Научная среда – новости о науке и технике. Выпуск #46

• На Марсе нашли следы десятка ледниковых периодов.
• Google закрыл проект раздачи интернета с аэростатов.
• Из наночастиц создали сверхтвердые материалы.
• Зарождение кристалла впервые записали на видео.
• Кошки помогли описать еще один природный репеллент.
• Новый гель позволяет "напечатать" новую кость прямо на перелом.
• Фабрика сверхтяжелых элементов в Дубне выпустила первую партию ядер московия.

Новости одной строкой

• Ученые вырастили древесину в пробирке. Культивируют древесину ex planta.
• Китайские ученые обнаружили, что регулярный дневной сон, который длится хотя бы пять минут, может положительно сказаться на гибкости мышления, а также может предотвратить развитие слабоумия.
• В России начали сборку робота для открытого космоса. Замену "Федору" начали собирать в конце 2020 года.
• Команда научных сотрудников Центра компетенций НТИ по направлению "Технологии компонентов робототехники и мехатроники" на базе российского ИТ-вуза и университета Лафборо исследовала динамику сетей кубитов, применила методы нелинейной динамики для анализа их активности, первой обнаружила гиперхаос и изучила возможности его управления. Благодаря этому квантовые компьютеры станут мощнее.
• Google закрыл проект раздачи интернета с аэростатов.
• Раскопки в городе Текоаке рассказывают об ужасных событиях эпохи конкистадоров. В этих местах археологи обнаружили свидетельства жестокости армии Эрнана Кортеса, которая зарезала женщин и детей в одном из городов ацтеков.
• Ученые развеяли миф о том, что физическая активность и правильное питание помогают людям с ожирением оставаться здоровыми.

Научная среда

На Марсе нашли следы десятка ледниковых периодов

Марс пережил от шести до двадцати ледниковых периодов за последние несколько сотен миллионов лет. К такому выводу пришли геологи на основе анализа снимков лопастных наносных окраин.

Сегодня считается, что когда-то в прошлом на Красной планете мог господствовать благоприятный климат, а на ее поверхности могла существовать жидкая вода. Однако такие условия на Марсе существовали недолго, и уже в начале гесперийского периода, то есть примерно 3,7 миллиарда лет назад, небесное тело превратилось в сухую, холодную пустыню. Почему произошли столь радикальные перемены, остается предметом дискуссий, как и то, как именно менялся климат на протяжении истории планеты.

Авторы проанализировали 45 лопастных наносных окраин – пять в южном полушарии и 40 в северном. Исследователи изучили распределение около 60 тысяч камней и обнаружили свидетельства того, что большая часть подобных структур образовалась в результате циклов наступления и отступления льда. Это говорит о том, что Марс пережил несколько ледниковых периодов: по подсчетам авторов, от шести до двадцати за последние 300–800 миллионов лет.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Новый гель позволяет "напечатать" новую кость прямо на перелом: медицина будущего

Если у пациента отсутствует участок кости из-за несчастного случая или болезни, то раньше его было необходимо заменить костью, взятой из других частей тела. Но теперь новую кость можно просто напечатать на 3D-принтере прямо в травму благодаря специальному гелю.

В наше время существует множество экспериментальных материалов, которые можно поместить в полость в качестве замены утраченному костному материалу. Они служат своего рода трехмерным каркасом, в который постепенно мигрируют клетки из прилегающей костной ткани. Эти клетки продолжают воспроизводиться, пока в конечном итоге не заменят материал настоящей костью.

В поисках более быстрой альтернативы ученые из Австралийского университета Нового Южного Уэльса в Сиднее создали гель-биочернила на основе фосфата кальция, который уже содержит собственные живые костные клетки пациента. В технике, известной как керамическая всенаправленная биопечать в клеточных суспензиях (COBICS), этот нетоксичный гель наносится посредством 3D-печати непосредственно в костную ткань пациента. Он начинает затвердевать в течение нескольких минут после контакта с жидкостями тела, превращаясь в костеподобный материал, состоящий из механически связанных нанокристаллов костных минералов.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Одиночный ион провели сквозь бозе-конденсат

Физикам удалось понаблюдать за контролируемым движением одиночного иона рубидия сквозь конденсат Бозе – Эйнштейна из охлажденных атомов. Особенность эксперимента заключалась в том, что ученые могли с высокой точностью отслеживать траекторию и скорость иона в процессе движения сквозь конденсат, а также влиять на то, как быстро он проходит сквозь атомы и как часто испытывает столкновения с ними. В будущем такая методика позволит наблюдать за индивидуальными столкновениями ионов с охлажденными атомами в макроскопическом квантовом состоянии и изучать связанные с этим квантовые эффекты.

Обычно к квантовой физике обращаются при попытках описать поведение микроскопических систем, будь то отдельная частица в потенциальной яме, ее рассеяние на другой частице или же ее простейшее связанное состояние. Однако еще в первой половине 20 века физики поняли, что квантовые эффекты могут наблюдаться и в макроскопической системе, если охладить ее до определенной критической температуры. Именно так были открыты явления сверхтекучести и сверхпроводимости, которые имеют квантовую природу, несмотря на макроскопические масштабы наблюдаемых эффектов.

Помимо наблюдения взаимодействия иона с бозе-конденсатом, исследователи также рассмотрели его движение сквозь более разряженный газ атомов рубидия. Однако главным результатом своей работы Дитерле и коллеги называют разработанную ими методику эксперимента, которая позволяет с высокой точностью следить за движением иона сквозь бозе-конденсат и свободно варьировать параметры этого движения.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Из наночастиц создали сверхтвердые материалы

Химики нашли способ создать сверхтвердые структуры по методу "снизу вверх". Из наночастиц ученые получили объемные материалы с высокой твердостью.

Большая часть современных методов создания материалов с высокой твердостью и прочностью связана с тем или иным изменением макроскопических свойств материала. Чтобы сделать металл прочнее, его обычно по-разному деформируют, чтобы уменьшить размер кристаллитов. Такие способы относятся к типу "сверху вниз", когда из большего по размеру образца получают меньший.

Существуют также и методы "снизу вверх", в которых образец создается из более мелких частиц, как правило, размером в несколько нанометров. Таким образом можно создавать множество материалов, однако до сих пор ни один из них не отличался высокими прочностными свойствами. Сотрудники Университета Брауна смогли, используя подход "снизу вверх", получить сверхтвердые материалы из наночастиц золота, серебра, палладия и других металлов.

Из наночастиц металлов ученые изготовили "монеты" небольшого размера. Такие небольшие изделия могут быть полезны для изготовления высокоэффективных лакокрасочных материалов, электродов или термоэлектрических генераторов. Но исследователи предполагают, что этот процесс может быть легко масштабирован для получения сверхтвердых металлических покрытий или более крупных промышленных компонентов.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Плохое настроение – отличная оценка

Для некоторых январь означает начало нового года, радостное и праздничное посленовогоднее настроение. Но большинству студентов университетов, колледжей и прочих учебных заведений высшего и среднего профессионального образования в эти дни будет не до смеха: у них в самом разгаре сессия, которая "принесла с собой" неизбежные стрессы, недосып и наверняка – не самое радужное настроение. Но, может, это даже и к лучшему, так как исследование из Университета Конкордии (Concordia University) показывает, что периодические приступы плохого настроения на самом деле могут улучшить академические успехи студентов.

Результаты демонстрируют, что отрицательные и положительные эмоции играют самую непосредственную роль в наших успехах в обучении. Эта стратегия позволила ученым выявить закономерность, связанную с бОльшим успехом в учебе в основном у тех, кто испытывал положительные эмоции, по сравнению с теми, кто настраивался на все негативно.

Мы часто думаем, что паршивое самочувствие – это плохо. Но если вы в принципе счастливый человек, то отрицательные эмоции могут вас мотивировать. Они могут стать сигналом того, что есть проблема, на которую нужно обратить внимание. Счастливые люди обычно имеют более объемную "базу" ресурсов, которую они и используют, чтобы выполнить эту задачу.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Астрономы открыли две рекордно крупные гигантские радиогалактики

Астрономы при помощи радиотелескопа MeerKAT открыли две новые гигантские радиогалактики, которые представляют собой одни из самых крупных одиночных объектов во Вселенной. Это говорит о том, что подобных объектов существует гораздо больше, чем считалось ранее.

Многие из активных ядер галактик, в которых находятся сверхмассивные черные дыры, активно поглощающие вещество, порождают струи из релятивистской плазмы и частиц, называемые джетами, которые хорошо видны в радиодиапазоне. Джеты порой распространяются на чрезвычайно большие расстояния, выходя за пределы галактик и попадая в межгалактическую среду. Если линейный размер джетов и создаваемых ими радиолопастей превышает 0,7 мегапарсек, то такие системы называют гигантскими радиогалактиками. Это самые крупные одиночные объекты во Вселенной, связанные электромагнитно. Протяженность большинства известных гигантских радиогалактик составляет менее двух мегапарсек, а линейный размер самой большой подобной системы – 4,89 мегапарсек.

Галактики получили обозначения MGTC J095959.63+024608.6 и MGTC J100016.84+015133.0 и были найдены в области площадью один квадратный градус, находящемся в поле зрения обзора COSMOS. Они обладают красными смещениями z = 0,1656 и z = 0,3363 и физическими размерами 2,42 и 2,04 мегапарсек соответственно, что делает их одними из крупнейших объектов подобного рода.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Зарождение кристалла впервые записали на видео

Физики впервые записали образование и рост зародышей кристаллов соли на видео. Для этого им потребовались конические углеродные нанотрубки и мощный электронный микроскоп с высокой частотой кадров. На видео видно, что формированию кристаллической решетки предшествует полуупорядоченное состояние молекул, а также что образование кристаллов – действительно стохастический процесс.

Кристаллы отличаются от аморфных твердых веществ тем, что в них атомы или молекулы располагаются в виде упорядоченной трехмерной решетки. Образование кристаллов из расплава, раствора, газа или аморфного состояния происходит в два этапа – сначала появляется микроскопический зародыш в виде набора упорядоченных частиц, затем к этому зародышу присоединяются другие, в результате чего он растет и может достичь макроскопических размеров вплоть до нескольких сантиметров или больше.

Группа исследователей из Токийского университета под руководством Такаюки Накамуры (Takayuki Nakamuro) смогла зафиксировать образование кристаллических зародышей на видео.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Фабрика сверхтяжелых элементов в Дубне выпустила первую партию ядер московия

Физики Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в подмосковной Дубне провели первую серию экспериментов по синтезу сверхтяжелых ядер на новом ускорителе ДЦ-280 – "Фабрике сверхтяжелых элементов". Всего было зафиксировано 27 событий рождения ядер московия (115 элемента), в дальнейшем ученые планируют эксперименты по синтезу новых элементов – 119 и 120. О результатах эксперимента на заседании программно-консультативного комитета ОИЯИ по ядерной физике рассказал сотрудник Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ Владимир Утенков.

Сотрудники Лаборатории ядерных реакций имени Флерова за последние 20 лет синтезировали пять новых элементов, завершающих седьмой период таблицы Менделеева: 114 (флеровий), 115 (московий), 116 (ливерморий), 117 (теннессин) и 118 (оганесон). Все они были получены в экспериментах на циклотроне У-400, где мишень из тяжелых элементов бомбардировали пучком ионов. Циклотрон неоднократно модернизировали, но для синтеза более тяжелых элементов – 119 и 120 – и детального изучения ядерных и химических свойств уже известных нужна была более высокая производительность.

Установка ДЦ-280 была впервые запущена в марте 2019 года, а 26 ноября 2020 года начался первый эксперимент по синтезу сверхтяжелого элемента московия в реакции америция-243 (играл роль мишени) и кальция-48 (снаряд). Как сообщил Утенков, в период до 20 декабря ученым удалось зафиксировать 27 событий рождения 115-го элемента. Это сопоставимо с общим числом ядер этого элемента, синтезированных за все предыдущие годы – начиная с 2003 года. В результате столкновений ядер америция-243 и кальция-48 возникало "компаунд-ядро" с массой 291, которое затем остывало, "испаряя" 2, 3 или 4 нейтрона. В результате возникали изотопы московия с массами 289, 288, 287. Полученные изотопы существовали от нескольких сотых долей секунды до единиц секунд, а затем распадались, порождая разные цепочки распадов.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Как убрать навязчивые мысли из головы?

Ученые из Техасского университета исследовали, как разные способы контроля наших мыслей влияют на содержание рабочей памяти. Они провели три эксперимента, в ходе которых выяснили, что сознательное подавление негативных мыслей – это наилучшая стратегия, позволяющая очистить рабочую память. Это исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, может предоставить новые инструменты для терапии множества расстройств, включая руминации (мысленные "жвачки"), синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) и различные типы тревожности.

Одна из значимых функций рабочей памяти – обновление. Оно позволяет забывать ненужную информацию, тем самым освобождая наш когнитивный ресурс для других мыслей и действий. Порой эта функция барахлит. У нас не получается успешно обновлять мысли в рабочей памяти, из-за чего они повторяются по кругу, раз за разом. Мы не можем их забыть. Одна и та же мысль крутится в голове. Если эта мысль еще и эмоциональная, то она негативно влияет на нас.

Получается, что человек теряет способность контролировать свою рабочую память, контролировать свои мысли. А проблемы с контролем содержимого рабочей памяти могут быть причиной синдрома дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ). Забывание в рабочей памяти связано с деятельностью префронтальной коры – той части мозга, которая ответственна за сознательный контроль нашей деятельности, за торможение наших мыслей.

Игнорирование не избавляет нас от влияния негативных мыслей. Вы можете временно отвлечься от мысли, переключив внимание на что-то другое, стараться очистить свой ум. Однако ни одна из этих стратегий не избавит вас от самой мысли. Наше исследование предполагает, что для того, чтобы отбросить мысль, нужно сначала активировать ее, найти в памяти, и только потом у вас появится возможность избавиться от нее, подавить.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Кошки помогли описать еще один природный репеллент

Японские ученые описали биологическую функцию и механизм реакции кошачьих на вещество непеталактол, содержащееся в растении Актинидия полигамная. Оказалось, что соединение вызывает эйфорию у кошек и отпугивает от них комаров – аналогично эффекту кошачьей мяты.

Кошки трутся и катаются в зарослях кошачьей мяты (Nepeta cataria), потому что она отпугивает насекомых. В Японии привлекательность еще одного растения – Актинидии полигамной (Actinidia polygama) – для кошек описал еще в начале XVIII века философ и ботаник Кайбара Эккэн (Kaibara Ekken) в своей работе "Об овощах" («Saifu»). Актинидия полигамная, или мататаби, – многолетняя лиана, которая произрастает в Японии, Китае, Корее, а также на Дальнем Востоке России. Однако биологическая функция подобной реакции кошачьих на актинидию и нейрофизиологический механизм, стоящий за ней, еще не были изучены.

К работе непосредственно привлекли кошек. 18 особей, которые ранее реагировали на экстракт листьев мататаби, теперь проверяли, правильно ли ученые определили действующее вещество. Животным предлагали понюхать бумагу с нанесенными на нее 50 миллиграммами непеталактола. Большинство кошек проявили определенный интерес к бумаге – терлись об нее, катались по полу – и потеряли его через десять минут, что очень схоже с их реакцией на листья растения. Пустая же бумага кошачьего внимания почти не удостоилась.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Научные видео

https://www.youtube.com/watch?v=PKlW-36lrLc https://www.youtube.com/watch?v=ShDgf3GsiZc https://www.youtube.com/watch?v=mAD-LTvXxN0

Основные источники:

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

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

Прошлый выпуск рубрики:

• Ученые создали внутривенный интерфейс мозг-компьютер.
• Квантовый спирт: ученые доказали, что спирты проявляют квантовые свойства.
• Изображения свиней в пещере на острове Сулавеси созданы 45,5 тысяч лет назад.
• Ученые впервые смогли воссоздать гениталии динозавров.
• Физики описали еще один способ получения энергии из черных дыр.
• Российские танки научились воевать онлайн в условиях радиопомех.

Источник