Автор Тема: Новости науки и технологии  (Прочитано 672060 раз)

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4040 : Декабрь 20, 2018, 23:07:34 »
Найдено лекарство от болезни Стивена Хокинга


Фото: Sion Touhig / Getty Images

Ученые Альбертского университета (Канада) нашли препарат, который значительно замедляет развитие бокового амиотрофического склероза, или болезни Лу Герига, которой страдал британский физик-теоретик Стивен Хокинг. Существующие методы останавливают прогрессирование этого нейродегенеративного заболевания всего лишь на несколько месяцев. Об этом сообщается в пресс-релизе на сайте университета.

Препарат, называемый телбивудином, действует на фермент SOD1, который у 20 процентов больных наследственной формой амиотрофического склероза функционирует неправильно. SOD1, или супероксиддисмутаза-1, участвует в обезвреживании одной из активных форм кислорода — супероксид-анионов. Дефектный фермент обладает токсическими свойствами, повреждая двигательные нейроны.

Телбивудин уже используется как противовирусное средство для борьбы с гепатитом В. Доказано, что этот препарат безопасен для пациентов, и более чем вероятно, что его одобрят для нового клинического применения.

Боковой амиотрофический склероз — неизлечимое нейродегенеративное заболевание, при котором происходит поражение нервных клеток моторной коры головного мозга и двигательных нейронов. В результате возникает паралич и развивается атрофия мышц. Больные умирают от инфекции дыхательных путей или прекращения функционирования дыхательной мускулатуры.

Источник: Lenta.Ru

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4041 : Декабрь 20, 2018, 23:16:10 »
Создан терагерцевый детектор на основе волн в электронном море графена



Коллектив ученых из России, Англии, Японии и Италии создал терагерцевый детектор на основе графена.

Работа опубликована в журнале Nature Communications.

Любая система беспроводной передачи информации предполагает наличие источников и детекторов электромагнитных волн, но не для любых волн они имеются. Например, существующие источники терагерцевого излучения потребляют огромную мощность или требуют низких температур.

Однако использование терагерцевых волн сулит повышение скорости передачи данных в Wi-Fi-системах, развитие новых методов медицинской диагностики, а также открытие объектов в радиоастрономии.

Причина неэффективности терагерцевых детекторов — разница в длине волны излучения (~0,1 мм) и размере детектирующего элемента — транзистора (~1 мкм). Волна «проскакивает» мимо детектора, не замечая его.

Для решения этой проблемы конце ХХ века было предложено «спрессовать» энергию падающей волны в объем, сравнимый с объемом детектора. Это возможно, если материал детектора поддерживает «компактные» волны — плазмоны.


Схема детектора. Канал транзистора из двухслойного графена (bilayer graphene, BLG) зажат между кристаллами гексагонального нитрида бора (hBN), весь «сэндвич» находится на подложке окисленного кремния (SiO2/Si). Два лепестка терагерцевой антенны подключаются между истоком и затвором (левый и верхний электроды), сигнальное напряжение ΔU считывается между истоком и стоком (два крайних электрода) / Пресс-служба МФТИ

Такие волны представляют собой согласованное движение электронов проводимости и электромагнитного поля, подобно согласованному движению ветра и поверхности морской воды при зарождении шторма. В теории эффективность такого детектора должна возрастать в условиях резонанса.

Реализация детектора оказалась сложнее, чем писали теоретики. В большинстве полупроводников плазмоны быстро гаснут из-за столкновений электронов с примесями.

Надежды связывали с графеном, но и он не обладал до недавних пор достаточной чистотой. Авторы предложили решение проблемы детектирования терагерцевых волн.

Созданный фотодетектор представляет собой лист двухслойного графена, зажатый кристаллами нитрида бора и подключенный контактами к терагерцевой антенне. В таком «бутерброде» примеси выталкиваются к краям, давая плазмонам свободно распространяться.

При этом графен вместе с контактами образует резонатор для плазмонов, а двухслойность графена дает свободу для настройки скорости волн.

Ученые, по сути, получили компактный (несколько микрон) терагерцевый спектрометр, управляющийся путем изменения напряжения. Авторы показали также потенциал детектора и для фундаментальной науки. Измеряя ток детектора при изменении концентрации электронов и частоты, можно узнать о свойствах плазмонов.

«Наш прибор объединяет в себе чувствительный детектор и спектрометр терагерцевого излучения, а также инструмент для изучения плазмонов в двумерных материалах. Все эти вещи существовали и до нас, но они занимали размер целого оптического стола. А теперь та же функциональность “упакована” в десяток микрометров», — рассказывает Дмитрий Свинцов, один из авторов работы и руководитель лаборатории оптоэлектроники двумерных материалов МФТИ.

Источник: Naked Science

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4042 : Декабрь 21, 2018, 21:17:31 »
Найден способ предсказать смерть человека


Фото: Roberta Schulte / Swati Tiyagi / Salk Institute

Ученые Института Солка (США) разработали новый способ определения биологического возраста людей, который может не совпадать с хронологическим. Для этого они определили активность ключевых генов в клетках кожи. Метод позволит принять меры по предотвращению преждевременной смерти человека, если в ходе анализа будут выявлены тревожные признаки. Об этом сообщается в пресс-релизе на MedicalXpress.

Исследователи проанализировали молодые и старые клетки соединительной ткани (дермальные фибробласты), взятые из кожи 133 человек в возрасте 1-94 лет. Этот тип клеток помогает заживлять раны и синтезировать компоненты межклеточного вещества (матрикса). Ученые воспользовались методом, называемым РНК-секвенированием, для поиска биомаркеров старения, которые изменяются с возрастом.

РНК-секвенирование позволяет установить последовательность нуклеотидов в молекулах информационной РНК, которые являются продуктом экспрессии генов. Таким образом, метод позволяет установить, какие гены активны в определенных клетках в том или ином возрасте. Ученые применили алгоритмы машинного обучения, чтобы рассортировать полученные данные и найти биомаркеры старения. Этот метод позволил предсказать по состоянию фибробластов приблизительный возраст человека с погрешностью в восемь лет.

Анализ фибробластов, взятых у больных прогерией, при которой происходит преждевременное старение, показал, что эти пациенты примерно на десять лет старше своего хронологического возраста.

Источник: Lenta.Ru

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4043 : Декабрь 21, 2018, 21:20:55 »
Опровергнуто существование сингулярностей в черных дырах


Изображение: A. Corichi and J. P. Ruiz

Ученые Университета штата Пенсильвания и Университета штата Луизиана показали, что классическая сингулярность, возникающая в рамках теории относительности Эйнштейна в центре черных дыр, исчезает при рассмотрении эффектов, предсказанных петлевой квантовой гравитацией. Об этом сообщается в пресс-релизе на EurekAlert!.

Согласно петлевой квантовой гравитации, пространство-время, которое в больших масштабах является гладким и непрерывным, приобретает дискретную структуру на квантовом уровне и состоит из ячеек, которые определенным образом соединены друг с другом. С помощью этой теории физики пытаются разрешить противоречия, возникающие при объединении теории относительности Эйнштейна и квантовой механики. Кроме того, петлевая квантовая гравитация позволяет разрешить проблему сингулярности до Большого взрыва.

Ранее ученые продемонстрировали, что в рамках этой теории до Большого взрыва существовала не точка с бесконечной плотностью, а некие квантовые состояния. Тогда Большой взрыв следует рассматривать как Большой отскок, то есть по сути распад предыдущей Вселенной. В новой работе ученые рассмотрели сингулярности, находящиеся внутри черных дыр, где кривизна пространства, согласно общей теории относительности, становится бесконечной.

Оказалось, что квантовые эффекты влияют на искривление пространства-времени в центре черной дыры, в результате чего гравитационное притяжение уже не достигает бесконечных значений. Кроме того, это позволяет решить проблему потери информации, которая в классической сингулярности должна безвозвратно исчезать. По словам ученых, предсказания петлевой квантовой гравитации при этом согласуются с теорией относительности вдали от центра черной дыры.

Источник: Lenta.Ru

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4044 : Декабрь 21, 2018, 21:30:38 »
Журнал Science назвал главные достижения в науке 2018 года



Престижный журнал Science подвел итоги года и определил список главных прорывов и разочарований в науке. Среди первых — новый способ РНК-секвенирования и открытие гигантского кратера в Гренландии, среди вторых — скандал с генно-модифицированными детьми.

В древние времена ученые недоумевали, как клетка способна превратиться во взрослый организм с несколькими органами и миллиардами клеток. Спустя столетия мы знаем, что этими процессами управляет ДНК. И подобно тому, как музыкальная партитура указывает, когда вступать струнным и духовым инструментам, комбинация новых технологий позволяет обнаружить, когда именно включаются гены в отдельных клетках, побуждая их внести свой вклад и сыграть свою роль. Как результат — возможность отслеживать развитие организмов и органов в потрясающих деталях, клетка за клеткой. По версии журнала, эта комбинация технологий и ее потенциал в будущих фундаментальных исследованиях и медицинской сфере может считаться прорывом 2018 года. Полный список доступен на сайте издания.

В основе этих достижений лежат методы выделения тысяч интактных клеток из живых организмов, эффективного секвенирования экспрессируемого генетического материала в каждой клетке и использования компьютерных технологий и маркировки клеток для восстановления их связей. Совокупность этих эффектов, по мнению журнала, способно сильнейшим образом повлиять на будущие исследования в течение десятилетия.

Раньше за работой клеток позволяло проследить классическое РНК-секвенирование, однако у этого метода есть несколько недостатков. Во-первых, он не позволяет измерить активность генов каждой отдельно взятой клетки, поэтому ученые не способны ответить на вопрос, почему в одном участке мозга активность гена выше, чем в другой. Кроме того, это затрудняло понимание микроокружения клеток.

Несмотря на то что этот метод развивался на протяжении последних нескольких лет, поворотный момент наступил лишь в уходящем году, когда ученые показали возможность применения этого способа в довольно большом масштабе, позволяя отслеживать раннее развитие клетки. Одна группа исследователей использовала одноклеточное РНК-секвенирование для измерения активности генов в 8000 клеток эмбриона дрозофилы, в то время как другая группа изучала активность генов в 50 000 клеток личинки нематоды. Данные показали, какие белки, называемые транскрипционными факторами, направляли клетки к дифференцировке в специализированные типы. Для этого специалисты нашли способ «разобрать» организм на отдельные клетки, определив их РНК-последовательность при помощи РНК-секвенирования отдельных клеток, после чего «собрать» его обратно, сохранив последовательность.

Среди других важных достижений года журнал назвал выявление ДНК из останков женщины, которая жила более 50 тысяч лет назад — результаты показали, что один из ее родителей был неандертальцем, а другой — денисовским человеком. Несколько других контрольных исследований позволили ученым предположить, что отдельные группы неандертальцев много раз мигрировали между Западной Европой и Сибирью, по пути, по всей видимости, свободно распространяя свои гены.

Еще одним важным открытием журнал признал обнаружение гигантского кратера подо льдом Гренландии. Его диаметр достигает 31 километра: следовательно, оставить его мог метеорит размерами порядка полутора километров. Датировать столкновение ученые пока не в состоянии: по их оценкам, верхнюю планку возраста происшествия достигает примерно 11,7 тысячи лет назад, во то время как нижняя — более 2,6 миллиона лет назад.

Помимо этого, в список важнейших событий вошли обнаружение источника нейтрино сверхвысоких энергий, первое в истории одобрение лекарственного средства, подавляющего гены, определение останков одного из первых животных на Земле и несколько других.

Наряду с главными достижениями года Science назвал и три главные неудачи. Среди них — ухудшение ситуации с глобальным потеплением, пожар в Национальном музее Бразилии в сентябре, который уничтожил огромное количество бесценных экспонатов, и недавний скандал с китайскими учеными, которые заявили, что создали первых генно-модифицированных детей.

Источник: Naked Science

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4045 : Декабрь 22, 2018, 22:04:44 »
Нейросеть научилась определять возраст по видео с высокой точностью


Alexander Savchenko & Angelina Kharchevnikova / Journal of Physics, 2018

Российские ученые обучили нейросеть предсказывать возраст и пол людей по видео. Система, основанная на обработке изображений с помощью сверточной нейросети, может угадать возраст человека на кадре с точностью до 71 процента, а пол — с точностью до 88 процентов. Результаты работы описаны в статье, опубликованной в Journal of Physics.

Нейросети умеют распознавать определенные характеристики объектов уже сравнительно давно. Это же касается пола и возраста человека. Тем не менее, задача осложняется, когда необходимо автоматически определить такие параметры по видео: качество отдельных кадров обычно не позволяет оценить пол или возраст с высокой точностью. В то же время большее количество кадров для обработки может быть значительным плюсом и повысить точность.

Сложность задачи в определении возраста человека по его снимку состоит еще и в том, что у алгоритмов определения возраста обычно много вариантов классификации: стандартные методы определяют возраст в промежутке от 0 до 100, определяя для каждого отрезка свою вероятность. Именно поэтому существующие на сегодняшний день методы определения возраста могут быть не очень эффективными.

Разработчики из Высшей школы экономики под руководством Андрея Савченко предложили новый метод анализа характеристик человека по видео. С помощью сверточной нейросети им удалось сделать классификатор, который анализирует видео покадрово, определяя на нем человека, а затем выдает два вектора, определяющие несколько признаков: средний предполагаемый возраст и пол, который больше подходит человеку на видео. Систему обучили на базе данных, состоящей из 1165 видео.

В зависимости от датасета, используемого при тестировании работы алгоритма, а также метода выделения кадра, нейросеть смогла определить возраст человека на видео с точностью до 71 процента, а пол — с вероятностью 88 процентов. Предложенную систему также использовали для создания мобильного приложения для Android.

По словам авторов метода одно из возможных использований технологии эффективного определения пола и возраста — таргетированная реклама. Система, к примеру, сможет  угадать возраст ребенка на видео, которые выкладывает пользователь, и предлагать ему соответствующий контент.

Нейросеть можно научить автоматически определять и другое: например, художника по штрихам кистью или происхождение рамена по его фотографии.

Источник: N+1

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4046 : Декабрь 22, 2018, 22:08:08 »
Пять странных явлений природы и их научное объяснение



Из этого короткого видео вы узнаете о некоторых самых странных явлениях природы, а также о научных объяснениях к ним.

Человек может заглянуть на 13 миллиардов лет в космическую даль, однако родная планета даже сегодня остается для него во многом загадкой.

С другой стороны, нельзя не отметить, что вопросов, ставящих ученых в тупик, остается все меньше. И многие из некогда «мистических» земных явлений сегодня имеют твердое научное объяснение. Или по крайней мере есть весьма правдоподобные версии, которые в будущем, возможно, смогут подтвердить.

Яркий пример — так называемые движущиеся камни. Название этого явления как нельзя лучше передает его суть: камни медленно двигаются по глинистому дну озера Рейстрэк-Плайя в американской Долине смерти без какого-либо видимого стороннего воздействия.

И сегодня вы узнаете, почему это происходит. И какие еще удивительные явления окружают нас.



Источник: Naked Science

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4047 : Декабрь 25, 2018, 21:19:30 »
Доказан редкий механизм эволюции


Фото: E. Hummel / Globallookpress.com

Ученые Мичиганского университета (США) наблюдали в дикой природе доказательство существования редкой формы естественного отбора, который способствует усилению (англ. reinforcement) репродуктивной изоляции двух близкородственных видов. При этом два вида пока еще имеют возможность скрещиваться между собой и производят на свет гибриды. Об этом сообщается в пресс-релизе на Phys.org.

Географическая изоляция двух популяций одного вида является одним из главных факторов появления новых видов. Со временем в обеих популяциях накапливаются различия в ДНК, что в конечном итоге делает их неспособными скрещиваться между собой. Однако некоторые близкородственные виды все еще способны спариваться друг с другом и обзаводиться потомством. Считается, что полная репродуктивная изоляция возникает при влиянии дополнительных факторов. Одним из них является естественный отбор, направленный против гибридов, которые менее приспособлены, чем обычные особи. Однако подобное усиление репродуктивной изоляции встречается очень редко, и некоторые исследователи сомневаются в существовании этого механизма.

В новой работе ученые изучили гибридную зону двух видов обезьян-ревунов в Мексике — черных ревунов и колумбийских ревунов, которые разошлись около трех миллионов лет назад и лишь в последние 10 тысяч лет стали снова контактировать. В гибридной зоне происходят частые половые контакты между особями двух видов, в результате чего появляются популяции гибридов, и последние по численности преобладают над родительскими формами. Исследователи проанализировали генетический состав популяций, чтобы определить ДНК, участвующую в видообразовании и испытывающую на себе давление естественного отбора.

Оказалось, что на геном ревунов влияют множество форм естественного отбора, включая усиление репродуктивной изоляции. Поскольку гибридные особи часто гибнут до достижения половой зрелости или вообще не способны размножаться, отбор способствует распространению тех обезьян, чья ДНК менее похожа на ДНК другого вида. Они успешнее размножаются, оставляя здоровое потомство. Со временем двум видам из-за растущих генетических различий становится все сложнее скрещиваться друг с другом, и репродуктивная изоляция усиливается. На существование подобного процесса указывало то, что в гибридной зоне ревунов генетических различий между видами больше, чем за ее пределами.

Источник: Lenta.Ru

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4048 : Декабрь 25, 2018, 21:24:44 »
Создан прибор в виде легкого, который превращает воду в водородное топливо



Работа легких вдохновила авторов на изобретение эффективного способа расщепления воды.

Специалисты Стэндфордского университета разработали аппарат, который, имитируя работу легких, повышает эффективность электрокатализаторов и совершенствует производство энергии путем расщепления воды. Результаты исследования опубликованы в журнале Joule.

Первый автор статьи И Цуй (Yi Cui) и его коллеги предположили, что изменение формы пластины, которую используют для расщепления воды, может повысить эффективность работы. Они обратили внимание на принцип функционирования легких. Легкие человека — сепаратор с мембраной, который с ее помощью извлекает кислород из воздуха и перенаправляет его в кровоток. Исследователи решили повторить этот механизм.

Они создали пластиковую пленку толщиной 12 нанометров и проделали в ней крошечные поры. Одна ее сторона имела водоотталкивающие свойства, а вторую покрыли наночастицами золота и платины, которые участвуют в химических реакциях. Затем они свернули ее в небольшой мешочек, в котором металлы находились внутри.

Когда «легкие» погружены в воду, ученые подают напряжение. Вода расщепляется на кислород и водород, после чего составные элементы проникают внутрь мешочка и, проходя через проводящие металлы, производят энергию.


Схематическое сравнение работы легких и нового прибора / ©Joule

Авторы отметили, что пленки на основе углерода обычно вызывают образование пузырьков, что приводит к потере энергии. В их случае поры и новая форма прибора позволяют контролировать скорость, с которой газ проходит через мембрану, что минимизирует количество пузырьков. Кроме того, материал стабилен в течение длительного периода времени: спустя 250 часов структура сохранила 97 процентов каталитических свойств. Возможности углеродной мембраны снижаются до 74 процентов лишь за 75 часов. Сравнительные эксперименты показали, что мембрана в форме легкого на 32 процента эффективнее в преобразовании энергии по сравнению с плоской конфигурацией.

В будущем авторы собираются сконструировать систему из таких устройств. Они надеются, что движение в этом направлении поможет в создании экологически чистого источника энергии, который будет питать разные устройства — от автомобилей до смартфонов.

Источник: Naked Science

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4049 : Декабрь 25, 2018, 22:21:29 »
Бозон Хиггса: одно из самых важных открытий в науке



Почти каждый из нас слышал словосочетание «бозон Хиггса», но в чем настоящая ценность открытия этой частицы, понятно немногим. Попробуем разобраться, почему этот бозон так важен для науки.

В июле 2012 года ученые, работающие на Большом адронном коллайдере, объявили о своем триумфе. Физики, наконец, разрешили проблему, над которой бились более 40 лет. Пока все остальные пожимали друг другу руки, один мужчина почтенного возраста расплакался: им был Питер Хиггс. Его предсказание новой фундаментальной частицы — необходимой части семьи фундаментальных частиц в Стандартной модели физики частиц — подтвердилось.

Открытие бозона Хиггса ждали с особым нетерпением. Его даже прозвали «частицей Бога». Почему же это открытие было таким важным? Попробуем разобраться.

Начнем с «простого»

Благодаря квантовой физике науке известно, что пространство не пустое. Помимо обычных веществ — вроде протонов, электронов и нейтронов, из которых состоят строительные блоки всей материи, — Вселенная наполнена квантовыми полями и кишит появляющимися и исчезающими элементарными частицами. Физика частиц — наука обо всех субатомных частицах и взаимодействующих с ними силах.


Стандартная модель физики элементарных частиц / © Wikipedia

Субатомные частицы крайне сложно наблюдать из-за их размера. Они меньше атома и длины волны видимого света. Единственный доступный нам способ зарегистрировать их и наблюдать их поведение — это столкнуть атомные ядра, состоящие из частиц, друг с другом на невероятных скоростях (близких к скорости света). Это производит большие количества экзотических частиц, которые создаются только на высоких энергиях. Физики считают, что эти столкновения напоминают условия, при которых развивалась Вселенная сразу после Большого взрыва. Благодаря таким ускорителям частиц, как Большой адронный коллайдер (БАК), Релятивистский коллайдер тяжелых ионов (RHIC) и уже нефункционирующий Тэватрон, физики достигли немалого прогресса в разработке «теории всего». Эта теория постулирует, как работают все субатомные частицы во Вселенной и как именно они взаимодействуют, образуя Вселенную, какой мы ее знаем. Одна из самых полных моделей, максимально приблизившихся к тому, чтобы разработать «теорию всего», — Стандартная модель физики элементарных частиц, описывающая взаимодействие частиц и сил. В стандартную модель также входит три из четырех фундаментальных сил природы на субатомном масштабе.

Фундаментальные силы природы — это:

1. Сильное взаимодействие, отвечающее за связь между кварками в адронах и притяжение между протонами и нейтронами в атомных ядрах;

2. Слабое взаимодействие, отвечающее за радиоактивный распад и взаимодействия нейтрино;

3. Электромагнитное взаимодействие, отвечающее за формирование атомов и их свойства;

4. Гравитационное взаимодействие, отвечающее за взаимное притяжение вещества.

И тут в игру вступает бозон Хиггса. Не известно, почему у определенных частиц есть масса, так как принято считать, что все переносящие взаимодействия частицы массой обладать не должны. Тем не менее, как выяснилось, частицы, переносящие слабое взаимодействие, обладают массой. Но почему у частицы, которая должна быть безмассовой, масса имеется?

Частица, которая объяснит почти все

Бозон Хиггса мог бы помочь объяснить, каким образом эти частицы получают свою массу. В 1960-х Питер Хиггс — тот самый физик, в честь которого назвали неуловимую частицу, и который в 2013 году был удостоен Нобелевской премии по физике — разработал теорию, объясняющую, как частицы, переносящие электромагнитное или слабое взаимодействие, могли получить разные массы в процессе постепенного остывания Вселенной. Его предположение заключалось в том, что частицы вроде протонов, нейтронов и кварков получают массу через взаимодействие с невидимым электромагнитным полем, известным как поле Хиггса (или хиггсовское поле). Некоторые частицы способны проходить через это поле, не получая массы, в то время как другие «вязнут» в нем и накапливают ее. Если это так, то «невидимое» поле должно иметь связанную с ним частицу — бозон Хиггса, — которая контролирует взаимодействия с другими частицами и хиггсовским полем, изменяя при помощи него виртуальные частицы Хиггса.


Питер Хиггс / © Claudia Marcelloni/CERN

Так как бозон Хиггса быстро распадается на более стабильные частицы, его сложнее наблюдать, чем другие субатомные частицы, производимые в процессе столкновений в ускорителях. Считается, что до распада он существует всего одну септиллионную секунды, что серьезно осложняет работу по его обнаружению среди триллионов столкновений.

Когда в 2012 году ученые объявили об обнаружении бозона Хиггса, они сообщили, что наблюдали новый бозон массой 125,3 ГэВ +/- 0,6 на 4,9 сигмы («золотой стандарт» научных открытий). Это означало, что бозон Хиггса был подтвержден с точностью до 99,99997% в диапазоне масс 125 ГэВ. Однако крайне редко что-либо связанное с физикой бывает настолько ясным и точным.

Божественная заминка

Спустя несколько месяцев после объявления об открытии физики сообщили о неожиданной находке. Бозон, который они наблюдали в ЦЕРН, похоже, распадался двумя разными способами. В одном из сценариев частица массой 126,6 ГэВ распадалась на два фотона. В другом случае частица массой 123,5 ГэВ распадалась на четыре лептона. Некоторые посчитали, что это две разные частицы Хиггса. Другие же решили, что это статистическое совпадение, так как разница между частицами слишком незначительна.


Событие, зарегистрированное в 2012 году Компактным мюонным соленоидом (CMS) на Большом адронном коллайдере в протон-протонных столкновениях на 8 ТэВ энергии центра масс. В этом событии образовалась пара Z-бозонов, один из которых распался на пару электронов (зеленые линии и зеленые башенки), тогда как второй Z-бозон распался на пару мюонов (красные линии). Совместная масса двух электронов и двух мюонов была близка к 126 ГэВ. Это означает, что была получена частица массой 126 ГэВ, распавшаяся на два Z-бозона в точности с ожиданиями в случае, если наблюдаемая частица является бозоном Хиггса / © 2012 CERN

Вакуум нестабилен

Итак, почему масса частицы имеет значение? Оказывается, передача такой большой массы бозоном Хиггса указывает на то, что вакуум Вселенной может быть нестабилен по своей природе, существуя в постоянном «метастабильном» состоянии. Многие физики обсуждали вероятность того, что Вселенная долгое время колеблется на грани стабильности. В частности, физики Фрэнк Вильчек и Майкл Тернер, опубликовавшие в 1982 году статью в журнале Nature, предположили неутешительный сценарий: где-нибудь во Вселенной без какого-либо предупреждения может зародиться пузырь истинного вакуума, который будет передвигаться через пространство на скорости света, но прежде чем мы осознаем, что происходит, наши фотоны распадутся.

Как бы то ни было, открытие бозона Хиггса положило начало новым исследованиям и иному пониманию реальности. Ученые надеются, что это открытие приведет к разработке симметричной или даже суперсимметричной теории, которая расширит Стандартную модель и закроет присутствующие в ней дыры. Это, в свою очередь, поможет выяснить, что же такое темная материя — поле, которое, похоже, более неуловимо, чем поле Хиггса.


Фейнмановская диаграмма, описывающая один из важнейших способов произведения бозона Хиггса и его последующего распада в Большом адронном колайдере. Два сталкивающисхся протона испускают по W-бозону. Затем, W-бозоны сталкиваются и производят бозон Хиггса, который далее распадается на два Z-бозона, которые в свою очередь распадаются на электрон и позитрон либо на мюон и антимюон / © Encyclopædia Britannica, Inc.

Что дальше?

Открытие бозона Хиггса можно смело назвать одним из самых важных открытий в нашей недолгой истории. Когда-то давно любознательность наших предков вывела их из Африки и побудила исследовать мир. Сегодня мы знаем о четырех фундаментальных взаимодействиях природы, которые помогают нам понять, как устроен мир в тончайших деталях.

Исследования продолжаются, и ученые, работающие на Большом адронном коллайдере и других ускорителях частиц, достигают все больших энергий — и даже добились создания капель кварк-глюонной плазмы (сегодня она считается первичным веществом, которым было заполнено все пространство сразу после Большого взрыва). К 2030 году в Китае планируют построить самый большой и мощный ускоритель частиц, который поможет проводить новые эксперименты на более высоких энергиях. Будем надеяться, что он поможет заглянуть глубже в саму структуру реальности. А пока нам остается только ждать и следить за результатами экспериментов.

Источник: Naked Science

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4050 : Декабрь 31, 2018, 19:26:30 »
Решена одна из величайших загадок биологии


Фото: Shutterstock

Международная группа ученых впервые обнаружила механизм, который контролирует репликацию (удвоение) молекулы ДНК. В течение десятилетий оставалось неизвестным, как обеспечивается правильная и безошибочная очередность копирования отдельных фрагментов ДНК. Статья исследователей опубликована в журнале Cell.

Синхронизацией репликации ДНК (англ. replication timing, RT) называется процесс, благодаря которому сегменты ДНК копируются в определенном порядке. Это свойственно эукариотическим клеткам, где молекулы ДНК являются очень длинными. Во время деления клетки вся ДНК в ней удваивается. Копирование начинается с разных точек начала репликации, но не со всех одновременно. Очевидно, что существует какой-то генетический механизм, который определяет порядок.

До сих пор оставалось плохо изученным, как гены регулируют репликацию хромосомы, несмотря на десятилетия исследований процесса удвоения. По словам Дэвида Гилберта (David Gilbert) из Университета штата Флорида, одного из авторов работы, для ученых это была сложная загадка, и только сейчас нашлось ее решение.

Биологи использовали CRISPR-систему для внесения в ДНК эмбриональной стволовой клетки мышей делеций (удаления целых генов или их частей) и инверсий (поворот участка хромосомы на 180 градусов). Модификация проводилась в топологически-ассоциированном домене (TAD) — кластере генов, которые имеют схожую активность и все вместе составляющие элемент трехмерной структуры молекулы ДНК. В данном случае TAD был связан с обеспечением плюрипотентности — важного свойства эмбриональных клеток превращаться во все другие клетки зародыша.

Оказалось, что удаление трех участков внутри TAD приводит к смещению синхронизации по всему домену, нарушениям в структуре TAD и прекращению транскрипции. Эти участки, названные контрольными элементами ранней репликации (ERCE), являются сайтами для связывания различных регуляторных молекул, в том числе контролирующих плюрипотентность транскрипционных факторов (Oct4, Sox2, Nanog; OSN), которые влияют на активность важных для развития эмбриона генов.

Источник: Lenta.Ru

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4051 : Декабрь 31, 2018, 19:28:45 »
Найдено новое объяснение появления всего сущего


Изображение: Suvendu Giri

Ученые Уппсальского университета (Швеция) разработали новую модель Вселенной, согласно которой она представляет собой пузырь, расширяющийся в дополнительном измерении. По словам исследователей, их гипотеза, объединяющая модель Фридмана с теорией струн, позволяет решить загадку темной материи. Об этом сообщается в пресс-релизе на Phys.org.

Модель Фридмана описывает Вселенную, равномерно заполненную веществом, изотропную и расширяющуюся. В новой работе ученые объединили эту концепцию с теорией струн. Сама Вселенная представляет собой поверхность четырехмерной сферы, которая расширяется, а все элементарные частицы в ней представлены в виде струн, передвигающихся по бране, которая представляет собой двухмерную поверхность. В стопке, состоящей из нескольких слипшихся друг с другом D2-бран, поведение струн напоминает свойства протонов, мезонов и глюонов в обычном мире.

Ученые использовали концепцию браны для описания границы перехода ложного вакуума в антидеситтеровском пространстве в истинный вакуум. Антидеситтеровское пространство (АДС) является противоположностью пространства де Ситтера, которое описывает экспоненциально расширяющуюся Вселенную с положительной кривизной, где сумма углов треугольника больше 180 градусов. Ложный вакуум менее стабилен, чем истинный, и такой переход в нашей Вселенной может привести к появлению расширяющегося пузыря истинного вакуума.

Таким образом, заключают космологи, для наблюдателя на поверхности четырехмерной сферы все выглядит так, будто Вселенная расширяется благодаря определенному значению плотности энергии вакуума (космологической постоянной).

Источник: Lenta.Ru

Оффлайн john

  • Administrator
  • Hero
  • *****
  • Сообщений: 11878
  • Репутация: +23/-16
    • http://jowel.ru
    • E-mail
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4052 : Январь 01, 2019, 21:57:49 »

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4053 : Январь 04, 2019, 15:24:41 »
«Чанъэ-4» и «Юйту-2»



Это фото — одно из первых, сделанных с поверхности обратной стороны Луны. В роли фотографа выступил китайский посадочный модуль «Чанъэ-4», прилунившийся вчера ночью (в 05:26 по московскому времени) в кратере Ка́рман. Он же за небольшое время до этого сделал и самый первый снимок с поверхности невидимой для землян стороны Луны.


Первое фото с поверхности обратной стороны Луны. В верхней части кадра видны элементы посадочной платформы «Чанъэ-4». Фото с сайта spacechina.com

В каком-то смысле в этих фотографиях нет ничего особенного: на Луне побывало несколько десятков аппаратов, а также 18 человек (из которых 12 ходили по ней), так что лунная поверхность заснята с близкого расстояния неоднократно. А с орбитальных аппаратов Луну уже давно картировали полностью и в хорошем разрешении (кстати, впервые обратную сторону Луны увидели при помощи АМС «Луна-3» в 1959 году). Но кое-что необычное на всех снимках «Чанъэ-4» будет: на них никогда не попадет Земля.

Дело в том, что Луна совершает оборот вокруг своей оси примерно за то же время, что и круг по орбите вокруг Земли. В результате к Земле направлена только половина поверхности спутника, которую мы и видим практически неизменной (у Луны есть либрации, благодаря которым земным наблюдателям доступно примерно 59% площади лунной поверхности). Вторая же сторона к Земле не поворачивается, и с нее Землю не увидеть, — ее и называют обратной (не путайте с темной стороной, которая не освещена Солнцем в данный момент).

На верхнем фото виден ровер «Юйту-2», уже спустившийся со специального трапа на лунный грунт. Фоном служит панорама кратера Ка́рман — довольно крупный лунного кратера: его диаметр равен примерно 186 км, так что стенки даже не попадают в кадр, скрываясь за горизонтом (а небольшое углубление, которое виднеется прямо за ровером, — это след от падения небольшого метеорита, который появился уже после формирования кратера Ка́рман). «Чанъэ-4» сел в относительно ровной южной части кратера Ка́рман, которая хорошо подходит для посадки и исследования. Этот кратер сам находится внутри еще большего кратера — так называемого бассейна Южный полюс — Эйткен — самого крупного на Луне и одного из крупнейших в Солнечной системе: его диаметр равен 2500 км, а относительная глубина — около 13 км (это разница между самой высокой и самой низкой частью). Возраст бассейна оценивается в 4,2–4,3 млрд лет, что делает его одним из самых старых на Луне.


Слева: топографическая карта бассейна Южный полюс — Эйткен, кратер Ка́рман обведен красным. Изображение с сайта wms.lroc.asu.edu. Справа: место посадки станции «Чанъэ-4» в кратере Ка́рман. Изображение с сайта en.wikipedia.org

Химический состав пород на дне бассейна немного отличается от других районов Луны. Данные с орбитальных аппаратов показывают, что там немного повышено содержание железа, титана и тория (разница в концентрации составляет 10%–15%) Вероятно, такой состав обусловлен катастрофическим столкновением, которое и привело к образованию бассейна. Также есть признаки, что в районе посадки под поверхностью скрываются большие запасы водяного льда.

«Чанъэ-4» был запущен с Земли 7 декабря 2018 года, через 5 дней он вышел на орбиту вокруг Луны, а затем три недели ушло на подготовку оборудования к посадке, тесты связи, уточнение траектории и места посадки.

Одна из основных сложностей в подсадке на обратную сторону Луны — передача данных на Землю: Луна полностью блокирует любые радиосигналы, так что прямая связь невозможна и требуется спутник-ретранслятор, который сможет принимать сигнал от лунного модуля и отправлять его в наземные станции. Базовых варианта расположения такого ретранслятора два: он может либо летать по орбите вокруг Луны (периодически выходя на связь то с лунным модулем, то с Землей), либо находиться вблизи точки Лагранжа L2 для системы Земля — Луна (и почти постоянно иметь прямую видимость с «Чанъэ-4» и с Землей). Для этой миссии был выбран второй вариант.



Связующий спутник Цюэцяо был запущен 20 мая 2018 года, а 14 июня он выполнил тормозной маневр и вышел на специальную гало-орбиту, позволяющую ему «болтаться» вокруг точки Лагранжа. Такая система связи позволяет получать данные (в том числе и видео) от «Чанъэ-4» практически в режиме онлайн.

Для изучения морфологии, геологии, минерального состава и строения лунной поверхности ровер оснащен панорамной камерой (PCAM), проникающим радаром (Lunar Penetrating Radar), спектрометром видимого и ближнего инфракрасного света (Visible and Near-Infrared Imaging Spectrometer) и датчиком нейтральных атомов (Advanced Small Analyzer for Neutrals). Посадочная платформа «Чанъэ-4» оснащена двумя камерами, низкочастотным спектрометром для изучения солнечных вспышек (Low Frequency Spectrometer) и нейтронным дозиметром (Lunar Lander Neutrons and Dosimetry).

Блокировка Луной радиосигналов с Земли может создавать не только трудности для организации связи, но и благоприятные условия для астрофизических исследований: в области лунной «радиотени» нет никаких помех и шумов, которые возникают на Земле и околоземных орбитах (возникающих, помимо разнообразного оборудования, из-за излучения заряженных частиц в ионосфере и при полярных сияниях). Для наблюдений в диапазоне от 80 КГц до 80 МГц на спутнике Цюэцяо установлена низкочастотная радиоантенна (Netherlands-China Low-Frequency Explorer). Ее размеры и мощность явно недостаточны для полноценных исследований, но этот эксперимент должен проверить, насколько перспективен этот подход.

Наконец, еще одна большая задача миссии не астрономическая, а биологическая. На борту «Чанъэ-4» находится небольшой трехкилограммовый цилиндрический алюминиевый контейнер с семенами картофеля, резуховидки Таля и яйцами шелкопряда. В контейнере есть вода, воздух, питательные вещества и искусственное освещение — создана своего рода мини-биосфера. В таких условиях семена могут прорасти, из яиц — вылупиться гусеницы. Если все пройдет хорошо, шелкопряды будут вырабатывать углекислый газ, а картофель — кислород в ходе фотосинтеза. Крошечная камера позволит исследователям проследить за развитием этого биосообщества и понять, как долго оно сможет поддерживать себя.

Фото с сайта planetary.org.

Источник: Элементы большой науки

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4054 : Январь 04, 2019, 15:28:11 »
В Сибири проведут эксперименты, позволяющие создать плазменный двигатель



В Институте ядерной физики сибирского отделения РАН в ближайшее время начнут эксперименты на новейшей установке по удержанию термоядерной плазмы. Об этом сообщает РИА «Новости» со ссылкой на замдиректора организации Александра Иванова.

Отмечается, что эксперименты позволяют ученым заняться разработкой плазменного двигателя. По словам Иванова, первые пробы уже подтвердили такую возможность.

В конце 2018 года Институтом была запущена установка «СМОЛА» (Спиральная Магнитная Открытая ЛовушкА), приближающая Россию к созданию термоядерного реактора. Установка направлена на решение нескольких задач, в том числе на создание прототипа двигателя для космических перелетов.

Ранее российские ученые установили, что плазменные ускорители можно использовать для термоядерного синтеза.

Источник: Газета.Ru

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4055 : Январь 09, 2019, 21:17:24 »
Разгадана главная тайна человеческого мозга


Фото: Laszlo Balogh / Reuters

Исследователи из Института молекулярной клеточной биологии и генетики Макса Планка в Дрездене (Германия) определили ДНК, участвующую в формировании неокортекса, который отвечает за мышление и язык. Оказалось, что ключевую роль играет специфичный для человека ген ARHGAP11B. Ученые внедрили этот ген хорькам, что вызвало у животных активный рост нейронных клеток. Об этом сообщается в пресс-релизе на MedicalXpress.

Неокортексом или новой корой называют часть мозга млекопитающих, которая у человека составляет основную часть коры больших полушарий (90 процентов), а у животных состоит из небольшого количества нейронов. Неокортекс участвует в сенсорном восприятии, выполнении моторных команд, визуализации двумерных и трехмерных структур и формировании речи. Кроме того, он является самой эволюционно молодой структурой центральной нервной системы.

В предыдущем исследовании нейробиологи показали, что аналогичная процедура, проведенная на мышах, способствует делению специфичных клеток-предшественников, называемых базальными радиальными глиальными клетками. Именно они участвуют в развитии неокортекса, однако у грызунов их очень мало, чтобы проверить, действительно ли ARHGAP11B способствует росту новой коры.

Ученые выяснили, что, если ввести ARHGAP11B в мозг эмбрионов домашних хорьков Mustela putorius furo, то у них действительно увеличится объем неокортекса. Ген заставляет нейрональные клетки-предшественники, которые производят нейроны, активно делиться в течение более длительного периода времени. При этом увеличение объема новой коры способствовало появлению складок, подобных тем, что есть у человека.

По словам исследователей, в будущих экспериментах они определят, действительно ли рост неокортекса улучшил когнитивные способности хорьков.

Источник: Lenta.Ru

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4056 : Январь 09, 2019, 21:21:11 »
Редкий изотоп циркония оказался поглотителем нейтронов



Способность циркония-88 поглощать медленные нейтроны в сотни тысяч раз превзошла теоретические ожидания.

40-й элемент Периодической таблицы, переходный металл цирконий известен малым сечением захвата медленных нейтронов – иначе говоря, хорошей способностью улавливать свободные тепловые нейтроны. Благодаря этому циркониевые элементы находят некоторое применение в атомной энергетике, при изготовлении тепловыделяющих сборок реакторов.

Однозначного представления о механизме, благодаря которому одни ядра улавливают тепловые нейтроны лучше других, пока нет. Тем не менее, Дженнифер Шустерман (Jennifer Shusterman) и ее коллеги из Ливерморской национальной лаборатории обнаружили, что у циркония-88 эта способность оказалась в сотни тысяч раз выше теоретически предсказанного значения. Изотоп демонстрирует одно из самых узких в природе сечений захвата этих частиц – около 861 Кбарн, уступая этим лишь ксенону-135. Об этом ученые сообщают в письме, опубликованном в журнале Nature.

Стабильные изотопы циркония содержат от 50 до 54 нейтронов, у циркония-88 их только 48. Захватывая тепловой нейтрон, его ядро переходит в цирконий-89, радиоактивный и распадающийся с выделением гамма-лучей. Трудно сказать, насколько перспективен в использовании этот изотоп: практическое применение определяется не только физическими свойствами, но и удобством, безопасностью, доступностью, стоимостью и другими факторами.

Источник: Naked Science

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4057 : Январь 09, 2019, 21:52:14 »
Дискретность пространства-времени предложили проверить с помощью нейтронного интерферометра


Daniel Friedman / flickr.com

Американские физики-теоретики придумали эксперимент, который может измерить дискретность нашего пространства-времени с точностью до 10−31 метра, что в десять триллионов раз превышает точность предыдущих измерений. Для этого ученые рассчитали поправки к гамильтониану Дирака, возникабщие за счет дискретности пространства-времени, и оценили, как они влияют на разность фаз нейтронов, которые пролетают через интерферометр Маха — Цендера. Исследователи считают, что при небольшой модификации эксперимента его точность сравнится с планковской длиной. Статья опубликована в Physical Review D, препринт работы выложен на сайте arXiv.org.

Как правило, физики считают пространство-время непрерывным: чтобы различить очень короткие расстояния, нужны частицы с очень большими энергиями, а в повседневной жизни редко встречаются энергии выше одного мегаэлектронвольта (рентгеновское и гамма-излучение). Однако это не значит, что пространство-время действительно непрерывно. При энергиях и расстояниях, сравнимых с планковским масштабом (Ep ~ 1019 мегаэлектронвольт и Lp ~ 10−35 метров), Стандартная модель и общая теория относительности перестают работать — следовательно, пространство-время может сильно исказиться. В частности, оно может оказаться дискретным. Более того, некоторые физики считают, что при таких высоких энергиях понятия пространства и времени вообще теряют смысл, и говорить об их свойствах нельзя.

Кроме того, искажение структуры пространства-времени нарушает лоренц-инвариантность — одно из важнейших свойств известных физических законов. Грубо говоря, лоренц-инвариантность законов означает, что они не меняются при произвольных сдвигах и поворотах (в том числе бустах). Очевидно, что в дискретном пространстве-времени лоренц-инвариантность нарушается — причем на высоких энергиях, на которых длина волны частицы сравнима с шагом решетки, нарушение заметить легче всего. Конечно, на практике физикам еще очень далеко до таких энергий: энергия протонов Большого адронного коллайдера находится на уровне ELHC ~ 104 мегаэлектронвольт (то есть 10−15Ep), а энергия самых быстрых космических частиц не превышает Eparticle ~ 1011 мегаэлектронвольт (10−8Ep). Поэтому лоренц-инвариантность известных физических законов нарушается очень слабо. Тем не менее, даже такие слабые нарушения могут сыграть важную роль: например, благодаря им возможны осцилляции безмассовых нейтрино и вакуумное черенковское излучение.

Впервые последствия нарушения лоренц-инвариантности рассмотрел еще в 1951 году Поль Дирак, а работы Сидни Коулмана и Шелдона Глешоу, написанные в 1990-х годах и развивающие идеи Дирака, заставили физиков задуматься об экспериментальной проверке этой гипотезы. В настоящее время универсальной моделью, которая описывает всевозможные нарушения лоренц-инвариантности, является так называемое Расширение Стандартной модели (Standard Model Extension, SME); в этой теории отклонения от Стандартной модели описываются маленькими безразмерными параметрами. Сообщения экспериментов, которые измеряют эти параметры, выходят несколько раз в месяц, однако до сих пор ученые так и не смогли обнаружить нарушения лоренц-инвариантности. Тем не менее, исследователи продолжают повышать точность установок, надеясь уловить следы «физики планковских энергий».

Физики-теоретики Тодд Брун (Todd Brun) и Леонард Млодинов (Leonard Mlodinow) предложили схему нового эксперимента, который способен почувствовать дискретность пространства-времени и сопровождающее его нарушение лоренц-инвариантности с точностью, по меньшей мере, в десять триллионов раз превышающей точность существующих измерений. Для этого ученые рассмотрели дискретное пространство, представляющее собой трехмерную объемно-центрированную кубическую решетку (bcc) с длиной ребра Δx, по которой точечная частица перемещается за счет квантовых случайных блужданий (quantum walks). Другими словами, в каждый «тик» дискретного времени частица с определенной вероятностью перемещается в соседние вершины решетки и переходит в суперпозицию состояний, в которых она одновременно находится в каждой из соседних вершин. Кроме того, частица обладает внутренними степенями свободы (спином). Затем физики выписали унитарный оператор, который описывает такие блуждания, перешли в импульсное представление и сравнили его с оператором, который индуцируется некоторым не зависящим от времени гамильтонианом. В результате ученые показали, что в лидирующем приближении дискретная теория совпадает с теорией Дирака, описывающей движение массивных фермионов (например, электронов). Кроме того, исследователи рассчитали первую поправку к гамильтониану, пропорциональную малому параметру kΔx (kволновой вектор частицы). Физики подчеркивают, что теории совпадают только в случае объемно-центрированной решетки, однако этот факт не исключает дискретные теории, основанные на других решетках: авторы считают, что во всех дискретных теориях возможно разложение по малому параметру, которое хотя бы качественно воспроизводит полученные результаты.

Затем ученые нашли поправки к энергетическому спектру частиц, которые возникают из-за различий между дискретным и дираковским гамильтонианом, и предложили схему экспериментальной установки, которая может почувствовать такие отличия. Для этого ученые рассмотрели непараллельный интерферометр Маха — Цендера. Каждое плечо такого интерферометра разбивается на два сегмента: длинный сегмент направлен под небольшим углом к горизонтали, короткий сегмент смотрит почти вертикально. Между волновыми функциями фермионов, которые пролетают через плечи интерферометра, набегает фаза, пропорциональная поправке к дираковскому гамильтониану. Используя найденное выражение для этой поправки, физики рассчитали, как разница фаз зависит от ориентации интерферометра относительно решетки дискретного пространства и от соотношений между коротким и длинным сегментом плеча интерферометра.


Схема интерферометра, по которому бегут нейтроны
Todd Brun & Leonard Mlodinow / Physical Review D, 2018


Наконец, исследователи оценили, можно ли измерить набежавшую разность фаз на реальных установках. В качестве фермионов, бегущих по интерферометру, физики выбрали тепловые нейтроны с импульсом порядка 10−24 килограмм на метр в секунду. Типичный интерферометр, который работает с такими частицами, имеет длину плеча около десяти сантиметров и может измерить разность фаз с точностью порядка одной сотой радиана. По оценкам ученых, такая чувствительность позволяет заметить дискретность решетки с шагом не менее 10−27 метров. Более того, отдельные нейтронные интерферометры «чувствуют» разность фаз порядка 10−6 радиан, что отвечает шагу решетки порядка 10−31 метров. Это в десять триллионов раз точнее экспериментов на Большом адронном коллайдере и всего в десять тысяч раз больше планковской длины. По словам ученых, преодолеть разрыв будет сравнительно легко: достаточно увеличить длину плеча интерферометра и усреднить собранные данные по большому промежутку времени. Таким образом, предложенный эксперимент может стать первым в истории экспериментом, который доберется до планковских масштабов.

Помимо дискретности пространства-времени, физики рассматривают и другие механизмы нарушения лоренц-инвариантности — например, «расширяют» Стандартную модель, добавляя в нее новые взаимодействия. Такие расширения могут исказить скорость света, деформировать галактические диски и даже нарушить принцип эквивалентности, который постулирует равенство инертной и гравитационной массы. Подробно прочитать про то, как ученые придумывают такие механизмы, можно в нашем материале «На пути к теории всего». Впрочем, несмотря на активность теоретиков, которые придумывают и изучают альтернативные теории, на практике нарушения лоренц-инвариантности пока еще не наблюдались.

Источник: N+1

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4058 : Январь 09, 2019, 22:00:06 »
Астрономы допускают существование дополнительного измерения

Во Вселенной может существовать дополнительное измерение. Об этом заявили шведские ученые.



Вселенная постоянно увеличивается, и на сегодня ученые могут рассказать о нескольких моделях данного процесса. О самой последней сообщили научные сотрудники Уппсальского университета. Их вариант не опровергает, а доказывает наличие еще одного измерения. Эта же модель может объяснить существование темной материи. После Большого взрыва и до сегодняшнего дня численность этого загадочного вещества только увеличивается, но лишь сейчас астрономы смогли объяснить причины роста.

По их мнению, возникновение дополнительного измерения и темной материи связано с достижением Вселенной расширения собственных космических рубежей. Продолжая двигаться дальше, она переходит за границы своего положения, попадая в иное измерение. Саму темную материю можно назвать концами струн, способствующих увеличению пространства Вселенной.

Источник: Актуальные Новости

Оффлайн Новичёк

  • Administrator
  • Full
  • *****
  • Сообщений: 9957
  • Репутация: +21/-106
    • Личное сообщение (Оффлайн)
Re: Новости науки и технологии
« Ответ #4059 : Январь 09, 2019, 22:05:46 »
Физики нашли "следы" новых частиц в аномальном расширении Вселенной


© Fotolia / kamilsezai

Необычные расхождения в скорости расширения Вселенной в первые эпохи ее жизни и сегодня могут указывать на существование еще одного типа бозонов и "пятой силы природы". К такому выводу пришли космологи, опубликовавшие статью в электронной библиотеке arXiv.org

"Недавно космологию поразил своеобразный "глобальный кризис", связанный с расхождениями при замерах постоянной Хаббла. Добавление этой частицы позволяет не только объяснить эти различия, но и избавиться от некоторых других аномалий, к примеру, загадки аномального магнитного момента мюона", — комментирует открытие физик-теоретик Любош Мотль (Lubos Motl) из университета Карловых Вар (Чехия).

Еще в 1929 году знаменитый астроном Эдвин Хаббл доказал, что наша Вселенная не стоит на месте, а постепенно расширяется, наблюдая за движением далеких от нас галактик. В конце 20 века астрофизики обнаружили, наблюдая за сверхновыми первого типа, что она расширяется не с постоянной скоростью, а с ускорением.

Причиной этого, как сегодня считают ученые, является "темная энергия" – загадочная субстанция, заставляющая пространство-время растягиваться все быстрее и быстрее.

В июне 2016 года, нобелевский лауреат Адам Рисс (Adam Reiss) и его коллеги, открывшие этот феномен, вычислили точную скорость расширения Вселенной сегодня, используя переменные звезды-цефеиды в соседних галактиках, расстояние до которых можно вычислить со сверхвысокой точностью.

Это уточнение дало крайне неожиданный результат – оказалось, что две галактики, разделенные расстоянием примерно в 3 миллиона световых лет, разлетаются со скоростью около 73 километров в секунду.

Подобная цифра заметно выше, чем показывают данные, полученные при помощи орбитальных телескопов WMAP и Planck – 69 километров в секунду, и ее невозможно объяснить при помощи имеющихся у нас представлений о природе темной энергии и механизме рождения Вселенной.

Эти расхождения заставили космологов задуматься о возможных объяснениях этой странности. С одной стороны, вполне возможно, что замеры "Планка" или Рисса и его коллег просто содержат в себе ошибки. С другой — допустимо и то, что в ранней Вселенной могла существовать и третья "темная" субстанция, отличная от темной материи и энергии, а также то, что последние могут быть нестабильными и постепенно распадаться.

Дэн Хупер (Dan Hooper), известный американский космолог из университета Чикаго, и его коллеги "вычислили" свойства возможного кандидата на роль "третьей" субстанции, изучая различные "расширенные" версии Стандартной модели физики, минимально выходящие за ее рамки.

Дело в том, что ученые достаточно давно подозревают, опираясь не несколько необъяснимых аномалий в свойствах и поведении некоторых элементарных частиц, что их взаимодействиями дирижируют не только фотоны и три переносчика сильных и слабых ядерных взаимодействий, но и пятый тип подобных частиц, так называемых калибровочных бозонов.

К примеру, несколько лет назад венгерские физики уже заявляли об открытии "пятой силы природы" и связанного с ней сверхлегкого бозона с массой примерно в 20 МэВ, что примерно в 50 раз меньше веса протона или нейтрона.

Просчитывая свойства частицы с похожей массой и свойствами, взаимодействующей с мюонами, тау-частицами и некоторыми типами нейтрино, Хупер и его коллеги обнаружили, что эти бозоны будут крайне необычным образом влиять на поведение всей Вселенной в целом в первые мгновения ее жизни.

Опираясь на данные по поведению нейтрино, собранные в ходе наблюдений за вспышкой сверхновой в 1987 году в соседней галактике, космологи выяснили, что распад большого числа этих бозонов будет разогревать неуловимые "призрачные" частицы и мешать им обособиться от остальной первичной материи Вселенной.

Это, в свою очередь, будет влиять на скорость расширения Вселенной, временно тормозя его в то время, пока сверхлегкие бозоны еще присутствуют в "супе" первичной материи мироздания и взаимодействуют с нейтрино. Как показывают расчеты Хупера и его коллег, сила этого торможения будет ровно такой, на которую указывают расхождения в замерах Planck и Адама Рисса.

Проверка этой теории, по словам космологов, станет возможной в ближайшее время, когда начнет свою работу обсерватория CMB-S4 на южном полюсе Земли, предназначенная для изучения микроволнового "эхо" Большого Взрыва. Она, как заключают исследователи, будет обладать достаточной чувствительностью для поисков возмущений, порожденных распадами этих сверхлегких бозонов.

Источник: РИА Новости

 

Последние сообщения на форуме:

[Публикации] Re: Очередной роман от Шизофреника, "Попаданец"(tm) от digitalman Сегодня в 14:32:14
[Религия] Re: Религия - опиум для народа от Новичёк Сегодня в 11:50:30
[Наука] Re: Квантовые вычисления от digitalman Сегодня в 03:07:35
[Источники питания] Re: Батарейка "Крона" от digitalman Сегодня в 00:19:53
[Наука] Re: DEFCON от digitalman Сегодня в 00:13:40
[Ремонт и модернизация электроники] Re: Как переделать приёмник? от othon Сегодня в 00:06:32
[Наука] Re: Новости науки и технологии от Новичёк Январь 23, 2019, 22:12:22
[Информация к размышлению (Публикации)] Re: О ситуации с ГМО в России и мире. от Новичёк Январь 23, 2019, 22:10:10
[Религия] Re: Религия - опиум для народа от Новичёк Январь 23, 2019, 20:27:11
[Для компьютера] Re: Клавиатура для ношения на руке, идея, (мозговой штурм) от digitalman Январь 23, 2019, 19:43:35
[Наука] Re: DEFCON от john Январь 23, 2019, 18:45:49
[Источники питания] Re: Батарейка "Крона" от john Январь 23, 2019, 18:43:35
[Наука] Re: DEFCON от digitalman Январь 23, 2019, 16:07:16
[Источники питания] Re: Батарейка "Крона" от digitalman Январь 23, 2019, 13:58:52
[Источники питания] Re: Батарейка "Крона" от john Январь 23, 2019, 12:32:56
[Разное] Классический Мультивибратор(генератор прямоугольных импульсов) [Схема] от digitalman Январь 23, 2019, 06:33:36
[Источники питания] Re: Батарейка "Крона" от digitalman Январь 23, 2019, 02:11:47
[О разоблаченных шарлатанах и созданных ими "учениях"] Re: Разоблачение шарлатанов от digitalman Январь 21, 2019, 19:18:26
[История] Re: Самая старая таблица элементов от digitalman Январь 21, 2019, 19:09:20
[Наука] Re: Новости науки и технологии от digitalman Январь 21, 2019, 04:49:29
 Rambler's Top100