А еще с его помощью можно проверять теорию относительности Эйнштейна

ТАСС, 22 января. Австралийские ученые создали систему стабилизации лазерных лучей для самого крупного радиотелескопа на планете – SKA. Эта система защитит их от турбулентности земной атмосферы. Благодаря ей лазеры можно использовать еще и для проверки теории относительности Эйнштейна. Статью с результатами исследования опубликовал научный журнал Nature Communications.

"Если установить созданный нами оптический терминал на одном из спутников, то его можно будет использовать для изучения законов природы – например, максимально точно проверить теорию относительности и выяснить, меняются ли фундаментальные постоянные со временем", – объяснил один из авторов работы, физик из Университета Западной Австралии Саша Шедиви.

Сформулированная Альбертом Эйнштейном общая теория относительности предсказывает, что в присутствии гравитационных полей разной силы и при движении с большой скоростью время течет неоднородно. Чем больше гравитация и быстрее движется объект, тем сильнее оно "растягивается". Из-за этого в окрестностях горизонта событий черных дыр или при разгоне до околосветовых скоростей время практически останавливается.

Ученые неоднократно подтверждали это в ходе наблюдений за далекими объектами и экспериментов на орбите Земли, поэтому они не сомневаются, что этот эффект существует. Однако пока не понятно, как это явление действует в микромире, поведением компонентов которого управляют законы квантовой физики, которые не совместимы с теорией относительности во всех ее мыслимых интерпретациях.

Новое исследование Шедиви и его коллег может помочь проверить это. Они разработали систему оптической связи для строящегося в Австралии SKA – самого крупного радиотелескопа в мире.

Как правило, для объединения компонентов оптических и радиоволновых телескопов ученые используют оптоволокно, однако в случае со SKA сделать это проблематично из-за его размеров. Поэтому физики пытаются заменить оптоволокно лазерными излучателями и приемниками, сигнал между которыми передается "по воздуху". Однако из-за того, что атмосфера Земли постоянно движется, на пути лазерного луча возникают помехи. Поэтому передавать информацию на большие расстояния таким образом нельзя. Созданию компактных и быстрых систем оптической связи со спутниками на околоземной орбите мешают те же обстоятельства.

Шедиви и его коллеги решили эту проблему. Они создали систему активной стабилизации лазерного луча, которая подавляет действие турбулентности воздуха на сигнал, корректируя положение зеркал и других оптических компонентов принимающей и передающей установки.

Эту систему ученые проверили на крышах зданий французского Национального центра космических исследований. Они находятся на расстоянии 265 метров друг от друга и при этом соединены высококачественной подземной оптоволоконной линией связи длиной в 780 метров. Собрав компактный набор излучателей и приемников лазерного излучения, пригодных для установки на спутник связи, физики подключили их к этой линии и сравнили качество передачи сигнала через подземную и воздушную линии.

Оказалось, что система активной стабилизации лазерного луча полностью справилась с турбулентностью, защитив передаваемый сигнал от помех и сделав его неотличимым от сигнала, который передавался через оптоволокно. Благодаря этому подобные установки можно будет использовать не только для высокоскоростного обмена информацией между компонентами SKA или между самолетами, спутниками и наземными станциями связи, но и для решения других задач.

В частности, системы стабилизации луча позволят очень точно измерить, как гравитация растягивает вырабатываемые волны от лазера, благодаря чему можно будет изучить природу эйнштейновского замедления времени. Также эта система может помочь в поисках темной материи и в оценке того, как время влияет на значение постоянной тонкой структуры и ряда других важнейших фундаментальных констант.

Источник: tass.ru

Поэтому ученые рекомендуют руководству репродуктивных клиник задуматься о дополнительных мерах безопасности

ТАСС, 22 января. Биологи обнаружили, что клетки эмбрионов на ранних стадиях развития очень уязвимы для коронавируса нового типа, если его частицы смогут проникнуть в утробу беременной. Статью с результатами их наблюдений опубликовал сайт bioRxiv.

В феврале 2020 года китайские биологи обнаружили, что коронавирус нового типа (SARS-COV-2) может заражать клетки плаценты беременных женщин. Поэтому ученые стали подозревать, что возбудитель COVID-19 может распространяться внутриутробно, проникая в формирующийся организм ребенка через плаценту.

С другой стороны, дальнейшие исследования показали, что подобные случаи происходят редко. Вдобавок пока ученые не зафиксировали видимых последствий проникновения коронавирусной инфекции внутрь тканей плода. Из-за такой неопределенности ученые так и не пришли к однозначному мнению о том, опасен ли SARS-CoV-2 для еще не родившихся детей.

Молекулярные биологи под руководством Маурисио Монтано из Института Гладстоуна (США) попыталась выяснить это, экспериментируя с дефектными эмбрионами и аналогами частиц SARS-CoV-2. Биологов интересовали две вещи – есть ли на поверхности эмбриональных клеток рецепторы ACE2 и TMPRSS, критически важные для распространения коронавируса, а если да, могут ли фрагменты оболочки SARS-CoV-2 проникать внутрь них.

Ответ на оба этих вопроса оказался утвердительным для всех дефектных эмбрионов, полученных от доноров с самыми разными этническими корнями. Их клетки действительно вырабатывали большое количество молекул белков ACE2 и TMPRSS, а "муляжи" частиц коронавируса легко проникали внутрь них и вызывали массовую гибель, несмотря на отсутствие у них способности к размножению.

Эти результаты, по словам ученых, говорят, что эмбрионы будут особенно уязвимы для коронавирусной инфекции на первых стадиях развития, когда их уже не защищает особая гликопротеиновая оболочка, которая окружает неоплодотворенные яйцеклетки, а плацента и своя собственная иммунная система еще не сформировались.

Поэтому ученые предлагают задуматься руководству репродуктивных клиник, в которых проводят процедуру искусственного оплодотворения яйцеклеток, ввести дополнительные меры предосторожности, а также детально изучить, к каким последствиям приводит проникновение SARS-CoV-2 в зародыши различных модельных животных.

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.

Источник: tass.ru

Ученые считают, что некоторые цепочки нейронов в мозге во время сна почти полностью перестают синхронизироваться друг с другом, несмотря на активность даже большую, чем во время бодрствования

ТАСС, 22 января. Нейрофизиологи детально проследили, как меняется активность мозга человека во время разных фаз сна, с помощью магнитно-резонансных томографов и электроэнцефалографов, которые не мешали добровольцам спать. Статью с описанием исследования опубликовал научный журнал iScience.

"Мы проследили, какие цепочки нейронов включались во время разных фаз сна и как часто они это делали. Оказалось, что во время засыпания общая активность мозга постепенно падает, однако разнообразие связей между разными его регионами увеличивается. Мы считаем, что это указывает на нестабильность мозга во время этой фазы сна", – рассказала Анджали Тарун, один из авторов исследования, нейрофизиолог из Федеральной политехнической школы Лозанны (Швейцария).

Существует два типа сна – быстрый и медленный, которые постоянно сменяют друг друга. Сначала идет фаза медленного сна, то есть состояние максимального покоя, при которой организм восстанавливает силы, а мозг "упорядочивает" воспоминания.

Через некоторое время человек переключается на быструю фазу сна. В это время глаза начинают быстро хаотически двигаться, мышцы переходят в рабочий режим, однако при этом все тело цепенеет, благодаря чему предотвращаются непроизвольные движения. Ученые предполагают, что во время быстрого сна люди видят самые яркие сны.

Фазы сна изучают с помощью электроэнцефалографов и других диагностических приборов, которые не мешают добровольцам спать, но не дают полной картины изменений работы мозга во время обеих фаз и перехода между ними. Поэтому пока ученые не знают, какие цепочки нейронов управляют обеими стадиями и связаны ли они между собой. Первые данные такого рода получили Тарун и ее коллеги.

Для своего исследования они приспособили функциональные магнитно-резонансные томографы. Как правило, подобные приборы очень сильно шумят во время работы, из-за чего участники исследования зачастую не могут заснуть. Однако ученые обошли эту проблему.

Благодаря специально созданной методике ученые с помощью МРТ и ЭЭГ проследили, как менялась работа мозга трех десятков спящих добровольцев в течение более двух часов. Оказалось, что уровень дезорганизации мозга постоянно увеличивался во время обеих фаз сна и быстро падал после пробуждения. Это было характерно как для тех цепочек нейронов в коре мозга, которые отвечают за работу сознания, так и для областей мозжечка, связанных с координацией движений и определением своего положения в пространстве.

По словам авторов исследования, подобные изменения работы мозга во время сна говорят, что цепочки нейронов почти полностью перестали синхронизироваться друг с другом, несмотря на то, что уровень их активности в некоторых фазах сна стал даже выше, чем он был во время бодрствования.

Ученые пока не могут сказать, почему это так происходит. Однако эта особенность показывает, что сознание человека не сконцентрировано в одной точке мозга, как считали некоторые нейрофизиологи, а представляет собой продукт сложных взаимодействий между разными цепочками нейронов. Тарун и ее коллеги надеются, что дальнейшее изучение того, как меняется характер их активности во время сна, поможет выяснить устройство сознания и понять, как оно работает.

Источник: tass.ru