Научная среда – новости о науке и технике. Выпуск #64

В эту среду мы не только мозг напряжем, но и правильную зарядку сделаем:

• Токамак EAST установил новый мировой рекорд по времени удержания плазмы.
• Черная дыра галактики M87: новые штрихи к портрету.
• Новое предметное стекло увеличило разрешение микроскопа в 5 раз.
• Вечерние физические нагрузки лучше утренних влияют на метаболизм.
• Нейросеть проследит за эмоциями подмосковных школьников.
• Физики подслушали "разговор" двух атомов.

Новости одной строкой

• Кофеин пробуждает, но не помогает мозгу лучше работать.
• Среднегодовая температура Земли превысит критическую отметку уже через 5 лет. Климатологи заявили, что с вероятностью 40% среднегодовая температура на Земле станет на 1,5° выше.
• Вечерние физические нагрузки лучше утренних влияют на метаболизм.
• Российский пилотируемый корабль "Орёл", ранее известный как "Федерация", сможет летать вокруг Земли около года, а вокруг Луны до шести месяцев. При условии выполнения межполетного технического обслуживания должен быть не менее пяти лет, а для входящего в его состав возвращаемого аппарата – десять лет.
• Исследование показало, что пробуждение на час раньше снижает риск депрессии на 23 процента. На основании анализа данных 840 000 человек.
• В структуре Минобороны РФ 1 декабря появится управление по искусственному интеллекту.
• В России испытали уникальный кислородно-керосиновый двигатель. Он сумел проработать на испытаниях более 3000 секунд, что является рекордным показателем.

Научная среда

Токамак EAST установил новый мировой рекорд по времени удержания плазмы

Китайские физики, работающие на токамаке EAST, поставили новый мировой рекорд по времени удержания горячей плазмы в магнитном поле – им удалось удерживать плазму, разогретую до 120 миллионов кельвинов, 101 секунду, а плазму, разогретую до 160 миллионов кельвинов – в течение 20 секунд.

EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) является одной из немногих термоядерных установок в мире, обладающих полностью сверхпроводящей магнитной системой, созданной на основе ниобий-титановых проводников. На токамаке ведутся исследования в области термоядерного синтеза, в частности возможности длительного удержания (несколько сотен секунд) высокотемпературной плазмы в магнитном поле, отработки методики безиндукционного нагрева плазмы, диагностики и контроля плазменных неустойчивостей, а также разработки материалов для компонентов, обращенных к плазме, таких как дивертор и первая стенка токамака. Установка не только играет важную роль во вкладе Китая в проект международного термоядерного реактора ITER, но и должна помочь ученым в разработке проекта китайского экспериментального термоядерного реактора CFETR.

Им удалось удерживать плазму, разогретую до электронной температуры в 120 миллионов кельвинов (в центре плазменного шнура), удерживали в режиме Н-моды 101 секунду, ток в плазме при этом составил более 500 килоампер. Кроме того, был проведен эксперимент, в ходе которого удалось продержать плазму, нагретую до 160 миллионов кельвинов, в течение 20 секунд.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Физики проследили корреляцию мощных магнитных бурь с солнечными циклами

Физики проследили за связью между глобальной геомагнитной активностью и числом солнечных пятен за последние 150 лет. Оказалось, что частота наиболее мощных геомагнитных бурь коррелирует с амплитудой цикла (средним числом солнечных пятен), а сами бури группируются в ранней стадии для четных циклов и поздней — для нечетных. Результаты, опубликованные в журнале Solar Physics, позволят прогнозировать экстремальную космическую погоду по заданному периоду времени и предполагаемой амплитуде текущего (или предстоящего) солнечного цикла.

Британские ученые под руководством Мэтью Оуэнса из Редингского Университета совместно проанализировали архивные данные о солнечной и геомагнитной активности за 150 лет. Для оценки первой величины физики использовали архивные данные о среднемесячном числе солнечных пятен, собранные Королевской обсерваторией Бельгии с 1868 по 2018 год, принимая за нулевой уровень активности число солнечных пятен в минимуме 2020 года.

Оказалось, что сильные магнитные бури возникают в активной фазе солнечного цикла (в диапазоне 0,18–0,79 в долях его полной продолжительности) с вероятностью примерно в девять раз выше, чем в оставшемся промежутке – эта тенденция сохраняется вплоть до шести наиболее мощных событий. При этом гипотеза о независимости этих бурь от уровня солнечной активности была отвергнута с уровнем значимости 2σ.

Исследователи обнаружили также положительную корреляцию (с коэффициентом корреляции 0.3–0.93, в зависимости от размера выборки) между частотой возникновения мощных бурь и средним числом солнечных пятен в течение цикла. Тем не менее, для самых интенсивных событий нулевая гипотеза согласуется с наблюдениями в пределах 2σ, что делает результат не вполне надежным.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Ученые смогли управлять биологическими часами

Ученые из Нидерландов и Японии создали управляемый светом переключатель ингибитора киназы, который влияет на функцию биологических часов. В результате биологи смогли контролировать часы в культивируемых клетках и эксплантированных тканях.

Биологические часы присутствуют практически во всех клетках организма. В ходе эволюции эти биоритмы хорошо подстроились под 24-часовой цикл смены дня и ночи, и сезонные климатические изменения. Но в некоторых случаях эти циклические процессы могут нарушаться, что приводит к различным заболеваниям. Поэтому исследователям важно научиться управлять биоритмами так, что при необходимости приводить их в норму.

Ранее японские ученые разработали ингибитор киназы под названием лонгдейсин (longdaysin), который замедляет циркадные ритмы, растягивая их с 24 до 48 часов. В новой работе авторы создали выключатель для этого соединения, который позволял активировать или деактивировать его при помощи света фиолетового и зеленого цветов соответственно.

Разработка этой адаптации заняла у ученых несколько лет, но результат стоил затраченных усилий. Авторы показали, как цикл культивируемых клеток удлиняется с 24 до 28 часов при обработке производным лонгдейсина. Облучение светом в зеленом диапазоне видимого спектра позволила укоротить длительность цикла до 25 часов, а последующее облучение фиолетовым светом снова увеличило его до 28 часов.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Новое предметное стекло увеличило разрешение микроскопа в 5 раз

Большинство обычных световых микроскопов имеют разрешение около 200 нанометров. Ученые нашли способ уменьшить его до 40 нанометров при помощи нового полупрозрачного предметного стекла.

Предметное стекло, разработанное учеными Калифорнийского университета в Сан-Диего, покрыто "гиперболическим метаматериалом", состоящим из чередующихся нанометровых слоев кварцевого стекла и серебра. Когда свет проходит через это покрытие, его длина волны уменьшается, и само излучение рассеивается, создавая пятнистый узор.

Проведенные физиками эксперименты показали, что предметное стекло позволяет увидеть в такой микроскоп отдельные актиновые белковые нити в меченых флуоресцентным красителем клетках, а также микроскопические флуоресцентные шарики и квантовые точки, расположенные на расстоянии от 40 до 80 нанометров друг от друга.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Световая терапия помогает при лечении черепно-мозговых травм

Группа исследователей из VA Portland Health Care System в штате Орегон выявила, что усиление традиционного лечения черепно-мозговых травм ярким утренним светом способствует улучшению физического и ментального состояния участников исследования.

Нарушение когнитивных функций, ухудшение памяти и плохое качество сна часто становятся следствием объединения ЧМТ и ПТСР. Но, к сожалению, в настоящее время методы лечения травм мозга, сосредоточенные на помощи при когнитивном дефиците, имеют нестабильный результат.

Плохое качество сна (например, прерывистый сон) плохо влияет на когнитивные функции, и эта взаимосвязь установлена в большом количестве предыдущих исследований. Поэтому авторы сфокусировались на способах улучшения ночного отдыха. Они разделили наблюдаемых пациентов на две группы: контрольную, которая проходила только когнитивно-поведенческую терапию (метод лечения ПТСР), и экспериментальную, у которой к когнитивно-поведенческой терапии добавлялась доза яркого света (подобного утреннему солнцу) общей длительностью 60 минут, распределенная на два утренних часа. Испытуемые проходили курсы терапии на протяжении восьми недель.

Экспериментальная группа отметила значительное улучшение когнитивных функций, качества сна, ослабление депрессии и других симптомов ПТСР. Первая группа о подобных изменениях не сообщала.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Черная дыра галактики M87: новые штрихи к портрету

В апреле 2019 года коллаборация Телескопа горизонта событий (Event Horizon Telescope, EHT) опубликовала первое «фото» ближайших окрестностей сверхмассивной черной дыры, находящейся в центре гигантской эллиптической галактики M87. Галактика удалена от нас примерно на 53 млн световых лет, а размер запечатленной области составляет несколько световых дней. Такой феноменальной разрешающей способности удалось добиться благодаря тому, что EHT — это не один телескоп, а система из нескольких крупных радиотелескопов, расположенных на разных континентах, но работающих как единое целое.

Коллаборация продолжала работать, и сейчас, спустя два года ученые представили новую порцию данных. Им удалось запечатлеть поляризованное излучение от аккреционного диска вокруг этой черной дыры, тщательный анализ которого позволил многое понять про структуру магнитного поля в ее окрестностях. В некотором смысле этот результат даже важнее, чем «портрет» черной дыры, полученный два года назад, так как он позволил достаточно надежно определить режим, в котором аккрецирует эта дыра. По удачному совпадению недавно же была опубликована и статья нескольких научных групп, работающих на самых разных телескопах (как наземных, так и космических), которые провели наблюдения бьющего из этой черной дыры джета в широкой области электромагнитного диапазона. Из нее следует, что до полного понимания всех процессов, которые порождают джеты и и происходят внутри них, довольно далеко, но зато сейчас теоретики получили новые ограничения на параметры своих теорий.

https://youtu.be/4ngWvAwcO50

Чтобы еще больше ограничить множество возможных параметров, нужны были какие-нибудь более детальные наблюдения этой черной дыры. И тут самое время вспомнить о том, что помимо интенсивности и частоты (наблюдения на другой длине волны также проводились и будут вскоре опубликованы) у света есть поляризация. Именно ее и удалось измерить для M87*.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Нейросеть проследит за эмоциями подмосковных школьников

Одна из подмосковных школ начнет использовать систему, которая будет следить за эмоциями учеников и отслеживать потенциально опасное поведение. Несколько лет назад в России, в особенности в Москве и области, начали разворачивать масштабные системы распознавания лиц. Они работают вместе с камерами, установленными на улицах, в метро и аэропортах, и используются для поиска подозреваемых из базы уголовного розыска и пропавших людей.

В 2020 году практику использования распознавания лиц распространили и на школы: власти решили установить во всех школах страны систему из камер и алгоритмов, которые будут следить за тем, кто посещает здание учебного заведения и выявлять опасные события, к примеру, возгорания.

Теперь стало известно, что власти Московской области планируют установить в одной из школ региона систему, которая будет распознавать не только лица учеников и других людей, но и их эмоции. Помимо эмоций, определяемых по кадрам с камер, система также будет учитывать и другие факторы, влияющие на психологическое состояние ученика. Например, в ней фиксируются оценки каждого школьника, его питание в школе и занятия вне нее, посещаемость и другие параметры, на основе которых формируется профиль ученика. Если на протяжении трех дней ребенок будет проявлять преимущественно негативные эмоции, система пришлет школьному психологу уведомление и порекомендует поговорить с ним.

Полную версию материала читайте по ссылке.

В древнеримских катакомбах нашли останки раба из Нубии или Сахары

Бельгийские ученые исследовали недавно обнаруженную в катакомбах святых Марцеллина и Петра челюсть и выяснили, что она принадлежала человеку из Нубии или Центральной Сахары. Вероятно, это был раб, которого вынудили проделать путь в 2500 километров в I–III веках нашей эры. Исследователи считают, что в катакомбах хоронили жертв городской эпидемии независимо от их социального статуса.

Исследования в катакомбах показали, что в некоторых массовых захоронениях тела умерших были целенаправленно мумифицированы, для чего использовался гипс и ткани. Одно из таких захоронений, в основном молодых людей обоих полов, содержало останки более ста человек, аккуратно сложенных рядами, что, вероятно, свидетельствует о городской эпидемии. Следы золота, серебра и янтаря рядом со многими телами указывают на их высокий социальный статус при жизни. Кевин Салесс (Kevin Salesse) из Свободного университета Брюсселя совместно с антропологами и генетиками из Бельгии исследовали человеческие останки, обнаруженные в римских катакомбах святых Марцеллина и Петра. Внимание ученых привлекла древняя челюсть, относящаяся к I–III векам нашей эры.

Исследователи пришли к выводу, что человек, чью челюсть нашли в Риме, является первым известным мигрантом африканского происхождения (из районов, на которые не распространялась власть Империи), идентифицировать которого получилось с помощью междисциплинарного подхода, включающего изотопный анализ. Они отметили, что это вторая по продолжительности миграция через Римскую империю, имеющая прямые доказательства, уступая лишь находке в римском Йорке на территории Великобритании, куда человек добрался, по всей видимости, с Ближнего Востока.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Ученые обнаружили, что мозг коренных жителей Боливии стареет на 70% медленнее, чем у жителей Запада

Ученые обнаружили, что члены коренной амазонской группы, известной как цимане (Tsimané), с возрастом испытывают значительно меньшую атрофию мозга, чем американцы и европейцы.

Еще в 2017 году исследование, опубликованное в журнале The Lancet, показало, что представители народности цимане имеют самые здоровые сердца в мире. У 85% жителей нет накопления кальция в артериях, а это означает, что их риск сердечных заболеваний практически равен нулю.

Цимане населяют изолированную территорию боливийской Амазонки и практически не имеют доступа к современной медицине или здравоохранению. Группа в основном занимается охотой, собирательством, рыбной ловлей и сельским хозяйством, придерживаясь диеты, богатой овощами и нежирным мясом.

Ученые решили выяснить, как образ жизни влияет на здоровье мозга и пригласили добровольцев отправиться в лабораторию. Предложение приняли 746 человек в возрасте от 40 до 94 лет.

Эти результаты показывают, что атрофия мозга может быть существенно замедлена теми же факторами образа жизни, которые связаны с очень низким риском сердечных заболеваний. Наш сидячий образ жизни и диета, богатая сахарами и жирами, могут ускорять потерю мозговой ткани с возрастом и делать нас более уязвимыми для таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера

Полную версию материала читайте по ссылке.

Физики подслушали "разговор" двух атомов

Атомы оказывают влияние друг на друга за счет спинов своих электронов. Теперь ученые смогли перехватить это "общение" и лучше понять взаимодействия между атомами в материалах.

В новом исследовании авторы использовали туннельный микроскоп, чтобы проникнуть глубже в суть этого явления. В этом устройстве тонкая игла, прикрепленная к движущейся платформе, буквально «сканирует» поверхность образца и измеряет туннельный ток, который начинает течь между атомами поверхности и иглы при очень маленьком расстоянии между ними.

Исследователи использовали это устройство, чтобы поместить два атома титана на расстоянии чуть более одного нанометра друг от друга. На таком расстоянии спины атомов могут взаимодействовать друг с другом. Но просто так атомы не стали «общаться». Тогда исследователи решили воздействовать на одну из частиц коротким, но мощным электрическим импульсом. В результате физики наблюдали прекрасное квантовое взаимодействие. Авторы предполагают, что результаты их работы помогут улучшить устойчивость кубитов квантовых компьютеров к шуму.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Научные видео

https://www.youtube.com/watch?v=jP3ceURvIYc https://www.youtube.com/watch?v=zWne4VaUJAM https://www.youtube.com/watch?v=7I_3eka8O-M

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:

• 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.

Историческая концовка рубрики.

Источник