Научная среда #88. Самый красивый кот и загадочная галактика от любителя

• Физики впервые смоделировали адроны на квантовом компьютере.
• Ношение маски снижает заболеваемость COVID-19 на 53%. Это самый эффективный способ защиты.
• Найдены биологические корреляты состояния "потока" при работе в команде.
• Эмбрион человека на третьей неделе развития разобрали по клеткам.
• Палеогенетики впервые извлекли человеческую ДНК из кальцита.
• Какой кот самый красивый? Ученые узнали это с помощью математики.

Новости одной строкой

• Международная группа ученых: ношение маски снижает заболеваемость COVID-19 на 53%. Это самый эффективный способ защиты.
• Ученые из Технологического института Джорджии доказали, что щелчок Таноса, который он сделал в "Мстителях: Война бесконечности" и тем самым стер половину человечества с лица Земли, невозможно совершить в металлической перчатке.
• NASA запустило в космос первый аппарат планетарной защиты DART. Ожидается, что осенью следующего года аппарат изменит орбиту околоземного астероида путем контролируемого тарана.
• Тот факт, что люди стали дольше развиваться, потребовал участия бабушек и дедушек в воспитании потомства. Следовательно, им понадобилось быть физически активными – а это, в свою очередь, помогло им начать жить дольше.
• Американцы испытают одноместную летающую тарелку Zeva Aero, прототип такси.
• Ученые обнаружили янтарь с преждевременно проросшей шишкой. Ранее специалисты видели такое лишь раз:

Научная среда

Физики впервые смоделировали адроны на квантовом компьютере

Физики впервые провели моделирование квантовой хромодинамики на квантовом компьютере и вычислили массы легчайших адронов. Исследователи моделировали не полную теорию, а ее упрощенную версию, описывающую один кварк и живущую в одном пространственном измерении.

Группа канадских физиков под руководством Кристин Муcчик (Christine Muschik) из Института квантовых вычислений Университета Уотерлу провела моделирование упрощенной версии решеточной хромодинамики на паре компьютеров, один из которых – это квантовый компьютер IBM. Реальная хромодинамика описывает шесть кварков и столько же антикварков, каждый из которых имеет три "цвета", и, будучи квантовой теорией поля, определена в трех пространственных измерениях. Для проведения первого моделирования хромодинамики на квантовом компьютере исследователи взяли упрощенную версию реальной теории, которая описывает только один кварк со его античастицей, которые могут находиться в двух цветовых состояниях. Вместо трехмерного пространства физики рассмотрели одномерную решетку, состоящую всего из четырех узлов.

После всех сделанных учеными упрощений, с теорией стало возможно работать аналитически и точно вычислить обе интересующие исследователей массы. Сравнение этих масс с результатами численного счета для разных значений константы связи показало очень хорошее совпадение.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Астроном-любитель нашел карликовую галактику. Ученые пока не решили, какое из двух прорывных открытий она подтвердит

Астрофизики из Университета Суррея и Института астрофизики Андалусии обнаружили, что пятнышко на небе, обнаруженное астрономом-любителем, оказалось принципиально новой карликовой галактикой.

Энтузиаст Джузеппе Донатьелло заметил галактику при изучении общедоступных данных. Его находка была изучена профессиональными астрофизиками под руководством доктора Давида Мартинеса-Дельгадо из Института астрофизики Андалусии – они использовали более четкие изображения, полученные с помощью телескопа "Галилео".

Проведенный чуть позже анализ позволил определить, что эта галактика может быть одним из двух объектов, существование любого из которых сделает ее важным астрофизическим открытием. Согласно расчетам, это либо изолированная карликовая галактика, либо спутник галактики Треугольника (M33). Если верна первая гипотеза, то этот объект – самая слабая полевая галактика из когда-либо обнаруженных. Если она является спутником М33, то это может убедить экспертов в правильности их теорий о том, как формируются галактики.

Дело в том, что вокруг галактики Треугольника теоретически должно быть больше спутников, однако на текущий момент нашли только один. Если эта галактика действительно является спутником М33, это может означать, что существуют и другие спутники-галактики, которые еще предстоит обнаружить.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Какой кот самый красивый? Ученые узнали это с помощью математики

Каждый хозяин считает, что его пушистый любимец – самый симпатичный кот на свете! Но что говорит наука? Можно ли "оценить красоту" кота по стандарту? Ученые знают ответ!

Биологи, занимающиеся изучением кошек, совместно с информационным порталом All About Cats применили "золотое сечение" (математическую концепцию, которая определяет привлекательность через пропорции) к 46 самым известным породам кошек. Так специалисты смогли обнаружить самых эстетически привлекательных животных. В топ вошли норвежские лесные, русские голубые и мэнские кошки. А гималайскую, петерболдскую и персидскую породы ученые отнесли к наименее математически красивым.

В рамках исследования ученые оцени фотографии 46 наиболее известных пород кошек, которые взяли из банка Shutterstock. Авторы проекта оценивали соотношение длины морды, ширины носа, расстояния от макушки головы до зрачков глаз, от зрачков до рта и кончика носа, между внешними уголками глаз, от нижней части ушей до зрачков и подбородка до рта и кончика носа со стандартом "золотого сечения".

Полную версию материала читайте по ссылке.

Почему с возрастом мы хуже понимаем тексты?

Психолингвисты из Центра языка и мозга НИУ ВШЭ выяснили, что при чтении пожилые люди чаще, чем молодые, предсказывают семантические связи между словами на основании не грамматики, а своих знаний о мире. Опора на смысл отдельных слов вместо точного грамматического анализа позволяет быстрее обрабатывать информацию, однако может приводить к ошибкам понимания.

В исследовании приняли участие 349 человек: школьники 13–17 лет, молодые взрослые 20–40 лет и пожилые взрослые старше 55 лет. Оказалось, что подростки и молодые взрослые одинаково активно используют поверхностную обработку при восприятии речи: они неправильно отвечали "пожарный" на вопрос "Кто потушил пожар на складе?" после предложения 3 в 63–68% случаев. При этом пожилые люди ошибались при ответе на этот вопрос еще чаще – в 79% случаев. Таким образом, поверхностная обработка языка появляется уже к подростковому возрасту и увеличивается в пожилом возрасте.

Получается, что опора на поверхностную обработку позволяет нам чуть быстрее обрабатывать информацию. Так что хотя она может приводить к ошибкам понимания, во многих случаях это выгодно и экономит нам время.

Анастасия Лопухина, научный сотрудник Центра языка и мозга, один из авторов статьи

Полную версию материала читайте по ссылке.

Палеогенетики впервые извлекли человеческую ДНК из кальцита

Палеогенетикам впервые удалось выделить древнюю ДНК человека из кальцита. Останки этого мужчины обнаружили в подводной пещере в Германии, где они пролежали более трех тысяч лет. По всей видимости, носители урнопольской культуры использовали это место в качестве святилища.

Развитие молекулярной биологии позволило ученым уже к 1980-м годам проводить исследования материалов, полученных как из живых организмов, так и из ископаемых останков. Первопроходцем в области палеогенетики стал немецкий ученый шведского происхождения Сванте Пэабо (Svante Pääbo), который в 1984 году сумел выделить ДНК древнеегипетской мумии. В 1997 году ученым уже удалось получить митохондриальную ДНК неандертальца, жившего около 40 тысяч лет назад в Германии, а в 2009 – ядерную ДНК неандертальца и митохондриальную ДНК представителя ранее неизвестной популяции древних людей – денисовцев. В конце 2010-х годов палеогенетики научились выделять ДНК не только из костных останков, но и из пещерных отложений.

Останки человека оказались покрыты толстым слоем кальцита, который образовался в результате постоянного капания воды со свода пещеры. Для дальнейшего молекулярного анализа ученые взяли образцы из большеберцовой кости с окружающим их кальцитом. Палеогенетики обнаружили, что человеческая ДНК присутствует не только в образцах костей, но и во всех образцах кальцита. Дальнейшее исследование показало, что ДНК принадлежала мужчине, который относился к митохондриальному гаплотипу J1C1.

Полную версию материала читайте по ссылке.

На Большом адронном коллайдере измерили силу взаимодействия протонов с φ-мезонами

Коллаборация ALICE, работающая на Большом адронном коллайдере, впервые измерила силу взаимодействия протона с φ-мезоном. Это взаимодействие оказалось притягивающим. Результаты помогут разобраться в свойствах конденсатов полей в вакууме квантовой хромодинамики, которые влияют на свойства всех сильновзаимодействующих частиц.

Для исследования свойств вакуума внутри атомного ядра удобно измерять параметры взаимодействия очень короткоживущих адронов, чтобы, родившись в ядре, такая частица успела там же и распасться, провзаимодействовав только внутри ядерного вещества. Одним из таких адронов является φ-мезон, состоящий из s-кварка и его античастицы. Время жизни φ-мезона в вакууме составляет приблизительно 1,5 × 10–22 секунды, тогда как внутри ядра оно примерно на порядок меньше.

Коллаборация ALICE, работающая на Большом адронном коллайдере, представила результаты измерения силы взаимодействия φ-мезона и протона в вакууме. Потенциал извлекался из анализа данных рассеяния протонов и φ-мезонов.

Знаки обоих потенциалов оказались отрицательными, то есть частицы притягиваются. Характерным масштабом длины, входящей в выражения для потенциалов, оказался фемтометр. Вещественная и мнимая части длины рассеяния равны 0,85 ± 0,34 (stat) ± 0,14 (syst) фемтометра и 0,16 ± 0,10 (stat) ± 0,09 (syst) фемтометра соответственно.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Найдены биологические корреляты состояния потока при работе в команде

"Я в потоке", – говорят последователи эзотерических практик и посетители тренингов личностного роста. Есть даже шутка о том, что, заслышав эту фразу, нужно бежать подальше, чтобы адепты не успели "подсветить то, над чем нужно работать" в обмен на немалую "оплату по сердцу". Но шутки шутками, а состояние потока ("flowstate") – довольно популярный предмет изучения в нейронауках. Оно может быть как групповым ("team flow"), так и индивидуальным ("individual flow"). Международная команда ученых из США, Австралии и Японии нашла нейронные корреляты состояния группового потока, который в эксперименте показал свою высокую эффективность для решения задач в команде.

"Поток", вдохновляя людей, оказывает положительное влияние на рабочий процесс, поэтому его часто изучают в спорте, музыке, образовании, работе и играх. Другой вопрос: вдохновляться лучше в одиночестве или надеяться на коллективный разум? Есть ли разница в показателях ЭЭГ во время командного и индивидуального потока? На такие вопросы попытались ответить ученые под руководством Мохаммеда Шехата (Mohammad Shehata), пытаясь воспроизвести состояние потока в лаборатории.

После анализа данных эксперимента исследователи сделали ряд выводов. Они установили нейронный коррелят командного потока, согласующийся с субъективными отчетами – активность коры левой средней височной извилины (L-MTC), которая не активна в индивидуальном потоке. Скорее всего, она играет роль в интеграции информации с социальной активностью. Также командный поток характеризуется лучшей межмозговой нейронной синхронизацией и более глубоким состоянием потока, превращая мозги участников в единый "супермозг" для получения наилучшего результата.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Речь и орудийная деятельность контролируются единым центром в базальных ядрах

Европейские нейрофизиологи изучали, какие нервные центры мозга активируются при решении лингвистических тестов и при орудийной деятельности. Они обнаружили заметное перекрывание активных зон при выполнении заданий этих двух типов: общие зоны располагаются в базальных ядрах переднего мозга. В экспериментах по обучению удалось подтвердить, что речевая и орудийная функции не просто занимают общее пространство в мозге, но и координируются какими-то общими нейронными контурами. Об этом свидетельствует эффект переноса при обучении: тренировка орудийной функции вызывает улучшение результатов по лингвистике, и наоборот – лингвистическая тренировка ведет к увеличению ловкости в манипуляции орудиями. Общая нейробиологическая основа в данном случае говорит в пользу коэволюции в становлении языка и орудийной деятельности.

Проблема взаимосвязи между развитием орудийной деятельности и эволюцией языка – это давний интерес антропологов. Например, хорошо известно, что у детей формирование навыков, связанных с мелкой моторикой рук, способствует обучению речи. Однако природу этой связи ученые пока не до конца понимают. Также трудно выяснить, как она сформировалась. Так как древнейшая орудийная технология – олдувайская индустрия – не снабжена сопроводительными палеоаудиозаписями, антропологам приходится искать обходные пути.

Один из них предлагает экспериментальная антропология, а именно – мастерские по изготовлению "олдувайских" орудий. В серии таких экспериментов нейробиологи в содружестве с антропологами изучали, какие участки мозга управляют производством олдувайских орудий, а также более поздних и, соответственно, более совершенных ашельских орудий. Затем они сравнили картины активации мозга при изготовлении примитивных и продвинутых типов орудий с центрами речевой активности.

На томограммах в лингвистических и моторных тестах выявились общие центры активации в базальных ганглиях. При этом важно подчеркнуть, что были и специальные контроли – движение просто рукой и движение рукой с ограничениями движений. Тест с ограниченным движением был нужен для того, чтобы имитировать ограничения, связанные с удержанием плоскогубцев (выступавших в роли орудия в эксперименте). Эти два контроля отличались картиной своей активации в мозге от той, что получалась при манипуляциях плоскогубцами. И, соответственно, имели мало общего с картиной активации, которая регистрировалась при решении лингвистических тестов.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Ученые открыли первые ферромагнитные квазикристаллы

Международная группа ученых под руководством профессора Рюдзи Тамуры из Токийского научного университета (TUS), профессора Таку Дж. Сато из Университета Тохоку и профессора Максима Авдеева из Австралийской организации ядерной науки и технологии и Сиднейского университета впервые наблюдала дальний ферромагнитный порядок в икосаэдрических квазикристаллах.

В чем суть? Международная группа исследователей во главе с Токийским университетом науки сообщила о дальнем магнитном порядке в квазикристалле с икосаэдрической симметрией, который превращается в ферромагнетизм ниже определенных температур.

Потенциальное применение таких квазикристаллов, правда, пока неясно, ведь до сегодняшнего дня не было замечено никаких особенных физических свойств, указывающих на их дальний квазипериодический порядок – например, дальний магнитный. Вообще, существует четыре основных типа магнитного порядка: ферромагнетизм, антиферромагнетизм, парамагнетизм и диамагнетизм.

Для исследования научная группа подготовила сплавы золота, галлия и гадолиния и золота, галлия и тербия. Используя обычную рентгеновскую дифракцию, они наблюдали образование икосаэдрической квазикристаллической фазы как для Au-Ga-Gd, так и для Au-Ga-Tb.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Эмбрион человека на третьей неделе развития разобрали по клеткам

Британские и немецкие ученые провели перепись клеточных типов в человеческом эмбрионе на третьей неделе развития. Оказалось, что он во многом отличается от мышиных зародышей на той же стадии – например, в нем нашлись клетки крови, заметные в микроскоп. Кроме того, исследователи обнаружили в зародыше предшественников половых клеток – а вот зачатков нервной системы, наоборот, не нашли.

Третья и четвертая неделя внутриутробного развития – самый загадочный из периодов человеческой жизни. На этой стадии многие женщины даже сами не знают о том, что беременны, и тем более редко замечают выкидыши и планируют аборты – а значит, человеческие эмбрионы не попадают в руки биологов и врачей. Поэтому делать выводы о раннем развитии человека приходится, изучая других млекопитающих или приматов.

Авторы работы разобрали эмбрион на отдельные клетки и отсеквенировали их РНК. Это получилось сделать для 1195 клеток, в среднем в каждой обнаружили работу около 4 тысяч генов. Все клетки были генетически здоровы (без хромосомных аномалий) и достоверно принадлежали не матери, а ребенку – он был мужского пола, и в его клетках работали гены с Y-хромосомы.

Исследователи выгрузили все полученные результаты в открытый доступ – получилась база данных по работе генов в раннем зародыше, с которой смогут работать их коллеги, если решат, например, смоделировать эту стадию развития in vitro. Сами же ученые воспользовались этими данными, чтобы выяснить, из каких типов клеток состоял эмбрион.

Так, например, они обнаружили, что на этой стадии клетки внутреннего слоя (энтодермы, из нее потом образуется кишечник) и среднего слоя зародыша (мезодермы, она даст начало скелету, мышцам, сосудам и другим тканям) уже достоверно отличаются друг от друга и от клеток внешнего слоя (эктодермы, из нее получатся кожа и нервная система).

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:

• Эксперимент COSINE-100 не увидел обнаруженной DAMA/LIBRE темной материи.
• В древнем алмазе нашли ранее неизвестный минерал из мантии Земли.
• Оказалось, что кошка знает, где находится хозяин, даже когда его не видит, а только слышит.
• Что-то в центре Млечного пути ускоряет частицы.
• Ученые создали универсальный инструментарий для работы с физикой за пределами Стандартной модели.
• Яндекс создал три мощнейших в России суперкомпьютера. В TOP500 они заняли 19-е, 36-е и 40 места.

Источник