Новости науки

[Scyther]

Российские и китайские ученые испытали совместные технологии изменения атмосферы. Экологи обвинили их в создании климатических бомб
https://hightech.fm/2018/12/17/storm-3
Российские и китайские ученые летом 2018 года провели эксперимент по изменению погоды и атмосферного давления над поселком Васильсурск в Нижегородской области. Экологи считают, что международная группа занимается разработкой климатических бомб, пишет гонконгская газета South China Morning Post со ссылкой на китайских ученых, занятых в проекте.

Тестирования технологий изменения климата проходили на высоте в 50 км, во время проведения экспериментов в этом участке атмосферы отмечались электрические всплески, в которых было в десять раз больше отрицательно заряженных субатомных частиц, чем в близлежащих районах.

Во время следующего испытания ученые использовали советский многофункциональный радиокомплекс «Сура» для изучения ионосферы. С его помощью удалось запустить в атмосферу несколько антенн, которые транслировали микроволны в верхние слои атмосферы — это позволило нагреть температуру ионизированного газа на больших высотах более чем на 100 °С.

При этом китайские ученые заявили, что просто занимаются исследовательскими проектами и ничего не знают о планах военных использовать их разработки в создании климатических бомб. Российские ученые не прокомментировали разработки. Кроме того, неизвестно, специалисты каких институтов участвуют в проекте.

[Scyther]

Углерод-14 во всем: как физическая химия помогает датировать артефакты
https://hightech.fm/2018/12/17/carbon-14


Считать возраст дерева по количеству годичных колец слишком долго и трудно, а с другими материалами, возраст которых нужно определить, чтобы точно датировать важные исторические артефакты, еще сложнее. Благодаря открытию физико-химика Уилларда Франка Либби — методу радиоуглеродного датирования — можно установить возраст практически любого объекта по содержанию изотопа углерода-14, который присутствует и в костях животных, и в Туринской плащанице, и даже в остатках еды первобытных людей. Метод Либби помогает бороться с подделками и устанавливать исторические периоды более точно — например, окончание Ледникового периода. «Хайтек» собрал к 110-летию ученого примеры исторических открытий с помощью его метода, а также современные высокотехнологичные способы датировки артефактов.

В этом году 110 лет исполнилось бы Уилларду Франку Либби — физику-химику, который изобрел свой метод для определения возраста археологических находок. Это открытие настолько изменило науку, что Либби в 1955 году появился на обложке журнала Time — в один год с Никитой Хрущевым, Дуайтом Эйзенхауэром, Фрэнком Синатрой и принцессой Великобритании Маргарет.

Через пять лет Либби за его открытие присудили Нобелевскую премию. Официальная формулировка — «за введение метода использования углерода-14 для определения возраста в археологии, геологии, геофизике и других областях науки». Ученый высказывался о победе аккуратно: «Сам по себе метод датирования требует осторожности, но его может применять тщательно обученный персонал, соблюдающий чистоту, аккуратность, серьезный подход и обладающий соответствующими практическими навыками». Но если все это соблюсти, то «метод действительно может помочь перелистать назад страницы истории и рассказать человечеству несколько больше о его предшественниках — и о его будущем». О чем идет речь?

Все едят углерод-14
Новости о найденных древних артефактах появляются достаточно часто. Например, на археологических раскопках обнаружили кусок деревянного инструмента, а археолог делает вывод, что ему 5 тыс. лет. Или на раскопках нашли мумию ребенка и смогли понять, что он жил около 2 тыс. лет назад. Откуда ученые знают, сколько лет настолько древнему объекту или человеческим останкам? Скорее всего, они применили радиоуглеродное датирование. Оно используется в датировке таких вещей, как кости, ткани, древесина и растительные волокна.

https://youtu.be/rn1gPioGkIg

Либби опирался на то, что углерод состоит из трех изотопов — двух стабильных и одного радиоуглерода. При этом последний постоянно образуется в атмосфере после реакции атомов азота с нейтронами, которые есть в космических лучах. Радиоуглерод попадает в оборот углерода в атмосфере, биосфере и гидросфере. Углерод-14 радиоактивен, с периодом полураспада около 5 700 лет. Это значит, что за 5 700 лет распадется половина этого вещества.

После попадания в атмосферу он превращается в углекислый газ, который потребляют растения в процессе фотосинтеза. Животные, включая человека, потребляют много растений (и животных, которые потребляют растения) — так углерод-14 попадает внутрь всех существ. Он сохраняется в живых организмах до тех пор, пока они живут. Когда они умирают, количество углерода-14 больше не пополняется. Теперь довольно просто определить, сколько всего атомов углерода должно быть в образце, учитывая его вес и химический состав. Зная период распада вещества, мы можем посчитать количество углерода-14 и выяснить, когда организм погиб, и примерное время его жизни.



Однако не все так просто: этот метод действует только для предметов, которые жили в определенный период. Представьте, что у ученого есть килограмм радиоактивного изотопа с периодом полураспада в пять минут. Через пять минут от него останется 500 г, еще через пять минут — 250 г. Через десять таких периодов ученому нечего будет измерять. Для радиоактивного анализа этот период — примерно 40–60 тыс. лет, после этого определить возраст объекта уже будет невозможно.

Когда закончился Ледниковый период
Чтобы проверить эту методику, группа Либби применила метод к образцам, возраст которых уже был известен. В числе первых испытуемых объектов были образцы сосны и кипариса, возраст которых был известен благодаря годичным кольцам. Они также взяли артефакты из музеев — например, кусок древесины из погребальной ладьи египетского фараона Сенусерта III. Возраст предмета они знали благодаря погребальной записке. Результаты оказались точными.

Правда, проверяя на радиоактивность останки животных и растений, получаемые со всего мира — от Северного полюса до Южного, Либби обнаружил некоторое расхождение в данных, связанное с географической широтой. Среди археологических находок, датированных с помощью метода Либби, были кусочки льняной ткани, которыми были перевязаны манускрипты, найденные в районе Мертвого моря, хлеб из дома в Помпеях, погребенных под вулканическим пеплом, древесный уголь со стоянки древних людей в Стоунхендже и кочерыжка кукурузного початка из пещеры в Нью-Мехико.

Эта методика упростила жизнь ученым по всему миру. В XIX и начале XX века терпеливые археологи для того, чтобы понять возраст предметов, связывали керамические и каменные инструменты в разных географических районах сходством формы и рисунка. Затем, используя идею о том, что стили объектов развиваются, становясь все более сложными с течением времени, размещали их по предположительному таймлайн

 Их подход был не совсем точен. Когда появилось радиоуглеродное датирование, многие исследователи изменили свое представление о возрасте объектов. К примеру, раньше существовало убеждение, что цивилизация зародилась в Европе и распространилась по всему миру. Датируя артефакты из Европы, Америки, Азии, Африки и Океании, археологи установили, что цивилизации развивались во многих независимых местах. Поскольку археологи тратили меньше времени на определение возраста артефактов, они могли задавать больше вопросов об эволюции человеческого поведения в доисторические времена.

Работа Либби также внесла большой вклад в геологию. Используя образцы древесины деревьев, когда-то погребенных под ледниковым льдом, команда ученого доказала, что последний ледяной покров в Северной Америке отступил от 10 до 12 тыс. лет назад, а не 25 тыс. лет назад, как ранее подсчитали геологи.

 Cейчас радиоуглеродное датирование используется постоянно — ученые датируют захоронения, останки людей, предметы и наскальные рисунки. Хотя существуют другие методы датирования объектов: например, полеомагнитный, когда измеряется остаточная намагниченность предметов; трековое — путем подсчета количества урана; термолюминесцентное датирование — когда измеряется количество радиоактивного излучения, которому подвергался предмет. Еще одна альтернатива радиоуглеродному датированию стоит особняком — для определения возраста предмета по электронному спиновому резонансу разрушать или деформировать его нужно, ученые замеряют излучающие радиацию дефекты или плотность захваченных электронов.

Но сейчас принято считать, что радиоуглеродное датирование — самый точный метод, который может позволять определить периодизацию предметов из прошлого, а не решить более глобальные вопросы — например, определение возраста Земли. Однако некоторые ученые сетуют на то, что этот метод нельзя использовать для датирования, потому что, по их опыту, он неточный.

Правда, оно скоро может стать неактуальным. Дело в том, что объекты, которые умерли в 1940-е годы и дальше, будут иметь другое соотношения углерода-14. В этот период взрывы ядерных бомб, работы реакторов и испытания поменяли количество поглощаемого вещества. К тому же, на исследования влияют климатические изменения — уровень выбросов ископаемого топлива искажает соотношение углерода в материале, и исследователи могут неправильно интерпретировать результаты датирования, но к 2020 году этот вопрос встанет еще острее.

Замечание Scyther-a: Радиоуглеродное датирование скоро может стать также неактуальным из-за слабого знания геологической истории Земли.

[Scyther]

Лазерный луч стартапа Breakthrough Starshot доставит тысячи нанокораблей к Марсу за пару дней
https://hightech.fm/2018/12/17/breakthrough-starshot-2


Стартап Breakthrough Starshot занимается созданием системы запуска тысяч нанокораблей к Марсу при помощи мощного лазерного луча. Об этом пишет Business Insider.

 Одним из основателей Breakthrough Starshot является физик Стивен Хокинг, астроном Гарвардского университета Ави Леб и российский миллиардер Юрий Мильнер — он вложил в проект около $100 млн.

Основной целью проекта является разработка системы сверхмощных лазерных лучей, которые могли бы запустить в космос тысячи нанокораблей StarChips из графена или другого сверхпрочного материала общим весом не более 1 г. На них будут установлены десятки различных датчиков, позволяющих делать исследования, а размер — с ноготь большого пальца — снизить необходимое количество топлива для того, чтобы преодолеть земную гравитацию.

 Проект разрабатывается с 2016 года. За это время ученые решили, что в рамках программы необходимо установить мощный лазер в пустыне в Чили — с его помощью StarChips сможет разгоняться до 20% от скорости света — около 150 млн км/час.

Основной целью проекта является запуск нанокораблей к созвездию Альфа Центавра — их скорость позволит преодолеть расстояние в три-четыре световых года за 20 лет, тогда как существующие зонды будут лететь в ближайшую к нам звездную систему десятки тысяч лет.

Возможно, первый StarChips отправит снимки Альфы Центавры уже в 2060 году. Несмотря на огромное количество ученых, работающих над проектом, у стартапа есть сложности в реализации программы. Например, строительство такого мощного лазера обойдется в миллиарды долларов, а в случае, если такой луч отразится от какой-нибудь поверхности в сторону Земли, он сможет уничтожать города за секунды.

Кроме того, в космосе у StarChips должен открыться специальный парус толщиной около 400 атомов и длиной в 4 м, однако исследователи беспокоятся, что его может прожечь слишком сильный луч лазера. Всего ученые занимаются разработкой 50 возможных проблем, связанных с этой миссией.

[Scyther]

Эрозия стерла большинство ударных кратеров с лица Земли
https://scientificrussia.ru/articles/eroziya-sterla-bolshinstvo-udarnyh-kraterov-s-litsa-zemli

Ученые выяснили, что на планете существует менее 200 известных ударных кратеров. Для сравнения, на Марсе их сотни тысяч, - пишет sciencenews.org.

Большинство ударных кратеров на Земле, произведенных падающими космическими камнями, были стерты со временем ветром, дождем, движением льда и сдвигом тектонических плит. Сохранилось только 190 подтвержденных кратеров, как записано в базе данных о воздействии на Землю, которую ведет Университет Нью-Брансуика в Канаде, а также недавно обнаруженный кратер в Гренландии.

Выявление и изучение таких особенностей может дать ученым новые данные об истории Земли, в том числе об эволюции самой жизни. Например, исследователи пытались связать различные кратеры с пятью известными массовыми вымираниями. Но только космический камень, от падения которого образовался кратер Чиксулуб близ мексиканского полуострова Юкатан и в Мексиканском заливе, широко известен как причина значительного вымирания. Этот космический камень оставил кратер шириной 150 километров и, возможно, поразил динозавров и многих других существ около 66 миллионов лет назад.

Кратер Попигай в Сибири, длина которого составляет около 90 километров от края до края, может быть связан с меньшей гибелью в основном морских существ около 34 миллионов лет назад. Но это еще не доказано.

Чиксулуб и Попигай являются крупнейшими кратерами, датированными в рамках последних 100 миллионов лет. Но кратер Вредефорт шириной примерно 160 километров в Южной Африке вытесняет Чиксулуб с места самого большого из известных когда-либо кратеров. По оценкам, Вредефорт образовался 2 миллиарда лет назад, что делает его самым старым известным ударным кратером.

Недавно кратер шириной в 31 километр был найден в Гренландии. Еще слишком рано указывать точную дату его образования. Пока ученые считают, что он, вероятно, сформировался от 11 700 тысяч до 2,6 млн лет назад, но сузить эту оценку может быть сложно. Как многие из ударных кратеров Земли, кратер Гренландии не на поверхности Земли; он покрыт почти километром льда. Чтобы получить хороший образец, нужно сверлить лед.

Может быть найдено еще больше ударных кратеров. Исследование, проведенное в 2015 году, показало, что до 350 кратеров диаметром от 0,25 до 6 километров на Земле остаются неоткрытыми.

[Scyther]

Разбить садик в космосе: ученые выясняют, как растения адаптируются к космической среде
https://scientificrussia.ru/articles/razbit-sadik-v-kosmose-uchenye-vyyasnyayut-kak-rasteniya-adaptiruyutsya-k-kosmicheskoj-srede

Космонавты могут выращивать свежий салат на околоземной орбите, чтобы «разбавить» свою сублимированную пищу. Но космическая микрогравитационная среда может влиять на рост растений – как именно, мы начинаем понимать только сейчас. Исследования, представленные в журнале Applications in Plant Sciences, показали, что два различных транскриптомных подхода могут быть использованы для понимания того, как компоненты органов растений реагируют на космическую среду.

Для того, чтобы изучить транскриптом (совокупность всех транскриптов, синтезируемых одной клеткой или группой клеток, включая мРНК и некодирующие РНК), используют два метода: секвенирование РНК (RNA-Seq) и использование ДНК-микрочипов. Оба подхода могут показать, какие гены экспрессируются в данной ткани, и количественно определить транскрипты мРНК – промежуточные молекулы между генами и белками, которые эти гены кодируют, что предоставляет обширную информацию о том, как организм реагирует на сигналы окружающей среды.

«Когда мы смотрим на ткани, сохранившиеся от растений, которые всю свою жизнь выращивают на космической станции, мы можем увидеть основные механизмы, которые они используют для физиологической адаптации к этой новой среде, – объясняет доктор Анна-Лиза Пол (Anna-Lisa Paul), одна из авторов исследования. – Другими словами, какие метаболические "инструменты" задействуют растения для того, чтобы подстроиться под новую среду».

Для анализа с помощью обоих методов можно использовать очень маленькие образцы ткани, что важно, учитывая огромные затраты на проведение экспериментов в космическом полете. Несмотря на то что у методов много общего, они все же различаются. Микроматрица требует разработки чипа для исследования экспрессии известных генов, в то время как RNA-Seq подразумевает секвенирование общей РНК без учета конкретных транскриптов РНК. В соответствии с предыдущими исследованиями авторы обнаружили, что оба метода имеют относительные преимущества. RNA-Seq обнаружил экспрессию многих генов, включая плохо известные гены, в то время как микрочип обнаружил некоторые потенциально важные гены-кандидаты, имеющие отношение к космическому полету, которые первый метод не выявил.

Транскриптомику можно также использовать, чтобы показать, как разные ткани в одном и том же организме реагируют на один и тот же стимул. Авторы сравнили экспрессию генов в двух областях кончика корня: самого кончика, в котором находятся корневая шапка и меристематическая зона («зона деления»), и область немного за кончиком, где происходит удлинение. Кончик корня – это «мозг» корня растения. Клетки в пределах первой половины миллиметра отвечают за восприятие и обработку большей части информации, которую корень растения собирает из окружающей среды: определение силы тяжести, направление света, путь к воде и минералам и т.д.

Понимание того, как растения реагируют на космическую среду, имеет решающее значение: так космонавты смогут питаться свежей зеленью и вдалеке от дома. Кроме того, в будущем растения, выращенные в космосе, могут обеспечивать свежей, здоровой пищей и кислородом людей, которые окажутся на космических станциях, в дальних рейсах, или, возможно когда-нибудь, на других планетах.

[Scyther]

Цветок юрского периода указал на древнее происхождение современных растений
https://naked-science.ru/article/biology/cvetok-yurskogo-perioda-ukazal-na

Покрытосеменные, доминирующие в растительности современной Земли, появились почти на 50 миллионов лет раньше, чем считали до сих пор: обнаруженная окаменелость сохранила следы цветка возрастом 174 миллиона лет.

Древнейшие остатки цветковых (покрытосеменных) растений относятся ко времени чуть более 130 миллионов лет назад. И хотя анализ их ДНК указывает на более раннее появление, надежных палеонтологических свидетельств этому до сих пор не было. «Исследователи не были уверены, где и когда цветы появились, — говорит ведущий автор новой работы, профессор Нанкинского института геологии и палеонтологии Цян Фу (Qiang Fu). — Такое ощущение, будто они просто выпрыгнули из ниоткуда уже в четвертичном периоде».

Однако Цян Фу и его группе удалось исследовать в общей сложности 264 образца 198 древних цветков, отпечатавшихся на 34 каменных плитах, которые были найдены под Нанкином и датированы возрастом 174 миллиона лет. Обширность этого материала позволила в некоторых случаях даже провести микросъемку с разных углов и детальное исследование анатомии растений. Такая работа помогла реконструировать облик Nanjinganthus dendrostyla — цветкового, жившего уже в раннем юрском периоде. О нем ученые пишут в статье, опубликованной в журнале eLife.

Одна из ключевых особенностей покрытосеменных растений — образование завязи, внутри которой заключается семяпочка («яйцеклетка» растения). Такая завязь, хотя и в чуть более примитивной форме, была обнаружена и у Nanjinganthus dendrostyla: именно это позволяет отнести его к цветковым. Впрочем, не ясно, относится ли он к основной линии развития покрытосеменных растений, которая дала все их сегодняшнее разнообразие, или к одной из бесчисленных тупиковых ветвей, которые так любит «обрезать» эволюция.

[Scyther]

Новое звуковое устройство манипулирует частицами в трех измерениях
https://naked-science.ru/article/physics/novoe-zvukovoe-ustroystvo

Прибор захватывает частицы в создаваемом им звуковом поле и может перемещать их в разных направлениях одновременно в трех измерениях.

Новое устройство использует ультразвуковые волны для управления частицами в воздухе, подобно марионеткам на невидимых нитях. В отличие от других приборов, которые также используют звуковое излучение для манипуляции веществом, новая система может передвигать несколько объектов в разных направлениях одновременно. При помощи этого типа технологии левитации, описанного в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, можно собирать микроэлектронику или маневрировать маленькими объектами внутри тела для лечения болезней.

В новом устройстве сеть из 256 динамиков, каждый из которых по сантиметру в ширину, расположена напротив точной такой же сети динамиков на расстоянии 23 сантиметров. Динамики испускают звуковые волны, которые слишком высоки для человеческого слуха: при помощи них они создают замысловатое звуковое поле между двумя сетями. Это звуковое поле обладает областями высокой звуковой интенсивности, отталкивающими частицы, а также относительно тихими карманами, захватывающими частицы. Контролируя координацию сверхзвуковых волн, испущенных каждым динамиком, исследователи могут перемещать эти тихие области в трех измерениях.

Несмотря на то что лазерный пинцет может манипулировать микроскопическими объектами, звуковые волны способны поднимать грузы размерами от микрометров до сантиметров. Сорокакилогерцевые звуковые волны одновременно удерживают до 25 бусинок из пены, каждая из которых — от одного до трех миллиметров в диаметре. Будущая версия, которая будет испускать более высокие частоты, сможет манипулировать гораздо мелкими объектами — вроде клеток размером до одного микрометра.

[Scyther]

Виды животных на крайних участках пищевой цепи эволюционируют быстрее, чем те, что посередине
http://naked-science.ru/article/biology/vidy-zhivotnyh-na-kraynih

В своей работе исследователи доказали, что скорость эволюции видов рыб, расположившихся в самом низу или самом верху пищевой цепочки, отличается от тех, что находятся между ними. Результаты исследования повлияют на рыбную промышленность и поддержку биоразнообразия коралловых рифов.

Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Nature Ecology and Evolution, виды рифовых рыб на крайних участках пищевой цепи — исключительно травоядные или исключительно хищники — эволюционируют гораздо быстрее, чем те виды, что находятся в середине пищевой цепи и имеют более разнообразный рацион. Результаты работы группы ученых под руководством Самуэля Борштейна (Samuel Borstein), сотрудника Университета штата Теннесси, ставят под сомнение современный взгляд на связь эволюции с положением вида в пищевой цепи.

До сих пор ученые думали, что виды, которые питаются разнообразной пищей, могут эволюционировать быстрее и демонстрировать большую вариативность в морфологии — таких физических аспектах, как размер, форма и цвет. Однако Борштейн с коллегами доказал обратное: быстрее развиваются виды с ограниченной диетой.

В ходе своего исследования ученые создали эволюционное «семейное древо», которое описывает типы взаимодействия более 1500 видов рифовых рыб, их место в пищевой цепи и разнообразие рациона. Они также оцифровали сотни фотографий рыб, чтобы собрать информацию о физических особенностях, которые важны для оценки их питания.

[Scyther]

Штрих-коды головного мозга
https://scientificrussia.ru/articles/shtrih-kody-golovnogo-mozga

Новые методики позволяют ученым картировать  орган в беспрецедентно мельчайших деталях.

Нейробиологи много знают о том, как работают отдельные нейроны, но практически ничего не знают о том, как большинство из них взаимодействует между собой и продуцируют мысли, чувства и поведение.

Им требуется принципиальная схема взаимодействия нейронов мозга- известного как коннектом или полное описание структуры связей в нервной системе организма- чтобы идентифицировать  нейронные контуры, лежащие в основе функций органов.

В настоящее время исследователи лаборатории Колд Спринг Харбор и их коллеги разработали инновационную методику картирования головного мозга и  применяли  ее в течение трех недель для отслеживания точек соприкосновения (сцеплений), отходящих  от примерно от 600 нейронов в визуальной области мозга мыши.

Эта методика могла бы когда-нибудь  быть использована для понимания нарушений в мыслительном процессе, применяя атипичную схему « мозговой проводки» (взаимодействия нейронов мозга) для таких заболеваний как аутизм или шизофрения.

Методика работает следующим образом: метятся клетки с генетическими «штрих- кодами». Исследователи инъецируют вирусы в головной мозг мышей; вирусы побуждают клетки производить в произвольной последовательности обозначенными 30 буквами секвенирование РНК (состоящий из нуклеотидов под шифром G, A, U и C). Клетки вырабатывают  протеин, который соединяется со штрих- кодами РНК и охватывает их по всей длине каждого выходящего отростка нейрона или аксона.

 На следующем этапе ученые вскрыли головной мозг мышей  в исследуемых областях и секвенировали  клетки каждой области, что позволили им установить, который из помеченных нейронов присоединен к какой области.

Ученые установили, что нейроны основной зрительной зоны коры головного мозга мыши , как правило, посылают сигналы на выходе  для многократного усиления  других зрительных участков мозга.

Исследователи также обнаружили, что большинство клеток подразделяется на 6 четко обозначенных групп, базирующихся на каждой зрительной области, – и какое количество из них-, и как они соединяются между собой.

Этот открытие предполагает, что имеются подтипы нейронов в основной зрительной коре головного мозга мыши, которые выполняют разные функции.

«В виду того, что у нас так много нейронов, мы можем сделать статистический анализ и начать понимать паттерны, которые мы обнаруживаем»,- говорит Джастас Кебшул (Justus Kebschul), специалист  лаборатории Колд Спринг Харбор, один из авторов исследования, которое было опубликовано в апреле в журнале Природа (Nature).

Штрих-код метод является шагом вперед  для картографии полного описания структуры связей в нервной системе организма (коннектом). Только лишь с 30 нуклеотидами, исследователь может создать более уникальное секвенирование  чем то, которое производят нейроны головного мозга, - говорит нейробиолог Ботонд Роска (Botond Roska) института молекулярной и клинической офтальмологии города Базель, Швейцария. кто не участвовал в исследовании: «Я предсказываю, что как только эта технология будет окончательно доработана, мы получим ключ для анализа плотности нейронных связей.»

[Scyther]

Симметрия тела
https://scientificrussia.ru/articles/simmetriya-tela

Разные конечности развиваются с одинаковой интенсивностью в течение всего периода внутриутробного развития.

Особи с симметричным строением тела населяют нашу планету  в течение приблизительно 400 миллионов лет.

Человек в течение длительного времени проявлял  настойчивый интерес к этому свойству нашего собственного вида, признавая важность восприятии красоты или знаменитого описания  человеческого тела сделанного  Леонардо да  Винчи.

Ученые в настоящее время пошли дальше. Альберто Роселло-Диез, биолог – онтогенетик, работающий  в настоящее время в австралийском Институте Восстановительной Медицины Университета Монаш, исследовал зародыш мыши в процессе внутриутробного развития на предмет сохранения симметрии.

Замедляя рост одной из конечностей зародыша по отношению к другим, команда ученых обнаружила, что клетки взаимодействуют между собой, чтобы исправить асимметрию. До настоящего времени не было проведено ни одного успешного исследования данного феномена.

После года неудачных попыток, Роселле и его команда создали модель на мышах. Применив  технологию, ранее разработанную для модифицирования клеток в лабораторной сосуде в форме чаши, ученые сделали инъекцию в левую нижнюю конечность зародыши мыши вид клеток, которые затормаживали рост последней.

Они обнаружили, что клетки, окружающие подавленную ткань, взаимодействовали с плацентой, которая затем посылала сигнал в оставшуюся часть тканей организма — включая и  другую заднюю ногу — чтобы замедлить их рост до той поры, пока экспериментальная нижняя конечность не наверстает отставание в росте.

Когда отставание в росте было ликвидировано, тогда возобновился равномерный рост. Результаты работы были опубликованы в июне в журнале  «Биология» Публичной научной библиотеки(PLOS).

«Считайте этот процесс как « гонку на трех ногах»,- говорит Ким Купер, специалист в области биологии клетки и  онтогенетики Калифорнийского университета в Сан Диего, который не участвовал в эксперименте. «Если один человек идет быстрее, то труднее остаться в согласованности. Механизм, запускаемый плацентой, позволяет более медленно растущему органу наверстать отставание.»,-говорит Купер.

Исследование предлагает заглянуть внутрь развивающейся нижней конечности и увидеть так называемый процесс « ликвидации отставания в росте».

Но исследование также ставит новые вопросы: на пример, как только нижняя конечность вырастет до того же уровня, как другая конечность узнает, что можно снова начинать расти?   

«Нам необходима симметрия для конечностей и мы ее ожидаем»,- говорит Адриан Халме, специалист в области биологии клетки университета Вирджинии, который не участвовал в исследовании. «Но как эти конечности достигли симметрии- остается  действительно поразительным фактом».

[Scyther]

«Ядерная медицина расширяет наши возможности». Для внедрения научных разработок необходимо выстроить коммуникации.
https://scientificrussia.ru/partners/rossijskaya-akademiya-nauk/yadernaya-meditsina-rasshiryaet-nashi-vozmozhnosti

Директор Института ядерных исследований, член-корреспондент РАН Л.В. Кравчук: «Ядерная медицина расширяет наши возможности»

В России немало передовых разработок, в том числе в ядерной медицине. Для их успешного внедрения необходимо выстроить эффективный диалог между представителями науки, власти и бизнеса. Тема построения коммуникаций стала ключевой на V Конгрессе «Инновационная практика: наука плюс бизнес», организаторами которого выступили компания «Иннопрактика» и МГУ имени М.В. Ломоносова. Основная тема мероприятия была поддержана в рамках работы секции «Ядерная медицина в России», одним из докладчиков на которой стал директор Института ядерных исследований Леонид Кравчук.

– Вы представляете Институт ядерных исследований РАН. Вся ваша жизнь в науке связана с этим институтом: более сорока лет назад пришли в качестве инженера, а в последние годы работаете директором. Знаю, что в вашем институте находится крупнейший в Европе линейный ускоритель протонов Московской мезонной фабрики. Что это за машина?

– Наш институт был образован в 1970 году. Скоро ему исполнится полвека. Создан он был по инициативе Академии наук СССР, отделения ядерной физики. Появлению этого института мы обязаны, я бы сказал, провидению Моисея Александровича Маркова, Николая Николаевича Боголюбова и других крупных физиков того времени, которые считали, что исследование материи нужно вести с двух сторон – микромира и макромира. То есть, нужно заниматься как ядерной физикой, которую сейчас мы чаще всего называем физикой частиц, так и астрофизикой. И у нас действительно были созданы такие установки, которые позволяли эти исследования вести.

Была создана первая в мире специализированная подземная лаборатория в Кабардино-Балкарии, в Баксанском ущелье. Под горой Андырчи мы вырыли четырехкилометровую штольню, вокруг которой расположены различные установки.

– Для чего это нужно делать под землей?

– Для того, чтобы исследовать, прежде всего, нейтрино – частицу, которая пролетает через весь земной шар, и через нас с вами в данный момент. Через каждый квадратный сантиметр пролетает до десяти тысяч штук, а остальные частицы нужно отсечь. Это можно сделать на глубине. Основные частицы отсекаются как раз с толщи этой горы, а эта частица детектируется. Там проходит множество экспериментов с космическими лучами, исследуются другие процессы.

Следующая установка, которая была сделана в этом направлении совместно с ОИЯИ, Дубна, – это Байкальский глубоководный нейтринный телескоп.

– Какая у вас обширная география!

– Да, у нас в институте пять больших площадок. Байкальский телескоп предназначен для исследований лептонов высоких энергий, и там он спрятан не под землей, а под толщей воды, фактически на дне Байкала, на глубине более километра. Байкал обладает уникальными свойствами – у него чистейшая вода, практически нет примесей.

– До сих пор? Я слышала, что он интенсивно загрязняется.

– Я бы не сказал. Мы, кстати говоря, попутно занимаемся тем, что и качество воды отслеживаем. Если оно ухудшается, мы сообщаем об этом лимнологам.

– Каким образом отслеживаете?

– Если у нас фоны увеличиваются, значит, какие-то примеси появились. Телескоп нужно помещать под воду, чтобы также отсечь другие частицы, кроме нейтрино. Та же самая история, что и с подземным. Они пролетят, остальные частицы остановятся. Это наблюдения того, что летит к нам из космоса.

А для того, чтобы исследовать редкие процессы, происходящие «снизу», в ядре, нам нужно было иметь прибор, который дает большой поток вторичных частиц, в частности, Пи-мезонов, К-мезонов. Это достигается таким образом: сильноточный пучок протонов ускоряется до энергии, как в нашем случае, 600 миллионов электронвольт, попадает в мишень, выбивает из нее вторичные частицы с различными процессами, и эти частицы исследуются. Вот для этого была создана наша машина, которую мы условно назвали Московской мезонной фабрикой.

– Значит, фабрика – это и есть ваш знаменитый ускоритель?

– Да. Параллельно с нами то же самое делали американцы в Лос-Аламосе. Это знаменитая лос-аламосская национальная лаборатория, где, как вы знаете, была создана бомба. Там было принято решение строить мезонную фабрику. А поскольку в это время шло соревнование СССР с США, такое же решение было принято и у нас. И вот в Троицке (тогда он даже Троицком ещё не назывался, это был Академгородок – научный центр Академии наук в Красной Пахре) решили построить такую установку. Это сильноточный линейный ускоритель протонов, у него энергия 600 миллионов электронвольт и средний ток – 500 микроампер. Установка была разработана рядом институтов Советского Союза, в том числе и мы включились. Тогда приехала большая команда молодых специалистов, которые строили ускоритель. Действительно, я в этом принимал самое активное участие. За эту работу была получена премия Правительства Российской Федерации, еще ряд премий, лауреатом которых я также являюсь. Понимаете, мы не копировали, это делалось первый раз в мире, и было придумано множество оригинальных решений.

– Например?

– Совершенно оригинальная ускоряющая структура, технология изготовления резонаторов, за которую, кстати, потом была получена Ленинская премия, потому что разработка была внедрена, например, в химической промышленности. Огромные баки, которые там активно используются, сделаны таким же способом, как наши резонаторы.

– А почему именно нейтрино вас так увлекает?

– Как вы знаете, в физике частиц есть так называемая Стандартная модель. Это то, из чего состоит материя. Но есть ряд фундаментальных проблем, которые не решены в рамках этой модели.  Например, материи должно быть столько же, сколько и антиматерии, но это не так. Это одно из фундаментальных противоречий, или парадоксов, современной физики.

– А может, вы её просто пока не обнаружили?

– Нет, потому что материи по непонятной пока причине после Большого взрыва оказалось чуть больше, и в результате аннигиляции наш мир создан именно из неё. А видимая материя и мы с вами, кстати, это всего-навсего 5% того, что в мире есть. Это ещё одна большая загадка – вопрос о темной материи и темной энергии.

– Однако же открытие бозона Хиггса пролило свет на эти загадки?

–  В Стандартной модели не было одного кирпичика – именно бозона Хиггса. Этот бозон был открыт недавно в ЦЕРНе на Большом адронном коллайдере, в том числе и с нашим участием, потому что мы также в международных коллаборациях присутствуем. Но за пределами Стандартной модели осталось довольно много загадок, которые она не может разрешить. Например, та же самая темная материя.

Так вот, одним из кандидатов на темную материю, на разгадку этой и многих других загадок, является нейтрино. Нейтрино – это такая частица, у которой, как мы говорили в школе, масса равна нулю.

– Это не так?

– Нет, не так. Масса у нее не равна нулю, это теперь уже понятно, и этим объясняется, например, такое явление, как осцилляция нейтрино – то есть, их превращение из одного вида в другой. Мы занимаемся исследованиями нейтрино с разных сторон. Например, некоторое время назад мы вышли на решение такой задачи, как дефицит солнечных нейтрино. Солнце – это хороший, исправно работающий термоядерный реактор, однако в эксперименте выяснилось, что количество нейтрино, которое летит до Земли, с теоретической моделью Солнца никак не совпадает. Их почему-то долетает меньше. Это явление было на нашей Баксанской нейтринной обсерватории впервые четко показано. Люди, которые получили потом Нобелевские премии, у нас там работали.

За нейтрино получено три Нобелевских премии, причем две – в самое недавнее время, хотя мы в этих исследованиях принимаем самое активное участие. И теоретическая модель осцилляций нейтрино, в том числе, и сотрудниками нашего Института была разработана. Нами было экспериментально подтверждено, куда же деваются нейтрино по пути к Земле. Дело в том, что существует три типа нейтрино: не только электронное, а еще мюонное и тау-нейтрино. А детектировали только электронное нейтрино. И тогда мы поняли, что, когда нейтрино летит на дальнее расстояние, ну, например, от Солнца до Земли, оно из одного вида нейтрино превращается в другой. Таким образом, ничего не теряется, только превращается. И это одна из загадок механизма осцилляций. Сейчас теоретики говорят, что может быть еще и четвертый вид нейтрино, так называемый «стерильный нейтрино». Сейчас мы как раз ставим эксперимент на Баксане по его поиску. Нас здесь поддержали и Министерство науки, и ГК «Росатом», которые выделили грант. Надеюсь, в будущем году мы этот эксперимент поставим и станем свидетелями важного открытия.

Следующий вопрос, связанный с загадками нейтрино, – это его масса, которая как мы поняли, не равна нулю. Как её измерить? Академик Владимир Михайлович Лобашёв, к сожалению, уже ушедший от нас, в Троицке построил установку, которая называется «Троицк-ню-масс». Американцы пытались построить свою установку, получили некий результат, но результат, который получен был у нас – два электронвольта – не превзойден до сих пор. Точно такую установку, как у нас, только в пять раз больше, сегодня построили в Германии, в Майнце. С нашим участием и нашими сотрудниками сейчас они начинают эту работу. Они, может быть, померяют чуть точнее.

Но мы уже говорим, что проблема даже не в этом. Мы уже всё померили, и мы знаем, что она есть – масса нейтрино. Теперь вопрос, как это дело использовать, например, для исследования той же темной материи.

Поиски темной материи – это поиски, например, такой частицы, как аксион. Мы этим тоже занимаемся. Мы участвуем во многих международных экспериментах – как я уже говорил, в ЦЕРНе в CMS, LHCb, АLICEи др. Мы принимали участие в создании Большого адронного коллайдера. Я одно время был координатором работ от России по ускорителю.

Еще одно очень важное направление – это нейтронная физика, физика конденсированных сред. У нас основным пользователем ускорителя в Троицке является нейтронный комплекс – три нейтронных источника различного типа, на которых исследуются и решаются задачи ядерной физики, физики твердого тела, химии, биологии, медицины.

– Вы сказали о ядерной медицине. Какие исследования в этой области у вас проводятся, есть ли результаты?

– Изначально заниматься ядерной медициной мы не планировали. Однако настали непростые 90-е годы, и мы вынуждены были задуматься, как выжить. Мы посмотрели, что делается в мире. Выяснили, что есть большая потребность в радионуклидах для диагностики, прежде всего, сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний. В это время стали развиваться ПЭТ-томографы.

Что такое ПЭТ-центр? Это сканер, который исследует организм с помощью изотопов. Естественно, чтобы не навредить человеку облучением, изотоп должен быть короткоживущим, быстро распадающимся, который естественным образом из организма уйдет. Если у вас их несколько штук, то можно сделать как, как это, собственно говоря, в ПЭТ-центрах и делается: стоит ПЭТ-сканер, рядом – небольшой циклотрон, на котором и производятся эти короткоживущие изотопы. Например, фтор 18-й – наиболее распространенный изотоп. Но когда у вас две тысячи штук, около каждого держать циклотрон с высококвалифицированным персоналом – очень дорого. И тогда возникла идея использовать более долгоживущий изотоп, чтобы перезаряжать этот сканер примерно раз в месяц. Эта идея была реализована, было предложено создать генератор, в частности, стронций-рубидий, у которого период полураспада как раз 25 дней. А распадается он в рубидий 82-й, у которого период полураспада 1,3 минуты. Именно этот рубидий попадает с физиологическим раствором в организм человека, проводятся процедуры, а раз в месяц этот генератор вытаскивается, и другой вставляется. Потребности в производстве этих изотопов в США были очень велики. Постепенно к этому процессу подключились мы, и были времена, когда мы поставляли примерно до половины потребностей этого изотопа на американский рынок.

– При этом своих установок у нас остро не хватает. Если мы можем производить такой хороший продукт, почему бы нам не завести собственную аппаратуру в нужном количестве и не заняться лечением своих пациентов?

– Это не ко мне вопрос, а скорее к медикам. Я всегда говорю, что, когда слова «ядерная медицина» произносятся, паровозом должен стоять доктор, врач. Он должен сказать – «нам надо». Вот если б он это сказал, в стране всё это было бы. Потому что разработки есть, и очень хорошие.

– То есть, вам нужен заказчик?

– Безусловно. Есть план – 70 ПЭТ-сканеров в России. Если этот план будет реализован, тогда будет востребован наш продукт. Для того чтоб мы выпускали чистый продукт, нам нужна радиохимическая лаборатория. Технология разработана, все запатентовано. Наша радиоизотопная лаборатория одна из лучших в мире, её заведующий – доктор химических наук Борис Леонидович Жуйков – признанный эксперт в мире в этой области. В своё время мы блестяще прошли научно-технический совет Роснано, где все эксперты поставили нашему проекту высшие оценки. Это продолжалось два года. Потом еще полгода мы ждали финансового комитета. Там сказали: мы вам всё дадим, всё у вас очень хорошо, только вы должны принести 50% софинансирования. Где это мы возьмем столько денег? Бюджетные деньги мы не имеем права на это тратить, да и возможности такой нет. А бизнес особого интереса к этому не проявил.

– Но врачи тоже говорят о большой заинтересованности в отечественной ядерной медицине. На-днях общались с нашим главным онкологом А.Д. Каприным – он говорит, что мечтает об этом. Так что же мешает договориться?

– Всё то же – бюрократические сложности. У нас любят говорить много громких, красивых, правильных слов. Но не любят делать. В этом беда. Говорить проще, делать – всегда трудно.

– Какие конкретно медицинские проекты вы можете сегодня предложить?

– Мы в своё время создали, в частности, комплекс протонной терапии. Протонная терапия онкологических заболеваний гораздо эффективней в ряде случаев, чем обычная гамма-терапия, потому что гамма-облучение, пока дойдет до опухоли, облучит весь организм.

– А протон действует избирательно.

– Совершенно верно. Известна так называемая кривая Брэгга, когда вы можете подобрать соответствующую энергию ускоряемых протонов и выделить ее на том расстоянии в организме, на каком нужно. Мы тогда смогли найти финансирование на сооружение первой очереди комплекса протонной терапии. Мы его создали. Это протонный комплекс чисто медицинского назначения, который стоит у нас в экспериментальном зале. За эти годы мы смогли отработать методики, создать свои технологии.

– И есть пациенты?

– Нет, пациенты есть на электронном ускорителе. У нас на это лицензия, а на протонный пока нет. Получить такую лицензию очень непросто. И потом, мы же понимаем, что это огромная махина, работающая на комплекс протонной терапии. Это очень дорого. В ОМС услуга пока не входит.

Конечно, такие комплексы нужно создавать, они позарез нужны. И они должны быть доступны для всех нуждающихся. Росатом вроде бы такую задачу ставит, я там член Научно- технического совета, и мы это обсуждали не раз. Мы готовы. Компетенция у нас есть. Пока еще есть кадры. Есть инфраструктура, то есть мы можем у себя создать такой комплекс. Он заработает, а потом его тиражировать можно, отдать на те же предприятия Росатома. Мы будем вести авторский надзор, и задача будет решена. Надо только начать это делать.

У нас создана целая линейка изотопов – это палладий 103-й, например, для диагностики и лечения рака простаты. Актиний 225-й, которым мы сейчас активно занимаемся, также можно применять для лечения ряда онкологических заболеваний. Это изотоп, который доставляется в опухоль и выжигает ее изнутри. Перспективнейшая вещь.

Но удручает, когда нам приходится самим искать бизнес-партнеров. Мало кто из потенциальных инвесторов может понять, зачем ему вкладывать деньги в это мало прибыльное дело. Онкология – это социальная проблема. И это должно быть заботой и координацией государства, а потом уже бизнес подключится неизбежно.

– Леонид Владимирович, вы делаете доклад на секции по ядерной медицине в рамках конгресса «Наука плюс бизнес». Какие надежды вы возлагаете на это мероприятие?

– Меня пригласили выступить. Я расскажу о нашей работе, покажу наши разработки. Кто-то услышит – может быть, заинтересуется и поддержит. Хотя, повторю, без поддержки государства, без действенного понимания важности развития всех этих направлений, ничего не получится.

Сейчас в рамках конгресса было пленарное заседание. Выступал китаец, руководитель огромной компании технопарков. Он сказал буквально следующее: «Наука не должна зарабатывать деньги, у неё другое предназначение, а зарабатывать деньги должны те, кто готовый продукт будет внедрять». Золотые слова.

[Scyther]

Будущее принадлежит маркетплейс-платформам
http://innovanews.ru/info/news/economics/16278/

Профессор финансов Высшей школы бизнеса Стэнфордского университета Илья Стребулаев по приглашению Ак Барс Банка провел в Казани семинар – Новейшие тренды в мире инноваций – опыт Кремниевой долины.

Илья Стребулаев рассказал о маркетплейсах нового поколения, нововведениях в финансовых технологиях и барьерах для их развития в России. Участниками семинара стали представители органов власти, сотрудники, клиенты и партнеры Ак Барс Банка.
Маркетплейс-платформы

Профессор спрогнозировал тенденции развития инноваций в 2019 году: «Создание маркетплейс-платформ приведет к тому, что один победитель в индустрии заберет себе все». Из-за развития маркетплейс-платформ нового поколения миллионы посредников станут не нужны. Только в США от 10 до 40 млн человек могут остаться без работы и будут вынуждены пройти профпереподготовку. Однако небольшие компании, предлагающие узконаправленные услуги, благодаря платформам смогут привлечь большее число клиентов и будут вынуждены поднять качество сервиса.
Микромобильность

«Как минимум половина всех вновь произведенных автомобилей через семь лет будут полноприводными электромобилями», – уверен профессор.

Стребулаев добавил, что в этом году в области средств передвижения произошла революция. На сегодняшний день 60% всех поездок в США приходятся на электромобильный транспорт – самокаты и велосипеды. Стартапы на рынке микромобильности профессор назвал одними из самых финансово успешных в мире.

Стабильные криптовалюты
«Сейчас заниматься майнингом, скорее всего, неприбыльно. Совершенно точно, что для этого необходимо иметь последнее оборудование, находиться в самых холодных точках мира и там, где практически бесплатная электроэнергия», – подчеркнул спикер.

Последний год в мире большое внимание уделяется стабильной криптовалюте. Она должна обладать несколькими параметрами – стабильностью курса, масштабируемостью, конфиденциальностью и децентрализованностью.

«До тех пор, пока криптовалюта не будет отвечать всем четырем параметрам, она не вытеснит обычные деньги. Если биткоин станет стабильным, то финансовый мир кардинально изменится, как и валютный паритет», – отметил Стребулаев. По его словам, из всех новейших криптовалют самой масштабируемой является Tether. Курс этой криптовалюты стабильнее других в среднем на 40%, но ее минус состоит в отсутствии полного децентрализованного управления.

Финтех-стартапы Vs традиционные банки
«Несмотря на отсутствие банковской лицензии, финтех-компании начинают конкурировать с банками, в частности, с депозитным институтом», – подчеркнул спикер. Главное преимущество финтех-стартапов состоит в том, что они позволяют открыть банковский счет в разных странах мира и в разных валютах одновременно. Сейчас все финтех-компании должны искать банковских партнеров, которые помогли бы им в выпуске банковских карт.

«Американские эксперты считают, что традиционные региональные банки могут быть под угрозой. Согласно одной из гипотез, у региональных банков не хватит ресурсов для того, чтобы конкурировать и с крупными банками, и с финтех-компаниями», – добавил Стребулаев. Ответной мерой со стороны традиционных банков является полный или частичный выкуп небольших финтех-компаний.

Барьеры для развития финтех-стартапов в России
Профессор также высказал свою точку зрения на то, что мешает развитию финтех-индустрии в России. По его словам, в России стать венчурным предпринимателем сложнее, чем в США или Китае. По этой причине многие интересные стартапы перебираются из России в Кремниевую долину.

«Проблема России состоит не в отсутствии стартапов, а в отсутствии желания у интрапренеров поднять планку и стать глобальным стартапом. В России нет развитой венчурной индустрии и бизнес-ангелов. А те, что есть, предлагают финансирование на таких невыгодных условиях, что не один разумный предприниматель не возьмет деньги», – резюмировал профессор.

Илья Стребулаев – эксперт в области инновационного менеджмента, венчурного капитала иинвестирования в высокотехнологичные компании Кремниевой долины. В Казани он выступил третий раз по приглашению Ак Барс Банка.

[Scyther]

Чем опасен сварочный дым
https://www.nkj.ru/news/35167/

Пар, образующийся при сварке, содержит наночастицы токсичных окисленных металлов, которые могут проникать даже в нервную систему.

Большинство из нас хотя бы раз в жизни видели, как работает сварщик, и знают, что при сварке всё вокруг в дыму и искрах. Интуитивно понятно, что дым этот лучше не вдыхать, что он вреден для здоровья. Но как именно и чем именно он вреден?

 При электродуговой сварке между электродом и свариваемым металлом образуется сильный разряд – электрическая дуга. Разряд плавит металл и электрод, если для сварки выбрали плавящийся электрод. При этом около 3% электрода и незначительная часть свариваемого материала превращаются в пар, который содержит микро- и наночастицы оксидов металлов. Такие частицы долго не оседают, образуя воздушные взвеси, которые могут равномерно распределяться по всему рабочему пространству.

Исследователи из Дальневосточного федерального университета (ДВФУ), Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева, Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета и Университета Крита пишут в своей статье в Scientific Reports о том, что вне зависимости от того, какой тип электродов используется, при сварке всё равно получится вредный для здоровья дым.

В этом дыме всегда будут твёрдые наночастицы оксидов железа, марганца, силикона (около 41%, 18% и 6% соответственно), а также хрома. Средний диаметр частиц составляет 5 нанометров, но среди них есть и более мелкие. Продукты окисления металлов вообще токсичны, но особую опасность, по словам авторов работы, представляют частицы, приближающиеся по размеру к 1 нанометру – известно, что они могут проникать даже в нервную систему человека.

Естественно, частицы в воздушных взвесях могут перемещаться с потоками воздуха далеко за пределы того участка, где работал сварщик, и это желательно учитывать в правилах техники безопасности. Чем больше мы будем знать о том, как именно образуются твердые сварочные наночастицы, какой они формы, из чего состоят и как распространяются, тем более эффективными будут наши меры безопасности.

Правда, здесь стоит сказать, что на сегодняшний день в индустрии не существует общепринятой точки зрения на то, как сварочный дым зависит от параметров сварочных работ – методы сварки, сила тока и т. д. Кто-то считает, что если увеличить силу тока, то и пара будет меньше. Другие указывают, что сила тока всегда пропорциональна температуре плавления свариваемых металлов, то есть пара должно получаться больше. Как видим, даже в такой привычной вещи, как сварка, очень даже есть что исследовать.

[Scyther]

Ученые нашли объяснение необычно сильной температурной зависимости вязкоупругих свойств в полимерах
http://www.sbras.info/news/uchenye-nashli-obyasnenie-neobychno-silnoi-temperaturnoi-zavisimosti-vyazkouprugikh-svoistv-v-p
Полимеры — это очень большие молекулы, состоящие из тысяч или даже миллионов атомов, связанных друг с другом в цепочку. Они входят в состав множества вещей вокруг нас, являющихся частью нашей повседневной жизни. Понимание того, что даёт полимерам их уникальные свойства, полезно при разработке новых функциональных материалов для различных современных и будущих технологий. Интернациональная группа исследователей, включающая сотрудников Института автоматики и электрометрии СО РАН, Университета Теннесси и Окриджской национальной лаборатории (США) помогла объяснить необычно сильную температурную зависимость вязкоупругих свойств расплавов полимеров — загадку, которая до сих пор не находила решения. Статья об этом вышла в журнале Macromolecules.
 
По сравнению с материалами, построенными из малых молекул, полимеры обладают высокой фрагильностью, что хорошо известно уже много лет (индекс фрагильности — параметр, который показывает, как быстро материал переходит из твёрдого стеклообразного состояния в жидкость с повышением температуры. — Прим. ред.). Многие полимеры, например полистрол и поликарбонат, демонстрируют показатель фрагильности в 1,5—2 раза больше, чем даже самые фрагильные молекулярные жидкости, и до сих пор не было чёткого понимания, в чём причина. Объединив ряд инструментов и методов, ученые смогли получить более полную картину явления стеклования в полимерах и указать, где в этом отношении они отличаются от молекулярных жидкостей.
 
Специалисты проанализировали большое количество экспериментальных результатов, полученных различными методами на полистироле и поли(2-винилпиридине) (P2VP) с различным молекулярным весом, то есть различной длиной полимерных цепей. Этот широкий набор данных по многим специфическим свойствам полимеров помог понять, чего не хватает для решения задачи, и привёл к идее: используя образцы полистирола с различной длиной полимерных цепей, исследователи показали, что известные по простым молекулярным (неполимерным) системам корреляции ряда физических свойств с фрагильностью выполняются также в полимерах с короткими цепями, но всё более нарушаются с увеличением длины цепей.
 
Традиционно фрагильность полимеров определяется по температурной зависимости так называемой сегментальной релаксации — то есть структурной релаксации, связанной с локальными движениями и поворотами в более удобное состояние сегментов, из которых состоит полимерная цепь.
 
В случае простых молекулярных систем структурная релаксация этим бы и исчерпывалась. Если говорить о полимерах с длинными цепями, то она представляет собой релаксацию лишь малой части длинной молекулы. Полная релаксация молекулярного масштаба у полимеров требует гораздо больше времени, соответствующего релаксации всей цепи. Ученые выяснили, что использование такой цепной релаксации вместо сегментальной восстанавливает для полимеров все корреляции с фрагильностью, характерные для простых неполимерных систем.
 
Важным параметром полимеров, как и любых других стеклующихся материалов, является температура стеклования Tg, при которой структурные релаксационные движения прекращаются на временах порядка минут. В некотором смысле выше этой температуры, при T > Tg, материал ведёт себя как жидкость, а ниже, при T < Tg, — как твёрдое тело.
 
В неполимерных системах характерные времена структурной релаксации и вязкого движения при такой фрагильности целиком определяется просто отношением T/Tg. В полимерах ситуация сложнее. Здесь вязкость зависит от цепочечной релаксации, так как вязкое движение требует перемещения всей длинной молекулы полимера. Соответственно, вязкость и структурная (сегментальная) релаксация ведут себя по-разному как функции температуры и длины цепочек.
 
Анализируя сегментальную релаксацию и вязкость полистирола и поли(2-винилпиридина) с разной длиной цепей, ученые пришли к выводу: независимо от длины полимерных цепочек, вязкость при разных температурах целиком определяется отношением T/Tg, тогда как время сегментальной релаксации — разностью T-Tg. Эти результаты хорошо ложатся в картину, предложенную исследователями, где для полимеров полная релаксация молекулярного масштаба, в отличие от сегментальной, происходит на гораздо более длинной временной шкале, соответствующей релаксации всей полимерной цепи.
 
«Будет ли это способствовать получению улучшенных полимеров, ещё предстоит увидеть, но продемонстрированные результаты должны помочь в разработке полимеров с желаемыми вязкоупругими свойствами, — поясняет главный научный сотрудник лаборатории спектроскопии конденсированных сред ИАиЭ СО РАН доктор физико-математических наук Владимир Николаевич Новиков. — Эта работа имеет ещё более широкие последствия, поскольку подобные механизмы, вероятно, cмогут объяснить довольно высокую фрагильность в других сложных системах, таких как химически неоднородные системы или молекулярные жидкости с очень медленной внутримолекулярной релаксацией.».

[Scyther]

Ученые ИЯФ СО РАН и НГТУ увеличили коррозионную стойкость титана в десятки раз
http://www.sbras.info/news/uchenye-iyaf-so-ran-i-ngtu-uvelichili-korrozionnuyu-stoikost-titana-v-desyatki-raz

Титановая пластина с наплавленным антикоррозионным слоем. Толщина 12,5 мм
Ученые Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН и Новосибирского государственного технического университета разработали технологию наплавки коррозионностойких покрытий из тантала, ниобия или циркония на титан с помощью промышленного ускорителя электронов ЭЛВ-6. Полученный материал может применяться при изготовлении реакторов для химической промышленности: по уровню устойчивости к агрессивному воздействию он в десятки раз превосходит специальную кислотостойкую нержавеющую сталь, которая традиционно применяется в этой области. Результаты опубликованы в журнале Applied Surface Science.
 
Из всех материалов, применяющихся в промышленности (наряду с платиной и золотом), наибольшей устойчивостью к коррозии обладает тантал — его стойкость сопоставима с платиной, за ним идут цирконий, ниобий, молибден и гафний. Все эти металлы близки по строению к более дешевому и распространённому титану и образуют с ним сплавы с хорошей взаимной растворимостью компонентов. Однако в обычных условиях, при помощи электрической дуги или электронной пушки, получить такие сплавы достаточно трудно. Для сравнения: температура плавления титана составляет 1660°C, а тантала — 3000°С, и в результате получается, что куски тантала просто тонут в расплавленном титане. Для решения этой проблемы команда ученых ИЯФ СО РАН и НГТУ использовала промышленный ускоритель ЭЛВ-6 с высокоэнергетическим (1,4 МэВ) электронным пучком.

 «В качестве основы мы используем пластины титана, на поверхности которых равномерно распределяем порошок из смеси титана и тантала, и при необходимости — ниобия или циркония, — рассказывает старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН кандидат физико-математических наук Михаил Гедальевич Голковский. — Электронный пучок проникает сквозь порошок и плавит сначала частицы титана и поверхность титановой пластины, частицы тантала смачиваются титаном и растворяются в нем, как сахар в воде. В результате мы получаем наплавленный слой, который увеличивает коррозионную стойкость исходного металла до 100 раз, в зависимости от среды, в которую помещается материал». По словам Михаила Голковского, ученые также провели специальные исследования, которые показали, что такой двухслойный материал хорошо поддается различным видам механической обработки — сварке, сгибанию, прокатке. Он сохраняет пластичность, прочность и коррозионную стойкость в полном объеме, а это очень важно для использования на производстве.
 
Высокая коррозионная стойкость материала актуальна, прежде всего, для химической промышленности. Для изготовления специальных реакторов, которые способны выдержать воздействие кипящих кислот — азотной, соляной и серной — традиционно используются специальные кислотостойкие сорта нержавеющей стали, но титановые сплавы, полученные по технологии, разработанной новосибирскими учеными, могут стать хорошей альтернативой. Для экономии дорогостоящего тантала специалисты добавляют в сплав ниобий — в ходе исследований такой материал показал хорошую устойчивость в концентрированной (65 %) азотной кислоте. Однако при взаимодействии с более агрессивными кислотами (соляной и серной) эффективность материала снижается — для работы с ними специалисты разработали специальный поверхностный слой сплава из титана, тантала и циркония.
 
«По уровню коррозийной стойкости титановые сплавы, полученные методом электронно-лучевой наплавки, превосходят специальную кислотостойкую нержавеющую сталь в десятки раз, — рассказывает аспирант кафедры материаловедения НГТУ Виталий Вячеславович Самойленко. — Поэтому, несмотря на то, что стоимость нашего материала будет составлять около 3 тыс. рублей/кг против 900 рублей за килограмм кислотостойкой нержавеющей стали, по соотношению стойкость/стоимость он выигрывает в несколько раз. Что касается специальных коррозионностойких сплавов на основе никеля — хастеллоев, при сопоставимой цене их коррозионная стойкость также заметно уступает стойкости разработанного материала. Кроме того, по сравнению с хастеллоями и различными сортами нержавеющей стали, удельный вес нашего сплава на основе титана в два раза меньше, а значит, конструкции из него будут в два раза легче и, соответственно, дешевле».