感兴趣的这些样品,因为迄今为止已知的准晶体金属合金。

团队第一次使用背散射电子显微镜的样品寻找各种金属可能房子准晶体的斑点。研究人员然后把孤立金属团在电子探针和样品进行单晶x射线衍射分析。结果:鉴定准晶体的5倍,3倍,双重的对称性,由铁、硅、铜、和钙。在硅生产这种结构需要核冲击波的极端高温和压力,尽管准晶体可以在另一个极端条件下,如闪电击中岩石或沉积物生成电筒

结合x射线的抛光面地图样本,表明Ca-Si-Al化学成分变化。
扩大 /结合x射线的抛光面地图样本,表明Ca-Si-Al化学成分变化。
卢卡·宾迪和保罗·j·斯坦哈特

“硅的主导地位在其结构截然不同,”瓦Molinero,犹他大学的理论化学家谁不是一个研究报告的合著者,告诉《自然》杂志。“然而,许多准晶体已经在实验室里合成后,我发现真正有趣的是,他们在本质上是稀缺的。“斯坦哈特提出一个可能的解释,表明的不寻常的组合可以解释他们的稀有元素和安排。

在未来,它可能会用自定义创建准晶体磁或电属性。犹他大学的科学家已经证明,超声波可以用来组织碳纳米颗粒在水中发现准晶体到相同的非周期模式,根据发表的一篇论文上个月在物理评论快报。

合著者费尔南多·格瓦拉和他的合作者建立四对超声波传感器在一个八角形的形状,然后把碳纳米颗粒悬浮在水内实验八边形。然后他们打开了换能器,超声波引导纳米颗粒进入准周期的安排。应该有可能创建一个实际的材料模式通过暂停纳米颗粒在液体聚合物,可以治愈和硬化一旦模式。

“准晶体已被证明比类似的周期性或硬无序材料。他们还可以导电或散射波的方式不同于晶体,”说格瓦拉。“至关重要的是,用这种方法,我们可以创建2 d或3 d的准周期的材料,基本上可以有任何常见的准周期的对称性,通过选择我们如何安排超声波传感器和驱动器。”

DOI: PNAS上,2021年。10.1073 / pnas.2101350118

DOI:物理评论快报》,2021年版。10.1103 / PhysRevLett.126.145501(对必须)。

85年读者评论

  1. 我猜有其他材料形成的强烈的热量,你不会找到地球表面的任何地方。
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  2. 血石块
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  3. 有趣。谢谢珍妮花。我很熟悉这个词但不构成准晶体。
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  4. 这就是为什么我订阅arstechnica。伟大的阅读。
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  5. >五角大楼,二十面体,类似形状不同的对称性从未精确重复就不会工作除了在准晶体的情况下,自然决定他们可以工作的地方。

    只是一个学究:五角大楼可以适用于瓷砖(或将基于战略地图等)。它不会使用等边五边形,但它可以与其他形式的。
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  6. 有趣的是,就不会有如此多的抗非周期准晶体的概念在1980年代中期,由于非周期花砖拓扑学家变成了一个“东西”在1960年代中期开始。考虑拓扑花砖和晶体之间的密切关系,我也期待这样的科学家至少熟悉拓扑瓷砖之间的一般趋势的人。猜不是。
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  7. King_DuckZ写道:
    应该以某种方式使它不那么糟糕,我和其他人在这个星球上仍然有一定量的放射性原子在我们的骨骼,分散的环境中在过去的世纪,因为美国和其他一些愚蠢的国家认为它是个好主意做核爆炸的打吗?


    取决于如果你认为学校的核扩散和疯狂的原因是我们没有WW3(和学校的代理认为我们当前系统的战争比总同行和近乎旗鼓相当的超级大国之间的战争)。
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  8. 关于起源的故事,值得一提的是,尽管他们的身体确实是第一次观察到的年代,准晶体的理论存在五重对称其实是知道彭罗斯在1974年以来。(和去年彭罗斯获得了诺贝尔物理学奖,但这是完全无关的工作。)
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  9. King_DuckZ写道:
    应该以某种方式使它不那么糟糕,我和其他人在这个星球上仍然有一定量的放射性原子在我们的骨骼,分散的环境中在过去的世纪,因为美国和其他一些愚蠢的国家认为它是个好主意做核爆炸的打吗?

    你也担心放射性碳14的大约750万亿个原子在你的身体?
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  10. Martin123写道:
    关于起源的故事,值得一提的是,尽管他们的身体确实是第一次观察到的年代,准晶体的理论存在五重对称其实是知道彭罗斯在1974年以来。(和去年彭罗斯获得了诺贝尔物理学奖,但这是完全无关的工作。)

    我正要评论如何描述和准晶体的图片让我想起了彭罗斯拼图…不知道是真的密切相关。
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  11. 这是一篇好文章。我只是要脱脂,但最终完全从事故事和数据。+

    当然,我们都知道准晶体的真正目的。你穿一条项链来促进良好的健康和财富。
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  12. 会让你想知道其他研究人员以及建设和维护放在附近的地面爆炸的“便士在铁轨”的好奇心吗?
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  13. King_DuckZ写道:
    应该以某种方式使它不那么糟糕,我和其他人在这个星球上仍然有一定量的放射性原子在我们的骨骼,分散的环境中在过去的世纪,因为美国和其他一些愚蠢的国家认为它是个好主意做核爆炸的打吗?


    取决于如果你认为学校的核扩散和疯狂的原因是我们没有WW3(和学校的代理认为我们当前系统的战争比总同行和近乎旗鼓相当的超级大国之间的战争)。

    或者更微妙的学派,我们真的不能确定为什么没有使用核武器(外的测试)自前两个,但我们并不真正感兴趣重新运行实验,看看我们得到不同的结果。

    几乎全部完成了,到目前为止。从漏水的武器生产设施和大气背景辐射测试是零,但远远低于许多其他风险的健康风险,我们似乎只是耸耸肩,甚至远低于许多常见的生活方式的风险(如不良的饮食和锻炼习惯)。我们还没有核交换。我们还没有大规模的冲突在世界大国拉一战还是二战。让我们关注如何保持这种模式,而不是花大量的精力在创造冲突在过去这些决策。(注意:分析过去的学习经验或者只是作为一个学术活动是一回事。煽动冲突等基于过去的动作是我建议的是无益的。)
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  14. 这是一篇好文章。我只是要脱脂,但最终完全从事故事和数据。+

    当然,我们都知道准晶体的真正目的。你穿一条项链来促进良好的健康和财富。

    你理解错了。

    你穿水晶来促进健康和财富。

    你穿准晶体,促进健康和财富。

    ,)
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  15. 不是来自星球大战?
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  16. King_DuckZ写道:
    应该以某种方式使它不那么糟糕,我和其他人在这个星球上仍然有一定量的放射性原子在我们的骨骼,分散的环境中在过去的世纪,因为美国和其他一些愚蠢的国家认为它是个好主意做核爆炸的打吗?


    取决于如果你认为学校的核扩散和疯狂的原因是我们没有WW3(和学校的代理认为我们当前系统的战争比总同行和近乎旗鼓相当的超级大国之间的战争)。


    冷战没有结束,他们只是假装它一段时间。

    中国、俄罗斯和美国在冲突和它可能不再涉及核能但它仍然涉及核武器。
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  17. 这是一篇好文章。我只是要脱脂,但最终完全从事故事和数据。+

    当然,我们都知道准晶体的真正目的。你穿一条项链来促进良好的健康和财富。

    或者一个手镯来降低你的高尔夫球得分。
    479个帖子|注册
  18. >五角大楼,二十面体,类似形状不同的对称性从未精确重复就不会工作除了在准晶体的情况下,自然决定他们可以工作的地方。

    只是一个学究:五角大楼可以适用于瓷砖(或将基于战略地图等)。它不会使用等边五边形,但它可以与其他形式的。


    你的迂腐引导我:五边形的瓷砖。谢谢。:)
    3732个帖子|注册
  19. adpenner@tpn写道:
    这是一篇好文章。我只是要脱脂,但最终完全从事故事和数据。+

    当然,我们都知道准晶体的真正目的。你穿一条项链来促进良好的健康和财富。

    或者一个手镯来降低你的高尔夫球得分。

    黏糊糊的东西告诉我,插入我的子宫,我告诉他们把他们在其他地方
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  20. >五角大楼,二十面体,类似形状不同的对称性从未精确重复就不会工作除了在准晶体的情况下,自然决定他们可以工作的地方。

    只是一个学究:五角大楼可以适用于瓷砖(或将基于战略地图等)。它不会使用等边五边形,但它可以与其他形式的。

    我以为你想六边形?你可以瓷砖五角大楼,但只在一个交替模式。
    3503个帖子|注册
  21. sonolumi写道:
    >五角大楼,二十面体,类似形状不同的对称性从未精确重复就不会工作除了在准晶体的情况下,自然决定他们可以工作的地方。

    只是一个学究:五角大楼可以适用于瓷砖(或将基于战略地图等)。它不会使用等边五边形,但它可以与其他形式的。


    你的迂腐引导我:五边形的瓷砖。谢谢。:)



    Wooow,这就是你所谓的兔子洞,肯定很有趣。
    26日发布|注册
  22. 丹Homerick写道:
    >五角大楼,二十面体,类似形状不同的对称性从未精确重复就不会工作除了在准晶体的情况下,自然决定他们可以工作的地方。

    只是一个学究:五角大楼可以适用于瓷砖(或将基于战略地图等)。它不会使用等边五边形,但它可以与其他形式的。

    我以为你想六边形?你可以瓷砖五角大楼,但只在一个交替模式。


    你可以瓷砖五角大楼,上面看到我的评论。每个内部简单的五角大楼,108度角和等长的不会,至少不是平面。

    作者使用这个词五角大楼的广泛理解意义上的公平。与更正式的定义排除非凸n-gons或自交最终被一个数学几何课而不是关于准晶体的一篇有趣的文章。
    3732个帖子|注册
  23. sonolumi写道:
    丹Homerick写道:
    >五角大楼,二十面体,类似形状不同的对称性从未精确重复就不会工作除了在准晶体的情况下,自然决定他们可以工作的地方。

    只是一个学究:五角大楼可以适用于瓷砖(或将基于战略地图等)。它不会使用等边五边形,但它可以与其他形式的。

    我以为你想六边形?你可以瓷砖五角大楼,但只在一个交替模式。

    你可以瓷砖五角大楼,上面看到我的评论。每个内部简单的五角大楼,108度角和等长的不会,至少不是平面。

    作者使用这个词五角大楼的广泛理解意义上的公平。与更正式的定义排除非凸n-gons或自交最终被一个数学几何课而不是关于准晶体的一篇有趣的文章。

    是的,我认为这篇文章可以只是说“普通多边形”,但这是一个非常小的没用的人选择。

    我没有意识到有很多不同的五角瓷砖。现在我想重做我的浴室,有不同的五角花砖随处可见。(试图找出如何削减必要的精度使我的头很疼,虽然)。

    即使我可以完成它,我用完热水盯着墙壁,我淋浴。
    1271个帖子|注册
  24. 钽胶囊什么?我看到duckduck钽电容器。
    716个帖子|注册
  25. hagmanti写道:
    sonolumi写道:
    丹Homerick写道:
    >五角大楼,二十面体,类似形状不同的对称性从未精确重复就不会工作除了在准晶体的情况下,自然决定他们可以工作的地方。

    只是一个学究:五角大楼可以适用于瓷砖(或将基于战略地图等)。它不会使用等边五边形,但它可以与其他形式的。

    我以为你想六边形?你可以瓷砖五角大楼,但只在一个交替模式。

    你可以瓷砖五角大楼,上面看到我的评论。每个内部简单的五角大楼,108度角和等长的不会,至少不是平面。

    作者使用这个词五角大楼的广泛理解意义上的公平。与更正式的定义排除非凸n-gons或自交最终被一个数学几何课而不是关于准晶体的一篇有趣的文章。

    是的,我认为这篇文章可以只是说“普通多边形”,但这是一个非常小的没用的人选择。

    我没有意识到有很多不同的五角瓷砖。现在我想重做我的浴室,有不同的五角花砖随处可见。(试图找出如何削减必要的精度使我的头很疼,虽然)。

    即使我可以完成它,我用完热水盯着墙壁,我淋浴。


    可能我建议我画这两种模式。如果你得到正确的角度可以把凸和非凸结合在一起。

    图像
    3732个帖子|注册
  26. hagmanti写道:
    sonolumi写道:
    丹Homerick写道:
    >五角大楼,二十面体,类似形状不同的对称性从未精确重复就不会工作除了在准晶体的情况下,自然决定他们可以工作的地方。

    只是一个学究:五角大楼可以适用于瓷砖(或将基于战略地图等)。它不会使用等边五边形,但它可以与其他形式的。

    我以为你想六边形?你可以瓷砖五角大楼,但只在一个交替模式。

    你可以瓷砖五角大楼,上面看到我的评论。每个内部简单的五角大楼,108度角和等长的不会,至少不是平面。

    作者使用这个词五角大楼的广泛理解意义上的公平。与更正式的定义排除非凸n-gons或自交最终被一个数学几何课而不是关于准晶体的一篇有趣的文章。

    是的,我认为这篇文章可以只是说“普通多边形”,但这是一个非常小的没用的人选择。

    我没有意识到有很多不同的五角瓷砖。现在我想重做我的浴室,有不同的五角花砖随处可见。(试图找出如何削减必要的精度使我的头很疼,虽然)。

    即使我可以完成它,我用完热水盯着墙壁,我淋浴。

    只是翻新你的浴室在双曲平面上。然后你可以简单的瓷砖与常规的五角大楼。,)
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  27. 有趣的文章相同的主题:准晶体结构导致很不祥的x射线衍射模式,适合产卵的核试验。
    https://twitter.com/BadAstronomer/statu…46120 ? s = 20
    编辑:直接形象,以避免点击:
    图像
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  28. 原谅我的挑剔,新墨西哥州阿拉莫戈多,不是Alamorgordo,图中标题。
    175个帖子|注册
  29. lewax00写道:
    Martin123写道:
    关于起源的故事,值得一提的是,尽管他们的身体确实是第一次观察到的年代,准晶体的理论存在五重对称其实是知道彭罗斯在1974年以来。(和去年彭罗斯获得了诺贝尔物理学奖,但这是完全无关的工作。)

    我正要评论如何描述和准晶体的图片让我想起了彭罗斯拼图…不知道是真的密切相关。


    好的视频关于这个话题: https://www.youtube.com/watch?v=48sCx-wBs34
    24956个帖子|注册
  30. CraigJ写道:
    lewax00写道:
    Martin123写道:
    关于起源的故事,值得一提的是,尽管他们的身体确实是第一次观察到的年代,准晶体的理论存在五重对称其实是知道彭罗斯在1974年以来。(和去年彭罗斯获得了诺贝尔物理学奖,但这是完全无关的工作。)

    我正要评论如何描述和准晶体的图片让我想起了彭罗斯拼图…不知道是真的密切相关。


    好的视频关于这个话题: https://www.youtube.com/watch?v=48sCx-wBs34


    哈哈我只是来这里从Veritasium发布视频!
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  31. BatCrapCrazy写道:
    CraigJ写道:
    lewax00写道:
    Martin123写道:
    关于起源的故事,值得一提的是,尽管他们的身体确实是第一次观察到的年代,准晶体的理论存在五重对称其实是知道彭罗斯在1974年以来。(和去年彭罗斯获得了诺贝尔物理学奖,但这是完全无关的工作。)

    我正要评论如何描述和准晶体的图片让我想起了彭罗斯拼图…不知道是真的密切相关。


    好的视频关于这个话题: https://www.youtube.com/watch?v=48sCx-wBs34


    哈哈我只是来这里从Veritasium发布视频!


    伟大的头脑(或生病的思想)和所有…
    24956个帖子|注册
  32. fcrary写道:
    King_DuckZ写道:
    应该以某种方式使它不那么糟糕,我和其他人在这个星球上仍然有一定量的放射性原子在我们的骨骼,分散的环境中在过去的世纪,因为美国和其他一些愚蠢的国家认为它是个好主意做核爆炸的打吗?

    你也担心放射性碳14的大约750万亿个原子在你的身体?

    我略小于,我今天没吃我的香蕉。
    3207个帖子|注册
  33. 内特?写道:
    钽胶囊什么?我看到duckduck钽电容器。

    他们把材料放进一个小胶囊,然后向目标发射了胶囊,看看材料的冲击撞在一起在胶囊(影响目标时)使他们结合成准晶体。他们第一次使用不锈钢的胶囊,但铁的胶囊内可能发生复杂的分析材料。所以他们添加了一个衬钽的内部不锈钢胶囊。不清楚为什么这篇文章专门调用钽胶囊,因为它是一个实现细节不重要如何合成晶体的一般理解。关键的细节就是,这是材料在一个小胶囊砸在一个坚实的目标,在小行星碰撞模拟的条件。
    21184个帖子|注册
  34. 引用:
    我没有意识到有很多不同的五角瓷砖。现在我想重做我的浴室,有不同的五角花砖随处可见。(试图找出如何削减必要的精度使我的头很疼,虽然)。

    即使我可以完成它,我用完热水盯着墙壁,我淋浴。


    精度是被高估了。灌浆是你的朋友。
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  35. Chuckgineer写道:
    原谅我的挑剔,新墨西哥州阿拉莫戈多,不是Alamorgordo,图中标题。


    和完整性“阿拉莫gordo”是西班牙语“脂肪白杨”。
    609个帖子|注册
  36. adpenner@tpn写道:
    这是一篇好文章。我只是要脱脂,但最终完全从事故事和数据。+

    当然,我们都知道准晶体的真正目的。你穿一条项链来促进良好的健康和财富。

    或者一个手镯来降低你的高尔夫球得分。


    还有我的rumatiz…需要一个quazi镯子与耶稣的图片。
    523个帖子|注册
  37. fcrary写道:
    King_DuckZ写道:
    应该以某种方式使它不那么糟糕,我和其他人在这个星球上仍然有一定量的放射性原子在我们的骨骼,分散的环境中在过去的世纪,因为美国和其他一些愚蠢的国家认为它是个好主意做核爆炸的打吗?

    你也担心放射性碳14的大约750万亿个原子在你的身体?

    这是每个咬掉香蕉美味放射性真的吸引了我。
    13253个帖子|注册
  38. 引用:
    谢赫特曼的同事们可以理解的怀疑;嘲笑他忍受少或许是可以理解的(当时他的实验室主任讽刺地建议他重读他的晶体学教科书)。但是谢赫特曼坚持了下去,最终对该领域……


    只是一个提醒,科学是没有错误的,但科学家们常常。


    当处理公众,强调科学家也通常是正确的,尤其是对重要主题,比如气候变化、流行病和接种疫苗。
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