Самая низкая температура и жизнь нейтрона. Новости науки QWERTY №190
Из этого ролика вы узнаете, сколько живет нейтрон в дикой природе, что делала древние постройки такими прочными, как предсказывать dimes, какой рекорд самой низкой температуры и что дает симбиоз с водорослями.
[музыка]
Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал QWERTY, а меня зовут Владимир. Каждая 4 октября канадка Рук Гамильтон будет отмечать свой второй день рождения. Проснувшись ночью от грохота, она увидела, что над ее головой в потолке красуется дыра. На подушке в нескольких сантиметрах от нее лежит угольно-черный пришелец из космоса, причем, достаточно внушительного размера - тела 300. Конечно же, это был метеорит, скорее всего, не особо ценный из обычных хондритов, но для Рут его ценность определяется явно не его классом, а пришельца возрастом, возможно, в миллиарды лет. Она оставила себе, как гром среди ясного неба, как метеорита.
Твои подушки - выпуск самых интересных новостей науки за предыдущую неделю, и как всегда, абсолютно безопасна и полезно. Все ссылки на подробности и источники будут, как всегда, в описании.
Получится ли у вас сходу назвать самую низкую температуру, которую когда-либо получали в лаборатории? Температура, при которой тепловая энергия движения молекул и атомов равна нулю, ниже которой просто не бывает. Думаю, помните - это минус двести семьдесят три целых и пятнадцать сотых градуса по Цельсию. Почти, потому что дьявол в деталях. И дойти ровно до абсолютного нуля у нас ни разу не получилось - это запрещает термодинамика. Но бесконечно приближаться к нему мы пока в состоянии рекордов. Здесь поставили в вагон и маленькую тележку, и последний рекорд не добрался до абсолютного нуля всего лишь на 38 пика Кельвинов (38 сотых градуса).
Как сухих лением, основой для эксперимента стали линзы из квантового газа, второй составляющей стала Бременская башня падения. Высотная башня в центре исследования микрогравитации, в которой есть 120 двухметровая труба, благодаря которой можно создавать невесомость почти на 10 секунд. Для начала на вершине башни создали облако из атомов рубидия. Облако удерживала магнитная ловушка, которая одновременно служила и материально-волновой линзой, фокусирующей атомы.
Мы облака в конденсат Бозе-Эйнштейна, таким образом, понижая его температуру. Ну а потом ловушку отключили, позволяя атомам разбегаться в разные стороны во время свободного падения с башни, что понизило их температуру еще больше. Детекторы в башне фиксировали кинетическую энергию атома в облаке во время падения. Весь процесс занял две секунды, но этого хватило, чтобы установить мировой рекорд. Исследователи говорят, что если немного поменять условия эксперимента, например, уменьшить количество атомов в облаке, то можно будет еще немного снизить температуру. А вообще этот эксперимент может помочь в исследовании теории гравитации на квантовом уровне.
Сколько живет нейтрон в дикой природе? Удивительно, но столько же, сколько и в неволе. Свободный нейтрон распадается на протон, электрон и нейтрино - это так называемый бета-распад. Время жизни нейтрона до распада очень важно для ученых, в том числе потому, что может объяснить, как развивалась вселенная после Большого взрыва, как образовались самые первые атомные ядра. Также это помогает найти огрехи в нашей модели субатомной вселенной.
Они, как суслики, мы знаем, что они есть, но их пока не видно. В ядерной лаборатории Лос-Аламоса удалось в два раза уточнить предыдущие оценки длительности жизни свободного нейтрона. Ученые говорят, что их метод задаст новый золотой стандарт для подобных измерений. Для этого они использовали аппарат, работающий с ультра холодными нейтронами. Их температура снижается почти до абсолютного нуля в емкости, напоминающей в ванну, выложенную 4-мя тысячами магнитов, где нейтроны левитируют, сопротивляясь гравитации.
Казалось бы, все проблемы - просто удержание нейтронов в бутылочной ловушке и считывание их. Но нейтрон живет в среднем около 15 минут, и все это время нужно поддерживать их в глубоком температурном минимуме, то есть замедлить, контролировать потери, обеспечить корректную работу детектора - в общем, технически сложно. Далее, после промежутка времени от 30 до 90 минут физики замеряют количество выживших нейтронов. Весь эксперимент длился целых два года, и за это время в эксперименте поучаствовали 38 миллионов нейтронов. Время жизни свободного нейтрона смогли уточнить с рекордной малой неопределенностью в тридцать четыре сотых секунды и составила она 870 целых 75 сотых секунды.
Точность измерения оказалась в два раза выше предыдущей. И, кстати, помимо некоторых нюансов стандартной модели, на понимание которых нацелена вот это уточнение, она еще может помочь углубиться в идею, вынашиваемые некоторыми физиками о том, что нейтрон распадается в том числе с появлением темной материи.
Хорошо, что египетские мумии не должны были платить взносы на капремонт, иначе бы проклятие мумии имело совсем другое значение. Современному человеку долго проклинать никого не придется, потому что современные постройки в основном и в подметки не годятся по долговечности древних.
Вот взять памятник древнеримской архитектуры - гробницу Цецилии Метеллы, критики дочери одного из консулов. Это сооружение возвели лет за 50 до рождения Христа на третьем километре Аппиевой дороги в Риме. Диаметр 29 метров, высота 21. В 11 веке из гробницы сооружений превратили в оборонительную башню, достроив ее у зубцы, а в 14 веке к ней пристроили замок.
Само здание сложено из крупных камней, скрепленных бетоном, в облицовке используется травертин. Вот так выглядит кладка, которую не победили две с лишним тысячи лет. Вопрос, который вертится у вас на языке, предугадать несложно - что не так с этим бетоном? Ведь нормальный бетон не будет ждать столько времени, чтобы раскрошиться.
Современник башни писал, что толстые стены из вулканического камня и кирпича, соединенные раствором из извести и вулканической цифры, то есть пористых обломков кристаллов, образующихся при извержениях вулканов, способны противостоять времени, что в общем-то доказывают и другие дошедшие до нас древней постройки. Но все же механизм уникальности древнего бетона, если заглянуть глубоко в его структуру, таков: это самая цифра содержит в себе летучий магматический минерал, богатый калием.
Если намочить такую укладку дождем или грунтовой водой, или просто сыростью (а это в избытке в районе той башни), калий понемногу растворяется и выделяет калий. Для современных бетонов, приготовленных на основе цемента, это было бы смертельно - калий вызвал бы образование расширяющегося геля, раздирающего кладку. Но в древнем бетоне, использующем другие вяжущие вещества, калий растворялся и переформировался, вяжущие вещества образуя в них на кристаллические структуры.
А из-за этого размер зерна в бетоне уменьшается, усиливая внутренние сцепления. При этом объем бетона не изменяется, что крайне важно, так как кладка при этом не разрушается. Выходит, что древний бетон мало-помалу в течение 2 тысяч лет сам залечивал сам себя через образование новых структур. Вода и вулканические материалы стали залогом его долголетия.
Ну что ж, воды у нас как бы в избытке, осталось только найти вулканы поблизости. Вообще всем будет сказочно, немцы, от которого так многие сходят с ума. Но если вспоминать старый анекдот, зовут Альцгеймера. И болезнь Альцгеймера является одной из основных причин появления деменции в пожилом возрасте.
Самое неприятное, что распознать симптомы болезни на ранних стадиях очень сложно - ну, подумаешь, забыл, зачем шёл на кухню. Но когда все становится очевидным, лечиться зачастую слишком поздно. Поэтому знать о приближении проблем, конечно, хочется заранее. Ученые говорят, что есть метод, способный помочь с этим - это анализ крови на специфические микро-РНК.
Это такие короткие последовательности нуклеотидов - у тех же частичек, из которых сделаны РНК. Некоторые микро-РНК связаны с развитием деменции, а точнее, с нарушением когнитивных способностей. Выяснили это через череду тестов на мышление и соответствующую концентрацию разных микро-РНК в крови испытуемых.
Три кластера микро-РНК показывали четкую взаимосвязь с когнитивными способностями. Эти микро-РНК нарушали работу генов, связанных с нейропластичностью мозга, и приводили к трудностям в мышлении. Впоследствии то же самое тестирование провели с мышами, и у них тоже нашли микро-РНК, связанные со способностью к мышлению.
Если сопоставлять найденный у мышей проблемные микро-РНК с человеческими генами, то три мысленных микро-РНК соответствовали человеческим и могли нарушать работу человеческих генов, связанных с мышлением. Интересно, что если у мышей вывести из строя эти микро-РНК, то проблема с нарушением работы генов прекращается, и когнитивные способности улучшаются практически до нормального мышиного состояния.
То есть это один из способов лечить деменцию и Альцгеймера, и в то же время это маркер, лакмусовая бумажка, способная предсказать предрасположенность к заболеванию.
Это хороший видя двойную жизнь лягушки. Стали пользоваться различными способами дышать и через жабры на стадии головастика, и легкими, и через кожу - и этого им было достаточно. Но ученые посчитали, что троицей не обязательно ограничиваться, и человек может и титр обрез оформить четвертый способ дыхания.
Внедрили головастиком африканской лягушки симбиотический, соединив их с фотосинтетическими водорослями. Гипотеза была такой: водоросли могут производить достаточно кислорода, чтобы насыщать организм. Никакой научной фантастики, в конце концов, живут же зеленые водоросли в анемонах, губках и кораллах, подпитывая их кислородом.
Команда ученых внедрила в сердце головастиков зеленые водоросли и цианобактерии. С ударами сердца, распространяясь по сосудам, водоросли достигли мозга, окрасив его в зеленый. Ну а свет, пролившийся на головастиков, заставил водоросли производить кислород и накачивать его в соседние клетки.
Теперь нужно было проверить, а достаточно ли этого кислорода для нормальной жизнедеятельности. И ученые поиграли в голову профессора Доуэля, отделив голову головастика и поместив ее в бассейн с питательными веществами. После того, как весь кислород из бассейна откачали, нервная активность прекратилась.
Ну, нечем дышать голове головастика. Но после освещения головы нервная активность возобновилась через 15-20 минут, что примерно в два раза быстрее, чем если бы ученые попытались просто насытить бассейн кислородом без водорослей. Выходит, что водоросли смогли дать нужное количество кислорода мозгу.
Ученые сказали, что это очень красивый подход, и, вероятно, в данном формате он вряд ли получит применение, но он может дать начало другим исследованиям, например, как долго такие водоросли могут жить в организме и не вредны ли они для своего хозяина. В любом случае, уверен, что в будущем такие жабросли найдут мне одно применение.
Если у вас вариант, напишите об этом в комментарии.
Самой интересной новостью прошлого ролика стала новость про то, что мутация в гене RED, как и чем Пэтри, защищают его носителя, в основном мышей и некоторых обезьян, от ВИЧ, и что ученым удалось создать модификацию этого гена, работающий в лаборатории в человеческих клетках. Нюанс в том, что для внедрения защиты в человеческий организм его пришлось бы генетически модифицировать, и сразу вспоминается хозяйка: генетически модифицированный двух девочек, изменив Энгельсе Север 5, таким образом, что они гипотетически приобрели защиту от ВИЧ.
Первым генномодифицированным людям на Земле близняшка Лулу, и над тем временем скоро уже три года, и к великому сожалению мы ничего не знаем о них или их родителях от зенкую - еще год до конца трехлетнего тюремного срока за эксперименты над людьми. Я думаю, что эволюционные процессы в развитии человеческого общества в конце концов приведут к тому, что шок от подобных историй сменится недоумением от того, что раньше могло быть как-то иначе.
Ну что ж, а на этом на сегодня все! Большое спасибо вам за просмотр. Оставляйте свое мнение в комментариях, например, насчет жабросли. Делитесь этим видео со своими друзьями, но проголосовать за самую интересную новость выпуска вы можете в вашем Телеграм-канале. Что ж, ждем ваших подписок, лайков и щелкните, пожалуйста, колокольчик. До скорых встреч! Пока!
[музыка]