Научная среда – новости о науке и технике. Выпуск #71

• Ученые объяснили, почему нельзя играть в игры на телефоне от скуки.
• InSight померил толщину марсианской коры.
• "Спектр-РГ" увидел ранние стадии разрыва звезды сверхмассивной черной дырой.
• Напечатанная на 3D-принтере роборука прошла первый уровень в Super Mario.
• Кошки чаще заражаются коронавирусом, чем собаки.
• Разнообразие динозавров начало снижаться за 10 миллионов лет до падения Чиксулубского астероида.

Новости одной строкой

• Кошки чаще заражаются коронавирусом, чем собаки.
• Новое исследование подтвердило вред для сердца от красного мяса. Каждые 50 грамм употребляемого обработанного мяса (колбаса, сосиски, бекон) в день риск ишемической болезни сердца возрастает на 18%.
• Все пять участников российской команды на 51-й Международной олимпиаде по физике среди школьников завоевали золотые медали.
• Модуль "Наука" совершил новую коррекцию орбиты при помощи маршевых двигателей. Теперь ему осталось совершить последнюю коррекцию орбиты, после которой он начнет сближение с МКС для стыковки (по плану 29 июля).
• Ученые рассказали, что кушал человек, живший в IV веке до нашей эры. Оказалось, что в последний раз он ел рыбу с кашей из ячменя, семян льна и вида гречишных.

Научная среда

"Спектр-РГ" увидел ранние стадии разрыва звезды сверхмассивной черной дырой

Космическая обсерватория «Спектр-РГ» помогла астрономам увидеть ранние стадии события приливного разрушения звезды сверхмассивной черной дырой в далекой галактике. Свет от источника шел до Земли 2,5 миллиарда лет дальнейшие наблюдения за ним помогут определить массу сверхмассивной черной дыры и темп аккреции вещества на нее, сообщается на сайте Института космических исследований РАН.

6–7 июня 2021 года телескоп eROSITA, установленный на космической рентгеновской обсерватории "Спектр-РГ", обнаружил новый источник мягкого рентгеновского излучения SRGe J131014.2+444315, который ранее не наблюдался. Его спектр можно описать моделью черного тела с температурой 50 электронвольт и потоком излучения 3,8×10-13 эрг на секунду на квадратный сантиметр. Благодаря последующим наблюдениям при помощи оптического телескопа обсерватории Кека удалось определить, что ученые зафиксировали событие приливного разрушения звезды сверхмассивной черной дырой, произошедшее в галактики со значением красного смещения z=0,199. Это означает, что свет от источника до Земли шел 2,5 миллиарда лет.

"Спектр-РГ" ведет научные наблюдения с октября 2019 года и занимается созданием детальных карт небесной сферы в мягком и жестком диапазонах рентгеновского излучения с рекордной чувствительностью. Она оснащена двумя телескопами: российским широкоугольным ART-ХС и немецким eROSITA, которые установлены на российской платформе "Навигатор".

Полную версию материала читайте по ссылке.

Напечатанная на 3D-принтере роборука прошла первый уровень в Super Mario

Американские инженеры применили технологию 3D-печати PolyJet для постройки прототипов роботов из полимерных материалов. Благодаря возможности печати одновременно несколькими фотополимерами эта технология позволяет создавать сложные конструкции из нескольких полимерных материалов с разными свойствами за один сеанс печати, что уменьшает объемы последующей ручной работы и повышает скорость разработки. Сначала инженеры разработали и напечатали несколько элементов струйной логики: диод и транзисторы, работающие за счет гидравлики и пневматики, а затем продемонстрировали их применение в схемах управления гидропневматических роботов, имитирующих черепаху, и в трехпалой роборуке, которую инженеры использовали для управления геймпадом игровой приставки NES. Используя заранее написанную программу, управляющую нажатиями пальцев роборуки на кнопки контроллера в заданные моменты времени, инженеры смогли пройти первый уровень игры Super Mario Bros.

Чтобы продемонстрировать возможности технологии, инженеры сначала разработали и напечатали несколько элементов для струйных схем управления: струйный диод и транзисторы. Диод представляет собой устройство со входом, выходом и полостью, внутри которой расположен свободноплавающий клапан с уплотнительным кольцом из гибкого полимерного материала на верхней стороне. Когда давление подается на вход диода, клапан остается на дне полости и не препятствует протеканию жидкости или газа с входа на выход. Однако, если поменять направление потока в обратном направлении, то клапан прижимается уплотнительным кольцом к потолку полости, перекрывая собой отверстие и блокируя поток.

Разработчики разместили роборуку в держателе над контроллером игровой приставки Nintendo Entertainment System, при этом каждый из трех пальцев оказался над одной из клавиш управления. Далее, по заранее написанной программе в реальном времени происходит активация робопальцев, которые нажимают на клавиши геймпада, отвечающие за действия персонажа игры: движение вправо, быстрый бег и прыжок. В результате управляемый роборукой персонаж игры Super Mario Bros, которую разработчики выбрали для эксперимента, смог успешно добраться до конца первого уровня.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Эксперимент ATLAS подтвердил одновременное рождение трех W‑бозонов

Участники эксперимента ATLAS на Большом адронном коллайдере сообщили об экспериментальном открытии процесса одновременного рождения трех W-бозонов в протон-протонных столкновениях. Статистическая точность результата достигла 8,2σ и тем самым превысила необходимые для открытия 5σ. Ранее данный процесс уже наблюдался как на ATLAS, так и в эксперименте CMS, но статистическая точность полученных тогда результатов не превышала 3,3σ. Изучение подобных редких процессов позволит ученым проверить на прочность существующие предсказания Стандартной модели.

Одним из таких редких процессов с участием W-бозона является одновременное рождение сразу трех таких частиц. Квантовая хромодинамика предсказывает, что три векторных бозона могут одновременно родиться при излучении каждого из бозонов фермионом, при рождении промежуточного бозона (к примеру, Z-бозона или бозона Хиггса) с его распадом в два векторных бозона, а также при одновременном рождении трех векторных бозонов из промежуточного векторного бозона. Такие процессы одновременного рождение трех бозонов особенно интересны физикам из-за того, что по ним можно оценить силу взаимодействия сразу трех и четырех калибровочных бозонов друг с другом. Согласно существующим предсказаниям, этот параметр особо чувствителен к еще не открытым частицам и другим проявлениям физики за пределами Стандартной модели, которые невозможно иным образом заметить на доступных физикам энергиях.

В результате фоновых событий во всех каналах распада оказалось в разы больше, чем событий с искомым одновременным рождением трех W-бозонов. Тем не менее ученым удалось отобрать почти три сотни искомых событий и измерить суммарное сечение исследуемого процесса: оно оказалось равно 850 ± 180 фемтобарн.

Полную версию материала читайте по ссылке.

InSight померил толщину марсианской коры

Планетологи, работающие с сейсмографом SEIS марсианской автоматической станции InSight, опубликовали новые результаты анализа собранных прибором данных. Ученым удалось оценить толщину коры Марса, определить размеры ядра планеты и выяснить, что кора во много раз более богата радиоактивными элементами, чем мантия планеты.

Если рассматривать всю планету целиком, то в рамках тонкой модели средняя толщина коры составляет от 24 до 38 километров, а ее максимально допустимая плотность — 2850 килограмм на кубический метр. В случае толстой модели средняя толщина коры составляет от 39 до 72 километров, а ее максимально допустимая плотность — 3100 килограмм на кубический метр. Для обеих моделей плотность коры оказалась существенно меньше, чем можно было бы ожидать исходя из свойств поверхностного слоя Марса.

Ученые пришли к выводу, что мантия Марса по минералогическому составу может быть аналогична верхней мантии Земли, при этом у планеты отсутствует относительно плотная и теплоизолирующая нижняя мантия. Это соответствует модели, в которой Марс обладал глобальным магнитным полем, генерируемым за счет динамо-эффекта, 4,5-3,7 миллиардов лет назад, а затем относительно быстро остыл, из-за чего сейчас можно наблюдать лишь намагниченные участки коры планеты.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Ученые объяснили, почему нельзя играть в игры на телефоне от скуки

Порой сидя в очереди хочется достать телефон и покидать шарики в игре. Ученые из Бельгии считают, что такое занятие плохо сказывается на нас, вызывает зависимость и потерю чувства времени и пространства.

Проведенный опрос показал, что в повседневной жизни люди часто прибегают к такому избавлению от скуки.

Во время игры человек может достичь оптимального возбуждения, сосредоточенности и внимания, чтобы уменьшить чувство монотонности, но это повышенное стремление к игре среди беглецов от скуки имеет негативные последствия и приводит к чрезмерной длительности игры и зависимости от нее

Майкл Диксон, профессор когнитивной нейробиологии Университета Ватерлоо

Диксон и его коллега Шанель Ларш попросили 60 участников эксперимента играть в популярную игру для смартфонов Candy Crush, когда им скучно. Ученые проследили, что, проходя более простые уровни, люди не входили в тот самый «поток», появление трудностей увеличивало желание продолжать играть, что и предполагает видеоигра.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Коронавирус и сон: как изоляция влияет на сновидения

Пандемия COVID-19 продолжает свое шествие по миру, обзаведясь «апгрейдом» в виде нового штамма, и мы продолжаем получать новые сведения о том, как вирус влияет на организм. О свежайших данных, касающихся когнитивного дефицита, мы расскажем на днях, а сейчас хотим поделиться весьма любопытной информацией, которую получили ученые, исследуя сон итальянской популяции. Оказалось, что «ковидная» изоляция смогла оказать значительное влияние не только на его качество, но и на содержание сновидений.

Перекрестные веб-опросы, проведенные среди итальянцев, показали, что более половины участников сообщали о плохом качестве сна и трудностях с засыпанием. Причем, чем дольше длилась изоляция, тем нарушения усиливались, приводя к необходимости принимать снотворные препараты. Кроме того, жалобы на сон были связаны с психическими расстройствами: повышенным беспокойством и изменениями настроения. При этом ученые доказали связь между тем, как человек спит, и его сновидениями во время изоляции. У плохо спящих они были гораздо насыщеннее и богаче, чем у тех, кто не страдал от проблем со сном.

Авторы делают вывод, что низкое качество сна во время изоляции вполне согласуется с имеющимися научными данными. Причем, взаимосвязь между изоляцией и частотой социальной активности людей в сновидениях подтвердила идею, что пандемию можно рассматривать как «коллективную травму». Авторы также выдвигают гипотезу о том, что большее присутствие осознанных сновидений во время локдауна может отражать попытку психики справиться с пандемическими переживаниями наяву. А вот появление во сне людных мест в период снятия ограничений согласуется с высказанной недавно гипотезой непрерывности, поскольку у людей снова появляется возможность после длительного периода заключения пойти в места, которые посещают другие люди.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Три кубита вычислителя Zuchongzhi в сотни раз усложнили задачу генерации случайной строки

Квантовый вычислитель Zuchongzhi на сверхпроводниках, разработанный китайскими физиками, оказался на 2-3 порядка быстрее Sycamore компании Google. Они использовали процессор с 56 кубитами и экспериментально показали его превосходство над классическим.

Команда физиков под руководством Цзянь-Вэй Паня (Jian-Wei Pan) из научно-технического университета Китая показала насколько мощнее становится квантовый вычислитель при увеличении числа кубитов с 53 до 56. Авторы использовали 56 кубитов 66-кубитного квантовго вычислителя и измеряли точность применения однокубитных, двухкубитных операций и считывания кубитов. Для того чтобы оценить мощность вычислителя, авторы решали с его помощью задачу генерации случайной строки.

Даже небольшое число циклов позволяет получить запутанное состояние с высокой вероятностью. Тем не менее авторы использовали схему из 20 циклов на 56 кубитах и сравнивали результаты с вычислениями классического компьютера. С увеличением числа циклов симуляция задачи становится непосильной для классического компьютера, поэтому для оценки его производительности физики используют упрощенные модели схемы — они либо разделяют схему на две отдельные части и преобразуют их параллельно, либо убирают несколько двухкубитных подслоев в самом начале. Проверка на небольшом числе циклов показывает, что обе модели хорошо описывают экспериментальные данные, поэтому ученые экстраполируют зависимость точности преобразования цепи от числа циклов на большее число циклов.

Сравнение времени, необходимого для решения задачи на классическом и квантовом процессоре, позволило ученым сравнить насколько сложнее становится задача с увеличением числа кубитов. Если с задачей для 53 кубитов, классический компьютер справился за 15,9 дня, то 56-кубитная занимает у него 8,2 года.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Разнообразие динозавров начало снижаться за 10 миллионов лет до падения Чиксулубского астероида

Причины вымирания всех динозавров (кроме птиц) на рубеже мелового и палеогенового периодов по-прежнему остаются не до конца ясными из-за неполноты геологической летописи. Главный вопрос касается разнообразия динозавров: снижалось ли оно еще до падения Чиксулубского астероида или этот катаклизм случился, когда ящеры процветали? Выполненный международной группой палеонтологов тщательный анализ динамики видообразования и вымирания в пределах шести наиболее представительных позднемеловых семейств динозавров показал, что их разнообразие начало снижаться примерно за 10 млн лет до падения астероида. Вероятно, основными факторами, негативно сказавшимися на жизни этих существ, были глобальное похолодание и сокращение числа наземных растительноядных видов динозавров. Однако первый из этих факторов не стал определяющим для второго: растительноядных динозавров стало меньше из-за того, что гадрозавры вытеснили все прочие формы. Кроме того, последние жившие на Земле виды динозавров долго оставались практически неизменными, что указывает на плохую приспособляемость ящеров к меняющимся условиям среды.

В целом темпы роста видового разнообразия этих динозавров повышались большую часть позднемеловой эпохи, достигнув пика в кампанском веке (около 76 млн лет назад). Далее этот показатель начал снижаться, поскольку темпы вымирания нарастали, а — видообразования, наоборот, — падали. На исходе мезозойской эры — в маастрихтском веке (72,1–66 млн лет назад) — негативные тенденции резко усилились. Примерно та же динамика наблюдается, если рассматривать растительноядных и хищных динозавров отдельно: в последние 10 млн лет мелового периода видовое разнообразие и тех, и других угасало.

Однако динамика видового разнообразия и вымирания отдельных семейств была несколько разной. Если панцирные и рогатые ящеры, а также тираннозавриды начали сходить на нет в середине кампанского века, то мелкие хищники — троодонтиды и дромеозавриды — «дотерпели» до самого конца этого века и даже до начала маастрихтского. А гребенчатые динозавры, наоборот, то ли воспользовались тем, что конкурентов за пищевые ресурсы стало меньше, то ли сами их потеснили. В итоге они продолжали процветать почти до самого удара из космоса. Темпы вымирания гадрозавров не ускорялись, но темпы видообразования, как и у всех прочих, замедлились. Возможно, преимущество они получили благодаря наиболее совершенной зубной системе среди динозавров: они и пищу перемалывали не хуже жвачных, и зубы у них продолжали замещаться по мере истирания, как у прочих динозавров.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Плазменный ускоритель использовали в лазере на свободных электронах

Китайские физики использовали плазму в качестве ускорительной части лазера на свободных электронах. На созданной установке ученые научились получать мощные и короткие пучки когерентного рентгеновского излучения. Такой результат подтверждает, что плазменные ускорители можно использовать для создания компактных лазеров на свободных электронах. По мнению авторов статьи, опубликованной в Nature, это позволит расширить область применения лазеров на свободных электронах, которые пока что создают только на основе громадных и дорогих радиочастотных ускорителей.

При попадании в ондулятор электроны излучали, и под действием собственного излучения пучок разделялся на несколько микропучков с продольным размером порядка длины волны излучения. Это приводило к тому, что излучение от каждого соседнего электрона в микропучке суммировалось друг с другом, и в результате на последних магнитах ондулятора оно усиливалось в 100 раз. На выходе ученые получали импульсы монохроматического когерентного излучения с длиной волны в 27 нанометров. В каждом импульсе ученые насчитывали вплоть до десяти миллиардов фотонов, а энергия такого импульса достигала 150 наноджоулей.

Ученые отмечают важность качества пучка электронов и его аккуратной транспортировки в ондулятор, которой им не удавалось добиться для каждого запуска установки. Но, по мнению физиков, с помощью стабилизация лазера, скорости движения гелия в трубке, а также лучшего подбора других экспериментальных параметров установки можно добиться стабильного ускорения электронов. Развитие лазеров на свободных электронах с плазменными ускорителями позволит создавать компактные (размер описанной установки не превышал 12 метров) и недорогие (по оценке авторов, порядка 5 миллионов долларов) установки, и тем самым расширить их применение.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Ученые отследили движения одной наночастицы

Исследователи смогли усовершенствовать систему отслеживания наночастиц так, что научились оценивать с ее помощью количество, размер и яркость рассеянного света этих структур.

Метод NTA (анализ движения наночастиц — nanoparticle tracking analysis) наиболее часто используется для количественной оценки наночастиц в анализируемой системе. В этом методе группа наночастиц на изображении, полученном микроскопом, наблюдается и отслеживается как единое целое. Но ученым важно понимать, как движутся отдельные части этого скопления, а не только оно в целом.

Используя эту новую систему, ученые измерили распределение специфических белков во внеклеточных везикулах (например, экзосомах) и проанализировали взаимосвязь между ними. Эта система позволила авторам наблюдать наночастицы во время анализа и получать количественные данные об отдельных структурах сразу после загрузки образца без необходимости создания контрольного эксперимента. Это позволяет исследователям наблюдать процессы в клетках на молекулярном уровне и получать важные ключи к пониманию различных жизненных процессов.

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:

• Собаки могут передавать устойчивость к антибиотикам своим хозяевам.
• Фотон дважды зарегистрировали без его разрушения.
• Имплантируемый датчик вернул осязание крысиной лапе.
• Геном человека неизвестного вида нашли в Грузии.
• Некоторые динозавры дышали по-своему: ни как люди, ни как птицы.
• Космическая гонка миллиардеров: Ричард Брэнсон улетел в космос.

Источник