Новый тип нейронов и прорывной метод ускорения частиц. Главное на QWERTY
[музыка] Рад приветствовать вас на научно-популярном канале QWERTY. Меня зовут Владимир, и это выпуск самых интересных новостей науки прошедшей недели. В этом ролике: новый тип вируса Эбола, тепловая бомба в Северном Ледовитом Океане, пробоина в МТС и многое другое. Все подробности будут, как всегда, по ссылкам в описании.
Самой интересной темой прошлого выпуска вы посчитали симуляцию фазовых топологических переходов на квантовом компьютере. Давайте будем честными, это звучит так, как будто квантовые компьютеры уверенно проникают в нашу жизнь со всеми их суперпреимуществами: квантовая суперпозиция, квантовое туннелирование, квантовая запутанность и всё такое. Но вы же не это. Вы хотите, правда, того, чего вы хотите? Полноценного квантового десктопа у нас не будет еще долго.
Вы видели D-Wave в 2000 кубов? Это шкаф размером с мэйнфрейм 60-х, да к тому же охлаждающийся жидким гелием до почти абсолютного нуля. Но с другой стороны, первые классические компьютеры начинали очень похоже. От квантовых компьютеров сейчас не ждут чего-то необычного, они просто способны моделировать квантовые состояния сложных физических или биологических систем, у которых огромное количество вариаций на каждую составляющую их частичку.
Классические компьютеры здесь сдаются буквально на первых шагах, а квантовые алгоритмы способны решать эти задачи за приемлемое время. Еще одной фишкой для них становится шифрование и квантовый интернет, не поддающийся взлому и перехвату. Ярким примером стал подбор закрытых ключей для алгоритмов шифрования с открытым ключом Telegram.
Скажем, чтобы разложить на простые множители число из 250 знаков, а именно это нужно злоумышленнику, чтобы прочитать ваше сообщение, состоящее из какого-нибудь дурацкого emoji, тысячи обычных компьютеров будут работать, но лет 800 тысяч, а квантовый компьютер из нескольких тысяч кубитов справится в течение дня, наверное. Но квантовая защита, квантовое шифрование будут уже неуязвимыми.
Что можно сказать с уверенностью — уже скоро, с приходом коммерческих квантовых компьютеров в сфере физики, биотехнологии, машинного обучения, кибербезопасности должно попереть. Ну и конечно, вас интересуют итоги опроса о потреблении алкоголя. Из общего числа проголосовавших — это чуть более тысячи человек, 38 процентов признались, что употребляют алкоголь, и соответственно 62 процента сказали, что нет.
Это очень близко к общей мировой статистике, но кардинально отличается от статистики по русскоговорящим странам. Вывод здесь можно сделать только один: зрители канала QWERTY — люди, которые интересуются наукой, гораздо меньше интересуются алкоголем.
Карта человеческого тела до сих пор содержит белые пятна. Ученые недавно обнаружили в человеческом головном мозге новый тип нейронов. Удивляться или нет — решать вам. Мы недавно рассказывали про целый новый человеческий орган, а тут всего лишь клетки. Двое мужчин, завещавших свои тела науке, стали источником информации о новом типе интернейронов или тормозных нейронов.
Сложно сказать, чем они отличились при жизни, но после смерти они точно послужили человечеству. Обнаружить новые клетки смогли благодаря секвенированию РНК. В их деятельности важную роль играет тормозной нейромедиатор гамма-аминомасляная кислота. Новые интернейроны связываются в основном с пирамидальными нейронами — это такие возбудительные клетки.
Новые нейроны работают как особые тормоза тележки для гольфа, они тормозят только в конкретных местах, скажем, рядом с лунками. То есть новые нейроны включаются тогда, когда другие типы клеток тормозить не в состоянии. Необычен и внешний вид этих нейронов: аксонные нервные клетки закручиваются, как будто формируют бутон розы. Правда, осыпавшиеся их даже так и название — клетки шиповника.
Забавно то, что у мышей ничего подобного не обнаруживалось, но и сказать, что это чисто человеческая фишка типа "ура, мы наконец нашли, чем человеческий мозг отличается от других животных" тоже нельзя. Возможно, что они присутствуют у приматов. А еще более забавно то, что если у мышей таких нейронов нет, то моделирование психоневрологических заболеваний, которые проводилось на грызунах, довольно массовое, может оказаться, мягко сказать, не до конца достоверным.
Человечеству всегда будет не хватать трех вещей: времени, денег и мощности. Ускорители элементарных частиц обычно, чтобы что-то сильнее столкнуть в мощном электромагнитном поле, увеличивают дистанцию разбега, но ускорители по нескольким километрам становятся уже обременительными. Мы так скоро всю Землю по экватору объедем. Ученые представили альтернативу: технологию плазменной волны.
В облаках горячей плазмы поддаются мощному пучку из тяжелых протонов, создавая расходящиеся волны. По этой волне, прямо как серфер в Австралии, могут скользить частицы из вторичного пучка, разгоняясь до энергии, превосходящих предыдущие на порядки. Расчеты проводили физики из десятка стран, но ведущая роль принадлежала группе из Новосибирского института ядерной физики.
Ученые в опытах использовали первичный пучок протонов, разогнанный протонным суперсинхротроном на CERN до 400 гигаэлектронвольт. Он создавал в плазме волну, подобную той, что оставляет за собой морской корабль. Затем по этой волне пускали пучок электронов с энергией всего 0,02 гигаэлектронвольт, но его энергия на выходе увеличилась целых сто раз. И это, заметьте, произошло на дистанции всего в 10 метров.
Энергия пучка протонов огромна; он отдает плазме часть своей энергии, а она, в свою очередь, отдает её электронам. И это принципиально работает в общем. Ученые видят потенциал увеличения энергии частиц с помощью плазменной волны в десять — сто раз, даже по сравнению с новыми поколениями традиционных электромагнитных ускорителей — тераэлектронвольт.
И вот как будут говорить вскоре. А посвященные уже могут начинать бояться маленьких черных дыр. Год назад мы рассказывали о запуске нового сверхмощного рентгеновского лазера на свободных электронах X-LASER. Как же быстро летит время! Совсем недавно вышла первая статья, основанная на результатах его работы.
Этот аппарат предназначен для фотографирования мельчайших структур, небольших кристаллов, отдельных молекул и даже динамических процессов химических реакций на молекулярном уровне. Технически это подземный линейный ускоритель длиной в три с половиной километра, где-то рядом с Гамбургом. Он способен генерировать когерентное, то есть упорядоченное, рентгеновское излучение и производить вспышки продолжительностью всего 100 фемтосекунд.
По средней светимости этот лазер превосходит синхротрон в десять тысяч раз, а по максимальной — в миллиард раз. Мы говорили, что он будет снимать превращение молекул, и почти угадали. Он будет, но позже. Первая работа посвящена исследованию микрокристаллов, они зацима фермента, получаемого из куриных яиц.
Для этого ученые использовали импульсы длительностью 50 фемтосекунд и частотой 1,1 мегагерц, а обычно рентгеновские лазеры выдают частоту до 120 герц. Всего лишь. Вот так выглядят эти кристальчики. Главную проблему разрушения образца из-за слишком частых ударных волн от лазера решили крайне просто — отрегулировали диаметр пучка так, чтобы ударная волна успевала покидать образец перед приходом следующей.
А после лизоцима ученые переключились на белки уреазы, икону навалены A и B. Для них ученые определили трехмерную кристаллическую структуру с высочайшей точностью. Причем эти данные на новом оборудовании можно получать очень быстро, и проблем со следованием новых кристаллов не возникает. Но аппаратов сейчас очень мало.
Все хотелки не охватить, все ждут исследования, разработок новых лекарств и наглядных химических реакций. Так что, может быть, еще через год! Мы уже не раз рассказывали об изменениях климата, глобальном потеплении и иже с ними. Вы знаете, глобальное потепление приводит к тайне вечных льдов и, соответственно, к повышению уровня мирового океана. Но кому я это рассказываю?
Очередная новость из морозной Арктики, хотя стоп, уже не совсем морозной. По данным климатологов, в российской части Арктики таяние льдов за последние десятилетия ускорилось в два раза. А недавно ученые проследили за необычным явлением — огромным скоплением теплой воды в западной части Северного Ледовитого Океана, так называемой Канадской котловине.
Канадская котловина находится во внутренней части Северного Ледовитого Океана. Одна из ее особенностей — это вертикальный градиент солености. И нет, это не термин из графического дизайна — это явление, при котором верхние слои более холодные и пресные, а нижние слои более плотные, соленые и теплые. Процесс повышения температуры длится уже порядочно, и последние анализы ученые брали с 2003 по 2013 годы.
За этот период температура заметно возросла. На этот раз ученые не стали мелочиться и решили провести анализ за последние 30 лет, с 87 по 2017 годы. Они измеряли температуру воды на глубине в 750 метров. Оказалось, что за это время температуры нижнего слоя в Канадской котловине увеличилась в два раза.
Кроме того, и сам слой вырос на 80 сантиметров в высоту. К тому же ученые анализировали температуру в Чукотском море, и она тоже нагрелась до аномальных температур. И если раньше значительную его площадь покрывали ледники, то теперь там плещется вода. Климатологи бьют тревогу: такая тенденция может привести к полному таянию льда в канадском бассейне, если человечество не начнет предпринимать шаги по минимизации глобального потепления.
Что же, через 17 лет, в тридцать пятом году, мы пройдем точку невозврата и уже не сможем ограничить потепление безопасными двумя градусами Цельсия. Хотя, кому я это рассказываю? Участники американского проекта PREDICT, которые занимаются поиском возбудителей заболеваний до того, как они заразят кого-нибудь, обнаружили новую разновидность вирусной лихорадки Эбола.
Не хорошая эпидемия той лихорадки случилась в Африке в 2013 году и длилась аж четыре года. Тогда её вызвала заярская разновидность вируса. Всего в то время в Африке вирусной лихорадкой заболела 28 тысяч человек, смертность составила 40 процентов. Там, кстати, до сих пор вспышки случаются.
Поэтому, чтобы предупреждать подобные эпидемии, в рамках проекта PREDICT в 2016 году исследователи взяли анализы у 500 животных сферы lions, в том числе у 240 летучих мышей. Они — основные переносчики, и именно у них как раз и был выявлен новый шестой тип вируса. Это были четыре особи, принадлежащие к двум видам насекомоядных летучих мышей.
Эти виды прекрасно живут в домах. Ученые проанализировали вирус и выяснили, что гликопротеин его оболочки позволяет заражать человеческие клетки. Правда, пока ни одного случая заражения описано не было, так что это первый случай выявления вируса у переносчика, а не у зараженного человека или животного.
Новую разновидность вируса назвали бомба-ли по месту её обнаружения, а ученые призывают людей не убивать летучих мышей, потому что иначе случаи заражения таки могут появиться. В среду, 29 августа, на МКС произошла утечка воздуха. Можно было бы предположить сценарий "Гравитации", "Аполлона 13" и "Чужого" в одном флаконе, но космонавты всё проспали.
Диспетчеры решили их не будить, потому что воздух покидал космический корабль крайне неспешно. В верхней части Союза МС-09 образовалось отверстие размером в два миллиметра. ЕВА заклеили скотчем, правда необычным — акционным — и воздух надул, чтобы поднять давление, но и этого оказалось мало.
В ходе дебатов по поводу дальнейших действий астронавты с разных концов света не сошлись во мнениях. Командир Эндрю Вест Л отказался ставить заплатку на микротрещину, но это не остановило российских космонавтов, и они залатали отверстие и бокситкой на марлевой основе. Нет, ну а что не так?
Если только то, что герметик пузырится, но зато давление не падает. Вот что значит слаженная работа команды и супы, и многочисленные тренировки. Ну а на этой оптимистичной ноте мы завершаем. Большое спасибо вам за просмотр! Оставляйте свое мнение в комментариях и делитесь этим видео со своими друзьями.
Поставьте лайк, если оно вам понравилось, голосование за самую интересную новость мы разместим на YouTube-канале во вкладке "Сообщество". Не забудьте подписаться на нас на YouTube, в Telegram и Instagram, и щелкните, пожалуйста, колокольчик. До скорых встреч! Пока. [музыка] Вот. [музыка]