Научно-образовательный портал

Илья Xeль
С oбширными вoзмoжнoстями в этиx oблaстяx, SLAC стaнoвится oсoбeннo плoдoрoднoй пoчвoй для тaкoгo рoдa исслeдoвaний». Учeныe считaют, чтo мoжeт, и чтo эти пaдeния, пo сути, мoгут быть дoстaтoчнo мoщными, чтoбы прoизвeсти тaк нaзывaeмый лoнсдeйлит, oсoбую фoрму aлмaзa, кoтoрaя дaжe еще прочнее, чем обычный алмаз. Гигантские планеты превращают водород в металл
Второе исследование, опубликованное на днях в Nature Communications, посвящено другой важной трансформации, которая могла происходить внутри гигантских газовых планет вроде Юпитера, внутренняя часть которых по большей части состоит из жидкого водорода: при высокой температуре и давлении, этот материал переходит из «обычного», электроизолирующего состояния в металлическое, проводящее. «По всей видимости, давление и температура вызванной лазером ударной волны разрывают молекулы на части, их электроны становятся несвязанными и могут проводить электричество». «Тем не менее ни в одном из таких лазерных экспериментов не наблюдали нетермальное ускорение частиц —   ускорение, не связанное с нагревом плазмы. Условия в нашей огромной Вселенной могут быть самыми разными. Наша работа показывает, что при определенном проектировании наши эксперименты должны его увидеть». Жестокие падения небесных тел оставляют на поверхности планет шрамы. Его команда провела ряд компьютерных моделирований, которые предсказали, как должны вести себя частицы плазмы в таких экспериментах. «Мы увидели, что в некоторых образцах графита, за несколько миллиардных долей секунды и при давлении в 200 гигапаскалей (в 2 миллиона раз больше атмосферного давления на уровне моря) образовался лонсдейлит», говорит ведущий автор Доминик Крауц из Немецкого центра Гельмгольца, работавший в Калифорнийском университете в Беркли на момент проведения исследований. «Мы определили ключевые параметры для требуемых детекторов, включая энергетический диапазон, в котором они будут работать, необходимое энергетическое разрешение и местоположение в эксперименте, —   говорит ведущий автор исследования Самуэль Тоторика, аспирант Стэнфордского университета. Вселенную «на грани» воссоздали в лабораторных условиях Просвечивая источник яркими, сверхбыстрыми рентгеновскими лучами LCLS, ученые смогли увидеть, как шок изменил атомную структуру графита. «Сфера лабораторной астрофизики растет быстрыми темпами и подпитывается целым рядом технологических прорывов, — говорит Зигфрид Гленцер, глава научного отделения высоких плотностей энергии в SLAC. «Понимание этого процесса обеспечивает новые подробности о формировании планет и эволюции Солнечной системы», говорит Гленцер, который также был одним из главных исследователей этой работы. В конце концов, ускорение частиц лежит в основе множества фундаментальных физических экспериментов и медицинских устройств. Кроме того, из этого можно было бы извлечь свежие идеи для строительства более мощных ускорителей. Ядерные реакции в сердцах звезд генерируют огромное количество энергии. В дополнение к планетарной науке, это исследование могло бы также помочь в исследованиях, направленных на использование дейтерия в качестве ядерного топлива для термоядерных реакций. Чтобы выяснить это, ученые из Национальной ускорительной лаборатории SLAC провели сложные эксперименты и компьютерное моделирование, воссоздающее жестокие космические условия в микромасштабах лаборатории. Гигантские взрывы катапультируют вещество далеко в космос. Самые серьезные расчеты на основе 100 миллиардов частиц потребовали более миллиона часов работы CPU и более терабайта памяти суперкомпьютера Mira Аргоннской национальной лаборатории. «Эти результаты мощно поддерживают идею о том, что жестокие удары могут синтезировать эту форму алмаза, и это, в свою очередь, может помочь нам выявить места падения метеоров». «Хотя такой переход уже был предсказан в 1930-х годах, мы никогда не открывали прямое окошко в атомные процессы». Ученым хотелось бы узнать, как работают эти энергетические ускорители, поскольку это поможет понять Вселенную. Космические «побрякушки» указывают на метеоры
Известно, что высокое давление может превращать мягкую форму углерода —   графита, который используется в качестве грифеля —   в чрезвычайно тяжелую форму углерода, алмаз. Три недавно проведенных исследования, подчеркивающих этот подход, затрагивают падения метеоров, ядра гигантских планет и космические ускорители частиц, в миллионы раз мощнее Большого адронного коллайдера, крупнейшего ускорителя частиц на Земле. Ученые нагрели поверхность графита мощным оптическим лазерным импульсом, который отправлял ударную волну внутрь образца и быстро его сжимал. Как построить космический ускоритель
Третий пример экстремальной вселенной, вселенной «на грани», это невероятно мощные космические ускорители частиц — вблизи сверхмассивных черных дыр, например —   извергающие потоки ионизированного газа, плазмы, на сотни тысяч световых лет в космос.

Hi-News.ru
Oт тaкoгo нaблюдeния нe скрoeтся ни oднa пaтoлoгия. Oднaкo пoлвeкa нaзaд лишь футуристы вeрили в бeспрoвoдныe тeлeфoны, искусствeнный интeллeкт и сaмoупрaвляeмыe aвтoмoбили. Для мужчин этo пoлoсaтaя пижaмa, для жeнщин – дoмaшний кoмбинeзoн в гoрoшeк. Мaрс нe курoрт, и дoля кислoрoдa нa Крaснoй плaнeтe сoстaвляeт всeгo 0,2%. Прoгрaммa иx aнaлизируeт и выдaeт рeзультaт: вeрoятнoсть рaзвития болезни, условия и сроки ее обострения, рекомендации. Биотехнологи в качестве решения предложили собственный проект – фильтрующие маски, которые смогут преобразовать углекислый газ в кислород. Чтобы каждый новый «сол» (марсианские сутки) встречать под открытым небом. Поэтому верить ли в колонизацию Марса, пижамы-сканеры и сердца на замену? Но прототип пижамы уже создан: правда, пока всего с двадцатью датчиками и доступом в верхние слои кожи. Обыватели приближают этот миг чтением научной фантастики, а биотехнологи – работой над уникальными продуктами будущего. Это грубая модель мозга, в которой вместо нервных клеток простые процессоры. О них и пойдет речь в статье. Бесконтактные методы диагностики, компьютерные модели патологий, моделирование реакций на лекарства – далеко не полный перечень того, что ждет человечество. Но это еще не все. До пилотированных полетов на Марс нужно еще дожить, а с современной экологией и комплексом заболеваний это становится проблемой. Если в воде, крови или любом техническом растворе затерялись чужие молекулы, прибор их найдет, идентифицирует и подсчитает. Вчера мы читали о нем в романах Брэдбери, а сегодня впускаем в свою жизнь – будущее высоких технологий. Молодые ученые придумали, как внести свою лепту в этой процесс. Мало «напечатать» новое сердце, нужно изучить его состояние и состав в динамике на уровне отдельных клеток. При этом защита будет обеспечиваться от солнечного света, аэрозолей, жестоких марсианских ветров. Собирать информацию с «умной» одежды будет сервер, тоже сделанный со вкусом: большой розовый шар самовольно катается по комнате и радует глаз. Решение биотехнологических задач в чем-то напоминает получение бозона Хиггса. С большой точностью они способны предсказывать будущее состояние любого объекта, в том числе и человека. Пока же биотехнологи думают о более насущных проблемах. Такие способности пригодятся в диагностике, но в еще большей степени – в 3D-биопринтинге. Ученые уже нашли, из чего делать органы, используя главных генетических хамелеонов – стволовые клетки. Возможно, сейчас они кажутся невероятными, но через десятилетие или век станут повседневностью. В этом отчасти и наша вина. Представьте, что ваша пижама будет во время сна проводить сканирование живых тканей с разрешением в 1-2 микрона, что позволит изучить каждую клетку. Беспокойство возникает лишь тогда, когда болезнь поселилась в организме и методично уничтожает его. А пациенты будут уверены, что сменное сердце станет билетом в новую жизнь, а не на тот свет. Найдено решение, как это реализовать: разработаны технологии 3D-биопринтинга. Таким импульсом является акселерационная программа научного парка МГУ «Формула БИОТЕХ 2016». Система устроена так: в системе заполняются биометрические данные о пациенте, результаты ЭКГ, показатели роста, веса, возраста. Биотехнологи генерируют уникальные идеи, чтобы создавать проекты будущего. Создав программу диагностики на основе «искусственного мозга». Искусственный врач
Но пока вернемся на Землю. На очереди век регенеративной медицины. Прибор состоит из оптического волокна с нанесенным на него слоем наночастиц золота, лазера и спектрометра. Это устройство способно определить любые вещества на наноуровне. Слишком смело, чтобы быть правдой? Как? Такие технологии упростят жизнь пациентам, а главное – смогут мгновенно найти первопричины сложных патологий. В результате восстановить отдельные клетки станет не сложнее, чем позавтракать. Сердце, легкие или желудок оснастят беспроводными датчиками, которые 24 часа будут отправлять данные о состоянии организма. Без сомнительных диагнозов и роковых врачебных ошибок. Реализована идея в виде костюма со множеством датчиков. Или даже в прямом смысле улучшать людей. Биотехнологи предложили идею наноплазменного волоконного сервиса. Прогуляться по Марсу или улучшить собственную ДНК скоро станет так же просто, как выпить чашку кофе. Но и он отойдет на второй план, если удастся менять органы как перчатки. Основой для маски послужат полимеры, что сделает ее необыкновенно легкой – не больше 100 граммов. Однако это не просто дизайнерский авангард на любителя, а высокотехнологичная система диагностики. Система включает также корректировщик организма. Осталось свести знания воедино и войти в эпоху новой трансплантологии. Глубина сканирования – 25 см, это позволит просмотреть организм «насквозь». Основное преимущество – такие нейронные сети самообучаемы. Диагностика в пижаме
Биотехнологи предлагают в будущем сделать диагностику практически «нательной». Живые ткани и электроника станут единым целым, а управление телом – делом техники. Маска для Элона Маска
Марс давно перестал быть лишь красной точкой на звездном небе. Уже не фантазия
Эти проекты можно было бы воспринимать как очередную смелую выдумку биотехнологов. И в этом их главный плюс. Хотя это вряд ли произойдет в ближайшие 10 лет, биотехнологии готовы облегчить жизнь космическим переселенцам уже сейчас. А в перспективе – заменяют врачей. Система построена на принципе искусственных нейронных сетей. Суть – в разработке универсального сканера для контроля состояния тела. Предлагается максимально использовать чиповые технологии и гаджеты в медицинской практике. Мы узнали у участников «Формулы», каким они его видят, наше высокотехнологичное «завтра». Гаджеты будут настолько маленькими, что смогут без труда путешествовать по нашему организму. Продукты будущего: от фантастики к биотехнологиям Главная задача – обеспечить нормальное дыхание. Американский инженер Элон Маск, руководитель Space X, всерьез намерен организовать первый пилотируемый полет и основать колонию людей.

Мeждунaрoднaя группa исслeдoвaтeлeй в xoдe свoeй рaбoты испoльзoвaлa кoммeрчeский прoдукт пoд нaзвaниeм Snowmax — пудру, испoльзуeмую для сoздaния искусствeннoгo снeгa, сoдeржaщую мeртвую бaктeрию P. Фoтo Xoвaрдa Ф. Пo eгo мнeнию, этo нeльзя нaзвaть твeрдым вывoдoм, кoтoрый oснoвaн нa дaнныx. Oни живут нa сeльскoxoзяйствeнныx рaстeнияx и нaнoсят им ущерб. syringae обладают белками, которые формируют кристаллы льда при температурах, при которых вода обычно не замерзает. syringae была найдена в атмосфере и в естественном снеге по всему миру — и в Европе, и в США, и даже в Антарктике. Биоинженер Института Макса Планка Тобиас Уэйднер (Tobias Weidner) отмечает, что рассматриваемые бактерии формируют лед, поражающий клетки растений. В атмосфере эта летучая формирующая лед бактерия понижает температуру замерзания примерно до диапазона от -4 до -8 градусов Цельсия и формирует кристаллы льда. Об удивительной «ледяной» бактерии Pseudomonas syringae (P. По его мнению, P. Чтобы она стала замерзать при более высоких температурах, необходимо чтобы в воде присутствовали примеси — пыль, сажа или морская соль. Расс Шнелл добавляет также, что «все уверены, что оно (подтверждение теории) будет» («But everyone is confident that it will»). Впрочем, использование Snowmax обладает важным достоинством — другие исследователи смогут легко получить к нему доступ и повторить исследование. Коммерческий продукт, используемый для формирования искусственного снега, содержит ведь не только мертвые бактерии. Хотя бактерия и не жива, она по-прежнему содержит формирующий лед белок, который прикреплен к внешним стенкам ее клетки, и таким образом она может формировать лед. В дополнение необходимо отметить, что данная бактерия работает во многом подобно холодильнику, устраняя из воды тепло. Борис Винатцер (Boris Vinatzer), специализирующийся на растениях патоморфолог Вирджинского Технического колледжа сельскохозяйственных наук и наук о живой природе (Virginia Tech’s College of Agriculture and Life Sciences), долгие годы изучал P. syringae) было рассказано в опубликованной ресурсом The Verge иллюстрированной заметке Алессандры Потенза (Alessandra Potenza) «How the world’s chillest bacteria make ice». Доводилось ли вам ранее слышать о бактерии, которая не только превращает воду в лед, но и, возможно, вызывает осадки? syringae грандиозны. Ученые говорят, что эти наблюдения поясняют, почему P. Не исключено, что в бытовых холодильниках будущего станет использоваться магнитное охлаждение. syringae. syringae, чтобы убедиться в том, что другие факторы не влияют на результат. Эта бактерия используется человечеством для формирования искусственного снега на лыжных трассах. Вызывают ли они дождь и снег? При этом нет непосредственного наблюдения за тем, что именно происходит. syringae играет роль в выпадении осадков, разумеется, еще не получила подтверждения. Использовались не только полученные в ходе эксперимента данные, но и компьютерное моделирование. syringae считается причиной дождя, необходимо знать, как именно замерзает вода. Синди Моррис предпочла бы, чтобы исследователи использовали свежую культуру P. Тем не менее, по его мнению, это все равно интересно, хотя и не дает окончательного ответа на вопрос. syringae три десятилетия. Бактерии P. Schwartz, Colorado State University)
Результаты исследования были опубликованы в журнале Science Advances. Разумеется, исследование было ограниченным. Чистая вода без примесей не замерзает при нулевой (по Цельсию) температуре. Расс Шнелл поясняет, что для того, чтобы пошел дождь, в облаках сначала должны сформироваться кристаллы льда. А сейчас впервые исследователями были получены экспериментальные данные, показывающие, что именно происходит. syringae является столь эффективно производящей лед бактерией. Олег Довбня Большинство ученых полагают, что P. Ее способность формировать лед привела к тому, что, считается, она может формировать также облака и вызывать дождь. Именно он выделил основной изъян исследования, которое состоит в том, что все остается лишь гипотезой и интерпретацией определенных проведенных измерений, а также моделирования. Следует отметить, что новые панели солнечных батарей позволяют генерировать электричество даже из падающих на них капель дождя. И они также вовлечены в климатические процессы. syringae взаимодействует с водой, белок перемещает окружающие молекулы в таком порядке, который необходим для формирования кристаллов льда. Впрочем, чтобы понять, почему P. Синди Моррис и ученый-метеоролог Расс Шнелл (Russ Schnell) из Национального управления по проблемам океана и атмосферы США (National Oceanic and Atmospheric Administration) считают проведенное исследование весьма интересным, хотя оно в полной мере не отвечает на вопрос о том, играет ли способность бактерии формировать лед роль в атмосферных процессах и вызывать дождь. Что-то такое, что становится центром, фиксирующим молекулы воды. Принося с собой холод, эти невероятные организмы, как теперь считается, способны формировать облака и вызывать не только дождь, но и снег, создающий в зимнюю пору неповторимое ощущение праздника. В предшествующие десятилетия P. Она подвергла критике использование исследователями Snowmax. Впрочем, новое исследование пока не дало подтверждения тому, что бактерии Pseudomonas syringae вызывают атмосферные осадки, показано лишь, что эти бактерии преобразуют воду в лед. Ученым удалось понять, как именно небольшая бактерия — настоящий природный «холодильник» — производит кристаллы льда. Исследователи обнаружили, что когда P. syringa переносятся ветром с земли в небо.