Научная среда – новости о науке и технике. Выпуск #35

В День народного единства мы объединяемся с наукой и техникой тоже:

• В центре редчайшей галактики нашли уникальную черную дыру.
• Молекулярные механизмы формирования памяти.
• Новая теория темной энергии объяснила расширение Вселенной.
• Новое устройство передаст голограмму человека во время звонка.
• Ошибка 3D-принтера создала материалы нового поколения.

Новости одной строкой

• Ученые вернули контакт с Voyager 2. Радиосвязь была нарушена из-за модернизации радиоантенны DSS43.
• Гейб Ньюэлл запустит садового гнома Чомски из Half-Life 2: Episode Two в космос.
• Ученые из Таиланда создали специальное покрытие для носков из наночастиц оксида цинка (ZnO-NPs), которое способно избавить от бромидроза (запах ног) и мелкоточечного кератолиза (бактериальная инфекция стоп).
• КАМАЗ начал тестирование 6-цилиндрового дизеля с нормативами "Евро-6".
• К 2024 году Украина хочет создать космическую ракету-носитель легкого класса.
• Ученые обнаружили, что в коже присосок осьминога содержатся клетки, которые при контакте сообщают вкус добычи.
• Фото сосудов самого центра сетчатки человека. Конфокальная микроскопия:

Научная среда

В центре редчайшей галактики нашли уникальную черную дыру

Международная группа астрономов обнаружила галактику, принадлежащую к одному из самых редких типов. Черная дыра в ее центре генерирует гамма-излучение, а потоки ее плазмы направлены прямо на Землю.

Черная дыра за счет гравитационного притяжения способна ускорять материю вокруг себя до околосветовых скоростей. Разогнавшись, этот горячий поток газа «выстреливает» из полюсов черной дыры, образуя джеты – струи, светящиеся в различных диапазонах длин волн. Лишь небольшая часть таких активных галактик (менее 1%) имеют джеты, направленные прямо на Землю. Эти источники излучения являются одними из самых мощных во Вселенной и называются блазарами. Блазары бывают двух типов – лацертиды и оптически быстропеременные квазары (FSRQ).

Самый старый известный блазар типа FSRQ возник, когда Вселенной был всего миллиард лет. Теперь исследователи обнаружили лацертид, который всего на миллиард лет младше описанного выше объекта. До сих пор самым старым был блазар, возникший, когда Вселенной было 2,5 миллиарда лет.

Сверхмассивная черная дыра получила имя 4FGL J1219. 0+3653. Это открытие подтверждает теорию о том, что лацертиды – это стадия эволюции оптически быстропеременных квазаров. Открытие позволит уточнить теории звездной эволюции и лучше понять, как устроены активные ядра галактик.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Молекулярные механизмы формирования памяти. Новые данные

Ученые из MIT сделали попытку рассмотреть на молекулярном уровне, как нейроны записывают наши воспоминания, что происходит с ними в момент запоминания и воспроизведения. Оказалось, что внутри клетки идет огромная работа с ДНК в ядре – тем самым местом, которое еще недавно казалось для науки самой постоянной, стабильной формой памяти.

В 2006 году Эрик Кандел, нобелевский лауреат по физиологии и медицине, писал в своей великолепной книге “В поисках памяти”:

Долговременная память требует кодирования новой информации и консолидации, то есть перевода в более постоянное хранение… Если так, то консолидационная фаза работы памяти могла оказаться тем интервалом, который требуется регуляторным белкам для включения структуры генов.

Автор рассказал о том, как изменяется синапс нейрона под действием научения, это вызывает работу определенных белков, которые направляются к ядру клетки и «требуют» от генов, которые находятся там, выработки нового белка для усиления существующего синапса. Это книга полноценно описывала работу памяти на молекулярно-клеточном уровне. Однако не исчерпывала это описание.

Ученые из MIT решили продолжить такое описание и провели эксперимент, который раскрывает, как рождается память в особых нейронах – энграммных клетках.

Это первая работа, которая на молекулярном уровне показывает, как эпигеном руководит доступностью генов. Сперва он позволяет усилителю стать более доступным, но это лишь достаточное условие для запоминания. Необходимое же условие – чтобы усилитель мог физически взаимодействовать с геном – происходит на второй фазе.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Отвлечение от работы странным образом влияет на уровень стресса

В новом исследовании ученые поместили группу из 90 добровольцев в офисную среду и отслеживали их физическую реакцию на различные отвлечения, а также попросили их заполнить анкету, в которой они оценили свое настроение.

Участники выполняли стандартные офисные задачи, такие как печать отчетов и назначение встреч с клиентами. Каждому предоставляли одинаковую рабочую нагрузку. Их рабочее место было оборудовано стулом, компьютером с монитором и наборами для сбора образцов слюны.

За время эксперимента участники оценили свое настроение по шестибалльной шкале с помощью анкет, в то время как портативное устройство ЭКГ (электрокардиография) постоянно измеряло их сердцебиение. Исследователи использовали образцы слюны для измерения уровня "гормона стресса" кортизола. Кортизол вырабатывается в опасных ситуациях, чтобы адаптировать тело под окружающую среду.

В то время как некоторых участников отвлекали только для просмотра рекламной презентации, остальным пришлось столкнуться с дополнительным стрессом от встречи с представителями отдела кадров. Некоторые участники, вдобавок ко всему, часто получали срочные сообщения в чате от коллег и начальства.

Однако те участники, которым пришлось иметь дело и с рекламой, и с сообщениями в чате, имели самый высокий уровень кортизола. Но, неожиданно для ученых, настроение членов этой группы было намного лучше, чем у тех, кого реже прерывали.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Новое устройство передаст голограмму человека во время звонка

Стартап PORTL Hologram усовершенствовал видеозвонки, добавив к ним систему передачи трехмерной голограммы собеседника. Новое устройство стоит 60 тысяч долларов (более 4,5 миллионов рублей) за штуку.

Стартап планирует вывести на массовый рынок новый тип видеозвонка, который будет проецировать трехмерное изображение говорящего, напоминающее голограмму из «Звездных войн». PORTL Hologram получил 3 миллиона долларов от инвестора Тима Дрейпера, бывшего исполнительного директора Electronic Arts Дуг Барри и продюсера Джо Льюиса.

Устройство напоминает дверной проем, или, как его называют создатели, «студию в коробке», которое с помощью проектора создает трехмерное изображение человека в полный рост – нужен только белый фон. Помимо правдоподобности голограммы, ее преимущество и в интерактивности. Благодаря студийной установке и функции объемного звука собеседник чувствует "присутствие" человека.

Компания уже продала около сотни устройств частным лицам, а также несколько десятков – торговым центрам, аэропортам и вестибюлям кинотеатров.

Полную версию материала читайте по ссылке.

https://youtu.be/7MG7rwKbhCs

Предложен новый подход к анализу формы элементов нейронов

Ученые из Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) совместно с коллегами из Юго-Западного медицинского центра при Техасском университете исследовали новый подход к анализу формы дендритных шипиков при нейродегенеративных заболеваниях. В отличие от стандартного подхода, когда эти структуры делят на три или четыре класса, исследователи предлагают рассмотреть подход кластеризации.

Дендритные шипики – это небольшие выступы дендритной мембраны нейрона в области контакта с соседними аксонами (места, где происходит передача сигнала от одного нейрона к другому). Эти шипики имеют разный размер, форму и плотность. Изменения характеристик дендритных шипиков связаны с обучением и памятью и могут быть признаком нейродегенеративных расстройств, таких как болезнь Альцгеймера и болезнь Гентингтона. В связи с важностью изучения синаптических контактов, исследователи прилагают усилия для надежной визуализации и анализа дендритных шипиков. Для этого необходимо разделение их на группы по ключевым морфологическим признакам.

Дендритные шипики – это совершенно отдельные структуры, функционирующие по своим законам. Они могут менять форму в ответ на изменения нейронной активности. Сила и количество синаптических связей коррелируют с обучением и памятью. Снижение качества или количества синаптических контактов может быть диагностическим признаком ранних патологических процессов. Первые симптомы нейродегенерации могут появиться намного позже, потому что наш мозг имеет определенный запас прочности.

Мы пришли к выводу, что классификационный подход является довольно грубым, и предлагаем рассматривать динамичную природу шипиков как континуум различных форм. В связи с этим мы решили применить алгоритмы, основанные на кластеризации. Нам хорошо известна связь между основными классами и их функциональностью. Сейчас стоит задача найти связь между конкретной формой и функциями шипиков.

Ученые отметили, что исследование подхода кластеризации в анализе дендритных шипиков все еще находится на ранней стадии, но это очень перспективный подход, который научная группа будет развивать в ближайшем будущем.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Физики научились подавлять магнитные поля на расстоянии

Исследователи нашли способ обойти постулаты теории, сформулированной 178 лет назад. В результате физики смогли подавить шум от внешних магнитных полей.

Теорема Ирншоу ограничивает устойчивость равновесной системы из нескольких тел с помощью магнитного и электрического полей. Согласно ей, если на равновесную систему из двух точечных зарядов (или тел) действуют какие-либо иные силы, кроме кулоновских, то при любом раскладе такая система будет неустойчивой. Теперь исследователи нашли способ обойти эту теорему для равновесной системы, удерживаемой магнитным полем.

Физики создали специальное устройство из определенным образом расположенных электрических проводов. Ток, проходящий по этим проводам, создает дополнительные поля, которые «гасят» паразитные магнитные поля. Ученые боролись с этими полями на протяжении десятилетий, и теперь у них наконец появился надежный метод снижения погрешности в экспериментах.

Например, новый метод подавления магнитных полей поможет снизить уровень ошибок в квантовых компьютерах, защитив кубиты от внешних воздействий. Также такая технология может улучшить транскраниальную магнитную стимуляцию – способ нейровизуализации, при котором магнитным полем активируют различные области мозга. В биомедицине метод позволит более точно управлять системами адресной доставки лекарств с магнитными свойствами.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Создан мощный портативный терагерцовый лазер

Американские физики создали портативную версию квантового каскадного лазера, который способен генерировать терагерцовое излучение вне лабораторных условий.

Терагерцовое излучение – один из самых перспективных диапазонов длин волн для использования в телекоммуникационных технологиях. Оно обладает высокой частотой, что позволяет передавать большой объем информации за очень короткое время. Однако для генерации терагерцового излучения необходимо опустить температуру среды ниже -73°C. Для этого требуется громоздкое оборудование и серьезные затраты энергии. Но адаптировать его под работу выше -73°C до сих пор никому не удавалось.

В научной работе исследователи сообщили о создании крошечного лазера длиной в несколько миллиметров и шириной меньше человеческого волоса. Несмотря на свои размеры, это устройство может генерировать высокочастотное излучение при температуре всего -23°C. Созданный учеными лазер представляет собой квантовую структуру с определенным расположением в ней лунок и барьеров.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Новая теория темной энергии объяснила расширение Вселенной

Астрономы разработали теорию, которая описывает наблюдаемые аномалии в расширении Вселенной и сохраняет все преимущества современных теорий, не нуждаясь при этом в использовании космологической постоянной.

В новых теориях предполагалось, что космологическая постоянная должна быть ненулевой и положительной величиной, однако ее введение вызывало массу неудобств. Согласно наблюдениям, космологическая постоянная должна быть довольно небольшой по величине, однако такое значение плохо согласуется с предсказаниями квантовой теории.

Астрофизики предложили альтернативную теорию, которая объясняет наблюдаемые во Вселенной эффекты без необходимости введения космологической постоянной. Исследователи предложили для описания феномена расширения Вселенной другую форму темной энергии. Несмотря на это, для создания своей модели исследователи использовали результаты более ранних работ по этой теме и традиционные методы измерения, такие как измерение светимости стандартных свеч – сверхновых типа Ia.

Чтобы теория описывала наблюдаемые эффекты, астрономам пришлось наложить ограничения на параметр смещения длины волны реликтового излучения и величину постоянной Хаббла. Авторы сравнили предсказания своей модели с описанием, которое предлагает теория Лямбда-CDM, и показали, что их расчеты во многом сходятся. При этом новая модель не нуждается во введении спорной космологической постоянной. Теперь научному сообществу предстоит оценить правдоподобность новой модели, подтвердив ее утверждения или опровергнув.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Ошибка 3D-принтера создала материалы нового поколения

Ученые взяли на вооружение одну из самых частых ошибок современных 3D-принтеров и превратили ее в удобный инструмент для печати необычных материалов. Если 3D-принтер оставляет зазоры в пластике, который он наносит на изделие, это обычно брак. Однако теперь этот же процесс используется для быстрого и недорогого производства гибких полимерных тканей.

Аспирант MIT Media Lab Джек Форман решил использовать самую частую ошибку в процессе печати, создав программу, которая заставляет стандартные недорогие FDM-принтеры намеренно создавать дефекты по заранее заданному шаблону. Он рассчитан на печать объектов из крошечных полимерных пластиковых столбиков, связанных между собой тонкими нитями.

Полученные в результате "DefeXtiles" больше всего похожи на синтетический тюль, поскольку имеют форму тонкой и гибкой сетки. В будущем другие применения данной технологии могут включать создание хирургической сетки с настраиваемыми механическими свойствами, а также разработку широкого спектра модных аксессуаров.

Полную версию материала читайте по ссылке.

https://www.youtube.com/watch?v=gZ_p9o28m5I

Научные видео

https://www.youtube.com/watch?v=stboHHyQG0w https://www.youtube.com/watch?v=XQQxC4Nc6CA https://www.youtube.com/watch?v=oo3yakuzNMM

Основные источники:

• neuronovosti.ru
• popmech.ru
• nplus1.ru
• elementy.ru

Спасибо за внимание, и помните, что никогда не поздно "Учиться, учиться и еще раз учиться!"

Прошлый выпуск рубрики:

• Биопластик по токсичности не уступил пластику.
• Обсерватория SOFIA нашла молекулы воды в лунном кратере.
• Диетическая газировка может негативно влиять на здоровье, в частности на сердечно-сосудистую систему.
• Между "мирами": радиологи смогли разглядеть слой между серым и белым веществом.
• Астрономы нашли следы столкновения Млечного пути с карликовой галактикой.
• "Энергия" разработала дрон, заряжающийся лазером из космоса.

Источник