502
Вселенная атомов, атом во вселенной. На канале публикуются заметки по различным направлениям естественных наук, их истории и персоналиям. Проникнись духом науки! Наш чат: t.me/spacegateway
Новости науки. Медузы примечательны не только тем, что похожи на арбузы, но и тем, что спят практически как люди!
На первый взгляд, удивительно, ведь у них почти нет нервной системы, а ранее считалось, что сон это поведение, характерное для относительно сложных мозгов. Тем не менее, ещё в 2017 году выяснилось, что состояния, напоминающие сон, испытывают и относительно простые живые существа, в частности, медузы.
Теперь ученые из Университета имени Бар-Илана в Израиле подробнее изучили паттерны сна медуз вида Cassiopea andromeda, а также морских анемон Nematostella vectensis. Они создали в аквариуме искусственную смену дня и ночи — 12 часов облучали аквариум светом и на 12 часов его гасили — и использовали инфракрасные камеры, чтобы наблюдать за поведением животных. В ночное время, в течение примерно шести часов, медузы пульсировали в пять раз реже, чем днем, что соотносится с состоянием сна. Также ученые рандомно создавали медузам разные тревожащие факторы, например, вспышки света, и замеряли, как быстро они отреагируют — в периоды сна реакция замедлялась на 20 секунд. Интересно, что анемоны, наоборот, спали днем и ураганили ночью. Более того, если медузы плохо поспали одну ночь, то следующей им требовалось больше времени для отдыха.
Затем у ученых возник вопрос, повлияет ли на медуз мелатонин, ответственный за циркадные ритмы у человека и других спящих животных. Оказалось, что да — добавление мелатонина в аквариум усыпляло животных даже в то время суток, в которое они обычно не спали.
Ранее другая группа исследователей также показала, что сон у человека, мышей и мух связан с уровнем повреждений ДНК в нейронах (якобы, когда нейроны бодрствуют, активно стреляя ионами направо и налево, их ДНК быстрее повреждается). Ученые попробовали индуцировать подобные повреждения в медузах с помощью ультрафиолетового облучения и химикатов и действительно, следующей ночью атакованные особи спали на 30% дольше.
Таким образом, исследователи делают вывод, что сон мог возникнуть на самых ранних этапах эволюции нервных систем, и нужен, чтобы чинить ДНК активно изнашивающихся клеток.
Исследование опубликовано в Nature Communications 6 января 2026 года.
Что думаете?
#наука #news
Цитата. “Проблему построения современного определения обычно обходят, определяя энтропию через её традиционные свойства. Типичное и вполне удачное определение такого рода звучит так: “мера недоступности тепловой энергии системы для превращения во внешнюю работу; мера деградации или дезорганизации Вселенной”. Однако специалист потребовал бы определения, применимого к изолированной системе с более или менее заданной энергией и числом частиц. Поскольку энтропия на самом деле не является классической величиной, в определение необходимо включить квантовую механику.
Ландау и Лифшиц формулируют это очень точно: “Лишь понятие числа дискретных квантовых состояний, которое неизбежно связано с ненулевой квантовой постоянной, позволяет определить безразмерный статистический вес и тем самым дать однозначное определение энтропии”.
Достаточно определить энтропию как логарифм числа квантовых состояний, доступных системе. Эта формулировка в основном известна по устной традиции, вероятно, начиная с лекций Толмена и Оппенгеймера, но она встречается и в отдельных учебниках. Величина, определённая таким образом, обладает всеми необходимыми свойствами.
Подсчёт состояний большой системы в ещё не вполне заданном энергетическом интервале может быть пугающим занятием, но на практике нам редко приходится вычислять энтропию непосредственно из определения. Обычно мы идём от температуры и химического потенциала, которые являются производными энтропии по энергии и числу частиц, к распределениям Гиббса или Больцмана, из которых энтропия затем легко вычисляется.” (с) Чарльз Киттель, “How to define entropy”, 1989 г.
Что думаете?
#наука #цитата
Новости науки. Прикольную идею телескопа для прямого наблюдения экзопланет предложили мужики из NASA. Вернее, оригинальная идея принадлежит итальянскому астроному Клаудио Макконе (почившему этим летом), предложившему ее еще в 1993 году. Суть в том, что можно попробовать использовать гравитационную линзу Солнца, чтобы значительно улучшить разрешение телескопа при наблюдении далеких объектов. По расчетам, даже диски столь малых объектов, как экзопланеты земного типа, можно будет наблюдать с разрешением в 800 на 800 пикселей, что, конечно, звучит, как фантастика.
Проблема в том, что для этого телескоп должен быть размещен в гравитационном фокусе Солнца, который находится на расстоянии в 550 а.е., в десять раз дальше, чем орбита Плутона (и в три раза дальше, чем самый далекий рукотворный объект — Вояджер 1). Именно на таком удалении пучок фотонов, “преломляясь” в солнечной гравитации сходится в одну точку (вернее, в кольцо Эйнштейна). Понятно теперь, почему идею Макконе зарубили? Добраться туда в разумные сроки пока что не представляется возможным. Но блин, идея очень вкусная, и, кажется, получила какие-то подвижки.
На 2027 год планируется запуск тестового зонда Sundiver с солнечным парусом площадью 20 квадратных метров, который пройдет вблизи Солнца, использует его гравитационную пращу, и отправится в наружные регионы Солнечной системы. После такого маневра ему понадобится “всего” 80 лет, чтобы достичь солнечного фокуса. Это уже что-то, но все еще очень долго. И чтобы вывести туда полноценный телескоп, парус должен быть гораздо-гораздо больше. Тем не менее, если первый тест пройдет успешно, то возможно уже к 2034 году мы сможем увидеть и запуск полноценного телескопа.
Статья с описанием концепции выложена в arXiv 21 ноября 2025 года. А про Sundiver можно почитать тут — тыц.
Что думаете?
#news #наука
Цитата. “Высшая задача физика — открыть такие универсальные элементарные законы, из которых весь космос можно было бы вывести чисто дедуктивно. Логического пути к этим законам нет; достичь их можно только интуицией, основанной на чутком понимании опыта. При такой методологической неопределённости можно было бы предположить, что существует множество возможных систем теоретической физики, одинаково хорошо обоснованных; и это мнение, несомненно, теоретически верно. Но развитие физики показывает, что в каждый данный момент из всех мыслимых построений одно неизменно оказывается значительно превосходящим все остальные.” (с) Альберт Эйнштейн в предисловии к книге Макса Планка “Where is Science Going”, 1933.
Что думаете?
#цитата #наука
Новости науки. А вот и первые изображения с Обсерватории им. Веры Рубин (той самой, с самой большой цифровой камерой в мире) подоспели, и сразу с открытиями! У классической галактики М61, открытой еще Барнабой Ориани в 1779 году (за шесть дней до Мессье. Говорят, Мессье впервые пронаблюдал ее в ту же ночь, что и Ориани, но ошибочно принял за комету), обнаружился звездный поток, который не заметили ни Хаббл, ни Джеймс Уэбб. Примечательно, что открытие сделано на тестовом изображении, то есть, никаких научных целей не ставилось, просто калибровалось оборудование. Звездный поток представляет собой здоровенный “хвост” из звезд, простирающийся на 180 000 световых лет от галактики. Появился он, скорее всего, в результате разрывания на части небольшой галактики-сателлита.
Кадр является частью первого (здоровенного) тестового изображения, которое содержит десять миллионов галактик, так что там, вполне вероятно, еще много чего интересного. Изображение можно посмотреть вот тут — тыц.
Заметка с открытием опубликована в Research Notes of the American Astronomical Society в октябре 2025 г.
Что думаете?
#космос #наука #news
Изображение. Группа эволюционных биологов из Института Гельмгольца по вопросам единого здоровья в немецком Грайфсвальде под руководством Себастьена Кальвиньяк-Спенсера занимается нелегким делом поиска сохранившейся в условиях вечной мерзлоты Шпицбергена (a.k.a Свальбард) РНК древних вирусов. Нелегкое оно потому, что геномы в принципе не особо хорошо сохраняются, но РНК в этом плане гораздо капризнее ДНК, и большинство исследователей считает их поиск малопродуктивным занятием. Науке известно буквально несколько находок, переживших сотни или тысячи лет. Группа Кальвиньяк-Спенсера обратилась к Шпицбергену, потому что там, в условиях вечной мерзлоты, вероятность найти какую-нибудь палеоРНК повышается. Тем не менее, каменистая почва Шпицбергена этому не способствует — нужно копнуть поглубже, чтобы добраться до зоны вечной мерзлоты, но чтобы при этом и почва находилась в подходящем для сохранения образцов (”почвенном”) состоянии. Кальвиньяк-Спенсер (эпичная фамилия) занимается реконструированием и эволюцией геномов вирусов и надеется отыскать какие-нибудь сохранившиеся РНК-вирусы из ледникового периода помогут лучше понять эволюцию этого вида жизни (да, я это написал), а заодно и немного разрушить веру в необнаружимость древних РНК.
Что думаете?
#scimage
Изображение. Внутренности вакуумной камеры электронно-лучевого испарителя. Несмотря на крайне простой принцип работы — находящийся в тигеле в нижней части камеры кусочек металла, часто золота, нагревается пучком электронов и испаряется во все стороны, немножко при этом попадает даже на карусель с полезными образцами в верхней части — устройство остается рабочей лошадкой почти всех лабораторий, занимающихся созданием микроэлектронных девайсов, и позволяет получать весьма неплохие по качеству покрытия (но это уже зависит от ауры аспиранта). Кажется, что процесс крайне неэффективный, ведь большая часть материала остается на стенках камеры, и это действительно так. Но не стоит расстраиваться — пленки ценных металлов будут тщательно соскоблены со стенок (а часть отвалится самостоятельно, может даже не в процессе работы) и отправлены на восстановление. Обратите внимание на прикольные “тени” от препятствий.
Что думаете?
#наука #scimage
История науки. Приматолог Джейн Гудолл протягивает руку малышу-шимпанзе Флинту, национальный парк Гомбе-Стрим, Танзания, 1964 г.
Гудолл произвела революцию в приматологии. И не только благодаря научным достижениям, которых у нее тоже с избытком, но и благодаря тому, что стала относиться к приматам как к живым существам, а не только как к объектам исследования. Будучи аспиранткой в Кембридже в шестидесятые, она отказалась следовать практике использовать для идентификации обезьян номера, а вместо этого стала давать им имена, чем поначалу вызывало немало порицаний со стороны своих старших коллег. Так, самец шимпанзе с серебристой волосяной растительностью первым получил имя Дэвид Седобородый.
В научном плане она доказала, что у этих животных есть эмоции, эмпатия, культура, а также что они могут создавать и использовать орудия труда. В последующие годы деятельность Гудолл вышла далеко за рамки научной — богато одаренная обаянием, она стала активной защитницей прав животных и вдохновением для множества будущих ученых.
Джейн Гудолл умерла от естественных причин 1 октября 2025 года в возрасте 91 года.
Что думаете?
#scihistory
Новости науки. Биологи из Стэнфорда использовали ИИ, чтобы сгенерировать первый искусственный вирус-бактериофаг и использовали его для заражения резистентных бактерий E. coli.
Нейросети для генерации последовательностей ДНК и РНК Evo 1 и, чуть позже, Evo 2 были представлены общественности этой же стэнфордской группой около года назад. Они натренированы на нескольких миллионах фаговых геномов и могут генерировать новые последовательности длиной свыше миллиона пар нуклеотидов на основании некоторого шаблона и свойств, которыми итоговый геном должен обладать.
В данном исследовании в качестве шаблона был взят вирус ΦX174, заражающий бактерии E. coli, но не способный пробить броню устойчивых штаммов этих бактерий. Авторы сгенерировали около 300 вариантов жизнеспособных искусственных последовательностей и вводили их ДНК в E. coli для репликации вирусных частиц. В итоге, 16-и геномам удалось заразить бактерии, неприступные для дикого ΦX174. Кроме того, многие варианты опередили дикий вирус по скорости разрушения бактерий и конкурентоспособности. Это, по большому счету, еще не генерация вируса с нужными свойствами прямо из промпта, а перебор вариантов, но, думаю, и до этого очень скоро дойдут.
С одной стороны, круто-круто, шажок к созданию искусственной жизни и возможное подспорье в борьбе с резистентными инфекциями, а с другой, че-то как-то может не надо?
Исследование выложено в bioRxiv 17 сентября 2025 года.
Что думаете?
#наука #news
История науки. Шведский астроном Фрида Элизабет Палмер, первая женщина в Швеции, защитившая в 1939 г. докторскую (ну, PhD) по астрономии, позирует в импозантных меховых сапожках (очень пушистые!) рядом с меридианным кругом своего телескопа, ок. 1929 г. Серьезное теплосберегающее обмундирование является насущным для астрономов, тем более в Швеции.
Фрида Палмер с 1928 года работала в Лундской обсерватории и специализировалась на астрометрии и исследовании переменных звезд. На ее счету определение положений и скоростей, а также физических характеристик сотен переменных звезд. После войны преподавала математику и физику в гимназии, а в 1961 году получила шведский королевский Орден полярной звезды за научные достижения.
Что думаете?
#scihistory
Изображение. Космический телескоп PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars), он же Платон (в честь папки), готовится к запуску в лабораториях Европейского космического агентства. Устройство будет предназначено для обнаружения экзопланет транзитным методом в промышленных масштабах и ожидает запуска в декабре 2026 года. Основной отличительной особенностью инструментария телескопа является модульная структура оптики — вместо одной оптической системы он оснащен 26 камерами, ориентированными группами по шесть на разные участки неба и работающими независимо, что позволит минимизировать шумы, возникающие в одной из камер из-за, например, космической радиации. 24 камеры “медленные” и работают с частотой 25 секунд, замеряя собственно излучение от звезд, а 2 камеры “быстрые”, с частотой 2.5 секунды, предназначены для калибровки ориентации телескопа (обнаружение планет дело не быстрое, поэтому стабильное наведение на объект критически важно). Ну и также они смогут замерять более яркие звезды. Камеры будут снимать в двух спектральных диапазонах, через светофильтры, в синем и в красном, что позволит делать выводы о составе атмосферы и альбедо обнаруженных планет. Телескоп планируют поместить в затеняемой Землей точке Лагранжа L2, где ему не будет мешать солнечное излучение (там же болтается Джеймс Уэбб, кстати).
Что думаете?
#космос #scimage
Изображение. Ударными темпами идет строительство Чрезвычайно большого телескопа ELT в чилийской пустыне Атакама на горе Серро Армазонес. Ввод 39-метрового зеркала (диаметром практически с ширину футбольного поля, на минуточку) в эксплуатацию планируется к завершению десятилетия, а к нынешнему моменту уже практически возведены здание купола и труба телескопа. Также на фотографии можно рассмотреть Малое и Большое Магеллановы облака (найдете?). На соседней вершине Серро Паранал, справа, виднеется лазерный луч Очень большого телескопа VLT (с диаметром зеркала всего каких-то 8.2 метра, пф), создающий в верхних слоях атмосферы искусственную опорную звезду, используемую в качестве референса для компенсации атмосферных возмущений.
Что думаете?
#космос #scimage
Изображение. Это не просто лошади, а первые в истории вселенной ГМО-лошади (или ГМЛ, генно-модифицированные лошади; или ГМОЛ, генно-модифицированные организмы лошадей). Более того, они все братишки, их клонировали с элитного аргентинского коня, разводимого для игры в поло. Организмы лошадей модифицировали с помощью технологии CRISPR–Cas9, которая позволяет селективно редактировать гены. У этих красавчиков были отредактированы гены, отвечающие за выработку белка миостатина, регулирующего рост мышечной ткани, чтобы лошади были раскачанными и более умело задирали младшаков в лошадиной школке. Ну и, по совместительству, чтобы более лучше играли в поло. “Произвела” (отвратительное слово) лошадей аргентинская фирма Kheiron Biotech, и это вызвало немалый резонанс в общественности. Дело в том, что аргентинцы очень любят поло, и разведение лошадей для них является индустрией, благодаря которой живет множество семей и компаний. Если методы генного редактирования будут развиваться и дальше, то все заводчики могут остаться не у дел.
Что думаете?
#наука #scimage
Статья. В 1897 году в журнале Philosophical Magazine and Journal of Science выходит статья англичанина Джозефа Джона Томсона, озаглавленная просто "Cathode Rays" и содержащая свежую интерпретацию активно изучавшегося тогда явления — катодных лучей, загадочного излучения, испускавшегося нагретым катодом вакуумной трубки при приложении разности потенциалов. Интерпретации этого явления были самыми разными — кто-то считал, что это волны эфира, а кто-то, что атомы или молекулы какого-то вещества. Наверняка сказать было невозможно, потому что никому не удавалось точно померить отношение заряда излучения к массе (о том, что лучи заряжены отрицательно, уже знали). Томсону первому удалось точно измерить, что частицы катодных лучей весят гораздо меньше, чем легчайший из атомов (заряд он измерял с помощью электрометра при аноде, а массу — по нагреву анода, что дает кинетическую энергию частиц), а то, что это именно частицы, удалось установить по отклонению лучей электрическим полем. В результате выходило, что это какой-то новый, доселе неизвестный вид очень легких частиц, которые в итоге прозвали электронами. Также Томсон показал, что электроны универсальны, то есть не зависят от материала катода и от заполняющего его газа (или его отсутствия). Сам Томсон интерпретирует возникновение электронов тем, что молекулы около катода распадаются в сильном электрическом поле на более фундаментальные частицы, что не так уж далеко от сегодняшних представлений. Работа Томсона открыла дорогу к построению электронной теории вещества и к развитию атомной и субатомной физики.
Что думаете?
#наука #статья
Изображение. Нет, это не центр для тренировки морских свинок, а самый большой в мире радиотелескоп, работающий в декаметровом диапазоне УТР-2 (Украинский Т-образный радиотелескоп), расположенный в Харьковской области и построенный в 1972 году. Таких телескопов в мире не очень много, потому что земная атмосфера для декаметрового диапазона не очень прозрачна. Тем не менее, он позволяет получать сигналы от, например, вспышек на Солнце или даже от электрических разрядов в атмосферах других планет Солнечной системы. Основным структурным элементом телескопа является цилиндрическая дипольная антенна из стального провода диаметром 1.8 метра и длиной 8 метров. 2040 таких антенн составлены в три линейных массива, расположенные буквой Т. Поэтому телескоп и Т-образный, наверное.
Что думаете?
#наука #scimage
Статья. В 1896 году в французском журнале Comptes-rendus de l'Académie des sciences (”Труды Академии наук”) выходит две короткие заметки Антуана Анри Беккереля, озаглавленные (почти идентично) “Sur les radiations émises par phosphorescence” (”О радиациях, испускаемых фосфоресцирующими телами”). В них Беккерель докладывает о результатах самых обычных для того времени экспериментов с фосфоресценцией — вторичным излучением веществами фотонов после воздействия света. Беккерель брал соли урана, известные яркой фосфоресценцией, облучал их солнечным светом и фиксировал вторичное излучение на фотопластинку. В первой заметке он пытался выяснить, а не излучает ли вещество кроме света еще что-нибудь, например, рентгеновские лучи, открытые за пару лет до этого, и действительно обнаружил излучение, проникающее через непрозрачный для света экран. А вот во второй заметке он докладывает нечто на самом деле странное:
“Особо я хочу подчеркнуть следующий факт, который представляется мне весьма важным и выходящим за рамки явлений, которые можно было ожидать: те же самые кристаллические пластинки, помещённые напротив фотографических пластинок при тех же условиях и за теми же экранами, но в отсутствие возбуждения падающим излучением и находясь в темноте, всё же продолжают давать те же фотографические отпечатки.
Вот каким образом я пришёл к этому наблюдению. Некоторые из предыдущих опытов были подготовлены в среду 26 и четверг 27 февраля, и поскольку в эти дни солнце появлялось лишь периодически, я оставил все опыты в подготовленном виде и убрал кассеты в темноту, в ящик мебели, оставив на месте пластинки соли урана. Поскольку в последующие дни солнце больше не появлялось, я проявил фотографические пластинки 1 марта, ожидая обнаружить очень слабые изображения. Однако силуэты проявились, напротив, с большой интенсивностью. Я сразу подумал, что действие должно было продолжаться в темноте, и поставил следующий опыт.
На дно непрозрачной картонной коробки я поместил фотографическую пластинку, затем на чувствительную сторону положил выпуклую пластинку соли урана, которая касалась желатино-бромистого слоя лишь в нескольких точках; рядом, на той же пластинке, я разместил другую пластинку той же соли, отделённую от поверхности желатино-бромистого слоя тонкой стеклянной пластинкой. Эта операция была выполнена в тёмной комнате; затем коробка была закрыта, помещена в другую картонную коробку и убрана в ящик.
Я проделал то же самое с кассетой, закрытой алюминиевой пластиной, внутри которой находилась фотографическая пластинка, а снаружи — пластинка соли урана. Всё было помещено в непрозрачную картонную коробку и убрано в ящик. По истечении пяти часов я проявил пластинки, и силуэты кристаллических пластинок появились в чёрном цвете, как в предыдущих опытах, словно они были приведены в фосфоресцирующее состояние светом.” (с) Антуан Анри Беккерель
Сам Беккерель предлагает такое объяснение этого явления: “Гипотеза, которая довольно естественно приходит на ум, состояла бы в том, чтобы предположить, что это излучение, эффекты которого имеют большое сходство с эффектами излучений, изученных гг. Ленардом и Рентгеном, является невидимым излучением, испускаемым при фосфоресценции, и что их продолжительность существования бесконечно больше, чем продолжительность светового излучения, испускаемого этими телами. Однако настоящие опыты, не противореча этой гипотезе, не дают оснований для её формулирования. Опыты, которые я продолжаю в настоящее время, надеюсь, смогут пролить некоторый свет на этот новый порядок явлений.” (с) Антуан Анри Беккерель
Еще несколько лет активной экспериментальной работы понадобится, чтобы выяснить, что источником этого излучения служит превращение одних атомов вещества в другие, то, что мы сегодня называем радиоактивностью.
Что думаете?
#наука #статья
Изображение. Инструмент FLOTUS (FLOw TUbe System, не путать с First Lady Of The United States!), установленный на эксперименте CLOUD в CERN.
CLOUD представляет собой камеру объемом 26 кубометров, которая заполняется чистым синтетическим воздухом с добавлением паров, встречающихся в земной атмосфере (озон, диоксид серы, азотная кислота, органические пары и т.д.). Эксперимент предназначен для изучения формирования в атмосфере аэрозолей и облаков при взаимодействии с космическим излучением, которое моделируется пучком пионов (не путать с цветами!). Изменяя такие параметры, как концентрация паров, температура, влажность и интенсивность “космических лучей”, можно моделировать и изучать условия формирования аэрозолей.
FLOTUS, запущенный в 2022 году, это уменьшенная версия CLOUD объемом 60 литров, в которой можно предварительно “состаривать” (под старением тут имеется в виду в основном окисление) органические пары с помощью ультрафиолетового излучения перед их подачей в основную камеру. Одна минута во FLOTUS эквивалентна нескольким дням стандартного “старения” смеси.
Что думаете?
#наука #scimage
Цитата. “Мне кажется, в науке слишком много пессимизма. Если бы ты вернулся на 30 000 лет назад — представь, мы сидим в пещере и разговариваем, — мы бы, наверное, рассуждали так: вот эти маленькие белые точки на небе… выглядят забавно, и нет никакого Netflix, чтобы отвлекать нас. Мы бы знали, что кто-то из наших придумал классные мифы о том, что это за точки, и, мол, вон та похожа на лучника или ещё на кого. Но так как ты любишь думать, у тебя бы наверняка возникла лёгкая меланхолия от того, что мы никогда не узнаем, что это на самом деле. До них не допрыгнуть, на самое высокое дерево залезь — они всё равно далеко. Мы как бы застряли на своей планете, и, возможно, мы вообще умрём от голода, а через 50 000 лет, если люди ещё будут существовать, их жизнь будет более или менее такой же, как наша.
И насколько же пессимистичными мы бы оказались! Мы были мастерами преуменьшений! Мы недооценивали масштаб существующего, ведь всё, что мы знали, было лишь маленькой частью этой огромной вращающейся Земли, которая сама была лишь частью более крупной структуры — Солнечной системы, галактики, скопления галактик, сверхскопления, Вселенной… возможно, иерархии параллельных вселенных. Но ещё важнее то, что мы недооценивали силу собственного разума. Нам даже не пришлось лететь к звёздам, чтобы понять, чем они являются. Нам лишь нужно было позволить “улететь” туда нашему разуму.” (с) Макс Тегмарк в интервью Курту Джаимунгалу
Что думаете?
#цитата #наука
Новости науки. Для понимающей общественности не секрет, что закон Мура сломался. Причиной этого является то, что размеры микроэлектронных компонент приближаются к атомарным, и уменьшать их еще дальше привычными методами уже невозможно. А делать это надо, потому что вычислительные структуры для наших AI overlords сами себя не создадут. Поэтому мужики подумали и решили, что если не получается уменьшать транзисторы до атомов, надо попробовать увеличить атомы до транзисторов. Ну, то есть, использовать bottom-up (снизу вверх) подход вместо классического top-down (сверху вниз).
В общем, перспективным исследовательским направлением в микроэлектронике сейчас является синтез электронных компонент на молекулярном уровне, за счет их самосборки. Например, ленты из графена очень перспективны в качестве проводников, а какие-нибудь хитрые молекулы можно использовать в качестве транзисторов и т.д.
И вот какую красивую штуку придумали сделать ребята из Empa (подразделение Швейцарской федеральной лаборатории материаловедения и технологий): они взяли графеновую ленту и присобачили к ней зигзагообразно порфириновые комплексы. Порфирины это компактные органические молекулы, в центре которых сидит атом металла. Они очень важны в быту, ведь даже гемоглобин, благодаря которому мы дышим, работает благодаря порфирину с атомом железа в центре. Так вот, если присобачить порфирины к графеновой ленте, а затем сажать в центры этих порфиринов различные металлы, то место контакта порфирина с графеном приобретает особые свойства. Грубо говоря, если посадить золото, то получится как бы n-легированная область, а если железо, то создастся регион с высоким обменным взаимодействием. Таким образом можно локально менять свойства ленты за счет всего одного атома, проектируя самую настоящую электронику.
Если получится все это масштабировать и развить, могут получиться очень неплохие штуки для спинтроники и квантовых вычислений (в качестве кубитов порфирины, говорят, тоже можно использовать). Ну а пока наслаждаемся офигенными изображениями устройства, полученными с помощью сканирующего туннельного микроскопа.
Статья опубликована в Nature Chemistry 21 августа 2025 года, а с полным текстом можно ознакомиться в ChemRxiv.
Что думаете? Круто же, ну.
#наука #news
Цитата. "Движущей силой в начале является гравитация. Если бы она могла действовать без препятствий, то всё больше и больше материи собиралось бы в шары гигантских размеров. Противодействующей силой является давление излучения, несомненно поддерживаемое центробежной силой звезды. Его задача — предотвратить накопление чрезмерно больших масс. В какой-то точке устанавливается равновесие, и процесс скопления массы прекращается. Точная позиция этого равновесия в каждом отдельном случае зависит от вращения звезды и, возможно, от других возмущающих факторов. Но во всей Вселенной массы звёзд свидетельствуют о том, что под действием гравитации накопление материи продолжалось лишь до тех пор, пока противостоящая сила позволяла это.
До сих пор мы изображали внутренность звезды как хаотическую смесь атомов и эфирных волн. Теперь нам нужно ввести третью разновидность обитателей этого царства, участвующих в общем танце. Речь идёт о большом количестве свободных электронов — независимых единиц отрицательного электричества. Их, возможно, примерно в двадцать раз больше, чем атомов, и они движутся с в сотни раз большей скоростью, что соответствует их меньшей массе — всего лишь 1/1845 массы атома водорода. Электроны происходят из атомов, от которых они отделились при высокой температуре. Согласно общему закону, число электронов-спутников примерно равно половине атомного веса соответствующего элемента. Это избавляет нас от необходимости решать, какой атомный вес следует принять для вещества звезды.
Каждый из свободных электронов следует рассматривать как самостоятельную «молекулу» — он оказывает такое же давление, как молекула газа. В земных условиях несколько атомов соединяются в молекулу, но в газах звёзд каждый атом распадается на множество молекул. Поэтому молекулярный вес меньше атомного. При достаточно высокой температуре все электроны становятся свободными и ведут себя как самостоятельные молекулы; и поскольку их число примерно вдвое меньше атомного веса, средний вес каждой молекулы составляет около 2. Однако следует отметить, что водород ведёт себя иначе: его атом распадается на ядро и один электрон, что даёт молекулярный вес 0,5.
Иногда я склонен был предполагать, что самые молодые звёзды состоят преимущественно из водорода, который постепенно превращается в более тяжёлые элементы, и что выделяемая при этом энергия является главным источником звёздного излучения. Однако звезда, состоящая из водорода, из-за меньшего молекулярного веса отличалась бы настолько сильно от звёзд, состоящих из более тяжёлых веществ, что это предположение кажется несостоятельным. Я считаю, что можно допустить лишь весьма умеренное содержание водорода в звёздной материи и что превращение в более тяжёлые элементы зашло уже далеко прежде, чем звезда достигает своего современного состояния." (с) Артур Стэнли Эддингтон, "Звезды и атомы", 1925 г.
Сто лет назад человечество обладало еще зачаточными представлениями о строении светил. Особенным загадками были их внутреннее строение и источник энергии. Хотя от представлений, что Солнце это огромная куча горящего угля, уже отказались, до описания термоядерных циклов остается еще больше десятилетия. Тем не менее, гений Эддингтона как-то смог ухватить и предположение об атомных превращениях в звездах. Зато условие равновесия звезды описано им достаточно верно.
Что думаете?
#цитата #наука
История науки. Ну, или можно сказать, космоса. Инженер NASA починяет датчики на модели шаттла, установленный в аэродинамической трубе. Кучей эпичных фотографий с программы Space Shuttle можно насладиться по ссылке — тыц.
Что думаете?
#космос #scihistory
Статья. В 1895 году в немецком журнале “Annalen der Physik” (“Анналы физики”) вышла статья профессора Вильгельма Конрада Рентгена, озаглавленная “Über eine neue Art von Strahlen” (”О новом типе излучения”), в которой он докладывает об испускании катодной трубкой таинственных лучей, названных им X-лучами, проходящих через многие тела и вообще ведущих себя не так, как известные на тот момент виды излучения. Обнаружены они были следующим образом: Рентген закрыл вакуумную трубку черным картоном и заметил, что по счастливой случайности стоявший за ним экран с бариевым платинцианидом светится, а значит через картон проходит что-то невидимое. Для излучения оказались прозрачными многие материалы — в целом, чем плотнее вещество, тем хуже оно пропускало лучи. Самыми непрозрачными были металлы, особенно свинец. Рентген проверил, отклоняется ли излучение призмами, зеркалами и магнитами — оказалось, что не отклоняется, а значит это был не свет и не заряженные частицы (катодные лучи тогда уже были известны, но только через два года Томсон поймет, что это электроны). Также Рентген заметил, что источником излучения является не сам катод, а место в стекле трубки, куда падали катодные лучи, то есть, это какое-то вторичное излучение. Сам он предположил, что это продольные колебания эфира. Также было обнаружено, что X-лучи ионизируют воздух — заряженные тела под их воздействием быстро разряжались.
Вот так случайное открытие позволило существенно расширить электромагнитный спектр, а также послужить основой для появления целой кучи научных, технических и медицинских методов. Рентгеновские лучи оказались сверхполезными, так как хорошо проходят через многие материалы, а также имеют длину волны, сопоставимую с межатомным расстоянием в веществах, что прекрасно способствует дифракции на кристаллических решетках.
В статье также присутствует знаменитое фото руки с кольцом, только не жены Рентгена (такое фото тоже было), а профессора Альберта фон Кёлликера (оказалось, что все руки внутри примерно одинаковые). Рентгенографировать руки скептиков, которых было достаточно много, вообще станет развлечением Рентгена на ближайшие годы.
Что думаете?
#наука #статья
Новости науки. Земля тоже немножко комета! Как и со многих других тел Солнечной системы, солнечный ветер сдувает из земной атмосферы ее вещество — в основном это атомы азота, кислорода и водорода. Таким образом Земля формирует своеобразный хвост в направлении от Солнца, называемый земным ветром. Примерно в течение пяти дней каждый месяц через этот хвост проходит Луна.
В 2020 году, при анализе данных индийского зонда Чандраян-1, который ранее взял пробы грунта вблизи лунного полюса, поступил отчет об обнаружении в образцах минерала гематита, состоящего из оксида железа (в простонародии также известный как ржавчина). Сразу возникли вопросы, как он мог там сформироваться, ведь для этого нужны особые условия, например, богатая кислородом среда, чем лунная поверхность не славится. Было выдвинуто предположение, что именно частицы земного ветра, взаимодействующие с лунной поверхностью, ответственны за образование гематита.
Эксперименты, призванные подтвердить это, провели физики из китайского Университета науки и технологии Макао. Они взяли содержащие железо минералы, богато присутствующие в лунном грунте (кроме гематита, сам собой) — ильменит, троилит, оливин и др. — и облучали их ионами кислорода и водорода с энергиями, соответствующими частицам земного ветра. И предположение авторов исследования 2020 года подтвердилось: под воздействием кислородного пучка в смеси минералов действительно образовывался гематит. Интересно, что под воздействием высокоэнергетического водорода, который в земном ветре тоже присутствует, происходит обратный процесс — восстановление до железа — однако этот процесс менее интенсивный и окисление превалирует.
Статья опубликована в Geophysical Research Letters 2 сентября 2025 года.
Что думаете?
#наука #news
Новости науки. Первый двумерный спиновый полуметалл синтезировали мужики из Исследовательского центра Юлиха и Университета Дуйсбург-Эссена в Германии.
Спиновый полуметалл, a.k.a полуметаллический ферромагнетик, это класс экзотических соединений в физике твердого тела, которые проводят электроны только с определенным направлением спина. То есть, спин вверх — проводим, спин вниз — не проводим. Известны они достаточно давно, с 1983 года. Потенциал применения таких веществ для электроники, а точнее, для спинтроники, колоссален, но проблема в том, что все подобные соединения обладают полуметаллическими свойствами только в трехмерной форме, а на поверхности или в тонких пленках они теряются. То есть, в микроэлектронных устройствах их применять весьма проблематично. Поэтому давно уже физики бьются над проблемой создания тонких полуметаллов.
Но вот, похоже, что ребятам это удалось. Для этого они вырастили тонкую пленку из сплава железа и палладия толщиной в два атомарных слоя на палладиевой подложке. Для железа характерно высокое обменное взаимодействие (уууу, сложная квантовая механика!), которое помогает ориентировать спины электронов, а для палладия — высокое спин-орбитальное взаимодействие (еще более сложная квантовая механика, уууу!), которое создает благоприятную для полуметалла зонную структуру. Интересно, что до этого считалось, что спин-орбитальное взаимодействие, наоборот, неблагоприятно для полуметаллов, а тут гляди!
Поверхность Ферми (энергетическая структура) материала, измеренная с помощью фотоэмиссионной спектроскопии, оказалась полностью поляризованной, то есть, проводимость только для одной ориентации спина подтверждается.
На самом деле, если удастся это все наладить как полагается, может получиться очень здорово.
Статья опубликована в Phys. Rev. Lett. 16 июля 2025 года.
Что думаете?
#наука #news
Новости науки. Около 20 лет назад, между 2006 и 2008 годами, глубоко-глубоко в земных недрах, на глубине в несколько тысяч километров, что-то сдвинулось, а узнали мы об этом с помощью… спутников. Ну или как гравитация помогает нам исследовать недра собственной планеты. На самом деле, спутники используются для мониторинга изменений гравитационного поля достаточно давно. Дело в том, что орбита спутника довольно чувствительна к локальным изменениям гравитационного потенциала. Можно получить измеримый отклик на присутствие гор, залежей более плотных минералов, изменение динамики водных масс, а теперь вот (насколько я понимаю, это первый результат подобного рода) даже на перемены практически в земном ядре.
Открытие было сделано ребятами из Парижского университета при анализе данных, полученных американо-немецкими спутниками GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment), которые летали вокруг планеты с 2002 по 2017 гг., следуя один за другим на небольшом расстоянии и обмениваясь лазерными и микроволновыми сигналами. Когда один из спутников отклонялся из-за изменения локального гравитационного потанцевала, второй мог задетектировать изменение его положения (с разрешением до 10 мкм, на минуточку).
Как исследователи поняли, что событие произошло именно в недрах планеты? Во-первых, на поверхности ничего не менялось, это определить не так уж трудно. Во-вторых, именно в этот период магнитометры замерили значительные пертурбации в магнитном поле Земли, которое порождается токами в ядре, что и позволило связать эти два события.
Текущая гипотеза (пока что не очень подкрепленная) такова: под действием колоссального давления некоторый объем пород из перовскитов у основания мантии поменял свою кристаллическую структуру, став при этом плотнее; соседние породы от этого слегка сместились, вызвав цепочку сдвигов, которая докатилась до жидкой части ядра, что и проявилось в сбое магнитного поля. Интересно, что сдвиг, похоже, составил всего около 10 см по амплитуде, но колоссальный объем эту малую величину компенсировал.
Если гипотеза подтвердится, то не исключено, что нас ожидает появление новой научной дисциплины — глубинной спутниковой гравитационной геодинамики (уууу!).
Статья опубликована в Geophysical Research Letters 28 августа 2025 года.
Что думаете?
#наука #news
APOD. Интересную пару сталкивающихся галактик совсем недавно открыл Джеймс Уэбб. Они находятся далеко, в 8.3 миллиардов световых лет от нас (z = 1.14), и получили имя Мстители: Галактика Бесконечности за форму горизонтальной восьмерки, которую напоминают. Изображение скомбинировано из четырех различных инфракрасных диапазонов. Красноватым компактно светятся ядра каждой из сталкивающихся галактик, в каждом из которых, как и полагается, находится по сверхмассивной черной дыре. Но на изображении присутствует еще одна, третья сверхмассивная черная дыра, имеющая массу в один миллион солнечных, аккурат посерединке между галактиками. В группе Питера ван Доккума из Йельского университета полагают, что сформировалась она за счет так называемого процесса прямого коллапса — когда газовое облако, в котором столкновением была возбуждена ударная волна, сколлапсировало в черную дыру напрямую, минуя стадию звезды. Это не точно, другие исследователи полагают, что черная дыра может быть пришлой. Но ее расположение очень уж подозрительно.
Что думаете?
#космос #apod
Новости науки. Интересный шлем для неинвазивного воздействия на структуры мозга разработали ребята из Университетского колледжа Лондона и Оксфорда. Шлем представляет собой массив из 256 излучателей, генерирующих механические колебания на частоте ок. 555 кГц, которые можно регулировать по амплитуде и фазе так, чтобы достичь конструктивной интерференции именно в той части мозга, на которую необходимо направить воздействие. Таким образом можно добиться разрешающей способности до долей миллиметра. В ходе испытаний на добровольцах ученые стимулировали латеральное коленчатое тело — структуру, участвующую в обработке зрительных сигналов. С помощью компьютерной томографии, проводимой во время и после воздействия, было установлено повышение активности облучаемых структур, причем активность сохранялась в течение определенного времени после воздействия. Этакий точечный массаж мозга. Посмотрим, быть может удастся таким образом добиваться каких-то ништяков или даже лечить или проводить профилактику заболеваний.
Статья опубликована в Nature Communications 5 сентября 2025 года.
Что думаете?
#наука #news
Изображение. Семейство двумерных материалов не ограничиваются пресловутым графеном, но содержит на сегодняшний день уже весьма значительное число разнообразных субстанций. Есть класс материалов, так называемые MXenes (максены), которые не являются в полном смысле двумерными, потому что состоят из нескольких слоев, подобно сэндвичу, но, тем не менее, очень интересны. Названы они так по своей химической формуле, Mn+1XnTx, где М — переходный металл, X — углерод, кислород или азот, а Т — поверхностный терминирующий слой. К максенам относится, например, слоистый карбид титана Ti3C2Tix, в котором слой углерода зажат между двумя слоями (хлебушками) титана. Во всех известных до сегодняшнего дня максенах слои представляли собой чистые вещества, причем собираются они в таком виде не по воле экспериментатора, а самостоятельно, с целью понижения внутренней энергии. Собственно, проблема с максенами была не в том, чтобы их собирать, а в том, чтобы узнать, что получилось, ведь методики, чтобы посмотреть, из чего состоят отдельные слои, работали только для ограниченного количества элементов в максене, до четырех. В новой работе физиков и химиков из Университета Дрекселя в Филадельфии удалось разработать масс-спектрометр, способный слой за слоем разбирать максены из большого количества слоев и большого количества элементов в них. Выяснилось, что красивые, упорядоченные сэндвичи образуются только при количестве входящих в максен элементов меньше семи, причем степень порядка становится все ниже при увеличении их количества, а затем наступает уже полный беспорядок — сами слои остаются, но элементы в них оказываются полностью перемешанными. Отрадно видеть, что и тут энтропия побеждает, не так ли?
Работа опубликована в Science 4 сентября 2025 года, а с полным текстом можно ознакомиться в ChemRxiv.
Что думаете?
#наука #scimage
Новости науки. Новый дизайн оптоволоконного кабеля представили физики из Microsoft Azure Fiber в английском Ромси и Университета Саутгемптона. Ключевой особенностью нового кабеля является то, что внутри он полый, но не только это, ведь полые кабели уже ограниченно используются там, где критически важна скорость передачи сигнала (по воздуху свет распространяется быстрее, чем по стеклу). Главное это особенности структуры — кабель состоит из сложной системы стеклянный трубочек разного диаметра, как показано на картинке, конфигурация которых и наделяет его замечательными свойствами. А свойства таковы: во-первых, как сказано выше, сигнал по такой среде передается на 45% быстрее. Во-вторых, существенно снижаются потери: если в стандартном кабеле сигнал затухает в два раза на 15-20 км, то здесь этот параметр увеличивается до 33 км, что может позволить значительно реже устанавливать усилители. Ну и в-третьих, ширина полосы пропускания полой структуры оказывается гораздо выше, она достигает 66 ТГц, что в 2.5 раза больше, чем у лучших традиционных волокон. Остаются вопросы, сможет ли кабель конкурировать с существующими по прочности и цене. Если да, то не исключено, что сможет иметь место произойти некоторого рода мини-революция в технологиях передачи оптических сигналов.
Справедливости ради, публикуется эта структура не впервые, ранее авторы уже демонстрировали ее сообществу, но продолжали оптимизировать и улучшать дизайн в течение многих лет.
Статья опубликована в Nature Photonics 1 сентября 2025 года.
Что думаете?
#наука #news
Новости науки. Новую аллотропную модификацию азота — гексаазот N6 — удалось синтезировать ученым из Университета Гисена в Германии. Азот это вообще не тот элемент, который склонен образовывать большое количество аллотропов. Это так, потому что самая простая из его возможных аллотропных модификаций, N2, уже весьма стабильна, поэтому строить большие молекулы ему нет особого смысла. До сих пор были лишь экспериментальные свидетельства о наблюдении N3, ионов N5 и одно мутное исследование по N4, но все эти молекулы оказались крайне нестабильными. Существование гексаазота было теоретически предсказано в 2016 году, но до сих пор он не наблюдался. А оказалось, что метод его синтеза достаточно прост — нужно пропускать газообразный хлор или бром над азидом серебра при комнатной температуре, а затем немедленно замораживать продукт реакции на подложке в атмосфере аргона при 10 К. Более того, оказалось, что молекула относительно стабильна. Конечно, не при комнатной температуре — при ней она живет лишь 36 мс — но уже при температуре жидкого азота может храниться с периодом полураспада в 132 года, то есть, эффективно вечно. И самая мякотка — опять же из-за сверхстабильной N2, гексаазот распадается с выделением огромного количества энергии, а продукт распада (собственно, N2) экологически чист, то есть молекулу потенциально можно использовать в виде чистого и мощного горючего. Быть может, скоро будем гонять на Энцелад на гексаазотных ракетах, пацаны.
Исследование опубликовано в Nature 11 июня 2025 года.
Что думаете?
#наука #news