Дружба вампиров и фотонные кольца черной дыры. Главное на QWERTY №118
[музыка]
Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал QWERTY, а меня зовут Владимир. Мы представляем вам выпуск самых интересных новостей науки прошедшей неделе.
И в этом ролике больше информации про фидерный электрический резонанс, фотонные кольца черной дыры, видел из работающего нейрона, возникновение дружбы у вампиров, измерение массы отдельной молекулы.
Лучше новость у предыдущего выпуска стала новость про случайное применение ядерного электрического резонанса на практике. Ученые сделали то, что не удавалось никому на протяжении пятидесяти восьми лет. Подробности при щелчке по подсказке.
Способность контролировать спин атома при помощи электрического поля немагнитного, как мы уже привыкли, в перспективе открывает путь к новому типу квантовых компьютеров, работающих со спинами отдельных атомов. Спин – это квантовая величина, отражающая собственный момент импульса частицы, нечто вроде количества вращения. Причем спин может принимать только строго определенные значения. Долго сохраняет свое состояние, и поэтому он подходит для использования в качестве квантовых битов.
Используемый в эксперименте изотоп сурьмы имеет большой спин 7/2, и вообще сурьма – это достаточно большой элемент. Если бы на ее месте был фосфор, то взрыв антенны означало бы конец эксперимента однозначно. Но с сурьмой эксперимент продолжился и дал замечательные результаты.
Кстати, Андреа Морелло по странному стечению обстоятельств был не осведомлен о теоретических выкладках 58-летней давности. Он не знал, что ядерный электрический резонанс был открыт на бумаге до него. Думаю, он был несколько разочарован. Хотя тот факт, что впервые над изотопом сурьмы был установлен квантовый когерентный контроль при помощи обыкновенного электронного устройства, немного удивляет.
Фотография тени черной дыры – это признанный научный прорыв предыдущего года. И точно так же, как фотографию, скажем, Сатурна, сделанную при помощи любительского телескопа, можно улучшить, усовершенствовав оборудование, так и фотографию черной дыры тоже можно улучшить.
А вот с помощью каких методов мы сейчас расскажем. На этой фотографии мы видим именно тень, а внутри светящейся области горизонт событий черной дыры еще примерно в два с половиной раза меньше по размеру, и естественным мы его не видим, потому что свет, проходящий по кромке черной дыры через горизонт событий, не попадает в наши телескопы. У него совсем иная траектория – очень искривленная.
Но вокруг горизонта событий находится фотонное кольцо. Вот так выглядит компьютерная симуляция. Видно, что она состоит из ряда суперкольцев. Эти кольца – это ряд вложенных друг в друга изображений вселенной. Каждое кольцо формируется потоком фотонов, сделавших некоторое количество полуоборотов вокруг черной дыры. Чем ближе к черной дыре, тем кольца тусклее.
Но разрешение имеющегося изображения недостаточно, чтобы их увидеть. Да и слишком яркий аккреционный диск засвечивает изображение, отражается в этих кольцах и всячески мешает. А кольца могли бы многое рассказать о массе, размерах и вращении черной дыры.
Расчеты говорят, что увидеть их реально, но только не при помощи телескопа горизонта событий, существующей сети радиотелескопов и станции интерферометрии. Нужна большая база и увеличение частоты радиотелескопов.
Самый лучший вариант – если запустить телескоп в точку Лагранжа на земной орбите, в полутора миллионах километров от Земли, работающий в связке с земными инструментами. Это расстояние и будет новой сверхширокой базой. Тогда мы должны разглядеть как минимум три кольца. Если разместить телескоп на орбите Луны или на самой Луне, то кольца будут видны.
А для самого начала, чтобы разглядеть одно кольцо, можно запустить телескоп с более высокой частотой на земную орбиту. Думается, что ученые пойдут на это – уж слишком велик соблазн развить успех.
Ну и даже по тесте теории относительности с данными совершенно нового уровня.
В эфире ваша любимая рубрика «Заглянем в микромир». На этот раз будем отслеживать прохождение сигналов в нервных клетках. Как обычно, впервые и как обычно, с беспрецедентным разрешением.
В Беркли создали новую камеру, способную захватывать миллисекундные электрические пульсации в нейронах. В основе технологии лежит двухфотонная флюоресцентная микроскопия и оптическое лазерное сканирование, объединенные в микроскоп.
В данном случае это участок коры головного мозга мыши. Технология приема сигнала при помощи электродов захватывающих сигналы, но не способных отследить их движение в другие области, не идет ни в какое сравнение с новой методикой.
С этой технологией можно наблюдать за нарушениями прохождения нервных сигналов, возникающих при различных заболеваниях. Нейрон может принимать десятки и сотни тысяч сигналов из соседних клеток, включая те, которые не приводят к возбуждению нейрона, но они добавляют свой вклад в общую картину, приводя в итоге к крещендо, заставляющему нейрон активироваться.
Заглянуть внутрь мозга можно при помощи зондов, которые прикрепляются к определенным клеткам и становятся флюоресцентными при изменении окружения. Зонды подсвечиваются двухфотонным лазером, который заставляет их светиться или флуоресцировать, если они были активированы. А свет поглощается микроскопом и комбинируется в изображении, показывающем изменения напряжения или присутствие особых химических элементов, ионов кальция, например.
Трехмерное изображение тоже можно получить, стоит только добавить технологию фокусного сканирования. В итоге мы имеем картину изменения сигнальных концентраций кальция и напряжения во время прохождения сигнала.
Ученые заглянули вглубь мозга на 650 микрометров, а площадь охвата составила 5 квадратных миллиметров – это почти четверть полушария мышиного мозга. Окошко в мозг и высокоскоростная камера – и мир как на ладони.
Интересное исследование прилетело из Германии и США. Там исследовали вампиров. Оказывается, что механизмы возникновения дружбы у вампиров примерно такие же, как и у людей.
Стать друзьями непросто. Все начинается с малого, с инвестирования незначительных доз времени и ресурсов. Ведь если посвятить себя человеку сразу полностью, велик риск ошибиться и растратить ресурсы впустую. Поэтому по первости люди не часто и не близко общаются. Затем, по мере получения обоюдной выгоды, отношения становятся все стабильнее, эмоциональнее и объемнее, пока вы не начинаете ассоциировать себя с героями сериала «Друзья».
Но как дружат животные? Вы уже, конечно же, догадались, что вампиры – это не Вентру или Носферату, это обычные вампиры летучие мыши десман, и они умеют формировать прочные социальные связи, попросту говоря, дружить.
Эксперименты должны были установить порядок возникновения дружбы. Крепость дружбы определялась готовностью вампиров подкармливать друг друга при недостаточности еды.
Сначала животных разделили на две группы. Первым дали достаточно времени и жесткие условия, которые сплотили их и привели через ухаживания и груминг к подкармливанию, то есть к дружбе. Другим же дали всего лишь две недели, которых, конечно же, ни на что не хватило.
Затем мыши разбили на пары, по одной особи с каждой группы. Во второй стадии сформировали четверки, в каждой из которых была крепкая пара. А в третьей итерации объединили всех вместе, плюс на рождавшихся за 15 месяцев эксперимента детенышей.
Итог со знакомыми вампиры делили с едой охотно в 50 процентах случаев, с незнакомыми – неохотно всего в десяти процентах случаев. А вот ухаживание и груминг – это, пожалуйста, с незнакомыми сколько угодно, ведь это гораздо менее затратно. Это всего лишь подготовка к чему-то более серьезному.
Так что все, как у людей. Чем кормили кровью?
Следующее открытие, скорее всего, в полном объеме будет оценено несколько позже. Сами исследователи говорят, что это на самом деле прорыв. Они научились взвешивать отдельную молекулу. Достигается это путем модификации обыкновенного масс-спектрометра и добавления специального программного обеспечения.
Масс-спектрометрия работает вот так: нейтральные частицы не имеют заряда, поэтому воздействовать на них полем электрическим или магнитным не получается. Но если убрать несколько электронов, всё меняется. Под воздействием палитры, которой частицы отклоняются, а зная заряд по отклонению от прямолинейного движения, можно вычислить массу.
Но когда имеешь дело с огромными белковыми молекулами со сложной структурой, эта история сильно перри усложняется. Заряд после ионизации не очевиден, и приходится работать с целыми пачками молекул. Измеряют общее значение и затем обрабатывают огромные массивы данных.
Физики из Утрехта впервые применили арбитр для измерения массы отдельной молекулы. Обычно этот небольшой инструмент – составная часть масс-спектрометра, работает с несколькими молекулами сразу, которые вращаются вокруг него центрального электрода. Но новые цели требуют новых решений.
В эксперименте арбитр выдавал два значения: амплитуду, которая связана с зарядом частицы, и чистоту, которая отражает отношение заряда к массе. Компьютерная обработка значений дает однозначную массу молекулы.
Данные эксперимента хорошо ложились на ранее полученные числа известных тестируемых молекул. Эта установка может работать с белками и с антителами, и с вирусами, и, скорее всего, её будут очень сильно ждать генетики для генной терапии, потому что она может с большой точностью предсказать, был ли поглощен нужный ген вирусом для дальнейшего переноса его в объект генной терапии.
Ну что ж, а на этом сегодня все! Большое спасибо вам за просмотр. Проголосовать за самую интересную новость можно при щелчке по подсказке. Ставьте лайки, пишите свои комментарии, делитесь этим видео со своими друзьями. Не забудьте подписаться на QWERTY здесь, на Ютубе, в Инстаграме и Телеграме.
До скорых встреч! Пока!
[музыка] Вот.
[музыка]