«Голос» бактерий. Запуск БАКа. Затмение на Марсе. Рак и черенковское излучение. Новости QWERTY №212
Из этого ролика вы узнаете, как связан рак и черенковское излучение, как работает новый вид солнечных вспышек, как графен помогает микробиологам, что изменилось в Большом адронном коллайдере и чем полезны затмения на Марсе.
[Музыка]
Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал Qwerty. Меня зовут Владимир. Возможно, Луна не случайно именно такого размера, чтобы ее диск совпадал с диском Солнца во время солнечного затмения. Вот если мы будем находиться на любой другой планете солнечной системы, то проходящие по диску Солнца спутники будут либо больше него, либо меньше.
Сейчас вы видите совершенно несовершенное солнечное затмение на Марсе, и это Фобос проходит по диску Солнца. Польза от этих кадров, сделанных марсоходом Perseverance, не только эстетическая: это самые высоко детализированные изображения, полученные марсоходами. Они позволят уточнить приливное воздействие спутника на недра Марса и его орбиту.
А мы знаем, что Фобос обречен. Он приближается по смертельной спирали к поверхности планеты и через несколько десятков миллионов лет будет либо разорван на кусочки, образовав планетные кольца, либо просто упадет на Марс. Но вернемся к Луне. К сожалению, совпадение размеров — это лишь приятная случайность. Мы оказались в нужном временном промежутке. Видите, Луна отдаляется от Земли? Нет. Если вы думаете на счету, напишите об этом в комментариях.
Ну а мы начнем выпуск самых интересных новостей науки за предыдущую неделю, потому что верим, что даже в это страшное и смутное время каждый должен хорошо делать свое дело. Как обычно, все ссылки на подробности источники будут в описании, и если вдруг что-то не открывается, VPN вам в помощь.
Итак, случилось: Большой адронный коллайдер снова строят и готов к третьему запуску, который продлится четыре года. С 2018 года после второго запуска БАК находился на модернизации и ремонте. На прошлой неделе он ожил благодаря циркулирующему в его 27-километровом кольце пучку протонов. Пока что они движутся на небольшой энергии — примерно половина тераэлектрон-вольт, а энергию в дальнейшем поднимут до 13,6 тераэлектронвольт, в общем-то в два раза больше предыдущих значений.
Также в результате модернизации поднимется и светимость, то есть количество одновременно циркулирующих частиц также в два раза. Это позволит коллайдеру получить новый титул: Большой адронный коллайдер на высокой светимости. Не уверен, как будет правильно называть его сокращенно — БАК.
За счет повышения светимости увеличится количество столкновений в единицу времени, а это значит больше данных. Богу данных, точнее детекторам. Детекторы ATLAS и CMS должны будут получить больше данных, чем за два предыдущих запуска вместе взятых. LHCb, который подвергся реконструкции, получит в три раза больше данных. Ну а ALICE — в целых пять раз больше.
Цель нового запуска очень проста. Во-первых, узнать больше о нашем мире. А так как он сейчас в основном описывается стандартной моделью, то это значит подвергнуть эту модель все более сложным и точным тестам. Во-вторых, заглянуть за пределы стандартной модели с помощью протон-гелевых столкновений. Ну и в-третьих, узнать про физику космических лучей и кварк-глюонной плазмы через столкновение ионов кислорода.
Черенковское излучение — это как голубоватое свечение, возникающее, когда заряженные частицы проходят в некоторой среде со скоростью, превышающей скорость света в этой среде. Оно знакомо астрофизикам, наблюдающим за звездами, и ядерщикам, работающим с реакторами. Черенковское излучение может возникать и в человеческом организме. Бывает так, что протоны, которыми воздействуют на раковые опухоли, движутся быстрее скорости света в теле.
Но что, если черенковское излучение поможет диагностировать рак? В результате научного исследования родились особые устройства, позволяющие замечать черенковское излучение в теле человека. Ранние версии были неудобными, но последняя разработка уже прошла первоначальные клинические испытания. Вот за такой шторкой в таком девайсе и происходит диагностика.
Как это работает? Пациенту вводят радиоактивное вещество, одно из пяти, которое вызывает черенковское излучение. Внутри устройства есть датчик-фиброскоп, который и видит свечение. 96 человек прошли через испытание, при котором параллельно использовался новый метод и классический метод.
По новым методам удалось обнаружить лимфому, рак щитовидки, метастазирующий рак простаты и другие виды. У всех пациентов. Из плюсов: человек не так сильно облучается, как при компьютерной томографии, и набор радиоактивных веществ можно использовать разнообразный, они не только узкие, как при позитронно-электронной томографии. Из минусов: контуры опухоли очерчиваются достаточно неточно.
Скорее всего, этот метод поможет при предварительном, дешевом и быстром диагностировании и определении размеров опухоли, и уже при положительном исходе — добро пожаловать на традиционную ПЭТ. Шансов услышать рыбу у вас гораздо больше, чем бактерию. Ну, разумеется, у нее не то что голосового аппарата, у неё и рта-то нет. Но, тем не менее, бактерии могут издавать звуки, а услышать мы их можем благодаря нобелевским лауреатам: сыроежке Константину Новоселову и сэру Андрею Гейму, а точнее — благодаря графену.
Так вот, если на графене, новую мембрану, естественно толщиной в один атом, поместить кишечную палочку, у которой есть средство передвижения — жгутик, то время от времени жгутик будет ударять по мембране. Это вызывает колебания амплитудой в несколько нанометров. Современные технологии позволяют такие колебания зафиксировать и даже обратить в звук.
Давайте послушаем сначала, как звучит пустая мембрана, а теперь — как звучит живая бактерия на мембране.
[Музыка]
Можно даже представить себе, с какой скоростью крутятся жгутики у бактерий. Но ценность этого эксперимента не в звучании как таковом. Хотя я уже могу себе представить, ребят, увлеченных hard in silence, которые продумывают дизайн нового перформанса.
Нет, дело в антибиотиках. Новые антибиотики тестируют, как ни странно, на бактериях. Кишечная палочка — один из модельных организмов, к тому же нередко вырабатывающий резистентность к антибиотикам. Поэтому она используется и в антибиотиковых тестах. Так вот, если экспериментальный антибиотик действует на бактерию, то её активность снижается, что проявляется и в постукивании жгутиком по мембране — они сокращаются и замирают.
Как оказалось, и этот способ понять, нанес ли антибиотик вред бактерии, срабатывает быстрее, чем другие методы — один-два часа. И в случае положительного исхода выступает тишина. Вы спросите: а что же делать, если у бактерий нет жгутика? У какой-нибудь там микоплазмы. Пока что сказать сложно, но ведь и микоплазмы тоже движутся определенными скользящими движениями, а значит в перспективе можно и для них придумать какой-нибудь детектор.
Для нас уже достаточно привычно звучит термин "сверхновая". На одном из этапов эволюции звезда резко увеличивает свою яркость, выбрасывает огромное количество массы и энергии, оставляет после себя красивую туманность и превращается в белый карлик, черную дыру или в нечто. Но ведь существуют еще и новые, и кило новые, и гипер новые звезды. Разница между ними в массе исходной звезды, в характере и продолжительности увеличения яркости и испускаемых энергии, а также в способе инициации вспышки.
Для новых, например, характерно перетекание вещества одной звезды в двойной системе на другую. Белый карлик в какой-то момент вызывает накопление вещества на всей поверхности карлика, что вызывает глобальный термоядерный взрыв, не приводящий, однако, к уничтожению карлика. Но впервые астрономы зафиксировали новый тип вспышек — микро новою.
Что такое микро ново? Разобраться в этом помог телескоп THIS, наблюдавший за двойными системами. В некоторых двойных системах, состоящих из белого карлика и звезды, примерно равной по массе солнечной, но в 100 раз меньше, а также звезды донора, происходили те же самые процессы, что и в новых. Вещество донора перетекало на белого карлика, но иногда на карликах происходят необычные вспышки.
Светимость карлика увеличивается ненамного — в три раза, всего на несколько часов в оптическом и рентгеновском диапазоне наблюдается истечение вещества, а затем все возвращается к обычному уровню. Чем-то такие вспышки похожи на рентгеновские вспышки нейтронных звезд, поглощающих вещество. Их отличие от новы в том, что масса вещества во вспышке микро новы в целый миллион раз меньше, чем при вспышке новой, хотя и это явно немало. И еще в том, что они гораздо короче.
Дело в том, что в отличие от новы в микро новы вещество скапливается как бы локально вокруг магнитных полюсов белого карлика, если его магнитосфера отвечает определенным параметрам, и вспышка происходит как бы тоже локально и быстро — несколько часов вместо нескольких недель. Неудивительно, что из-за их исключительной быстротечности такие вспышки заметить очень трудно. Но вот уже три мы все-таки смогли зафиксировать.
Думается, что на самом деле это достаточно частое явление. Более подробно про микро новы звезды и не только смотрите в нашем свежем ролике с Кириллом Масленниковым, пулковским астрономом. Щелк по подсказке лучше новостью предыдущего выпуска.
Вы признали новость про то, что опыт ИИ представил не рассеянные дали? Новая версия лучше генерирует изображение по текстовому описанию, чем первая версия. Да еще и обрабатывает дополнительные параметры, типа макросъемка или съемка под водой. Умеет достраивать или заменять существующий объект, умеет на основе исходного изображения создавать множество вариаций в разных стилях и под разными углами. Она настолько хороша, что сейчас уже сложно понять: сгенерировано ли какое-то очень классное изображение нейросетью или на дне часами корпел некий digital художник.
Вот просто взгляните: пикап Tesla, но не так, чтобы кровь из глаз, а красиво, как остальные их машины. 3D render Unreal Engine. Детеныш фенека чихает на клубнику, детализированно, макро, студийный свет. Капли уши подсвечены. Выпускной альбом в стиле шестидесятых с животными, одетыми как люди. Муралы в стиле Дали. Муралы — это такая уличная живопись. Чихуахуа расслабляется запинкой в пивной после работы, фотореалистично, макро фото живой стрекозы, сделанной из закаленного стекла. Кошка в скелетной брони, студийный свет, 35 миллиметров, экстремальная деталировка. Портрет, глаза отражают пламя. Мышь в очках.
Сможете ли вы понять, чья это работа? И нет, я тоже не знаю, что из этого было сделано человеком, если вообще было.
Ну что ж, а на этом на сегодня все. Большое спасибо вам за просмотр! Как обычно, вы можете проголосовать за самую интересную новость этого выпуска в нашем Telegram канале, а также посетить наш уютный чатик. Не забудьте поставить лайк этому видео, если оно вам понравилось, поделиться им с друзьями и подписаться на нас здесь, если вы вдруг этого еще не сделали. И до скорых встреч! Пока.
[Музыка]