Научная среда – новости о науке и технике. Выпуск #61

В эту среду мы создаем материю лазером, пока кошки ищут виртуальные коробочки:

• В ЦЕРН запустили эксперимент по поиску частиц темной материи.
• Исследование: кошки любят сидеть не только в настоящих, но и в воображаемых коробках.
• Российский квантовый симулятор решает задачи быстрее вычислительного кластера.
• Создан самый быстрый двигатель, работающий на информации.
• Физики построили создающий материю из вакуума лазер.
• "Вояджер-1" зафиксировал новый тип излучения плазменных волн в межзвездном пространстве.

Новости одной строкой

• Физиолог Анке Ниния заявил в своей научной статье, что мы уже используем мозг на все 100%, тем самым развенчав миф о способности людей развить мозг еще на 60–90%.
• Хакеры взломали Tesla удаленно с помощью дрона. Они смогли получить удаленный доступ к припаркованным автомобилям и управлять ими на расстоянии.
• Большое употребление соли может ослаблять функции митохондрий, нарушая нормальную активность иммунных клеток и потенциально способствуя развитию воспаления в организме.
• Ученые обнаружили, что 430 тысяч лет назад в Антарктиде упал крупный метеорит.
• IBM показали чипы с 2-нм техпроцессом. Они мощнее 7-нм чипов на 45% и на 75% экономичнее.
• Астрономы составили трехмерную карту близких к Солнцу звезд и коричневых карликов:

Научная среда

Электрический ток поддержит память

Ученые из Имперского колледжа Лондона обнаружили способ улучшения кратковременной рабочей памяти, стимулируя мозг электричеством и синхронизируя мозговые волны. Они выяснили, что ток низкого напряжения может заставить разные участки мозга работать со схожей частотой, что сделает запоминание эффективнее.

С помощью TACS воздействовали на две зоны мозга, участвующие в процессах запоминания – среднюю лобную извилину и нижнюю теменную дольку. В это время десять добровольцев решали комплекс задач на запоминание с возрастающей сложностью. Стимуляция в тета-частоте двух зон проводилась несинхронно (out of beat), синхронно (in beat) или только короткими импульсами.

Для проверки рабочей памяти участники смотрели на экран, на котором мелькали цифры, и запоминали предыдущее, или, в усложненном случае, два предыдущих числа. Результаты показали, что когда участки мозга стимулировались синхронно, время реакции и память улучшались, особенно во время самых сложных задач, которые требовали запоминания целой строчки цифр.

Следующий наш шаг – посмотреть, может ли помочь стимуляция мозга пациентам с черепно-мозговой травмой, надолго ухудшающей связи некоторых зон мозга.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Разработано наноудобрение, защищающее от грибка: прощайте, химикаты

Патогенные грибки поражают самые разные сельскохозяйственные культуры. Ежегодно они уничтожают треть всех урожаев и угрожают человечеству. Но теперь у нас есть новый метод борьбы с ними, кроме опасных для здоровья химикатов.

Чтобы остановить распространение грибковых заболеваний, фермеры обрабатывают поля ядовитыми химикатами, которые опустошают землю, не щадя и полезных микробов, живущих в почве, делая ее мертвой.

Теперь появилась новая идея: нужно помогать растениям противостоять грибкам, а не бороться с ними напрямую. Команда ученых во главе с токсикологом-экологом Джейсоном Уайтом обогащает культуры питательными веществами в формате нано, которые повышают врожденный иммунитет растений. За последние несколько лет исследователи разработали различные смеси нанонутриентов, которые повышают устойчивость к грибкам у сои, томатов, арбузов и баклажанов.

Уайт и его коллеги провели эксперименты на баклажанах и помидорах. Команда распыляла металлические наночастицы на листья и побеги растений, а затем заражала их патогенными грибками. У растений, обработанных наночастицами, наблюдалась повышенная концентрация питательных металлов в корнях, что привело к более высокой урожайности.

Исследователи обнаружили, что наночастицы не причиняют вреда грибкам: те по-прежнему процветают. Но эти добавки позволяют растениям защищаться от грибков.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Исследование показало, что кошки любят сидеть не только в настоящих, но и в воображаемых коробках

Многие знают, что кошки обожают сидеть в картонных коробках. Оказывается, кошачья любовь к коробкам настолько велика, что питомцы даже пытаются сесть в воображаемые коробки, которых на самом деле не существует.

В исследовании, опубликованном в журнале Applied Animal Behavior Science, ученые хотели протестировать визуальное восприятие кошек. Для этого они набрали 500 владельцев кошек и их питомцев в проект под названием If I Fits I Sits ("Если я влезу, я сяду"). Исследователи попросили людей провести серию экспериментов в домашних условиях. Тесты были сосредоточены на иллюзии квадрата Каниши, который состоит из четырех фигур, похожих на Пакмана и расположеных так, чтобы выглядеть как четыре угла квадрата.

Кошки выбирали иллюзию Каниши так же часто, как квадрат, и чаще, чем контрольную, что указывает на то, что домашние кошки могут относиться к субъективным контурам Каниши так же, как к реальным контурам.

Однако ученые до сих пор не знают, почему кошкам нравится сидеть в коробках. Ранние исследования показали, что сидение в коробках снижает стресс у кошек из приютов, поэтому возможно, что кошки просто чувствуют себя более комфортно в закрытом пространстве.

Полную версию материала читайте по ссылке.

В ЦЕРН запустили эксперимент по поиску частиц темной материи

Эксперимент под названием FASER уже проходит испытания в Большом адронном коллайдере. Сбор данных о частицах, взаимодействующих с темной материей, планируется начать в следующем году.

Этот эксперимент предназначен для изучения взаимодействий высокоэнергетических нейтрино и поиска новых, еще не открытых легких и слабо взаимодействующих частиц, которые, согласно расчетам ученых, взаимодействуют с темной материей. В отличие от обычной барионной материи, из которой состоит наблюдаемый мир, темная материя остается невидимой для нашего глаза и приборов. О ее присутствии мы можем судить только по гравитационному влиянию на массивные астрофизические объекты.

Установка расположена в неиспользуемом служебном туннеле вдоль оси столкновения лучей, всего в 480 метрах от детектора ATLAS. FASER имеет длину 5 метров, и у его входа расположены две сцинтилляторные станции. Они будут устранять фоновые помехи от заряженных частиц, проходящих через стену туннеля из точки взаимодействия ATLAS. Далее в установке расположен дипольный магнит длиной 1,5 метра. За ним следует спектрометр, состоящий из двух магнитов с тремя станциями слежения, по две на каждом конце и одной между магнитами. Каждая станция слежения состоит из слоев детекторов, состоящих из кремниевых полосок.

Полную версию материала читайте по ссылке.

За два часа российский квантовый симулятор решил задачу, на которую ушла неделя работы мощного вычислительного кластера

Ученые из МФТИ, МИСиС, РКЦ, МГТУ и ВНИИА провели эксперимент, в котором сверхпроводниковые кубиты симулировали передачу фотонов в модели Бозе–Хаббарда. Численное решение модели на классическом компьютере для проверки экспериментальных данных, полученных на симуляторе за два часа, заняло около недели на 138-ядерном вычислительном кластере ВНИИА им. Духова.

В новом исследовании, проведенном российскими учеными, впервые показано, что линейные массивы сверхпроводящих кубитов-трансмонов могут симулировать передачу фотонов для изучения перехода "сверхпроводник – изолятор" в модели Бозе–Хаббарда. Причем для этого потребовалась сравнительно простая архитектура: подключение кубитов к микроволновым волноводам и проведение прямой спектроскопии пропускания. Эксперимент показал, как именно сверхпроводниковые симуляторы могут помочь решать задачи материаловедения и исследовать не встречающиеся в естественной природе фазы вещества (например, сверхтекучие). Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.

Наш результат – это пример простого решения сложной проблемы. Ранние квантовые симуляторы из-за своих несовершенств часто сталкивались с проблемой несоответствия объекту симуляции. В этом контексте скептики говорили, что симуляторы симулируют исключительно сами себя. Мы же не пытались заставить систему работать против своей природы, а наоборот, нашли физическую задачу, максимально использующую ее внутренние возможности.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Краткосрочное голодание положительно сказывается на сердечной системе организма

Наше питание сильно сказывается на микробиоме кишечника, что, в свою очередь, оказывает влияние сразу на ряд систем организма. Два новых исследования показали, что не только диета, но и голодание может положительно сказаться на здоровье.

Первое исследование показало, что кратковременное голодание приводит к резкому улучшению кровяного давления, если обычно человек придерживается средиземноморской диеты (большое количество овощей и рыбы). В рамках этой работы ученые набрали 71 пациента с гипертонией, которых разделили на две группы. Обе придерживались DASH-диеты (специальный рацион питания для людей с проблемами с сердцем) в течение трех месяцев. Однако одна из групп перед диетой придерживалась пятидневного голодания, а вторая – нет. Отслеживая изменения иммунных биомаркеров и микробиома, исследователи обнаружили большее улучшение артериального давления в группе, которая голодала перед диетой.

Проведя серию исследований с животными (крысами), ученые обнаружили, что прерывистое голодание, снижает кровяное давление. Когда авторы работы "внедрили" микробиом голодающих крыс грызунам, которые сидели на другой диете, они заметили улучшения кровяного давления. Тщательный анализ микробиоты голодающих животных показал у них более высокий уровень желчных кислот, ученые считают, что это потенциальный медиатор регуляции артериального давления.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Нейрофизиология любви: когда женщина настроена на близость?

У большинства млекопитающих представительницы прекрасного пола невосприимчивы к ухаживаниям, когда они не фертильны. Такая тенденция есть и у людей: пик женского интереса к интимным отношениям приходится на период овуляции, когда возможна беременность. Природа все предусмотрела: когда нет возможности оставить потомство, лучше посвятить себя добыванию пищи или защите территории. Статья в Nature Neuroscience рассказывает о том, какие процессы в нервной системе представительниц женского пола способствуют тому, чтобы появилось настроение для любви.

Основное вещество, которое настраивает женщину на близость – стероидный женский гормон эстроген. Другие исследования уже показали, что для достижения своего эффекта эстроген воздействует на медиальную преоптическую область гипоталамуса. Но дальнейший путь, итог которого – стремление к близости, до сих пор оставался "в тени".

При помощи оптогенетики авторы показали, что стимуляция проекций Nts+-нейронов медиальной преоптической области на вентральную тегментальную область приводит к повышенному выбросу в прилежащем ядре дофамина – фактора внутреннего подкрепления.

Таким образом, путь выглядит так: в ответ на эстроген повышается возбуждаемость Nts+-нейронов медиальной преоптической области, реагирующих на запах самца. Их возбуждение приводит к изменению активности нейронов вентральной тегментальной области, что вызывает активный выброс в прилежащем ядре дофамина, который подкрепляет половое поведение.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Создан самый быстрый двигатель, работающий на информации

Сегодня существует множество различных двигателей, использующих для своей работы различные виды топлива. Одни работают на бензине или дизеле, другие потребляют природный газ или электричество. Но двигатели, работающие на информации, кажутся нам чем-то фантастическим. Тем не менее принцип работы таких установок был разработан еще 150 лет назад, просто только сейчас их создание стало возможным.

Информационный двигатель, разработанный исследователями Университета Саймона Фрейзера, состоит из микроскопической частицы, погруженной в воду, и лазерной оптической ловушки. Эта система аналогична плавающему в воде шарику, прикрепленному к пружине, которая сама закреплена на подвижной ступени. Исследователи наблюдали, как частица подпрыгивает вверх и вниз, движимая потоками воды различной температуры.

Когда частица поднимается вверх под действием водных потоков, подвижная ступень, на которую крепится ее пружина, также оказывается на уровень выше. Когда уровень воды опускается, платформа остается на месте и не опускается. Повторяя эту процедуру, авторы поднимают частицу на большую высоту и таким образом накапливают значительное количество гравитационной энергии. Информационными такие двигатели называются потому, что используют для своей работы только информацию о положении частицы. Энергия в этих установках накапливается благодаря тепловым флуктуациям, постепенно поднимающим целевой объект все выше и выше.

Полную версию материала читайте по ссылке.

"Вояджер-1" зафиксировал новый тип излучения плазменных волн в межзвездном пространстве

"Вояджер-1" открыл новый тип излучения плазменных волн в межзвездной среде. Это постоянное, слабое, узкополосное излучение наблюдается с 2017 года и, по мнению ученых, позволит отслеживать распределение электронной плотности межзвездной среды вдоль траектории аппарата.

Обнаруженное излучение плазменных волн выделяется рядом своих свойств: оно достаточно слабое (отношение сигнал/шум не превышает 2), узкополосное (ширина около 0,04 килогерц) и наблюдалось в течение почти трех лет, что соответствует пройденному космическим аппаратом расстоянию около 10 астрономических единиц. Это излучение отличается от ранее обнаруженных плазменных колебаний и может быть вызвано колебаниями плотности плазмы, вызванных тепловыми или надтепловыми электронами (то есть электронами с энергиями, намного превосходящими тепловую) или космическими лучами низкой энергии от соседних звезд. Альтернативным объяснением узкополосного сигнала является квазитепловой шум, который регулярно наблюдается межпланетными станциями во внутренней части Солнечной системы и генерируется электронами в плазме.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Частотно-временной динамический спектр плазменных волн, обнаруженных аппаратом.

Физики построили создающий материю из вакуума лазер

Физики смогли сконцентрировать излучение от мощного петаваттного лазера в пятно интенсивностью свыше 1023 ватт на квадратный сантиметр. Чтобы этого достичь, они провели двухступенчатую коррекцию волнового фронта, стабильность которого проверялась на 80 импульсах. Такая интенсивность позволит пронаблюдать рождение электрон-позитронных пар из вакуума.

В новой работе группа физиков из Южной Кореи под руководством Чхан-хи Нам (Chang Hee Nam) смогла получить такую интенсивность с помощью петаваттного лазера, расположенного в Центре релятивистской лазерной науки Южной Кореи (CoReLS). Особенностью их работы было то, что они свели импульс от лазера в пятно диаметром 1,1 микрон.

В результате физики смогли получить распределение интенсивности на детекторе, близкое к случаю идеальной фокусировки. Анализ погрешностей с помощью 80 последовательных импульсов показал, что причинами флуктуации интенсивности стали флуктуации волнового фронта, вызванные потоками воздуха на пути лазерного луча. В борьбе с ними авторы увидели дальнейший путь усовершенствования установки.

В дальнейшем на собранной установке физики планируют исследовать разнообразные квантово-электродинамические явления, такие как рождение электрон-позитронных пар из вакуума и нелинейный эффект Комптона, а также изучить механизм ускорения заряженных частиц за счет давления света.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Научные видео

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:

• "Кошачьи" кубиты сделали квантовый компьютер более отказоустойчивым.
• Уши "следят" за движениями так же, как глаза.
• Энтузиаст с помощью нейросети "воссоздал" лицо Ивана Грозного.
• Создан новый революционный механизм редактирования генома без необходимости разрезать ДНК.
• Новый физический закон помог понять, как мы удерживаем предметы в руках.

Источник