Вселенная Плюс

Как получить энергию больше, чем у Солнца? Сможем ли мы управлять термоядерным синтезом? И что нам для этого не хватает? В новом выпуске «Вселенной Плюс» секреты термоядерного синтеза обсуждают физик Алексей Семихатов, астроном Владимир Сурдин и физик-ядерщик Евгений Широков. Поставьте под видео лайк (так вы помогаете распространению научных знаний) и смотрите: https://www.youtube.com/watch?v=YFHoSjji5wA https://www.youtube.com/watch?v=YFHoSjji5wA https://www.youtube.com/watch?v=YFHoSjji5wA

Сила воли по-собачьи Вы говорите собаке «нельзя», и она не трогает то, что лежит прямо перед носом. Что в этот момент происходит у неё в голове — автоматическая реакция или настоящее усилие воли? Этологи будапештского Университета Этвёша Лоранда (ELTE) записали мозговую активность 14 собак и увидели сигнал, похожий на человеческую «подпись» самоконтроля. Сначала немного контекста. Остановить себя можно по-разному. Мышь замирает, заметив хищника, — это древний автоматический механизм. Человек, который после многих лет бросает курить, прикладывает осознанное усилие. У людей за такой контроль отвечают лобные доли — самая молодая часть системы самоконтроля в мозге. На электроэнцефалограмме (ЭЭГ), которая улавливает электрическую активность нейронов, их работа проявляется усилением тета-волн в лобной области. Эту «подпись» и искали у собак. ЭЭГ снимали у бодрствующих животных неинвазивно, то есть без вмешательства в организм. Получилось 226 коротких записей, примерно по полминуты каждая: во время одних собака выполняла команду сдерживаться, во время других просто бездельничала. Логика такая. Если бы тета-активность в двух ситуациях не различалась, нельзя было бы исключить, что собаки слушаются на автомате. Но при сдерживании у них появлялась активность, напоминающая человеческие тета-волны и по частоте, и по расположению. Вывод авторы формулируют осторожно: похоже, собаки способны на большее, чем автоматический ответ. Так что пёс, который стойко игнорирует лакомство, возможно, и правда держит себя в лапах. @vselennayaplus

Пластик, который можно скормить грядке Около 65% всего пластика служит нам меньше месяца, а разлагается потом от 100 до 1000 лет. Примерно 80% оседает на свалках и просто под открытым небом, ещё 10 миллионов тонн уходит в океан. Плюс в этом мусоре хватает неприятной химии вроде BPA и фталатов, которую связывают с болезнями сердца, почек и лёгких. Команда из Университета Тиба решила попробовать исправить эту проблему и разработала специальный пластик. Материал построили на поликарбонате изосорбида — сокращённо PIC. Сам по себе он был слишком хрупким для упаковки, поэтому к нему добавили пластификатор, тоже на основе изосорбида. Эффект вышел внушительный: относительное удлинение при разрыве подскочило с 4,3% до 45,2%. Проще говоря, материал перестал ломаться и начал тянуться, а способность превращаться в удобрение при этом сохранил. Дальше начинается самое любопытное. Отработавший пластик обрабатывают аммиаком и он распадается на мочевину и другие питательные соединения. Всё это, конечно, проверили на растениях. Резуховидку Таля и комацуну, японский шпинат-горчицу, вырастили на таком удобрении — и результат оказался не хуже, чем на обычной промышленной мочевине. Сам Аоки описывает идею так: хотелось перейти от пассивной экологичности к «активному» вкладу — чтобы материал решал проблему пластикового мусора и заодно работал на сельское хозяйство. Где это может пригодиться: гибкая упаковка, пакеты, горшочки для рассады, мульчирующая плёнка для полей. Логика красивая, плёнка отслужила сезон, её обработали, и она же пошла кормить следующий урожай. @vselennayaplus

Хотите побывать на записи выпуска «Вселенной Плюс» с Алексеем Семихатовым, Владимиром Сурдиным и Борисом Штерном?   Тогда этот пост для вас!   Живая «Вселенная Плюс» будет записываться 8 октября в Москве на главной сцене флагманской ИТ-конференции Selectel ТехноДень. Семихатов, Сурдин и Штерн поговорят о чёрных дырах и информационном парадоксе: как чёрные дыры уничтожают информацию о прошлом Вселенной, хотя по законам физики это невозможно.   Кроме записи, участников мероприятия ждёт насыщенная программа: 20 докладов, более 20 интерактивных стендов,  живое общение с экспертами, игры и даже сборка сервера. Эксперты российских технологических компаний расскажут, как использовать технологии в бизнесе, как внедрять ИИ безопасно и эффективно и как выстраивать надежную ИТ-инфраструктуру.    Конференция Selectel ТехноДень соберет на одной площадке собственников бизнеса, топ-менеджеров, руководителей технических команд, разработчиков и инженеров.   Регистрируйтесь и приходите на конференцию, завершением которой станет запись «Вселенной Плюс». После регистрации все заявки проходят отбор, ожидайте подтверждения на почту. Реклама. АО "Селектел", ИНН: 7810962785. erid: 2VtzqvtfdGp

Звук затухает рывками! Ударьте по колоколу — и звон будет стихать плавно, без всяких ступенек. Так это выглядит для нас. Но на квантовом уровне звук теряет энергию порциями, скачками. Физики из Стэнфорда впервые поймали такой скачок в реальном времени — в тот самый момент, когда он происходит. Чтобы оценить масштаб, нужна история. Идею квантовых скачков — внезапных переходов системы из одного энергетического состояния в другое, предложил Нильс Бор ещё в 1913 году. Увидеть их удалось только в 1986-м, на ионах в ловушке, а в 2007-м — на фотонах, частицах света. Теперь команда физика Амира Сафави-Наини добралась до фононов. Фонон — это минимальная порция звука, примерно как фотон для света. Как это сделали? Учёные построили механический резонатор в масштабе компьютерных чипов — настолько маленький, что на одном чипе помещается сразу несколько штук. По сути, это крошечный камертон: по нему «ударяют», и он звенит. Звенит всего две миллисекунды, но для такого масштаба это очень долго — примерно как если бы обычный камертон гудел часами. За это время исследователи успевают сделать сотни замеров и точно засечь момент, когда колебания перескакивают из состояния «1» в состояние «0». Есть и загвоздка: квантовое состояние очень хрупкое, и его легко нарушить самим измерением. Поэтому резонатор соединили со сверхпроводящим кубитом — он работает датчиком и сообщает, когда именно случился скачок. «Мы увидели, что вибрирующие объекты могут вести себя квантово, а это необходимое условие для многих операций в квантовых вычислениях и сенсорике», — объясняет Сафави-Наини. Чем это интересно на практике? Возьмём квантовые компьютеры. Их хрупкие состояния сбиваются раньше, чем закончатся вычисления, и такие скачки как раз считаются ошибками. Проблема в том, что понять, когда именно ошибка произошла, до сих пор было сложно. Умение ловить скачки в реальном времени может это изменить. Второе направление — точные датчики. Связку «резонатор + кубит» команда уже пробует вместе с коллегами из Калтеха, чтобы обнаруживать и распознавать белки в клетках. А раз звук и вибрации работают в массе современных устройств, включая смартфоны, новые применения со временем могут появиться и там. @vselennayaplus

Сердцу нужна темнота Фонари за окном, огоньки техники, экран перед сном — ночи давно стали светлее. Новое исследование с участием 11 071 человека связало свет в ночные часы с потенциально вредными изменениями в строении и работе сердца. Участники британского проекта UK Biobank неделю носили на запястье датчик освещённости, который фиксировал, сколько света на них попадает ночью. Спустя три года им сделали МРТ сердца — она показывает и устройство органа, и то, насколько хорошо он работает. Затем сравнили тех, кто ночью получал больше трёх люксов, с теми, у кого было почти темно. Люкс — единица освещённости: сколько видимого света падает на поверхность. Разница нашлась. У тех, чьи ночи были светлее, стенка левого желудочка оказалась толще, из-за чего внутри этой камеры сердца оставалось меньше места. Сердечная мышца к тому же была менее гибкой при каждом ударе, а это может быть ранним признаком того, что сердце работает неправильно. Изменения нашлись и в правом желудочке, и в левом предсердии — дело не в одном отделе. Руководитель работы Лу Ци называет это ремоделированием. Так сердце обычно перестраивается в ответ на хронический стресс или повреждение: сначала это приспособление, но в итоге орган слабеет, и дело может дойти до сердечной недостаточности. По словам Ци, световое загрязнение становится новым фактором риска сердечно-сосудистых болезней. Авторы считают, что врачам, особенно тем, кто ведёт пациентов с сердечной недостаточностью или фибрилляцией предсердий, пора спрашивать, насколько темно в спальне, есть ли ночные смены и как долго пациент сидит в экранах после заката. Темнота, по их мнению, заслуживает статуса жизненно важного показателя. Важная оговорка: это наблюдательная работа, она показывает связь, но не доказывает, что свет сам вызывает эти изменения. Прежние исследования уже связывали ночной свет с риском болезней сердца, а здесь учёные, по словам Ци, впервые посмотрели, что при этом происходит с самим органом. @vselennayaplus

Мышиный мозг с человеческой «заплаткой» Живую человеческую мозговую ткань нейробиологи десятилетиями не могли толком изучать. Выручают органоиды — комочки нейронов, выращенные из стволовых клеток человека в чашке Петри. Но у них, как правило, нет ни сосудов, ни тела, с которым можно обмениваться сигналами. Команда из Стэнфорда поместила такую ткань в живой организм — мышиный. И, как сообщает Nature, добилась самой масштабной на сегодня интеграции человеческих клеток мозга в тело животного. Похожие опыты группа ставила и раньше: в 2022 году пересаживала органоиды новорождённым крысам. Но там человеческой ткани приходилось тесниться рядом с быстро растущим мозгом грызуна, и когда её нейроны начинали тянуть связи, свободного места почти не оставалось. На этот раз конкурента убрали. Мышей генетически изменили так, что клетки-предшественники коры больших полушарий погибали (у людей кора — это складчатый наружный слой мозга, отвечающий за сложное мышление и память). Часть мозговой полости оставалась пустой, и туда подсаживали человеческую ткань. За два-три месяца она выросла почти впятеро, заняла больше 90% свободного места и протянула отростки глубоко в спинной мозг. В трансплантате сформировались специализированные нейроны, включая крупные веретенообразные клетки, похожие на нейроны фон Экономо. Их связывают с социальным познанием, а в чашке Петри такие раньше не появлялись. Эти клетки считаются самыми уязвимыми для нейродегенерации, особенно для лобно-височной деменции. Пересадка частично вернула мышам утраченные функции: в тесте на кратковременную память они не уступали здоровым сородичам. А когда животных поместили в условия нехватки кислорода, которые связывают с ДЦП у недоношенных детей, похожие на ДЦП нарушения координации появились только у мышей с человеческой тканью. Это намекает, что на такой модели можно будет испытывать лечение. Умнее мыши при этом не стали. Ткань пересаживали через несколько дней после рождения, когда базовая «проводка» мозга уже сложилась, и тесты не показали прибавки интеллекта. @vselennayaplus

Спрей от вирусов раз в неделю Представьте охрану на проходной, которую заранее подняли по тревоге. Бетонной стены там нет, но незваного гостя встретят быстрее. Примерно так задуман INNA-051 — назальный спрей, который сейчас проходит испытания в США. Его создаёт австралийская компания ENA Respiratory на основе исследований Мельбурнского университета, проведённых в Институте Питера Доэрти. «Проходная» здесь — нос. Именно через него в организм чаще всего проникают вирусы простуды и гриппа, РСВ (респираторно-синцитиальный вирус) и коронавирусы. INNA-051 — первый препарат своего класса, агонист рецепторов TLR2/6. По замыслу разработчиков, он заранее «взводит» естественную противовирусную защиту в носу, и организм быстрее реагирует, когда вирус всё-таки появляется. Поэтому спрей называют «вирусонезависимым»: он рассчитан сразу на целую группу возбудителей. Расчёт на то, что он снизит вирусную нагрузку и организму будет проще справиться с инфекцией. В перспективе это могло бы сократить время болезни у здоровых взрослых и спасать жизни людей с ослабленным иммунитетом. На каком этапе проект? В США идёт испытание фазы IIa среди обычных людей — это ещё не финальная стадия проверки. Жидкая версия препарата уже прошла контрольные проверки, но теперь команда делает ставку на сухой порошок: такой спрей дольше хранится и удобнее в использовании. Именно порошковую версию, которую применяют раз в неделю, там и изучают. А в начале 2027 года должно стартовать первое испытание на пациентах — людях с астмой. Цель терапии — снизить частоту осложнений у тех, кто рискует заболеть тяжело. @vselennayaplus

Лёд прочный, как бетон Ещё во время Второй мировой исследователи пробовали пайкрит — смесь льда и древесной массы, которая была прочнее обычного льда и медленнее таяла. Учёные Еврейского университета в Иерусалиме вернулись к этой идее и перенесли её на молекулярный уровень. Получился BioPykrete. В лабораторных испытаниях на сжатие он оказался примерно в 10 раз прочнее чистого льда — это уровень обычного бетона. А энергии до разрушения поглощал раз в 70 больше. Почему это важно? Лёд дешёвый, доступный и на удивление крепкий, но есть слабое место: крошечная трещина стремительно пробегает через весь объём, и конструкция рушится без предупреждения. Команда подошла к проблеме в два хода. Сначала лёд смешали с нанокристаллами целлюлозы — мельчайшими жёсткими частицами вещества, которое служит растениям каркасом. При заморозке они образовали трёхмерную сеть вокруг микроскопических участков льда — что-то вроде арматуры в бетоне. Второй ход — белковый «клей». Исследователи сконструировали химерный белок, своеобразный гибрид из двух частей: одна цепляется за лёд, другая — за целлюлозу. Благодаря этому сеть прочно заякорена во льду. Чтобы деформировать или порвать её, трещине нужно больше энергии, поэтому она останавливается или сворачивает в сторону, оставаясь маленькой и локальной. Вклад белка проверили отдельно: по сравнению со смесью льда и целлюлозы без молекулярного «мостика» он удвоил и прочность, и поглощаемую энергию. А вместо внезапного раскола материал гнётся и разрушается постепенно. Где это пригодится? Авторы думают об Арктике и Антарктике, куда дорого и сложно возить бетон и сталь. Материал почти целиком состоит изо льда и растительной целлюлозы, так что мог бы стать биоразлагаемой и заменой для некоторых построек в сильный мороз. @vselennayaplus

Двигатель, который заправляется воздухом Очень низкая околоземная орбита, от 100 до 450 километров, — место соблазнительное. Камеры оттуда снимают детальнее, связи и радарам нужно меньше мощности, а мёртвые аппараты атмосфера утаскивает вниз сама, без всяких программ по уборке мусора. Беда в том, что эта же атмосфера тормозит и живые спутники: чтобы удержаться, двигатель приходится держать включённым почти постоянно, а значит — возить с собой недешёвый ксенон. Франческо Романо из Университета Штутгарта в своей диссертации предложил обернуть проблему в решение: пусть воздух, который тормозит аппарат, станет для него топливом. Идея относится к классу atmosphere-breathing electric propulsion — заборник ловит разреженный газ впереди аппарата, двигатель превращает молекулы в плазму и выбрасывает её назад. На практике этому мешают две вещи. Первая — атомарный кислород: ультрафиолет разбивает молекулы O₂ на отдельные атомы, и эта агрессивная форма разъедает электроды, ускоряющие сетки и особенно катоды «электронной пушки», которая снимает заряд с аппарата. Без неё выброшенные ионы просто вернутся обратно, и тяга обнулится. Вторая — сама атмосфера: её плотность пляшет от смены дня и ночи, широты и солнечной активности. Романо ушёл от обеих, собрав бесконтактный высокочастотный геликонный двигатель без нейтрализатора. Магнитное поле соленоида выталкивает квазинейтральную струю, где положительных и отрицательных частиц поровну, — компенсировать заряд нечем и незачем. Антенну он позаимствовал у медицины: конструкция как в аппаратах МРТ, доставляет в двигатель 99% подведённой мощности. Заборников он испытал три, и победил зеркальный — параболическое зеркало с графитовым или кремнезёмным покрытием. Оно собирало 94,3% частиц, а при наклоне в 15 градусов эффективность падала всего на 8%. В вакуумной камере, где воссоздали состав воздуха на этих высотах, двигатель держал ровную плазму при 50–60 ваттах. По расчётам, аппарат сможет висеть на 190–250 км бесконечно, укладываясь в 1,6 кВт — обычные солнечные панели такое тянут. А над Марсом, где атмосфера из углекислого газа, — на 120–160 километрах. @vselennayaplus