Noi umani potremmo essere più allineati con l'universo di quanto pensiamo. Secondo una ricerca pubblicata sulla rivista Revisione fisica C , le stelle di neutroni e il citoplasma cellulare hanno qualcosa in comune:strutture che assomigliano a parcheggi multipiano.

Nel 2014, Il fisico della materia condensata molle dell'Università di Santa Barbara Greg Huber e colleghi hanno esplorato la biofisica di tali forme - eliche che collegano pile di fogli equidistanti - in un organello cellulare chiamato reticolo endoplasmatico (ER). Huber e i suoi colleghi le chiamarono rampe Terasaki dal nome del loro scopritore, Marco Terasaki, un biologo cellulare presso l'Università del Connecticut.

Huber pensava che questi "parcheggi" fossero unici per la materia soffice (come l'interno delle cellule) fino a quando non si imbatté nel lavoro del fisico nucleare Charles Horowitz all'Università dell'Indiana. Utilizzando simulazioni al computer, Horowitz e il suo team avevano trovato le stesse forme in profondità nella crosta delle stelle di neutroni.

"Ho chiamato Chuck e gli ho chiesto se era a conoscenza del fatto che avevamo visto queste strutture nelle cellule e avevamo ideato un modello per loro, " ha detto Huber, il vicedirettore del Kavli Institute for Theoretical Physics (KITP) dell'UCSB. "Era una novità per lui, quindi mi sono reso conto che poteva esserci qualche interazione fruttuosa".

La conseguente collaborazione, evidenziato in Revisione fisica C , esplorato il rapporto tra due modelli di materia molto diversi.

I fisici nucleari hanno una terminologia appropriata per l'intera classe di forme che vedono nelle loro simulazioni al computer ad alte prestazioni di stelle di neutroni:pasta nucleare. Questi includono tubi (spaghetti) e fogli paralleli (lasagne) collegati da forme elicoidali che ricordano le rampe di Terasaki.

"Vedono una varietà di forme che vediamo nella cella, " Huber ha spiegato. "Vediamo una rete tubolare; vediamo fogli paralleli. Vediamo fogli collegati tra loro attraverso difetti topologici che chiamiamo rampe di Terasaki. Quindi i paralleli sono piuttosto profondi".

Però, differenze possono essere trovate nella fisica sottostante. Tipicamente la materia è caratterizzata dalla sua fase, che dipende da variabili termodinamiche:densità (o volume), temperatura e pressione, fattori che differiscono notevolmente a livello nucleare e in un contesto intracellulare.

"Per le stelle di neutroni, la forza nucleare forte e la forza elettromagnetica creano quello che è fondamentalmente un problema quanto-meccanico, " Huber ha spiegato. "All'interno delle cellule, le forze che tengono insieme le membrane sono fondamentalmente entropiche e hanno a che fare con la minimizzazione dell'energia libera complessiva del sistema. A prima vista, questi non potrebbero essere più diversi."

Un'altra differenza è la scala. Nel caso nucleare, le strutture sono basate su nucleoni come protoni e neutroni e questi mattoni sono misurati utilizzando femtometri (10-15). Per le membrane intracellulari come l'ER, la scala delle lunghezze è nanometri (10-9). Il rapporto tra i due è un fattore di un milione (10-6), eppure questi due regimi molto diversi hanno le stesse forme.

"Ciò significa che c'è qualcosa di profondo che non capiamo su come modellare il sistema nucleare, " disse Huber. "Quando hai una densa collezione di protoni e neutroni come sulla superficie di una stella di neutroni, la forte forza nucleare e le forze elettromagnetiche cospirano per darti fasi della materia che non saresti in grado di prevedere se avessi appena guardato quelle forze che operano su piccole raccolte di neutroni e protoni."

La somiglianza delle strutture è avvincente sia per i fisici teorici che per quelli nucleari. Il fisico nucleare Martin Savage era al KITP quando si è imbattuto nella grafica del nuovo articolo su arXiv, una libreria di prestampa che pubblica migliaia di dati fisici, articoli di matematica e informatica. Immediatamente il suo interesse fu suscitato.

"Che fasi simili della materia emergano nei sistemi biologici è stato molto sorprendente per me, "disse Selvaggio, professore all'Università di Washington. "C'è chiaramente qualcosa di interessante qui."

Il coautore Horowitz era d'accordo. "Vedere forme molto simili in sistemi così sorprendentemente diversi suggerisce che l'energia di un sistema può dipendere dalla sua forma in modo semplice e universale, " Egli ha detto.

Huber ha notato che queste somiglianze sono ancora piuttosto misteriose. "Il nostro giornale non è la fine di qualcosa, " ha detto. "E 'davvero l'inizio di guardare questi due modelli."