Русский
Русский
English
Статистика
Реклама

Наука

Можно ли разгадать тайну расширения Вселенной?

21.03.2021 00:05:23 | Автор: admin

C момента своего рождения наша Вселенная расширяется со все возрастающей скоростью.

Немногим больше ста лет назад никто на нашей планете не знал, что Вселенная расширяется. Но несмотря на все беды и несчастья, которые ХХ век принес человечеству, именно это столетие ознаменовано научно-техническим прогрессом. За невероятно короткий отрезок времени мы узнали о мире и Вселенной больше, чем когда-либо. Идею о том, что наша Вселенная расширяется на протяжении последних 13,8 миллиардов лет впервые предложил бельгийский физик Жорж Леметр в 1927 году. Два года спустя американскому астроному Эдвину Хабблу удалось подтвердить эту гипотезу. Он установил, что каждая галактика удаляется от нас и чем она дальше, тем быстрее это происходит. Сегодня существует множество способов, с помощью которых ученые могут понять, как быстро наша Вселенная увеличивается в размерах. Вот только цифры, которые исследователи получают в процессе измерения, каждый раз получаются разными. Но почему?

Самая большая загадка Вселенной

Как мы знаем сегодня, существует тесная связь между расстоянием до галактики и тем, как быстро она удаляется. Так, скажем, галактика на расстоянии 1 мегапарсек от нашей планеты (один мегапарсек приблизительно равен 3,3 млн световых лет) удаляется со скоростью 70 километров в секунду. А та галактика, что находится несколько дальше, на расстоянии двух мегапарсек, движется в два раза быстрее (140 км/сек).

Интересно и то, что сегодня существует два основных подхода для определения возраста Вселенной или, по-научному, Постоянную Хаббла. Разница между этими двумя группами заключается в том, что один набор методов рассматривает относительно близкие объекты во Вселенной, а другой очень отдаленные. Однако каким бы способом не воспользовались ученые, результаты каждый раз получаются разные. Выходит, либо мы делаем что-то не так, либо где-то далеко во Вселенной происходит нечто абсолютно неведомое.

Исходя из того, что быстрее всего от Земли отдаляются самые далекие галактики, ученые сделали вывод о том, что когда-то все галактики находились в одной точке по времени это событие совпадает только с Большым взрывом.

В исследовании, недавно опубликованном на сервере препринтов airxiv.org, астрономы, изучая близлежащие галактики, использовали умный метод измерения расширения Вселенной под названием флуктуации поверхностной яркости (surface brightness fluctuations). Это причудливое название, но оно включает в себя идею, которая на самом деле интуитивно понятна.

Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram чтобы не пропустить ничего интересного!

Представьте, что вы стоите на опушке леса, прямо перед деревом. Из-за того, что вы стоите очень близко, вы видите только одно дерево в своем поле зрения. Но стоит отойти немного назад, как вы увидите больше деревьев. И чем дальше вы будете отходить, тем больше деревьев возникнет у вас перед глазами. Примерно то же самое происходит с галактиками, которые ученые наблюдают с помощью телескопов, но гораздо сложнее.

Как узнать скорость расширения Вселенной?

Чтобы получить хорошие статистические данные, астрономы наблюдают за галактиками, расположенными довольно близко к Земле, примерно на расстоянии 300 миллионов световых лет и ближе. Однако наблюдая за галактиками, необходимо учитывать пыль, фоновые галактики и звездные скопления, которые видно на полученных с помощью телескопа изображениях.

Это интересно: Как NASA будут искать темную энергию?

Вселенная, однако, хитра. Начиная с 1990-х годов астрономы увидели, что очень далекие взрывающиеся звезды всегда были расположены дальше, чем показывали простые измерения. Это привело их к мысли, что сейчас Вселенная расширяется быстрее, чем раньше, что, в свою очередь, привело к открытию темной энергии таинственной силы, ускоряющей Вселенское расширение.

На сегодняшний день время Большого взрыва, породившего Вселенную, ученые оценивают с помощью компьютерного моделирования.

Как пишут авторы научной работы, когда мы смотрим на очень далекие объекты, мы видим их такими, какими они были в прошлом, когда Вселенная была моложе. Если скорость расширения Вселенной тогда была иной (скажем, 12-13, 8 миллиарда лет назад), чем сейчас (менее миллиарда лет назад), мы можем получить два разных значения для Постоянной Хаббла. Или, быть может, разные части Вселенной расширяются с разной скоростью?

Читайте также: Что ученым известно о возрасте и расширении Вселенной?

Но если скорость расширения изменилась, значит возраст нашей Вселенной совсем не такой, как мы думаем (ученые используют скорость расширения Вселенной, чтобы проследить ее возраст). Это, в свою очередь, означает, что у Вселенной другой размер, а значит время, необходимое для того, чтобы что-то произошло, тоже будет другим.

Если следовать этой цепочке рассуждений, то в конечном итоге окажется, что физические процессы, происходившие в ранней Вселенной, происходили в разное время. Еще, возможно, были задействованы другие процессы, влияющие на скорость расширения. В общем выходит какой-то бардак. «Из чего следует, что либо мы недостаточно хорошо понимаем, как ведет себя Вселенная, либо неправильно ее измеряем», отмечают авторы исследования.

В любом случае Постоянная Хаббла является предметом горячих споров в астрономическом сообществе. Новое исследование, однако, добавило еще больше вопросов, так что борьба с неопределенностью будет долгой. Когда-нибудь, конечно, наше понимание космоса изменится. Но когда это произойдет, космологам придется искать что-то еще, о чем можно будет спорить. Что они обязательно сделают.

Подробнее..

Физики переосмысли строение Вселенной. Темная энергия больше не нужна?

08.04.2021 16:17:41 | Автор: admin

Вот уже два десятилетия физики знают, что наша Вселенная расширяется с ускорением.

Подобно тесту с изюмом, поднимающимся в разгоряченной печи, в наблюдаемом пространстве (то есть Вселенной) галактики и даже целые скопления разлетаются друг от друга. Заметил это еще в 1920 году астроном по имени Эдвин Хаббл; его открытие в конечном итоге привело ученых к современной картине расширения Вселенной. Считается, что за этот процесс ответственна таинственная темная энергия гипотетическая форма энергии, которая равномерно заполняет пространство и составляет 70 процентов Вселенной. Однако сомнения в ее существовании были всегда, даже у самого Эйнштейна. Недавно ученые из Копенгагенского университета удалили из уравнения темную энергию и с помощью компьютерного моделирования посмотрели, может ли Вселенная расширяться без нее. Полученные результаты показали, что расширение Вселенной связано с темной материей, имеющей определенную магнетическую силу. Новое открытие может изменить наше понимание Вселенной.

Из чего состоит Вселенная?

Все, кто интересуется устройством Вселенной знают, что она всего на 5% состоит из привычной нам материи. Еще примерно четверть составляет темная материя загадочная субстанция, о которой не так много известно, так как она недоступна прямому наблюдению. Оставшиеся две трети приходятся на еще более таинственную темную энергию, которая заставляет нашу Вселенную расширяться со все возрастающей скоростью.

Отметим, что по состоянию на 2020 год существование темной энергии подтверждают измерения реликтового излучения теплового излучения, возникшего в ранней Вселенной и равномерно заполняющего пространство.

Так, команда астрофизиков из Физико-математического института им. Кавли (IPMU) установила, что в реликтовом излучении наблюдаются признаки нарушения так называемой пространственной четности одного из фундаментальных свойств мироздания, которое не предсказывает Стандартная модель. По мнению авторов исследования, темная материя и темная энергия нарушают принцип четности, что может указывать на существование «новой физики».

В ходе нового исследования физики решили удалить из уравнения темную энергию.

Еще одним «звоночком» в пользу пересмотра современных представлений о Вселенной стала работа южноафриканских ученых 2019 года. В ней исследователи и вовсе предположили, что темной энергии не существует, так как сама гипотеза о разлетающихся на бешеной скорости галактиках основана на «ложных догадках и некорректных расчетах». Как отмечают авторы научной работы, опубликованной в журнале Physical Review Letters, чтобы доказать это, понадобится гораздо больше данных наблюдения за реликтовым излучением.

Любите космос и все что с ним связано? Подписывайтесь на наш канал в Telegram там вы найдете еще больше интересных статей о последних научных открытиях в этой области!

Темная энергия больше не нужна

Учитывая, что разговоры о «новой физике» не утихают, датские ученые бросились во все тяжкие и вообще убрали из уравнений темную энергию. В ходе работы они проверили модель, согласно которой расширение Вселенной на самом деле происходит из-за формы темной материи, в которой доминирует особый тип магнитной силы.

Как отмечают авторы исследования, они добавили к темной материи еще несколько свойств, с помощью которых она может оказывать непосредственное воздействие на расширение космоса (вместо темной энергии). Поскольку последняя не может быть измерена, а большинство ее характеристик неизвестны, новая теория не кажется надуманной. Для Стина Хансена, одного из авторов исследования, «реальность такова, что мы не слишком много знаем о темной материи, только то, что она состоит из медленных и тяжелых частиц».

Несмотря на все достижения человечества, мы по-прежнему мало знаем о Вселенной.

Читайте также: Что ученым известно о возрасте и расширении Вселенной?

«Возможно, темная материя обладает неким качеством, аналогичным магнетизму. Таким образом, нечто подобное тому, что происходит с обычными частицами, может происходить во Вселенной, когда они движутся и создают магнетизм, или когда магниты притягивают или отталкивают другие магниты. Это постоянное расширение темной материи, вероятно, вызвано какой-то магнитной силой», слова ученого приводит издание Phys.org.

Магнитная сила ключ к тайне расширения Вселенной

В ходе работы ученые разработали компьютерную имитационную модель, которая включала такие переменные, как гравитация, скорость расширения Вселенной и X неизвестная сила, которая расширяет космос и является основой темной энергии.

Предполагая, что частицы темной материи обладают особым типом магнитной силы, модель, разработанная учеными, определила, что эта сила будет иметь точно такое же влияние на скорость расширения Вселенной, как и темная энергия в настоящее время.

Не исключено, что уже совсем скоро ученые смогут ответить на вопрос о том, существует ли темная энергия.

Вам будет интересно: Сколько материи во Вселенной на самом деле?

Учитывая, что исследование может изменить современное понимание Вселенной, астрофизики были осторожны в своих выводах и указали, что «необходимы дополнительные доказательства, основанные на более глубоких исследованиях, чтобы окончательно подтвердить полученные выводы. Если дальнейшие исследования подтвердят полученные датчанами данные, то с темной энергией придется попрощаться, потому что в ее существовании не будет никакого смысла.

Подробнее..

Новый взгляд на Вселенную что такое фрагменты энергии?

22.12.2020 20:20:27 | Автор: admin

Новое исследование американских физиков-теоретиков может перевернуть все, что мы знаем о Вселенной.

Вселенная состоит из скоплений миллиардов галактик, соединенных между собой в единую сеть космическую паутину. Но как она устроена на более глубинном уровне? Новая теория, выдвинутая двумя физиками-теоретиками из Университета штата Северная Каролина гласит, что ни частиц ни волн не существует. Все, что есть это фрагменты энергии, строительные блоки нашей Вселенной. В основе теории лежит основополагающая идея о том, что энергия всегда течет через пространство и время. По этой причине авторы исследования предлагают думать об энергии как о линиях, которые входят и выходят из области пространства, никогда не пересекаются друг с другом и не имеют ни начала, ни конца. Отметим, что новая теория противоречит Общей теории относительности Эйнштена (ОТО), которая, несмотря на недостатки, является самой точной на сегодняшний день физической теорией, описывающей устройство Вселенной.

От Аристотеля до наших дней

В 4 веке до нашей эры древнегреческий философ Аристотель сформулировал идею о том, что Вселенная состоит из пяти строительных блоков материи: земли, воды, воздуха, огня и небесного эфира. Эта идея оставалась популярной более 2000 лет и не давала покоя нескольким поколениям алхимиков, которые пытались разбогатеть, превращая землю в золото. Их безуспешные попытки продолжались до тех пор, пока химик Роберт Бойль не отказался от классических элементов в пользу идеи о том, что вся материя состоит из частиц. Интересно, что идея Бойля в результате привела к одному из самых взрывоопасных периодов в истории науки, включая формулировку классической механики сэром Исааком Ньютоном.

Триумф физики частиц продолжался до тех пор, пока шотландский ученый Джеймс Максвелл не ввел в свои уравнения электромагнитные волны. Вместе частицы и волны стали известными строительными блоками всей материи. Частицы служили отдельными кирпичиками, как материя, существующая в одной точке пространства. Электромагнитные волны составляли своего рода раствор, удерживающий все это вместе, словно энергия, рассеивающаяся повсюду в пространстве подобно волнам.

Согласно новой теории ни частиц ни волн не существует.

Это интересно: Почему квантовая физика сродни магии?

Как пишет The Conversation, разделение материи на частицы и волны облегчило предсказания для физиков, потому что они могли легко описать поведение частиц и волн. Но в физике ничего не дается легко, и теория быстро перевернулась с ног на голову.

В начале XX-го века знаменитый двухщелевой эксперимент показал, что частицы и волны не так сильно отличаются друг от друга. Эксперимент показал, что частицы иногда могут вести себя как волны, а свет иногда ведет себя как частицы. В 1915 году Альберт Эйнштейн сформулировал Общую теорию относительности (ОТО), которая объясняет гравитацию, основываясь на способности пространства искривляться. Вместе все эти открытия сформировали курс современной физики, но связь между этими ними по-прежнему остается неясной.

Что такое «фрагмент энергии»?

«Используя новые математические инструменты, мы продемонстрировали новую теорию, которая может точно описать Вселенную. Вместо того чтобы основывать теорию на искривлении пространства и времени, мы предположили, что может существовать строительный блок, который является более фундаментальным, чем частица и волна», пишет соавтор исследования Ларри Сильверберг, профессор механики и аэрокосмической техники в Университете Северной Каролины.

Он и его коллега Джеффри Эйшен сочли фрагмент энергии отличным кандидатом на роль искомого строительного блока Вселенной, обладающего свойствами и частиц и волн. Авторы исследования, которое пока что не прошло экспертную оценку и не опубликовано в научном журнале, отмечают, что фрагмент энергии очень похож на звезды в далекой галактике: издалека галактика выглядит как яркое пятнышко света, излучающегося наружу. Но при ближайшем рассмотрении астрономы могут определить отдельные звезды, составляющие галактику. Фрагмент энергии, по словам ученых, представляет собой концентрацию энергии, которая течет и рассеивается наружу, прочь от центра.

Космический телескоп Hubble наблюдает за тем, как формируются звезды в далеких галактиках.

Введя фрагмент энергии в вычисления, физики сформулировали новый набор уравнений для решения физических задач. Свою теорию исследователи решили проверить на двух задачах, в свое время решенных Альбертом Эйнштейном.

Еще больше увлекательных статей о последних открытиях в области физики и высоких технологий вы найдете на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте.

орбита Меркурия

Эйнштейн точно предсказал, что искривление пространства-времени массой Солнца заставит орбиту Меркурия со временем колебаться. Отметим, что ОТО была подтверждена двумя наблюдениями, сделанными астрономами. Первым был крошечный ежегодный сдвиг орбиты Меркурия, предсказанный великим физиком. Второй изгиб света, когда Меркурий проходит через искривленное пространство-время вблизи Солнца.

«Если бы у нашей новой теории был шанс заменить частицу и волну предположительно более фундаментальным фрагментом, мы должны были бы решить эти проблемы с помощью нашей теории», пишет Сильверберг.

Вот так выглядит орбитальная прецессия явление, при котором ось вращения тела меняет направление в пространстве под действием момента внешней силы.

Чтобы решить проблему Меркурия, Сильверберг и Эйшен смоделировали Солнце как массивный фрагмент энергии, а Меркурий как меньший фрагмент энергии, вращающийся вокруг него. В задаче об изгибе света Солнце моделировалось одинаково, но свет моделировался как безмассовая точка, движущаяся со скоростью света (фотон). После вычисления траекторий движущихся фрагментов энергии исследователи получили те же ответы, что и Эйнштейн. Любопытно, не так ли?

Полученные решения показывают, насколько эффективным может оказаться фрагмент энергии при моделировании поведения материи от микро-до макроскопического масштаба. Хотя формулировка ученых пока не способна произвести революции в физике, их теория может позволить иначе взглянуть на Вселенную.

Подробнее..

Что происходит с паутиной и пауками в космосе?

31.12.2020 00:08:44 | Автор: admin

В нашем стремлении понять окружающий мир и Вселенную, мы, земляне, отправляем на МКС практически все от слизи до роботов и пауков.

Чего только нет в космосе, точнее, на борту Международной космической станции (МКС). Помимо астронавтов и разнообразных бактерий, над которыми исследователи проводят эксперименты, МКС может похвастаться собственной паутиной. Впервые сотрудники Национального космического агенства NASA отправили пауков в космос еще в 1970-х годах. С тех пор были проведены серии экспериментов, но успехом увенчался, как это часто бывает, эксперимент незапланированный. Как оказалось, один из пауков, помещенных в контейнер и доставленных на МКС, сумел сбежать. Побег крошечного членистоногого вырос в череду увлекательных экспериментов, которые позволили ученым увидеть, как пауки приспосабливаются к жизни в условиях микрогравитации. Находясь на земле, пауки плетут ассиметричные паутины, центр которых смещен к верхнему краю. Это происходит потому, что во время отдыха пауки висят головой вниз, а под действием силы тяжести могут подбежать к добыче быстрее. Но что происходит в космосе?

Что пауки делают в космосе?

Как думаете, будет ли паутина, сплетенная на МКС и паутина, сплетенная на Земле одним и тем же видом пауков, одинаковой? Недавно в научном журнале Science of Nature было опубликовано исследование, согласно результатам которого пауки смогли приспособиться к условиям микрогравитации и научились плести паутину в таких необычных условиях. Но обо всем по порядку.

Впервые наши членистоногие друзья оказались на борту космического ковчега в 2008 году. Отмечу, что основная цель отправки пауков в космос заключается в изучении их способности плести паутину как в космосе, так и на Земле. Наблюдение за парой пауков, успешно перенесших полет в контейнерах, должно было помочь исследователям понять механизмы, отвечающие у этих животных за плетение паутины. Вот только сети, сплетенные в космосе, больше напоминали спутанный клубок ниток, чем нормальную паутину.

Гравитация играет значительную роль в поведении животных на Земле. Эта знакомая всем нам сила направляет рост корней растений и играет решающую роль в танце пчел.

Вот такое паутинное безумие получилось у первой пары пауков, прибывших на борт МКС.

Так как в 2008 году паукам удалось создать только запутанную паутину, она не давала ученым никакого представления о том, как микрогравитация влияет на этих животных. Следующий эксперимент стартовал спустя три года в 2011 году, однако никаких революционных открытий после отправки пауков на борт МКС и их изучения, сделано не было. Все изменилось, как вы, вероятно, догадались в 2020 году.

Хотите всегда быть в курсе последних открытий из мира популярной науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш канал в Google News, чтобы не пропустить ничего интересного!

Космическая паутина

В ходе последнего исследования на МКС были доставлены золотые шелковые пауки-ткачи (tricho nephila clavipes) или банановые пауки. Животные содержались отдельно друг от друга, а не вместе, как было в ходе предыдущих экспериментов, не увенчавшихся успехом. На протяжении двух месяцев исследователи вели пристальное наблюдение за членистоногими, используя камеры, которые делали снимки каждые пять минут. Интересно, что оба паука содержались отдельно друг от друга каждый в своем контейнере, при этом два паука одного и того же вида содержались в одинаковых условиях на Земле.

По словам авторов научной работы, отсмотрев около 14 500 изображений, на которых пауки перемещались между примерно сотней паутин, им наконец удалось получить все необходимые для исследования данные. Полученные результаты показали, что космические паучьи сети действительно были более симметричными в космосе, чем на Земле, однако ряд паутин был асимметричным только когда был включен свет. Это означает, что вместо гравитации пауки в качестве ориентира во время плетения паутины использовали свет.

Ученые обнаружили, что пауки в космосе могут адаптировать свои навыки плетения паутины, используя вместо гравитации свет в качестве своего проводника.

Как оказалось, паутину можно плести даже в отсутствие гравитации.

Авторы исследования, как пишет The Independent, считают, что свет позволи паукам понять где верх и низ, помогая им создавать паутину. Золотые шелковые ткачи обычно помещают центр паутины рядом с верхним краем, а сами смотрят вниз, пользуясь гравитацией для поимки своих жертв.

Мы никогда бы не догадались, что свет будет играть определенную роль в ориентации пауков в космосе, сказал Самуэль Цшокке из Базельского университета. Нам очень повезло, что лампы были прикреплены в верхней части камеры, а не с разных сторон. Иначе мы не смогли бы обнаружить влияние света на симметрию паутины в невесомости.

Читайте также: В Австралии найдены очень красивые пауки. Только взгляните на них!

Исследователи также отмечают, что ткачи плели симметричные сети на МКС, но только при выключенном свете. А вот когда свет включали, пауки могли использовать свое зрение вместо чувства тяжести, чтобы придать паутине нужное направление. В результате, когда астронавты оставляли включенными лампочки в камере пауков, паутина выглядела нормально. Более того, пауки даже висели вдали от центров своих паутин, как они это делают на Земле.

Подробнее..

Обнаружены поедающие вирусы организмы. Что о них известно?

06.01.2021 16:14:42 | Автор: admin


Перед вами электронная микрофотография колонии хоанофлагеллятных розеток. Исследователи изучают, могут ли эти одноклеточные организмы питаться вирусами в Мировом океане.

Жизнь на нашей планете настолько удивительна и разнообразна, что на ней есть организмы, питающиеся вирусами. Хотя казалось бы ну кому взбредет в голову ими питаться? На самом деле на обеденной тарелке, которой по сути и является Земля, существует настоящий буфет вирусов. Безусловно, то, что ученые до сих пор не определили вид, который намеренно ест вирусы для получения энергии немного сбивает с толку, однако все больше доказательств свидетельствует о том, что по крайней мере одна группа организмов может питаться богатыми питательными веществами вирусами: протисты, микроскопические и часто одноклеточные организмы, которые ученые изо всех сил пытались поместить на древо жизни. Как и вирусы, протисты бурлят в морской воде миллиардами и триллионами и некоторые из них, согласно результатам недавно опубликованного исследования, могут питаться морскими вирусами. Если полученные результаты окажутся верными, они могут перевернуть с ног на голову многовековую догму: вместо того, чтобы действовать только как болезнетворные агенты хаоса и уничтожать жизнь, вирусы могут в некоторых случаях играть определенную роль в ее подпитке и поддержании.

Кто питается вирусами?

Итак, авторы научной работы, опубликованной в сентябре 2020 года в журнале Frontiers in Microbiology объявили об открытии двух организмов, которые питаются вирусами. Это первое достоверное открытие такого типа существ в истории.

«Полученные в ходе работы данные показывают, что многие протистские клетки содержат ДНК широкого спектра неинфекционных вирусов, но не бактерий, что является убедительным доказательством того, что они питаются вирусами, а не бактериями», слова одного из соавторов исследования Рамунаса Степанаускаса, микробиолога из Лаборатории океанологии Бигелоу в штате Мэн, приводит портал Futurism.com. На самом деле важность нового открытия сложно переоценить, поскольку полученные результаты противоречат преобладающим в настоящее время взглядам на роль вирусов и протистов в морской пищевой цепочке.

Царство протистов это группа эукариотических организмов, отличающихся своим многообразием. Примечательно, что большинство протистов одноклеточные и менее сложные по строению, чем другие эукариоты.

Несмотря на то, что сама по себе научная работа не может установить связь между протистами и вирусами, исследователи отмечают, что протисты были обнаружены во множестве мест обитания от гниющих пней деревьев до кишок животных, и, возможно, развили по крайней мере столько же стратегий поведения, чтобы прокормиться и выжить. Так эти эти простейшие организмы, судя по всему, питаются всем подряд, они вполне могут позволить себе полакомиться вирусами.

Интересно, что команда исследователей под руководством Рамунаса Степанаускаса начала этот проект более десяти лет назад. Первоначально ученые намеревались изучить хищнические предпочтения морских протистов, многие из которых питаются бактериями. Но наука не стоит на месте и теперь мы знаем, что протисты едят другие одиночные клетки.

Клеточный сортер с активацией флуоресценции используемый для разделения отдельных клеток протистов в лаборатории Бигелоу для изучения океанических наук.

В ходе исследования ученые собрали образцы морской воды из залива Мэн и Средиземного моря и выделили почти 1700 отдельных протистов. Затем они вскрывали клетки по одной и анализировали их содержимое. Любой генетический материал, который отличался от материала протиста, по мнению исследователей, вероятно, был сигнатурой чего-то съеденного микробами. Так, в двух типах крошечных существ, известных как choanozoans и picozoans, исследователи обнаружили образцы вирусного генетического кода и поскольку ни один из них не уязвим для вирусной инфекции, ученые полагают, что протисты нередко перекусывали вирусами.

Это интересно: Эволюция болезней: история борьбы с вирусами

Странные организмы

Однако повторяющиеся раунды анализа одновременно удивили и разочаровали ученых. Дело в том, что в собранных образцах не было обнаружено большого количества бактериального материала. Вместо этого перед исследователями предстали вирусы всех форм и размеров, иногда уничтожающие клетки десятками. В прошлом у протисты из двух групп, choanozoa и picozoa, никогда не были найдены без вирусных генов в их клеточном грузе, хотя еще в 1990-х годах исследователи предположили, что некоторые виды протистов могут быть способны кооптировать вирусы в пищу.

Как пишет The New York Times, в некоторых ранних экспериментах ученые смешивали два типа микробов вместе в лаборатории, чтобы увидеть, будут ли протисты потреблять и переваривать вирусы. Но, несмотря на обнадеживающие результаты, в последующие годы этому направлению исследований уделялось относительно мало внимания.

Новое открытие в очередной раз доказывает мы еще многого не знаем о своей родной планете и организмах, ее населяющих.

Между тем, генетические эксперименты, которые исследуют одну клетку за раз, могут помочь укрепить аргументы в пользу вирусного потребления, так как могут показать, что протисты ели в естественных условиях это почти то же самое, что и исследование содержимого желудка хищного дикого животного. Технологии, достаточно точные и мощные для подобных исследований, появились только в последние годы.

Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира высоких технологий и популярной науки? Подписывайтесь на наш канал в Google News чтобы не пропустить ничего интересного!

И все же, обнаружение вирусного генетического материала в клетке или вокруг нее не гарантирует, что вирус когда-то был обедом. Например, некоторые вирусы могли заразить протистов или просто прилипнуть к поверхности клеток. Но есть еще одна интересная возможность. Она заключается в том, что вирусы заразили бактерии, которые затем были поглощены протистами, создав своего рода микробный рулет. Но вирусный и бактериальный генетический материал не всегда отслеживаются вместе, так что некоторые протисты, возможно, пропустили посредника и направились прямо к вирусной еде.

Генри Уильямс, микробиолог из Флоридского университета, который не принимал участия в исследовании, отметил, что некоторые протисты могут случайно поглощать вирусы. «Возможно, большую часть времени протисты находятся в режиме интенсивного выгула, а все, что попадается им на пути и в пределах определенного диапазона размеров, может быть уничтожено» сказал он.

Но если вирусы действительно появляются в меню протистов, остается неясным, являются ли они основным блюдом или жалким гарниром. Некоторые протисты могут иногда перекусывать вирусами, которые могут быть частью их разнообразной диеты, в то время как другие питаются исключительно ими. «Вирусы богаты фосфором и азотом и потенциально могут быть хорошим дополнением к богатой углеродом диете, которая может включать клеточную добычу или богатые углеродом морские коллоиды, пишут исследователи в своей работе.

Так или иначе, пока другие ученые будут проверять выводы исследования команды Рамунаса Степанаускаса, на сегодняшний день можно с уверенностью сказать крошечные организмы, питающиеся вирусами это редкость в экосистеме Земли.

Подробнее..

Почему некоторые люди отрицают науку?

27.01.2021 00:03:09 | Автор: admin

Исследователи, похоже, наконец выяснили, почему люди отвергают науку. И это не невежество.

Так уж сложилось, что количество фейковых новостей (fake news) в современном мире постоянно растет. Фейк-ньюс это утверждения, не имеющие под собой никаких доказательств (например, утверждение о том, что Земля плоская), которые подаются как факт наряду с научно обоснованными, рецензируемыми выводами (например об изменении климата). В 2017 году психологи из Университета Орегона определили некоторые ключевые факторы, которые могут заставить людей отвергнуть науку. И они не имеют ничего общего с тем, насколько человек образован или умен. Исследователи обнаружили, что люди, которые отвергают научно подтвержденные факты по таким вопросам как изменение климата, безопасность вакцин и эволюция, как правило, так же заинтересованы в науке и имеют такое же образование как и те, кто научное знание любит и продвигает. Проблемы возникают из-за того, что люди мыслят скорее как юристы, когда дело доходит до фактов, а не как ученые. Это означает, что они «выбирают» факты и исследования, которые подтверждают их точку зрения, а те, что противоречат ей игнорируют.

Почему люди отрицают науку?

Работа, о которой идет речь пишет издание Science Alert. Как пишут ее авторы, психологи из Университета Орегона, если человек считает, что люди не являются причиной стремительного изменения климата, то он проигнорирует сотни исследований, этот вывод подтверждающий, но ухватится за то единственное исследование, что сможет найти, которое ставит под сомнение эту точку зрения. Этот тип когнитивного искажения ученые называют склонностью к подтверждению своей точки зрения.

Склонность к подтверждению своей точки зрения или предвзятость подтверждения тенденция человека искать, интерпретировать или отдавать предпочтение той информации, которая согласуется с его точкой зрения.

«Мы обнаружили, что для защиты собственных убеждений, будь то религиозные, политические убеждения и даже простые личные убеждения, люди всячески избегают фактов. Интересно, что люди относятся больше относятся к фактам как к значимым, когда факты в той или иной степени поддерживают их мнение. Но когда факты их мнению противоречат, они не обязательно отрицают их, но говорят, что эти факты не такие ценные», слова одного из авторов научной работы Троя Кэмпбелла из Университета Орегона приводит портал Psyorg.

Когнитивные искажения свойственны Homo Sapiens как виду.

Полученный в ходе исследования вывод основан на серии интервью, а также на метаанализе исследований, опубликованных на эту тему и звучит увы, неутешительно простого сосредоточения внимания на доказательствах и данных недостаточно, чтобы изменить чье-то мнение о конкретной теме. Поскольку у них, скорее всего, уже есть свои собственные «факты», которые они с удовольствием вам изложат. Но можно ли в таком случае что-то сделать?Исследователи рекомендуют заглянуть в «корни» нежелания людей принимать научно доказанные факты и попытаться найти точки соприкосновения для внедрения новых идей.

Хотите всегда быть в курсе новостей из мира науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш канал в Google News чтобы не пропустить ничего интересного!

Между тем, скептицизм в отношении изменения климата замедляет глобальную реакцию на величайшую социальную, экономическую и экологическую угрозу нашего времени. Недавно вышло сразу несколько исследований, посвященных ухудшающейся буквально со всех сторон ситуации. Подробнее о том, каким может быть глобальное будущее нашей цивилизации я рассказывала в этой статье.

Война с фейк-ньюс

Наделенные собственными источниками информации и собственными интерпретациями исследований, сомневающиеся объявили экспертам самую настоящую войну. Но это в каком-то смысле неудивительно. Наша жизнь как никогда пронизана наукой и технологиями. Для многих из нас этот новый мир удивителен, удобен и богат, но также более сложен и иногда нервирует. Как пишет National Geographic, сегодня мы сталкиваемся с рисками, которые нелегко проанализировать.

Иногда всем нам бывает очень сложно отличить ложь от правды.

Нас просят принять, например, что безопасно есть пищу, содержащую генетически модифицированные организмы (ГМО), потому что, как отмечают эксперты, нет никаких доказательств того, что это не так, и нет никаких оснований полагать, что изменение генов именно в лаборатории более опасно, чем изменение их оптом с помощью традиционной селекции. Но для некоторых людей сама идея передачи генов между видами вызывает в воображении безумных ученых, сходящих с ума и вот, спустя два столетия после того, как Мэри Шелли написала «Франкенштейна», они говорят о Франкенфуде.

Это интересно: Как социальные сети помогают распространяться лженауке

Мир полон реальных и воображаемых опасностей, и отличить первое от второго нелегко. Стоит ли опасаться, что вирус Эбола, который распространяется только при непосредственном контакте с жидкостями организма, мутирует в воздушно-капельную суперинфекцию? Научное сообщество полагает, что это крайне маловероятно: никогда в истории науки не наблюдалось, чтобы вирус полностью изменил способ передачи среди людей; более того, нет никаких доказательств того, что последний штамм Эболы чем-то отличается от предыдущих. Но если ввести в поисковую строку поисковика «Эбола воздушно-капельным путем», то попадете в антиутопию, где этот вирус обладает почти сверхъестественными способностями, включая способность убить вообще всех.

И именно в таком мире мы должны решить, во что верить и как действовать. В принципе, для этого и существует наука. Не так ли?

Подробнее..

Зачем вирусам спайковый белок?

09.02.2021 22:19:45 | Автор: admin

Модель поверхностного спайкового белка, который вирус SARS-CoV-2 использует для заражения клеток человека.

В мире паразитов многие бактериальные или грибковые патогены могут выживать сами по себе, не заражая клетки-хозяина. Но вирусы не могут. Вместо этого они должны проникать внутрь клеток, чтобы размножаться, где они используют собственный биохимический механизм для создания новых вирусных частиц и распространяются на другие клетки или отдельных людей. Как и клеточная жизнь, сами коронавирусы окружены жировой оболочкой. Чтобы проникнуть внутрь клетки, они используют белки (или гликопротеины, поскольку они часто покрыты скользкими молекулами сахара), чтобы слить свою собственную мембрану с мембраной клеток и таким образом клетку захватить. Одним из таких вирусных гликопротеинов является спайковый белок коронавирусов. Учитывая появление новых штаммов коронавируса SARS-CoV-2, интерес широкой общественности к спайковому белку сильно возрос. Оказалось, новые варианты COVID-19 несут в себе несколько специфических изменений в спайковом белке по сравнению с другими близкородственными вариантами.

Спайковые белки

Одной из ключевых биологических характеристик коронавируса SARS-CoV-2, как и некоторых других вирусов, является наличие спайковых белков, которые позволяют этим вирусам проникать в клетки хозяина и вызывать инфекцию. Как правило, вирусная оболочка коронавирусов состоит из трех белков, которые включают мембранный белок (M), белок оболочки (E) и спайковый белок (S).

Белок S или спайковый белок состоит из 1160-1400 аминокислот, в зависимости от типа вируса. По сравнению с белками M и E, которые в основном участвуют в сборке вируса, белок S играет решающую роль в проникновении в клетки хозяина и инициировании инфекции. Примечательно, что именно присутствие S-белков на коронавирусах приводит к появлению шиповидных выступов на их поверхности.

Специалисты отмечают, что S-белки коронавирусов можно разделить на две важные функциональные субъединицы, которые включают N-концевую S1-субъединицу, образующую шаровидную головку S-белка, и С-концевую S2-область, непосредственно встроенную в вирусную оболочку. При взаимодействии с потенциальной клеткой-хозяином субъединица S1 распознает и связывается с рецепторами на клетке-хозяине, в то время как субъединица S2, которая является наиболее консервативным компонентом белка S, отвечает за слияние оболочки вируса с мембраной клетки-хозяина.

SARS-CoV-2 собственной персоной.

Это интересно: Российская вакцина Спутник-V признана эффективной и безопасной

Примечательно, что без белка S вирусы, подобные SARS-CoV-2, никогда не смогли бы взаимодействовать с клетками потенциальных хозяев, таких как животные и люди. Именно по этой причине белок S представляет собой идеальную мишень для исследований вакцин и противовирусных препаратов. Помимо своей роли в клетке, S-белок вирусов, в частности COVID-19, является основным индуктором нейтрализующих антител (nAbs). NABS это защитные антитела, которые естественным образом вырабатываются нашей иммунной системой.

Спайковые белок и вакцины

Наши клетки эволюционировали, чтобы отражать вторжения вирусов. Одной из основных защитных сил клеточной жизни от захватчиков является ее внешняя оболочка, которая состоит из жирового слоя, содержащего все ферменты, белки и ДНК, составляющие клетку. Из-за биохимической природы жиров внешняя поверхность сильно отталкивает вирусы, которые должны преодолеть этот барьер, чтобы получить доступ к клетке.

Учитывая, насколько важен спайковый белок для вируса, действие многих противовирусных вакцин или лекарств нацелены на вирусные гликопротеины. Вакцины против SARS-CoV-2, производимые Pfizer/BioNTech и Moderna, дают инструкции нашей иммунной системе, чтобы сделать свою собственную версию спайкового белка, что происходит вскоре после иммунизации. Производство спайкового белка внутри наших клеток затем запускает процесс производства защитных антител и Т-клеток.

У вируса, вызывающего лихорадку Эбола имеет один спайковый белок, у вируса гриппа два, а у вируса простого герпеса пять.

Вирус, вызывающий COVID-19 со временем мутирует. Как и другие вирусы.

Как пишет The Conversation, Одной из наиболее важных особенностей спайкового белка SARS-CoV-2 является то, как он перемещается или изменяется с течением времени в ходе эволюции вируса. Кодируемый в вирусном геноме белок может мутировать и изменять свои биохимические свойства по мере развития вируса.

Большинство мутаций не приносят пользы и либо останавливают работу спайкового белка, либо не влияют на его функцию. Но некоторые из них могут вызвать изменения, которые дают новой версии вируса избирательное преимущество, делая его более передающимся или инфекционным. Один из способов, которым это может произойти мутация в части спайкового белка, которая препятствует связыванию с ним защитных антител. Другой способ заключается в том, чтобысделать шипы «более липкими» для наших клеток.

Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира популярной науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш новостной канал Telegram. Там вы найдете анонсы свежих новостей нашего сайта!

Вот почему новые мутации, изменяющие функции спайкового белка или белка S, вызывают особую озабоченность они могут повлиять на то, как мы контролируем распространение SARS-CoV-2. Новые варианты, недавно обнаруженные в Великобритании и ЮАР, имеют мутации в частях белка S, участвующих в проникновении внутрь ваших клеток. Дальнейшие исследования и лабораторные эксперименты помогут ученым выяснить если и как эти мутации значительно изменяют спайковый белок, и остаются ли наши текущие меры контроля эффективными.

Подробнее..

Основные угрозы 2021 года и грядущего десятилетия

21.02.2021 20:13:41 | Автор: admin

Экологические угрозы относятся к числу наиболее серьезных проблем, с которыми столкнулось человечество.

Ну что, поговорим о будущем? Точнее о проблемах, которое оно сулит. В новом ежегодном докладе Всемирного экономического форума (ВЭФ), посвященного рискам, с которыми сталкивается человеческая цивилизация, основными угрозами в 2021 году названы инфекционные заболевания и изменение климата. Но это лишь вершина айсберга, навстречу к которому мчится наш с вами Титаник. По мнению исследователей ближайшее десятилетие будет ознаменовано экстремальными погодными условиями, антропогенным ущербом окружающей среде, концентрацией власти в сфере цифровых технологий, цифровым неравенством и провалом кибербезопасности. Что же касается долгосрочных рисков, то они связаны с оружием массового уничтожения, коллапсом государств, утратой биоразнообразия и «враждебным технологическим прогрессом». В 16-м докладе о глобальных рисках исследователи оглядывается на 2020 год, опустошенный глобальной пандемией, экономическим спадом, политическими потрясениями и постоянно обостряющимся климатическим кризисом.

Пандемия и изменение климата

В феврале на официальном сайте ВЭФ был опубликован 16-й доклад посвященный глобальным рискам, в котором освещаются самые большие риски для планеты в течение следующего десятилетия. ВЭФ это швейцарская неправительственная организация, которая ежегодно проводит в Давосе встречи с участием ведущих руководителей бизнеса, политических лидеров и видных экспертов в различных сферах деятельности. На сегодняшний день членами ВЭФ являются около 1 000 крупных компаний и организаций.

В 2006 году доклад Всемирного экономического форума (ВЭФ) предсказал, что смертельная глобальная пандемия гриппа станет одной из самых больших угроз человечеству в ближайшие годы. В прошлом году то, чего давно опасались эксперты по пандемии, стало реальностью, поскольку глобальные путешествия способствовали всемирному распространению COVID-19. То, что инфекционные заболевания занимают первое место в списке последствий для человечества на ближайшие несколько лет, пожалуй, не удивительно. В конечном итоге пандемия новой коронавирусной инфекции не только привела к массовым человеческим жертвам, но и сдерживанию экономического развития в некоторых беднейших частях мира, одновременно усиливая неравенство по всему миру.

Иллюстрация к шестнадцатому ежегодному докладу ВЭФ, посвященному глобальным рискам.

«Непосредственные человеческие и экономические издержки COVID-19 являются серьезными», говорится в докладе. «Они угрожают свести на нет многолетний прогресс в сокращении глобальной бедности и неравенства и еще больше подорвать социальную сплоченность и глобальное сотрудничество».

В то же самое время существуют опасения, что борьба с пандемией отнимает ресурсы у других важнейших проблем здравоохранения, включая срыв программ вакцинации против кори. Однако, несмотря на неизбежные последствия COVID-19, именно связанные с климатом вопросы составляют основную часть списка рисков этого года, который в докладе описывается как «экзистенциальная угроза человечеству».

Читайте также: Ученые предупреждают до конца света осталось 100 секунд

И действительно, несмотря на сокращение выбросов углекислого газа, вызванное массовыми локдаунами и нарушением международной торговли и путешествий, существуют опасения, что по мере того, как экономика начнет восстанавливаться, выбросы углекислого газа в атмосферу будут расти.

Краткосрочные угрозы (0-2 года)

Следующая пара лет по мнению авторов доклада принесет человечеству много проблем, так как издержки пандемии, как человеческие, так и экономические, вероятно, будут значительными. Исследование ВЭФ также предсказывает, что разрыв в уровне доходов между богатейшими и беднейшими странами мира будет увеличиваться, а общество будет становиться все более фрагментированным в результате роста безработицы и ущерба образованию после длительного закрытия школ и университетов.

Безработица и бедность, вероятно, резко возрастут в ближайшие два года в результате пандемии.

Более того, исследователи ожидают, что более богатые страны совершат гигантские скачки в цифровизации, когда большинство предприятий перейдут в интернет, а их рабочая сила продолжит работать из дома. Но более бедные страны вряд ли смогут повторить такие цифровые достижения, а это неизбежно приведет к цифровому неравенству.

Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram чтобы не пропустить ничего интересного!

Среднесрочные риски (3-5 лет)

Последствия пандемии могут наступать волнами. Хотя ускорение цифровизации может принести огромную пользу обществу, оно также несет с собой риск чрезмерной зависимости от технологий и онлайн-инструментов для принятия решений, которые ранее принимались людьми. Машинное обучение и сложные алгоритмы все шире используются для диагностики проблем со здоровьем, выбора инвестиций, оценки образовательных достижений и даже прогнозирования вероятности повторного правонарушения заключенных.

Цифровизация меняет наш мир прямо сейчас.

Растущая зависимость от алгоритмов, производящих большие объемы данных, может оказаться серьезной, поскольку отдельные лица и негосударственные группы используют их для распространения дезинформации в глобальном масштабе. Авторы доклада также отмечают, что за последние два года дезинформационные кампании выросли на 150 процентов, и эта цифра, вероятно, увеличится.

Это интересно: Математика конца света: может ли научный прогресс привести к гибели человечества?

Долгосрочные риски (5-10 лет)

Растущая конкуренция между некоторыми богатейшими странами мира несет с собой угрозу войны в течение следующего десятилетия. Многие державы страны с растущим экономическим влиянием, которые могли бы обеспечить альтернативные пути в области технологий, торговли и безопасности, могут быть вынуждены присоединиться к единой глобальной сверхдержаве, а не проводить сбалансированную глобальную стратегию и сердечные отношения со всеми.

Согласно докладу, угроза ядерной войны может стать очень реальной в течение следующего десятилетия, если напряженность между некоторыми ведущими мировыми державами возрастет.

Рост и разработка ядерных вооружений могут привести к полномасштабной войне.

По мнению авторов доклада, меняющийся политический ландшафт и все более фрагментированные отношения между странами могут привести к катастрофическим последствиям. Отсутствие сильных институтов или четких правил означает, что столкновения могут чаще перерастать в полномасштабные конфликты. Отметим, что отчет о рисках за 2021 год опирается на данные и идеи широкого круга респондентов, полученные в ходе проведенного Всемирным экономическим форумом исследования восприятия глобальных рисков. Опрос был проведен более чем 650 членами различных сообществ лидеров Форума.

Подробнее..

Астрономы обнаружили древние признаки галактического каннибализма

24.02.2021 16:09:24 | Автор: admin

Астрономы находят истоки «галактического каннибализма» с открытием древнего гало темной материи

Во Вселенной столько галактик, что сосчитать их невозможно. Вокруг одного только Млечного Пути вращаются буквально десятки карликовых галактик, многие из которых наша галактика поглощает совершая акт «галактического каннибализма». Пожалуй, неудивительно, что такие галактики представляют большой интерес для ученых, ведь они могут многое рассказать им о космической эволюции, например, о том, как меньшие галактики сливались друг с другом с течением времени, создавая более крупные структуры. Недавно команда астрофизиков из Массачусетского технологического института (MIT) наблюдала одну из самых древних галактик местной группы под названием Tucana II. Как отмечают авторы исследования, опубликованного в журнале Nature Astronomy, эта ультракарликовая галактика считается чем-то наподобие галактического артефакта, оставшегося от самых первых галактик во Вселенной. В своей работе астрофизик также сообщают об обнаружении девяти ранее неизвестных звезд на краю Tucana II с помощью телескопов в Австралии и Чили. Эти звезды поразительно далеки от центра галактики, но остаются в ее гравитационном притяжении. Открытия предполагают, что в самых древних галактиках во Вселенной было больше темной материи, чем считалось ранее.

Галактический «каннибализм»

Галактический «каннибализм» это процесс, при котором большая галактика путем приливного и гравитационного взаимодействия с соседней галактикой сливается с ней, в результате образуя более крупную галактику. Этот процесс, однако не следует путать с галактическим столкновением, которое является аналогичным процессом, с той разницей, что галактики сталкиваются, сохраняя большую часть своей первоначальной формы. Наиболее распространенным результатом «каннибализма» является нерегулярная галактика той или иной формы, хотя эллиптические галактики также могут возникнуть.

Так как галактика Андромеды приближается к Млечному Пути со скоростью около 120 км/с, астрономы считают, что их возможное столкновение произойдет приблизительно через 4,5 миллиарда лет. Исходя из имеющихся расчетов, звезды и газ галактики Андромеда будут видны невооруженным глазом примерно через три миллиарда лет. В результате столкновения обе галактики в течение примерно одногодвух миллиардов лет сольются в единую структуру.

Интересно, что около двух миллиардов лет назад Туманность Андромеды поглотила соседнюю галактику М32, размеры которой сравнимы с Млечным Путем. К таким выводам исследователи пришли, изучив следы М32 в виде звездных скоплений. По размерам жертва космического каннибализма была сравнима с Млечным Путем. Многие эксперты предрекают нашей звездной системе схожую судьбу.

Наша галатика и галактика Андромеды столкнутся примерно через 4:5 миллиарда лет.

Чтобы всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram. Так вы точно не пропустите ничего интересного!

Гало темной материи

Tucana II одна из десятков карликовых галактик, окружающих Млечный Путь. Считается, что галактики подобные ей своего рода артефакты, все, что осталось от самых первых галактик во Вселенной. Недавно астрофизики из Массачусетского технологического института (MIT) сообщили об обнаружении девяти ранее неизвестных звезд на краю ультракарликовой Туканы. Как пишут авторы научной работы, конфигурация звезд является первым доказательством того, что галактика содержит расширенное гало темной материи, больше, чем считалось раньше. Именно гало путем гравитационного воздействия удерживает далекие звезды. Полученные данные свидетельствуют о том, что самые ранние галактики во Вселенной были намного массивнее, чем считалось ранее.

«Масса Tucana II оказалась гораздо больше, чем мы думали, ведь как иначе она может удерживать звезды, находящиеся так далеко от центра «, сказал Big Think один из авторов исследования, аспирант Массачусетского технологического института Анируд Чити. «Это означает, что другие реликтовые первые галактики, вероятно, тоже имеют такие расширенные ореолы темной материи».

Существование таинственной темной материи пока остается недоказанным.

Это интересно: Самые странные галактики во Вселенной

Считается, что каждая галактика удерживается вместе ореолом темной материи. Но новые находки представляют собой первый случай, когда одно из них было обнаружен в ультратонкой карликовой галактике. Без темной материи галактики просто разлетелись бы в разные стороны. Темная материя является ключевым компонентом в создании галактики и удержании ее вместе.

Ученые также обнаружили, что девять удаленных от центра галактики звезд старше, чем звезды в ядре Tucana II. Это первое свидетельство подобного дисбаланса в таком типе галактик. Как отмечают астрофизики, им удалось наблюдать первые признаки галактического каннибализма: одна галактика, возможно, съела одного из своих чуть меньших, более примитивных соседей, а затем высыпала все свои звезды на окраины.

Массивные галактики окружены колоссальными ореолами темной материи

Читайте также: Галактики без темной материи на самом деле существуют?

Ранее астрофизики обнаружили звезды в ядре Tucana II с таким низким содержанием металлов, что галактика была идентифицирована как самая химически примитивная из всех известных на сегодняшний день ультратонких карликовых галактик. «Это, вероятно, также означает, что самые ранние галактики образовались в гораздо больших ореолах темной материи, чем считалось ранее», пишут исследователи. «Мы думали, что первые галактики были самыми крошечными, самыми слабыми галактиками. Но на самом деле они, возможно, были в несколько раз больше, чем мы думали, и, в конце концов, были не такими уж и крошечными».

Подробнее..

Ученые приблизились к созданию новой теории квантовой гравитации

25.02.2021 16:13:49 | Автор: admin

Новый подход может выявить связь между гравитацией и квантовой механикой

Классические модели физики законы движения Ньютона и Общая теория относительности Эйнштейна предполагают, что такие свойства объекта как положение и движение являются абсолютными. Эти теории являются венцом достижений современной физики, описывающей природу изысканно, но по отдельности. ОТО имеет дело с большими знакомыми объектами и событиями Вселенной, в то время как квантовая механика охватывает невидимый и странный микромир, где две частицы, разделенные тысячами световых лет, могут мгновенно реагировать на движения друг друга. Эти два теоретических мира, определенный классический и неопределенный квантовый, работают чрезвычайно хорошо. Классический для больших массивных объектов, таких как бейсбольные мячи и планеты, и квантовый для малых легких объектов, таких как атомы и молекулы. Однако оба этих подхода рушатся, когда мы пытаемся изучать массивные, но маленькие объекты, например внутреннее устройство черных дыр или наблюдаемую Вселенную вскоре после Большого взрыва. Но почему?

Как устроена Вселенная

Гравитация является первой фундаментальной силой, существование которой признало человечество, но она по-прежнему остается наименее понятной. Физики могут предсказать влияние гравитации на шары для боулинга, звезды и планеты с исключительной точностью, но никто не знает, как эта сила взаимодействует с мельчайшими частицами или квантами. Пожалуй, неудивительно, что на создание квантовой теории, описывающей как мельчайшие частицы Вселенной взаимодействуют между собой, у ученых ушло почти столетие. Многие полагали что один гравитационный свод правил должен управлять всеми галактиками, кварками и тем, что находится между ними.

Чтобы основать радикально новый подход к определению того, как наша Вселенная устроена на самом фундаментальном уровне, ученые обратились к передовым исследованиям в области квантовых вычислений и квантовых технологий. Недавно международная группа экспертов во главе с исследователями из Ноттингемского университета продемонстрировала, что только квантовая, а не классическая гравитация может быть использована для создания определенного информационного компонента, необходимого для квантовых вычислений.

Читайте также: Что такое Общая теория относительности Эйнштейна?

«Более ста лет физики боролись за то, чтобы определить, как две фундаментальные теории науки, квантовая теория и общая теория относительности, которые соответственно описывают микроскопические и макроскопические явления, объединены в единую всеобъемлющую теорию природы», отмечает ведущий автор исследования доктор Ричард Хоул.

«За это время они разработали два принципиально противоположных подхода, названных «квантовой гравитацией» и «классической гравитацией». Однако полное отсутствие экспериментальных данных означает, что физики не знают, какой подход на самом деле использует всеобъемлющая теория. Наше исследование предоставляет экспериментальный подход к решению этой проблемы,» отмечают авторы исследования, опубликованного в журнале Physical Review journal.

Когда вы хотите узнать как гравитация массивной звезды искривляет свет, то достаете учебник по теоретической физике ОТО. Но если ваша цель разобраться в том, как электроны движутся через компьютерный чип, придется взять в руки учебник по квантовой механике.

Вам будет интересно: Тайны квантовой механики что такое квантовая запутанность?

Новая теория квантовой гравитации

Так как в ходе нового исследования эксперты в области квантовых вычислений, квантовой гравитации и квантовых экспериментов работали вместе, им удалось обнаружить неожиданную связь между областями квантовых вычислений и квантовой гравитацией и даже использовать ее, чтобы предложить новый экспериментальной способ проверки того, что существует квантовая, а не классическая гравитация.

«Если теории квантовой гравитации нет, то Вселенная это просто хаос. Случайность», сказала Нетта Энгельгардт, физик-теоретик из Массачусетского технологического института в интервью изданию Wired.

Предлагаемый эксперимент, как пишет Phys.org, заключается в охлаждении миллиардов атомов в сферической ловушке миллиметрового размера до экстремально низких температур. Именно в таких условиях атомы переходят в состояние, называемое конденсатом Бозе-Эйнштейна и начинают вести себя согласованно, будто один большой квантовый атом. Затем к «атому», чтобы он ощущал только свое собственное гравитационное притяжение, прикладывается магнитное поле.

Авторы научной работы отмечают, что если их теория квантовой гравитации верна, тогда в изменении характеристик системы будет наблюдаться определенные несоответствия. Примечательно, что эксперимент должен состояться в самое ближайшее время, так как у ученых уже есть все необходимые для него технологии. Если все пройдет хорошо, то после более чем ста лет исследований, физики, наконец, получат информацию об истинной всеобъемлющей, фундаментальной теории природы, той самой теории всего.

Гравитационные волны порожденные слиянием нейтронных звезд в исполнении художника. Первичная Вселенная еще один источник гравитационных волн, которые, если их обнаружить, могут помочь физикам разработать квантовую теорию гравитации.

Еще больше увлекательных статей о том, как устроена Вселенная и какие силы ей управляют, читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте

Доктор Мариос Христодулу из Гонконгского университета, участвовавший в этом сотрудничестве, добавил: «Это исследование особенно интересно, поскольку предложенный эксперимент также связан с более философской идеей о том, что Вселенная ведет себя как огромный квантовый компьютер, который вычисляет сам себя, демонстрируя, что квантовые флуктуации пространства-времени являются огромным природным ресурсом для квантовых вычислений.» Ну а пока будем ждать. Кто знает, быть может мир стоит на грани нового, удивительного открытия.

Подробнее..

Нобелевский лауреат откроет в России исследовательскую лабораторию чем она займется

05.03.2021 22:04:57 | Автор: admin

Нобелевский лауреат и российский олигарх хотят возродить фундаментальную науку в России

Имя Константина Новосёлова хорошо известно не только каждому российскому учёному, но и всему мировому научному сообществу. Именно он в 2004 году открыл новую аллотропную модификацию углерода графен, который представляет собой одинарный слой атомов углерода. А через 6 лет, в 2010 году, был удостоен Нобелевской премии по физике за передовые опыты с этим материалом. И есть за что, ведь графен не только самый прочный, самый легкий и электропроводящий вариант углеродного соединения, он также может стать отличной заменой кремнию, особенно в полупроводниковой промышленности. Новосёлов мировой учёный, который работает в ведущих лабораториях мира, является почётным членом Национальной Академии Наук США и даже получил от королевы Елизаветы II титул рыцаря-бакалавра за заслуги перед наукой. При этом он родился и вырос в СССР и не забывает о родных местах: скоро в России откроется научная лаборатория под его руководством.

Чем займётся лаборатория Константина Новосёлова в России

Перед новой лабораторией Константин Новосёлов хочет поставить сразу несколько задач. Первое проведение непосредственно научных исследований, а именно разработка продвинутых умных материалов, и всё это да, на основе графена. В лаборатории займутся созданием двумерных структур с программируемыми свойствами, таких технологий больше нет нигде в мире. России будет чем ответить США и другим странам, где разрабатывают альтернативные источники энергии и запускают ракеты на Марс. Исследования, которые будут проводиться в новой лаборатории, могут стать фундаментом для новых научных открытий.

Такие материалы могут использоваться в нейроморфных компьютерах, объясняет Новосёлов. Также они позволят создавать интерфейсы с живыми объектами, что поможет по-новому исследовать, например, человеческий мозг.

Константин Новосёлов — лауреат Нобелевской премии по физике

Лаборатория будет создана на базе Центра изучения мозга и сознания и основательно займётся исследованием человеческого мозга с помощью искусственных сверхчувствительных сенсоров.

Развитие фундаментальной науки является очень важным, и открытие такой лаборатории в России определённо пойдёт на пользу всему российскому научному сообществу. В отличие от стартапов-однодневок из Кремниевой долины, которые нацелены на быстрое получение прибыли, фундаментальные исследования как раз являются основой науки и новых открытий. Именно они меняют наш мир. Например, именно фундаментальная наука доказала в 2011 году, что Земля не уникальна, что только в одной нашей галактике могут присутствовать миллиарды потенциально обитаемых планет. А в 2012 году было открыто существование бозона Хиггса, так называемой частицы Бога. Перезаписываемые гены, гравитационные волны, даже изменение воспоминаний все эти открытия стали возможны благодаря фундаментальной науке. В ближайшие годы в рамках фундаментальных научных исследований будут совершены и другие научные прорывы.

Графен действительно обладает большим потенциалом и способен произвести революцию в технологиях

Решить проблему утечки мозгов

Сам Нобелевский лауреат признаёт, что очень рад открытию лаборатории именно в России, на свой родине. Новая лаборатория поможет российским учёным, в том числе молодым специалистам, реализовать себя, предоставит необходимые средства и инструменты для новых научных открытий, чтобы вернуть России потенциал научной сверхдержавы. Впервые за долгое время есть надежда на то, что Россия действительно включится в технологическую гонку на деле, а не на словах.

Таким образом молодые перспективные специалисты смогут раскрыть свой потенциал на родине, что, в свою очередь, может помочь решить проблему с утечкой мозгов, которая становится только больше с 2000 года. Не исключено, что на базе лаборатории Новосёлова будут открыты и другие исследовательские центры.

Зачем инвестировать в фундаментальную науку?

Почему ещё есть надежда на то, что этот проект выстрелит? Он будет развиваться не на государственные, а на частные средства. Инициатором лаборатории выступил российский бизнесмен Владимир Потанин, который уже выделил 500 миллионов рублей на создание и функционирование лаборатории, в том числе и на исследования. Этих денег хватит на 5 лет работы проекта, а впоследствии могут подключиться и другие инвесторы. Сейчас они в основном вкладываются в конкретные прикладные разработки с их скорой коммерческой отдачей, но когда потенциал фундаментальной науки в России хоть немного раскроется, инвесторы сами будут выстраиваться в очередь. Пример SpaceX показал, как частная компания, финансируемая из частных средств, может добиться успеха в науке.

Как говорит сам Потанин, инвестирование фундаментальной науки позволит создать важный задел на будущее для России, и он видит в этом направлении большой потенциал.

Владимир Потанин верит в развитие фундаментальной науки в России

Это очень интересная тема, у которой в перспективе много прикладных историй. И мне близка идея возврата в Россию талантов и мозгов, которые за последние десятилетия утекли на Запад. К тому же Нобелевский лауреат это знак качества, значит, мы занимаемся действительно востребованным, нужным делом.

Ученые прекрасно понимают, что важнейшая часть этого прогресса будет также зависеть от возможности обмениваться своими мыслями, идеями и открытиями с простой общественностью. И поскольку доступ к знаниям с помощью новой лаборатории становится действительно универсальным, это лишь сильнее усиливает такое желание.

Подробнее..

Отношение людей к социальным сетям оказалось похоже на поведение животных

09.03.2021 00:20:44 | Автор: admin

Использование социальных сетей, особенно наши усилия по максимизации «лайков», следует схеме «обучения вознаграждению», заключает новое исследование международной группы ученых.

Когда социальные сети только появились, вряд ли кто-то мог себе представить, что Facebook, Twitter и Instagram будут доминировать практически во всех сферах нашей жизни. Сегодня мы ищем в интернете информацию, друзей, работу и вторую половинку, однако больше всего, как показали результаты нового исследования, нам нужны… «лайки». Недавно международная команда ученых из Нью-Йоркского университета выяснила, что наше поведение в социальных сетях отражает поведение, основанное на пищевом вознаграждении, наблюдаемое у крыс. Если говорить более конкретно, то такие платформы как Instagram и Facebook подобны цифровому «ящику Скиннера» лабораторному инструменту, который ученые используют для изучения поведения животных,помещая в коробку крысу (или другое маленькое животное), а затем, когда крыса совершит определенные действия (например, нажмет на рычаг) вознаграждают ее едой. Хотя результаты исследования можно назвать несколько удручающими, полученные результаты все же проливают свет на то, как учатся разные виды. Авторы научной работы отмечают, что взаимодействие в социальных сетях следует основным межвидовым принципам обучения вознаграждению.

О мышах и людях

В 2020 году более четырех миллиардов человек проводили по несколько часов в день в Twitter, Facebook, Instagram и на других площадках. В нашей стране социальными сетями ежедневно пользуется более 9 миллионов человек, а в январе 2020 года в мире насчитывалось 3 миллиарда 80 миллионов пользователей социальных сетей. Более того, по данным открытых источников, за 2020 год аудитория социальных сетей выросла на 9% (это 321 миллион новых пользователей за год). Мобильными телефонами сегодня пользуются более 5 миллиардов человек. Только вдумайтесь в эти цифры.

Так как человечество на сегодняшний день как никогда вовлечено в социальные медиа, стоит ли удивляться, что многие сравнивают соцсети с зависимостью, при которой люди вынуждены стремиться к получению позитивной обратной связи, например «лайков», а не к прямому социальному взаимодействию и даже основным потребностям, таким как еда и питье.

Это интересно: Как интернет изменил наше общество?

Каждый раз получая «лайк» помните, что мы мало чем отличаемся от крыс, готовых на все ради еды.

Учитывая то, как интернет и социальные медиа изменили мир, ученые потратили немало времени изучая поведение сапиенсов в виртуальной среде. Однако причина, по которой среднестатистический житель планеты постоянно обновляет свой профиль в социальных сетях не была окончательна понятна. Как видится, и эти времена теперь в прошлом.

Чтобы изучить новую любовь Homo Sapiens, исследователи из Бостонского университета, Цюрихского университета и Шведского Каролинского института впервые проверили, можно ли объяснить использование социальных сетей тем, как наш разум обрабатывает информацию и учится на системе вознаграждений. Как оказалось, использование социальных сетей подчиняется схеме обучение вознаграждение, по которой дрессируют животных.

Еще больше увлекательных статей о последних научных открытиях в области биологии и поведенческих наук читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте!

Схема «обучение вознаграждение»

Авторы исследования, опубликованного в журнале Nature Communications проанализировали более миллиона постов в социальных сетях от более чем 4000 пользователей Instagram и других площадок. Они обнаружили, что люди размещают свои посты таким образом, чтобы максимально увеличить среднее количество «лайков», делая посты чаще в ответ на большое количество лайков и реже, когда получают меньше лайков.

Отметим, что ученые использовали вычислительные модели, чтобы показать, что этот паттерн тесно связан с известной механизмом обучения вознаграждению давно устоявшейся психологической концепцией, согласно которой поведение может быть обусловлено и подкреплено вознаграждением. Если говорить конкретнее, проведенный анализ показал, что наше участие в социальных сетях обусловлено аналогичными принципами, которые заставляют животных, таких как крысы в «ящике Скиннера», стремиться заполучить как можно больше еды.

Интересно, куда нас заведет стремление получить как можно больше лайков.

Полученные в ходе работы результаты исследователи подтвердили с помощью онлайн-эксперимента, в котором испытуемые могли публиковать забавные изображения с фразами или «мемами» и получать лайки в качестве обратной связи на платформе, подобной Instagram. Результаты эксперимента показали, что в среднем люди размещали сообщения чаще, когда получали больше лайков.

Читайте также: Как социальные сети помогают распространяться лженауке

Авторы научной работы надеются, что полученные результаты помогут им лучше понять причины, по которым социальные сети стали доминировать в нашей повседневной жизни, а также понять, как бороться с вредными последствиями зависимости от них. Более того, хочется верить, что новое исследование станет отличным напоминает о том, как безудержный серфинг в интернете влияет на наше психологическое и физическое здоровье.

Подробнее..

Синдром задержки фазы сна причина, по которой некоторые люди не могут вставать по утрам

15.03.2021 00:19:07 | Автор: admin

Прежде чем называть кого-то лентяем из-за ежедневных опозданий, поинтересуйтесь, не страдает ли ваш коллега синдромом задержки фазы сна с этим расстройством, как выяснили ученые, сталкивается 3% населения планеты.

Каким вы видите свой идеальный распорядок дня? Большинство людей на планете, вероятно, ответят, что им нравится вставать по утрам и ложиться спать до полуночи. Вообще, окружающий мир неспроста заточен под «жаворонков», ведь они рано встают, все успевают и прекрасно себя чувствуют. Оставшаяся же часть человечества смотрит на этот праздник жизни с чашкой кофе в руках, скрывая зевоту и следы недосыпа. Тот факт, что «совы» нередко жертвуют собственным здоровьем ради учебы или работы, сегодня является общеизвестным, однако по-прежнему никак не влияет на начало трудового или учебного дня. Ученые из Университета Юты (США), тем временем выяснили почему 3% жителей Земли и вовсе спит до обеда, ложась с первыми лучами Солнца. Такой особенный распорядок дня, как оказалось, возникает вследствие сразу нескольких генетических мутаций и называется синдромом задержки фазы сна (СЗФС). Люди, страдающие СЗФС, испытывают трудности при раннем пробуждении, а чтобы заснуть им может потребоваться несколько часов.

Что такое хронотип?

Так как мир вокруг нас не черно-белый, существует множество хронотипов индивидуальных особенностей суточных ритмов организма человека и других животных. Именно суточные или циркадные ритмы отвечают за сон, бодрствование, выработку гормонов, температуру тела, частоту сердечных сокращений, уровень кровяного давления и многие другие факторы. Интересно, что обладают этими встроенными биологическими часами все живые организмы на Земле.

Считается, что хронотип отражает суточную динамику функциональной активности разных органов и систем организма, а в зависимости от активности человека утром днем и ночью, выделяют три основных хронотипа: утренний тип (жаворонки), дневной тип (голуби) и вечерний тип (совы). Однако результаты последних научных исследований показывают, что генетических вариантов хронотипа может быть намного больше.

Циркадные ритмы биологические ритмы организма с периодом около 24 часов. Ежедневно им следуют абсолютно все живые существа на нашей планете.

Отметим также, что различия между хронотипами это не просто склонность к раннему или позднему пробуждению. Каждому хронотипу свойственны индивидуальные особенности жизнедеятельности из-за которых развивается устойчивость к одним факторам и выраженная чувствительность к другим. Именно по этой причине жаворонки встают ни свет ни заря, а совы ложатся после полуночи. Но что происходит с теми из нас, чей суточный ритм не укладывается в стандартные 24 часа, ежедневно сдвигаясь на несколько часов?

Что такое синдром задержки фазы сна?

Сегодня синдромом задержки фазы сна ученые называют расстройство, при котором сон человека наступает с задержкой в два часа или больше (по сравнению с большинством здоровых людей). Например, человек с СЗФС вместо 10 часов вечера может заснуть в два часа ночи, что превращает ранний подъем в школу или на работу в самое настоящее испытание на прочность.

СЗФС, как отмечают исследователи, является редкой разновидностью вечернего хронотипа. По мнению Роберта Оже, специалиста из Центра медицины сна Клиники Майо (США), синдром задержки фазы сна становится расстройством, когда график учебы или работы не совместим со временем отхода ко сну. Например, когда вам нужно быть на работе к 8:30 утра, а вы уснули около трех ночи.

Также важно отметить разницу между СЗФС и обычным вечерним хронотипом: людям с СЗФС нелегко настроить свои внутренние часы.

У некоторых людей суточные часы работают с периодом не 24 часа, а больше.

На самом деле все мы время от времени ложимся спать на час позже обычного или около того и как правило это не вызывает никаких проблем со сном. А вот заподозрить наличие синдрома задержки фазы сна можно, если каждый день ваш сон задерживается на два-четыре часа. Специалисты также отмечают, что СЗФС обычно сопутствует бессонница даже если выключить свет в 10 часов вечера, внутренние часы у людей с синдромом помешают им уснуть. В результате они с трудом просыпаются в определенное время по утрам, а днем их одолевает чрезмерная сонливость.

Помимо прочего у людей с СЗФС могут наблюдаться депрессивные симптомы, например неспособность сосредоточиться и снижение продуктивности в течение дня. О том что такое депрессия и почему ее обязательно нужно лечить, можно узнать в этой статье.

Читайте также: Что такое циркадные ритмы? Настраиваем свои внутренние часы

Из-за чего возникает синдром задержки фазы сна?

Точная причина расстройства до конца не известна. Исследователи полагают, что СЗФС, скорее всего, возникает, когда внутренние часы, регулирующие сон и бодрствование, ослаблены или не соответствуют желаемому периоду сна. Свою роль в этом играет недостаток утреннего солнечного света и чрезмерное воздействие яркого искусственного света перед сном.

Если говорить совсем откровенно, то причин, способных ослабить сон и оказать влияние на работу внутренних часов, множество: нерегулярный график работы или сна, низкий уровень активности, беспокойство и воздействие света, например, избыточное его количество перед сном.

К сбою циркадного ритма в сторону замедленной фазы сна, также причастна генетика: как правило, синдром задержки фазы сна наблюдается в семьях примерно 40% людей унаследовали СЗФС от своих родителей, а согласно результатам работы 2017 года, опубликованной в журнале Cell, мутация в гене CRY1 распространена среди людей с СЗФС. Ген CRY1 (cryptochrome circadian regulator 1) отвечает, как вы уже догадались, за регулирование циркадных ритмов и играет важную роль в регуляции других физиологических функций (обмен веществ, температура тела, кровяное давление и функционирование сердечно-сосудистой системы). Таким образом, природа развития синдрома может быть как врожденной, так и приобретенной.

Еще больше увлекательных статей как сон влияет на здоровье и настроение, читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте!

Отметим также, что сбой циркадных ритмов может быть спровоцирован некоторыми заболеваниями, например депрессией, тревожным расстройством, синдромом дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) и обсессивно-компульсивным расстройством. Также в 10% случаев к развитию СЗФС приводит хроническая бессонница. Диагностировать СЗФС можно на основе описания симптомов и дневниках отслеживания сна.

К симптомам синдрома задержки фазы сна исследователи относят невозможность заснуть в нужное время (проявляется в виде жалоб на бессонницу), неспособность проснуться в нужное время и чрезмерную дневную сонливость. Интересно, что сон у людей с СЗФС хороший, с небольшим количеством пробуждений или вообще без них.

Подробнее..

Получена новая фотография черной дыры. Что в ней особенного?

26.03.2021 18:15:31 | Автор: admin

Вид на сверхмассивную черную дыру в поляризованном свете. Изображение: EHT

В нашем стремлении познать Вселенную, мы сапиенсы, продвинулись довольно далеко. Судите сами: физики из Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН) разгоняют элементарные частицы до околосветовых скоростей и сталкивают их друг с другом; инженеры NASA успешно посадили на поверхность Красной планеты марсоход Perserverance; биологи объяснили сложную работу циркадных ритмов и это не говоря об изготовлении вакцины против COVID-19 в рекордные сроки. Но что особенно приятно, так это достижения астрофизиков, которым за последние несколько лет удалось доказать, что космические монстры сверхмассивные черные дыры действительно существуют. Так, в 2019 году мир впервые увидел снимок горизонта событий черной дыры. Теперь же международная команда радиоастрономов представила на обозрение изумленной публики первое реальное изображение черной дыры, расположенной в 55 миллионах световых лет от Земли.

Эволюция массивных звезд

Можно ли сфотографировать объект, который не видно? Любой фотограф и человек, более-менее разбирающийся в свойствах видимого света, ответит на этот вопрос отрицательно. К счастью, человеческий глаз воспринимает далеко не весь световой спектр, а ученым относительно давно известно о существовании ультрафиолетового, инфракрасного и реликтового излучения.

Последним исследователи называют тепловое излучение, которое равномерно заполняет Вселенную и возникло спустя 300 000 лет после Большого взрыва. С течением времени микроволновое фоновое космическое излучение (от англ. cosmic microwave background radiation) позволило космологам получить представление о том, насколько велика была наша Вселенная вскоре после рождения.

Перед тем как говорить о сверхмассивных черных дырах напомним, что эти объекты представляют собой области пространства-времени, гравитация которых настолько сильна, что даже фотоны света не могут их покинуть. Сегодня физики полагают, что только звезды, чья масса превышает 15 солнечных, могут коллапсировать в этих космических монстров. Это происходит в самом конце их эволюции, когда материал для термоядерных реакций исчерпан и внутреннее давление не может удерживать внешние слои светила, из-за чего те падают в центр.

Причина, по которой сложно обнаружить нейтронные звезды заключается в том, что от них практически не исходит излучение.

Но если внешние слои звезды выбросит в окружающее пространство, произойдет вспышка сверхновой последний акт превращения массивной звезды в нейтронную. Зависят эти процессы только от первоначальной массы объекта. Так что в космосе все очень и очень непросто.

Хотите узнать, как устроена Вселенная и какое будущее ее ждет? Подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен чтобы не пропустить уникальные статьи, которых нет на сайте!

Фотография космического монстра

На протяжении многих лет радиоастрономы международного проекта Event Horizon Telescope Collaboration наблюдали за сверхмассивной черной дырой чудовищем в 6,5 миллиардов раз массивнее Солнца, которое вращается в центре огромной эллиптической галактики Messier 87. Примечательно, что последние два года исследовательская группа провела извлекая как можно больше данных из своих наблюдений о поляризации радиоволн, которые могут выявить форму магнитных полей в горячем газе, вращающемся вокруг дыры.

Бесценный труд астрофизиков позволил увидеть, что черная дыра в центре М87 закачивает материю внутрь, а энергию наружу в космос, словно вихрь вращающейся лопасти вентилятора реактивного двигателя. Примечательно, что струи и лепестки радио, рентгеновской и других форм энергии простираются более чем на 100 000 световых лет от черной дыры в М87. Большая часть этого излучения исходит от энергичных электрических частиц, вращающихся по спирали в магнитных полях.

Новое исследование поможет больше узнать о том, как магнитные поля влияют на активность черных дыр. Снимок Event Horizon Telescope Collaboration.

Это интересно: Как умирают черные дыры?

Как рассказали авторы исследования журналистам The New York Times, теперь они могут детально изучить как черная дыра направляет материал к своему центру. По мнению Дэниела Хольца, астрофизика из Чикагского университета, который не принимал участия в исследовании, эти релятивистские струи являются одними из самых экстремальных явлений в природе. Сочетание гравитации, горячего газа и магнитных полей производит луч, пересекающий всю галактику.

Самая первая фотография горизонта событий черной дыры была получена в 2019 году.

Читайте также: Черные дыры могут оказаться порталами для путешествий сквозь пространство и время

Побочным результатом работы, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal Letters стало то, что астрономы смогли оценить скорость, с которой черная дыра питается своей средой. По-видимому, она не очень-то голодна, так как съедает «ничтожную» тысячную часть массы Солнца в год.

Диаметр космического монстра в центре галактики М87 в созвездии Девы, как отмечают авторы научной работы, составляет порядка 100 миллиардов километров, а масса около 6,5 миллиарда масс Солнца.

Отметим также, что закручивающиеся в воронку полосы, которые хорошо видно на фотографии это силовые линии магнитного поля в окрестностях черной дыры. Само поле не очень мощное: от 1 до 30 Гауссов, что всего в 410 раз сильнее магнитного поля Земли на поверхности.

Подробнее..

Если гравитация это не сила, то как она притягивает объекты?

27.03.2021 16:05:08 | Автор: admin

Мы воспринимаем гравитацию, как силу, которая «притягивает» к себе объекты. Но так ли это?

Считается, что гравитация ответственна за все происходящее в нашей Вселенной от падения яблока на голову Исаака Ньютона, до вращения сверхмассивных черных дыр в центрах далеких галактик. Обычно мы представляем гравитацию как силу, которая притягивает вещи к массивным объектам. В некоторых учебниках по физике, особенно начальных классов, можно встретить утверждения о том, что «гравитация Земли притягивает объекты к центру планеты». Но так ли это? Исследователи полагают, что ключом к разгадке тайны гравитации является термин «ускорение», а не «тяга». Дело в том, что гравитация вообще не притягивает объекты; скорее, она искривляет пространство-время, заставляя объекты следовать за создаваемыми ей изгибами, в результате чего они иногда ускоряются. В этой статье разбираемся чем на самом деле является гравитация.

Ньютоновская гравитация

В 1665-1667 годах в Англии бушевала бубонная чума. В этот период молодой ученый по имени Исаак Ньютон вернулся из Кембриджского университета на свою семейную ферму в Вулсторпе. Время, проведенное в изоляции, позволило ему познать физическую природу света: Ньютон провел множество экспериментов и пришел к выводу, что свет можно рассматривать как поток частиц, которые исходят от некого источника и двигаются по прямой до ближайшего препятствия.

Такая модель света называется корпускулярной; она легла в основу классической физики, без которой современных достижений науки просто не существовало бы.

Считается, что примерно в это же время Ньютон стал автором своего наиболее известного открытия Всемирного закона тяготения. Он совершил концептуальный прорыв признав два различных вида движения равномерное и ускоряющееся.

В усадьбе Вусторп Ньютон совершил свои величайшие открытия. Вот что самоизоляция с людьми делает!

Важно понимать, что для современников Ньютона гравитация была земной силой; она была ограничена объектами вблизи поверхности Земли. Но в семейном яблоневом саду Ньютон обнаружил, что гравитация сила универсальная. Она простирается до самых планет, до Луны, звезд и дальше.

Сегодня, благодаря трудам еще одного великого ученого, мы знаем, что энергия буквально говорит пространству-времени, как изгибаться: согласно Общей теории относительности, сила тяжести возникает из-за искривления пространства и времени, а такие объекты, как Солнце и Земля, эту геометрию изменяют.

Читайте также: Ученые приблизились к созданию новой теории квантовой гравитации

Гравитация Эйнштейна

Пытаясь разгадать величайшие тайны Вселенной Альберт Эйнштейн, которому на тот момент исполнилось 30 лет, понял, что пространство-время изгибает не сила, но масса. Изгибы, которые оставляют под собой массивные объекты, например Солнце, подсказывают энергии как двигаться.

Представить себе пространство-время можно в виде равномерно натянутой плотной ткани, в центр которой закинули бильярдный шар точно так же, как изгибается ткань под давлением шара, изгибается и пространство-время под давлением массивных объектов.

Большой шар сильно искривляет пространство-время, заставляя меньший шар изменить свой курс и следовать за падением.

Вместо шара и ткани также можно представить себе автомобиль, который движется по извилистой дороге когда автомобиль спускается с холма, то ускоряется. Массивные объекты во Вселенной подобны ускоряющемуся автомобилю они создают экстремальные изгибы в пространстве-времени.

Интересно, что гравитация способна ускорять объекты, когда они входят (или приближаются) в глубокие гравитационные колодцы. Гравитационные колодцы это концепция, согласно которой чем массивнее тело, тем глубже и больше порождаемый им гравитационный колодец.

Еще больше увлекательных статей о том, какие законы физикой управляют Вселенной и почему, читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте!

Гравитация и астероиды

Чтобы лучше понять, как работает гравитация и как она способна ускорять объекты, возьмем, к примеру, Землю и Луну. Земля довольно массивный объект. По крайней мере, по сравнению с Луной. Это означает, что наша планета довольно сильно искривляет ткань пространства-времени.

Луна вращается вокруг нашей планеты из-за искривления пространства-времени, вызванного массой Земли. Выходит, она просто движется вдоль изгиба или нисходящего склона (в случае с автомобилем), который делает наша планета. В этом отношении на спутник Земли не действует какая-либо сила. Она просто следует определенному пути. Но почему в таком случае все астероиды и метеориты, пролетающие мимо нашей планеты, не попадают на орбиту?

Это интересно: Ученые раскрыли тайну астероида Чиксулуб, который уничтожил динозавров

Солнце и Луна искривляют ткань пространства-времени.

Причина, как полагают исследователи, кроется в пути, который проходит объект он зависит от ряда факторов, таких как скорость, траектория и масса соответствующих объектов. Именно по этой причине каждый день сотни астрономов по всему миру наблюдают множество комет и астероидов, пролетающих мимо Земли и не попадающих на ее орбиту.

А если вам интересно, смогут ли люди когда-нибудь изобрести искусственную гравитацию, обязательно прочтите статью моего коллеги Владимира Кузнецова. В ней он подробно рассказывает о последних достижениях в этой области и о том, перестанет ли в скором будущем искусственная гравитация считаться атрибутом исключительно научной фантастики.

Подробнее..

Ученые из ЦЕРН стоят на пороге открытия новой физики

28.03.2021 18:14:18 | Автор: admin

Чего только не обнаружишь в Большом адронном коллайдере.

В 2008 году в Европе состоялся запуск гигантского ускорителя заряженных частиц Большого адронного коллайдера (БАК). Тогда казалось, что мир словно сошел с ума. Но не от радости за достижения современной науки, а от ужаса перед неизведанным слухи о том, что запуск БАК приведет к созданию черной дыры и неизбежному концу света распространялись с молниеносной скоростью. И сколько бы физики не объясняли, что коллайдер разгоняет элементарные частицы до околосветовых скоростей и сталкивает их друг с другом и этот процесс не может привести к апокалипсису, истинно верующие до сих пор глаголят, что коллайдер есть начало конца. Это может показаться удивительным, но в чем-то они, вероятно, оказались правы. Новая работа ученых из Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) предрекает конец нашим представлениям о физике: полученные результаты указывают на новую силу природы за пределами Стандартной модели, которую ученые не понимают.

Для чего нужен БАК?

Недавно мировые СМИ сообщили о новом удивительном открытии ученых из ЦЕРН, которые зафиксировали необычные данные, способные указать на существование совершенно новой силы природы. Секрет кроется в неуловимой и нестабильной частице под названием B-мезон.

В-мезоны неуловимые и нестабильные парные кварки, которые движутся вместе и быстро распадаются.

Но прежде чем погрузиться в подробности увлекательного эксперимента, напомним, что ученые из ЦЕРН ведут работу по разным направлениям, включая поиск антиматерии вещества с потенциально неисчерпаемым источником энергии. В 2012 году состоялось открытие «Бозона Хиггса» частицы, которая фактически связывает электроны, протоны и нейтроны. В перспективе ее открытие может привести к созданию новых систем связи и квантовых компьютеров. Работа над ними, кстати, активно ведется, о чем рассказывал мой коллега Рамис Ганиев в этой статье.

В длину гигантский ускоритель частиц достигает 100 километров, а его диаметр превышает 25 км.

Говоря об экспериментах БАК можно сказать, что физики «гоняют» элементарные частицы и сталкивают их друг с другом в попытке обнаружить новые и ранее неизученные свойства протонов, нейтронов и электронов. А в ближайшие полтора года, как отмечает The Guardian, исследователям предстоит окончательно доказать или опровергнуть существование «новой физики».

Хотите всегда быть последних новостей из мира популярной науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш канал в Google News чтобы не пропустить ничего интересного!

Крупный проект БАК

Как говорится в пресс-релизе исследования на сайте ЦЕРН, во время пробегов частиц на БАКе физики тщательно изучали редчайшие распады парных кварков (B-мезонов). Оказалось, что В-мезоны распадаются на разные количества электронов и мюонов, что противоречит предсказаниям Стандартной модели. Напомним, что мюон (в Стандартной модели физики) является неустойчивой элементарной частицей с отрицательным электрическим зарядом.

Читайте также: Большой Адронный Коллайдер будет обогревать дома

Необходимо также отметить, что обнаруженные аномалии во время распада B-мезонов сегодня являются одним из основных направлений исследований крупного проекта БАК экспериментальной группы LHCb.

Стандартная модель физики элементарных частиц предсказывает, что распады с участием различных лептонов, таких как в исследовании LHCb, должны происходить с одинаковой вероятностью. Лептонами физики называют электрон, мюон и таон, которые должны взаимодействовать с окружающим миром одинаково, с поправкой на различия в массе. Однако сравнив, как часто происходят подобные распады, участники LHCb обнаружили, что пары мюонов возникали значительно чаще, чем электроны и позитроны. Но чем можно объяснить такое несоответствие?

Пятая сила природы

Пока что ученые не уверены, но им понадобится новая сила природы, чтобы объяснить подобные аномалии. Однако отсутствие четкого объяснения порождает волнение. В ЦЕРН говорят, что экспериментальная группа LHCb продолжит изучение этой непредсказуемой разницы. Так, уже в следующем году физики обновят детектор команды и начнут запускать новые версии эксперимента.

С большим количеством результатов, которые покажут наличие той же аномалии, команда сможет подтвердить или опровергнуть существование нового вида физики. Как отметил в интервью ТАСС.Наука один из участников эксперимента LHCb, главный научный сотрудник НИТУ «МИСиС» Андрей Голутвин, говорить об открытии пока рано, так как ученые получили лишь первые указания на него.

Результаты исследования ученых из ЦЕРН указывают на новую силу природы, которую ученые не понимают.

«Нужно ждать подтверждения на других установках, в первую очередь, на японской фабрике B-мезонов Belle, а также в последующих опытах на LHCb и других экспериментах БАК. При этом, на мой взгляд, уже сейчас можно сказать, что это еще более важный и интересный результат, чем открытие бозона Хиггса», пояснил Голутвин.

Изучение частиц и сил, управляющих их поведением, может привести к большим изменениям в стратегии физики элементарных частиц, в том числе и в том, как будут проводиться новые эксперименты и строиться последующие ускорители высоких энергий.

Подробнее..

Ученые создали живых нанороботов из клеток африканской лягушки

07.04.2021 20:20:51 | Автор: admin

Из клеток лягушачьей кожи был создан микроскопический живой робот, способный исцелять и питать себя.

В январе 2020 года исследователи из Университета Тафтса и Университета Вермонта разработали метод создания крошечных биологических машин из яиц африканской когтистой лягушки Xenopus laevis. Прозванные ксеноботами в честь своих животных предков эти «живые» машины могли передвигаться самостоятельно, толкать предметы и даже объединяться в рои. Примечательно, что для их создания ученые использовали эволюционный алгоритм, работающий на суперкомпьютере. С его помощью команда смогла протестировать тысячи потенциальных конструкций, состоящих из различных конфигураций клеток, так что никакой вам генной инженерии. Но самое потрясающее, пожалуй, заключается в том, что год спустя та же команда выпустила новую версию ксеноботов, которые не только стали быстрее, сильнее и способнее, чем когда-либо, но даже собирают собственные тела из отдельных клеток.

Как появились ксеноботы?

Итак, ксеноботы это синтетические организмы, которые автоматически создаются компьютерами для выполнения заранее определенных задач и строятся путем объединения различных биологических тканей. Впервые мир услышал о них в начале 2020 года, но ввиду обнаружения коронавируса SARS-CoV-2, на тот момент новость не получила должного внимания. Но именно тогда тонкая грань между животным и машиной стала размытой.

Создание первых живых роботов новость из разряда научной фантастики. Судите сами эти крошечные машины могли выполнять множество задач и действий, включая перемещение себя и других объектов вокруг и демонстрацию коллективного поведения в составе роя таких роботов (что является невероятно сложной задачей).

Сегодня создание механизма, выполняющего задачи под управлением искусственного интеллекта не является чем-то новым. К тому же, ученые давно научились перестраивать существующие организмы, меняя их характеристики, форму или структуру. Так что все было бы очень здорово, если бы не одно «но» все живые организмы демонстрируют устойчивость к любому вмешательству извне, нацеленному на изменение их поведения.

Материалы, традиционно применяющиеся в робототехнике просты в изготовлении и внедрении; например, металл всегда можно расплавить, заточить или перековать в отличие от живых существ.

К счастью, существуют эмбриональные клетки, которые обладают по-настоящему удивительными свойствами: они способны к самоорганизации, регенерации тканей и процессов развития (в зависимости от ситуации). Грамотные манипуляции с эмбриональными клетками могут помочь ученым в создании новых форм жизни каким бы удивительным нам это не казалось.

Это интересно: История робототехники: как выглядели самые первые роботы?

Как пишут авторы исследования, опубликованного в журнале Science Robotics, для создания ксеноботов они взяли стволовые клетки из эмбрионов лягушек и позволили им вырасти в скопления из нескольких тысяч клеток, называемых сфероидами. Через несколько дней стволовые клетки превратились в клетки кожи, покрытые маленькими волоскоподобными выступами, называемыми ресничками, которые извиваются взад и вперед.

Обычно эти структуры используются для распространения слизи по коже лягушки. Но в отрыве от своего обычного контекста они взяли на себя функцию, более похожую на ту, что наблюдается у микроорганизмов, которые используют реснички для перемещения, действуя как крошечные весла.

Продолжительность жизни подобных микроботов на основе клеток составляет от десяти до 14 дней. Они могут плавать и ходить благодаря структурам, напоминающим волоски.

«Мы наблюдаем замечательную пластичность клеточных коллективов, которые строят рудиментарное новое «тело». Оно сильно отличается от их стандартного в данном случае лягушки несмотря на наличие совершенно нормального генома», пишут авторы работы в пресс-релизе исследования.

Исследователи отмечают, что этот процесс не отличается от обычного способа создания робота, просто для его создания используется биологическую ткань. «В каком-то смысле ксеноботы устроены так же, как и обычные роботы, только мы используем клетки и ткани, а не искусственные компоненты, чтобы построить форму и создать предсказуемое поведение»,-пишут авторы научной работы.

Вам будет интересно: Зачем испанские ученые работают над созданием химеры человека и обезьяны в Китае?

Ксеноботы 2.0

Так как строить каждого отдельного ксенобота вручную занятие явно утомительное, команда разработала новый подход, который работает снизу вверх, заставляя ксеноботов самостоятельно собирать свои тела из отдельных клеток. Этот подход более масштабируемый, а новые ксеноботы не только быстрее, живут дольше и имеют рудиментарную память, но и лучше справляются с совместной работой.

И хотя форма и функции ксеноботов были достигнуты без какой-либо генной инженерии, в дополнительном эксперименте команда ввела им РНК, которая заставила их производить флуоресцентный белок. Это, по мнению ученых, служит доказательством того, что ксеноботы могут обладать молекулярной памятью. Но зачем вообще кому-то понадобилось создавать нечто подобное?

В общем и целом, как отмечают исследователи, процессы, которые помогают формировать ксеноботов, могут рассказать нам как сформировались Homo sapiens.

Во-первых, роботы, сделанные из стволовых клеток, полностью биоразлагаемы и способны к самовосстановлению всего за пять минут (если их разрезать), во-вторых они могут воспользоваться способностью клеток обрабатывать все виды химических веществ. А значит, ксеноботам можно найти применение во всем от терапии до экологической инженерии.

Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира высоких технологий и популярной науки? Подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram чтобы не получить ничего интересного!

Ученые, в свою очередь, надеются использовать их, чтобы лучше понять процессы, которые позволяют отдельным клеткам объединяться и работать вместе. Ксеноботы могут помочь пролить свет на то, как именно клетки такие, как те, что составляют человеческое тело собираются вместе, чтобы сформировать единый организм, работающий как система.

«С точки зрения биологии, этот подход помогает нам понять, как клетки общаются, когда они взаимодействуют друг с другом во время развития, и как мы можем лучше контролировать эти взаимодействия» пишут создатели ксеноботов. Как говорится, the future is here.

Подробнее..

Крах Стандартной модели колебание крошечной частицы нарушает известные законы физики

09.04.2021 16:08:16 | Автор: admin

Мюонное кольцо g-2 в Национальной ускорительной лаборатории имени Энрико Ферми (Fermilab, США), работает при температуре минус 450 градусов по Фаренгейту и изучает колебания мюонов при прохождении через магнитное поле.

Вот и наступил долгожданный момент на этой неделе ученые объявили о существовании неизвестных для науки элементарных частиц и взаимодействий между ними, которые жизненно необходимы для природы и эволюции космоса. Наши постоянные читатели наверняка знают, что в последнее время число свидетельств того, что крошечная субатомная частица, похоже, не подчиняется известным законам физики, растет. Новое открытие, о котором поговорим в этой статье, открывает дверь в неизвестность в нашем понимании Вселенной. Как пишет в своем Twitter американский физик-теоретик Митио Каку, полученные результаты свидетельствуют о том, что мюон (его обнаружили в космических лучах) и электрон которые должны быть идентичны по-видимому, обладают разными свойствами. Это может являться свидетельством существования некой «высшей теории физики, включающей новые частицы, и одновременно быть подтверждением теории струн». И все же, не все ученые так оптимистичны.

Прощай, Стандартная модель?

О том, что одно новое открытие, вероятно, является важнейшим для современной физики, пишут все мировые СМИ. Еще бы эксперименты с частицами, известными как мюоны, показывают, что существуют неизвестные науке формы материи и энергии. Несмотря на поразительный успех в объяснении фундаментальных частиц и сил, составляющих Вселенную, описание Стандартной модели остается прискорбно неполным.

Во-первых, она не учитывает гравитацию и точно так же молчит о природе темной материи, темной энергии и масс нейтрино. Чтобы объяснить эти явления и многое другое, ученые искали Новую физику (физику за пределами Стандартной модели), исследуя аномалии, в которых экспериментальные результаты расходятся с теоретическими предсказаниями.

Что такое Мюон

Мюон это неустойчивая элементарная частица с отрицательным зарядом, похожая на электрон, но гораздо тяжелее. Является неотъемлемым элементом космоса. Исследователи отмечают, что эти фундаментальные частицы представляют собой крошечные вращающиеся вокруг собственной оси магниты.

Исследователи Национальной ускорительной лаборатории имени Энрико Ферми (Fermilab, США) в ходе эксперимента Muon g-2 хотели получить точные измерения колебания магнитных мюонов при прохождении через магнитное поле. Если экспериментальное значение магнитного момента этих частиц отличается от теоретического предсказания аномалия это отклонение может быть признаком новой физики, в которой на мюон влияет тонкая и неизвестная частица или сила.

«Это наш момент посадки марсохода», сказал Крис Полли, физик из Национальной ускорительной лаборатории Ферми, где проводятся исследования в интервью The New York Times.

Недавно обновленное экспериментальное значение для мюонов, опубликованное в Physical Review Letters, отклоняется от теории лишь на ничтожную величину (0,00000000251) и имеет статистическую значимость 4,2 сигма. Для полной уверенности ученым нужно достичь показателя в 5 сигма. Но даже это крошечное количество может сильно изменить направление физики элементарных частиц.

Как пишет Scientific American, при такой статистической значимости сигмы исследователи пока не могут сказать, что совершили открытие. Но доказательства существования новой физики в мюонах в сочетании с аномалиями, недавно наблюдавшимися в эксперименте Большого адронного коллайдера Beauty (LHCb) в ЦЕРНЕ близ Женевы впечатляют и раззадоривают ученых. Подробнее об этом открытии читайте в нашем материале.

Как физики обнаружили аномалию

Представьте себе каждый мюон в виде крошечных аналоговых часов. По мере того как частица вращается вокруг магнита, ее часовая стрелка вращается со скоростью, предсказанной Стандартной моделью. Когда время мюона истекает, он распадается на позитрон, который испускается в направлении часовой стрелки. Но если эта стрелка поворачивается со скоростью, отличной от теоретической скажем, слишком быстро распад позитрона в конечном итоге будет направлен в несколько ином направлении. (В этой аналогии часовая стрелка соответствует спину мюона квантовому свойству, определяющему направление распада мюона.) Обнаружьте достаточно отклоняющихся позитронов, и вы получите аномалию.

Когда мюон путешествует в пространстве, это пространство на самом деле представляет собой шипящий и роящийся суп из бесконечного числа виртуальных частиц, которые могут появляться и исчезать.

Кольцо хранения частиц мюона g-2 в здании MC-1 в Fermilab.

Однако то, что эта аномалия подразумевает, неоднозначно. Возможно, что-то не учитывается Стандартной моделью, и это может быть разница между электронами и мюонами. Или же подобный эффект может наблюдаться в электронах, которые в настоящее время слишком малы, чтобы их можно было увидеть. Напомним, что масса частицы связана с тем, насколько она может взаимодействовать с более тяжелыми неизвестными частицами, поэтому мюоны, масса которых примерно в 200 раз больше массы электронов, гораздо более чувствительны.

Ученые также сообщили, что вероятность того, что полученные измерения могут быть случайностью равняются одному из 40 000. Это значительно меньше золотого стандарта, необходимого для официального открытия по стандартам физики, а результаты, полученные исследователями, составляют лишь 6 процентов от общего объема данных, которые мюонный эксперимент, как ожидается, соберет в ближайшие годы.

Читайте также: Ученые приблизились к пониманию того, почему существует Вселенная

Новая физика

Сенсационное открытие исследователей из Fermilab является важным звеном в нашем понимании того, что может лежать за пределами Стандартной модели, но у теоретиков, которые ищут новую физику, нет бесконечного пространства для исследования. Любая теория, которая пытается объяснить результаты мюонного эксперимента, должна также учитывать отсутствие новых частиц, в ходе исследований на БАК в ЦЕРН.

Осмотр мюонного кольца g-2 в 2013 году.

Интересно, что в некоторых из предложенных на сегодняшний день теорий Вселенная содержит несколько типов бозонов Хиггса, а не только тот, который включен в Стандартную модель. Другие теории ссылаются на экзотические «лептокварки», которые вызывают новые виды взаимодействий между мюонами и другими частицами. Но поскольку многие из простейших версий этих теорий уже были исключены, физикам «приходится мыслить нетрадиционными способами», пишет National Geographic.

Однако как и Fermilab, эксперимент LHCb нуждается в большем количестве данных, прежде чем заявить о новом открытии. Но даже сейчас сочетание этих двух результатов не дает физикам спать спокойно.

Следующий шаг в этом направлении исследований повторить полученные результаты. Выводы Fermilab основаны на первом запуске эксперимента, который закончился в середине 2018 года. В настоящее время команда анализирует данные двух дополнительных запусков. Если эти данные будут похожи на данные полученные в ходе первого запуска, их может быть достаточно, чтобы сделать аномалию полномасштабным открытием к концу 2023 года.

Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира популярной науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram, чтобы не пропустить ничего интересного!

Физики также приступили к внимательному изучению предсказаний Стандартной модели, особенно в тех ее местах, которые, как известно, трудно вычислить. Новые суперкомпьютеры также должны помочь в этом нелегком деле, но все же потребуются годы, чтобы просеять эти тонкие различия и увидеть, как они влияют на охоту за новой физикой.

Физик-теоретик Митио Каку поделился своими мыслями о последних открытиях в своем Twitter.

Также нельзя не отметить реакцию на последние открытия известных физиков-теоретиков в Twitter. Митио Каку, например, считает, что полученные результаты также могут являться подтверждением теории струн. О том, как теория струн стала одной из величайших надежд теоретической физики, а потом пришла в долгосрочный упадок, мы рассказывали в этой статье. Рекомендую к прочтению.

Подробнее..

Колебание крошечной частицы нарушает известные законы физики

11.04.2021 18:19:36 | Автор: admin

Мюонное кольцо g-2 в Национальной ускорительной лаборатории имени Энрико Ферми (Fermilab, США), работает при температуре минус 450 градусов по Фаренгейту и изучает колебания мюонов при прохождении через магнитное поле.

Вот и наступил долгожданный момент на этой неделе ученые объявили о существовании неизвестных для науки элементарных частиц и взаимодействий между ними, которые жизненно необходимы для природы и эволюции космоса. Наши постоянные читатели наверняка знают, что в последнее время число свидетельств того, что крошечная субатомная частица, похоже, не подчиняется известным законам физики, растет. Новое открытие, по мнению ученых, открывает дверь в неизвестность в нашем понимании Вселенной. Как пишет в своем Twitter американский физик-теоретик Митио Каку, полученные результаты свидетельствуют о том, что мюон (его обнаружили в космических лучах) и электрон которые должны быть идентичны по-видимому, обладают разными свойствами. Это может являться свидетельством существования некой «высшей теории физики, включающей новые частицы, и одновременно быть подтверждением теории струн». Но не все ученые с ним согласны, так как чтобы подтвердить полученные в Fermilab результаты, потребуются годы исследований.

Прощай, Стандартная модель?

О том, что новое открытие, вероятно, является важнейшим для современной физики, пишут все мировые СМИ. Еще бы эксперименты с частицами, известными как мюоны, показывают, что существуют неизвестные науке формы материи и энергии. Несмотря на поразительный успех в объяснении фундаментальных частиц и сил, составляющих Вселенную, описание Стандартной модели остается прискорбно неполным.

Во-первых, она не учитывает гравитацию и точно так же молчит о природе темной материи, темной энергии и масс нейтрино. Чтобы объяснить эти явления и многое другое, ученые искали Новую физику (физику за пределами Стандартной модели), исследуя аномалии, в которых экспериментальные результаты расходятся с теоретическими предсказаниями.

Что такое Мюон

Мюон это неустойчивая элементарная частица с отрицательным зарядом, похожая на электрон, но гораздо тяжелее. Является неотъемлемым элементом космоса. Исследователи отмечают, что эти фундаментальные частицы представляют собой крошечные вращающиеся вокруг собственной оси магниты.

Исследователи Национальной ускорительной лаборатории имени Энрико Ферми (Fermilab, США) в ходе эксперимента Muon g-2 хотели получить точные измерения колебания магнитных мюонов при прохождении через магнитное поле. Если экспериментальное значение магнитного момента этих частиц отличается от теоретического предсказания аномалия это отклонение может быть признаком новой физики, в которой на мюон влияет тонкая и неизвестная частица или сила.

«Это наш момент посадки марсохода», сказал Крис Полли, физик из Национальной ускорительной лаборатории Ферми, где проводятся исследования в интервью The New York Times.

Недавно обновленное экспериментальное значение для мюонов, опубликованное в Physical Review Letters, отклоняется от теории лишь на ничтожную величину (0,00000000251) и имеет статистическую значимость 4,2 сигма (для полной уверенности ученым нужно достичь показателя в 5 сигма). Но даже это крошечное количество может сильно изменить направление физики элементарных частиц.

Как пишет Scientific American, при такой статистической значимости сигмы исследователи пока не могут сказать, что совершили открытие. Но доказательства существования новой физики в мюонах в сочетании с аномалиями, недавно наблюдавшимися в эксперименте Большого адронного коллайдера Beauty (LHCb) в ЦЕРН близ Женевы впечатляют и раззадоривают ученых. Подробнее об этом открытии читайте в нашем материале.

Как физики обнаружили аномалию

Представьте себе каждый мюон в виде крошечных аналоговых часов. По мере того как частица вращается вокруг магнита, ее часовая стрелка вращается со скоростью, предсказанной Стандартной моделью. Когда время мюона истекает, он распадается на позитрон, который испускается в направлении часовой стрелки. Но если эта стрелка поворачивается со скоростью, отличной от теоретической скажем, слишком быстро распад позитрона в конечном итоге будет направлен в несколько ином направлении. (В этой аналогии часовая стрелка соответствует спину мюона квантовому свойству, определяющему направление распада мюона.) Обнаружьте достаточно отклоняющихся позитронов, и вы получите аномалию.

Когда мюон путешествует в пространстве, это пространство на самом деле представляет собой шипящий и роящийся суп из бесконечного числа виртуальных частиц, которые могут появляться и исчезать.

Кольцо хранения частиц мюона g-2 в здании MC-1 в Fermilab.

Однако то, что эта аномалия подразумевает, неоднозначно. Возможно, что-то не учитывается Стандартной моделью, и это может быть разница между электронами и мюонами. Или же подобный эффект может наблюдаться в электронах, которые в настоящее время слишком малы, чтобы их можно было увидеть. Напомним, что масса частицы связана с тем, насколько она может взаимодействовать с более тяжелыми неизвестными частицами, поэтому мюоны, масса которых примерно в 200 раз больше массы электронов, гораздо более чувствительны.

Ученые также сообщили, что вероятность того, что полученные измерения могут быть случайностью равняются одному из 40 000. Это значительно меньше золотого стандарта, необходимого для официального открытия по стандартам физики, а результаты, полученные исследователями, составляют лишь 6 процентов от общего объема данных, которые мюонный эксперимент, как ожидается, соберет в ближайшие годы.

Читайте также: Ученые приблизились к пониманию того, почему существует Вселенная

Новая физика

Сенсационное открытие исследователей из Fermilab является важным звеном в нашем понимании того, что может лежать за пределами Стандартной модели, но у теоретиков, которые ищут новую физику, нет бесконечного пространства для исследования. Любая теория, которая пытается объяснить результаты мюонного эксперимента, должна также учитывать отсутствие новых частиц, в ходе исследований на БАК в ЦЕРН.

Осмотр мюонного кольца g-2 в 2013 году.

Интересно, что в некоторых из предложенных на сегодняшний день теорий Вселенная содержит несколько типов бозонов Хиггса, а не только тот, который включен в Стандартную модель. Другие теории ссылаются на экзотические «лептокварки», которые вызывают новые виды взаимодействий между мюонами и другими частицами. Но поскольку многие из простейших версий этих теорий уже были исключены, физикам «приходится мыслить нетрадиционными способами», пишет National Geographic.

Однако как и Fermilab, эксперимент LHCb нуждается в большем количестве данных, прежде чем заявить о новом открытии. Но даже сейчас сочетание этих двух результатов не дает физикам спать спокойно.

Следующий шаг в этом направлении исследований повторить полученные результаты. Выводы Fermilab основаны на первом запуске эксперимента, который закончился в середине 2018 года. В настоящее время команда анализирует данные двух дополнительных запусков. Если эти данные будут похожи на данные полученные в ходе первого запуска, их может быть достаточно, чтобы сделать аномалию полномасштабным открытием к концу 2023 года.

Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира популярной науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram, чтобы не пропустить ничего интересного!

Физики также приступили к внимательному изучению предсказаний Стандартной модели, особенно в тех ее местах, которые, как известно, трудно вычислить. Новые суперкомпьютеры также должны помочь в этом нелегком деле, но все же потребуются годы, чтобы просеять эти тонкие различия и увидеть, как они влияют на охоту за новой физикой.

Физик-теоретик Митио Каку поделился своими мыслями о последних открытиях в своем Twitter.

Также нельзя не отметить реакцию на последние открытия известных физиков-теоретиков в Twitter. Митио Каку, например, считает, что полученные результаты также могут являться подтверждением теории струн. О том, как теория струн стала одной из величайших надежд теоретической физики, а потом пришла в долгосрочный упадок, мы рассказывали в этой статье. Рекомендую к прочтению.

Подробнее..

Антиматерию охладили почти до абсолютного нуля лазерным лучом

12.04.2021 20:12:38 | Автор: admin

Впервые физики использовали лазерный свет (фиолетовый) для охлаждения антиматерии. Серые линии показывают движение атома антиводорода до охлаждения; синие-после.

Пока мы с вами заняты повседневными делами, ученые в ЦЕРН охлаждают почти до абсолютного нуля антиматерию и вообще-то стоят на пороге открытия Новой физики. И так как нет на свете ничего интереснее чем тайны мироздания, предлагаю ненадолго отложить дела и погрузиться в изумительный мир физики. Начнем с того, что теорию антиматерии впервые предложил английский физик-теоретик, один из создателей квантовой теории Поль Дирак в 1928 году. Всего четыре года спустя его теория получила подтверждение. Сегодня мы знаем, что антиматерией ученые называют эфирную противоположность материи. Ее частицы идентичны своим материальным двойникам, за исключением их физических свойств там, где электрон имеет отрицательный заряд, его антиматериальный двойник, позитрон, имеет положительный. Причина, по которой мы не сталкиваемся с антиматерией так часто, как с обычной материей, заключается в том, что они аннигилируют друг с другом при контакте, что чрезвычайно затрудняет хранение и изучение антиматерии в повседневной жизни.

Материя и антиматерия

Теория, которая описывает большую часть взаимодействий всех известных науке элементарных частиц называется Стандартной моделью. Если она верна, то все физические свойства и химические элементы частиц материи и антиматерии (за исключением заряда), должны были быть одинаковыми космологи полагают, что в первые секунды после Большого взрыва материи и антиматерии во Вселенной было примерно поровну. Это, однако, противоречит реальности и ученые уже много десятилетий спорят о том, почему в наблюдаемой Вселенной антиматерии нет.

Сегодня многие ученые считают, что ответ необходимо искать в малейших различиях в поведении, свойствах и устройстве частиц материи и антиматерии. Такие различия, например, могут существовать в массах протонов и антипротонов, но на сегодняшний день доказательств этой теории нет. Причина, в частности, кроется в отсутствии разнообразных инструментов для сложных манипуляций с частицами антиматерии.

Читайте также: Крах Стандартной модели колебание крошечной частицы нарушает известные законы физики

Недавно физики из Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН) в Швейцарии в рамках проекта ALPHA-2 попробовали решить проблему антиматерии с помощью специальной магнитной ловушки для позитронов и антипротонов, благодаря которым образуются одиночные атомы антиводорода.

Эксперимент ALPHA в ЦЕРН.

Антиводород простейший стабильный атом, который состоит только из частиц антиматерии, а именно антипротона и антиэлектрона (позитрона). В 1995 году 11 атомов антиводорода были получены в результате реакций в ускорителе частиц в ЦЕРН. Каждый атом существовал всего несколько десятков наносекунд.

Необходимо отметить, что с помощью так называемой магнитной ловушки, ученые уже не раз уточняли массу одиночных антипротонов и атомов антиводорода, а также измеряли их взаимодействие с гравитацией.

Как охладить антиматерию?

Разгоняя обычные частицы материи до скорости, близкой к скорости света, а затем разбивая их вместе, команда исследователей из Канады смогла создать античастицы. Затем ученые управляли и замедляли ускоряющиеся античастицы, используя чрезвычайно сильные магнитные и электрические поля. В конце концов, им удалось заключить облака позитронов и антипротонов в магнитное поле, пока те не объединились в антиводород. Когда это произошло, физики охладили антиводородное облако, взорвав его лазером. Но как вообще можно охладить что-то лазером?

Пристальное внимание к лазерам, которые используются в ALPHA-2 для измерения позитронов, антиводорода и свойств антипротонов, позволило ученым предположить, что их можно было бы использовать чтобы значительно «затормозить» движение частиц, тем самым охладив антиматерию.

В ходе исследования, результаты которого опубликованы в журнале Nature, физики подобрали для лазеров особую частоту работы, при которой пучки порождаемых ими частиц света активно взаимодействовали только с теми атомами антиводорода, что двигались в сторону детекторов ускорительной установки. Это позволило ученым быстро получить разреженное облако из атомов материи и антиматерии, которые двигались очень медленно и практически не сталкивались друг с другом.

Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и популярных технологий? Подписывайтесь на наш канал в Google News, чтобы не пропустить ничего интересного!

Ведущий автор исследования Макото Фудзивара стоит перед экспериментальным аппаратом ALPHA в ЦЕРН в Швейцарии.

Облучая атомы антиводорода таким образом, ученым в конечном итоге удалось охладить их на одну двадцатую градуса выше абсолютного нуля, что сделало антиматерию более чем в 3000 раз холоднее самой холодной зарегистрированной температуры в Антарктике. Также физики проследили за частиц антиводорода с фотонами (частицами света). Как отмечают авторы исследования, первое в истории охлаждение антиматерии увеличивает точность подобных измерений как минимум в четыре раза.

Это интересно: Физики переосмысли строение Вселенной. Темная энергия больше не нужна?

Между тем, новые исследования в этой области должны помочь ученым раскрыть некоторые из самых больших секретов Вселенной, например, как на антиматерию влияет гравитация и реальны ли некоторые из фундаментальных теоретических симметрий, предложенных физикой.»В будущем мы хотим получить один антиатом в вакууме и разделить его на квантовую суперпозицию, чтобы он создал интерференционную картину с самим собой», объясняют авторы исследования в интервью Live Science.

Все потому, что квантовая суперпозиция позволяет очень маленьким частицам, таким как антиводород, появляться более чем в одном месте одновременно. Поскольку квантовые частицы ведут себя и как частица, и как волна, они могут интерферировать друг с другом, создавая картину пиков и впадин, подобно тому, как волны из моря движутся через буруны. Одним словом, впереди еще очень много работы, но будущее определенно точно принесет с собой серьезные изменения в нашем понимании окружающей Вселенной.

Подробнее..

Категории

Последние комментарии

© 2006-2021, umnikizdes.ru