Share
Закінчується черговий рік, і прийшов час в черговий раз сісти, скласти руки, глибоко зітхнути і подивитися на деякі з заголовків наукових статей, на які ми, можливо, раніше не звертали уваги. Вчені постійно створюють якісь нові розробки в різних областях, таких як нанотехнології, генна терапія або квантова фізика, і це завжди відкриває нові горизонти.
Заголовки наукових статей все більше нагадують назви оповідань з науково-фантастичних журналів. З огляду на те, що нам приніс 2017 рік, залишається тільки з нетерпінням чекати, що принесе новий, 2018 й.
Спонсор поста: http://www.esmedia.ru/plazma.php: Оренда плазмових панелей. недорого.
Джерело: muz4in.net
Вчені створили темпоральні кристали, для яких не діють закони симетрії часу
Відповідно до першого закону термодинаміки, створення вічного двигуна, який буде працювати без додаткового джерела енергії, неможливо. Однак на початку цього року фізикам вдалося створити конструкції, звані темпоральними кристалами, які ставлять цю тезу під сумнів.
Темпоральні кристали виступають в якості перших реальних прикладів нового стану матерії, званого "нерівновагим", в якому атоми мають змінну температуру і ніколи не перебувають у тепловій рівновазі один з одним. Темпоральні кристали мають атомну структуру, яка повторюється не тільки в просторі, але і в часі, що дозволяє їм підтримувати постійні коливання без отримання енергії. Це відбувається навіть у стаціонарному стані, яке є найнижчим енергетичним станом, коли рух теоретично неможливо, оскільки воно вимагає витрат енергії.
Так що ж, кристали часу порушують закони фізики? Строго кажучи, немає. Закон збереження енергії працює тільки в системах з симетрією в часі, яка має на увазі, що закони фізики однакові всюди і завжди. Однак темпоральні кристали порушують закони симетрії часу і простору. І не тільки вони. Магніти теж іноді вважаються природними асиметричними об'єктами, тому що у них є північний і південний полюси.
Ще одна причина, по якій темпоральні кристали не порушують законів термодинаміки, полягає в тому, що вони не повністю ізольовані. Іноді їх потрібно "підштовхувати" - тобто давати зовнішній імпульс, після отримання якого вони вже почнуть міняти свої статки знову і знову. Можливо, що в майбутньому ці кристали знайдуть широке застосування в області передачі і зберігання інформації в квантових системах. Вони можуть зіграти вирішальну роль в квантових обчисленнях.
"Живі" крила бабки
В енциклопедії Merriam-Webster йдеться, що крило - це рухливий придаток з пір'я або мембрани, який використовується птахами, комахами і кажанами для польоту. Воно не повинно бути живим, але ентомологи з Кільського університету в Німеччині зробили кілька приголомшливих відкриттів, які свідчать про протилежне - принаймні щодо деяких бабок.
Комахи дихають за допомогою трахейной системи. Повітря проникає в організм через отвори, звані дихальцями. Потім він проходить через складну мережу трахей, які доставляють повітря до всіх клітин тіла. Однак самі крила складаються майже повністю з мертвої тканини, яка висихає і стає напівпрозорою або покривається кольоровими візерунками. Області мертвої тканини пронизують прожилки, і це єдині компоненти крила, які є частиною дихальної системи.
Однак коли ентомолог Рейнер Гільєрмо Феррейра подивився на крило самця бабки Zenithoptera через електронний мікроскоп, він побачив крихітні гіллясті трахейні трубки. Це був перший випадок, коли щось подібне було помічено в крилі комахи. Для визначення того, чи є ця фізіологічна особливість властивої тільки цьому виду або, можливо, зустрічається і у інших бабок або навіть у інших комах, потрібно багато досліджень. Можливо навіть, що це одинична мутація. Наявність рясних запасів кисню може пояснити яскраві складні сині візерунки, властиві крил бабки Zenithoptera, які не містять синього пігменту.
Древній кліщ з кров'ю динозавра усередині
Ми часто знаходимо дивовижні речі, що збереглися всередині бурштину, але цей рік підніс нам суперприз. Вчені з М'янми виявили шматочки бурштину, яким 99 мільйонів років, і всередині них містилися паразити, подібні сучасним кліщів. Один з них заплутався в пере динозавра, ще двоє були знайдені в шматочку гнізда динозавра, а четвертий виявився заповненим кров'ю динозаврів всередині.
Звичайно, це змусило людей відразу подумати про сценарії з "Парку юрського періоду" і про можливість використання крові, щоб відтворити динозаврів. На жаль, найближчим часом цього не станеться, тому що витягти зразки ДНК зі знайдених шматочків бурштину неможливо. Дискусії про те, як довго може протриматися молекула ДНК, все ще не закінчені, але навіть за найоптимістичнішими оцінками і в найоптимальніших умовах термін їх життя не більше декількох мільйонів років.
Але, хоча кліщ, названий Deinocrotondraculi ( "Жахливий Дракула"), і не допоміг відновити динозаврів, він все одно залишається вкрай незвичайної знахідкою. Тепер ми знаємо не тільки те, що у пернатих динозаврів водилися стародавні кліщі, а й те, що вони заражали навіть гнізда динозаврів.
Модифікація генів дорослої людини
На сьогоднішній день вершиною генної терапії є "короткі паліндромний повтори, регулярно розташовані групами", або CRISPR (від англійського clustered regularly interspaced short palindromic repeats). Сімейство послідовностей ДНК, які в даний час складають основу технології CRISPR-Cas9, теоретично може назавжди змінити ДНК людини.
У 2017 році генна інженерія зробила рішучий ривок вперед - після того як команда з Протеоміческого дослідного центру в Пекіні оголосила, що успішно використовувала CRISPR-Cas9 для усунення хвороботворних мутацій життєздатних людських ембріонів. Інша команда, з лондонського Інституту Френсіса Кріка, пройшла протилежний шлях і вперше використовувала цю технологію для навмисного створення мутацій в людських ембріонах. Зокрема, вони "відключили" ген, який сприяє розвиткові ембріонів в бластоцисти.
Дослідження показали, що технологія CRISPR-Cas9 працює - і досить успішно. Однак це викликало активні етичні дебати про те, наскільки далеко можна заходити у використанні цієї технології. Теоретично це може привести до "дизайнерським дітям", які можуть володіти інтелектуальними, спортивними і фізичними характеристиками відповідно до характеристиками, заданими батьками.
Відкинувши етику в сторону, в листопаді цього року дослідження зайшли ще далі, коли CRISPR-Cas9 вперше випробували на дорослу людину. 44-річний Бред Мадді з Каліфорнії страждає синдромом Хантера, невиліковною хворобою, яка в кінцевому підсумку може призвести його до інвалідного крісла. Йому вводили мільярди копій коригувального гена. Пройде кілька місяців, перш ніж можна буде визначити, виявилася чи процедура успішної.
Що було раніше - губка або гребневики?
Новий науковий звіт, який був опублікований в 2017 році, повинен раз і назавжди покласти край давньої дискусії про походження тварин. Згідно з дослідженням, губки є "сестрами" всіх тварин в світі. Це пов'язано з тим, що губки були першою групою, яка відокремилася в процесі еволюції від примітивного загального предка всіх тварин. Це сталося приблизно 750 мільйонів років тому.
Раніше велися гарячі дебати, які зводилися до двох основних кандидатів: вищезазначеним губкам і морських безхребетних під назвою гребневики. У той час як губки - найпростіші істоти, які сидять на дні океану і харчуються, пропускаючи і фільтруючи воду через свій організм, гребневики складніші. Вони нагадують медузу, здатні рухатися у воді, можуть створювати світлові візерунки і мають найпростішу нервову систему. Питання про те, хто з них був першим, - це питання про те, як виглядав наш спільний предок. Це вважається найважливішим моментом у відстеженні історії нашої еволюції.
Хоча результати дослідження сміливо проголошують, що питання врегульовано, всього за кілька місяців до цього було опубліковано інше дослідження, в якому говорилося, що нашими еволюційними "сестрами" є гребневики. Отже, ще занадто рано говорити про те, що останні результати можна вважати достатньо надійними, щоб придушити будь-які сумніви.
Єноти пройшли древній тест на інтелект
У шостому столітті до нашої ери давньогрецький письменник Езоп написав або ж назбирав безліч байок, які в наш час відомі як "Байки Езопа". Серед них була байка під назвою "Ворона і глек", в якій описується, як хотіли пити ворона кидала в глечик камінчики, щоб підняти рівень води і нарешті напитися.
Кілька тисяч років тому вчені зрозуміли, що ця байка описує хороший спосіб тестування інтелекту тварин. Експерименти показали, що піддослідні тварини розуміли причину і наслідок. Ворони, як і їх родичі, граки і сойки, підтвердили істинність байки. Мавпи також пройшли цей тест, крім того, в цьому році до списку додалися і єноти.
Під час тесту по байці Езопа вісім єнотів отримали ємності з водою, на поверхні якої плавав зефір. Рівень води був занадто низьким, щоб його дістати. Двоє з випробовуваних успішно накидали в ємність каменів, щоб підняти рівень води і отримати бажане.
Інші піддослідні знайшли свої власні креативні рішення, яких дослідники ніяк не очікували. Один з єнотів, замість того, щоб кидати в ємність камені, виліз на ємність і почав розгойдуватися на ній з одного боку в інший, поки не перекинув. В іншому тесті, з використанням замість каменів плаваючих і потопаючих кульок, експерти сподівалися, що єноти використовуватимуть тонуть кульки і відкидати плаваючі. Замість цього деякі тварини стали багаторазово занурювати в воду плаваючий кулька, поки що піднялася хвиля не прибило шматочки зефіру до борту, що полегшило їх вилучення.
Фізики створили перший топологічний лазер
Фізики з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго стверджують, що створили новий тип лазера - "топологічний", промінь якого може приймати будь-яку складну форму без розсіювання світла. Пристрій працює на основі концепції топологічних ізоляторів (матеріалів, які всередині свого об'єму є діелектриками, але проводять струм по поверхні), яка отримала Нобелівську премію з фізики в 2016 році.
Зазвичай в лазерах для посилення світла використовуються кільцеві резонатори. Вони більш ефективні, ніж резонатори з гострими кутами. Однак на цей раз дослідницька група створила топологічну порожнину з використанням фотонного кристала як дзеркало. Зокрема, були використані два фотонних кристала з різними топологиями, один з яких був зіркоподібній осередком в квадратної решітці, а інший - трикутної гратами з циліндричними повітряними отворами. Член команди Бубакар Канті порівняв їх з бубликом і кренделі: хоча вони обидва - хліб з отворами, різну кількість отворів робить їх різними.
Як тільки кристали потрапляють в потрібне місце, промінь приймає бажану форму. Управляється ця система за допомогою магнітного поля. Воно дозволяє змінювати напрямок, в якому випромінюється світло, тим самим створюючи світловий потік. Безпосереднє практичне застосування цього здатне збільшити швидкість оптичного зв'язку. Однак в перспективі це розглядається як крок вперед у створенні оптичних комп'ютерів.
Вчені відкрили ексітоніум
Фізики всього світу з великим ентузіазмом поставилися до відкриття нової форми матерії, названої ексітоніум. Ця форма являє собою конденсат з квазичастиц, екситонів, які є пов'язаними станом вільного електрона і електронної дірки, яка утворюється в результаті того, що молекула втратила електрон. Більш того, фізик-теоретик з Гарварда Берт Гальперін передбачив існування ексітоніума ще в 1960-х роках, і з тих пір вчені намагалися довести його правоту (або помилку).
Подібно багатьом великим науковим відкриттям, і в цьому відкритті була неабияка частка випадковості. Команда дослідників з Університету штату Іллінойс, яка виявила ексітоніум, насправді освоювала нову технологію, звану спектроскопией втрат енергії в електронному потоці (M-EELS), - створену спеціально для ідентифікації екситонів. Однак відкриття відбулося, коли дослідники проводили лише калібрувальні тести. Один член команди увійшов до кімнати, поки всі інші дивилися на екрани. Вони сказали, що зафіксували "легкий квант", попередник екситонної конденсації.
Керівник дослідження професор Пітер Аббамонт порівняв це відкриття з бозоном Хіггса - воно не матиме безпосереднього використання в реальному житті, але показує, що наше нинішнє розуміння квантової механіки знаходиться на правильному шляху.
Вчені створили нанороботів, які вбивають рак
Дослідники з Університету Дарема стверджують, що створили нанороботів, які здатні виявити ракові клітини і вбити їх всього за 60 секунд. В ході увінчалася успіхом випробування, проведеного в університеті, крихітним роботам потрібно від однієї до трьох хвилин, щоб проникнути через зовнішню мембрану в ракову клітину простати і негайно знищити її.
Нанороботи в 50 000 разів менше діаметра людського волосся. Вони активуються світлом і обертаються зі швидкістю від двох до трьох мільйонів оборотів в секунду, щоб отримати можливість проникнути через оболонку клітини. Коли вони досягають своєї мети, то можуть або знищити її, або впровадити в неї корисний терапевтичний агент.
До сих пір нанороботи випробовувалися тільки на окремих клітинах, але обнадійливі результати спонукали вчених перейти до дослідів на мікроорганізмах і дрібною рибкою. Подальша мета - перейти до гризунів, а потім і до людей.
Міжзоряний астероїд може бути інопланетним космічним апаратом
Пройшла всього пара місяців з тих пір, як астрономи радісно оголосили про відкриття першого міжзоряного об'єкта, що пролітає через Сонячну систему, астероїда під назвою Оумуамуа. З тих пір вони спостерігали багато дивних речей, що відбувалися з цим небесним тілом. Іноді воно поводилося так незвично, що вчені вважають - об'єкт може виявитися космічним кораблем інопланетян.
Перш за все насторожує його форма. Оумуамуа має форму сигари з відношенням довжини до діаметра як десять до одного, чого жодного разу не бачили ні в одному з спостережуваних астероїдів. Спочатку вчені подумали, що це комета, але потім зрозуміли, що це не так, тому що об'єкт не залишав за собою хвоста в міру наближення до Сонця. Більш того, деякі експерти стверджують, що швидкість обертання об'єкта повинна була розвалити будь-яка нормальна астероїд. Складається враження, що він був спеціально створений для міжзоряних подорожей.
Але якщо він створений штучно, то що це може бути? Одні кажуть, що це інопланетний зонд, інші вважають, що це може бути космічний корабель, двигуни якого прийшли в несправність, і тепер він пливе через космос. У будь-якому випадку учасники таких програм, як SETI і BreakthroughListen, вважають, що Оумуамуа вимагає подальшого дослідження, тому націлюють на нього свої телескопи і прослуховують будь радіосигнали.
Поки гіпотеза про інопланетян ніяк не підтвердилася, початкові спостереження SETI ні до чого не привели. Багато дослідників і раніше песимістично оцінюють шанси, що об'єкт може бути створений інопланетянами, але в будь-якому випадку дослідження будуть продовжені.
Legal Technique