Дайджест новостей 7-13 сентября
Дайджест научных новостей 12.09.2020
Учёные выдвинули гипотезу о возможности многократных слияний чёрных дыр
Одна из чёрных дыр, прошлой весной ставшая источником всплеска гравитационных волн GW 190412, возникла благодаря ещё одному слиянию подобных объектов. Это единственное объяснение разницы в массах почти в четыре раза. Слившиеся объекты были в 30 и в 8 раз тяжелее Солнца. Учёные также полагают, что оси вращения чёрных дыр не совпадали, а общая скорость их вращения не была нулевой.
Американские и британские астрофизики попытались выяснить причины возникновения такой необычной пары чёрных дыр. Для этого они просчитали несколько сценариев их образования. Подобные события могут происходить внутри молодых звёздных скоплений. В них образуется большое количество крупных двойных звёзд, которые впоследствии могут стать источником формирования чёрных дыр. Нечто похожее может происходить и в тесных древних шаровых скоплениях, где существуют тысячи одиночных чёрных дыр. Гравитационные взаимодействия этих объектов периодически заставляют их объединяться в пары и сливаться.
Расчеты учёных показали, что подходящие чёрные дыры будут возникать нечасто, лишь в одном случае из миллиона. По этой причине оба эти сценария формирования пар чёрных дыр вызывают сомнения. Однако, если учитывать возможность многократных слияний чёрных дыр, шансы на формирование подобной пары резко возрастают. Исследователи предполагают, что более крупная чёрная дыра возникла в ходе ещё одного слияния. Оно "раскрутило" чёрную дыру и выбросило за пределы той звёздной системы, где образовались участники этого слияния. Если это действительно так, то вспышка GW 190412 произошла в необычно плотной области её родительской галактики, которая предположительно расположена в окрестностях её ядра.
Подробнее о гипотезах и исследованиях американских и британских астрофизиков читайте в источнике: https://nauka.tass.ru/nauka/9373725
Кориум объединяющий: учёные МИФИ с японскими коллегами на страже безопасности
За развитие технологий и методик определения радиационных и ядерных свойств кориума возьмутся исследователи из НИЯУ «МИФИ» вместе с коллегами из Токийского технологического института и Токийского университета. Полученные данные будут использоваться при разработке технологий для безопасного вывода атомных электростанций (АЭС) из эксплуатации.
Кориум – лавообразная смесь топлива с бетоном, металлическими частями и прочим, которая образуется в результате расплавления активной зоны ядерного реактора.
Уже собраны данные о составе и структуре кориума АЭС «Фукусима‑1», представлены геометрические модели частиц расплава и детализированная модель кориума. По мнению учёных, результаты этих исследований помогут усовершенствовать методику определения радиационных характеристик фрагментов кориума и обосновать ядерную и радиационную безопасность их размещения в контейнерах для транспортировки и хранения.
Узнать детали можно из источника: https://vk.cc/azr3f7
Пять гектаров науки: новый ускорительный комплекс NICA поможет узнать больше о зарождении Вселенной
Ускорительный комплекс NICA (Nuclotron-based Ion Collider Facility – ионный коллайдер на базе нуклотрона), который сможет приоткрыть тайну зарождения Вселенной, строят в подмосковной Дубне. Уже вовсю ведутся эксперименты на нуклотроне, а на 2022 год запланирован запуск последней, пятой, установки комплекса – коллайдера.
Масштабы ускорительного комплекса поражают – он займёт площадь более пяти гектаров. Специально для NICA построят центр обработки данных, благодаря которому обработка до 15 петабайтов информации в год станет реальностью. Помимо нуклотрона с детектором BM@N для экспериментов с фиксированными мишенями в комплекс NICA войдут инжекционный комплекс лёгких и тяжёлых ионов с двумя линейными ускорителями – ЛУ‑20 и HILAC, синхротрон тяжёлых ионов (бустер), способный накапливать и ускорять ионы золота до 600 МэВ, а также 500-метровый коллайдер с двумя детекторами.
Главной задачей NICA станет поиск фазового перехода между адронной материей и кварк-глюонной плазмой. Если разгонять частицы до слишком высокой энергии, то они пролетают сквозь друг друга, не образуя плотного вещества. При низкой энергии частицы в момент столкновения объединяются в горячую и сверхплотную материю – в разы плотнее адронного вещества и в восемь раз плотнее, чем на NICA. Изучение такого вещества позволит найти область, в которой частицы переходят из своего обычного адронного состояния в кварк-глюонную плазму.
Одной из задач установки также станет тестирование микроэлектроники для космических аппаратов. За пределами атмосферы Земли электронные приборы подвергаются облучению ионизирующими частицами. Воссоздав космические условия, например, на ускорителе, можно проверить устойчивость к такого рода воздействию. Ещё одно перспективное применение – изучение воздействия частиц на биологические объекты. В ОИЯИ действует установка для протонной терапии рака. Такими исследованиями занимаются сотрудники ЛФВЭ и лаборатории радиобиологии ОИЯИ. В перспективе бустер NICA может быть использован для исследований в области углеродной терапии рака – более эффективной для опухолей с низкой радиочувствительностью.
Подробнее о возможностях комплекса NICA и экспериментах можно узнать в источнике: https://vk.cc/azr4Ij
Радиоактивная сторона Луны: учёные нашли следы урана и тория на спутнике Земли
Видимая сторона Луны относительно ровная, а её обратная сторона покрыта множеством холмов, расселин и кратеров. Измерения силы притяжения спутника Земли показывают, что его видимая половина тяжелее невидимой. Кратеры на поверхности обратной стороны глубже, а кора – тоньше. Учёные из Токийского технологического института считают, что причиной разницы в облике сторон небесного тела может служить наличие большего количества изотопов радиоактивных элементов в коре видимой нам стороны Луны.
К подобным выводам привело изучение пород с поверхности небесного тела. Минералы богаты калием (K), редкоземельными элементами (REE) и фосфором (P), отсюда и название – KREEP. Они содержат очень много урана и тория. Чтобы воспроизвести процесс образования KREEP на Луне экспериментальным способом, исследователи создавали искусственные аналоги пород из образцов лавы двух земных вулканов и наблюдали за происходящим. Опыты показали, что KREEP играли важную роль в процессах формирования Луны. Именно из-за радиоактивных элементов извержение лавы из кратеров на видимой стороне происходило значительно дольше, чем на невидимой. Из этого можно сделать вывод, что и застыла лава там позже, поэтому и кора на видимой стороне толще, а поверхность ровнее.
Сейчас учёные пытаются выяснить, откуда на видимой стороне Луны столько урана и тория. Какие теории они выдвинули, читайте в источнике: https://vk.cc/azrgGL
Из симметричной сферы создали источник света с круговой поляризацией
Японские физики смогли получить свет с круговой поляризацией от сферического симметричного источника размером несколько нанометров. В основе метода лежит катодолюминесценция, а характер поляризации зависит от положения используемого электронного луча.
Такой эффект может пригодиться в перспективной электронике, в том числе при создании квантовых компьютеров. С его помощью, к примеру, можно влиять на электроны внутри квантовых точек. Один из способов получить волну с круговой поляризацией – использовать хиральный, то есть несимметричный, источник света на масштабах меньше длины волны. Поэтому в исследованиях в области квантовых вычислений к обычному светящемуся источнику, например, однофотонному генератору, подсоединяют хиральную оптическую наноантенну.
Находка японских учёных заключается в том, что они смогли управлять поляризацией света за счёт выбора места и угла падения электронного луча. Этот метод получения света с заданной поляризацией стабилен и точен. В ходе эксперимента удавалось добиться произвольной разницы фаз, нуля до пи, и потому существует возможность применения технологии в элементарной базе вычислительной техники будущего.
У поляризованного света есть ряд особых свойств: например, с помощью поляризации возможно преодолеть дифракционный предел и увидеть микроскопические детали. С подробностями о круговой поляризации и экспериментах японских исследователей можно ознакомиться в источнике: https://nplus1.ru/news/2020/09/09/chiral-light
На полную катушку: в восприятии речи у детей поучаствовали оба полушария мозга
Как показали наблюдения за активностью мозга во время восприятия звуков речи, дети и подростки, в отличие от взрослых, используют для этого как левое, так и правое полушарие.
Это открытие – хорошая новость для детей, переживших травму мозга. Благодаря использованию обоих полушарий они смогут компенсировать потерянные функции, используя неповреждённую часть мозга. Так у ребёнка, перенёсшего инсульт в левой половине мозга сразу после рождения, за распознавание речи будет отвечать правое полушарие.
Считать, что левое и правое полушарие мозга специализируются на решении разных задач, уже стало традицией. Правая половина мозга отвечает за логику и математику, а левая – за устную, письменную речь и творчество. Подобная теория подтверждается экспериментами и наблюдениями за тем, как повреждения разных областей мозга меняют его работу.
В ближайшее время учёные планируют проверить эту теорию, проследив за работой мозга взрослых и подростков, перенёсших подобную травму в детстве. Нейрофизиологи надеются, что эти опыты помогут им понять, как развивается мозг и почему функции, связанные с решением разного рода задач, постепенно "перебираются" в левое и правое полушарие при наступлении половой зрелости. Подробности можно прочитать в источнике: https://nauka.tass.ru/nauka/9393729
Остаться в живых: считавшуюся вымершей бразильскую лягушку нашли с помощью экзогенной ДНК
Считавшаяся вымершей лягушка Megaelosia bocainensis всё ещё живёт на юго-востоке Бразилии. Герпетологи обнаружили следы её ДНК в образцах воды, взятых в одном из местных национальных парков. Помимо этого, был идентифицирован генетический материал ещё семи редких видов амфибий. Результаты исследования в очередной раз показывают перспективность анализа экзогенной ДНК для изучения биоразнообразия.
Команда герпетологов из Университета штата Сан-Паулу решила использовать эту методику для прояснения судьбы редких видов лягушек в тропических лесах на Атлантическом побережье Бразилии. Быстрое сокращение численности амфибий в этой местности началось ещё в 70-х годах ХХ века.
В период с 2015 по 2016 год специалисты взяли 62 пробы воды на пяти точках в тропических лесах на юго-востоке Бразилии и на одной точке на примыкающем участке саванны Серраду. После взятия проб их проанализировали на наличие ДНК тридцати целевых видов лягушек с сокращающейся численностью.
В ходе анализа команде удалось выявить следы 4731 особи лягушек, из которых 4296 смогли идентифицировать до вида. ДНК семи целевых видов обнаружилась в пробах с четырёх участков, расположенных на территории тропических лесов. На двух участках авторы обнаружили генетический материал видов, которые считались здесь исчезнувшими.
Обнаружение следов лягушки Megaelosia bocainensis в национальном парке Серра-да-Бокайна стало самым невероятным открытием исследователей. Этот вид известен по единственной находке, сделанной в 1968 году, и с тех пор он ни разу не попадался на глаза людям. По этой причине многие специалисты относили его к числу вымерших. Подробнее об исследованиях герпетологов в источнике: https://nplus1.ru/news/2020/09/10/lazarus-frog