Connect with us

Наука

Российские ученые подтвердили предсказание нобелевских лауреатов 2016 года

Российские ученые подтвердили предсказание нобелевских лауреатов 2016 года

Published

on

Они получили промежуточное состояние вещества между кристаллом и жидкостью

Российские ученые подтвердили предсказание нобелевских лауреатов 2016 года

© Михаил Почуев/ТАСС

ТАСС, 15 января. Российские физики доказали, что твердые вещества могут находиться в так называемой гексатической фазе – промежуточном состоянии между кристаллами и жидкостью. Это подтвердило теоретическое предсказание лауреатов Нобелевской премии 2016 года. Об этом пишет пресс-служба МФТИ со ссылкой на статью в журнале Scientific Reports.

Почти все элементы и химические соединения могут существовать в четырех агрегатных формах – твердом, жидком, газообразном и плазме. Долгое время физики считали, что большая часть твердых тел, в том числе и кристаллов, превращается в жидкость напрямую, если их в достаточной мере нагреть.

Около 40 лет назад физики-теоретики Майкл Костерлиц и Дэвид Таулесс предположили, что на самом деле это не так – превращение твердых кристаллов в жидкость и наоборот протекает через промежуточную фазу, которую они назвали "гексатической".

В 2016 году за это предсказание ученые получили Нобелевскую премию по физике. Однако до недавнего времени ученые не получали однозначного практического подтверждения их теории. Эту задачу решили специалисты ОИВТ РАН и МФТИ, экспериментируя с так называемыми пламенно-пылевыми системами.

Физики создали установку, которая была заполнена аргоновой плазмой. Туда можно было запускать большое количество "пыли" – сферических микрочастиц, которые состоят из полистирола и покрыты тонкой пленкой из никеля. При нагреве или охлаждении такая смесь ведет себя подобно кристаллам твердых веществ.

Облучая их лазером, физики отслеживали, как менялся характер движения частиц в зависимости от взаимодействия их поверхности с плазмой после нагрева. Оказалось, что характер движения и поведение полимерных частиц внутри этого плазменного "кристалла" при его нагреве и остывании полностью совпадали с предсказанием теории Таулесса и Костерлица.

Дальнейшие опыты с плазмой, как надеются физики, помогут им создать новые материалы и найти иные практические применения для теории Костерлица, Таулесса и других ученых, которые внесли большой вклад в изучение переходов между твердой и жидкой материей.

Наука

Физики впервые проследили за аннигиляцией антиматерии внутри протонов

Физики впервые проследили за аннигиляцией антиматерии внутри протонов

Published

on

Благодаря этому ученые надеются лучше понять, почему в протонах различаются доли разных антикварков

Физики впервые проследили за аннигиляцией антиматерии внутри протонов

Аргоннская национальная лаборатория © Eric N Hahn/Shutterstock/FOTODOM

ТАСС, 24 февраля. Американские физики впервые наблюдали, как возникают и исчезают виртуальные частицы антиматерии внутри протонов. Благодаря этому можно будет уточнить, как они влияют на свойства и поведение материи. Результаты исследования опубликовал научный журнал Nature.

"Мы до сих пор плохо понимаем, как ведут себя виртуальные кварки и антикварки внутри протонов и как их присутствие влияет на свойства материи. Пары этих частиц существуют крайне недолго, однако мы проследили за аннигиляцией антикварков. Это приблизило нас к пониманию того, почему их доли в протонах различаются", – рассказал один из авторов работы, научный сотрудник Аргоннской национальной лаборатории Пол Реймер.

Почти все элементарные частицы состоят из небольших объектов, которые физики называют кварками и глюонами. В протонах, нейтронах и других "тяжелых" частицах (барионах) содержится три кварка. Более легких частицах, мезонах, один кварк и один антикварк.

Внутри подобных частиц есть не только реальные кварки, но и так называемое "море" виртуальных частиц – множество непрерывно рождающихся и исчезающих пар кварков и антикварков.

По словам Реймера и его коллег, эти частицы могут сильно влиять на различные фундаментальные свойства частиц, такие как их спин и заряд. Однако точно оценить силу их влияния ученые не могут, поскольку для их "освобождения" и изучения необходимы гигантские температура и энергия, которые существовали во Вселенной только в момент Большого взрыва.

В начале 1990-х ученые попытались косвенным путем выяснить, как подобные "виртуальные" частицы могут влиять на поведение протонов и атомов дейтерия, которые состоят из одного протона и нейтрона. Оказалось, что при низких скоростях движения кварков внутри протонов содержится гораздо больше "нижних", чем "верхних" антикварков, тогда как при высоких скоростях эта пропорция становилась обратной.

Из-за этого физики-теоретики стали спорить, как возникла эта асимметрия в распределении частиц антиматерии и связанных с ними частиц материи, почему она меняется при высоких энергиях и как ее существование может проявляться в свойствах протонов. Реймер и его коллеги сделали большой шаг к разрешению этих споров. Они впервые детально проследили за аннигиляцией антиматерии внутри протонов.

Для этого специалисты Аргоннской национальной лаборатории разогнали большое количество протонов до высоких и низких энергий и столкнули их с мишенью, которая состояла из жидкого водорода или дейтерия. В зависимости от того, какие типы "виртуальных" частиц были внутри протонов в момент их столкновения, в результате кварки и антикварки аннигилировали и возникали мюоны – тяжелые "аналоги" электронов.

Изучив наборы мюонов, которые образовывались в результате подобных столкновений, физики обнаружили, что при повышении или понижении энергии столкновений соотношение разных типов антикварков внутри протонов почти не менялось. С одной стороны, это разрешило проблему существования видимой асимметрии антиматерии внутри протонов, а с другой поставило под сомнение все теории, которые опираются на факт ее наличия.

Реймер и его коллеги надеются, что дальнейшее изучение результатов измерений и новые изыскания теоретиков помогут объяснить разночтения в результатах опытов и понять, как виртуальное море частиц, рождающихся и исчезающих внутри протонов, влияет на заряд, спин и другие фундаментальные свойства всех видимых скоплений материи мироздания.

Continue Reading

Наука

Астрономы нашли облака газа, которые питали первые крупные галактики Вселенной

Астрономы нашли облака газа, которые питали первые крупные галактики Вселенной

Published

on

Эта находка объясняет, почему в первые эпохи после Большого взрыва галактики росли так быстро

Астрономы нашли облака газа, которые питали первые крупные галактики Вселенной

© AP Photo/Petar Petrov

ТАСС, 24 февраля. В созвездии Гидры астрономы нашли древнюю галактику, которую окружают огромные облака из холодного газа и пыли. Их присутствие объясняет, почему в первые эпохи существования Вселенной галактики росли очень быстро. Статью с описанием исследования принял к публикации The Astrophysical Journal.

"Мы открыли первый пример того, как поток газа галактических масштабов снабжает свежей материей очень крупную древнюю галактику. Наши наблюдения показывают, что столь мощные потоки материи всего за миллиард лет могли принести в это скопление звезд столько газа и пыли, сколько нужно для запуска вспышки звездообразования", – рассказал один из авторов исследования, доцент Университета штата Айова (США) Фу Хай.

Первые галактики появились во Вселенной примерно через 300-400 млн лет после Большого взрыва, когда ее материя остыла до температуры, при которой могут формироваться холодные облака из газа. Именно внутри них возникают звезды.

Сначала астрономы предполагали, что первые галактики были относительно небольшими и росли медленно. Последние открытия "Хаббла" и других мощнейших телескопов Земли показывают, что на самом деле это не так. Крупные галактики, которые в десятки раз больше Млечного Пути, появились уже в первый миллиард лет жизни Вселенной. Факт их существования стал очередной большой загадкой для ученых.

Наблюдения за 70 тысячами галактик, которые возникли в первые три миллиарда лет существования Вселенной, позволили Фу Хаю и его коллегам сделать вывод, почему это происходило.

Изучая снимки, которые сделал телескоп ALMA, ученые пытались найти такую галактику, окружение которой "подсвечивалось" бы излучением еще более далекого квазара – активной сверхмассивной черной дыры. Анализируя его спектр, ученые могут оценить, сколько материи находится в так называемом галактическом гало.

Астрономы называют так шарообразное скопление из темной материи, газа и пыли, которое представляет собой часть галактики и окружает те ее области, где находятся звезды, туманности и другие плотные сгустки видимой материи, которые можно увидеть при помощи телескопов. Гало древних галактик давно привлекает внимание ученых, поскольку оно играет важную роль в транспортировке материи из межгалактической среды в их центральные области.

Фу Хай и его коллеги попытались выяснить, есть ли в спектре излучения квазаров, проходящего через окрестности древних галактик, следы потоков материи, которые попадают в гало из межгалактической среды. Изучив огромное количество галактик, Фу Хай и его коллеги нашли всего два объекта, которые удовлетворяли этим критериям. Один из них, галактику GAMA J0913 0107 в созвездии Гидры, они детально изучили. Эта галактика сформировалась через два миллиарда лет после Большого взрыва.

Этот объект привлек внимание ученых тем, что звезды в нем формируются более чем в тысячу раз быстрее, чем в Млечном Пути. При этом через ее окраины проходит свет сразу двух квазаров. Изучив их спектр, астрономы не только подтвердили, что в GAMA J0913 0107 попадает много материи из межгалактической среды, но и измерили ее примерную массу и определили химический состав.

В частности, ученые обнаружили, что эти потоки материи состоят из почти чистого и холодного водорода. Его приток составляет около 100 масс Солнца в год. Такого количества водорода почти на 100% хватает, чтобы запустить формирование звезд и поддерживать его скорость на достаточно большом уровне. Это укладывается в результаты наблюдений за галактиками в ранней Вселенной.

"Из всех 70 тысяч галактик GAMA J0913 0107 единственная, что находится достаточно близко сразу к двум квазарам. Более того, оба квазара оказались расположены на одной и той же стороне галактики, благодаря чему мы изучили эти потоки газа с двух разных углов. Нам очень повезло, что мы впервые нашли и изучили эти газовые "артерии", которые питают сердце этой удивительной галактики в первые эпохи ее существования", – подытожил Фу Хай.

Continue Reading

Наука

Коронавирус заподозрили в провоцировании болезни Паркинсона и слабоумия

Коронавирус заподозрили в провоцировании болезни Паркинсона и слабоумия

Published

on

Однако точного механизма, по которому вирус действует на клетки мозга, ученые выяснить пока не смогли

Коронавирус заподозрили в провоцировании болезни Паркинсона и слабоумия

© EPA-EFE/RONALD WITTEK

ТАСС, 24 февраля. Опыты на обезьянах показали, что в некоторых случаях заражение коронавирусом нового типа приводит к острым воспалениям мозга, а также провоцирует образование белковых клубков, связанных с болезнью Паркинсона и слабоумием. Результаты исследования опубликовал bioRxiv.

Исследования показывают, что коронавирус нового типа (SARS-CoV-2) поражает не только легкие, но и другие ткани – слизистую оболочку носа, пищевод, сосуды и сердце. Это может объяснять, почему многие заболевшие теряют обоняние, испытывают проблемы с пищеварением и сбои в работе кровеносной системы.

Также COVID-19 может вызывать серьезные нарушения в работе мозга, в том числе делирий, который выражается в помрачении сознания и горячечном бреде, временное ухудшение памяти и умственных способностей.

В ходе нового исследования нейрофизиологи под руководством Ингрид Филиппенс из Центра биомедицинских исследований приматов в Рейсвейке (Нидерланды) предположили возможную причину подобных проблем. Они наблюдали за развитием инфекции у четырех макак-резусов (Macaca mulatta) и четырез макак-крабоедов (Macaca fascicularis).

Ученых интересовало, может ли вирус проникнуть прямо в клетки мозга приматов и возникнут ли из-за этого какие-то видимые нарушения в их работе. Ответ на этот вопрос важен, поскольку ученые пока не могут точно сказать, с чем именно связаны некоторые нарушения в работе сознания и памяти заразившихся коронавирусом – с проникновением инфекции в мозг или сбоями в функционировании кровеносной системы.

Чтобы выяснить это, Филиппенс и ее коллеги на протяжении двух недель наблюдали, как менялась работа мозга макак после их заражения SARS-CoV-2. Ученые кормили животных сахаром, который был "помечен" радиоактивным изотопом фосфора. Благодаря этому исследователи могли отследить, какие регионы мозга потребляли этот сахар.

Наблюдения показали, что вирус действительно попал в клетки мозга в самых разных его отделах: например, в мозжечке, в двигательной коре и в гиппокампе. Эти опосредованные результаты ученые затем подтвердили, проанализировав пробы тканей мозга животных на предмет следов РНК вируса в них.

Во всех случаях при проникновении вируса в мозге макак развивалось воспаление и образовывались так называемые тельца Леви – скопления белков, которые обычно возникают у носителей болезни Паркинсона и некоторых форм старческого слабоумия. Эти структуры появлялись даже у тех макак, болезнь у которых не проявлялась внешне.

Пока нейрофизиологи не могут точно сказать, как вирус провоцирует образование этих скоплений белка и способствует развитию воспалений. Тем не менее, как заключают авторы статьи, существование подобных побочных эффектов необходимо учитывать при оценке возможных долгосрочных последствий пандемии COVID-19.

Следует добавить, что статью ученых не рецензировали независимые эксперты и не проверяли редакторы научных журналов, как это обычно бывает в подобных случаях. Поэтому к выводам из нее и аналогичных статей нужно относиться осторожно.

Continue Reading
Advertisement

Последние новости

"Реал" в большинстве обыграл "Аталанту" в матче Лиги чемпионов "Реал" в большинстве обыграл "Аталанту" в матче Лиги чемпионов
Спорт5 часов ago

«Реал» в большинстве обыграл «Аталанту» в матче Лиги чемпионов

Мадридский «Реал» стартовал в плей-офф Лиги чемпионов с победы: в первой встрече 1/8 финала испанский клуб обыграл на выезде «Аталанту»...

Общество5 часов ago

Оператора ФБК Павла Зеленского перевели из СИЗО под домашний арест

Пресненский районный суд Москвы перевел оператора Фонда борьбы с коррупцией (ФБК) Павла Зеленского из СИЗО под домашний арест. Об этом «Медиазоне»...

Общество5 часов ago

На Алтае обвиняемый съел в суде явку с повинной

Прокуратура Республики Алтай утвердила обвинительное заключение по делу о воспрепятствовании правосудию (статья 294 УК) против мужчины, который во время судебного...

Постпред России пообещал ЕС асимметричный ответ на новые санкции Постпред России пообещал ЕС асимметричный ответ на новые санкции
Экономика5 часов ago

Постпред России пообещал ЕС асимметричный ответ на новые санкции

Флаги с символикой Евросоюза у здания Еврокомиссии © РИА Новости. Алексей Витвицкий Читать 1prime.ru в МОСКВА, 25 фев — ПРАЙМ. Москва...

Счетная палата выявила признаки занижения таможенных платежей Счетная палата выявила признаки занижения таможенных платежей
Экономика6 часов ago

Счетная палата выявила признаки занижения таможенных платежей

Вход на зону таможенного контроля Московской областной таможни © РИА Новости. Михаил Воскресенский Читать 1prime.ru в МОСКВА, 25 фев — ПРАЙМ....

Экономика6 часов ago

Счетная палата заявила о занижении таможенных платежей на 98,5 млрд рублей

Счетная палата выявила признаки того, что участники внешнеэкономической деятельности не включают лицензионные платежи в структуру таможенной стоимости. По данным контрольного...

Запуск цифрового проездного для авиапассажиров запланирован на март Запуск цифрового проездного для авиапассажиров запланирован на март
Hi-Tech6 часов ago

Запуск цифрового проездного для авиапассажиров запланирован на март

Работа аэродромных служб в аэропорту Домодедово © РИА Новости. Кирилл Каллиников ЦЮРИХ, 24 фев — ПРАЙМ. Запуск цифрового проездного для авиапассажиров IATA...

МИД призвал ослабить зависимость России от доллара МИД призвал ослабить зависимость России от доллара
Экономика7 часов ago

МИД призвал ослабить зависимость России от доллара

Здание министерства иностранных дел РФ © РИА Новости. Наталья Селиверстова Читать 1prime.ru в МОСКВА, 24 фев — ПРАЙМ. Замглавы Министерства иностранных...

Физики впервые проследили за аннигиляцией антиматерии внутри протонов Физики впервые проследили за аннигиляцией антиматерии внутри протонов
Наука7 часов ago

Физики впервые проследили за аннигиляцией антиматерии внутри протонов

Благодаря этому ученые надеются лучше понять, почему в протонах различаются доли разных антикварков Аргоннская национальная лаборатория © Eric N Hahn/Shutterstock/FOTODOM...

Потанин потерял первенство в списке богатейших россиян Потанин потерял первенство в списке богатейших россиян
Экономика7 часов ago

Потанин потерял первенство в списке богатейших россиян

Владимир Потанин © РИА Новости. Михаил Мокрушин Читать 1prime.ru в МОСКВА, 24 фев — ПРАЙМ. Глава «Норникеля» Владимир Потанин уступил первое...

Популярное