Научная среда #99. Почему панды не тупик эволюции, и на какой цвет не летят комары

• Загадочная частица: протон оказался еще меньше, чем считалось.
• Миллионы в секунду: на основе магнитных аномалий создали генератор случайных чисел.
• Свободное движение помогает решать креативные задачи.
• Собаки не могут без человека! Об этом говорит все больше исследований.
• Создан биоэлектронный язык, который может точно измерить сладость продукта.
• Люди с тревожными расстройствами чаще испытывают АСМР и получают от нее удовольствие.

Новости одной строкой

• Дополнительный час сна в среднем привел к значительному снижению потребления пищи среди испытуемых с избыточным весом, причем некоторые съедали на целых 500 калорий меньше в день. До эксперимента они спали менее 6,5 часов.
• Люди с тревожными расстройствами чаще испытывают автономную сенсорную меридиональную реакцию (АСМР) и получают от нее удовольствие.
• Ученые обнаружили, что комары будут лететь к точке, если она будет красной, оранжевой, черной или голубой и если они впервые почувствуют запах CO2. Без газа насекомые в основном игнорировали точки, какого бы цвета они ни были. Тем не менее, они не обращали внимания на зеленые, синие, белые или фиолетовые точки, даже если из них распыляли CO2!
• Беспилотные такси и трамваи появятся в Москве уже в 2022 году в тестовом режиме.
• Олимпийские игры в Китае стали первыми, где практически весь снег сделан искусственно.
• Ударные беспилотники "Сириус" будут иметь модификацию для гражданских поисково-спасательных операций.

Научная среда

Загадочная частица: протон оказался еще меньше, чем считалось

Физики из Боннского университета и Технического университета Дармштадта разработали метод, который позволяет анализировать результаты проведенных ранее экспериментов с высокой точностью. В результате ученые выяснили, что радиус протона на самом деле меньше, чем удавалось вычислить ранее.

Положительно заряженные протоны, согласно современным представлениям, имеют радиус примерно 0,84 фемтометра (10–15 метра). Однако еще несколько лет назад считалось, что они имеют радиус 0,88 фемтометра. Эта, казалось бы, крошечная разница, вызвала большой ажиотаж среди физиков. Все потому, что объяснить это никто не мог. Некоторые эксперты даже сочли это признаком того, что Стандартная модель физики элементарных частиц была неправильной и нуждалась в изменении.

Радиус протона – одна из важных постоянных, которые определяют физические законы. Знание радиуса протона необходимо для понимания структуры окружающего нас мира, проведения экспериментов в ускорителях частиц и даже исследования астрофизических объектов, таких как звезды.

Новая программа позволила ученым принять во внимание ранее исключенную информацию о рождении новых частиц и аннигиляции рожденных пар. В результате исследователи пришли к результату в 0,84 фемтометра вместо ранее предполагаемых 0,88.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Миллионы в секунду: на основе магнитных аномалий создали генератор случайных чисел

Группа физиков из Университета Брауна разработала метод, который потенциально может генерировать миллионы случайных цифр в секунду, используя поведение скирмионов – крошечных магнитных аномалий, возникающих в определенных двумерных материалах.

Открытые около полувека назад, скирмионы вызвали интерес у физиков, так как могли стать ключом к вычислительным устройствам следующего поколения, в основе которых лежит использование магнитных свойств частиц. Эта область известна как спинтроника, и довольно давно ученые пытаются создать устройства на основе ее принципов. В новой работе ученые решили исследовать другое потенциальное применение скирмионов – генерацию случайных чисел.

Почему это важно? Большинство случайных чисел, создаваемых компьютерами, не являются случайными в строгом смысле этого слова. Компьютеры используют алгоритм для генерации случайных чисел на основе исходного числа. Но поскольку алгоритм, используемый для генерации числа, является детерминированным, числа на самом деле не являются случайными.

Исследователи обнаружили, что, когда скирмион удерживается на месте, его размер изменяется случайным образом. Когда одна часть скирмиона плотно прижата к одному центру крепления, его остальная часть прыгает взад и вперед, обтекая два близлежащих центра крепления. Измерение этих колебания в размере делает возможным создание генератора по-настоящему случайных чисел.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Свободное движение помогает решать креативные задачи

Иссякли идеи, сложно решить проблему? В таком случае вам поможет продукт эволюции наших предков – ходьба на двух ногах, но в определенных условиях. По крайней мере, такой совет дают немецкие исследовательницы из Вюрцбургского университета.

Многие из нас замечали, что иногда хочется походить "из угла в угол" во время мыслительной нагрузки. И это естественно. Ведь исследователи установили, что свободная ходьба или любое плавное движение активируют сеть пассивного режима работы мозга (default mode network), иными словами, переводят его в режим "бессознательного мозга", давая доступ к новым идеям. Также их интересовало, есть ли связь между непроизвольным морганием (что отчасти можно отнести к движению) и отражением когнитивных процессов во время моргания. Исследования показали положительную корреляцию между частотой спонтанного моргания и показателями AUT (тест альтернативного использования Гилфорда, используется для оценки дивергентного мышления). Однако ранее никто не оценивал взаимосвязи частоты спонтанного моргания и двигательных ограничений с уровнем дивергентного мышления.

Поскольку в большинстве случаев онлайн-обучение предполагает фиксацию на экране компьютера, количество свободных движений тела, включая движения головы и глаз, значительно сокращается по сравнению с обычным учебным заведением.

Исследователи

Опыты показали, что во время свободной ходьбы или произвольного сидения показатели дивергентного мышления растут. Ученые связывают это с расфокусировкой внимания человека на задаче из-за одновременного постурального контроля за телом, что, как ни странно, приводит к улучшению гибкости ума и расширению фокуса внимания.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Собаки не могут без человека! Об этом говорит все больше исследований

Ученые из Университета Экс-Марсель, Франция, вновь доказали, что собака – лучший друг человека. Согласно новому исследованию, щенки обращаются за помощью именно к человеку, когда сталкиваются с трудностями.

Ученые провели эксперименты с 51 собакой, чтобы посмотреть, что будут делать животные, когда тарелка с едой окажется вне их досягаемости. Каждого щенка незнакомец вел в отдельную комнату, держа тарелку, которую затем помещал на одну из двух полок, до которых собаки не могли добраться.

Затем в комнату запускали хозяев, в этот момент ученые начинали оценивать поведение и вокализацию собак. 22% псов издавали звуки, из них 32% скулили, а 68% лаяли. В общей сложности 68% звуков были направлены в сторону владельца и редко на саму еду.

Исследователи считают, что это говорит о том, что собаки старались привлечь внимание хозяина именно для помощи. Ведущий автор исследования Флоренс Гонет сказала: "Мы обнаружили некоторое вокальное сходство между несколькими собаками, которые лаяли, предполагая, что собаки используют разные типы вокального кодирования, чтобы привлечь внимание".

Полную версию материала читайте по ссылке.

Создан биоэлектронный язык, который может точно измерить сладость продукта

Вероятно, вы замечали, что ваши любимые конфеты могут быть слишком сладкими для ваших друзей. Это нормально, ведь каждый из нас определяет степень сладости по-своему, но как быть производителям?

Новое экспериментальное устройство "биоэлектронный язык" может однажды начать работать на крупных производителей конфет, чтобы помогать им объективно оценивать степень сладости. В настоящее время такие панели тестеров вкуса человека уже используются для оценки сладости и других критериев продуктов питания и напитков. Хотя они способны определять, является ли что-то слишком сладким или недостаточно сладким, оценка все равно оказывается достаточно субъективной.

Ученые из Сеульского национального университета Кореи решили создать копию домена венериной мухоловки (участка языка, чувствительного к сладости). Они собрали бактерии домена и нанесли их на несколько золотых электродов, которые были соединены вместе с помощью углеродных нанотрубок.

Получившийся датчик оказался в 10 миллионов раз чувствительнее, чем существующие системы! В ходе экспериментов его уже использовали для оценки сладости напитков, таких как яблочный сок и подслащенный сахарозой ромашковый чай.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Медленные плазмоны сделали графен аномальным поглотителем

Физики из нескольких стран, включая Россию, обнаружили аномальное поглощение терагерцового света намагниченным графеном. В основе эффекта лежит резонансное взаимодействие сверхмедленных магнито-плазмонных возбуждений с ближним полем, рассеянным контактами образца.

Группа физиков из Германии, России и США при участии Дениса Бандурина (Denis Bandurin) из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ сообщила, что им удалось существенно усилить связь излучения с веществом в образце графена, в котором существуют оба резонанса. Путем тонкой настройки магнитного поля им удалось увидеть гигантский пик в спектрах фотосопротивления, на удвоенной частоте синхротронного резонанса.

Ученые построили теоретическую модель, которая объясняла бы увиденное в опыте. Согласно ей, падающее излучение рассеивается на металлических контактах, подсоединенных к графену, что выражается в появлении ближнеполевых компонент. Большинство из них экранируется графеновыми электронами, однако для частот, кратных циклотронным, происходит пересечение дисперсионных соотношений возбуждений обоих типов. В этом случае групповая скорость плазмонов стремится к нулю, а их плотность состояний резко растет, что увеличивает вероятность поглощения.

Авторы утверждают, что эффект ограничен, по сути, только разрушениями самих плазмонов, а также потерей электронных импульсов. Чтобы убедиться, что описанный механизм на самом деле имеет место, физики изготовили образец, в котором контакты были вынесены за графеновый лист. В этом случае пик в фотосопротивлении действительно исчез.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Астрономы подтвердили существование "блуждающей" черной дыры звездной массы

Астрономы сообщили о первом обнаружении "блуждающей" черной дыры звездной массы при помощи метода гравитационного микролинзирования. Для этого они шесть лет собирали данные с телескопа "Хаббл". Их анализ позволил измерить ее положение, массу, а также скорость движения.

Как правило, обнаружить такие объекты удается, если по соседству с такой черной дырой есть еще одна звезда. В частности, черные дыры звездной массы, входящие в состав двойной системы, обнаруживают по их влиянию на движения своих компаньонов, по характерному аккреционному диску, состоящему из газа звезды, а также по гравитационным волнам, исходящим из таких систем. Однако эти методы не подходят для черных дыр, которые свободно летят в межзвездном пространстве. Единственный метод, применимый в этом случае, – это поиск эффектов микролинзирования, который в случае таких черных дыр довольно слаб.

Группе астрономов при участии Кайлаш Саху (Kailash Sahu) из Института исследований космоса с помощью космического телескопа в Балтиморе, удалось доказать, что за линзирование, обнаруженное ранее в данных, которые поступают с телескопа "Хаббл", действительно ответственна изолированная черная дыра звездной массы. Они не только вычислили ее массу, которая оказалась примерно равна семи солнечным массам, но и определили ее скорость движения.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Сезонные изменения микробиома помогают пандам толстеть на диете из молодых побегов бамбука

Диета больших панд состоит почти исключительно из бамбука. Осенью, зимой и весной панды едят листья бамбука, а летом переходят на более питательные побеги. Однако как панды, которые с точки зрения анатомии являются хищниками, выживают на таком скудном рационе? Китайские исследователи показали, что к бамбуковой диете приспособлен не только метаболизм животных, но и микробиом их кишечника. С помощью пересадки кала панд мышам, лишенным собственного микробиома, авторы определили, что в сезон поедания побегов панды приобретают бактерии, которые помогают набирать жировую массу. При этом бактерии влияют на гены, управляющие различными путями метаболизма липидов, в том числе фосфолипидов, которые нужны для нормальной жизни панды.

Таким образом, авторы предполагают, что микробиом влияет на метаболизм панд следующим образом. В период питания побегами бамбука кишечные бактерии, в том числе C. butyricum, производят масляную кислоту. Она попадает в кровоток и влияет на экспрессию генов циркадных ритмов. Эти гены модулируют экспрессию генов, которые связаны с метаболизмом липидов, увеличивая уровень фосфолипидов в крови и впоследствии влияя на массу тела панды.

Существует миф, что панда – это чуть ли не тупик эволюции: ест странно, размножается редко, да и вообще – толстое и неуклюжее животное. Однако работы, подобные рассмотренной в этой новости, позволяют понять, что большие панды – это отлично приспособленные к своей узкой нише животные. И если люди не разрушат окончательно привычные места обитания панд, то этот вид может существовать и далее.

Полную версию материала читайте по ссылке.

IceCube не увидел магнитных монополей за восемь лет наблюдений

Ученые проанализировали данные нейтринной обсерватории IceCube за 2886 дней наблюдений на предмет регистрации космических релятивистских магнитных монополей. Физики искали характерный свет, который должны были бы излучать частицы с магнитным зарядом при прохождении через толщу антарктического льда. В результате исследователи не обнаружили следов таких частиц в экспериментальных данных и усилили существовавшие ранее ограничения на поток релятивистских космических монополей со скоростями от 0,8 до 0,995 скорости света.

Существование магнитных монополей хорошо вписывается в уравнения Максвелла, если сделать их полностью симметричными относительно электричества и магнетизма. Уместны они и в рамках формализма квантовой механики: Дирак еще в 1931 году представил механизм квантования одновременно электрических и магнитных полей, согласно которому магнитный элементарный заряд может существовать и должен быть в 68,5 раз больше заряда электрона. Существование магнитных монополей предсказывают и некоторые теории Великого объединения (ТВО).

Сам IceCube состоит из 86 связок детекторов черенковского излучения (фотоумножителей), протянутых сквозь один кубический километр антарктического льда, и предназначен для регистрации нейтрино, но способен зарегистрировать и любую другую частицу, испускающую черенковский свет. Поэтому события с магнитными монополями (при их существовании) необходимо выделить из общего числа нейтринных и иных событий. Так, монополь со скоростью выше черенковского порога для льда (0,75 скорости света) должен слабо рассеиваться в среде и однородно испускать большое количество фотонов на всем пути. С другой стороны, ультрарелятивистские монополи (со скоростью больше 0,995 скорости света) при движении сквозь лед рождают много вторичных частиц, которые также порождают черенковское излучение, которым нельзя пренебречь и которое сложно учесть. Поэтому физики пытались найти только те магнитные монополи, скорость которых попадала в диапазон от 0,75 до 0,995 скорости 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:

• Пять сигнальных веществ помогли лягушкам отрастить отрезанные лапы.
• Хаббл рассмотрел слияния галактик.
• Мозг кошек стал значительно меньше после их одомашнивания.
• Американцы разработают портативные атомные часы.
• Странный сигнал из космоса повторяется каждые 18 минут.
• Российскую нейросеть научили по камерам обнаруживать людей, которым стало плохо на улице.

Источник