Научная среда – новости о науке и технике. Выпуск #63

• Сегодня на территории России можно будет наблюдать Суперлуние.
• Млечный Путь движется не так, как считалось ранее.
• Тихоходками выстрелили из пушки для проверки гипотезы панспермии.
• Оптогенетика частично вернула зрение слепому пациенту.
• Новая карта темной материи показала скрытые части космической паутины.
• Физики превысили скорость света.
• Использование компьютера и видеоигр более часа в день связали с плохой успеваемостью детей.

Новости одной строкой

• Сегодня на территории России можно будет наблюдать Суперлуние, которое происходит в среднем раз в 12 лет.
• Модуль "Наука" получил разрешение отправиться к МКС. Запуск запланирован на 15 июля 2021 года.
• Тайваньский процессорный гигант TSMC уже вовсю занимается разработкой 1-нанометрового техпроцесса для процессоров следующего поколения.
• Команда школьников из России завоевала восемь золотых медалей на 21-й Азиатской олимпиаде по физике в Тайване и тем самым установила новый абсолютный рекорд.
• Длительные прогулки снижают риск смерти среди пожилых людей на 28%. В рамках работы специалисты изучили привычки 16 732 женщин старше 60 лет.
• "Объединенная двигателестроительная корпорация" разработала новую силовую установку исключительно с помощью 3D-моделирования. Для создания ВК-1600В будут активно применяться технологии 3D-печати.
• Пчёлы научились самостоятельно открывать бутылки:

https://youtu.be/p8fspqCKiVM

Научная среда

Оптогенетика частично вернула зрение слепому пациенту

Наверное, одна из самых важных медицинских новостей года (и уж точно – одна их самых долгожданных за последние годы) опубликована в сегодняшней статье в журнале Nature Medicine. Группа исследователей из Франции, Великобритании и Швейцарии сумела встроить светочувствительные белки опсины в ганглионарные клетки сетчатки пациента, ослепшего из-за пигментного ретинита. В результате пожилой мужчина благодаря оптогенетике (которой как методу-то всего полтора десятка лет) сумел снова увидеть свет после сорока лет полного мрака.

В исследовании, стартовавшем 26 сентября 2018 года приняло участие 15 человек, однако даже первая фаза его еще не окончена (дата окончания предварительных исследований – декабрь 2021, полные результаты будут в конце 2025 года). Тем не менее, статья в Nature Medicine рассказывает о результатах 58-летнего пациента, которому был поставлен страшный диагноз 40 лет назад. Теперь же ему ввели в сетчатку 50 миллиардов частиц аденоассоциированного вируса, несущего ген того самого светочувствительного белка.

В результате зрение пациента частично восстановилось: когда мужчине надели специальные очки, которые преобразовывали изображение в монохроматическое, он сумел в 92 случаях различить объекты, которые лежали перед ним на столе и в 63 случаях сосчитать их.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Тихоходками выстрелили из пушки для проверки гипотезы панспермии

Физики из Англии выяснили, что тихоходки выживают, если выстрелить ими в замороженном виде в песок на скорости 728 метров в секунду, но не выживают на скорости более 900 метров в секунду, испытывая давление 1,14 гигапаскалей. Ученые сообщают о маловероятности того, что эти существа могут путешествовать между планетами и их спутниками.

Тихоходками называют микроскопических беспозвоночных, самые крупные экземпляры которых не превышают в длину 1,2 миллиметра, а большинство не дотягивают и до полумиллиметра. Эти животные прославились благодаря своим способностям к выживанию. Они могут вынести условия экстремально низких температур, вакуума и радиации. В таких условиях некоторые виды тихоходок выживают, впадая в ангидриоз. Животные съеживаются, чтобы уменьшить поверхность тела, и становятся похожи на бочку. Проницаемость их кутикулы падает. При ангидриозе тихоходки теряют до 98 процентов воды, а их метаболизм практически останавливается. После нормализации окружающих условий животные возвращаются к активной жизни. В высушенном состоянии они способны существовать до 30 лет.

В выстрелах на скоростях меньших и включая 728 метров в секунду все тихоходки оставались целыми, при больших скоростях ученые обнаруживали лишь фрагменты животных. Выживаемость тихоходок падала со 100 процентов до 0 процентов при скоростях от 728 до 901 метра в секунду (0,86–1,14 гигапаскалей). Однако выжившим тихоходкам потребовалось в несколько раз больше времени, чтобы прийти в себя, чем 9 часов. Как пишут исследователи, это может говорить о наличии внутренних повреждений. К тому же, неясно, смогут ли тихоходки после такого оставить потомство.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Млечный Путь движется не так, как считалось ранее

Новая работа ставит под сомнение один из самых интересных выводов о динамике Млечного Пути, полученный в последние годы. Авторы показали, что до сих пор мы неправильно понимали прецессию нашей галактики.

Млечный Путь – это спиральная галактика, а значит, она состоит из диска звезд, газа и пыли со спиральными рукавами. Сначала ученые считали, что этот диск абсолютно плоский, но уже несколько десятилетий известно, что самая внешняя его часть искривляется: в одном направлении она закручивается вверх, а в противоположном – вниз. Внешние части диска искривлены, а их вращение определяет ось, перпендикулярная плоскостям искривления.

Но в новой работе ученые показали, что предыдущие измерения не так точны, как хотелось бы. Астрофизики выяснили, что для боле точных расчетов необходимо принимать во внимание изменение амплитуды искажения диска с возрастом звезд, составляющих его. Приняв во внимание этот факт, авторы скорректировали измерения и выяснили, что прецессия должна либо вовсе отсутствовать, либо быть намного медленнее, чем предсказывалось ранее.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Новая карта темной материи показала скрытые части космической паутины

Полученные в новом эксперименте по картированию темной материи данные позволили заметить несколько ранее не открытых нитевидных структур, соединяющих галактики. Эта карта позволит улучшить понимание природы темной материи, а также истории и будущего нашей части Вселенной.

Темная материя – неуловимая субстанция, которая лежит в основе того, что космологи называют космической паутиной. Это элемент крупномасштабной структурой Вселенной, который из-за своего высокого гравитационного влияния может управлять движением галактик и другого космического материала. Но распределение темной материи по различным частям Вселенной остается в значительной степени неизвестным, поскольку его нельзя измерить напрямую. Исследователи делают выводы об этом, основываясь на гравитационном влиянии темной материи на другие объекты во Вселенной, такие как галактики.

В предыдущих попытках составить карту космической паутины ученые брали за основу модель ранней Вселенной и следили за тем, как меняется структура пространства согласно ей в течение миллиардов лет. Но этот метод требует очень больших вычислительных ресурсов и до сих пор не позволил получить сколь либо точную картину для отдельных областей Вселенной. В новом исследовании ученые применили совершенно другой подход: они использовали машинное обучение и построили модель, которая использует информацию о распределении и движении галактик. На основе этих данных алгоритм может прогнозировать распределение темной материи.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Древнейшие цирконы из Джек-Хиллс указывают на то, что тектоника плит началась 3,6 миллиарда лет назад

Американские геологи представили доказательства того, что горизонтальные перемещения блоков земной коры – литосферных плит – по поверхности Земли начались 3,6 млрд лет назад. Авторы исследования предлагают считать это временем старта тектоники плит – уникального механизма, определяющего ход основных геологических процессов и облик нашей планеты в целом. Изучив состав цирконов из района Джек-Хиллс в Западной Австралии, имеющих возраст от 4,3 до 3,0 млрд лет, ученые выяснили, что примерно 3,6 млрд лет назад в составе этих минералов магматического происхождения появился алюминий – типичный химический элемент континентальной земной коры и индикатор ее глубинного плавления при погружении в мантию. По мнению исследователей, это свидетельствует о том, что к этому времени уже сформировались первые протоконтиненты, а осадочный материал с поверхности начал затягиваться в мантию в зонах субдукции.

Ранее считалось, что механизм тектоники плит заработал в конце архея, примерно 2,7 млрд лет назад. Но в 2019 году геологи из России, Франции, Германии и ЮАР опубликовали результаты исследований состава коматиитов – древних ультраосновных вулканических пород возрастом 3,3 млрд лет из зеленокаменного пояса Барбертон в Южной Африке.

Результаты нового исследования позволяют более детально восстановить последовательность становления главного тектонического механизма планеты. Получается, что 4,0 млрд лет назад начались первые горизонтальные движения микроплит, которые постепенно собирались в более крупные образования – протоконтиненты, а в местах их столкновения формировались первые горные сооружения – аккреционные орогены.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Использование компьютера и видеоигр более часа в день связали с плохой успеваемостью детей

Использование компьютера и видеоигр более одного часа в день по будням негативно ассоциируется с успеваемостью детей в средней школе. К такому выводу пришли ученые, оценив результаты экзаменов школьников и количество времени, которое они пользуются современными технологиями. При этом если дети в выходные проводят меньше часа за компьютером и видеоиграми, то это позитивно ассоциируется с успеваемостью.

Группа ученых из Китая и США под руководством Лии Новер (Lia Nower) изучила, как время, проведенное за компьютером и видеоиграми, связано с успеваемостью китайских школьников. Исследование включало в себя 9449 детей из средней школы (средний возраст 13,54 лет), за которыми наблюдали в течение года. Школьники сдавали несколько экзаменов по английскому, математике и китайскому, а также им проводили тесты для оценки когнитивных функций. В конце года у детей провели опрос по поводу их эмоционального состояния, мотивации к обучению и прогулов. Также у школьников спросили, как много времени они проводят за компьютером или видеоиграми в будние дни и выходные. Для статистического анализа использовали мультивариативную регрессию.

Оказалось, что 40 процентов детей пользовались интернетом или играли в видеоигры в будние дни, и 62 процента делали это в выходные. Использование интернета и видеоигр более одного часа в будние дни и более четырех часов в выходные негативно ассоциировалось с успеваемостью по всем предметам и результатами когнитивных тестов, также такие дети были менее мотивированы к обучению, чаще прогуливали и не могли сконцентрироваться во время уроков (везде p < 0,01). Интересно, что дети, которые использовали интернет и играли в видеоигры по выходным не больше часа, меньше скучали в школе и имели более высокие результаты когнитивных тестов по итогам года (p < 0,05). На полученные в работе связи не повилял пол детей.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Физики превысили скорость света

Сделать это у исследователей получилось с помощью импульсов внутри горячей плазмы. У света есть некоторые особенности, которые позволяют нарушать правила. Это не ускорит путешествия к звездам, но поможет создать совершенно новый класс лазеров.

На этот раз исследователи из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса в Калифорнии и Университета Рочестера в Нью-Йорке выбрали в качестве среды облака горячих заряженных частиц. И у них получилось менять скорость световых волн в плазме от примерно одной десятой от обычной скорости света в вакууме до скорости, превышающей скорость света более чем на 30%.

Вырывая электроны из потока ионов водорода и гелия с помощью лазера, исследователи смогли изменить групповую скорость световых импульсов, посылаемых через плазму вторым источником света.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Европиевый лазер достиг мощности в один ватт

Физики продемонстрировали линейно поляризованную лазерную генерацию в кристалле KEu(WO4)2 мощностью свыше одного ватта и дифференциальной эффективностью в 42,3 процента. Излучение генерировалось на длине волны 703 нанометра и обладало слабо эллиптичным поперечным профилем.

Монокристалл KEu(WO4)2 был изготовлен методом выращивания из раствора при температуре 1228 кельвин. Рост происходил вдоль кристаллографического направления. За счет наличия ионов Eu3+ монокристалл имеет розовый оттенок. Авторы оценили концентрацию ионов, равной 61,55×1020 обратных кубических сантиметров при плотности материала, равной 7,07 грамм на кубический сантиметр. Для эксперимента из кристалла был сформирован параллелепипед размерами 4,75 на 5,07 на 5,21 миллиметров, грани которого были отполированы.

Эксперимент по лазерной генерации проводился для двух разных форм резонатора. В первом случае выходное зеркало резонатора было вогнутым, во втором – плоским. Меняя в первом случае фокусное расстояние выходного зеркала, физики влияли на порог генерации и дифференциальную эффективность, которая определяет приращение мощности генерации на единицу мощности накачки. Оптимальный режим был достигнут для фокусного расстояния, равного 75 миллиметрам, при котором мощность лазера составила 0,532 ватта, порог – 565 милливатт, а дифференциальная эффективность – 34 процента.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Источник гамма-лучей в нашей галактике бьет все мыслимые рекорды мощности

Астрономы обнаружили световое излучение, испускаемое из центра Млечного Пути, с самым высоким уровнем энергии из всех, что когда-либо находили в этом регионе космоса.

Гамма-лучи – это самый энергичный тип электромагнитного излучения, выделяемый во время экстремальных событий, таких как появление сверхновых звезд, аннигиляция пары "вещество-антивещество" или активности таких объектов, как пульсары. Диапазон энергии такого излучения обычно достигает гига-электровольт (ГэВ), а иногда даже превышает отметку в тераэлектровольт (ТэВ), то есть 1000 ГэВ.

Команда определила 530 фотонов сверхвысокой энергии из 12 источников с энергиями до 1 ПэВ. Пиковый достигает целых 1,4 ПэВ, что делает его фотоном с самой высокой энергией из когда-либо наблюдавшихся в космическом пространстве. Команде удалось отследить это рекордное излучение до активной области звездообразования в созвездии Лебедя.

Исследователи назвали эти мощные ускорители космических частиц "ПэВатронами" и пока не могут ответить на вопрос о том, как именно фотоны могут быть ускорены до таких высоких энергий.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Научные видео

https://www.youtube.com/watch?v=nGU-kV_KD4s https://www.youtube.com/watch?v=vm0CT0JqZ9k https://www.youtube.com/watch?v=R8a6Tb2lYB0

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:

• У людей, играющих в VR-гарнитурах, намного хуже работают "внутренние часы".
• В Курчатовском институте состоялся физический пуск токамака Т-15МД.
• Китайский ровер "Чжужун" прислал свои первые снимки Марса.
• Обнаружен вид динозавра, который рос как дерево.
• Спиновая жидкость помогла доказать, что электрон не является элементарной частицей.
• Создан безмагнитный электромотор с КПД 95%.

Историческо-кулинарная справка.

Источник