Ученые: кратеры астероидов могли дать жизнь кислороду

Группа исследователей из Южной Кореи сделала важное открытие, которое может изменить наше понимание того, как на Земле появился кислород. Ученые из Корейского института геонаук и минеральных ресурсов (KIGAM) обнаружили строматолиты — слоистые горные образования, созданные древними микробными сообществами, — внутри ударного кратера Хапчхон. Этот кратер признан единственным подтвержденным астероидным кратером на Корейском полуострове благодаря обнаружению характерных микроскопических структур в породах — конусов растрескивания и ударно-метаморфизованного кварца, которые могут образоваться только при падении крупного космического тела. Его возраст оценивается в 50–60 тысяч лет, что основано на датировании изотопным методом по углероду-14 для органических остатков в осадочных породах, перекрывающих кратер.

По мнению исследователей, строматолиты образовались в гидротермальном озере, которое возникло после падения астероида. Удар вызвал сильный нагрев, расплавив окружающие породы и на долгое время сделав воду теплой. Такие теплые и богатые минералами условия создали идеальную среду для выживания и роста древних микроорганизмов, в том числе цианобактерий, которые выделяют кислород в процессе фотосинтеза. Строматолиты считаются одними из древнейших свидетельств жизни на Земле, их ископаемые остатки датируются возрастом не менее 3,5 миллиарда лет.

Это открытие помогает ученым лучше понять так называемый Великий окислительный процесс, который произошел около 2,4 миллиарда лет назад, когда уровень кислорода на планете резко возрос. Авторы исследования предполагают, что гидротермальные озера, образовавшиеся в результате ударов астероидов, могли служить изолированными «кислородными оазисами», где процветали кислород-продуцирующие микробы еще до того, как кислород распространился по всей планете. Эта гипотеза дает ключ к разгадке одного из самых загадочных периодов в истории Земли.

Геохимические тесты строматолитов подтвердили эту теорию: образцы содержали следы как внеземного материала, так и местных горных пород, а также признаки воздействия горячей воды. Для обнаружения таких свидетельств ученые применяют несколько ключевых методов: микроскопический анализ на наличие планарных деформационных особенностей в зернах кварца или циркона, геохимические методы масс-спектрометрии для выявления аномальных концентраций элементов платиновой группы и изотопных аномалий осмия и хрома, характерных для метеоритов, а также минералогический анализ на присутствие ударно-индуцированных алмазов и других высокотемпературных полиморфов, образующихся при сверхвысоких давлениях. Внутренние части строматолитов показали более сильные гидротермальные сигнатуры, что указывает на их формирование на более ранней и горячей стадии существования кратерного озера. В совокупности эти данные подтверждают, что строматолиты развивались внутри гидротермального озера после падения астероида и продолжали расти по мере постепенного остывания окружающей среды.

Полученные результаты имеют значение не только для науки о Земле, но и для поисков жизни на других планетах. Ученые полагают, что ранний Марс мог содержать заполненные водой ударные кратеры, похожие на те, что существовали на древней Земле. Поэтому кратерные среды на Марсе могут быть перспективными местами для поиска следов микробной жизни в прошлом. Доктор Джэсу Лим, ведущий автор исследования, подчеркнул, что это первое комплексное свидетельство того, что строматолиты могли формироваться в гидротермальных озерах, созданных ударами астероидов, и такие условия обеспечивали благоприятную среду для ранних микробных экосистем.

❮ ❯

Квантовый датчик научился считать отдельные фотоны и искать тёмную материю

Финские исследователи совершили прорыв в сверхчувствительных измерениях, зафиксировав энергию менее одного зептоджоуля — это меньше триллионной доли миллиардной доли джоуля. Такая невероятная точность открывает путь к созданию более мощных квантовых компьютеров, поиску частиц тёмной материи и, возможно, даже к подсчёту отдельных фотонов — мельчайших частиц света. Для наглядности: один зептоджоуль примерно равен энергии, необходимой, чтобы поднять одну красную кровяную клетку на высоту всего одного нанометра в гравитационном поле Земли.

Команда под руководством академика Микко Мёттёнена из Университета Аалто совместно с компанией IQM (финский «единорог» в области квантовых вычислений) и Техническим исследовательским центром Финляндии (VTT) создала калориметр — прибор для измерения крошечных изменений тепловой энергии. Чтобы поймать столь слабый сигнал, учёные направили микроволновый импульс в сенсор, состоящий из двух типов металлов: сверхпроводников (пропускающих ток без сопротивления) и обычных проводников. Эта комбинация делает сверхпроводимость настолько хрупкой, что она нарушается даже при малейшем изменении температуры в охлаждённом проводнике.

После тщательной фильтрации сигнала исследователи подтвердили детектирование электромагнитного импульса энергией всего 0,83 зептоджоуля. По словам команды, это первый случай, когда калориметрическое устройство достигло такой чувствительности. Технология работает при экстремально низких температурах — милликельвинах, что идеально совпадает с условиями, необходимыми для работы кубитов, базовых элементов квантовых компьютеров.

Это достижение может позволить учёным в будущем считать отдельные фотоны — давняя цель в квантовой технологии и астрофизике. Мёттёнен поясняет: «Мы хотим сделать установку способной измерять входящий сигнал с произвольным временем прибытия — это важно, например, для обнаружения аксионов тёмной материи в космосе, когда мы не знаем, когда именно частица достигнет нашей системы». Аксионы — это гипотетические сверхлёгкие элементарные частицы, предсказанные теорией для решения проблемы CP-нарушения в сильных взаимодействиях. Они считаются главными кандидатами на роль тёмной материи, так как их свойства (очень малая масса и чрезвычайно слабое взаимодействие с обычной материей) соответствуют наблюдаемым характеристикам тёмной материи, а также аксионы могли бы производиться в изобилии в ранней Вселенной, объясняя её недостающую массу.

Калориметр вносит меньше помех в квантовую систему, так как не требует нагрева или усиления сигнала. В отличие от традиционных детекторов, используемых в экспериментах по поиску слабо взаимодействующих массивных частиц (WIMP), которые обычно регистрируют ядра отдачи или сцинтилляционные вспышки от столкновений массивных частиц с веществом, данный калориметр предназначен для улавливания сигналов от распада аксионов в магнитном поле (эффект Примакова) или их превращения в фотоны внутри криогенной полости. Основное различие — в подходе: аксионные детекторы, включая этот калориметр, ищут продукты конверсии частиц (рентгеновские фотоны строго определённой энергии), а не кинетические эффекты от столкновений, что требует сверхчувствительных микроволновых резонаторов и экстремально низких температур.

Особый интерес представляет применимость разработки в поисках тёмной материи. Технология уже протестирована в инфраструктуре OtaNano — финского национального центра нано-, микро- и квантовых технологий. Проект получил финансирование в рамках инициативы Future Makers при поддержке Фонда Яне и Аатоса Эркко и Столетнего фонда Технологической промышленности Финляндии. В перспективе устройство может стать стандартным компонентом для считывания кубитов в квантовых компьютерах и для обнаружения неуловимых частиц тёмной материи.

❮ ❯

Атомы в кристалле внезапно начали вращаться в обратную сторону

Международная группа ученых впервые в истории смогла напрямую наблюдать, как угловой момент — ключевая физическая величина, отвечающая за вращение и магнетизм — перемещается внутри кристаллической решетки. Эксперимент, проведенный с помощью мощных терагерцовых лазерных импульсов, выявил неожиданный квантовый эффект: при переносе углового момента от одного типа колебаний к другому направление вращения атомов внезапно менялось на противоположное. Это открытие, опубликованное в престижном журнале Nature Physics, дает ученым принципиально новый взгляд на фундаментальные основы магнетизма и может помочь в управлении передовыми квантовыми материалами.

Исследователи из нескольких немецких и нидерландских институтов использовали сверхсильные терагерцовые лазеры, чтобы "раскрутить" одно из координированных колебаний атомов в кристалле теллурида висмута. Этот материал известен как топологический изолятор: внутри он является изолятором, но на своей поверхности проводит электричество без потерь благодаря особым квантовым состояниям, защищенным симметрией времени. В тонких пленках Bi₂Te₃ проявляются такие эффекты, как квантовый спиновый эффект Холла, что делает его особенно перспективным для квантовых технологий. Второй, быстрый лазерный импульс выступал в роли сверхточного стробоскопа, отслеживая, как это движение передается соседним атомам. В ходе наблюдения ученые увидели нечто удивительное: вместо того чтобы просто замедлиться или ускориться, передаваемое вращение полностью развернулось в противоположную сторону.

Самый поразительный результат был получен именно на теллуриде висмута. Атомные вращения (угловые моменты), привязанные к разным типам колебаний решетки, сложились таким образом, что породили новое вращение с двойной частотой, но в обратном направлении. Ученые описывают это как эффект "1 плюс 1 равно минус 1": в классической физике два одинаковых вращения должны усиливать друг друга, но в квантовом мире кристаллической решетки работает своя, удивительная арифметика.

Этот феномен напрямую связан с давней загадкой, которую сто лет назад поставил Альберт Эйнштейн в своем знаменитом эксперименте с Вандером Йоханнесом де Хаасом. В 1915 году они доказали, что изменение намагниченности материала может заставить его физически вращаться. Когда железный стержень, подвешенный на нити, намагничивали, он начинал вращаться: изменение ориентации спинов электронов компенсировалось механическим моментом стержня по закону сохранения момента импульса. Это показало глубинную связь между магнетизмом и вращением — но как именно угловой момент "путешествует" внутри твердого тела, оставалось загадкой. Новое наблюдение впервые наглядно демонстрирует этот путь.

"Я нахожу необычайно элегантным то, как законы физики напрямую диктуются симметрией природы", — комментирует Ольга Минакова, докторант Института Фрица Габера и главный экспериментатор исследования. Руководитель проекта Себастьян Мерляйн добавляет: "Это исключительно захватывающие результаты. Мы открыли нечто фундаментально новое, что, надеюсь, попадет в учебники". Открытие не только решает давний научный вопрос, но и бросает вызов интуитивному пониманию того, как устроен мир вокруг нас.

Помимо фундаментальной ценности, работа имеет и практическое значение. Умение контролировать перенос углового момента на сверхбыстрых временных масштабах может привести к прорыву в квантовых технологиях. Понимание этого процесса открывает путь к созданию принципиально новых типов памяти для компьютеров будущего и ультрабыстрых устройств обработки информации, где биты будут кодироваться не зарядом, а направлением вращения атомов.

❮ ❯

ИИ нашел скрытые побочные эффекты популярных лекарств через Reddit

Исследователи из Пенсильванского университета применили искусственный интеллект для анализа более 400 тысяч сообщений на Reddit от почти 70 тысяч пользователей за пять с лишним лет. Выбор этой платформы не случаен: Reddit предоставляет структурированные, анонимные обсуждения в специализированных сообществах, где пользователи подробно описывают личный опыт, включая редкие или субъективные симптомы. В отличие от Twitter/X с короткими постами или Facebook с личными профилями, формат Reddit позволяет собирать длинные, контекстные тексты с самодокументированными побочными эффектами, которые редко попадают в официальные отчеты врачей. Анонимность платформы дополнительно снижает самоцензуру пациентов, а сама платформа легко поддается парсингу для анализа.

Результаты, опубликованные в журнале Nature Health, выявили побочные эффекты препаратов от диабета и ожирения — семаглутида и тирзепатида, которые могли ускользнуть от внимания клинических исследований. Семаглутид, агонист рецепторов GLP-1, и тирзепатид, двойной агонист GIP/GLP-1, имитируют природные инкретиновые гормоны: они замедляют опорожнение желудка, стимулируют выброс инсулина и подавляют аппетит через рецепторы в гипоталамусе. Однако рецепторы GLP-1 также обнаружены в яичниках и терморегуляторных ядрах мозга, что может влиять на выделение гонадотропинов и центры терморегуляции.

Ученые отметили, что эти побочные эффекты могли быть пропущены по нескольким причинам. Клинические испытания часто исключают женщин с нерегулярным циклом, принимающих гормональные контрацептивы или беременных. Температурные реакции — озноб и приливы жара — обычно не фиксируются как первичный показатель. Размер выборки и длительность испытаний часто недостаточны для выявления редких нежелательных реакций, особенно тех, что маскируются под последствия диеты или стресса.

Ведущий автор Шарат Чандра Гунтуку подчеркнул, что обнаружение ожидаемых симптомов, например тошноты, подтвердило точность метода. Но главной находкой стали неподсказанные жалобы, о которых пациенты сообщали спонтанно. Соавтор Лайл Унгар добавил, что соцсети позволяют выявить проблемы, которые люди стесняются обсуждать с врачами, и это дополняет данные клинических испытаний с их ограниченной выборкой.

Ученые предупреждают, что исследование не доказывает прямую связь препаратов с симптомами, но указывает на закономерности, требующие проверки. Первый автор Нил Сегал отметил, что почти 4% пользователей Reddit сообщили о нарушениях цикла — среди женщин этот процент был бы еще выше. Это сигнал, на который стоит обратить внимание, продолжив работу по мониторингу побочных эффектов через интернет-дискуссии, начатую еще в 2011 году.

Унгар сравнил онлайн-сообщества пациентов с сарафанным радио: люди делятся опытом в реальном времени, но эти данные редко попадают в официальные отчеты. С ростом соцсетей анализ таких обсуждений стал сложнее, но и ценнее. Гунтуку отметил, что клинические испытания остаются золотым стандартом, но они медленны, а ИИ помогает быстрее реагировать, когда лекарства стремительно набирают популярность.

Команда планирует расширить анализ за пределы Reddit и англоязычного мира, чтобы выявить глобальные паттерны. Ученые надеются, что ИИ-мониторинг соцсетей станет важным инструментом для быстрого обнаружения проблем с препаратами, особенно для быстро распространяющихся или слабо регулируемых средств. Почти 44% пользователей указали хотя бы на один побочный эффект — чаще всего на расстройства ЖКТ, что совпало с известными данными. Но неожиданные симптомы — усталость, сбои цикла, перепады температуры — напоминают: доверять стоит не только официальным отчетам, но и голосам пациентов.

❮ ❯

Древнейшие ручные инструменты из дерева найдены в Греции

Международная команда учёных обнаружила в центральной Греции старейшие ручные деревянные орудия, когда-либо найденные археологами. Возраст находок на стоянке Маратуса-1 на полуострове Пелопоннес составляет около 430 тысяч лет. Это означает, что свидетельства использования подобных инструментов древними людьми отодвигаются как минимум на 40 тысяч лет назад по сравнению с прежними данными, при этом находка сопоставима по возрасту с такими памятниками, как копья из Шёнингена (Германия) возрастом 300–400 тысяч лет и деревянные предметы из Каламбо-Фолз (Замбия) возрастом 470–500 тысяч лет, интерпретация которых иногда оспаривалась.

На месте раскопок были найдены два тщательно обработанных деревянных предмета: один из ольхи, другой — из ивы или тополя. Учёные из Университета Рединга, Тюбингенского университета и Общества имени Зенкенберга установили, что орудия использовались для обработки добычи у древнего озера. Рядом с ними обнаружили каменные орудия и останки слонов — явные следы разделки туш.

Первый артефакт представлял собой часть ольховой ветви или ствола со следами заточки и износа. Исследователи полагают, что его могли применять для копания в мягкой почве у озера или для снятия коры с деревьев. Второй, гораздо меньший фрагмент ивы или тополя, также нёс следы обработки и возможного использования.

Интересно, что не все обработанные куски дерева на стоянке были созданы людьми. Один крупный фрагмент ольхи с бороздками после анализа оказался следами крупного хищника — вероятно, медведя. Это открытие, а также найденные рядом останки слонов указывают на острую конкуренцию между древними людьми и дикими животными за пищевые ресурсы. В среднем плейстоцене, около 780–126 тысяч лет назад, Европу населяли несколько видов гоминидов, включая Homo heidelbergensis — предка неандертальцев — и ранних неандертальцев (Homo neanderthalensis), которые доминировали около 430 тысяч лет назад.

«Мы обнаружили старейшие известные деревянные орудия, а также первое подобное свидетельство в Юго-Восточной Европе», — заявила профессор Катерина Харвати из Тюбингенского университета. Исследование, опубликованное в журнале PNAS, подтверждает, что средний плейстоцен был критическим этапом эволюции человека, когда развивались сложные поведенческие навыки. Для определения возраста находок учёные использовали несколько методов датирования: оптически стимулированную люминесценцию (OSL) для датирования окружающих отложений, уран-ториевое датирование органических остатков, связанных с артефактами, а также стратиграфический анализ и корреляцию с известными геологическими слоями. Проект финансировался Европейским исследовательским советом и Немецким научным фондом.

❮ ❯

Зонд NASA «Психея» снял Марс во время стремительного пролёта

Космический аппарат NASA «Психея» 15 мая совершил близкий пролёт мимо Марса, приблизившись к его поверхности на расстояние всего 2864 миль (4609 километров). Во время этого манёвра зонд сделал серию снимков, в том числе впечатляющее изображение двойного кольцевого кратера Гюйгенс, окружённого сильно изрезанным южным нагорьем Красной планеты. Фотография была получена с помощью мультиспектральной камеры аппарата и подчёркивает суровый древний рельеф Марса.

Пролёт мимо Марса стал не просто фотосессией. NASA использовало гравитацию планеты для увеличения скорости зонда и коррекции его траектории без расхода топлива на борту. Этот приём, известный как гравитационный манёвр, помог вывести «Психею» на правильный путь к её конечной цели — богатому металлами астероиду Психея. Благодаря притяжению Марса инженеры миссии смогли существенно разогнать аппарат, сэкономив драгоценное топливо для последующих этапов.

Ожидается, что зонд «Психея» достигнет астероида в августе 2029 года. Там он выйдет на орбиту и начнёт картографировать поверхность небесного тела, собирая научные данные. Особый интерес учёных вызывает тот факт, что Психея может представлять собой обнажённое металлическое ядро древнего планетезималя — строительного блока планет, сформировавшегося на заре Солнечной системы. Если эта теория верна, астероид даст исследователям редкую возможность изучить материал, который обычно скрыт глубоко внутри каменистых планет, таких как Земля.

❮ ❯

Разгадан магнитный секрет стали: как поля замедляют углерод

Исследователи из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне впервые определили физический механизм, объясняющий, как магнитные поля замедляют движение атомов углерода через железо. Работа, опубликованная в журнале Physical Review Letters, проливает свет на то, как углерод влияет на внутреннюю зернистую структуру стали — ключевой фактор её прочности и эксплуатационных свойств.

Сталь, создаваемая из железа и углерода, является одним из самых востребованных строительных материалов в мире. Однако для формирования её внутренней структуры требуются экстремально высокие температуры, что делает производство стали чрезвычайно энергозатратным. Десятилетия назад учёные заметили, что некоторые марки стали ведут себя лучше при термической обработке в магнитном поле, но объяснения оставались в основном теоретическими. Без чёткого физического понимания инженеры не могли надёжно предсказывать или контролировать этот эффект.

«Предыдущие объяснения были в лучшем случае феноменологическими», — говорит Даллас Тринкл, профессор материаловедения и старший автор статьи. «При проектировании материала нужно точно знать: "Если я добавлю этот элемент, материал изменится вот так". А у нас не было понимания, как это происходит; ничего предсказательного». Чтобы решить эту задачу, Тринкл применил моделирование диффузии, используя вычислительный метод усреднения по спиновому пространству. Этот подход, основанный на формализме спиново-решеточной динамики, вместо моделирования каждого отдельного атома с его мгновенным магнитным моментом усредняет спиновые состояния по ансамблю. Это значительно ускоряет расчеты миграционной энергии атомов при диффузии. Стандартные методы требуют учета спиновой динамики, что увеличивает вычислительную сложность на порядок, тогда как усреднение по спину заменяет детальную динамику магнитных моментов эффективным потенциалом без потери точности.

Симуляции показали, что когда магнитные спины атомов железа выстраиваются в одну линию (ферромагнетизм), это повышает энергетический барьер, который атомам углерода нужно преодолеть для перемещения между «клетками» кристаллической решётки. Чем выше магнитная упорядоченность, тем медленнее диффузия углерода. Именно ферромагнетизм железа важен для стали: он обеспечивает способность намагничиваться и сохранять намагниченность при комнатной температуре, что критично для изготовления постоянных магнитов, электродвигателей и трансформаторов. Парамагнетизм же проявляется только в слабых магнитных полях и исчезает без внешнего воздействия, делая его непригодным для практического использования.

Это открытие может существенно снизить энергопотребление при обработке стали, сократив производственные расходы и выбросы CO₂. Кроме того, те же принципы применимы и к другим материалам. Теперь учёные могут количественно предсказывать, как магнитные поля влияют на атомную диффузию в различных сплавах. «Теперь, имея эти данные, мы можем задуматься об инженерии сплавов, — добавляет Тринкл. — Возможно, выбирать уже существующие составы или даже рассматривать химию сплавов, которые мы пока не используем, но которые могут оказаться чрезвычайно выгодными».

❮ ❯

WiFi может распознавать людей с точностью почти 100%

Немецкие учёные предупреждают, что обычные WiFi-сети могут стать скрытой системой слежки. Используя стандартные беспроводные сигналы и искусственный интеллект, исследователи разработали метод, позволяющий распознавать людей с пугающей точностью — даже если у тех нет при себе активных устройств. Принцип работы напоминает камеру, но вместо света используются радиоволны, поясняет профессор Торстен Штруфе из Института информационной безопасности KASTEL. Выключенный смартфон не спасёт: достаточно сигнала от любого подключённого к сети гаджета поблизости.

Технология основана на анализе данных, которые WiFi-роутеры обмениваются с устройствами для оптимизации сигнала. Эта информация, известная как BFI (Beamforming Feedback Information), включает данные о состоянии канала и передаётся без шифрования, поскольку она является частью управляющих кадров, доступных для чтения всем устройствам в сети до установления защищённого соединения. Поэтому её может перехватить любой злоумышленник для пассивного отслеживания объектов внутри помещения, например, движений человека через стены. В отличие от прежних экспериментальных методов, новый подход не требует дорогих датчиков — работают обычные домашние роутеры. Отражённые радиоволны создают множество "ракурсов" человека, а нейросеть учится распознавать его по этим уникальным отпечаткам. После обучения алгоритму нужно всего несколько секунд.

Авторы исследования отмечают, что технология превращает каждый роутер в потенциальный шпионский прибор. «Если вы регулярно заходите в кафе с WiFi, вас могут незаметно идентифицировать, а затем опознать снова — например, госорганами или компаниями», — объясняет Юлиан Тодт из KASTEL. Проблема в том, что беспроводные сети сегодня повсюду: в домах, офисах, аэропортах и ресторанах. Это создаёт почти всеобъемлющую инфраструктуру слежки, которая к тому же невидима и не вызывает подозрений, добавляет исследователь Феликс Морсбах. Помимо WiFi, существуют и другие технологии дистанционного распознавания людей без использования камер: радар, лидар, тепловизоры, акустическое зондирование, RF-сенсорика и ёмкостные датчики, что расширяет арсенал возможных средств наблюдения.

Главная угроза — нарушение приватности. В тестах с участием 197 человек система показала почти 100% точность, причём распознавание работало с любого ракурса и при разной походке. Учёные опасаются, что авторитарные режимы могут использовать её для слежки за протестующими или отслеживания граждан без их ведома. «Технология мощная, но несёт риски для фундаментальных прав, особенно права на частную жизнь», — подчёркивает Штруфе.

Исследователи настаивают на включении мер защиты в новый стандарт WiFi IEEE 802.11bf, который предназначен для WLAN-сенсорики и позволяет использовать сигналы для обнаружения движения, жестов и дыхания. Планируется внедрить шифрование кадров измерений, механизмы явного согласия пользователя, анонимизацию данных путём удаления MAC-адресов и временных меток, а также ограничение точности измерений, например, снижение частоты опроса. Сейчас система распознавания проходит сертификацию, а её презентация состоится на конференции ACM CCS в Тайбэе. Авторы призывают к разработке правовых норм, которые предотвратят злоупотребления. Пока же обычная чашка кофе в кафе может стать причиной утечки ваших персональных данных — только через радиоволны, а не через камеру.

❮ ❯

Мост Эйнштейна-Розена: не портал, а зеркало времени

Популярное представление о мосте Эйнштейна-Розена как о «кротовой норе» для путешествий сквозь пространство и время — это заблуждение, возникшее из-за неправильного толкования работы 1935 года. На самом деле Эйнштейн и Натан Розен создали эту математическую конструкцию как связь между двумя симметричными копиями пространства-времени, пытаясь согласовать гравитацию с квантовой физикой. Ключевое отличие от современных представлений о кротовых норах в том, что мост Эйнштейна-Розена — это непроходимое решение уравнений общей теории относительности (ОТО). Оно схлопывается в сингулярность до того, как какой-либо объект или сигнал смогут пройти через него. Для сравнения, проходимая «кротовая нора», например, решение Эллиса-Морриса-Торна, требует существования экзотической материи с отрицательной плотностью энергии, которая удерживала бы горловину открытой. Новое исследование показывает, что оригинальная идея ведет к куда более странной реальности: мост оказывается не туннелем, а зеркалом, соединяющим две микроскопические стрелы времени.

Квантовая механика описывает мир частиц, а общая теория относительности — гравитацию и пространство-время. Их согласование остается одной из сложнейших задач физики. Образ «кротовой норы» расцвел в фантастике, но наблюдательных доказательств существования макроскопических порталов нет. Более того, в рамках общей теории относительности мост Эйнштейна-Розена схлопывается быстрее, чем свет мог бы его пересечь, а значит, он принципиально непроходим. Это нестабильная математическая абстракция, не имеющая отношения к космическим путешествиям.

Авторы нового исследования, опираясь на современную квантовую интерпретацию времени, предлагают совершенно иной взгляд. Вместо тоннеля сквозь пространство мост представляет собой две взаимодополняющие компоненты квантового состояния: в одной из них время течет вперед, а в другой — назад, словно в зеркальном отражении. Эта симметрия не просто философская идея, а необходимое условие для полного и обратимого квантового развития на микроуровне, даже с учетом гравитации.

Такой подход естественным образом решает знаменитый «парадокс исчезновения информации» в черных дырах. Как показал Стивен Хокинг, черные дыры испаряются, излучая тепло, и информация, попавшая внутрь, должна была бы безвозвратно исчезнуть — что противоречит квантовой механике. Но если взглянуть на горизонт событий через мост Эйнштейна-Розена, информация не исчезает, а перетекает из одного временного направления в другое, противоположное. Это сохраняет полноту картины без привлечения экзотической физики. Примечательно, что существуют и другие альтернативные решения этого парадокса. К ним относятся принцип голографии, предполагающий кодирование информации на горизонте событий, концепция квантовых черных дыр с «волосатой» сингулярностью, сохраняющей информацию, теория информационных «островов» в квантовой гравитации, а также новая гипотеза о мягких волосах на горизонте (soft hair), предложенная самим Стивеном Хокингом и его коллегами.

Последствия новой идеи грандиозны. Возможно, Большой взрыв был не абсолютным началом, а «отскоком» — квантовым переходом между двумя фазами космической эволюции с противоположным течением времени. В такой картине черные дыры становятся мостами между разными космологическими эпохами, а наша Вселенная может оказаться внутренностью черной дыры, образовавшейся в другой вселенной. Остатки дозвездной фазы, такие как маленькие черные дыры, могли бы объяснить природу загадочной темной материи. Возможными наблюдательными подтверждениями этой гипотезы могут стать обнаружение реликтовых гравитационных волн с нестандартным спектром (например, от процесса сжатия), асимметрия в реликтовом излучении (нелинейности на больших масштабах) или сигналы от квантовых флуктуаций, указывающие на предшествовавшую фазу сжатия. Опровержением могло бы стать отсутствие такой асимметрии или строгие ограничения на параметры инфляции, несовместимые с моделью отскока. Это переосмысление не предлагает межгалактических путешествий, но открывает дверь к последовательной квантовой теории гравитации, где время течет в обе стороны — на микроуровне и в пульсирующей Вселенной.

❮ ❯

Древний секрет стеклодувов помог создать материал, улавливающий CO₂ и водород

Учёные применили химический приём из традиционного стеклоделия, чтобы усовершенствовать футуристический материал — стекло на основе металл-органических каркасов (MOF-стекло). Эти материалы обладают упорядоченной пористой структурой с порами размером от 0,5 до 2 нанометров, которые действуют как «молекулярные сита». Молекулы CO₂, являющиеся полярными и имеющими линейную форму, а также молекулы H₂ диаметром около 0,3 нм захватываются за счёт слабых химических взаимодействий — водородных связей, диполь-дипольных сил и π-π-стекинга с ароматическими группами каркаса, а также путём физической адсорбции в порах. Дополнительно некоторые MOF содержат открытые металлические центры, например ионы цинка или меди, которые могут связывать CO₂ через координационные связи.

Международная команда исследователей из Технического университета Дортмунда и Бирмингемского университета опубликовала свои выводы в журнале Nature Chemistry. Работа показала, что MOF-стёкла можно настраивать и обрабатывать методами, которые человечество использует для обычного стекла уже тысячи лет — со времён Древней Месопотамии до современных оптоволоконных кабелей. Помимо добавления натрия, в современном материаловедении активно заимствуются и другие древние рецептуры, такие как введение оксида свинца (до 60% массы) для создания хрусталя с высоким показателем преломления, используемого в оптике и сцинтилляторах, а также использование калия из древесной золы для получения более тугоплавкого «лесного стекла», применяемого в лабораторной посуде и химически стойких приборах.

Ключевое открытие: добавление крошечных количеств соединений натрия или лития меняет структуру материала и его поведение. Эти добавки снижают температуру размягчения стекла и делают его более текучим при нагреве, что значительно упрощает производство. Раньше MOF-стёкла размягчались только при температурах выше 300°C — вблизи точки разрушения материала, что делало их изготовление крайне сложным.

Учёные из Бирмингема применили передовые методы анализа, включая ядерный магнитный резонанс (ЯМР) при высоких температурах и моделирование с помощью искусственного интеллекта. AI-расчёты показали, что атомы натрия не просто заполняют пустоты в материале, а частично замещают атомы цинка, ослабляя стеклянную сетку и изменяя её свойства на атомном уровне.

Теперь, когда механизм модификации понятен, исследователи планируют улучшить стабильность материала, точнее прогнозировать его поведение и испытать в реальных технологиях. Потенциальные применения включают разделение газов, хранение химикатов, передовые покрытия и системы чистой энергетики — от улавливания CO₂ до водородной энергетики.

❮ ❯

Вредные вещества в «здоровой» еде: учёные нашли способ их быстро выявить

Многие люди сегодня внимательно следят за своим питанием, выбирают овощи и фрукты, подсчитывают калории. Но даже самые полезные на первый взгляд продукты могут содержать незаметные химические угрозы — полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), которые попадают в еду из окружающей среды или образуются при жарке и копчении. Среди них наиболее опасны бензо[а]пирен, хризен, бенз[b]флуорантен, бенз[k]флуорантен, бенз[а]антрацен, дибенз[a,h]антрацен, индено[1,2,3-cd]пирен и бенз[g,h,i]перилен — все они обладают доказанной канцерогенностью и генотоксичностью, то есть повреждают ДНК. Эти соединения выделены Европейским агентством по безопасности продуктов питания (EFSA) и Международным агентством по изучению рака (IARC) как «маркеры» токсичности ПАУ, поэтому их обнаружение в пищевых продуктах — важнейшая задача для защиты здоровья.

Традиционные методы выявления ПАУ, такие как твердофазная экстракция (ТФЭ), жидкостно-жидкостная экстракция, а также хроматографические методы с масс-спектрометрией (ГХ-МС, ВЭЖХ-МС), сложны: они требуют долгой подготовки проб в течение нескольких часов, использования большого количества токсичных химикатов и трудоёмкой ручной работы. Всё это неудобно для лабораторий и вредит экологии. Чтобы решить проблему, учёные разработали более эффективный подход — метод QuEChERS (быстрый, простой, дешёвый, эффективный, надёжный и безопасный). Он ускоряет подготовку образцов до 10–15 минут, снижает использование вредных веществ, одинаково эффективен для образцов с разной влажностью, например для мяса и овощей, и позволяет экстрагировать широкий спектр ПАУ за один этап, что уменьшает потери аналитов и делает тестирование пригодным для регулярного контроля качества.

В 2025 году исследователи из Сеульского национального университета науки и технологий под руководством профессора Джун-Гу Ли провели работу, опубликованную в журнале Food Science and Biotechnology. Они применили QuEChERS для измерения восьми видов ПАУ в различных продуктах, используя ацетонитрил для экстракции и несколько способов очистки. Калибровочные кривые показали отличную линейность (R² > 0,99), а пределы обнаружения составили от 0,006 до 0,035 мкг/кг. Самое высокое содержание ПАУ оказалось в соевом масле, за ним следовали утиное мясо и рапсовое масло.

ПАУ образуются, когда пища подвергается воздействию высокой температуры или дыма — например, при жарке мяса, когда жир и соки капают на горячую поверхность, а дым оседает на продукте. По данным Национального института рака США, эти вещества вызывали рак у лабораторных животных, хотя у людей связь с приготовленным на огне мясом пока не доказана однозначно. «Наш метод не только упрощает анализ, но и даёт высокую точность по сравнению с классическими подходами», — подчёркивает профессор Ли.

После выхода сеульского исследования другие учёные продолжили совершенствовать QuEChERS для обнаружения ПАУ. Работа 2025 года в журнале Foods применила модифицированный метод к 302 образцам из розничной торговли и выявила самую высокую концентрацию приоритетных ПАУ в «кедзурибуши» — японском копчёно-сушёном рыбном продукте, а также указала на возможный риск от куриных лапок на гриле. Ещё одно исследование, посвящённое крупам, показало, что в 17% из 96 образцов с румынского рынка удалось обнаружить только хризен.

Эти результаты доказывают, что методы на основе QuEChERS становятся всё более эффективными для самых разных категорий продуктов — от масел и мяса до копчёностей и зерновых. Поскольку уровень ПАУ сильно различается в зависимости от ингредиентов и способов приготовления, быстрое и точное тестирование помогает пищевой промышленности повысить безопасность. «Наше исследование улучшает общественное здоровье и сокращает выбросы опасных химикатов в лабораториях», — заключает профессор Ли. Главный вывод: контроль качества еды становится быстрее, чище и точнее, а такие методы, как QuEChERS, помогают находить скрытые загрязнители и защищать потребителей по всему миру.

❮ ❯

Ученые нашли «волны-нарвалы», запирающие свет в рекордно малом объеме

Уменьшение фотонных устройств долгое время оставалось одной из самых сложных задач в современной физике. Свет, в отличие от электронов, крайне трудно сжать до наноразмеров из-за фундаментальных ограничений: минимальный объем, который он может занимать, напрямую связан с его длиной волны. Эффективный объем фотонной моды, то есть пространственная область, где сконцентрирована основная часть электромагнитной энергии одного кванта света, в классическом дифракционном пределе составляет примерно λ³/10. Для видимого и инфракрасного излучения этот предел в тысячи раз больше, чем для электронных сигналов, из-за чего фотонные чипы остаются громоздкими, а оптические микроскопы не могут различать детали меньше определенного размера.

Раньше ученые пытались решить эту проблему с помощью плазмоники, используя металлы для «сжатия» света. Однако здесь возникла критическая проблема: при возбуждении поверхностных плазмонов свободные электроны совершают колебания, рассеивая энергию в тепло. Эти омические потери особенно сильны при сильном сжатии света, когда потери растут экспоненциально. Нагревание не только снижает добротность резонаторов и делает устройства неэффективными для оптических переключателей или датчиков, но и разрушает термочувствительные образцы в биосенсорике, что практически исключает применение плазмоники во многих областях. Поэтому ученые обратились к диэлектрическим наноструктурам, которые могут сжимать свет без металлических потерь.

В 2024 году команда под руководством Жэнь-Миня Ма из Пекинского университета предложила принципиально иной подход, опубликованный в журнале Nature. Они разработали теорию «особого дисперсионного уравнения», которая показала, что свет можно концентрировать с помощью диэлектрических материалов, не вызывающих потерь тепла. Новое исследование, опубликованное в журнале eLight, раскрывает физическую природу этого открытия. Оказывается, ключевую роль играют особые электромагнитные моды — «волновые функции в форме нарвала». Такая метафора не случайна: в области сингулярности (острия) электромагнитное поле резко усиливается по степенному закону, словно бивень нарвала, а вдали от него — экспоненциально затухает. Это уникальное сочетание позволяет сжимать свет до невероятно малых объемов, недостижимых в обычных условиях.

Исследователи не только теоретически описали эффект, но и создали трехмерный диэлектрический резонатор, который подтвердил расчеты. С помощью сканирующего микроскопа они в реальном времени наблюдали «волны-нарвалы» и зафиксировали рекордную концентрацию света: объем моды составил всего 5×10⁻⁷ λ³, что примерно в 2 миллиона раз меньше, чем в классическом дифракционном пределе. Это позволяет локализовать свет в субволновой области размером в десятки нанометров, что критично для усиления взаимодействия света с веществом в нанофотонике, и полностью лишено тепловых потерь, характерных для плазмоники.

На основе нового эффекта команда разработала «сингулярный оптический микроскоп», способный различать объекты размером до λ/1000. Для демонстрации возможностей прибора ученые сфотографировали узоры, включая буквы «PKU» и «SFM», с разрешением, которое ранее казалось физически невозможным. Это открытие закладывает основы новой области — сингулоники, которая обещает создать сверхэффективные вычислительные системы, продвинуть квантовую оптику и вывести микроскопию на принципиально новый уровень.

❮ ❯

Средиземноморье: скрытая угроза цунами для Лазурного берега

Средиземное море часто воспринимается как зона с низким риском цунами, однако история и современные технологии моделирования показывают: мощные волны уже обрушивались на французское побережье и могут повториться. Исследования, проведённые в Ницце и на Французской Ривьере, доказывают, что своевременное оповещение и превентивная эвакуация остаются единственными действенными способами спасения жизней. Цунами, вызванные землетрясениями, подводными оползнями или извержениями вулканов, стремительно распространяются на огромные расстояния, высвобождая энергию у берега в виде внезапного затопления и мощных течений. Подводные оползни, способные породить такие волны, происходят в Средиземноморье в среднем раз в 30–50 лет, хотя большинство из них не достигают катастрофической силы. Наиболее известный случай — цунами 1956 года у острова Аморгос (Греция), вызванное оползнем после землетрясения, с высотой волн до 30 метров.

С 1970 года цунами унесли более 250 тысяч жизней по всему миру, особенно трагичными стали катастрофы 26 декабря 2004 года в Индийском океане и 11 марта 2011 года в Японии. В июне 2022 года ЮНЕСКО сделала заявление: «Статистика показывает 100-процентную вероятность цунами высотой не менее одного метра в Средиземном море в ближайшие 30 лет». После Тихого океана именно Средиземноморский бассейн занимает второе место по количеству зафиксированных исторических цунами, причём около двадцати из них затронули побережье Французской Ривьеры — с XVI века до начала 2000-х годов.

Источники цунами в Средиземноморье могут быть как локальными, так и удалёнными, и в некоторых сценариях первая волна достигает берега менее чем за десять минут — например, при подводном оползне или землетрясении вблизи побережья. Землетрясение в Бумердесе (Алжир) 21 мая 2003 года вызвало хаос вдоль всего французского побережья Средиземного моря, а последствия на Лазурном берегу наблюдались уже через час пятнадцать минут. Цунами в Ницце 16 октября 1979 года, спровоцированное подводным обвалом, унесло жизни восьми человек и нанесло серьёзный ущерб Антибу, Каннам и Ницце.

Другой пример — сейсмическое цунами, обрушившееся на Лигурийское море 23 февраля 1887 года после подводного землетрясения: современники описывали внезапное отступление моря, за которым последовала волна высотой почти два метра. Эти события показывают, насколько внезапно стихия застаёт сообщества врасплох, и как ограничены возможности традиционных систем предупреждения в таких коротких временных рамках. Способность прибрежных жителей быстро эвакуироваться становится критическим фактором.

С июля 2012 года во Франции действует национальная система оповещения о цунами, интегрированная с международной системой ЮНЕСКО, которая позволяет быстро обнаруживать землетрясения и отправлять предупреждения менее чем за пятнадцать минут. Однако эта система эффективна только для цунами, вызванных удалёнными землетрясениями, и практически бесполезна при локальных цунами или тех, что возникают из-за подводных оползней. Именно поэтому так важно информировать прибрежное население о признаках приближающейся опасности — таких как ощутимые подземные толчки или необычное поведение моря.

На всём французском побережье Средиземного моря определена зона эвакуации, учитывающая высоту над уровнем моря, расстояние от берега и исторические данные. Она охватывает 1700 км береговой линии, 187 городов и как минимум 164 тысячи жителей. В пик летнего сезона необходимо также учитывать до 835 тысяч пляжных посетителей в случае цунами. Особенно уязвим мегаполис Ницца — Лазурный берег из-за плотной застройки, высокой туристической привлекательности и переполненных пляжей.

Перед лицом цунами единственный надёжный способ обеспечить безопасность населения — эвакуация, и международный опыт показывает, что быстрая эвакуация может спасти большинство оказавшихся в опасной зоне. В Ницце и на Лазурном берегу разработана комплексная стратегия эвакуации, основанная на оптимизированных пешеходных маршрутах, укрытиях и алгоритмах поиска кратчайших путей. Около сотни укрытий уже нанесены на карты и включены в оперативные планы эвакуации. Повышение осведомлённости о цунами должно выходить за рамки карт — необходимы учебные тревоги и информационные знаки, а также общедоступная онлайн-платформа с интерактивными картами, где можно найти зоны эвакуации и инструкции. Эти инициативы соответствуют программе ЮНЕСКО «Tsunami Ready», которая отличается от глобальных систем предупреждения акцентом на локальное сообщество: она включает конкретные критерии для общин, такие как установка сирен, регулярные учения и наличие планов эвакуации, а не только создание региональных центров мониторинга. Города Канны и Деше уже получили сертификацию по этой программе, а Ницца готовится присоединиться к ним, подчёркивая, что готовность к эвакуации может спасти жизнь.

❮ ❯

Новое математическое описание "дышащих" лазерных импульсов

Международная группа учёных, включая исследователя из Университета Астона, разработала новую математическую модель, объясняющую необычное поведение "дышащих" лазерных импульсов. Это открытие впервые объединяет два различных типа лазерной динамики в единую систему. Сверхбыстрые лазеры генерируют невероятно короткие вспышки света длительностью в пико- или фемтосекунды, которые широко применяются в хирургии глаза, биомедицинской визуализации, дерматологии для удаления татуировок и пигментных пятен, в стоматологии для прецизионного препарирования кариеса, в нейрохирургии для стереотаксической абляции опухолей и в офтальмологии для коррекции пресбиопии.

Внутри сверхбыстрого лазера световые импульсы многократно проходят через лазерную полость, иногда формируя стабильные волновые пакеты — солитоны, которые сохраняют свою форму при движении благодаря балансу между дисперсией и нелинейностью среды. Эти солитоны критически важны для генерации сверхкоротких импульсов в режиме синхронизации мод, позволяя получать рекордно короткие и мощные вспышки для прецизионной обработки материалов и научных исследований. Однако в "дышащих" лазерах эти импульсы постоянно меняются со временем, увеличиваясь и уменьшаясь при каждом проходе через полость. Такое ритмичное колебание напоминает дыхание и представляет собой неравновесное состояние, при котором лазерный выход постоянно развивается вместо того, чтобы оставаться стабильным.

Ранее эксперименты выявили две различные формы дыхательного поведения в этих лазерах. Выше порога — минимальной мощности накачки, при которой усиление света в активной среде начинает превышать суммарные потери в резонаторе, — солитоны осциллируют быстро, завершая цикл за несколько проходов по полости. Ниже порога поведение становится значительно медленнее: для завершения одного цикла требуются сотни или даже тысячи проходов.

До сих пор исследователи использовали две отдельные математические модели для объяснения этих различных режимов, но новое исследование меняет ситуацию. Работа, опубликованная в журнале Physical Review Letters под названием "Унифицированная модель дыхательных солитонов в волоконных лазерах", показывает, что оба вида поведения можно описать в рамках единой системы. В состав команды вошла доктор Соня Босколо из Астонского института фотонных технологий.

Исследователи создали обновлённую модель, объединяющую два важных фактора: быструю эволюцию света внутри лазерной полости и более медленные изменения, происходящие в энергетическом обеспечении лазера. Учитывая оба процесса вместе, команда показала, что две формы дыхания возникают из связанных физических механизмов, а не являются отдельными явлениями. Доктор Босколо отметила, что их новое моделирование точно предсказывает как быстрые, так и медленные циклы одним подходом — что ранее считалось невозможным с помощью единой модели. Это открытие закрывает давний пробел в лазерной науке и предоставляет жизненно важный инструмент для разработки следующего поколения световых технологий в медицине, визуализации и производстве.

❮ ❯

Древние люди населяли тропические леса Африки 150 000 лет назад

Ученые обнаружили на территории современного Кот-д'Ивуара доказательства того, что люди жили во влажных тропических лесах примерно 150 000 лет назад. Эта находка более чем вдвое превышает предыдущие оценки древнейшего известного обитания в дождевых лесах и свидетельствует о том, что ранние Homo sapiens были гораздо более адаптивными, чем считалось ранее. Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature, подтверждают растущее мнение о том, что эволюция человека происходила не в одной единственной среде, а древние популяции процветали в удивительно разнообразных экосистемах.

История началась десятилетия назад, когда в 1980-х годах профессор Йоде Гед из Университета Феликса Уфуэ-Буаньи участвовал в исследовании участка Бете I в рамках совместной ивуарийско-советской миссии. Раскопки выявили слои каменных орудий, погребенные глубоко под землей на территории, которая сейчас является тропическим лесом. Однако в то время исследователи не могли точно определить возраст этих инструментов или понять, как выглядела окружающая среда, когда там жили древние люди.

Все изменилось, когда международная команда вернулась на объект, используя современные технологии, недоступные ученым сорок лет назад. «С помощью профессора Геда мы нашли первоначальный раскоп и смогли заново исследовать его, используя новейшие методы, которые были недоступны 30–40 лет назад», — рассказал доктор Джеймс Блинкхорн из Ливерпульского университета и Института геоантропологии Макса Планка. Время оказалось критическим, так как горнодобывающая деятельность впоследствии уничтожила это место, что сделало полученные данные особенно ценными.

Чтобы определить возраст стоянки, ученые применили несколько методов датирования. Среди них особенно важную роль сыграла оптически стимулированная люминесценция (ОСЛ), основанная на измерении количества света, испускаемого минералами кварца или полевого шпата при стимуляции источником света. Точное определение возраста стало возможным благодаря датированию зерен осадочных пород, которые были перенесены водой и ветром, а затем погребены: чем больше времени прошло с момента их последнего контакта со светом, тем сильнее сигнал люминесценции. В сочетании с электронно-спиновым резонансом эти методы показали, что люди жили здесь около 150 000 лет назад. Затем исследователи проанализировали пыльцу, фитолиты и химические следы, сохранившиеся в отложениях, что подтвердило густую лесную растительность в период обитания человека. Образцы содержали пыльцу и растительные воски, характерные для влажных западноафриканских дождевых лесов, а очень низкое содержание пыльцы трав указывало на плотный лес, а не на узкую полосу растительности.

До этого открытия самые древние достоверные свидетельства жизни людей в африканских тропических лесах датировались всего 18 000 лет назад. Ранее исследователи исходили из предположения, что густые тропические леса Африки создавали непреодолимые препятствия для ранних Homo sapiens из-за дефицита крупной дичи, высокой плотности растительности, распространения болезней и отсутствия необходимых технологий для выживания. Однако находки, такие как стоянка Бете I, опровергают эту гипотезу. При этом предыдущий мировой рекорд составлял 70 000 лет и был обнаружен в Юго-Восточной Азии. «Это отодвигает древнейшие известные доказательства пребывания людей в дождевых лесах более чем вдвое по сравнению с предыдущей оценкой», — объяснила ведущий автор доктор Эслем Бен Арус. Это открытие дополняет растущее число свидетельств того, что ранние люди были экологическими генералистами, способными выживать в самых разных средах обитания.

Ученые все больше убеждаются, что такая гибкость могла помочь Homo sapiens успешно распространиться по миру, в то время как другие человеческие виды исчезли. Исследование также поднимает вопросы о том, как долго люди влияли на тропические экосистемы — возможно, древние популяции формировали леса через охоту, использование огня и управление растениями гораздо раньше, чем предполагалось. «Совокупные данные неопровержимо показывают, что экологическое разнообразие находится в центре нашего вида», — отметила профессор Элеонора Серри. Ученые считают, что это открытие может быть лишь началом, так как несколько других объектов в регионе остаются почти неисследованными, что дает надежду на обнаружение еще более древних свидетельств жизни людей в тропических лесах.

❮ ❯

Древнейшие останки человека на севере Британии принадлежат девочке из эпохи мезолита

Новый анализ ДНК показал, что древнейшие человеческие останки, когда-либо найденные на севере Британии, принадлежат маленькой девочке, жившей около 11 000 лет назад, вскоре после окончания последнего ледникового периода. Останки были обнаружены в пещере Хининг-Вуд-Боун-Кейв близ Грейт-Эрсвика в графстве Камбрия во время раскопок под руководством местного археолога-любителя Мартина Стэйблса. Эта находка стала одним из самых убедительных свидетельств погребений эпохи мезолита в северной части острова.

После таяния ледникового щита около 10 000 лет назад уровень моря поднялся, что привело к затоплению сухопутного моста Доггерленд, соединявшего Британию с континентом, однако до этого по нему мигрировали люди и животные. Климат стал теплее и влажнее, леса — сначала берёзовые и сосновые, затем смешанные с дубом и ольхой — покрыли большую часть территории, а фауна, включая оленей, кабанов и диких лошадей, создала благоприятные условия для охоты и собирательства мезолитических групп.

Спустя три года после обнаружения костей международная группа учёных под руководством Университета Ланкашира успешно извлекла ДНК из останков. Анализ показал, что ребёнок был девочкой в возрасте от 2,5 до 3,5 лет на момент смерти. «Это первый раз, когда мы смогли так точно определить возраст ребёнка с такими древними останками и быть уверенными, что это девочка», — отметил ведущий исследователь доктор Рик Петерсон.

Учёные подчеркивают, что это погребение теперь считается третьим по древности известным мезолитическим захоронением в северо-западной Европе и представляет собой одни из самых ранних свидетельств присутствия человека в Британии после окончания ледникового периода. Дополнительные находки в пещере укрепили гипотезу, что это место использовалось для намеренных погребальных ритуалов. Среди известных мезолитических пещерных захоронений Северной Европы — пещера Авелиново отверстие в Англии, где найдены останки около 50 человек, датированные 8 400–8 100 гг. до н. э., и пещера Гауфа в Чеддерском ущелье со следами каннибализма, однако находка в Хининг-Вуд-Боун-Кейв выделяется своей уникальной сохранностью и возрастом.

Археологи обнаружили украшения, включая просверленный олений зуб и бусины, которые были датированы углеродным методом тем же периодом — около 11 000 лет назад. «Дата украшений совпадает с датой останков, что даёт дополнительные доказательства преднамеренного захоронения и открывает обсуждение значения пещерных погребений в этот период», — добавил Рик. Современные группы охотников-собирателей часто рассматривают пещеры как врата в мир духов, и это может объяснять, почему так много пещер использовалось для захоронений ранними мезолитическими народами Северной Европы.

Поскольку Стэйблс родом из Грейт-Эрсвика, он хотел, чтобы идентичность девочки осталась связанной с деревней, где она была похоронена тысячелетия назад. Он выбрал имя «Оссик Ласс» (девочка из Эрсвика на местном диалекте). Стэйблс полностью самоучка в археологии и начал раскопки из личного увлечения доисторическим прошлым родной деревни. Он признаётся: «Прошло почти 10 лет с начала раскопок в июле 2016 года, и я не мог представить, какой путь пройду. Я словно вернулся в 9000 год до н.э. Достигнуть мезолита — это, безусловно, вершина раскопок».

Древние человеческие останки гораздо чаще находят на юге Англии и в Уэльсе, тогда как на севере Британии свидетельства этой эпохи чрезвычайно редки из-за того, что ледниковые периоды изменили ландшафт. До этого открытия древнейшими известными останками на севере было захоронение возрастом 10 000 лет, найденное в соседней пещере Кентс-Бэнк в 2013 году. Исследователи также установили, что в пещере Хининг-Вуд-Боун-Кейв были захоронены как минимум восемь человек в разные доисторические периоды: около 4000 лет назад в раннем бронзовом веке, 5500 лет назад в раннем неолите и 11 000 лет назад в раннем мезолите. Все захоронения, судя по всему, были преднамеренными. Результаты исследования были опубликованы в журнале Proceedings of the Prehistoric Society.

❮ ❯

Ученые нашли скрытый триггер болезни Альцгеймера и научились его отключать

Исследователи из Медицинской школы Университета Индианы обнаружили потенциально новый способ лечения болезни Альцгеймера. В ходе лабораторных экспериментов они выяснили, что удаление фермента IDOL из нейронов — основных клеток мозга — значительно уменьшает количество амилоидных бляшек. Эти белковые отложения считаются одним из главных биологических признаков заболевания и повреждают связи между нервными клетками.

Открытие особенно важно на фоне недавних успехов в лечении Альцгеймера — в последние годы FDA одобрило два препарата (леканемаб и донанемаб), которые помогают выводить амилоидные бляшки. Однако эти моноклональные антитела лишь связывают и удаляют уже образовавшиеся агрегаты, замедляя прогрессирование болезни на ранних стадиях. Команда из Индианы предлагает альтернативный подход: вместо того чтобы бороться с уже накопившимися отложениями, они хотят заблокировать сам механизм их образования с помощью воздействия на IDOL. Как объясняет профессор Ким, главное преимущество в том, что у ферментов есть чётко определённые «карманы», куда можно направить лекарство, минимизируя побочные эффекты.

Учёные создали две модели болезни Альцгеймера на животных, удалив ген IDOL в разных типах клеток мозга: в нейронах и микроглии (иммунных клетках, отвечающих за уборку «мусора»). Сначала исследователи ожидали, что именно микроглия сыграет главную роль в очистке бляшек, ведь эти клетки — основные производители IDOL. Но результат оказался неожиданным: самый впечатляющий эффект проявился при удалении IDOL именно из нейронов.

Когда фермент убрали из нервных клеток, уровень бляшек не только снизился, но и уменьшилось количество аполипопротеина Е (APOE) — белка, тесно связанного с болезнью Альцгеймера. Особенно важна его форма APOE4, считающаяся самым сильным генетическим фактором риска для поздно развивающейся формы заболевания. Носители одной копии этого аллеля подвергаются риску в 3–4 раза выше среднего, а две копии повышают риск в 8–12 раз, что делает APOE4 доминирующим наследственным фактором, встречающимся в четверти всех случаев болезни. Кроме того, в нейронах повысилось содержание рецепторов, регулирующих APOE и амилоидные бляшки, что улучшает связь между клетками и обмен жиров (липидов) в мозге.

С клинической точки зрения, найденный механизм даёт двойную пользу. Как отмечает доктор Ханде Карахан, пациенты обычно обращаются к врачу, когда бляшек уже накопилось много. Удаление IDOL не только снижает количество этих отложений, но и повышает устойчивость мозга к их вредному воздействию. Это значит, что даже при значительном накоплении патологических белков у человека может сохраняться ясность мышления — так называемая когнитивная резистентность.

Сейчас команда исследователей разрабатывает несколько подходов к созданию лекарств, блокирующих IDOL. В ближайших планах — тестирование безопасности потенциальных соединений и оценка их эффективности на доклинических моделях. Учёные также хотят выяснить, поможет ли отключение IDOL сохранить синаптические связи между нейронами и уменьшить другую патологию Альцгеймера — накопление тау-белка, который при болезни подвергается патологическому фосфорилированию и образует нейрофибриллярные клубки, нарушающие транспорт веществ в нейронах, что коррелирует со степенью когнитивных нарушений.

❮ ❯

Электрические двигатели спасут от потерь энергии с помощью новой модели

Быстрый рост числа электромобилей требует создания более эффективных электродвигателей, но ключевой проблемой остаются потери на перемагничивание, известные как гистерезисные потери. Это происходит, когда магнитные поля внутри двигателя многократно меняют направление, превращая энергию в тепло в сердечнике, изготовленном из мягких магнитных материалов. Высокие рабочие температуры могут частично размагничивать эти материалы, ещё больше усугубляя проблему энергопотерь.

Основная причина этих эффектов — поведение магнитных доменов, крошечных магнитных областей внутри материалов. Их расположение и структура сильно влияют на то, как магнитные материалы реагируют на тепло и сколько энергии теряется во время работы. Некоторые мягкие магнитные материалы содержат сложные структуры, называемые лабиринтовыми доменами, которые могут резко меняться при изменении температуры, но учёным долго не удавалось полностью их понять из-за взаимосвязи структуры, тепловых эффектов и энергетической стабильности.

Чтобы решить эту задачу, исследователи из Токийского университета наук под руководством профессора Масато Котсуги и доктора Кена Масузавы разработали новую модель под названием eX-GL (энтропийно-расширенная модель Гинзбурга-Ландау). Они использовали её для изучения энергетического ландшафта лабиринтовых доменов в образце редкоземельного железного граната. Сначала команда получила микроскопические снимки магнитных доменов при разных температурах, затем с помощью персистентной гомологии и машинного обучения определила ключевые закономерности и создала цифровой ландшафт свободной энергии.

Исследователи выявили доминирующую особенность — РС1, связанную с процессом перемагничивания, и визуализировали четыре основных энергетических барьера, которые влияют на динамику перемагничивания. Оказалось, что сложность лабиринтовых доменов растёт с увеличением длины доменных стенок благодаря взаимодействию энтропии и обменных сил. Этот подход, как отметил профессор Котсуги, автоматизирует интерпретацию сложных процессов перемагничивания и может быть распространён на другие магнитные системы, открывая путь к созданию более эффективных электродвигателей.

❮ ❯

Разгадана 60-летняя тайна мюона: новая сила природы не обнаружена

Десятилетиями физики наблюдали загадочное расхождение в поведении мюона — субатомной частицы, похожей на электрон, но примерно в 200 раз тяжелее. Это несоответствие между экспериментальными данными и предсказаниями Стандартной модели наводило учёных на мысль о возможном открытии новой, пятой фундаментальной силы природы. Однако международная группа исследователей под руководством физика из Университета штата Пенсильвания Золтана Фодора объявила, что тайна раскрыта, и ответ не опровергает, а наоборот, подтверждает существующую физику. Результаты, опубликованные в журнале Nature, представляют один из самых точных расчётов в физике элементарных частиц, показывая, что расхождение, скорее всего, объяснялось ограничениями прежних вычислений.

В центре внимания находился так называемый магнитный момент мюона — величина, описывающая, как частица ведёт себя как крошечный магнит. Согласно квантовой теории, это значение должно равняться ровно двум, но оно незначительно смещается из-за виртуальных частиц, появляющихся и исчезающих в пустоте. Это отклонение, известное как g−2, делало мюон особенно чувствительным к квантовым эффектам, и на протяжении более 60 лет измерения на установках в ЦЕРНе, Брукхейвенской национальной лаборатории и Национальной ускорительной лаборатории Ферми указывали на несоответствие с теорией, достигающее 4.2 стандартных отклонений, что возбуждало надежды на открытие новых частиц или сил.

Чтобы разрешить загадку, команда Фодора потратила более десяти лет на разработку нового метода вычислений, основанного на решёточной квантовой хромодинамике — мощной вычислительной технике, симулирующей сильное ядерное взаимодействие с помощью суперкомпьютеров. Этот метод дискретизирует пространство-время на конечную четырёхмерную решётку с шагом около 0.05–0.1 фемтометра, размещая кварки в узлах, а глюонные поля — на связях между ними. Суперкомпьютеры выполняют метод Монте-Карло для численного интегрирования по всем возможным конфигурациям глюонного поля, вычисляя пропагаторы кварков. Затем, используя экстраполяцию к непрерывному пространству-времени и физическим массам кварков, получают предсказания для различных величин. Исследователи объединили эти расчёты с экспериментальными данными для разных расстояний, что позволило значительно уменьшить неопределённость. Конечный результат — согласование теории и эксперимента с точностью менее половины стандартного отклонения, что подтверждает Стандартную модель с точностью до 11 знаков после запятой.

Хотя это открытие закрывает один из самых интригующих пробелов в современной физике, оно не означает полного отсутствия новой физики. К числу других аномалий, указывающих на возможное существование физики за пределами Стандартной модели, относятся: нарушение лептонной универсальности в распадах B-мезонов, обнаруженное коллаборациями LHCb, BaBar и Belle; аномалии в угловых распределениях распадов B→K*μμ; наблюдаемое избыточное количество фотонов от распадов Be⁸ при 17 МэВ (возможный X17 бозон); а также измерения массы W-бозона коллаборацией CDF, показавшие значение на 7 сигм выше предсказаний Стандартной модели. «Когда мы начинали расчёты, то думали, что получим надёжное свидетельство в пользу пятой силы, — признаётся Фодор. — Вместо этого мы обнаружили, что пятой силы нет». Однако учёный считает, что результат не разочаровывает: «Мы не нашли пятую силу, но получили очень красивое и, вероятно, лучшее доказательство квантовой теории и того, как глубоко мы понимаем природу».

Хотя будущие эксперименты всё ещё могут выявить новые частицы или взаимодействия, одно из самых сильных указаний на существование физики за пределами Стандартной модели теперь выглядит гораздо менее убедительным. Работа, поддержанная Министерством энергетики США и Европейским исследовательским советом, показывает, что человечество способно проводить вычисления с невероятной точностью, объединяя электромагнитные, слабые и сильные взаимодействия в единое предсказание. И хотя мечта о новой силе природы отодвинулась, этот триумф теории подтверждает, что фундаментальные законы мироздания, как их представляет Стандартная модель, выдерживают самые взыскательные проверки.

❮ ❯

Новая техника ищет следы тёмной материи в гравитационных волнах

Учёные разработали новый метод, позволяющий выявить скрытые признаки тёмной материи в гравитационных волнах — тех самых рябях пространства-времени, которые возникают при столкновении массивных объектов вроде чёрных дыр. Считается, что тёмная материя составляет большую часть материи во Вселенной, однако она не взаимодействует со светом или электромагнитными силами: гравитация остаётся единственным способом зафиксировать её присутствие. Исследователи предположили: если перед слиянием чёрные дыры проходят через плотные облака тёмной материи, то создаваемые в итоге гравитационные волны могут нести едва заметные следы такого взаимодействия.

Группа физиков из Массачусетского технологического института (MIT) и нескольких европейских институтов проверила свою гипотезу на общедоступных данных сети LIGO-Virgo-KAGRA (LVK), которая отслеживает слияния чёрных дыр и другие космические события. В эту сеть, помимо американского LIGO и итальянского Virgo, входит японский детектор KAGRA — он расположен под землёй в шахте в префектуре Гифу, что снижает сейсмический шум, а его зеркала охлаждаются до −253°C для уменьшения тепловых помех. Благодаря уникальной конструкции KAGRA улучшает точность локализации источников гравитационных волн. Учёные проанализировали сигналы первых трёх наблюдательных кампаний, сосредоточившись на 28 самых чётких гравитационно-волновых событиях. Для 27 из них картина волн в точности соответствовала тому, что ожидается при слиянии чёрных дыр в пустом пространстве, однако один сигнал, обозначенный как GW190728, оказался другим.

Согласно анализу команды, волновой паттерн GW190728 может содержать свидетельство взаимодействия с тёмной материей. Впрочем, исследователи подчёркивают: это ещё не открытие. Новая методика лишь позволяет сканировать гравитационно-волновые данные в поиске перспективных кандидатов для дальнейшего изучения. «Мы знаем, что тёмная материя существует вокруг нас, — говорит Джосу Ауррекоэчеа, постдок факультета физики MIT. — Чёрные дыры дают механизм, усиливающий её плотность, и теперь мы можем искать следы этого, анализируя гравитационные волны, излучаемые при слиянии».

Тёмная материя остаётся одной из величайших загадок физики: о её существовании учёные судят потому, что гравитация вокруг галактик оказывается сильнее, чем могут объяснить одни лишь видимые звёзды. Одна из предлагаемых форм — чрезвычайно лёгкие «скалярные» частицы, например аксионы, которые ведут себя как согласованные волны вблизи чёрных дыр. Считается, что когда такие волны попадают в область быстро вращающейся чёрной дыры, запускается квантовый процесс суперрадиации: частицы рассеиваются на вращающейся дыре и извлекают из неё энергию и угловой момент, резко усиливаясь. Это приводит к образованию вокруг чёрной дыры плотного «облака» тёмной материи, подобного атомной орбитали, которое растёт, отнимая энергию у чёрной дыры и создавая условия для возникновения наблюдаемых гравитационно-волновых сигналов при его распаде.

Чтобы проверить гипотезу, физики построили детальные симуляции слияний чёрных дыр при множестве различных условий — меняли массы, размеры и плотность окружающей среды. Они предсказали, как должны выглядеть гравитационные волны, если чёрные дыры сливаются внутри плотного облака тёмной материи, и сравнили эти прогнозы с реальными наблюдениями LVK. Из 28 сильнейших сигналов только GW190728 согласовался со сценарием с тёмной материей — это событие произошло при слиянии двух чёрных дыр суммарной массой примерно в 20 раз больше массы Солнца.

«Статистическая значимость пока недостаточно высока, чтобы заявлять об обнаружении тёмной материи, и независимые группы должны провести дополнительные проверки, — отмечает Ауррекоэчеа. — Но важно подчеркнуть: без моделей волновых форм, как наша, мы можем регистрировать слияния чёрных дыр в среде тёмной материи, но систематически классифицировать их как происходящие в вакууме». Исследователи уверены, что растущий объём гравитационно-волновых наблюдений сделает этот подход всё более эффективным в ближайшие годы. «Сейчас у нас есть потенциал обнаружить тёмную материю вокруг чёрных дыр, по мере того как детекторы LVK будут продолжать сбор данных», — говорит соавтор работы Сумэн Рой, руководивший анализом данных. «Использовать чёрные дыры для поиска тёмной материи было бы фантастически, — добавляет соавтор Родриго Висенте. — Мы сможем изучать тёмную материю на масштабах, гораздо меньших, чем когда-либо прежде». Исследование поддержано частично Национальным научным фондом США и Центром теоретической физики MIT.

❮ ❯

Тайна гравитации: учёный раскрыл секрет после 10 лет молчания

Более двух столетий физики не могут прийти к единому значению гравитационной постоянной G, определяющей силу притяжения во Вселенной. Эта загадка стала личной драмой для Стефана Шламмингера из Национального института стандартов и технологий (NIST), который десять лет ждал момента, чтобы вскрыть конверт с секретным числом. Неопределённость в значении G ставит под сомнение фундаментальные основы физики, хотя для повседневной жизни эта разница незаметна.

Гравитация удивительно слаба по сравнению с другими силами: например, электромагнетизм легко поднимает скрепку, преодолевая притяжение всей планеты. В лабораторных условиях учёные вынуждены измерять ничтожные гравитационные взаимодействия между маленькими объектами, что крайне сложно. За 225 лет эксперименты давали слегка отличающиеся результаты, указывая либо на методические ошибки, либо на пробелы в понимании природы гравитации. Эта загадка, известная как «проблема иерархии», породила множество гипотез. Согласно одной из ведущих теорий, гравитация может быть такой же сильной, как и другие взаимодействия, но «утекает» в дополнительные пространственные измерения — это направление активно развивается в теории струн и моделях с большими дополнительными измерениями. Другая гипотеза — суперсимметрия, которая предсказывает существование частиц-партнеров, способных стабилизировать иерархию энергий.

Чтобы избежать предвзятости, Шламмингер попросил коллегу Патрика Эбботта зашифровать данные, вычтя скрытое число из измерений. 11 июля 2024 года на конференции в Колорадо физик наконец вскрыл конверт. Сначала он испытал облегчение, увидев большое отрицательное значение, но затем забеспокоился — разница оказалась слишком значительной, чтобы результаты NIST совпали с французским экспериментом.

Опубликованные в журнале Metrologia данные показали, что значение G, полученное NIST, на 0,0235% ниже французского. Хотя эта разница микроскопична, для физиков она значима — подобные расхождения в истории приводили к крупным открытиям. Классическим примером является расхождение в излучении черного тела, известное как ультрафиолетовая катастрофа, которое привело Макса Планка к созданию квантовой механики. Другой значимый случай — аномалия орбиты Меркурия, необъяснимая с позиций ньютоновской гравитации, что в итоге подтвердило общую теорию относительности Эйнштейна. Также стоит упомянуть открытие позитрона, которое произошло благодаря аномалиям в следах космических лучей.

Оба эксперимента использовали крутильные весы — устройство, измеряющее ничтожные силы по скручиванию тонкой нити, — современная версия прибора Генри Кавендиша 1798 года. Шламмингер проверил влияние материалов, повторив опыт с медными и сапфировыми массами — результаты почти совпали, исключив эту причину расхождения. «Каждое измерение важно, потому что истина имеет значение», — говорит учёный. После десяти лет работы он передаёт загадку следующему поколению. Пока G остаётся универсальной константой, в отличие от «маленького g», зависящего от массы планеты.

❮ ❯

Молекулярные антенны зажгли свет в непроводящих материалах

Ученые из Кембриджского университета совершили прорыв, разработав неожиданный способ питания материалов, которые обычно не проводят электричество. Это открытие открывает путь к созданию сверхчистых инфракрасных светодиодов нового поколения для медицинской визуализации, коммуникационных технологий и датчиков. Результаты, опубликованные в престижном журнале Nature, основаны на использовании крошечных «молекулярных антенн», передающих электрическую энергию изолирующим наночастицам, что ранее считалось невозможным.

В центре исследования находятся наночастицы, легированные лантаноидами — группой из 15 металлов (от лантана до лютеция), обладающих уникальными электронными оболочками. Благодаря заполненным 4f-орбиталям, которые экранированы внешними электронами, энергетические переходы в этих материалах почти не зависят от окружения, что обеспечивает узкие, дискретные спектры люминесценции и исключительную стабильность цвета. Такое излучение в ближнем инфракрасном диапазоне способно глубоко проникать в биологические ткани, что делает эти наночастицы перспективными для медицинской диагностики и сенсорики. Однако у них был серьезный недостаток: они являются электрическими изоляторами и не могут напрямую проводить ток, что мешало их использованию в электронных устройствах, таких как светодиоды.

Особую ценность представляет излучение во втором ближнем инфракрасном диапазоне (NIR-II) — спектральной области 1000–1700 нм. В этом диапазоне минимально рассеяние и поглощение биотканями, включая воду, гемоглобин и жиры, а автофлуоресценция живых клеток практически отсутствует. Это позволяет видеть структуры на глубине нескольких сантиметров с высоким разрешением, что невозможно при использовании обычных флуорофоров.

Кембриджские исследователи нашли обходной путь, прикрепив к наночастицам специально подобранные органические молекулы. Эта система позволила передавать электрическую энергию в изолирующий материал. Профессор Акшай Рао, руководитель работы, пояснил: «Мы нашли своего рода “черный ход”. Органические молекулы работают как антенны: они захватывают носители заряда и через триплетный энергетический перенос “перешептывают” энергию наночастице с удивительной эффективностью, превышающей 98%».

Устройства, названные LnLED, работают при относительно низком напряжении (около 5 вольт) и излучают свет с узким спектральным диапазоном. Доктор Чжунчжэн Ю, ведущий автор работы, подчеркнул, что чистота излучения в NIR-II — это огромное преимущество: «Для биомедицинских сенсоров или оптических коммуникаций нужен очень точный, специфический сигнал. Наши светодиоды достигают этого без усилий, в отличие от конкурирующих технологий, например, квантовых точек».

Потенциальные применения крайне широки: от миниатюрных имплантируемых светодиодов для обнаружения рака до мониторинга внутренних органов в реальном времени. Сверхчистое излучение также повысит эффективность оптических систем связи, уменьшив помехи и позволив передавать большие объемы данных с высокой четкостью. Исследователи считают, что технология может лечь в основу новых медицинских приборов, «видящих» глубоко внутри тела.

Хотя внешняя квантовая эффективность прототипов уже превысила 0,6% — показатель, который считается прорывным, так как достигнут на простых, нетоксичных материалах без сложной эпитаксиальной сборки, тогда как предыдущие аналоги демонстрировали эффективность на 1–2 порядка ниже, — ученые видят большие перспективы для улучшения. Доктор Юньчжоу Дэн отмечает: «Это только начало. Мы открыли целый новый класс материалов для оптоэлектроники. Принцип настолько универсален, что мы можем исследовать бесчисленные комбинации органических молекул и изолирующих наноматериалов». Прорыв финансируется грантами UKRI и стипендиями Марии Склодовской-Кюри, обещая революцию в медицине и связи.

❮ ❯

Ученые нашли следы древнего взрыва звезды в антарктическом льду

Международная группа исследователей обнаружила в образцах антарктического льда, сформировавшихся десятки тысяч лет назад, следы редкого радиоактивного изотопа железа-60. Это вещество практически не встречается на Земле в естественных условиях и образуется только в ядрах массивных звезд, выбрасываясь в космос при их взрыве как сверхновой. Открытие подтверждает, что наша Солнечная система в настоящее время движется сквозь облако древних звездных обломков, оставшихся после такого взрыва. Результаты исследования были опубликованы в престижном научном журнале Physical Review Letters.

Ученые давно знали, что Земля подвергалась воздействию железа-60 от близких взрывов сверхновых миллионы лет назад, но в последние годы этот изотоп был обнаружен и в относительно молодом антарктическом снеге. Это вызывало недоумение, поскольку поблизости от Земли не происходило никаких недавних звездных взрывов. Исследователи из Центра имени Гельмгольца в Дрездене-Россендорфе выдвинули гипотезу, что источником этого вещества является Местное межзвёздное облако, сквозь которое движется наша планетная система.

Почему именно железо-60 стало ключевым маркером в этом исследовании? Дело в том, что этот изотоп уникален: он практически не образуется на Земле естественным путем, а синтезируется только в недрах массивных звезд и при взрывах сверхновых. Его период полураспада составляет 2,6 миллиона лет — достаточно велик, чтобы достичь Земли в межзвёздном пространстве, но достаточно мал по геологическим меркам, чтобы не накопиться из более древних источников. Другие изотопы, такие как Fe-55 или Co-60, имеют гораздо более короткие периоды полураспада — всего 2,7 года и 5,3 года соответственно, что делает их бесполезными для обнаружения событий, происходивших миллионы лет назад. Таким образом, железо-60 выступает как своеобразный «отпечаток пальца» недавних по астрономическим меркам взрывов сверхновых.

Для проверки теории о Местном межзвёздном облаке группа ученых проанализировала гораздо более древние образцы льда, возраст которых составляет от 40 до 80 тысяч лет. Результаты оказались убедительными: количество железа-60, достигавшего Земли в тот период, было значительно ниже, чем сегодня. Это означает, что облако, окружающее Солнечную систему, действительно связано с древним звездным взрывом, и впервые дает ученым возможность изучить происхождение этих космических структур.

Исследователи полагают, что Солнечная система вошла в Местное межзвёздное облако несколько десятков тысяч лет назад и может покинуть его в ближайшие несколько тысяч лет. В настоящее время наша система находится у внешнего края этого облака. Сравнение данных из ледяного керна с результатами более ранних измерений в снегу и глубоководных отложениях показало, что сигнал железа-60 значительно меняется за периоды всего в десятки тысяч лет, что позволило исключить альтернативные объяснения.

Проведение исследования потребовало колоссальных технических усилий: ученые переработали около 300 килограммов антарктического льда, получив из него лишь несколько сотен миллиграммов пыли. Затем образцы были тщательно проанализированы в лаборатории DREAMS и на ускорителе тяжелых ионов Австралийского национального университета — единственной в мире установке, способной обнаружить столь ничтожные количества железа-60. Как образно заметили исследователи, это похоже на поиск иголки в 50 тысячах футбольных стадионов, доверху заполненных сеном.

Хотя концентрации железа-60 сегодня настолько малы, что сами по себе не оказывают прямого биологического воздействия, его обнаружение в глубоководных отложениях и лунном грунте служит важным маркером событий далекого прошлого. Около 2–3 миллионов лет назад Земля была подвержена мощному потоку космических лучей от близкой сверхновой. Этот поток мог вызвать повышенный уровень радиации в атмосфере, способствуя мутациям и изменениям в биосфере, а также, возможно, разрушению озонового слоя, что отразилось на климате и экосистемах. Само железо-60 — лишь радиоактивный «след» этого драматического события, позволяющий ученым восстановить ход истории.

В планах исследователей — изучение еще более древних образцов льда, которые позволят заглянуть в то время, когда Солнечная система только входила в Местное межзвёздное облако. В рамках проекта Beyond EPICA ученые намерены получить образцы льда, возраст которых поможет окончательно понять историю взаимодействия нашей планетной системы с космическим окружением и пролить свет на то, как древние звездные взрывы влияли на развитие жизни на Земле.

❮ ❯

Новое исследование ставит под сомнение потенциал 2D-материалов для чипов

Согласно новому исследованию Венского технического университета (TU Wien), многие двумерные материалы, которые считались перспективными для создания компьютерных чипов нового поколения, могут не оправдать ожиданий в реальных устройствах. Проблема возникает при соединении этих сверхтонких материалов с изолирующими слоями, необходимыми для работы электроники, — между ними неизбежно образуется зазор атомарного масштаба. Этот крошечный разрыв существенно снижает производительность и создает фундаментальное препятствие для дальнейшей миниатюризации, спасая полупроводниковую индустрию от дорогостоящих ошибок.

Профессор Махди Пурфат, проводивший исследование с профессором Тибором Грассером из Института микроэлектроники TU Wien, отмечает, что ученые, увлекаясь свойствами 2D-материалов вроде графена, часто забывают о необходимом оксидном изолирующем слое. Этот слой усложняет материаловедение, ведь полное устройство должно работать как единое целое. Современные транзисторы работают за счет переключения полупроводника между проводящим и непроводящим состояниями, при этом затвор электрода отделен от активного материала изолятором.

Чтобы устройства оставались компактными и эффективными, изолирующий слой должен быть чрезвычайно тонким, но команда TU Wien обнаружила, что это создает серьезную атомарную проблему. Во многих комбинациях 2D-материалов и изоляторов связь между ними достаточно слабая и удерживается только силами Ван-дер-Ваальса — это слабые межмолекулярные взаимодействия, возникающие из-за временных флуктуаций зарядов между атомами или молекулами. В нанотехнологиях такие силы критичны, так как позволяют удерживать слои 2D-материалов вместе без химических связей, что дает возможность создавать гибкие, настраиваемые структуры. Однако в данном случае результат оказывается негативным: слои не соприкасаются плотно, и между ними остается постоянный зазор.

Этот зазор составляет всего около 0,14 нанометра — тоньше одного атома серы, но оказывает драматическое влияние на электронные свойства. Для сравнения: вирус SARS-CoV-2 примерно в 700 раз больше. Этот зазор ослабляет емкостную связь между слоями, ограничивая возможности миниатюризации таких устройств. По словам Грассера, зазор создает фундаментальное ограничение, какими бы хорошими ни были внутренние свойства 2D-материалов. Причем проблема слабого сцепления распространяется и на другие области применения — например, в гибкой электронике она может приводить к отслаиванию слоев в сенсорных дисплеях, в энергоэффективных аккумуляторах — к снижению проводимости ионов, а в фотонных устройствах, таких как солнечные батареи, такой зазор ухудшает поглощение света и перенос заряда.

Одно из возможных решений — использование «материалов-застежек», где полупроводник и изолирующий слой связываются гораздо сильнее. Такое плотное соединение устраняет проблемный зазор, заменяя слабые силы Ван-дер-Ваальса более прочными связями. «Наша работа — хорошая новость для полупроводниковой промышленности, — говорит Тибор Грассер. — Мы можем предсказать, какие материалы подходят для будущей миниатюризации, а какие — нет». Исследователи предупреждают, что сосредоточение только на 2D-материалах без учета неизбежных изолирующих слоев рискует потратить миллиарды на подход, который по фундаментальным физическим причинам просто не может сработать.

В подобных исследованиях часто рассматриваются такие материалы, как дисульфид молибдена (MoS₂) с прямой запрещенной зоной, полезный для транзисторов и оптоэлектроники, нитрид бора (h-BN) — изолятор с высокой теплопроводностью, и фосфорен — с высокой подвижностью носителей, но нестабильный на воздухе. По сравнению с графеном, который является проводником с отличной проводимостью, но нулевой запрещенной зоной, MoS₂ и фосфорен имеют запрещенные зоны 1,2–1,8 эВ, что делает их лучше для переключения в транзисторах, хотя они уступают в теплопроводности и механической прочности. Однако, как показало исследование, даже эти перспективные свойства могут оказаться бесполезными, если не решить проблему атомарного зазора между слоями.

❮ ❯

Древнейший стих на английском найден в римской рукописи

Исследователи из Тринити-колледжа в Дублине обнаружили в Риме рукопись начала IX века, содержащую один из старейших сохранившихся вариантов древнейшего известного стихотворения на английском языке. Манускрипт, хранящийся в Национальной центральной библиотеке Рима, включает «Гимн Кэдмона» — короткое стихотворение на древнеанглийском, созданное, как полагают, более 1300 лет назад. Это произведение является единственным точно датированным поэтическим памятником VII века, тогда как другие древнеанглийские тексты того же периода, такие как руническая поэма на «Рутвельском кресте» или некоторые стихи из «Эксетерской книги», датируются лишь предположительно и вызывают споры среди учёных.

Учёные датируют рукопись периодом между 800 и 830 годами, что делает её третьей по древности из известных копий этого произведения. Особую ценность находке придаёт то, как стихотворение вписано в текст. В двух более старых манускриптах, сохранившихся в Кембридже и Санкт-Петербурге, стих написан в основном на латыни, а древнеанглийские строки добавлены позже на полях или в конце. В римской же рукописи древнеанглийский вариант органично вплетён прямо в основной латинский текст. По словам исследователей из Школы английского языка Тринити-колледжа, это указывает на то, что читатели раннего Средневековья придавали большое значение древнеанглийской поэзии.

«Гимн Кэдмона» — это стихотворение из девяти строк, восхваляющее Бога за сотворение мира и написанное на древнеанглийском, языке, на котором говорили в Англии в раннем Средневековье. Оно сохранилось до наших дней благодаря тому, что было переписано в некоторые манускрипты «Церковной истории народа англов» — исторического труда VIII века, созданного на латыни английским монахом Бедой Достопочтенным. Согласно его повествованию, Кэдмон, неграмотный пастух из Уитби в современном Северном Йоркшире, однажды смутился на пиру из-за неумения слагать стихи и ушёл спать. Во сне ему явилась таинственная фигура, велевшая воспеть Творение, и Кэдмон чудесным образом сочинил свой гимн — тщательно выстроенное стихотворение, прославляющее Бога за создание мира. Эта история закрепила представление о поэтическом вдохновении как о божественном даре, легитимировала создание религиозной поэзии на народном языке и вдохновила традицию переложения библейских сюжетов в германских эпических формах, примеры чему можно найти в «Эксетерской книге» и других манускриптах.

Рукопись обнаружили специалисты по средневековым манускриптам доктор Элизабетта Маньянти и доктор Марк Фолкнер из Тринити-колледжа Дублина. Доктор Маньянти пояснила: «Я наткнулась на противоречивые упоминания о труде Беды в Риме — одни указывали на его существование, другие — на утрату. Когда библиотека подтвердила наличие рукописи и оцифровала её для нас, мы были крайне взволнованы, обнаружив, что она содержит древнеанглийскую версию “Гимна Кэдмона” и что она встроена в латинский текст».

Исследователи утверждают, что находка даёт редкое представление о ранней истории письменного английского языка. Доктор Марк Фолкнер отметил: «В общей сложности сохранилось около трёх миллионов слов на древнеанглийском, но подавляющее большинство текстов относится к X и XI векам. “Гимн Кэдмона” почти уникален как сохранившийся образец VII века — он связывает нас с самыми ранними этапами письменного английского». Он добавил: «Эта рукопись показывает, что оригинальное древнеанглийское стихотворение было вновь вставлено в латинский текст в течение ста лет после завершения Беды своей “Истории”. Это свидетельство того, насколько высоко ранние читатели ценили английскую поэзию».

Обнаруженная рукопись — одна из как минимум 160 сохранившихся копий «Истории» Беды, созданная в аббатстве Нонантола в северной части Центральной Италии между 800 и 830 годами. Во время Наполеоновских войн в 1810-х годах её переместили в церковь Сан-Бернардо-алле-Терме в Риме для сохранности, затем похитили, и она побывала у нескольких частных владельцев. Из-за запутанной истории владения многие учёные считали рукопись утерянной с 1975 года, но её важность оставалась незамеченной до тех пор, пока библиотека не оцифровала документ.

Валентина Лонго, куратор средневековых и современных рукописей Национальной центральной библиотеки Рима, сообщила: «Сегодня Национальная центральная библиотека Рима хранит крупнейшую коллекцию раннесредневековых кодексов из бенедиктинского аббатства Нонантола». Андреа Каппа, заведующий читальным залом рукописей и редких книг, добавил: «Национальная центральная библиотека Рима постоянно расширяет свои цифровые коллекции, предоставляя свободный доступ к своим ресурсам».

❮ ❯

Наночастицы восстановили очистку мозга при болезни Альцгеймера

Международная группа учёных совершила прорыв в лечении болезни Альцгеймера, создав биоактивные наночастицы, которые сами выступают в роли лекарства. В отличие от традиционных подходов, эти частицы не просто доставляют препарат, а восстанавливают естественную систему очистки мозга. Исследование под руководством Института биоинженерии Каталонии и Западно-Китайской больницы Сычуаньского университета было опубликовано в престижном журнале Signal Transduction and Targeted Therapy.

Ключевая инновация заключается в фокусе на гематоэнцефалическом барьере — защитной сети, контролирующей проникновение веществ в мозг. Гематоэнцефалический барьер защищает нейроны от токсинов, патогенов и нестабильных молекул в крови, одновременно регулируя поступление питательных веществ и удаление отходов. При болезни Альцгеймера этот барьер разрушается, что приводит к проникновению воспалительных клеток и молекул, таких как бета-амилоид, запуская нейровоспаление и гибель нейронов. Разработанные «супрамолекулярные препараты» восстанавливают работу барьера и запускают механизм выведения отходов, включая амилоид-β — липкий белок, образующий бляшки, характерные для заболевания. Стоит отметить, что дисфункция гематоэнцефалического барьера является общим звеном в патогенезе многих нейродегенеративных заболеваний: при болезни Паркинсона она способствует проникновению токсинов, усугубляющих гибель дофаминовых нейронов, а при рассеянном склерозе — атаке иммунных клеток на миелин.

Исследователи провели эксперименты на генетически модифицированных мышах с высоким уровнем амилоида и прогрессирующими когнитивными нарушениями. Результаты превзошли ожидания: уже через час после введения трёх доз наночастиц концентрация токсичного белка в мозге снизилась на 50-60%. «Долгосрочный эффект достигается за счёт восстановления сосудистой системы мозга», — объяснил Джузеппе Батталья, профессор-исследователь ICREA в Институте биоинженерии Каталонии. Двенадцатимесячные мыши после лечения через полгода демонстрировали поведение здоровых животных без признаков деменции. Однако при переносе этих результатов на людей необходимо учитывать фундаментальные различия в метаболизме, иммунной системе и строении мозга мышей и человека. Мышиные модели часто не воспроизводят полный спектр патологии: у них редко развиваются нейрофибриллярные клубки и выраженная атрофия мозга, характерные для людей. Кроме того, мыши живут 2-3 года, что не позволяет изучать многолетнюю прогрессию заболевания. Лекарства, успешно протестированные на мышах (например, некоторые антиамилоидные препараты), показывают низкую эффективность или токсичны у людей, что связано с различиями в метаболизме и проницаемости гематоэнцефалического барьера. Это подчеркивает необходимость дополнительных доклинических моделей, включая органоиды и приматов.

В основе технологии лежит воздействие на белок LRP1 — молекулярную транспортную систему, которая выводит амилоид из мозга. При болезни Альцгеймера LRP1 перегружается, но наночастицы имитируют природные молекулы, «перезагружая» этот механизм. Такой подход принципиально отличается от существующих методов: вместо атаки на белковые бляшки учёные чинят инфраструктуру мозга, рассматривая Альцгеймер как сосудистое и неврологическое заболевание одновременно.

Несмотря на впечатляющие результаты, исследование пока находится на стадии экспериментов с животными, и многие подобные прорывы не прошли проверку на людях. Однако авторы подчёркивают, что их метод может дополнить существующие терапии, в том числе антиамилоидные антитела, которые с трудом преодолевают гематоэнцефалический барьер. «Наше исследование продемонстрировало удивительную эффективность в быстром удалении амилоида и обращении вспять патологии Альцгеймера», — заключает Лорена Руис Перес, ведущий автор работы.

❮ ❯

Дневник самурая помог найти древнюю солнечную бурю

Исследователи обнаружили свидетельства смертельно опасной солнечной бури, произошедшей около 1200 года нашей эры, объединив записи из средневекового японского дневника с данными радиоуглеродного анализа древних деревьев. Событие, классифицированное как «суб-экстремальный» солнечный протонный шторм, было зафиксировано в погребенных деревьях асунаро на севере Японии и произошло между зимой 1200 и весной 1201 года. По мощности оно составляло примерно 10–30% от самых сильных известных солнечных бурь, но все равно представляло серьезную угрозу для астронавтов и технологий. Согласно шкале NOAA от S1 до S5, такие события соответствуют уровню S4–S5, регистрируются раз в 10–30 лет и способны вызывать сбои в спутниковой электронике и радиосвязи, хотя и не достигают рекордных значений, как событие Кэррингтона 1859 года.

Солнечные протонные события случаются, когда заряженные частицы от солнечных вспышек или корональных выбросов массы устремляются к Земле со скоростью до 90% скорости света. Эти частицы проникают через магнитное поле планеты у полюсов и во время мощных событий сталкиваются с атмосферными газами, образуя соединения углерода-14. Радиоактивный углерод распространяется по всему миру и накапливается в живых организмах, создавая долгосрочную летопись солнечной активности.

Ключевую подсказку исследователи нашли в «Мэйгэцуки» — дневнике японского поэта Фудзивара-но Тэйка, который описал «красные огни в северном небе над Киото» в феврале 1204 года. Хотя сами протонные события не создают полярных сияний, они часто связаны с теми же солнечными возмущениями. Команда из Института науки и технологий Окинавы разработала сверхточный метод измерения углерода-14, позволяющий улавливать даже слабые изменения, ранее недоступные для анализа.

Измеряя уровень углерода-14 в древесине асунаро из префектуры Аомори, ученые обнаружили всплески, указывающие на суб-экстремальное событие. Объединив эти данные с дендроклиматическими исследованиями (изучение годичных колец в зависимости от регионального климата), они датировали бурю периодом между зимой 1200 и весной 1201 года. Китайские исторические записи также сообщают о красном полярном сиянии на необычно низких широтах в тот же период.

Профессор Хироко Мияхара из OIST отметила, что точность данных позволила не только датировать событие, но и восстановить солнечные циклы той эпохи: тогда они длились всего 7–8 лет вместо современных 11, что указывает на исключительно активное Солнце. Анализ радиоуглерода в годичных кольцах показывает, что в конце XIII века (около 1280–1350 годов) продолжительность солнечного цикла сокращалась до 7–8 лет, что связано с началом вольфовского минимума — периода пониженной солнечной активности. Это говорит о том, что современная активность (с типичным циклом ~11 лет) находится в относительно высоком режиме, но может войти в более длительный спад, если тенденция к укорочению циклов, наблюдаемая, например, в цикле 24, сохранится.

Исследование подчеркивает важность междисциплинарного подхода — сочетания исторических хроник, радиоуглеродного анализа и дендрохронологии. Ученые уже готовятся изучить неожиданное расхождение: некоторые низкоширотные полярные сияния пришлись на минимум солнечного цикла, хотя сама буря случилась на пике активности.

❮ ❯

У людей с тревожными расстройствами обнаружен дефицит холина в мозге

Исследователи из медицинского центра Университета Калифорнии в Дэвисе выявили, что у людей с тревожными расстройствами в мозге содержится примерно на 8% меньше холина — важного питательного вещества, необходимого для памяти, настроения, структуры клеток и передачи нервных сигналов. Этот вывод, опубликованный в журнале Molecular Psychiatry (входит в группу Nature), стал результатом мета-анализа 25 предыдущих исследований, в которых участвовали 370 человек с диагнозом тревожного расстройства и 342 человека без него.

Особенно заметным снижение уровня холина оказалось в префронтальной коре — области мозга, отвечающей за регуляцию мыслей, эмоций, принятия решений и поведения. «Это первый мета-анализ, показывающий химический паттерн в мозге при тревожных расстройствах», — отметил Джейсон Смусни, соавтор исследования и доцент кафедры психиатрии и поведенческих наук. Ученые полагают, что повышенное возбуждение при тревоге может увеличивать потребность мозга в холине, связывая хроническую реакцию «бей или беги» с нехваткой этого вещества.

Тревожные расстройства — одни из самых распространенных психических заболеваний в США, затрагивающие около 30% взрослого населения. «Они могут быть изнурительными, и многие люди не получают адекватного лечения», — подчеркнул Ричард Мэддок, старший автор работы и психиатр из UC Davis. К этим состояниям относятся генерализованное тревожное расстройство, паническое расстройство, социальные фобии и другие, связанные с нарушениями в работе миндалевидного тела и префронтальной коры.

Для измерения уровня холина ученые использовали протонную магнитно-резонансную спектроскопию (¹H-MRS) — неинвазивный метод на основе МРТ, который с помощью магнитного поля измеряет концентрацию различных метаболитов, таких как N-ацетиласпартат, холин и креатин, в тканях по их химическому сдвигу. В отличие от стандартной МРТ, создающей анатомические изображения, MRS предоставляет информацию о химическом составе, позволяя выявлять метаболические изменения при различных состояниях. «Снижение на 8% может показаться небольшим, но для мозга это значимо», — пояснил Мэддок. В ходе анализа также были обнаружены пониженные уровни кортикального N-ацетиласпартата, однако наиболее отчетливым сигналом стало именно уменьшение соединений, содержащих холин.

Авторы предостерегают от самостоятельного приема высоких доз холиновых добавок до получения дополнительных данных. «Мы пока не знаем, поможет ли увеличение холина в рационе снизить тревожность. Нужны дальнейшие исследования», — заявил Мэддок, отметив, что многие американцы не получают рекомендованной суточной нормы этого вещества. Между тем, холин в больших количествах содержится в таких продуктах, как говяжья печень (около 430 мг на 100 г), яичные желтки (около 680 мг на 100 г желтка), лосось, куриная печень, соевые бобы, а также молоко и цветная капуста. Тем не менее, открытие дает ученым четкую химическую мишень для изучения и подчеркивает, что питание может быть одним из элементов борьбы с тревогой, но не заменой профессиональной психиатрической помощи.

❮ ❯

Митохондрии могут стать ключом к борьбе с деменцией

Международная группа учёных из Франции и Канады совершила прорыв в понимании деменции, установив прямую причинно-следственную связь между нарушением работы митохондрий и когнитивными симптомами нейродегенеративных заболеваний. В исследовании, опубликованном в журнале Nature Neuroscience, описывается, как временное восстановление активности этих «энергетических станций» клеток улучшило память у мышей с моделями деменции. Это открытие меняет представление о том, что митохондриальная дисфункция — не просто следствие болезни, а один из её движущих факторов. Причём этот механизм актуален не только для деменции: митохондриальная дисфункция также играет ключевую роль в болезни Паркинсона, боковом амиотрофическом склерозе, болезни Хантингтона и некоторых формах наследственных атаксий.

Для эксперимента учёные создали уникальный инструмент — искусственный рецептор mitoDreadd-Gs, который позволяет временно усиливать активность митохондрий в мозге. Когда этот рецептор активировали у мышей, уровень митохондриальной энергии возвращался к норме, а показатели памяти заметно улучшались. «Эта работа впервые демонстрирует, что нарушение работы митохондрий может быть первопричиной нейродегенерации», — пояснил Джованни Марсикано, руководитель исследования из французского института Inserm. Впрочем, стоит учитывать, что мышей используют из-за генетического сходства с человеком и короткого жизненного цикла, однако у них не развивается полная клиническая картина деменции, а сложные когнитивные нарушения, характерные для людей, отсутствуют, а их иммунная и метаболическая системы сильно отличаются, что в некоторой степени снижает прогностическую ценность результатов.

Нейроны особенно зависимы от митохондрий — им требуется огромное количество энергии для передачи сигналов и формирования воспоминаний. Когда митохондрии работают плохо, мозг начинает давать сбои: ухудшается связь между клетками, возникают проблемы с памятью и мышлением. При болезни Альцгеймера такие нарушения наблюдаются задолго до гибели нейронов, но до сих пор не было ясно, является ли это причиной или следствием заболевания.

Новое исследование смещает фокус внимания с традиционных маркеров деменции — амилоидных бляшек и тау-белков — на энергетический метаболизм и клеточный стресс. «Эти результаты ещё предстоит расширить, но они позволяют лучше понять ключевую роль митохондрий в работе нашего мозга», — отметил соавтор исследования Этьен Эбер Шатлен из Университета Монктона. Учёные подчёркивают, что разработанный инструмент поможет выявить молекулярные механизмы болезни и определить новые мишени для терапии.

Следующий шаг — проверить, сможет ли долгосрочная стимуляция митохондрий не просто улучшать симптомы, но и замедлять потерю нейронов. «Сейчас мы пытаемся измерить эффект непрерывной активации — сможет ли она отсрочить или предотвратить гибель клеток», — рассказал Луиджи Беллоккьо, ещё один участник исследования из Inserm. Это крайне важно, ведь результаты показывают, что проблемы с памятью могут быть связаны с истощением энергии у живых нейронов, а не только с их гибелью.

Открытие вселяет надежду: если учёные научатся «перезаряжать» митохондрии, это может привести к принципиально новым стратегиям борьбы с деменцией. Вместо того чтобы бороться только с последствиями болезни, будущие методы лечения могут быть направлены на восстановление энергетического баланса мозга. Это принципиально отличается от современных подходов, включающих симптоматическую терапию ингибиторами холинэстеразы и мемантином, а также недавно одобренные антиамилоидные моноклональные антитела, направленные на замедление прогрессирования. Восстановление митохондрий воздействует на фундаментальный клеточный механизм — энергетический метаболизм и апоптоз, что потенциально позволяет влиять на более широкий спектр патологических процессов. Хотя до клинического применения ещё далеко, это исследование открывает новый многообещающий путь в нейробиологии — путь, где ключ к здоровому старению лежит в крошечных клеточных электростанциях.

❮ ❯

Аптамеры против клеток-зомби: новый метод борьбы со старением

Неожиданная идея аспиранта привела к прорыву в исследованиях старения: ученые из клиники Майо разработали способ выявлять опасные «клетки-зомби» (сенесцентные клетки), которые перестают делиться, но не погибают. С годами они накапливаются в организме и способствуют развитию рака, болезни Альцгеймера и других возрастных заболеваний. До сих пор главной проблемой была невозможность надежно отличить такие клетки от здоровых — теперь появилось перспективное решение.

В основе метода лежат аптамеры — короткие синтетические нити ДНК, способные сворачиваться в сложные формы и связываться с определенными белками на поверхности клеток. В ходе экспериментов на мышиных клетках исследователи протестировали более 100 триллионов случайных последовательностей ДНК и нашли редкие аптамеры, которые «прилипают» к белкам, характерным именно для сенесцентных клеток. Таким образом ученые смогли пометить и идентифицировать клетки-зомби.

История открытия началась с непринужденной беседы аспирантов Кинана Пирсона и Сары Яхим на научном мероприятии, где они объединили свои экспертные области. Пирсон изучал аптамеры для борьбы с раком мозга, а Яхим специализировалась на старении клеток. Их руководители признались, что идея сначала показалась «безумной», но любопытство взяло верх, и работа пошла удивительно быстро, привлекая других талантливых студентов.

Исследование также пролило свет на природу сенесцентных клеток, показав, что некоторые аптамеры связываются с особым вариантом белка фибронектина. Ученые предупреждают, что до применения метода на людях потребуются дополнительные исследования, однако потенциал технологии огромен: аптамеры не только дешевле и гибче традиционных антител, но и могут быть адаптированы для доставки лекарств прямо к «клеткам-зомби», что открывает путь к таргетной терапии возрастных болезней.

❮ ❯

Спустя 100 лет ученые раскрыли скрытое правило космических лучей

Более века ученые пытались разгадать тайну космических лучей — невероятно мощных частиц, проносящихся по Вселенной с экстремальной энергией. Несмотря на десятилетия исследований, многие вопросы об их происхождении и механизмах ускорения оставались без ответа. Теперь же международная команда исследователей, работающая с космическим телескопом DAMPE (Dark Matter Particle Explorer), обнаружила важную подсказку. Результаты, опубликованные в авторитетном журнале Nature, указывают на общую закономерность, свойственную всем таким частицам, что может кардинально изменить наше понимание их природы.

Космические лучи — это самые высокоэнергетические частицы, когда-либо наблюдаемые в природе. Они несут гораздо больше энергии, чем частицы, создаваемые самыми мощными ускорителями на Земле. Ученые полагают, что они рождаются в результате самых violent событий во Вселенной: взрывов сверхновых, джетов черных дыр и пульсаров. Космический телескоп DAMPE, запущенный в декабре 2015 года, был специально разработан для изучения природы этих частиц и поиска возможных связей с темной материей, причем значительный вклад в миссию внесла группа астрофизиков из Женевского университета (UNIGE). В частности, если частицы темной материи существуют и могут аннигилировать или распадаться, они должны производить обычные частицы, такие как электроны, позитроны и гамма-кванты. Эти продукты могут наблюдаться как избыток в спектре космических лучей по сравнению с ожидаемым фоном от астрофизических источников, и избыток позитронов на определенных энергиях, обнаруженный несколькими экспериментами, рассматривается как возможный сигнал темной материи.

Анализируя сверхточные данные DAMPE, исследователи обнаружили универсальную закономерность в энергетических спектрах первичных ядер космических лучей — от легких протонов до тяжелых ядер железа. «Космические лучи в основном состоят из протонов, но также содержат ядра гелия, углерода, кислорода и железа, — объясняет Андрий Тихонов, доцент кафедры ядерной и физики частиц UNIGE и соавтор исследования. — Эти частицы классифицируются по энергии: низкая — до нескольких миллиардов электрон-вольт, средняя — от нескольких миллиардов до нескольких сотен миллиардов, и высокая — от триллиона электрон-вольт и выше».

Исследование показало, что для каждого типа ядер количество частиц начинает резко падать после достижения определенного порога. Этот эффект ученые называют «спектральным смягчением». В норме высокоэнергетические космические лучи встречаются реже, но наблюдения DAMPE выявили, что снижение становится драматически более крутым после жесткости примерно 15 тераэлектрон-вольт (ТэВ). Жесткость (rigidity) — это мера того, насколько трудно магнитному полю отклонить частицу от прямолинейного движения, и она вычисляется как импульс частицы, деленный на её заряд. Чем выше жесткость, тем сильнее магнитное поле требуется, чтобы изменить траекторию частицы. Поскольку эта особенность проявляется у множества разных частиц, полученные данные убедительно подтверждают теории, согласно которым ускорение и движение космических лучей в пространстве контролируются именно жесткостью.

При этом результаты практически исключают альтернативные модели, основанные на энергии на нуклон. Уровень достоверности этого опровержения достигает 99,999%. Женевские исследователи сыграли ключевую роль в открытии, разработав сложные методы искусственного интеллекта для реконструкции событий, регистрируемых телескопом, и создав один из важнейших инструментов DAMPE — кремний-вольфрамовый трекер (STK), необходимый для точного отслеживания траекторий частиц и определения их электрического заряда. Спутниковые телескопы, такие как DAMPE, работающие за пределами атмосферы, могут напрямую измерять первичные частицы, включая их заряд, энергию и направление прихода, что недоступно наземным установкам, регистрирующим только вторичные частицы из «ливней», возникающих при столкновении первичных лучей с атмосферой. Это открытие — значительный шаг вперед в понимании того, как рождаются космические лучи и как они путешествуют через галактику, накладывая более строгие ограничения на существующие модели ускорения частиц в астрофизических источниках.

❮ ❯

В Таиланде обнаружен гигантский динозавр-завропод Nagatitan chaiyaphumensis

Международная группа учёных из Университетского колледжа Лондона, Университета Махасаракхам, Технологического университета Суранари и Музея Сириндхорн объявила об открытии нового вида гигантских длинношеих динозавров в Таиланде. Этот завропод, получивший название Nagatitan chaiyaphumensis, стал крупнейшим из когда-либо обнаруженных в Юго-Восточной Азии. Название сочетает в себе "Нага" — легендарного змея из тайской мифологии — и "Титан", отсылающего к греческим великанам, подчёркивая мифические масштабы находки. Это первый официально описанный титанозавр из Таиланда.

Изучив кости позвоночника, рёбра, таз и конечности, учёные установили, что длина ящера достигала примерно 27 метров, а вес — около 27 тонн, что сравнимо с девятью взрослыми азиатскими слонами. Одна только передняя нога динозавра имела длину 1,78 метра — почти с человеческий рост. Nagatitan принадлежал к группе завроподов, травоядных гигантов с длинными шеями и хвостами, и обитал на Земле в раннем меловом периоде, 100–120 миллионов лет назад, в условиях от сухого до полузасушливого климата.

Окаменелости были впервые найдены около десяти лет назад возле пруда на северо-востоке Таиланда. Этот район в древности представлял собой речную экосистему с рыбой, пресноводными акулами и крокодилами. По мнению исследователей, такие условия могли быть благоприятны для завроподов, которые, возможно, использовали свои длинные шеи и хвосты для терморегуляции: увеличенная площадь поверхности позволяла эффективнее рассеивать избыточное тепло подобно радиаторам, так как кровеносные сосуды под тонкой кожей отдавали тепло в окружающую среду, особенно когда животное поднимало шею для охлаждения за счёт ветра или махало хвостом. Nagatitan делил среду обитания с более мелкими растительноядными вроде игуанодонтов и ранних цератопсов, а также с гигантскими хищниками, включая кархародонтозаврид и спинозаврид. Ранее в Таиланде находили остатки завроподов Phuwiangosaurus sirindhornae, а также тероподов Siamotyrannus isanensis и Siamosaurus suteethorni.

От близких родственников новый вид отличают уникальные особенности строения позвоночника, таза и костей конечностей. Учёные классифицировали его как сомфоспондильного завропода из подгруппы Euhelopodidae, встречающейся исключительно в Азии. Сомфоспондилы отличаются от других завропод строением позвонков: губчатая костная ткань и более лёгкие позвонки с полостями, а также более широкими тазовыми костями, что помогало поддерживать огромный вес. Титанозавры, к которым относится Nagatitan, представляют собой одну из продвинутых ветвей сомфоспондилов с дополнительным укреплением скелета. В настоящее время реконструкция Nagatitan в натуральную величину выставлена в Музее Таинозавров в Бангкоке, привлекая внимание посетителей к палеонтологическому наследию региона.

Ведущий автор исследования Тхитивут Сетхапаничсакул отметил, что его мечта — добиться международного признания динозавров Юго-Восточной Азии. Профессор Пол Апчерч из UCL подчеркнул важность нового сотрудничества: «Мы давно интересуемся эволюцией гигантских травоядных, и работа с тайскими коллегами открывает новые перспективы». Руководитель проекта доктор Сита Маниткун добавил, что, хотя исследования динозавров в Таиланде ведутся всего около 40 лет, страна уже занимает третье место в Азии по разнообразию ископаемых останков, и сейчас наблюдается всплеск интереса молодых палеонтологов благодаря поддержке Национального географического общества.

❮ ❯

Сейсмическая активность на Сан-Жоржи: магма поднялась на 1,6 км, но извержения не произошло

В марте 2022 года остров Сан-Жоржи в португальском архипелаге Азорские острова пережил тысячи землетрясений, вызванных мощным подъёмом магмы с глубины более 20 километров. Согласно новому исследованию под руководством учёных из Университетского колледжа Лондона (UCL), раскалённая порода остановилась всего в 1,6 километрах от поверхности, не дойдя до извержения. Такое явление учёные называют «неудавшимся извержением» или внутриплитным вторжением — это процесс, при котором магма поднимается к поверхности, но не прорывается наружу, застывая в земной коре на глубине. В отличие от обычного извержения, которое сопровождается выбросом лавы, пепла и газов, при неудавшемся извержении магма остаётся внутри, вызывая лишь деформацию земной коры и роевую сейсмичность, без выхода материала на поверхность. Объём магмы был колоссальным — её хватило бы, чтобы заполнить около 32 тысяч олимпийских бассейнов, и весь этот процесс занял всего несколько дней. Самое удивительное, что большая часть подъёма прошла «тихо»: землетрясения начались только после того, как магма перестала двигаться.

Чтобы восстановить картину скрытого движения магмы, международная команда исследователей использовала сейсмометры на суше и на дне Атлантического океана, а также спутниковые и GPS-данные. Спутники зафиксировали подъём грунта над вулканом примерно на 6 сантиметров — это подтвердило, что магма вошла в верхние слои земной коры, но так и не прорвалась наружу. Ведущий автор исследования доктор Стивен Хикс из UCL отметил, что это было «скрытное вторжение»: магма двигалась быстро, но почти бесшумно, что сильно затруднило прогнозирование возможного извержения.

Ключевую роль в этих событиях сыграла система разломов Пику-ду-Карвау — одна из крупных геологических структур острова, где ранее уже происходили сильные землетрясения. В 2022 году поднимавшаяся магма спровоцировала тысячи мелких толчков вдоль разлома, избежав одного мощного землетрясения. Исследователи пришли к выводу, что разлом одновременно служил и «магистралью» для магмы, и «клапаном»: он направлял расплав вверх, но при этом позволял газам и жидкостям уходить в стороны, снижая давление и предотвращая извержение. Соавтор работы доктор Пабло Х. Гонсалес из Испанского национального исследовательского совета (IPNA-CSIC) подчеркнул, что разлом действовал и как шоссе, и как утечка, помогая магме подниматься, но, возможно, именно это и спасло остров от извержения.

Остров Сан-Жоржи является щитовым вулканом, сформированным базальтовыми излияниями. Его вулканическая история включает несколько центров извержений. Последнее извержение произошло в 1808 году: подводное извержение у побережья острова, а также эпизод выброса лавы на суше. С тех пор вулкан оставался спокойным, хотя в 2022 году наблюдался эпизод роевой сейсмичности и деформации, связанный с неудавшимся вторжением магмы.

Эти результаты имеют важное значение для прогнозирования вулканической опасности. Они показывают, что крупные внедрения магмы могут происходить быстро и с минимальными предупредительными сигналами, что требует совершенствования методов мониторинга. Особенно важно учитывать роль крупных разломов, которые могут либо выпустить магму наружу, либо задержать её глубоко под землёй. Доктор Рикардо Рамальо из Университета Кардиффа отметил, что исследование помогло местным властям оценить потенциальную угрозу, продемонстрировав ценность сочетания наземных и морских геофизических данных для точного обнаружения сейсмических событий и деформаций земной поверхности. Известные примеры подобных «скрытных вторжений» включают поднятие вулкана Крафла в Исландии в 1975–1984 годах, где магма внедрялась в кору, вызывая деформацию, вторжение под вулканом Сьерро-Негро в Никарагуа в 2014 году, а также эпизоды поднятия грунта на вулкане Мауна-Лоа на Гавайях до его извержения.

Проект, результаты которого опубликованы в журнале Nature Communications, стал примером успешного международного сотрудничества. Учёные из Великобритании, Испании и Португалии объединили усилия, чтобы получить экстренное финансирование от британского Совета по естественно-научным исследованиям (NERC) и поддержку от Регионального правительства Азорских островов. В операции были задействованы сейсмическое оборудование NERC, а также корабли ВМС Португалии. Профессор UCL Ана Феррейра назвала это «колоссальным коллективным усилием» и ярким примером транснациональной кооперации между академическими и гражданскими учреждениями трёх стран.

❮ ❯

Открыт механизм охлаждения стратосферы из-за выбросов CO2

Ученые Колумбийского университета раскрыли физический механизм давно наблюдаемого климатического парадокса: пока поверхность Земли нагревается, верхние слои атмосферы охлаждаются. Оказалось, что углекислый газ по-разному взаимодействует с инфракрасным излучением на разной высоте. В стратосфере он работает как система охлаждения — поглощает тепло, поднимающееся снизу, и рассеивает часть его в космос. Этот эффект десятилетиями считался ключевым признаком антропогенного изменения климата, но точная физика процесса оставалась загадкой.

В 1960-х годах ученые впервые предсказали охлаждение стратосферы, а с 1980-х годов ее температура снизилась примерно на 2 градуса Цельсия. Ведущий автор исследования Шон Коэн из Колумбийского университета отметил, что существовавшая теория была крайне проницательной, но количественного описания процесса не хватало. Его команда построила математические модели, сравнивая расчеты с климатическими симуляциями и наблюдательными данными, и уточняла уравнения несколько месяцев, пока они не совпали с реальностью.

Исследователи выявили так называемую «зону Златовласки» — диапазон длин волн инфракрасного излучения, которые особенно эффективно способствуют охлаждению стратосферы. С ростом концентрации CO2 эта зона расширяется, повышая эффективность охлаждения. Расчеты показали, что каждое удвоение концентрации углекислого газа приводит к охлаждению стратопаузы примерно на 8 градусов Цельсия. Влияние озона и водяного пара на этот процесс оказалось незначительным по сравнению с CO2.

Это открытие важно не только для понимания земного климата — оно показывает, что охлаждение стратосферы усиливает удержание тепла в нижних слоях атмосферы, создавая положительную обратную связь. Кроме того, новая количественная теория может помочь астрономам лучше понять атмосферы других планет и экзопланет. Как подчеркивает соавтор исследования Роберт Пинкус, работа закрывает давний пробел в климатологии, давая точное физическое объяснение давно известному явлению.

❮ ❯

Квантовый алгоритм решает «невозможную» задачу за секунды

Квантовые компьютеры и другие передовые квантовые технологии зависят от специализированных квантовых материалов, которые ведут себя необычным образом при определенных условиях. Яркий пример — укладка слоев графена с последующим скручиванием в муаровый узор: при скручивании двух слоев под «магическим углом» около 1,1° образуется муаровая решетка с увеличенным расстоянием между атомами. Это резко замедляет электроны, заставляя их сильно взаимодействовать друг с другом, что приводит к образованию куперовских пар и превращает материал в сверхпроводник. Исследователи могут создавать еще более сложные структуры, включая квазикристаллы и супер-муаровые материалы, но предсказать их поведение чрезвычайно трудно: для моделирования квазикристаллов может потребоваться более квадриллиона чисел, что намного превышает возможности даже самых мощных современных суперкомпьютеров.

Ученые из Университета Аалто разработали квантово-вдохновленный алгоритм, способный обрабатывать эти гигантские непериодические квантовые материалы практически мгновенно. Как объясняет доцент Хосе Ладо, это открытие демонстрирует продуктивный цикл обратной связи внутри самой квантовой технологии: «Эти новые квантовые алгоритмы могут позволить разрабатывать новые квантовые материалы для создания новых парадигм квантовых компьютеров, создавая продуктивный двусторонний цикл».

Вместо того чтобы пытаться напрямую рассчитать полную структуру материала, команда переформулировала задачу, используя методы, подобные тем, что применяют квантовые компьютеры. Исследователи применили семейство алгоритмов, известных как тензорные сети, чтобы вычислить квазикристалл с более чем 268 миллионами узлов. «Наш алгоритм показывает, как колоссальные проблемы в квантовых материалах могут быть решены с экспоненциальным ускорением», — отмечает докторант Тиагу Антан.

Этот прорыв может в перспективе поддержать развитие электроники без рассеивания энергии, которая проводит электричество без потерь. Такие системы способны снизить растущие потребности в тепловом отведении и энергии для центров обработки данных, работающих на основе искусственного интеллекта. Исследователи сосредоточились на топологических квазикристаллах — необычных материалах, содержащих нетрадиционные квантовые возбуждения, которые защищают электрическую проводимость от помех. Важно отметить, что работа ученых напрямую связана с разработкой топологических кубитов — в отличие от обычных кубитов, которые хранят информацию в отдельных квантовых состояниях и крайне чувствительны к шуму, топологические кубиты кодируют информацию в коллективных свойствах системы, что делает их врожденно устойчивыми к ошибкам и снижает потребность в громоздких схемах коррекции.

На данном этапе работа остается теоретической и была выполнена с помощью моделирования, но ученые уже видят перспективы экспериментального тестирования и практического применения. По словам Ладо, алгоритм может быть адаптирован для работы на реальных квантовых компьютерах, когда оборудование достигнет необходимого масштаба и точности. В частности, новый AaltoQ20 и Финская инфраструктура квантовых вычислений могут сыграть значительную роль в будущих демонстрациях.

Исследование сводит вместе два основных направления финских квантовых разработок: квантовые материалы и квантовые алгоритмы. Оно является частью гранта ULTRATWISTROICS Европейского научного совета (ERC), посвященного созданию топологических кубитов с использованием материалов Ван-дер-Ваальса, а также Центра передового опыта в области квантовых материалов QMAT. Результаты предполагают, что изучение и проектирование экзотических квантовых материалов может стать одним из первых практических применений квантовых алгоритмов и вычислительных систем.

❮ ❯

Комета Галлея может быть переименована из-за открытия средневекового монаха

Новое исследование, проведённое профессором Саймоном Портегисом Звартом, предполагает, что знаменитая комета Галлея могла быть опознана как повторяющееся небесное тело ещё за несколько столетий до британского астронома Эдмонда Галлея. Согласно работе, английский монах Эйлмер из Малмсбери (также известный как Этельмер) ещё в XI веке заметил, что одна и та же комета возвращается на небосклон с интервалом в десятилетия. Это открытие основано на хрониках историка XII века Уильяма Малмсберийского — английского монаха-бенедиктинца, чьи труды, особенно «Деяния английских королей» и «Деяния английских епископов», считаются важными историческими источниками благодаря их широкому охвату событий от англосаксонского периода до XII века, тщательному критическому подходу к источникам и яркому описанию политических и религиозных процессов в средневековой Англии. Значение этих хроник, как считают авторы исследования, ранее недооценивалось.

Эйлмер, живший в аббатстве Малмсбери, наблюдал комету дважды — в 989 и 1066 годах. Исследователи Портегис Зварт и Льюис утверждают, что монах не только заметил сходство между двумя появлениями, но и осознал их взаимосвязь, что делает его, по сути, первым человеком, задокументировавшим периодичность этой кометы. Эта гипотеза подробно изложена в книге «Дорестад и всё после: порты, городские пейзажи и путешественники в Европе, 800–1100 годы», где авторы анализируют средневековые записи.

История официального признания кометы связана с Эдмондом Галлеем, который в XVIII веке доказал, что объекты, наблюдавшиеся в 1531, 1607 и 1682 годах, являются одним и тем же телом, возвращающимся каждые 76 лет. Это открытие принесло комете название «комета Галлея», однако новое исследование ставит под сомнение справедливость такого именования. Учёные отмечают, что Эйлмер опередил Галлея на целых семь столетий, хотя его наблюдения не были признаны на европейском уровне.

Особое внимание в работе уделяется появлению кометы в 1066 году, когда она стала символом года Нормандского завоевания Англии. Комета была запечатлена на знаменитом гобелене из Байё — вышитом полотне длиной около 70 метров, созданном в XI веке, которое изображает события, приведшие к нормандскому завоеванию, включая подготовку армии Вильгельма Завоевателя, битву при Гастингсе и гибель короля Гарольда II. Этот гобелен является уникальным визуальным источником по средневековой военной истории, культуре и политической пропаганде, а также одним из первых примеров светского повествовательного искусства в Европе. Связь кометы с коротким правлением короля Гарольда Годвинсона (с января по октябрь 1066 года) укрепляла веру в то, что небесные явления предвещают катастрофы. В средневековой культуре кометы воспринимались как знаки голода, войны или смерти монархов, что подтверждается и упоминаниями о другой комете, якобы предвещавшей кончину архиепископа Сигерика в 995 году. Авторы исследования даже предполагают, что часть этих рассказов могла быть средневековой «фейковой новостью» — преувеличением, созданным для устрашения населения.

Профессор Портегис Зварт признаёт, что работа над проектом была увлекательной, но сложной из-за междисциплинарного подхода, объединившего астрономию и историю. Учёные планируют продолжить изучение периодических комет и не исключают, что результаты их труда могут привести к пересмотру названия «комета Галлея» в пользу признания заслуг монаха Эйлмера из Малмсбери, который первым разглядел закономерность в возвращении этого небесного странника.

❮ ❯

Разгадана тайна прочности армированной резины

Ученые из Университета Южной Флориды под руководством профессора Дэвида Симмонса наконец раскрыли столетнюю загадку: почему резина, смешанная с частицами технического углерода (сажи), становится такой прочной. Этот материал — основа шинной индустрии стоимостью около 260 миллиардов долларов, а также ключевой компонент в промышленном оборудовании и множестве повседневных вещей. Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, разрешило давний спор между конкурирующими научными теориями.

Чтобы понять механизм, команда провела 1500 симуляций молекулярной динамики, что в сумме заняло около 15 лет вычислительного времени. Ключом к разгадке стал коэффициент Пуассона — величина, описывающая, как материал меняет форму при растяжении. Частицы сажи действуют как микроскопические опоры, не позволяя резине сильно истончаться. В результате объем материала при растяжении увеличивается, создавая мощное сопротивление, что и дает необычайную жесткость.

Новое открытие не отвергает прежние теории, а объединяет их в единую картину. Оказалось, что и сети частиц, и адгезионные эффекты, и заполнение пространства — все это работает на сопротивление изменению объема. Исследователи назвали свою работу первым полным объяснением армирования резины. Для производителей шин это означает возможность наконец сбалансировать «магический треугольник» параметров: топливную экономичность, сцепление с дорогой и долговечность, вместо того чтобы полагаться на дорогостоящие методы проб и ошибок.

Помимо шин, армированная резина критически важна для электростанций, авиакосмической отрасли и инфраструктуры. Профессор Симмонс напомнил о катастрофе шаттла «Челленджер» в 1986 году, причиной которой стал отказ резинового уплотнителя. Он подчеркнул, что понимание физики поведения резины поможет предотвратить аварии на энергообъектах и химических заводах. Исследование, поддержанное Министерством энергетики США, открывает путь к рациональному проектированию материалов вместо слепого перебора — и это может спасти миллионы жизней.

❮ ❯

Новый метод распознавания квантовых W-состояний ускорит развитие технологий

Запутанность — одно из самых странных явлений квантового мира, где частицы, такие как фотоны, оказываются настолько глубоко связанными, что их невозможно описать по отдельности. Это свойство, смущавшее еще Эйнштейна, сегодня лежит в основе многих перспективных технологий: квантовых компьютеров, квантовой связи, телепортации и квантовых сетей. Однако для их реализации ученым нужны надежные способы точно определять тип созданного запутанного состояния. Стандартный метод — квантовая томография — требует экспоненциально растущего числа измерений при добавлении новых частиц, что делает его непрактичным для сложных систем.

Гораздо более мощным решением являются запутанные измерения, которые позволяют идентифицировать определенные состояния за один заход. Ранее ученые продемонстрировали такой метод для состояний GHZ, но для другого важного класса — W-состояний — задача оставалась нерешенной более 25 лет. Команда из Университета Киото и Университета Хиросимы наконец нашла ключ к разгадке, сосредоточившись на особом свойстве W-состояний — циклической симметрии сдвига. Используя его, исследователи предложили фотонный квантовый контур, выполняющий квантовое преобразование Фурье для W-состояний, что позволило превратить скрытую структуру состояния в измеримый сигнал.

Для проверки теории исследователи создали устройство на трех фотонах с использованием высокостабильных оптических квантовых схем. Система работала без активной настройки в течение длительного времени — важная особенность для будущих квантовых устройств. Эксперимент показал, что устройство способно различать разные типы трехфотонных W-состояний, представляющих специфические неклассические корреляции между фотонами. Это достижение может существенно продвинуть квантовую телепортацию и поддержать новые протоколы связи.

«Чтобы ускорить исследования и разработки квантовых технологий, крайне важно углублять понимание фундаментальных концепций и искать инновационные идеи», — отмечает ведущий автор Сигэки Такэути. Команда планирует расширить метод на более крупные многофотонные состояния и разработать чиповые квантовые схемы для запутанных измерений. Если это удастся, считывание сложных квантовых состояний станет быстрее, компактнее и практичнее для создания будущих квантовых компьютеров и сетей.

❮ ❯

Статистические паттерны молекул могут выявить жизнь на других планетах

Учёные, ищущие жизнь за пределами Земли, давно сталкиваются с проблемой: как отличить биологические молекулы от тех, что образуются без участия живых организмов? Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, предлагает необычный подход — вместо поиска отдельных молекул анализировать статистические закономерности в их распределении. «Мы показываем, что жизнь не просто производит молекулы, но и создаёт организационный принцип, который можно увидеть с помощью статистики», — объясняет Фабиан Кленнер, доцент планетологии Калифорнийского университета в Риверсайде.

Исследователи позаимствовали метод из экологии, где для измерения биоразнообразия используют такие показатели, как «богатство» (количество разных видов) и «равномерность» (насколько равномерно они распределены). Применив эту же логику к химическим соединениям, они обнаружили, что аминокислоты в живых системах гораздо разнообразнее и равномернее распределены, чем в небиологических образцах. Для жирных кислот, напротив, характерна противоположная тенденция — меньшая равномерность и разнообразие. Это объясняется функциональной специализацией этих молекул: аминокислоты служат универсальными строительными блоками белков и участвуют в множестве процессов, поэтому их набор разнообразен, тогда как жирные кислоты синтезируются строго контролируемо для поддержания целостности клеточных мембран и выполнения энергетических функций, что приводит к доминированию нескольких основных вариантов. Это первая работа, демонстрирующая, что «подпись» жизни можно выявить только с помощью статистики, без использования специализированных приборов.

Открытие особенно актуально на фоне стремительного развития планетарных миссий: аппараты изучают Марс, Европу (спутник Юпитера) и Энцелад (спутник Сатурна), собирая всё более детальные данные об органической химии. Однако интерпретировать эти сигналы сложно — многие молекулы, связанные с жизнью на Земле, могут образовываться и естественным путём, без участия биологии. Учёные находили их в метеоритах и создавали в лабораториях, поэтому простое обнаружение таких соединений не считается достаточным доказательством. Сейчас данные об органике на Марсе собирает марсоход NASA Perseverance, работающий с 2021 года, с помощью прибора SHERLOC, а также будущий ровер Rosalind Franklin (миссия ExoMars) с прибором MOMA. Для Европы зонд NASA Europa Clipper, запущенный в 2024 году и прибывающий в 2030-м, будет использовать масс-спектрометр MASPEX и спектрометр NIMS для поиска органики в шлейфах, а данные об Энцеладе получены с помощью масс-спектрометра INMS и анализатора пыли CDA с аппарата Cassini, завершившего миссию в 2017 году.

Чтобы проверить свой метод, команда проанализировала около 100 существующих наборов данных — образцы микробов, почв, окаменелостей, метеоритов, астероидов и лабораторных смесей. Результаты превзошли ожидания: статистический подход позволил не только надёжно отличать биологические образцы от абиотических, но и оценивать степень сохранности материала. Даже сильно деградировавшие образцы, такие как ископаемая скорлупа яиц динозавров, сохраняли следы этой организационной структуры.

Для практического использования на борту космических аппаратов метод может быть адаптирован через алгоритмы машинного обучения с низкими вычислительными требованиями, например деревья решений или линейные дискриминанты, работающие на бортовых процессорах. Адаптация включает предварительное обучение модели на наземных данных, использование только ключевых параметров, таких как доля короткоцепочечных жирных кислот или соотношение D/L-аминокислот, и реализацию на FPGA для минимизации задержек и энергопотребления. Это позволяет проводить триажный анализ в реальном времени, отправляя на Землю лишь критичные сигналы для углублённой обработки.

Авторы подчёркивают, что ни один отдельный метод не сможет окончательно доказать существование внеземной жизни. «Любое заявление об обнаружении жизни потребует множества независимых линий доказательств в геологическом и химическом контексте планетарной среды», — отмечает Кленнер. Тем не менее, предложенный статистический подход может стать ценным дополнением к инструментарию будущих миссий. «Если разные методы будут указывать в одном направлении, это станет очень убедительным аргументом», — заключает учёный.

❮ ❯

Темная материя могла родиться из гравитационных волн ранней Вселенной

Новое исследование, опубликованное в престижном журнале Physical Review Letters, предлагает революционную гипотезу: гравитационные волны, заполнявшие раннюю Вселенную, могли стать источником темной материи. Профессор Иоахим Копп из Университета Иоганна Гутенберга в Майнце и доктор Азаде Малекнеджад из Университета Суонси представили расчёты, показывающие, что так называемые стохастические гравитационные волны — слабые фоновые колебания пространства-времени — способны превращаться в частицы, составляющие загадочную тёмную материю.

Эта работа бросает вызов одной из главных загадок современной физики. Всё, что мы видим вокруг — планеты, звёзды, живые организмы — составляет лишь около 4% Вселенной. Остальные 96% приходятся на невидимые тёмную материю (примерно 23%) и тёмную энергию. Несмотря на то, что тёмная материя играет ключевую роль в формировании галактик и крупномасштабной структуры космоса, учёные до сих пор не знают, из каких частиц она состоит.

Согласно новой теории, в первые мгновения после Большого взрыва стохастические гравитационные волны — в отличие от мощных волн от столкновения чёрных дыр — могли порождать лёгкие фермионы (частицы, к которым относятся электроны и протоны). Со временем эти частицы набирали массу и превращались в частицы тёмной материи, которые мы наблюдаем сегодня. Такой механизм производства тёмной материи ранее не рассматривался.

Исследователи уже намечают следующие шаги: провести численные расчёты для более точных предсказаний и изучить другие возможные эффекты гравитационных волн в ранней Вселенной. Особый интерес вызывает возможность объяснить с помощью этого механизма наблюдаемое преобладание материи над антиматерией — одну из самых захватывающих тайн космологии.

❮ ❯

Квантовое поведение выявлено у металлических наночастиц

Физики из Венского университета и Университета Дуйсбург-Эссен доказали, что даже крошечные кусочки металла могут подчиняться странным правилам квантовой механики, существуя в состояниях, разбросанных по нескольким местам одновременно. В новом исследовании, опубликованном в Nature, учёные показали, что металлические наночастицы из тысяч атомов натрия всё ещё демонстрируют квантовое поведение, несмотря на то, что они значительно крупнее и тяжелее частиц, обычно используемых в подобных экспериментах. Это достижение стало одной из сильнейших проверок квантовой механики на масштабах, приближающихся к макроскопическому миру.

Квантовая физика описывает мир, где материя может вести себя и как частица, и как волна, но в повседневной жизни обычные объекты следуют предсказуемым законам классической физики. Команда исследователей из Вены под руководством Маркуса Арндта и Штефана Герлиха впервые распространила квантовые эффекты на гораздо более крупные металлические наночастицы. Кластеры натрия, использованные в эксперименте, имели размер около 8 нанометров и массу более 170 000 атомных единиц массы, но всё равно давали измеримую квантовую интерференцию. Выбор натрия оказался оптимальным благодаря его простой электронной структуре и подходящей температуре плавления, что упрощает создание ультрахолодных конденсатов, а также удобным для лазерного манипулирования энергетическим уровням.

Интуитивно можно было бы ожидать, что такой крупный кусок металла будет вести себя как классическая частица, — говорит ведущий автор Себастьян Педалино. — Тот факт, что он всё ещё интерферирует, показывает, что квантовая механика действует даже на этом масштабе и не требует альтернативных моделей. Исследователи создали сверхохлаждённые кластеры натрия, содержащие от 5 000 до 10 000 атомов, а затем пропустили их через три дифракционные решётки, созданные ультрафиолетовыми лазерами. Первый лазер определял положение каждого кластера и помещал их в квантовую суперпозицию, позволяя им двигаться по нескольким траекториям одновременно.

Когда эти возможные пути пересекались позже в эксперименте, они создавали детектируемую полосатую интерференционную картину, соответствующую предсказаниям квантовой теории. Результаты показали, что частицы не занимали фиксированного положения во время полёта, а вместо этого их квантовое состояние распространялось на область в десятки раз больше самих частиц. Физики описывают такие условия как состояния «кота Шрёдингера» — в данном случае металлические кластеры одновременно находились «и здесь, и не здесь».

Теоретическая основа для этой интерферометрии ближнего поля была разработана Клаусом Хорнбергером и Штефаном Нимрихтером, которые ввели концепцию макроскопичности для сравнения экспериментов, проверяющих квантовые пределы. Параметр макроскопичности μ, представляющий собой безразмерную величину и рассчитываемый как 1/√N, где N — число частиц в образце, достиг в новом эксперименте значения 15,5, что примерно на порядок превосходит предыдущие эксперименты по всему миру. Чтобы достичь такого же уровня точности с использованием электронов, учёным пришлось бы сохранять квантовые суперпозиции электронов почти 100 миллионов лет, тогда как металлические наночастицы сделали это примерно за одну сотую секунды. Работа может помочь исследователям понять, почему квантовые эффекты доминируют в микроскопическом мире, в то время как повседневные объекты выглядят нормальными и классическими. Венский интерферометр также функционирует как сверхточный датчик силы, способный регистрировать силы до 10⁻²⁶ Н, а будущие версии, возможно, станут ещё чувствительнее. Исследователи планируют изучать ещё более крупные частицы и дополнительные материалы в будущих работах, что может открыть возможности для точных измерений электрических, магнитных и оптических свойств изолированных наночастиц и поддержать новые достижения в нанотехнологиях и точном зондировании.

❮ ❯

Марсианский курьёз: Curiosity случайно выдернул камень из грунта

Новая серия снимков с Марса запечатлела необычный инцидент: марсоход NASA Curiosity случайно вытащил из поверхности целый камень. После бурения образца под названием «Атакама» 25 апреля 2026 года порода осталась висеть на сверле роботизированной руки — это произошло впервые за всю миссию. Камень диаметром около полуметра и весом почти 13 килограммов прочно застрял во втулке вокруг вращающегося бура.

Инженеры миссии попытались избавиться от «гостя» с помощью вибрации, но камень не поддавался. Через несколько дней они изменили положение руки и снова включили вибрацию — из породы посыпался песок, но она всё ещё держалась. Лишь 1 мая, после комбинации более крутого угла сверла, вращения и вибрации, «Атакама» разлетелась на куски при ударе о землю. Удивительно, но операция удалась с первой попытки, хотя инженеры готовились к повторным действиям.

Curiosity, созданный Лабораторией реактивного движения NASA (JPL) в Пасадине, продолжает исследовать Марс в рамках программы изучения планеты. Подобные случайные происшествия, хоть и редки, помогают учёным лучше понять поведение марсианских пород и совершенствовать работу ровера. История с «Атакамой» стала ещё одним напоминанием о том, насколько непредсказуемыми могут быть космические миссии.

❮ ❯

Зонд NASA пролетит рядом с Марсом: ускорение к астероиду Психея

15 мая космический аппарат NASA «Психея» пройдет на расстоянии всего 4 506 километров от поверхности Марса, развив скорость почти 20 тысяч километров в час. Гравитация Красной планеты изменит траекторию зонда и ускорит его, что позволит сэкономить топливо для долгого путешествия к цели — уникальному металлическому астероиду Психея. Этот манёвр, известный как гравитационный манёвр или «рогатка», позволяет аппарату «заимствовать» часть орбитального импульса планеты, изменяя скорость и направление без расхода топлива, что экономит до нескольких тонн ракетного горючего по сравнению с прямым двигательным манёвром. Данный этап является ключевым в миссии, запущенной 13 октября 2023 года.

Аппарат оснащён солнечной электрической двигательной установкой, работающей на ксеноне, но вместо того чтобы полагаться только на свои двигатели, инженеры решили воспользоваться гравитационным «подталкиванием» Марса. Пролёт также даёт возможность протестировать научные приборы «Психеи» задолго до прибытия к астероиду в 2029 году. Команда миссии уже начала получать первые снимки: 7 мая камера зафиксировала звёздное поле, где Марс казался крошечной точкой света.

Во время сближения мультиспектральный имиджер зонда сделает тысячи снимков Марса. Эти данные помогут учёным отточить методы съёмки и отработать операции, которые затем применят при изучении астероида Психея. «Мы движемся точно по курсу, и бортовой компьютер запрограммирован на все действия в мае», — сообщила Сара Бэрстоу, руководитель планирования миссии в Лаборатории реактивного движения NASA.

Вид Марса с «Психеи» будет необычным: аппарат приближается к планете с ночной стороны, поэтому она покажется тонким серпом, освещённым лишь узкой полоской солнечного света. «Мы догоняем Марс с очень высоким фазовым углом — это словно застать планету врасплох в темноте», — объяснил Джим Белл, главный специалист по камере миссии из Университета Аризоны.

Учёные надеются, что пролёт поможет обнаружить возможное пылевое кольцо (тор) вокруг Марса, которое может образовываться из частиц, выбитых микрометеоритами из спутников Фобос и Деймос. Кроме того, имиджер проведёт поиск возможных мини-лун, что подготовит команду к аналогичным поискам у астероида Психея. Магнитометр и гамма-спектрометр также соберут ценные данные о магнитном поле и космических лучах.

Сама цель миссии, астероид Психея, уникальна тем, что, вероятно, является сохранившимся металлическим ядром протопланеты, состоящим в основном из железа и никеля. Это дает ученым возможность напрямую изучать материал, из которого формировались ядра планет земной группы, включая Землю, что невозможно сделать никаким другим способом — это окно в раннюю историю Солнечной системы.

Успех манёвра подтвердят с помощью радиосигналов, которыми обменяются «Психея» и Сеть дальней космической связи NASA. Помощь в наблюдениях окажут другие аппараты у Марса — Mars Reconnaissance Orbiter (NASA) и Mars Express (ESA). Подобные гравитационные манёвры уже не раз использовались в истории космонавтики: «Вояджеры» применяли их для разгона у Юпитера и Сатурна к внешним планетам, «Кассини» совершила четыре таких манёвра у Венеры, Земли и Юпитера, чтобы добраться до Сатурна, а «Юнона» использовала манёвр у Земли для набора скорости к Юпитеру. «В конечном счёте, главная цель этого пролёта — получить гравитационный импульс от Марса, чтобы разогнаться и направить траекторию прямо к астероиду», — подвела итог Линди Элкинс-Тантон, главный исследователь миссии.

❮ ❯

Древняя китайская гимнастика снижает давление не хуже лекарств

Китайская практика бадуаньцзинь, сочетающая медленные движения, контролируемое дыхание и медитацию, может снижать артериальное давление так же эффективно, как быстрая ходьба. Это показало крупное рандомизированное клиническое исследование, опубликованное в журнале JACC. У участников улучшения начались уже через три месяца и сохранялись в течение целого года.

Высокое кровяное давление остаётся одним из главных предотвратимых факторов риска болезней сердца. Врачи часто рекомендуют регулярную физическую активность, однако многим людям трудно поддерживать долгосрочные привычки к занятиям, особенно если они требуют абонемента в спортзал, специального оборудования или постоянного контроля тренера.

Бадуаньцзинь — традиционное китайское упражнение, состоящее из восьми структурированных движений, которые сочетают аэробную нагрузку, растяжку, изометрические упражнения (статические нагрузки, при которых мышцы напрягаются без изменения их длины или движения суставов, как, например, в планке) и осознанность. Эту практику применяют уже более восьми веков, и в Китае она часто выполняется в парках или общественных местах. Типичное занятие длится 10–15 минут и не требует ни инвентаря, ни специальной подготовки.

Важно отличать бадуаньцзинь от других китайских оздоровительных практик. Бадуаньцзинь («Восемь кусков парчи») — это простой и четко структурированный комплекс из восьми отдельных упражнений, выполняемых в фиксированной последовательности, часто из положения стоя, без сложных переходов. Тайцзицюань, напротив, представляет собой динамичное боевое искусство, основанное на плавных, непрерывных перемещениях и переносе веса тела, требующее координации и баланса. Цигун — более широкое понятие, включающее множество техник работы с энергией, дыхания и медитации, которые могут быть как статичными, так и динамичными, тогда как бадуаньцзинь считается одной из конкретных и стандартизированных форм цигун для укрепления здоровья.

Исследователи из Национального центра сердечно-сосудистых заболеваний в Пекине изучили 216 взрослых в возрасте от 40 лет с первой стадией гипертонии. Участники, занимавшиеся бадуаньцзинем пять раз в неделю, снизили систолическое давление на 3–5 мм рт. ст. — результаты, сопоставимые с эффектом некоторых лекарств от давления. При этом польза сохранялась даже без дальнейшего наблюдения врачей.

«Простота, безопасность и лёгкость длительного соблюдения делают бадуаньцзинь эффективным и доступным методом снижения давления в любых сообществах», — отмечает ведущий автор исследования Цзин Ли. Главный редактор JACC Харлан Крумхольц добавляет: «Эффект сопоставим с результатами знаковых испытаний лекарств, но достигается без стоимости, побочных эффектов и медикаментов. Это делает практику масштабируемой для профилактики, в том числе в регионах с ограниченными ресурсами».

❮ ❯

Квантовые ключи: первую в истории сеть испытали на 120 километрах

Учёные совершили прорыв в области квантовой криптографии, создав систему распределения квантовых ключей (QKD) на основе полупроводниковых квантовых точек (SQD). Эти крошечные источники света способны генерировать одиночные фотоны высочайшего качества, что позволяет передавать данные с практически абсолютной защитой от взлома. Новая технология, основанная на эффекте Пурселла, который увеличивает скорость излучения фотонов из квантовой точки при помещении её в оптический резонатор, позволяет излучать фотоны быстрее и с большей вероятностью, подавляя нежелательные процессы и улучшая чистоту однофотонных состояний. Это напрямую повышает скорость генерации ключей и снижает уровень ошибок, что обещает стать основой будущего квантового интернета, устойчивого к самым сложным атакам.

Международная команда исследователей из Германии и Китая впервые в истории продемонстрировала работу системы QKD с кодированием временных интервалов (time-bin encoding), использующей квантовые точки в телекоммуникационном С-диапазоне (1530–1565 нм). Выбор этого диапазона не случаен — именно в нём достигается минимальное затухание сигнала в стандартном оптоволокне (около 0,2 дБ/км), что позволяет передавать квантовые состояния на десятки километров без регенерации. В ходе эксперимента учёным удалось передать квантовые ключи по оптоволокну на расстояние более 120 километров. Система работала непрерывно более шести часов, сохраняя стабильность без необходимости ручной настройки.

Прототип показал рекордную для таких систем скорость генерации защищённых ключей — около 15 бит в секунду при частоте работы источника 76 МГц. Даже после прохождения 120 км стандартного оптоволокна уровень ошибок не превышал 11%. По словам учёных, этой скорости достаточно для практического применения в шифровании текстовых сообщений в реальных условиях. Для сравнения, 15 бит в секунду означает генерацию 15 надёжных секретных ключей в секунду — этого вполне хватает для периодической смены ключей в системах симметричного шифрования (например, AES-256) при передаче небольших объёмов критичных данных: команд управления инфраструктурой, банковских транзакций или голосовой связи.

Главное преимущество новой технологии — использование временного кодирования, при котором информация закладывается во временные промежутки между фотонами. В отличие от традиционных систем, чувствительных к вибрациям, перепадам температуры и воздушным потокам, этот метод остаётся устойчивым к внешним помехам. Учёным даже не понадобились сложные системы активной компенсации — квантовые биты сохраняли стабильность естественным образом.

Исследователи назвали свою работу важным шагом к созданию масштабируемых квантовых сетей. Они уверены, что квантовые точки с эффектом Пурселла, генерирующие яркие фотоны, смогут стать основой для межгородских линий связи. «Наш результат показывает, что системы на основе квантовых точек можно интегрировать в стабильные и готовые к полевому применению сети квантовой безопасности», — подчеркнули авторы.

❮ ❯

Увеличенный участок мозга связан с психопатией — исследование

Нейробиологи из Наньянского технологического университета в Сингапуре, Пенсильванского университета и Калифорнийского государственного университета обнаружили измеримую разницу в мозге между людьми с психопатическими чертами и без них. В исследовании, опубликованном в Journal of Psychiatric Research, установлено, что полосатое тело — структура, расположенная глубоко в переднем мозге, — в среднем на 10 процентов больше у людей с психопатией по сравнению с контрольной группой. Эта область мозга известна своей ролью в системе вознаграждения и мотивации, но её функции гораздо шире: полосатое тело (стриатум) участвует в планировании и инициировании движений через взаимодействие с моторной корой, когнитивном контроле, формировании привычек и процедурной памяти, а также в обучении на основе обратной связи, включая избегание наказаний.

Психопатия обычно характеризуется эгоцентричным и антисоциальным типом личности, часто включающим снижение эмпатии, отсутствие угрызений совести за вредные действия и повышенную склонность к криминальному поведению. Не все люди с психопатическими чертами совершают преступления, и не каждый преступник является психопатом, однако исследования последовательно связывают психопатию с более высоким риском насильственных действий. Новое исследование подтверждает, что психопатия формируется не только под влиянием социального опыта и среды — биология также играет свою роль.

Для изучения этой связи исследователи провели МРТ-сканирование мозга 120 человек в США. Для оценки психопатических черт использовался Пересмотренный контрольный список психопатии (PCL-R) — это клиническое интервью и анализ записей, где специалист оценивает 20 пунктов, связанных с межличностными (например, поверхностное обаяние), аффективными (отсутствие эмпатии) и поведенческими (импульсивность) признаками, каждому присваивается балл от 0 до 2, а максимальный суммарный балл составляет 40. Доцент Оливия Чой из Школы социальных наук НТУ отметила: «Результаты нашего исследования помогают углубить понимание того, что лежит в основе антисоциального поведения, такого как психопатия. Мы выяснили, что помимо влияния социальной среды важно учитывать возможные биологические различия — в данном случае размер структур мозга». Эти выводы могут помочь уточнить теории поведения и повлиять на будущие подходы в политике, профилактике и лечении.

Полосатое тело входит в состав базальных ганглиев, которые получают информацию от коры головного мозга для контроля мышления, социального поведения и внимания. Сравнивая МРТ-снимки с оценками психопатии, исследователи обнаружили, что увеличенное полосатое тело связано с более сильной потребностью в стимуляции, включая поиск острых ощущений и импульсивное поведение, что объясняет 49,4 процента этой связи. Профессор Адриан Рейн из Пенсильванского университета пояснил: «Поскольку такие биологические признаки, как размер полосатого тела, могут передаваться от родителя к ребёнку, эти результаты дополнительно поддерживают нейроразвивающие теории психопатии».

Важной особенностью исследования стало включение людей из обычного сообщества, а не только заключённых. Профессор Роберт Шуг из Калифорнийского государственного университета заявил: «Использование Пересмотренного контрольного списка психопатии в общественной выборке остаётся новым научным подходом: он помогает понять психопатические черты у людей, которые не находятся в тюрьмах, а живут среди нас каждый день». Исследователи также изучили 12 женщин и впервые обнаружили, что психопатия связана с увеличенным полосатым телом у взрослых женщин, как и у мужчин, хотя небольшая выборка требует дальнейшего изучения.

Доцент Чой добавила, что необходимо лучше понять развитие полосатого тела, поскольку существует множество факторов, объясняющих, почему у одного человека больше психопатических черт, чем у другого. Она признала, что «психопатия может быть связана со структурной аномалией мозга, которая может иметь нейроразвивающую природу. В то же время важно признать, что окружающая среда также может влиять на структуру полосатого тела». Профессор Рейн отметил: «Мы всегда знали, что психопаты готовы заходить далеко в поиске вознаграждения. Теперь мы обнаруживаем нейробиологическую основу этого импульсивного поведения в виде увеличения полосатого тела».

С момента публикации в 2022 году последующие исследования изучили связь психопатии со структурой мозга и нейронными сетями. Исследование 2025 года в European Archives of Psychiatry and Clinical Neuroscience показало, что антисоциальные черты у мужчин-психопатов связаны с уменьшением объёмов в нескольких областях мозга, включая части базальных ганглиев и фронтальной коры. Другой анализ 2025 года в Neuroscience and Biobehavioral Reviews предположил, что психопатию лучше понимать через сетевой подход к мозгу, включая дефолтную сеть и подкорковые области. Эти более поздние данные добавляют нюансы к исследованию увеличенного полосатого тела, предполагая, что психопатия, вероятно, отражает более широкий паттерн различий в мозге, связанных с мотивацией, эмоциональной обработкой и контролем импульсов. Будущие исследования помогут понять, как генетика, развитие, жизненный опыт и окружающая среда взаимодействуют, формируя мозговые системы, вовлечённые в антисоциальное поведение.

❮ ❯

Заброшенные угольные шахты превращают в источник чистой энергии

В шахтерском городке Камберленд (Британская Колумбия), чья экономика пострадала после закрытия угольных шахт в 1960-х годах, нашли неожиданное применение заброшенным тоннелям. Вода, годами скапливавшаяся в пустых выработках, способна обогревать и охлаждать здания. Местные власти и ученые из Университета Виктории изучают, как превратить старые шахты в гигантскую геотермальную систему.

Принцип работы прост: вода в глубине шахт летом прохладнее воздуха, а зимой – теплее. Тепловые насосы используют эту разницу температур, обеспечивая здания энергией с минимальными выбросами углерода. Картографирование уже показало масштаб подземных лабиринтов, и исследователи планируют начать с ключевых объектов – будущего общественного центра, доступного жилья и промышленной зоны.

Мэр Вики Браун считает, что проект поможет Камберленду переписать свою историю: «Мы используем наследие угольной эпохи, чтобы перейти к устойчивой энергетике. Старый Камберленд может гордиться тем, что отходы прошлого становятся ресурсом будущего». Историк Доун Коупмен добавляет, что после десятилетий опасного труда и климатического урона шахты наконец приносят прямую пользу сообществу.

Идея родилась у местных геологов, которые задумались о проблемах старых выработок, а затем переросла в научное исследование. Партнерство с инициативой ACET позволяет городу оценить экономическую состоятельность проекта. Если пилотная фаза удастся, Камберленд сможет привлечь новые предприятия и рабочие места, доказав, что даже самое мрачное промышленное прошлое можно превратить в зеленое будущее.

❮ ❯

Сердце морских котиков бьёт тревогу на берегу: неожиданное восстановление

Учёные обнаружили, что у капских и австралийских морских котиков через несколько часов после возвращения на сушу резко учащается сердцебиение. Исследование показывает, что процесс восстановления у морских млекопитающих может продолжаться долгое время после выхода на берег, опровергая прежние представления о том, что они отдыхают преимущественно у поверхности воды.

При нырянии морские котики находятся в апноэ — задержке дыхания, из-за чего их мышцы переходят на анаэробный метаболизм, накапливая молочную кислоту. Это состояние называется «кислородным долгом». После всплытия у животных резко учащается сердцебиение, что усиливает приток крови к мышцам и внутренним органам, ускоряя выведение молочной кислоты и восполняя запасы кислорода.

В период с 2003 по 2008 год биологи изучали шесть самок капских морских котиков в Южной Африке и столько же австралийских особей. На животных закрепили водонепроницаемые мониторы пульса, регистраторы погружений и радиопередатчики. Капские морские котики охотятся преимущественно на пелагическую рыбу и кальмаров на мелководье, ныряя на средние глубины, а австралийские морские котики специализируются на донной добыче, совершая более глубокие и продолжительные погружения.

Данные снимались каждые десять секунд на протяжении нескольких дней. Результаты удивили: на суше, примерно через шесть-восемь часов после возвращения, пульс зверей резко взлетал до 84 ударов в минуту. После нескольких таких пиков он стабилизировался на уровне 42–61 ударов, что характерно для фазы быстрого сна. Это опровергает гипотезу о том, что котики на берегу просто отдыхают.

Учёные связали общую активность сердца во время плавания с его работой после выхода на сушу. Оказалось, что организм зверей «погашает» кислородный долг, накопленный во время ныряния. Высокий пульс помогает выводить молочную кислоту и восстанавливать запасы кислорода. «Физиологическое восстановление занимает гораздо больше времени и сложнее, чем считалось ранее», — пояснила доктор Мелисса Уокер.

Исследователи предполагают, что котики сначала предпочитают добывать пищу и избегать хищников в море, а на берегу уже перерабатывают энергию и восстанавливаются. Однако именно на суше они становятся уязвимы для наземных и прибрежных хищников, таких как акулы, морские львы и некоторые наземные хищники, что делает берег зоной повышенного риска. Для полного понимания механизма требуются дальнейшие наблюдения с учётом глубины погружений, успешности охоты и пищеварения.

❮ ❯

Новая частица: анионы в одномерном мире

Физики традиционно делят все элементарные частицы трёхмерного мира на два класса: бозоны и фермионы. Бозоны в основном переносят силы, как фотоны, а фермионы составляют обычное вещество — электроны, протоны и нейтроны. Однако это простое деление перестаёт работать в системах с пониженной размерностью.

Ещё в 1970-х учёные предсказали существование третьего типа частиц — анионов, занимающих промежуточное положение между бозонами и фермионами. В отличие от привычных частиц, обменный фактор которых — это комплексное число, на которое умножается волновая функция системы при перестановке — строго равен +1 для бозонов (симметричная функция) и -1 для фермионов (антисимметричная), анионы обладают произвольной фазой ( e^{i\theta} ), где θ может принимать любое значение от 0 до π. Эта непрерывность возникает из-за топологии двумерного пространства: при обмене траектории частиц не могут пройти друг через друга без пересечения, что допускает любые «плетения» с накоплением дробной фазы.

В 2020 году исследователи экспериментально зафиксировали анионы на границе сверхохлаждённого и сильно намагниченного полупроводника толщиной в один атом. Теперь же команда из Окинавского института науки и технологий и Университета Оклахомы пошла дальше, показав, что одномерные системы также способны поддерживать эти частицы. Строго говоря, анионы существуют в двумерных системах, включая дробный квантовый эффект Холла в полупроводниковых гетероструктурах, топологические изоляторы и сверхпроводники. Однако одномерные системы — такие как квантовые провода или кольца — могут проявлять анионную статистику в особых условиях, например, при сильных корреляциях и спиновой поляризации, где они возникают как эффективные квазичастицы.

В двух статьях, опубликованных в Physical Review A, учёные изучили теоретическое поведение этих частиц в одном измерении. Новые достижения в контроле над отдельными частицами в ультрахолодных атомных системах позволяют проверить эти идеи в реальной лаборатории. «Каждая частица во Вселенной, похоже, строго делится на бозоны и фермионы. Почему не существует других?» — задаётся вопросом профессор Томас Буш из OIST.

Различие между бозонами и фермионами проявляется при обмене двух одинаковых частиц. В трёхмерном пространстве возможны лишь два исхода: система либо не меняется (бозоны), либо меняет знак (фермионы). Это связано с фундаментальным принципом квантовой физики — неразличимостью. Если две частицы, например электроны, имеют одинаковые квантовые свойства, их подмена даёт состояние, физически неотличимое от исходного.

В системах пониженной размерности траектории частиц при обмене переплетаются в пространстве-времени, и обменное состояние больше не эквивалентно исходному. «Это открывает двери для анионов, чей обменный фактор может принимать непрерывный ряд значений, а не только +1 или −1», — объясняют авторы. Более того, в одномерных системах этот фактор можно напрямую настраивать, так как частицы вынуждены проходить сквозь друг друга. Исследование связывает обменную статистику с силой короткодействующих взаимодействий. Существующие экспериментальные установки уже готовы проверить эти предсказания, что особенно важно для квантовых технологий. В одномерных системах, например в квантовых проводах или цепочках атомов, анионы, называемые «пликтионами», обладают неабелевой статистикой, что открывает путь к топологическим квантовым вычислениям: квантовая информация кодируется в «переплетениях» частиц, что делает такие вычисления устойчивыми к локальным ошибкам, так как данные хранятся в глобальной топологии состояний. Кроме того, анионы могут использоваться для квантовой передачи данных и симуляции сложных квантовых систем с устойчивостью к декогеренции.

❮ ❯

Впервые ученые МТИ создали 3D-карту атомной структуры релаксорного сегнетоэлектрика

Исследователи Массачусетского технологического института впервые в истории составили трехмерную карту атомной структуры релаксорного сегнетоэлектрика — материала, десятилетиями используемого в ультразвуковой диагностике, микрофонах и сонарах. Необычные свойства этого материала обусловлены его внутренним атомным устройством, однако прямое измерение этой структуры долгое время оставалось невозможным, из-за чего ученые полагались лишь на приблизительные модели. Результаты работы, опубликованные в Science, помогут усовершенствовать проектирование вычислительных систем, энергетических устройств и датчиков нового поколения.

Применив передовой метод визуализации, команда изучила распределение зарядов внутри материала и обнаружила неожиданные закономерности, опровергающие прежние гипотезы. Соавторы исследования Майкл Сюй и Мэнлинь Чжу отметили, что ранее модели не учитывали химический беспорядок, который удалось выявить в ходе экспериментов. Объединив наблюдения с компьютерным моделированием, ученые скорректировали модели, чтобы точнее предсказывать реальное поведение материала.

Фокус исследования был направлен на сплав магний-ниобата свинца и титаната свинца, широко применяемый в сенсорах и оборонных системах. С помощью инновационной методики — многоволновой электронной птхографии (MEP) — команда сканировала материал наноразмерным пучком электронов, фиксируя дифракционные картины для восстановления трехмерной информации. В результате была выявлена сложная иерархия химических и полярных структур — от одиночных атомов до крупных образований. При этом поляризационные области оказались значительно меньше, чем предсказывало моделирование.

Включение новых данных в расчеты позволило достичь высокой точности соответствия моделей реальным характеристикам. «Теперь мы можем показать, как отдельные химические компоненты влияют на поляризацию», — пояснил Сюй. Ученые уверены, что этот подход в будущем поможет создавать материалы с заданными электронными свойствами для улучшения запоминающих устройств, сенсорных систем и энергетических технологий. «Если модели недостаточно точны и их нечем проверить, то это пустая трата времени, — подчеркнул соавтор работы Лайл ЛеБо. — Наша техника позволяет наконец валидировать модели и понять, как материал ведет себя на самом деле».

❮ ❯

Ученые выяснили, как рождаются самые массивные черные дыры

Исследователи гравитационных волн, возможно, раскрыли тайну происхождения самых крупных черных дыр во Вселенной. Вместо того чтобы образовываться непосредственно из коллапсирующих звезд, эти гигантские объекты, похоже, растут благодаря повторяющимся столкновениям черных дыр внутри чрезвычайно плотных звездных скоплений. Новое исследование под руководством Кардиффского университета проанализировало данные 153 надежно зафиксированных слияний черных дыр из каталога гравитационно-волновых событий LIGO-Virgo-KAGRA.

Ученые сосредоточились на проверке гипотезы о том, что крупнейшие черные дыры в каталоге являются «объектами второго поколения». В таком сценарии черные дыры, образовавшиеся из умирающих звезд, сначала сталкиваются друг с другом, а затем сливаются снова в плотных звездных средах, где звезды упакованы в миллион раз плотнее, чем вокруг нашего Солнца. Высокая концентрация звезд в таких скоплениях не позволяет продуктам первого слияния разлететься в межзвездное пространство: благодаря общей гравитации скопления они остаются внутри и могут многократно взаимодействовать с другими объектами. Трехтельные и многократные динамические столкновения «подбрасывают» образовавшиеся черные дыры в центр скопления, где они формируют новые двойные системы, способные к очередному слиянию. Этот процесс может повторяться, пока масса черной дыры не станет достаточно большой, чтобы покинуть скопление из-за отдачи.

Результаты, опубликованные в журнале Nature Astronomy, указывают на то, что самые массивные черные дыры, обнаруженные с помощью гравитационных волн, принадлежат к отдельному классу с совершенно иной историей, нежели у более мелких черных дыр. «Гравитационно-волновая астрономия теперь делает нечто большее, чем просто подсчет слияний черных дыр, — объясняет ведущий автор доктор Фабио Антонини из Школы физики и астрономии Кардиффского университета. — Она начинает показывать, как черные дыры растут, где они растут и что это говорит нам о жизни и смерти массивных звезд. Это захватывающе, потому что мы можем использовать эту информацию для проверки нашего понимания того, как звезды и скопления эволюционируют во Вселенной».

Анализируя сигналы гравитационных волн, команда выявила две отчетливые группы: популяцию с меньшей массой, соответствующую обычному звездному коллапсу, и популяцию с большей массой, чьи спины точно соответствуют ожиданиям для иерархических слияний в плотных звездных скоплениях. При слиянии черных дыр гравитационно-волновой сигнал содержит информацию о спине объектов: спин влияет на амплитуду, частоту и поляризацию волн на финальных стадиях слияния. Измерив параметры сигнала, ученые могут вычислить, как быстро и вокруг какой оси вращаются черные дыры. Черные дыры изолированных двойных обычно имеют низкий спин, тогда как после многократных слияний в скоплениях спин и его ориентация хаотизируются. Сравнивая наблюдаемые спины с моделями, астрономы определяют, из какой популяции произошла каждая пара.

«Что нас больше всего удивило, так это то, насколько явно черные дыры с большой массой выделяются как отдельная популяция», — вспоминает соавтор исследования доктор Изобель Ромеро-Шоу. Исследователи отмечают, что поведение спинов у более тяжелых черных дыр оказалось особенно показательным. Исследование также укрепляет доказательства существования загадочного «промежутка масс», предсказанного астрофизиками на протяжении десятилетий. Согласно этой теории, звезды выше определенного размера должны взрываться настолько violently, что полностью разрушаются, вместо того чтобы превращаться в черные дыры. Это создает запрещенный диапазон, в котором черные дыры, образовавшиеся непосредственно из звезд, не должны существовать, и исследователи определили этот переход у черных дыр с массами примерно в 45 раз больше солнечной.

«Самые большие черные дыры в текущей выборке, похоже, рассказывают нам о динамике скоплений, а не только о звездной эволюции», — добавляет доктор Антонини. Выше отметки примерно в 45 солнечных масс распределение спинов меняется таким образом, что его трудно объяснить обычными двойными звездными системами, но это естественным образом объясняется, если эти черные дыры уже прошли через предыдущие слияния в плотных скоплениях. В будущем гравитационно-волновые данные могут помочь ученым изучать ядерные реакции, связанные со сжиганием гелия в звездных ядрах, открывая новые пути для понимания как формирования черных дыр, так и эволюции звезд.

❮ ❯

Межзвёздная комета удивила учёных рекордным содержанием тяжёлой воды

Новое исследование, проведённое под руководством Мичиганского университета, показало, что комета 3I/ATLAS, залетевшая в нашу Солнечную систему из глубин космоса, родилась в условиях, кардинально отличающихся от тех, что сформировали наш родной мир. Учёные обнаружили в ней аномально высокое содержание дейтерия — тяжёлого изотопа водорода. Результаты, опубликованные в престижном журнале Nature Astronomy, были получены при поддержке NASA, Национального научного фонда США и Чилийского национального агентства по исследованиям и разработкам.

«Наши наблюдения доказывают, что условия формирования нашей Солнечной системы были уникальными, и в других уголках галактики планетные системы эволюционировали иначе», — пояснил Луис Саласар Мансано, ведущий автор исследования из Мичиганского университета. Комета 3I/ATLAS стала лишь третьим подтверждённым межзвёздным гостем, обнаруженным астрономами, и теперь она раскрывает тайны своей далёкой родины.

В молекулах обычной воды (H₂O) два атома водорода состоят из одного протона, но существует и «тяжёлая» вода, где один из атомов заменён дейтерием, содержащим ещё и нейтрон. Содержание дейтерия, измеряемое отношением D/H, служит своего рода химическим отпечатком, указывающим на условия, в которых формировались небесные тела: чем дальше от звезды и холоднее была зона формирования, тем больше дейтерия могло сохраниться в водяном льду. Уровень такой воды в комете 3I/ATLAS оказался невероятно высоким. По словам исследователей, соотношение дейтерия к обычному водороду в ней оказалось примерно в 30 раз выше, чем в кометах нашей системы, и в 40 раз выше, чем в земных океанах.

Сравнивая эти показатели, учёные пришли к выводу, что 3I/ATLAS зародилась в гораздо более холодной области с низким уровнем радиации, чем среда, породившая планеты и кометы Солнечной системы. Это открытие бросает вызов представлениям о единообразии процессов звездообразования во Вселенной. Кроме того, сравнение D/H в земной воде с водой комет из разных регионов, например, из облака Оорта или пояса Койпера, помогает учёным выяснять, какие именно космические тела — ледяные астероиды, кометы или что-то иное — доставили воду на раннюю Землю.

Уникальные данные удалось получить благодаря раннему обнаружению кометы и последующим наблюдениям. Сначала исследователи заметили признаки газовых выбросов с помощью обсерватории MDM в Аризоне, а затем задействовали мощный телескоп ALMA в Чили. Этот массив из 66 антенн, расположенный в пустыне Атакама на высоте 5000 метров, работает в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах, где воздух исключительно сухой. Это позволяет «увидеть» слабые спектральные линии воды, которые блокируются водяным паром в атмосфере Земли и недоступны оптическим телескопам. Его чувствительные инструменты дали сверхвысокое угловое разрешение, чтобы отделить излучение от самого объекта от фоновых источников, и позволили впервые в истории отличить молекулы обычной воды от тяжёлой на межзвёздном объекте, а также зафиксировать угарный газ в газовой фазе.

До кометы 3I/ATLAS астрономы обнаружили лишь два подтверждённых межзвёздных объекта. Первым стал 1I/Оумуамуа (2017 год) — сигарообразное тело, которое не проявляло кометной активности и имело необычную траекторию, возможно, являясь фрагментом разрушенной планеты. Вторым — 2I/Борисов (2019 год), который, наоборот, вёл себя как классическая комета с комой и хвостом, но его химический состав, особенно обилие диоксида углерода, отличался от типичных комет Солнечной системы. 3I/ATLAS примечателен тем, что на нём впервые непосредственно зафиксировали воду и угарный газ в газовой фазе.

Учёные надеются, что с появлением более совершенных телескопов количество обнаруженных межзвёздных объектов возрастёт, а химический анализ каждого из них поможет понять разнообразие планетных систем в галактике. Однако астрономы предупреждают: для успеха необходимо сохранять тёмное и чистое ночное небо. «Мы должны заботиться о наших ночных небесах, чтобы не пропустить эти крошечные, слабые объекты», — подчеркнула соавтор исследования Тереза Панеке-Карреньо.

❮ ❯

Постоянные Вселенной подогнаны под жизнь на уровне клеток

Исследователи из Лондонского университета королевы Марии выдвинули необычную гипотезу, связывающую фундаментальные законы физики с самим существованием жизни. Их работа показывает, что мировые постоянные находятся в чрезвычайно узком диапазоне, который позволяет жидкостям течь так, как это необходимо для жизни клеток. Если бы эти константы изменились хотя бы на долю процента, вода, кровь и другие биологические жидкости могли бы вести себя настолько иначе, что сложные организмы никогда бы не возникли.

Статья, опубликованная в 2023 году в журнале Science Advances, развивает более ранние исследования физика Кости Траченко с коллегами, которые доказали прямую связь вязкости жидкостей с фундаментальными физическими постоянными. Это открытие установило нижний предел того, насколько «текучей» может быть жидкость. Новая работа вышла за рамки физики и обратилась к биологии, задавшись вопросом: не определяют ли те же самые законы, которые формируют космос, возможность функционирования клеток?

Жизнь на микроскопическом уровне зависит от движения: питательные вещества путешествуют внутри клеток, белки правильно сворачиваются, а молекулы диффундируют в водной среде. Всё это опирается на вязкость — свойство, определяющее, насколько легко жидкость течёт. По мнению учёных, Вселенная, похоже, работает в удивительно узком «биодружественном» коридоре, где вязкость и диффузия остаются пригодными для жизни, и изменение физических констант всего на несколько процентов может сделать жидкости либо слишком густыми, либо слишком жидкими. Интересно, что все известные науке формы жизни используют воду в качестве основного растворителя, чья вязкость составляет около одного миллипаскаля-секунды при комнатной температуре. Даже экстремофилы, живущие в глубоководных источниках или под высоким давлением, адаптируются именно к водной среде: их внутренняя биохимия остаётся водной, а ферменты и мембраны лишь модифицируются для компенсации внешних условий, а не для работы с принципиально другой вязкостью. Примеров жизни на основе жидкостей с качественно иной вязкостью — например, сверхвязкого глицерина или жидкого метана — наука не знает.

«Понимание того, как вода течёт в чашке, оказывается тесно связано с грандиозной задачей расшифровки фундаментальных констант, — объясняет профессор Костя Траченко. — Жизненные процессы внутри и между живыми клетками требуют движения, и именно вязкость задает его свойства. Если фундаментальные постоянные изменятся, вязкость тоже изменится, что повлияет на жизнь в её нынешнем виде». Он добавляет, что если бы вода была такой же вязкой, как смола, жизнь в известной нам форме не существовала бы вовсе.

Команда подчёркивает, что последствия выходят далеко за пределы питьевой воды или океанов: человеческая кровь, клеточные жидкости и химия, питающая жизнь, — всё зависит от тщательно сбалансированных свойств течения. «Любое изменение фундаментальных констант, будь то увеличение или уменьшение, одинаково плохо для течения и для жизни, основанной на жидкостях, — отмечает Траченко. — Мы полагаем, что окно очень узкое: например, вязкость нашей крови стала бы слишком высокой или низкой для работы организма при изменении на несколько процентов таких констант, как постоянная Планка или заряд электрона».

Физики давно спорят о том, почему мировые постоянные кажутся столь тонко настроенными: малейшие отклонения могли бы помешать звёздам образовывать тяжёлые элементы, необходимые для планет и жизни. В этой дискуссии часто упоминается антропный принцип: его слабая версия утверждает, что мы наблюдаем Вселенную именно с такими константами потому, что только в ней возможно существование наблюдателей. Физики рассматривают это не как причинное объяснение в привычном смысле, а как селекционный эффект — мы просто не могли бы возникнуть во Вселенной с другими значениями. Более сильная версия гипотетически допускает мультивселенную, где разные комбинации констант реализуются случайно, и мы оказываемся в «пригодной» области. Необычность нового исследования в том, что оно переносит обсуждение с галактик на уровень живых клеток, показывая: даже если звёзды и тяжёлые элементы всё же сформировались бы, жизнь могла бы остаться невозможной, если бы жидкости не могли правильно течь внутри организмов. Это добавляет ещё один слой точной настройки — константы оказываются совместимы не только со Вселенной, полной материи, но и с биологическими системами, зависящими от тонкой динамики жидкостей.

С момента публикации учёные продолжают исследовать, как вязкость, диффузия и поведение жидкостей связаны с фундаментальной физикой. Последующие теоретические работы анализируют, как движение жидкости внутри клеток накладывает дополнительные ограничения на физические постоянные. Анализ 2023 года также выявил растущие доказательства того, что вязкость жидкостей может быть связана с универсальными физическими пределами, а не быть просто лабораторным свойством. Вместе эти исследования переосмысливают старую научную загадку, выходя за рамки космологии и физики частиц и задаваясь вопросом: не должны ли условия, необходимые для потока жидкостей и работы клеток, быть частью уравнения? И хотя идея остаётся высокотеоретической, она открывает неожиданный путь к размышлению о величайших вопросах науки, смещая фокус с чёрных дыр на то, что гораздо ближе к повседневной жизни — на простую способность жидкостей течь внутри живых клеток.

❮ ❯

Физики разгадали 40-летнюю загадку роста поверхностей

Ученые из Университета Вюрцбурга впервые экспериментально подтвердили, что уравнение Кардара-Паризи-Чжана (KPZ), описывающее рост поверхностей, работает и в двумерных системах. Эта теория, предложенная в 1986 году, предсказывает, что различные процессы — от роста кристаллов и бактерий до распространения пламени и работы нейросетей — подчиняются одним и тем же фундаментальным законам. Хотя для одномерных систем правоту KPZ доказали еще в 2022 году, проверка для двух измерений оказалась гораздо сложнее.

Чтобы проверить теорию, команда создала уникальную квантовую установку, используя арсенид галлия, охлажденный почти до абсолютного нуля (−269,15°C). Постоянно облучая материал лазером, ученые получали необычные частицы — поляритоны, гибриды света и материи. Эти частицы существуют лишь мгновение в условиях неравновесной системы, что делает их идеальными для изучения сверхбыстрых процессов роста.

С помощью передовых методов исследователи отслеживали, где в материале образуются поляритоны, и измеряли, как они растут во времени и пространстве. Как объяснил постдокторант Сиддхартха Дам, лазерная накачка позволила увидеть пространственно-временную эволюцию квантовой системы, и результаты полностью совпали с моделью KPZ. «Раньше мы могли подтвердить теорию только в одном измерении, а теперь получили недостающий кусочек пазла для двухмерных систем», — отметил профессор Себастьян Диль, разработавший теоретическую основу эксперимента еще в 2015 году.

Главным вызовом стало создание идеально контролируемой среды: исследователям пришлось с ювелирной точностью выстроить слои зеркал, захватывающих фотоны внутри «квантовой пленки». Докторант Саймон Видман подчеркнул, что технология молекулярно-лучевой эпитаксии позволила настроить оптические свойства материала с точностью до микрометра. Этот прорыв не только закрывает 40-летнюю загадку, но и открывает путь к новому пониманию неравновесных систем — от роста кристаллов до искусственного интеллекта.

❮ ❯

Соединение кристалла времени с внешней системой — прорыв в квантовой физике

Кристалл времени — это удивительная квантовая система, которая способна поддерживать непрерывное повторяющееся движение, не получая энергии извне. Впервые эту концепцию предложил нобелевский лауреат Фрэнк Вильчек в 2012 году, а экспериментально её существование подтвердили в 2016-м. Теперь исследователи из Университета Аалто совершили прорыв, впервые в истории соединив такой кристалл с внешним устройством — механическим осциллятором.

Для создания кристалла времени учёные использовали радиоволны, которые впрыскивали магноны (квазичастицы, представляющие собой кванты коллективных колебаний магнитного момента в упорядоченной среде) в сверхтекучий гелий-3, охлаждённый до температуры около 10 микрокельвин. Такой сверхнизкий температурный режим был достигнут с помощью двухступенчатой системы: сначала использовался криостат на основе разбавления, затем — ядерное адиабатическое размагничивание, что обеспечило стабильность сверхтекучей фазы и минимизировало тепловые флуктуации. В сверхтекучем гелии-3, благодаря сильному взаимодействию спинов атомов, образуется конденсат магнонов — множество частиц, находящихся в одном квантовом состоянии. Когда подача радиоволн прекращалась, этот конденсат самопроизвольно начинал осциллировать с постоянной частотой, образуя «временную решётку» — кристалл времени, который продолжал своё движение до 108 циклов (несколько минут), прежде чем затухнуть до нерегистрируемого уровня.

Главное достижение команды под руководством научного сотрудника Йере Мякинена заключается в том, что им удалось заставить затухающий кристалл времени взаимодействовать с механическим осциллятором. Характер этого взаимодействия зависел от частоты и амплитуды осциллятора. Ранее считалось, что кристаллы времени невозможно подключить к внешним системам, так как любое наблюдение или внешнее воздействие разрушает их неустойчивое состояние.

Учёные обнаружили, что изменения частоты кристалла времени полностью аналогичны оптомеханическим явлениям, которые используются, например, в обсерватории LIGO для обнаружения гравитационных волн. Это открытие даёт возможность контролировать и настраивать свойства кристаллов времени — то, что ранее было недоступно.

Потенциальные применения технологии впечатляют: кристаллы времени существуют на порядки дольше, чем современные квантовые системы. Их можно использовать для создания сверхточных датчиков и значительного улучшения памяти квантовых компьютеров. Работа, опубликованная в Nature Communications, проводилась с использованием оборудования национальной инфраструктуры Финляндии для нано-, микро- и квантовых технологий OtaNano.

❮ ❯

NASA испытала мощнейший электродвигатель для полёта на Марс

24 февраля в Лаборатории реактивного движения (JPL) в Южной Калифорнии NASA успешно провела испытания нового электромагнитного двигателя, работающего на парах лития. Двигатель достиг мощности 120 киловатт — это рекорд для США в области электрических двигательных установок. Успех теста приближает будущие пилотируемые миссии на Марс, обеспечивая более быстрые и эффективные полёты в глубоком космосе.

В отличие от традиционных химических ракет, новые двигатели используют электричество для ионизации газа и создания плазмы, генерируя тягу не мощным взрывом, а постоянным, долгим ускорением. Это позволяет снизить расход топлива до 90 процентов. Существует несколько типов электрических двигательных установок: ионные двигатели, которые ускоряют ионы электростатическим полем и имеют высокий удельный импульс, но низкую тягу; холловские двигатели, использующие кольцевой дрейф электронов; и VASIMR, нагревающий плазму радиочастотным полем. Разработанный в JPL литиевый магнитно-плазменный двигатель (MPD) использует мощный электрический разряд в газе и магнитные поля для разгона плазмы, генерируя плотную плазму с высокой силой тяги в импульсном или непрерывном режиме. Это делает его более подходящим для маневров, чем двигатели с микротягой, используемые для длительных перелетов.

Во время испытаний в вакуумной камере длиной 8 метров двигатель прошёл пять циклов зажигания. Вольфрамовый электрод в центре камеры раскалился до 5000 градусов по Фаренгейту (около 2800 °C), испуская яркое белое свечение. Инженерам пришлось преодолеть экстремальные тепловые нагрузки, чтобы обеспечить стабильную работу установки — ключевое условие для долгих межпланетных путешествий.

Почему же в качестве рабочего тела выбран именно литий? Он имеет низкий потенциал ионизации и легко превращается в плазму при сравнительно низких температурах (около 1600 °C), что экономит энергию. Для сравнения, ксенон, обычно используемый в ионных двигателях, хотя и тяжелый, требует высокого напряжения для ионизации и очень дорог. Литий также эффективно защищает электроды от эрозии за счет осаждения тонкой пленки, а его расплавленное состояние позволяет компактно хранить запас рабочего тела без больших газовых баллонов.

Конечная цель разработчиков — увеличить мощность каждого двигателя до 500–1000 киловатт, а для пилотируемого полёта на Марс потребуется до 4 мегаватт суммарной мощности. Это означает, что несколько таких двигателей должны будут надёжно работать более 23 000 часов. Наиболее перспективным источником энергии для них считается ядерная установка. В таком гибриде ядерный реактор вырабатывает тепло, которое преобразуется в электричество, питая двигатель и обеспечивая мегаваттную мощность для длительных миссий. Это позволит существенно уменьшить стартовую массу корабля и взять больше полезного груза. Однако с этим связаны серьезные риски: радиационное загрязнение, требующее активной защиты и отвода тепла, опасность аварии при запуске, сложность управления реактором в невесомости, а также необходимость в сверхпроводящих магнитах для мощных MPD-двигателей.

В течение последних двух с половиной лет проект развивался совместными усилиями JPL, Принстонского университета и Исследовательского центра Гленна. Финансирование идёт через программу NASA по ядерной электрической тяге. Учёные называют успешные 120-киловаттные испытания «огромным моментом» и «началом серьёзной работы над масштабированием технологии», которая однажды доставит американского астронавта на Красную планету.

❮ ❯

Тираннозавры оказались не только хищниками, но и падальщиками

Новое исследование, опубликованное в журнале Evolving Earth, переворачивает традиционное представление о тираннозаврах как о беспощадных хищниках. Учёные из Орхусского университета (Дания) выяснили, что эти динозавры не гнушались и падалью. Анализ окаменелой плюсневой кости крупного тираннозавра возрастом более 75 миллионов лет показал, что более мелкие сородичи доедали останки до последних кусочков, включая кости. Это ставит под сомнение образ тираннозавров как исключительно активных охотников.

Руководительница исследования, магистрантка геонаук Жозефин Нильсен, использовала передовое 3D-сканирование для изучения кости. На ней она обнаружила 16 чётких следов укусов, оставленных зубами другого, более мелкого тираннозавра. «Я проанализировала глубину, угол и расположение следов в виртуальной 3D-среде и могу документально подтвердить, что эти отметины не случайны», — пояснила Нильсен. Такая точность стала возможной благодаря цифровой модели и 3D-печатной копии кости, что позволило избежать повреждений при транспортировке оригинала.

Особый интерес представляет то, что следы укусов находятся на ступне — части тела, где почти нет мяса. Это свидетельствует о том, что тираннозавры «убирали» остатки старой туши, буквально обгладывая кости. «Поскольку отметины расположены на стопе, где почти нет мяса, это говорит о том, что динозавр „доедал“ последние останки старой туши», — добавила Нильсен. Такой подход указывает на то, что тираннозавры не тратили ресурсы зря и могли питаться даже жёсткими костями на поздних стадиях разложения.

Исследование также демонстрирует, как современные цифровые инструменты революционизируют палеонтологию. Используя систематическую классификацию укусов (CM), учёные смогли объективно охарактеризовать каждый след — от лёгких касаний до глубоких дробящих укусов. «Теперь мы можем извлекать детальную информацию о поведении динозавров из довольно мелких следов», — отметила Нильсен. Эта работа, поддержанная канадским палеонтологом Тайей Винберг-Хенцлер и куратором музея Денвером Фаулером, позволяет глубже понять экологию и пищевые привычки тираннозавров, превращая палеонтологию в настоящее детективное расследование.

❮ ❯

Ген «домашнего хозяйства» улучшает качество ягод без вреда для роста

Долгое время улучшение качества фруктов без нарушения нормального роста растений считалось сложной задачей в сельском хозяйстве. Однако новое исследование показывает, что этот баланс может быть достигнут проще, чем предполагалось. Ученые обнаружили, что активация консервативного «домашнего» гена способна одновременно повысить пищевую ценность и улучшить вкусовые свойства плодов.

«Домашние» гены — это те, что постоянно работают во всех клетках растения, обеспечивая фундаментальные процессы жизнедеятельности: синтез энергии, поддержание структуры клеток, репликацию ДНК и базовый метаболизм. Неожиданно именно один из таких генов показал специфические и ценные эффекты для качества ягод.

Увеличив экспрессию гена, связанного с транспортной РНК (тРНК) — фермента tRNA-IPT, который является ключевым на первом этапе биосинтеза цитокининов, — исследователи добились повышения уровня антоцианов и терпеноидов. В отличие от других цитокининовых генов, именно tRNA-IPT обеспечивают пул изопентениладениновых цитокининов, напрямую регулирующих деление клеток и развитие тканей плода, что критично для его размера и качества. При этом никаких изменений в росте растений, размере или сахаристости плодов зафиксировано не было. Результаты указывают на неожиданную роль генов, обычно ассоциируемых с базовым клеточным обслуживанием, и открывают новые возможности для влияния на ключевые метаболические признаки плодов.

Антоцианы и терпеноиды необходимы для цвета, вкуса и аромата плодов, а также для их питательной ценности. Однако попытки повысить их содержание часто приводят к нежелательным побочным эффектам, поскольку производство этих веществ тесно связано с растительными гормонами. Ученые обратили внимание на малоизученную группу цитокинин-связанных генов — изопентенилтрансфераз тРНК-типа.

Исследователи из Нанкинского сельскохозяйственного университета и Коннектикутского университета, опубликовавшие работу в журнале Horticulture Research, изучали эту возможность на лесной землянике. Они сосредоточились на гене FveIPT2, относящемся к «домашним». Растения с повышенной активностью этого гена показали заметное улучшение качества плодов: содержание антоцианов и терпеноидов значительно выросло, при этом различий в росте, размере или сахаристости по сравнению с контрольными растениями не наблюдалось.

Кроме того, изменился аромат ягод: соединения с приятными цветочными нотами, такие как линалоол, стали более обильными, а вещества с резким смолистым запахом снизились. «Это исследование показывает, что гены, которые мы обычно считаем «домашними», могут оказывать неожиданно специфические и ценные эффекты», — отмечают авторы работы. Результаты делают FveIPT2 перспективной мишенью для улучшения качества не только земляники, но и других культур, открывая новые стратегии селекции, позволяющие сохранить продуктивность без ущерба для питательных свойств и вкуса.

❮ ❯

Дубы откладывают весну, чтобы морить гусениц голодом

В весеннем лесу синхронизация — ключ к выживанию. Многие насекомые, особенно гусеницы, вылупляются именно тогда, когда листья деревьев ещё нежные и полны питательных веществ. Такое идеальное совпадение даёт им мгновенный доступ к еде. Но дубы нашли неожиданный способ дать отпор: если в один год дерево пережило сильное нашествие, следующей весной оно задерживает распускание листьев примерно на три дня. Для гусениц, которые вылупляются к этому моменту, листья всё ещё заперты в почках — и им просто нечего есть.

Эта задержка критична: три дня — это порог фенологического сдвига, который делает листву недоступной для молодых личинок. Если гусеницы выходят из яиц позже этого срока, они не успевают начать питание до момента, когда листья деревьев достигают фазы с максимальным содержанием дубильных веществ (таннинов). Эти соединения делают листву менее питательной и более токсичной, что резко снижает выживаемость вредителей и сокращает ущерб от объедания листвы примерно на 55%. Задержка менее трех дней обычно не дает такого защитного эффекта.

Такие данные представила международная группа учёных в журнале Nature Ecology & Evolution. «Тактика отсрочки работает для дуба лучше, чем химическая защита, например, горькие дубильные вещества в листьях, — объясняет доктор Сумен Маллик из Университета Вюрцбурга. — Производство большего количества таннинов потребовало бы от дерева огромных энергетических затрат».

«Это открытие принципиально меняет наше прежнее понимание начала весны в лесу», — подчёркивает исследователь. Оказывается, деревья могут корректировать сроки распускания не только в зависимости от температуры и погоды, но и от биологических угроз, таких как вспышки численности насекомых. Чтобы выявить эти закономерности, учёные объединили экологические наблюдения с передовыми спутниковыми технологиями. Вместо точечных наземных замеров они отслеживали территорию в 2 400 квадратных километров в Северной Баварии с помощью радарных спутников Sentinel-1. За пять лет (2017–2021) исследователи собрали 137 500 наблюдений с разрешением 10×10 метров на пиксель — примерно размер одной кроны. Всего проанализировали 27 500 пикселей на 60 лесных участках.

Ключевым годом для проверки гипотезы стал 2019-й, когда регион поразила масштабная вспышка непарного шелкопряда. «Радары зафиксировали, какие именно деревья были объедены и как они отреагировали на следующий год», — рассказывает профессор Йорг Мюллер, соавтор исследования. Спутники особенно ценны тем, что способны получать точные данные о кронах даже через плотную облачность. Задержка, вызванная насекомыми, проявляется как резкое и синхронное падение обратного рассеяния (backscatter) в пределах однородного лесного массива в течение нескольких дней. Для разделения задержек, вызванных погодными аномалиями и нашествиями, применяли методы машинного обучения, обучая модель на исторических данных с известными вспышками и погодными эпизодами.

Эти результаты объясняют, почему леса не всегда зеленеют так рано, как можно было бы ожидать при потеплении. Однако изменение климата может нарушить этот механизм: потепление зим и ранние весны ускоряют развитие яиц непарного шелкопряда, смещая выход гусениц на более ранние сроки, в то время как распускание почек деревьев может задерживаться из-за возвратных заморозков или сдвига фотопериода. В таких условиях естественная задержка в три дня теряется — гусеницы получают доступ к свежей, ещё не защищенной листве, что приводит к массовым вспышкам численности. Аномально теплые зимы также сокращают период гибели яиц от холода.

Данный вывод важен для охраны природы, так как многие существующие модели учитывают лишь климатические факторы и упускают взаимодействие между растениями и насекомыми. Деревья находятся в балансе: более тёплые условия подталкивают их к более раннему росту листьев, а давление вредителей — к задержке. Преимущество такой стратегии в её гибкости: дубы откладывают распускание только после реальных нашествий, что не даёт насекомым приспособиться к изменениям. «Эта динамичная борьба — пример высокой устойчивости и адаптивности леса в меняющемся мире», — заключает профессор Андреас Принцинг из Университета Ренна. В будущих исследованиях учёные планируют изучить эти механизмы ещё детальнее.

❮ ❯

ИИ знал ответы, но не понимал вопросов

В июле 2025 года журнал Nature представил модель искусственного интеллекта под названием «Центавр». Разработанная на основе языковых моделей и настроенная с помощью психологических экспериментов, она успешно справилась с 160 когнитивными тестами: от принятия решений до исполнительного контроля. Многие эксперты посчитали это прорывом на пути к созданию ИИ, способного моделировать человеческое мышление.

Однако новое исследование, опубликованное в National Science Open, ставит под сомнение эти достижения. Учёные из Чжэцзянского университета утверждают, что успех «Центавра» связан с переобучением — модель не понимала суть задач, а просто запоминала шаблоны ответов. В одном из тестов ей заменили описание задания на фразу «Пожалуйста, выберите вариант А», но она продолжила давать «правильные» ответы из исходного набора данных.

Это напоминает студента, который блестяще сдаёт экзамены, зазубрив формат вопросов, но не разбираясь в материале. Такое поведение подчёркивает главную проблему современных языковых моделей: их «чёрный ящик» не позволяет понять, как они приходят к результатам. Поэтому тщательное и разнообразное тестирование становится критически важным для оценки реальных способностей ИИ.

Главный же вывод исследования касается языкового понимания. «Центавр» не умеет распознавать намерения, стоящие за вопросами, а лишь манипулирует статистическими паттернами. Учёные подчёркивают: именно понимание языка, а не просто подбор ответов, — самое серьёзное препятствие на пути к ИИ, способному моделировать человеческое познание.

❮ ❯

Учёные создали «оптические смерчи» в микроскопических ловушках

Исследователи из Варшавского университета, Военного технологического университета и Университета Клермон-Овернь впервые заставили свет закручиваться наподобие торнадо внутри крошечной структуры. Это достижение объединяет квантовую механику, материаловедение и оптику, открывая путь к созданию миниатюрных источников света со сложной формой. Такие устройства могут упростить и масштабировать технологии оптической связи и квантовых вычислений.

Вдохновение авторы черпали из атомной физики, где электроны занимают разные энергетические состояния, но теперь аналогичные «ловушки» создали для фотонов с помощью жидких кристаллов. Ключевым элементом стали особые дефекты — тороны, которые выглядят как туго скрученные спирали, напоминающие ДНК, замкнутые в кольцо наподобие пончика. Эти структуры работают как микроскопические оптические резонаторы, удерживающие свет.

Учёным удалось воссоздать аналог магнитного поля для фотонов, которые в обычных условиях на него не реагируют. Для этого использовалась пространственно-переменная двулучепреломляемость жидкого кристалла, заставляющая свет изгибаться по орбитам, как электроны в циклотроне. Впервые исследователи получили свет с орбитальным угловым моментом в основном энергетическом состоянии — самом стабильном и легко накапливающем энергию.

Для проверки результата в систему добавили лазерный краситель — свет начал вращаться и проявлять свойства лазерного излучения с когерентностью и определённой энергией. «Мы заставили фотоны вести себя как кварки», — отмечают учёные. Открытие доказывает, что самоорганизующиеся материалы могут заменить сложную нанотехнологию при создании фотонных устройств, что обещает более простые и масштабируемые решения для квантовых технологий будущего.

❮ ❯

Учёные: эволюция повторяет одни и те же гены 120 миллионов лет

Международная группа исследователей из Йоркского университета и Института Сэнгера обнаружила, что эволюция бабочек и мотыльков из южноамериканских тропических лесов уже 120 миллионов лет использует одни и те же генетические «шпаргалки». Несмотря на то что эти виды лишь отдалённо родственны, многие из них обладают удивительно похожими цветными узорами на крыльях, которые служат предупреждением для хищников. Это явление называется мимикрией, и оно натолкнуло учёных на мысль, что эволюция может быть более предсказуемой, чем считалось раньше.

Чтобы выяснить, какие гены контролируют эти общие окрасы, команда изучила семь далёких друг от друга видов. Оказалось, что и бабочки, и мотыльки снова и снова полагаются на одни и те же гены — ivory и optix — для создания почти идентичных предупредительных цветов. При этом сами гены не менялись: эволюция воздействовала на регуляторные элементы — «переключатели», которые включают и выключают гены в нужный момент. У бабочек эти переключатели изменялись схожим образом, а у мотыльков учёные обнаружили неожиданный поворот — механизм инверсии (переворот большого фрагмента ДНК), который очень напоминает стратегию одного из видов бабочек.

Профессор Канчон Дасмахапатра из Йоркского университета пояснил: «Конвергентная эволюция, когда неродственные виды независимо развивают одинаковые признаки, широко распространена, но редко удаётся изучить её генетическую основу. Исследуя семь линий бабочек и одного дневного мотылька, мы показали, что эволюция может быть удивительно предсказуемой. Эти насекомые используют одни и те же генетические трюки снова и снова, чтобы получать похожие окрасы, ещё со времён динозавров». Результаты опубликованы в журнале PLoS Biology.

Понимание того, что эволюция часто следует установленным генетическим путям, может помочь учёным предсказывать, как виды будут реагировать на изменение климата или другие перемены в окружающей среде. Если природа склонна переиспользовать одни и те же биологические решения, то прогнозирование будущих адаптаций может стать гораздо более достижимой задачей, чем считалось ранее. Как подчеркнула профессор Джоана Мейер, эти предупредительные окраски особенно эффективны, ведь птицы быстро учатся избегать ядовитую добычу, а другим видам выгодно копировать такие же цвета. И всё это благодаря удивительно стабильной генетической основе, сохраняющейся на протяжении 120 миллионов лет.

❮ ❯

Открыт новый способ создания квантовой материи переменными магнитными полями

Исследователи из Калифорнийского политехнического университета (Cal Poly) обнаружили, что изменяющиеся во времени магнитные поля способны порождать принципиально новые формы квантовой материи, не существующие в статичных материалах. Работа под руководством лектора факультета физики Яна Пауэлла и студента Луиса Бухалтера опубликована в престижном журнале Physical Review B. Ученые продемонстрировали, что зависящие от времени магнитные поля могут генерировать квантовые состояния со свойствами, не имеющими аналогов в неизменных материалах.

Ключевой вывод исследования заключается в том, что полезные квантовые свойства зависят не только от состава материала, но и от того, как он «возбуждается» во времени. Периодическое изменение магнитного поля создает так называемые «управляемые квантовые фазы», которые невозможно получить в статике. Этот подход, известный как «инженерия Флоке», позволяет проектировать более стабильные квантовые системы, менее уязвимые к шумам и дефектам — именно эти помехи являются главным камнем преткновения для развития квантовых технологий.

Наиболее прямая прикладная ценность работы связана с квантовыми вычислениями и симуляцией. По словам Пауэлла, практическое влияние на такие области, как фармацевтика, финансы или аэрокосмическая промышленность, будет косвенным, но оно внесет вклад в долгосрочное создание более совершенных квантовых устройств. Следующие шаги включают экспериментальную проверку теории и адаптацию результатов для реальных квантовых платформ.

Исследователи также выявили математический организующий принцип, который отражает закономерности, встречающиеся в квантовых системах более высокой размерности. Это указывает на то, что относительно простые системы под воздействием изменяющихся условий могут открыть путь к изучению более сложной квантовой физики. Луис Бухалтер, планирующий продолжить обучение в магистратуре Вашингтонского университета, отмечает, что работа демонстрирует мощь инженерии Флоке и вдохновляет на дальнейшие исследования управляемой квантовой материи.

❮ ❯

Проект ДНК Леонардо: тайны гения на генном уровне

Международный проект DNA Project, возглавляемый исследователями из ассоциации «Наследие Леонардо да Винчи» в Винчи, делает шаг к разгадке биологических основ гениальности Леонардо. Новая книга «Genìa Da Vinci. Генеалогия и генетика ДНК Леонардо» объединяет 30 лет исследований, восстанавливая фамильное древо художника, которое простирается до 1331 года. Это древо насчитывает 21 поколение и более 400 персон, что впервые позволяет ученым подойти к полной реконструкции генетического профиля великого мастера.

С помощью архивных записей и исторических документов исследователи выявили 15 живых потомков по мужской линии, ведущих род от отца Леонардо и его сводного брата Доменико Бенедетто. Ключевым инструментом в этой работе стал анализ Y-хромосомы — одной из двух половых хромосом, присутствующей только у мужчин и передающейся от отца к сыну почти без изменений. Исследование Y-хромосомы у шести из этих потомков, проведенное антропологом Давидом Карамелли и судебным экспертом Еленой Пили, подтвердило непрерывную мужскую линию как минимум на 15 поколений. Этот прорыв стал ключом к дальнейшим генетическим исследованиям.

Параллельно археологи обнаружили семейную гробницу да Винчи в церкви Санта-Кроче в Винчи, где, как полагают, покоятся останки деда Антонио, дяди Франческо и нескольких сводных братьев Леонардо. Извлеченные фрагменты костей уже проходят палеогеномное тестирование, хотя потребуются дополнительные анализы для проверки сохранности ДНК. Если Y-хромосома из этих останков совпадет с ДНК живых потомков, это станет неопровержимым доказательством связи.

Проект, координируемый с 2016 года Рокфеллеровским университетом в Нью-Йорке, объединяет Институт имени Дж. Крейга Вентера и Флорентийский университет. Институт Вентера известен прорывными достижениями в геномике, включая создание первой синтетической бактериальной клетки. «Наша цель — сделать возможными научные исследования его ДНК», — говорит Алессандро Веццози. Джесси Аузубел из Рокфеллеровского университета добавляет: «Даже крошечный отпечаток пальца на странице может содержать клетки для секвенирования», подчеркивая, как биология стирает границы между непознаваемым и неизвестным.

Книга выходит далеко за рамки генетики, предлагая детальное исследование мира Леонардо в 21 главе. Ученые идентифицировали семь фамильных домов да Винчи и две собственности, унаследованные художником от дяди Франческо. Особый интерес вызвал рисунок углем на каминной полке в Винчи — фантастическое существо «Единорог-Дракон», чьи элементы предвосхищают более поздние полетные исследования Леонардо. Местные власти готовят детальную экспертизу этого произведения, которое может оказаться ранней работой мастера.

Исследователи обращают внимание и на собственные размышления Леонардо о наследственности: художник, возможно, предвосхитил идеи эпигенетики, изучая связь природы, эмоций и судьбы. Эпигенетика изучает изменения в активности генов, происходящие без изменения последовательности ДНК под влиянием окружающей среды, питания и образа жизни. «Леонардо задавался вопросом о происхождении человеческой жизни не только биологически», — поясняет Агнесса Сабато. В своих заметках он отмечал, что природа сама формирует организм через воздействие силы и времени, что перекликается с современным пониманием того, как внешние факторы могут изменять экспрессию генов. Если ученым удастся извлечь достаточно генетического материала, они надеются раскрыть детали биологических особенностей Леонардо, что станет важной вехой как для науки, так и для культурной истории.

❮ ❯

Аминокислота аргинин может стать новым средством против болезни Альцгеймера

Исследование, опубликованное в журнале Neurochemistry International, показало, что аргинин — природная аминокислота, известная своей безопасностью — способен замедлять накопление токсичных белков бета-амилоида в лабораторных моделях болезни Альцгеймера. Ученые из Университета Киндай и других японских институтов обнаружили, что аргинин работает как «молекулярный шаперон», помогая белкам сохранять правильную форму, что предотвращает образование вредных агрегатов.

В ходе экспериментов исследователи сначала продемонстрировали, что аргинин блокирует формирование особенно опасных агрегатов белка Aβ42 — причем эффект усиливался с увеличением дозировки. Затем они проверили действие аминокислоты на живых организмах: на плодовых мушках с мутацией Arctic, вызывающей агрегацию амилоида, и на мышах с тремя семейными мутациями болезни Альцгеймера. Эти модели адекватно воспроизводят ключевые патологические процессы: у мушек мутация Arctic вызывает раннее накопление токсичных олигомеров, имитируя патологию человека, а у мышей три семейные мутации приводят к амилоидозу, когнитивным нарушениям и нейровоспалению, что позволяет изучать механизмы нейродегенерации и тестировать терапию в короткие сроки. В обоих случаях прием аргинина значительно снижал накопление токсичных белков и уменьшал их вредное воздействие на клетки.

Особенно обнадеживающими оказались результаты на мышах: аргинин не только сокращал количество амилоидных бляшек в мозге, но и снижал уровень растворимых токсичных форм Aβ42. Мыши, получавшие аминокислоту, лучше справлялись с поведенческими тестами, а в их мозге снижалась активность генов, связанных с воспалением. Это указывает, что аргинин может защищать нервные клетки сразу по нескольким механизмам — и от агрегации белков, и от сопутствующего нейровоспаления.

Профессор Ёситака Нагаи, руководивший исследованием, подчеркивает, что аргинин уже разрешен к применению в клинической практике, в том числе в Японии, и стоит недорого. Это делает его идеальным кандидатом для «перепрофилирования» — использования существующих лекарств для новых целей. В отличие от разработки новых препаратов, аргинин может быстрее попасть в клинические испытания, но пока необходимы дополнительные исследования для подтверждения его эффективности на людях. Стоит учитывать, что длительное применение аргинина в качестве пищевой добавки может вызывать вздутие живота, диарею, тошноту и аллергические реакции. Противопоказания включают герпес, почечную недостаточность, низкое артериальное давление и одновременный прием некоторых лекарств, например нитратов, а высокие дозы способны нарушить электролитный баланс.

Это открытие дает надежду миллионам людей во всем мире: простая и доступная аминокислота может стать частью стратегии профилактики или лечения болезни Альцгеймера. Ученые отмечают, что работа пока находится на ранней стадии, но результаты уже показывают, что подходы, основанные на естественных соединениях, способны замедлить ключевые патологические процессы в мозге. Следующий шаг — определить безопасные и эффективные дозировки для человека.

❮ ❯

Малярия не просто убивала древних людей, а формировала нашу эволюцию

Новое научное исследование переворачивает традиционные представления о том, как человечество расселялось по Африке. Ученые из Института геоантропологии Макса Планка и Кембриджского университета выяснили, что малярия — одна из древнейших болезней человечества — была не просто препятствием для древних людей, а мощным фактором, определившим, где они могли жить и как развивались. Вместо того чтобы руководствоваться только климатом, предки современных людей избегали регионов с высоким риском заражения этой инфекцией.

Исследователи создали модель распространения малярии в Африке в период от 74 тысяч до 5 тысяч лет назад, сочетая данные о палеоклимате, ареалах обитания комаров-переносчиков и эпидемиологии. Результаты показали, что территории с высокой вероятностью заражения Plasmodium falciparum — самой смертоносной формой малярии — оставались практически незаселенными. Люди либо обходили эти места стороной, либо не могли в них выживать.

Такое избегание опасных зон привело к тому, что древние популяции оказались разобщенными на протяжении десятков тысяч лет. Эта географическая изоляция влияла на то, какие группы встречались друг с другом, смешивались и обменивались генами, что в итоге отразилось на генетическом разнообразии современного человечества. Ученые подчеркивают: малярия не просто убивала — она направляла человеческую эволюцию.

Ранее роль болезней в глубокой древности было трудно изучать из-за отсутствия древних образцов ДНК. Однако новая методика позволила впервые доказать, что паразиты и инфекции были такими же важными факторами эволюции, как климат или географические барьеры. Это меняет наш взгляд на предысторию человечества: не только природные условия, но и микроскопические враги формировали то, кем мы стали.

❮ ❯

Квантовая неопределенность: время может иметь скрытый изъян

Физики обнаружили потенциальный дефект в природе времени, связанный с альтернативными интерпретациями квантовой механики — моделями квантового коллапса. В отличие от стандартной теории, где волновая функция системы коллапсирует только при измерении, эти модели предполагают, что коллапс может происходить спонтанно. Исследование, опубликованное в Physical Review Research и поддержанное Фондом фундаментальных вопросов, изучает, могут ли такие спонтанные коллапсы накладывать фундаментальное ограничение на точность измерения времени.

Работа сосредоточена на двух ведущих моделях: модель Диози-Пенроуза, связывающая коллапс с гравитацией, и модель непрерывной спонтанной локализации (CSL). Ученые установили количественную связь между CSL и гравитационными флуктуациями в пространстве-времени. Это означает, что если модели коллапса верны, то само время содержит inherent неопределенность, задающую максимально возможную точность для любых часов — даже самых совершенных атомных.

Ведущий автор Николя Бортолотти, аспирант Научно-исследовательского центра Энрико Ферми в Риме, успокаивает: «Наши расчеты показали, что эта неопределенность на много порядков меньше, чем может зафиксировать современная техника». Соавтор Каталина Курчану добавляет: «Для повседневного хронометража и даже для самых точных атомных часов это не имеет никаких практических последствий». Таким образом, работа подтверждает надежность современных эталонов времени.

Главная ценность исследования — в создании моста между абстрактной квантовой теорией и наблюдаемой реальностью. Оно наводит мост между квантовой механикой и общей теорией относительности: если в квантовой теории время — внешний параметр, то в гравитации время пластично, искривляется массой и энергией. Если коллапсы действительно связаны с гравитацией, то будущие сверхточные эксперименты смогут либо подтвердить эту фундаментальную связь, либо опровергнуть необычные идеи о природе времени.

❮ ❯

Ученые впервые детально засняли ионизацию при лазерном ударе

Исследователи из Гельмгольц-центра в Дрездене-Россендорфе (HZDR) впервые смогли зафиксировать процесс ионизации, возникающий при взаимодействии мощных лазерных импульсов с веществом, с беспрецедентной детализацией. Результаты их работы, опубликованные в Nature Communications, открывают новые возможности для понимания экстремальных состояний материи и улучшения диагностики в исследованиях лазерного термоядерного синтеза. Когда сверхмощные лазерные вспышки попадают на материал, они выбивают электроны из атомов, создавая плазму — чрезвычайно горячее состояние, состоящее из заряженных частиц.

Для проведения эксперимента команда объединила два передовых лазерных комплекса: рентгеновский лазер на свободных электронах и высокоинтенсивный оптический лазер ReLaX. Оба использовались на экспериментальной станции HED-HiBEF, расположенной в Европейском рентгеновском лазере на свободных электронах (European XFEL) недалеко от Гамбурга. Ионизация происходит невероятно быстро — за пикосекунды, то есть за триллионные доли секунды, поэтому исследователям потребовались лазерные импульсы еще короче: продолжительностью всего 25-30 фемтосекунд.

В ходе эксперимента мощный лазерный импульс ударил по тончайшей медной проволоке — примерно в семь раз тоньше человеческого волоса — создавая на крошечной области мощность около 250 триллионов мегаватт на квадратный сантиметр в течение кратчайшего мгновения. Выбор меди не случаен: ионы Cu²⁺ обладают простой электронной конфигурацией, что делает их спектр легко предсказуемым и интерпретируемым, а высокая интенсивность спектральных линий в рентгеновском диапазоне позволяет четко фиксировать процессы. Такие условия обычно встречаются только в экстремальных космических объектах, например, возле нейтронных звезд или при гамма-всплесках. Проволока мгновенно испарилась, образовав плазму с температурой в несколько миллионов градусов, при этом атомы меди потеряли множество электронов.

Затем исследователи использовали второй импульс — зондирующий, полученный от European XFEL, который испускал интенсивный поток жестких рентгеновских лучей. Анализируя взаимодействие этих лучей с плазмой, ученые смогли создать серию покадровых снимков, как в замедленной съемке. Рентгеновские импульсы были настроены на взаимодействие с ионами Cu²²⁺ — атомами меди, потерявшими 22 электрона — через процесс резонансного поглощения при энергии фотона 8,2 килоэлектронвольта.

Измерения показали четкую последовательность событий: ионы Cu²²⁺ начали формироваться сразу после лазерного удара, достигли пика примерно через 2,5 пикосекунды, а затем начали постепенно исчезать по мере рекомбинации. Компьютерное моделирование помогло понять, что начальный импульс выбивает лишь несколько электронов, после чего эти высокоэнергетические частицы распространяются сквозь материал подобно волне, выбивая дополнительные электроны из соседних атомов. Примерно через десять пикосекунд высокозаряженные ионы полностью исчезают.

Эти открытия имеют прямое значение для исследований лазерного термоядерного синтеза, который также основан на нагреве плазмы лазерами и возникающих электронных волнах. В таких установках мишень из дейтерия и трития нагревается и сжимается лазерами, создавая горячую плазму с многозарядными ионами, а зафиксированные в эксперименте процессы — например, захват электронов или излучение рентгеновских переходов — используются для диагностики плотности и температуры плазмы, что критически важно для контроля термоядерных реакций. Благодаря полученным данным ученые смогут уточнить компьютерные модели этих процессов, что необходимо для создания эффективных и надежных термоядерных реакторов в будущем. «Этот эксперимент демонстрирует мощь наших лазеров и открывает путь для будущих установок лазерного синтеза», — подчеркивает доктор Ульф Цастрау из European XFEL.

❮ ❯

Неожиданная связь: мышцы живота помогают очищать мозг

Ученые сделали удивительное открытие: наш мозг гораздо теснее связан с телом, чем считалось ранее. Согласно исследованию, опубликованному 27 апреля в журнале Nature Neuroscience, при сокращении мышц живота создается давление, которое передается на спинной мозг и вызывает легкое смещение мозга внутри черепа. Это крошечное движение, как выяснилось, играет важнейшую роль в циркуляции спинномозговой жидкости, помогая удалять из мозга токсичные отходы, такие как бета-амилоидные бляшки и гиперфосфорилированные тау-белки, накопление которых является ключевым фактором развития болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваний.

Профессор Патрик Дрю из Университета Пенсильвании, один из авторов работы, сравнил этот процесс с работой гидравлической системы, где мышцы живота выступают в роли насоса. Даже самые простые действия — напрячь пресс перед тем, как встать, или сделать шаг — создают необходимый эффект. Давление передается через венозную сеть, соединяющую брюшную полость с позвоночным каналом, что и заставляет мозг слегка двигаться.

Новое открытие дополняет понимание глимфатической системы — пути очистки мозга, открытого в 2012 году. В классической модели спинномозговая жидкость (СМЖ) циркулирует от хориоидальных сплетений желудочков через систему желудочков в субарахноидальное пространство, откуда всасывается в венозные синусы. Однако глимфатическая система работает иначе: СМЖ движется по периваскулярным каналам вокруг артерий, смешивается с интерстициальной жидкостью, собирает отходы и выводится через периваскулярные пространства вен и лимфатические сосуды твердой мозговой оболочки. И теперь выясняется, что мышцы живота могут усиливать этот процесс.

Чтобы подтвердить свою гипотезу, исследователи провели серию экспериментов на мышах, используя передовые методы визуализации, включая двухфотонную микроскопию. Эта технология флуоресцентной визуализации использует низкоэнергетические инфракрасные импульсы для возбуждения красителей только в фокальной точке, что позволяет проникать вглубь тканей до 1 мм с минимальным повреждением. С ее помощью ученые могут в реальном времени наблюдать динамику отдельных нейронов, синапсов и глии в живом мозге лабораторных животных через краниальное окно, что недоступно для обычных микроскопов из-за рассеивания света и фототоксичности.

Исследователи заметили, что мозг начинал смещаться еще до того, как животное совершало движение, сразу после того, как напрягались мышцы живота. Для чистоты эксперимента ученые также оказывали легкое контролируемое давление на животы мышей под наркозом — и мозг двигался без каких-либо других действий.

Поскольку ни один метод визуализации не мог показать движение спинномозговой жидкости с достаточной детализацией, команда создала компьютерные симуляции. Моделируя мозг как «грязную губку», исследователи смогли проследить, как давление от мышц живота заставляет жидкость проходить через крошечные пространства мозговых складок, вымывая отходы. Франческо Костанцо, руководивший моделированием, отметил, что похожим образом мы отжимаем губку, чтобы очистить ее.

Хотя ученым предстоит выяснить, насколько эти результаты применимы к человеку, выводы уже сейчас вдохновляют. Оказывается, обычная повседневная активность — ходьба или даже простое напряжение мышц живота — может напрямую влиять на здоровье мозга, помогая удалять вредные вещества. Это может снизить риск развития нейродегенеративных заболеваний, связанных с накоплением токсинов, а значит, каждое наше движение — это вклад в ясность ума на долгие годы.

❮ ❯

Ученые нашли «клеточный пылесос» для очистки мозга от бляшек Альцгеймера

Исследователи из Медицинского колледжа Бейлора в США обнаружили, что активация звездчатых клеток мозга — астроцитов — может эффективно удалять токсичные амилоидные бляшки, характерные для болезни Альцгеймера, и одновременно сохранять когнитивные способности. Ключевую роль в этом процессе играет белок Sox9, уровень которого повышается при старении. Ученые выяснили, что увеличение концентрации Sox9 заставляет астроциты активнее поглощать и выводить патологические отложения, словно работая как «клеточный пылесос».

Астроциты — это вспомогательные клетки мозга, отвечающие за коммуникацию между нейронами, хранение памяти и поддержание нормальной работы нервной системы. С возрастом их функции существенно меняются, однако до сих пор было неясно, как эти изменения связаны с нейродегенерацией. «Мы хотели понять, как астроциты ведут себя при старении и болезни Альцгеймера, — объясняет первый автор исследования доктор Дон-Джу Чой. — Sox9 управляет работой многих генов в стареющих астроцитах, поэтому мы сосредоточились именно на нем». В отличие от них, микроглия — иммунные клетки мозга — также играют важную роль в удалении амилоида, и их активация возможна через стимуляцию специфических рецепторов, например TREM2, с помощью препаратов-иммуномодуляторов или вакцин.

В эксперименте использовались мыши с уже развитыми симптомами Альцгеймера: у них были снижены память и способность распознавать объекты, а в мозге присутствовали амилоидные бляшки. Такой подход, по мнению ученых, точнее отражает состояние пациентов с этим заболеванием. Исследователи либо увеличивали, либо подавляли экспрессию гена Sox9 у мышей и в течение полугода отслеживали изменения в их когнитивных способностях.

Результаты оказались впечатляющими: снижение уровня Sox9 ускоряло накопление бляшек, упрощало структуру астроцитов и ослабляло их «очистительную» функцию. Повышение Sox9 давало обратный эффект: астроциты становились активнее, сложнее по строению и начинали массово удалять амилоидные отложения. Самые важные данные касались памяти — мыши с высоким уровнем Sox9 дольше сохраняли способность узнавать знакомые предметы и ориентироваться в пространстве.

«Повышение Sox9 заставляет астроциты буквально засасывать амилоидные бляшки, очищая мозг, — говорит ведущий автор доктор Бенджамин Денин. — Большинство современных методов лечения направлено на нейроны или пытается предотвратить образование бляшек. Наше исследование показывает, что усиление естественной способности астроцитов к уборке может быть не менее эффективным». Например, в США и некоторых других странах уже одобрены моноклональные антитела для удаления амилоида: адуканумаб (Aduhelm), леканемаб (Leqembi) и донанемаб (Kisunla). Эти препараты нацелены на агрегированный бета-амилоид, уменьшая количество бляшек, в то время как симптоматические средства, такие как донепезил, ривастигмин и мемантин, воздействуют на нейротрансмиттерные системы, улучшая когнитивные функции, но не замедляя прогрессирование болезни.

Хотя результаты, опубликованные в журнале Nature Neuroscience, получены на мышах, ученые считают их многообещающими для разработки новых методов борьбы с болезнью Альцгеймера. Теперь предстоит выяснить, работает ли аналогичный механизм в мозге человека и как его можно безопасно активировать. Если это удастся, астроциты станут мощным природным оружием против нейродегенерации.

❮ ❯

Механический вулкан XVIII века ожил спустя 250 лет

В Австралии впервые за 250 лет привели в действие механическое устройство, задуманное ещё в 1775 году для имитации извержения итальянского вулкана Везувий. Проект, основанный на концепции британского дипломата и вулканолога сэра Уильяма Гамильтона, воплотили в жизнь два студента-инженера Мельбурнского университета. Они использовали современные технологии, чтобы воспроизвести драматические световые эффекты и движение лавы, описанные в старинных чертежах.

Гамильтон, служивший послом в Неаполе в конце XVIII века, был очарован вулканами. Он разработал идею механического представления, вдохновившись акварелью итало-британского художника Пьетро Фабриса «Ночной вид потока лавы» (1771 год). Сохранившийся в библиотеке Бордо подробный эскиз помог современным инженерам восстановить конструкцию, однако до сих пор неизвестно, была ли построена оригинальная модель при жизни автора.

Студенты Синьюй (Жасмин) Сюй и Юцзи (Энди) Цзэн потратили три месяца, работая над проектом в учебной мастерской. Они заменили часовой механизм Гамильтона на электронные системы управления, лазерную резку дерева и акрила, а также программируемые светодиоды. Главной задачей было сохранить иллюзию: «Пришлось скрыть все технические элементы, чтобы свет и движение выглядели естественно», — поделился Цзэн.

Готовое устройство стало центральным экспонатом выставки «Большое путешествие» в библиотеке Байилье, где оно будет демонстрироваться до 28 июня 2026 года. Как отметил куратор проекта доктор Ричард Гиллеспи, реконструкция позволила студентам получить уникальный практический опыт и показала, как наука может увлекать людей, ведь мощь вулканов никогда не переставала вызывать всеобщий интерес.

❮ ❯

Ученые завершили крупнейшую 3D-карту Вселенной для изучения темной энергии

Международная группа ученых досрочно завершила создание самой подробной трехмерной карты Вселенной с помощью спектроскопического инструмента DESI. Этот мощный спектроскоп, установленный на 4-метровом телескопе в обсерватории Китт-Пик (США), работает как настоящий «космический 3D-сканер»: за один раз он собирает свет от 5000 галактик или квазаров с помощью массива оптоволоконных кабелей, управляемых роботами. Затем свет разделяется на спектры, что позволяет точно измерить красное смещение объектов — ключевой параметр для построения трехмерной карты Вселенной. Проект, рассчитанный на пять лет, не только выполнен раньше срока, но и собрал гораздо больше данных, чем планировалось. Теперь исследователи смогут использовать эту карту для изучения темной энергии — загадочной силы, которая, как считается, составляет около 68% космоса и заставляет пространство расширяться с ускорением, работая как антигравитация, в отличие от темной материи (около 27% Вселенной), которая притягивает всё своей гравитацией, склеивая галактики и скопления.

За пять лет наблюдений DESI зафиксировал более 47 миллионов галактик и квазаров, а также 20 миллионов звезд. Как отметил Пол Мартини, профессор астрономии Университета штата Огайо, эти измерения уже дали новое понимание того, как устроена Вселенная и как она менялась с течением времени. «DESI стал выдающимся примером международного сотрудничества, а его невероятно плодотворные научные результаты оказывают огромное влияние на все научное сообщество», — подчеркнул он.

Проект DESI объединил усилия более 900 исследователей из 70 учреждений под руководством Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли. Ученые из Университета штата Огайо сыграли ключевую роль в важнейших открытиях: от анализа первых результатов до выявления неожиданных изменений в поведении темной энергии. «Огайо внес самый большой вклад в создание приборов, организацию работы и аналитическую инфраструктуру среди всех университетских групп в проекте», — заявил Клаус Хоншайд, ведущий ученый по эксплуатации инструментов DESI.

Завершение обзора за пять лет не обошлось без трудностей. В 2022 году лесной пожар Контрас на несколько месяцев нарушил подачу электроэнергии и интернета в обсерватории на горе Китт-Пик. Несмотря на это, команда быстро восстановила работу и продолжила сбор данных. Эшли Росс, ведущий ученый по каталогам крупномасштабных структур DESI, отметила: «Благодаря творческим решениям неожиданных проблем, высококачественные данные, собранные каждую ночь, использовались для получения впечатляющих космологических результатов, которыми теперь славится DESI».

Измеряя красное смещение для миллионов объектов — эффект, при котором свет далеких галактик смещается в красную часть спектра из-за расширения Вселенной, — астрономы получили их точные расстояния, что превратило плоскую карту неба в объемную трехмерную модель, где каждый объект имеет координаты в пространстве и времени. С получением полного набора данных исследователи получили гораздо более прочную основу для проверки давних теорий о балансе между темной энергией и материей. Результаты могут привести к кардинальным изменениям в понимании устройства Вселенной и прогнозировании ее будущего. DESI уже собрал в шесть раз больше измерений галактик и квазаров, чем все предыдущие обзоры вместе взятые. Первые результаты полного пятилетнего исследования ожидаются в 2027 году, а обработка данных уже началась.

Хотя первоначальная миссия завершена, DESI продолжит наблюдения до 2028 года, сосредоточившись на труднодоступных областях неба для создания еще более детальной карты. Это позволит улучшить исследования близлежащих структур, таких как карликовые галактики и звездные потоки. «Расширение обзора значительно улучшит наши оценки космологических параметров и программу изучения темной материи», — добавил Хоншайд, подчеркнув, что все эти достижения стали возможны благодаря напряженной работе команды.

❮ ❯

Квантовые системы могут одновременно помнить и забывать

В классической физике с памятью всё просто: если будущее системы зависит только от её текущего состояния, она считается не имеющей памяти. Но квантовый мир оказался гораздо сложнее. Международная группа учёных из Финляндии, Италии и Польши обнаружила, что один и тот же квантовый процесс может одновременно быть как с памятью, так и без неё — в зависимости от того, как на него смотреть.

Исследователи, опубликовавшие свою работу в журнале PRX Quantum, показали, что два ключевых подхода к описанию квантовых систем дают разные ответы. Первый, восходящий к Шрёдингеру, отслеживает эволюцию квантовых состояний. Второй, заложенный Гейзенбергом, фокусируется на наблюдаемых величинах — том, что можно измерить в эксперименте.

Хотя оба описания приводят к одинаковым экспериментальным результатам, они по-разному проявляют память. Некоторые эффекты заметны только при анализе состояний, другие — лишь при изучении наблюдаемых. Это означает, что квантовая система может выглядеть как «забывчивая» в одном случае и как «помнящая всё» — в другом.

«Наше открытие показывает, что память — это не единое понятие, а явление, которое проявляется по-разному в зависимости от описания», — говорит ведущий автор исследования Федерико Сеттимо. Учёные подчёркивают, что эти результаты важны для квантовых технологий: понимание природы квантовой памяти помогает бороться с нежелательным шумом или, наоборот, использовать эффекты окружения в реальных устройствах.

❮ ❯

Студенты Гамбургского университета создали детектор тёмной материи

Группа студентов бакалавриата Гамбургского университета спроектировала и построила резонансный детектор для поиска аксионов — гипотетических сверхлёгких частиц, предсказанных теорией Печчеи–Квин для решения CP-проблемы сильного взаимодействия в квантовой хромодинамике. Согласно расчётам, аксионы могли рождаться в больших количествах в ранней Вселенной и, обладая слабым взаимодействием с обычным веществом, составлять значительную часть космического гало, что делает их одними из главных кандидатов на роль частиц тёмной материи. Исследование, опубликованное в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, доказывает, что даже небольшие эксперименты с ограниченными ресурсами способны продвигать науку в решении одной из самых сложных проблем физики. Несмотря на скромные масштабы, команда установила новые экспериментальные ограничения на свойства аксионов.

Проект финансировался через студенческий исследовательский грант, предоставленный университетским Hub for Crossdisciplinary Learning. Эта программа поддерживает самостоятельные исследования студентов в составе существующих научных групп. Нибиль Салама, один из авторов работы, отметил, что их команда работала в рамках группы MADMAX (Magnetized Disc and Mirror Axion Experiment) — международной коллаборации, базирующейся в основном в Германии, которая ищет аксионы тёмной материи в диапазоне масс 40–400 микроэлектронвольт с помощью диэлектрических дисков в сильном магнитном поле. Студенты пользовались опытом и поддержкой этой группы.

«Прелесть работы с тёмной материей, или аксионами, в том, что она, по нашим представлениям, присутствует повсюду в нашей галактике, — объяснил первый автор исследования Агит Акгюмюс. — Так что, по сути, где бы вы ни проводили эксперимент, у вас есть тёмная материя и вы можете с ней работать». Команда собрала компактную экспериментальную установку на основе резонансной полости из высокопроводящих материалов, интегрировав необходимую электронику и измерительные приборы.

После тщательной калибровки и сбора данных студенты не зафиксировали сигнала от аксионов, однако полученный результат позволил исключить аксионы с определёнными характеристиками в протестированном диапазоне масс — особенно те, которые сильнее взаимодействуют с фотонами. «Поиск аксионов подразумевает исследование широкого спектра возможных параметров, — добавил Акгюмюс. — Наш эксперимент охватывает лишь маленькую область с ограниченной чувствительностью, но это всё равно сужает пространство поиска». В мире существует несколько масштабных проектов по поиску тёмной материи: LZ и XENONnT ищут тяжёлые WIMP-частицы с помощью жидких ксеноновых детекторов, ADMX использует резонансный полостной метод для поиска аксионов, а космические телескопы, такие как Fermi-LAT, регистрируют сигналы в гамма-диапазоне. Есть и проекты по поиску лёгких частиц, например, CERN Axion Solar Telescope (CAST) ищет аксионы, рождающиеся в Солнце.

Во время рецензирования один из экспертов заметил, что, когда аксионы будут окончательно обнаружены и их свойства станут известны, такие установки могут стать гораздо доступнее — вплоть до использования в студенческих лабораториях. Салама рассказал, что им сказали: их эксперимент однажды может стать стандартным лабораторным занятием для студентов. «В каком-то смысле мы, возможно, предвосхитили это будущее, показав, что уже сейчас можно построить и запустить такой эксперимент в малом масштабе», — добавил он.

❮ ❯

Загадка обоняния разгадана: учёные создали первую карту запахов

Обоняние играет важнейшую роль в нашей повседневной жизни: оно предупреждает об опасности, обогащает вкус еды и тесно связано с памятью и эмоциями. Однако до недавнего времени учёные с трудом понимали, как этот орган чувств работает на биологическом уровне. Профессор Гарвардской медицинской школы Сандип Датта назвал обоняние "супер-загадочным", отметив, что оно изучено гораздо меньше, чем зрение, слух или осязание.

В новом исследовании на мышах команда Датты впервые создала детальную карту расположения более тысячи типов обонятельных рецепторов внутри носа. Результаты, опубликованные в журнале Cell, опровергли прежние представления: нейроны с этими рецепторами оказались чётко организованы в горизонтальные полосы, сгруппированные по типу. «Наши результаты вносят порядок в систему, которую прежде считали хаотичной», — пояснил Датта.

Исследователи также обнаружили, что эта носовая карта совпадает с соответствующими картами в обонятельной луковице мозга. Если учёные давно знают, как устроены рецепторы в глазах, ушах и коже, то обоняние оставалось исключением. Датта подчеркнул, что именно этому чувству дольше всего недоставало биологической карты.

Одна из причин сложности — огромное количество нейронов: у мышей их около 20 миллионов, каждый экспрессирует один из тысячи рецепторов, тогда как у человека цветовое зрение основано всего на трёх типах рецепторов. Проанализировав 5,5 миллионов нейронов от 300 мышей с помощью современного секвенирования, команда выявила чёткий рисунок из плотно организованных полос, почти одинаковый у всех животных. Важную роль в формировании этой структуры сыграла ретиноевая кислота — молекула, регулирующая активность генов.

Практическое значение открытия огромно: потеря обоняния почти не поддаётся лечению, хотя влияет на безопасность, питание и психическое здоровье. Это связано с тем, что обонятельные нейроны напрямую контактируют с внешней средой и повреждаются вирусами (например, SARS-CoV-2), токсинами и воспалением, что вызывает рубцевание ткани и гибель стволовых клеток. В отличие от сетчатки глаза или волосковых клеток уха, которые защищены анатомически, обонятельный эпителий легко травмируется, а его регенерация часто нарушается из-за фиброза или клеточного старения. В норме обонятельные нейроны обновляются каждые 30–60 дней, но этот процесс может нарушаться из-за хронического воспаления, аутоиммунных реакций, повреждения базальных стволовых клеток после тяжёлых вирусных инфекций или возрастного снижения клеточной активности. У пожилых людей и при длительном воздействии токсинов регенерация замедляется или полностью останавливается. «Мы не можем восстановить обоняние, не поняв его основ», — заявил Датта. Теперь учёные изучают, существует ли такая же организация у человека, и надеются, что карта поможет разработать терапию стволовыми клетками или нейроинтерфейсы для возвращения этого важнейшего чувства.

❮ ❯

Квантовая телепортация между независимыми источниками света впервые осуществлена

Международная группа учёных, в которую вошли исследователи из Падерборнского университета, совершила прорыв в квантовой физике: впервые в истории им удалось телепортировать состояние поляризации одиночного фотона от одного квантового источника к другому, физически отделённому от него. Этот эксперимент стал первым успешным случаем квантовой телепортации между двумя независимыми источниками света. Результаты работы опубликованы в престижном журнале Nature Communications.

Для реализации проекта потребовалось около десяти лет — именно столько времени аспиранты и постдокторанты Падерборна потратили на оптические измерения, анализ данных и оценку результатов. Они работали в тесном сотрудничестве с командой профессора Ринальдо Тротта из Римского университета Сапиенца. Эксперимент проводился с использованием свободного оптического канала протяжённостью 270 метров, соединяющего два здания. Хотя такие каналы и имеют ряд практических ограничений — потери из-за дифракции луча, атмосферную турбулентность, фоновый свет и необходимость точного наведения — их успешно преодолевают с помощью адаптивной оптики, систем активного слежения, узкополосных фильтров, детекторов одиночных фотонов с временным стробированием и коллимированных телескопов. Профессор Клаус Йёнс подчеркнул, что это достижение наглядно демонстрирует, что квантовые источники света на основе полупроводниковых квантовых точек могут стать ключевой технологией для будущих квантовых коммуникационных сетей.

Ключевая особенность эксперимента — использование двух совершенно разных квантовых излучателей. Ранее попытки телепортации основывались на фотонах из одного источника, что существенно ограничивало возможности. Благодаря запутанности, при которой свойства частиц оказываются взаимосвязанными, команде удалось передать информацию между двумя независимыми «квантовыми ретрансляторами». Это открывает путь к созданию защищённых систем связи и квантовых вычислительных сетей, где информация не хранится в одном месте, а распределяется между частицами.

Качество телепортации составило 82% с погрешностью менее 1%, что более чем в 10 стандартных отклонений превышает классический предел. Это означает, что квантовое состояние сохраняется при передаче почти без потерь. В эксперименте использовались GPS-синхронизация, сверхбыстрые детекторы одиночных фотонов и методы стабилизации для борьбы с атмосферной турбулентностью. Сами квантовые точки были выращены в Университете Иоганна Кеплера в Линце, а нанофотонные резонаторы — в Университете Вюрцбурга.

Этот успех открывает дорогу к следующей цели — демонстрации «обмена запутанностью» между двумя квантовыми точками. Этот процесс позволяет двум фотонам, никогда не взаимодействовавшим, стать запутанными: берутся две независимые пары, и над одним фотоном из каждой пары проводится измерение Белла, что мгновенно запутывает оставшиеся два фотона. Для квантового ретранслятора это ключевой шаг, позволяющий «сшивать» короткие сегменты запутанности в длинную цепочку без клонирования квантового состояния. Если это удастся, учёные получат первый в истории квантовый ретранслятор с детерминированными источниками запутанных фотонов. Почти одновременно аналогичный результат с использованием частотного преобразования был получен другой немецкой группой из Штутгарта и Саарбрюккена. Вместе эти работы знаменуют важнейший этап для европейской квантовой физики и приближают создание работающего квантового интернета.

❮ ❯

В Индии обнаружены останки гигантской змеи, соперничающей с Титанобоа

В индийском штате Гуджарат палеонтологи обнаружили окаменелости древней змеи, которая могла достигать 15 метров в длину. Новый вид, названный Vasuki indicus, обитал на Земле около 47 миллионов лет назад, в эпоху среднего эоцена. Учёные отмечают, что эта рептилия могла соперничать по размерам с легендарной Титанобоа — самой крупной змеёй за всю историю планеты.

Останки были найдены в лигнитовой шахте Паннадхро в округе Кач. Исследователи Дебаджит Датта и Суннил Баджпай изучили 27 хорошо сохранившихся позвонков, некоторые из которых оставались соединёнными, что указывает на принадлежность взрослой особи. Название Vasuki indicus отсылает к мифическому змею Васуки из индуистской мифологии, который ассоциируется с богом Шивой, а также указывает на страну обнаружения.

Размеры позвонков — от 3,75 до 6,27 сантиметров в длину и от 6,24 до 11,14 сантиметров в ширину — позволили рассчитать длину тела змеи в диапазоне от 10,9 до 15,2 метра. Такие пропорции говорят о массивном, цилиндрическом теле. По мнению учёных, Vasuki indicus была медлительным хищником-засадчиком, подобно современным анакондам, хотя точные оценки её размеров всё ещё требуют уточнения.

Vasuki indicus принадлежит к вымершему семейству мадцоиид, существовавшему почти 100 миллионов лет — с позднего мела до позднего плейстоцена. Исследование предполагает, что крупные представители этой группы впервые эволюционировали именно в Индии, а затем, в течение эоцена, распространились в южную Европу и Африку. Эта находка проливает свет на эволюционные связи древних змей и их миграцию через континенты.

❮ ❯

Впервые зафиксирован разрыв тектонической плиты в зоне субдукции

Ученые впервые получили четкие изображения процесса разрушения зоны субдукции — места, где одна тектоническая плита погружается под другую. Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, показывает, как формируются одни из самых мощных геологических явлений на Земле, и ставит новые вопросы о сейсмической опасности для Тихоокеанского Северо-Запада, включая такие города, как Сиэтл, Портленд, Ванкувер, Виктория, Юджин, Салем и Такома, которые могут пострадать от сильных землетрясений и цунами, вызванных разрывом Каскадного разлома.

Зоны субдукции играют ключевую роль в движении континентов, вызывая мощные землетрясения и извержения вулканов. Однако со временем эти системы разрушаются, и ученые долго не могли понять механизм этого процесса. «Запустить субдукцию — это как толкать поезд в гору», — объясняет ведущий автор исследования Брэндон Шак из Университета Луизианы. «Но когда она набрала ход, это уже поезд, летящий под уклон. Чтобы остановить его, нужна настоящая катастрофа».

Ученые обнаружили ответ у побережья острова Ванкувер в регионе Каскадия, где плиты Хуан-де-Фука и Эксплорер медленно погружаются под Североамериканскую плиту. Используя сейсмическую томографию — метод, пассивно регистрирующий естественные волны от землетрясений, проходящие через разные по плотности слои Земли, — и данные о землетрясениях, исследователи зафиксировали активный разрыв плиты. Экспедиция CASIE21 на судне Marcus G. Langseth отправила звуковые волны в океанское дно и записала их отражение с помощью 15-километровой сети подводных датчиков.

Анализ показал, что плита не разрушается мгновенно, а разрывается на части поэтапно. Ученые выявили несколько крупных разломов, в одном из которых плита опустилась на пять километров. Землетрясения происходят только в активных участках, а в других зонах царит тишина — это значит, что части плиты уже отделились. «Вместо единовременного коллапса мы видим, как плита распадается на микроплиты, создавая новые границы», — поясняет Шак.

Подобные процессы разрушения литосферных плит наблюдаются и в других регионах мира, включая зону субдукции под Калимантаном (Индонезия), где происходит отрыв плиты моря Сулу, зону субдукции в регионе Вануату в Тихом океане, где наблюдается фрагментация плиты, а также зону субдукции Эллинской дуги в Греции, демонстрирующую признаки отрыва слэба.

Для жителей Тихоокеанского Северо-Запада открытие означает уточнение моделей сейсмической опасности. Хотя регион по-прежнему способен порождать разрушительные землетрясения и цунами, понимание того, как разрывы влияют на распространение подземных толчков, поможет точнее оценивать риски. Ученые уже изучают, сможет ли будущее крупное землетрясение преодолеть эти новые «шрамы» в коре Земли.

❮ ❯

Открытие, разрушившее 150-летнее правило математики

Более полутора веков математики руководствовались принципом, сформулированным французским учёным Пьером Оссианом Бонне: если известны два ключевых свойства замкнутой поверхности в каждой её точке — метрика и средняя кривизна, — то можно однозначно определить её форму. Однако недавнее исследование математиков из Технического университета Мюнхена, Берлинского технического университета и Университета штата Северная Каролина показало, что это правило не всегда работает. Учёные создали наглядный пример, опровергающий устоявшуюся теорию.

Чтобы бросить вызов общепринятому представлению, исследователи построили две компактные замкнутые поверхности в форме пончиков, известные как торы. Эти две фигуры имеют одинаковые значения как метрики (расстояния между точками вдоль поверхности), так и средней кривизны (характеристики изгиба поверхности в пространстве). Однако их общая структура различается — это тот самый контрпример, который учёные искали десятилетиями, но не могли найти до сих пор.

Ранее математики знали, что правило Бонне не действует для некоторых поверхностей, но исключения касались только незамкнутых объектов — бесконечных плоскостей или фигур с краями. Считалось, что для компактных поверхностей, таких как сфера, метрика и кривизна однозначно определяют форму. Хотя теоретические расчёты допускали, что для торов может существовать до двух разных форм при одинаковых параметрах, никто не мог привести конкретный пример.

Новая работа заполняет этот пробел: команда впервые построила два тора с идентичными локальными измерениями, но разной глобальной геометрией. «После долгих лет исследований нам впервые удалось найти конкретный случай, показывающий, что даже для замкнутых поверхностей в форме пончика локальные данные не обязательно определяют единственную глобальную форму, — говорит профессор Тим Хоффманн из TUM. — Это решение многолетней проблемы дифференциальной геометрии». Открытие подчёркивает глубокую истину: даже при полной локальной информации форма поверхности не всегда может быть определена однозначно.

❮ ❯

Первое наблюдение волнового поведения позитрония

Группа учёных из Токийского университета науки под руководством профессора Ясуки Нагасимы впервые экспериментально подтвердила корпускулярно-волновой дуализм позитрония — нестабильной системы, состоящей из электрона и позитрона. Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Communications, демонстрируют, что этот необычный двухчастичный объект ведёт себя как единая квантовая волна.

Позитроний существует в двух состояниях: парапозитроний с периодом полураспада около 0,125 наносекунд и ортопозитроний с периодом около 142 наносекунд. Несмотря на чрезвычайно короткое время жизни, современных детекторов и методов лазерного возбуждения достаточно для проведения спектроскопических измерений и изучения свойств позитрония, поскольку наносекунда является огромным временем для атомных процессов.

Для проведения эксперимента исследователи создали высококонтролируемый пучок позитрония, используя отрицательно заряженные ионы. С помощью лазерного импульса из иона удалялся лишний электрон, что порождало быстрый, нейтральный и когерентный поток атомов позитрония. Этот пучок направлялся на графеновую мембрану, где расстояние между атомами совпадало с длиной волны де Бройля позитрония.

При прохождении через графеновую решётку возникала чёткая дифракционная картина, подтверждающая волновую природу частиц. Каждый атом позитрония вёл себя как единая квантовая волна, чья волновая функция интерферировала сама с собой. "Позитроний — простейший атом с равными по массе составляющими, и впервые мы наблюдали квантовую интерференцию его пучка", — отметил профессор Нагасима. Принципиальное отличие позитрония от обычных атомов, например водорода, заключается в том, что он представляет собой «чистую» систему из частицы и античастицы равной массы. Из-за меньшей приведённой массы уровни энергии и волновые функции позитрония сильнее подвержены релятивистским эффектам и квантовоэлектродинамическим поправкам, что делает его уникальной лабораторией для проверки квантовой электродинамики.

Использованная методика позволила получать пучки с энергией до 3,3 кэВ, узким разбросом энергий и минимальным угловым расхождением. Эксперимент проводился в условиях сверхвысокого вакуума, что обеспечило чистоту графеновой поверхности и чёткое наблюдение дифракции. Результаты показали, что электрон и позитрон движутся как единая волна, а не дифрагируют по отдельности.

Это открытие, по словам доцента Юго Нагаты, представляет собой "крупный прорыв в фундаментальной физике". Оно не только подтверждает волновую природу позитрония как связанной лептон-антилептонной системы, но и открывает новые возможности для прецизионных измерений. Практически позитроний может применяться в материаловедении для анализа поверхностей без их повреждения, а также для изучения взаимодействия антиматерии с гравитацией — одной из самых интригующих загадок современной физики. Поскольку позитроний является электрически нейтральным атомом, состоящим из античастицы, он идеально подходит для экспериментов по гравитационному падению антиматерии. Измеряя траекторию или интерференцию пучка позитрония в гравитационном поле, учёные могут проверить, подчиняется ли антиматерия той же гравитационной силе, что и обычная материя. Такие эксперименты, например на установке AEgIS в ЦЕРНе, уже направлены на прямое измерение гравитационного ускорения для позитрония.

❮ ❯

Витамин D повышает эффективность химиотерапии при раке груди на 79%

Исследователи из Бразилии обнаружили, что недорогие добавки витамина D могут значительно улучшить результаты химиотерапии у женщин с раком молочной железы. Ученые из Медицинской школы Ботукату при Университете штата Сан-Паулу выяснили, что ежедневный прием всего 2000 МЕ витамина способствовал полному исчезновению опухолей у 43% пациенток, тогда как в группе плацебо этот показатель составил лишь 24%. Это открытие особенно важно для стран с ограниченными ресурсами здравоохранения, где дорогостоящие препараты для усиления химиотерапии часто недоступны. Витамин D — доступный и недорогой вариант по сравнению с другими средствами, многие из которых даже не включены в список бесплатных лекарств бразильской системы здравоохранения SUS.

В исследовании, профинансированном фондом FAPESP, приняли участие 80 женщин старше 45 лет, готовившихся к началу лечения в онкологической клинике университетской больницы. Участниц разделили на две равные группы: одна ежедневно получала 2000 МЕ витамина D, другая — плацебо. Все пациентки проходили неоадъювантную химиотерапию, которая назначается перед операцией для уменьшения размеров опухолей и облегчения их хирургического удаления. Такой подход преследует три ключевые цели: перевести неоперабельную опухоль в операбельную, снизить объем резекции (потенциально перейти от мастэктомии к органосохраняющей операции) и немедленно оценить чувствительность опухоли к препаратам, что помогает в выборе дальнейшей адъювантной терапии.

Через шесть месяцев лечения разница между группами оказалась впечатляющей. В группе, принимавшей витамин D, полная ремиссия наступила у 43% женщин, тогда как в группе плацебо — только у 24%. «Даже с небольшой выборкой участниц мы смогли увидеть значительное различие в реакции на химиотерапию, — отмечает Эдуардо Карвалью-Пессоа, президент Регионального бразильского общества мастологии штата Сан-Паулу. — При этом использованная доза намного ниже терапевтической нормы для коррекции дефицита витамина D».

Витамин D известен прежде всего своей ролью в усвоении кальция и фосфора для укрепления костей, однако новые исследования подтверждают его важность для иммунной системы. Он помогает организму бороться с инфекциями и заболеваниями, включая рак. Организм вырабатывает витамин D под воздействием солнечного света, а также получает его из некоторых продуктов. Врачи рекомендуют взрослым 600 МЕ в день, пожилым — 800 МЕ, а младенцам — 400 МЕ.

В начале исследования у большинства участниц был зафиксирован низкий уровень витамина D — менее 20 нг/мл крови при рекомендованной норме 40-70 нг/мл. Это неудивительно, поскольку даже в солнечных регионах гиповитаминоз D широко распространен. В Бразилии, несмотря на экваториальное положение, распространенность дефицита у женщин может достигать 40–60%. Основные причины: темная кожа (высокое содержание меланина снижает синтез витамина), активное использование солнцезащитных кремов (SPF 30+ блокирует до 95% синтеза), работа в помещении и городской образ жизни, а также низкое потребление обогащенных продуктов. «По мере приема добавок уровень витамина повышался на протяжении всей химиотерапии, что подтверждает его возможный вклад в выздоровление пациенток, — объясняет Карвалью-Пессоа. — Витамин D — доступный и недорогой вариант по сравнению с другими препаратами для усиления химиотерапии, многие из которых даже не включены в список бесплатных лекарств бразильской системы здравоохранения SUS».

Исследователи подчеркивают, что результаты обнадеживают, но необходимы более масштабные исследования для подтверждения эффективности витамина D и понимания механизмов его влияния на химиотерапию. «Эти результаты вдохновляют на проведение нового этапа исследований с большим числом участниц. Это позволит глубже понять роль витамина D в повышении эффективности химиотерапии и, соответственно, в увеличении шансов на ремиссию при раке молочной железы», — заключает ученый.

❮ ❯

Curiosity нашел ключевые молекулы жизни на Марсе

Марсоход NASA Curiosity совершил уникальное открытие, выявив на Красной планете широкий спектр органических молекул, включая те, что считаются ключевыми строительными блоками для возникновения жизни на Земле. Это стало возможным благодаря первому в истории химическому эксперименту, проведенному на другой планете. Результаты показывают, что марсианская поверхность способна сохранять сложные органические соединения на протяжении миллиардов лет — во многом этому способствует холодный и сухой климат со средней температурой около –60 °C, который резко замедляет химические реакции разложения. Кроме того, органику защищает толща марсианского реголита, поглощающая жесткое ультрафиолетовое излучение и космические лучи, а также минералы, такие как глины, сульфаты и оксиды железа, которые связывают молекулы и предотвращают их окисление перхлоратами.

Эксперимент, результаты которого опубликованы в журнале Nature Communications, не может окончательно доказать наличие древней жизни на Марсе. Найденные молекулы могли возникнуть как в результате биологических процессов, так и вследствие геологических явлений или падения метеоритов. Тем не менее, это открытие подтверждает, что условия для сохранения органики — и, потенциально, следов жизни — на Марсе существуют.

Особый интерес представляют два типа обнаруженных соединений. Впервые на Марсе найдена азотсодержащая молекула, близкая по структуре к компонентам ДНК. Кроме того, Curiosity обнаружил бензотиофен — крупную серосодержащую молекулу, состоящую из бензольного и тиофенового колец. На Земле такие серосодержащие молекулы часто образуются в результате деятельности микроорганизмов, например, при разложении органики бактериями, что делает бензотиофен потенциальным биомаркером — косвенным признаком прошлой или настоящей жизни. Однако его абиогенное происхождение из вулканических или гидротермальных процессов также возможно, поэтому находка требует дополнительного анализа контекста. «Те же вещества, что выпадали на Марсе, выпадали и на Земле, обеспечив строительные блоки для жизни», — пояснила профессор Эми Уильямс, руководитель исследования.

Эксперимент проводился в 2020 году в регионе Глен Торридон, расположенном внутри кратера Гейла — древнего озера, где Curiosity работает с 2012 года. Этот район богат глинистыми минералами, которые образовались в присутствии воды и, как выяснилось, отлично сохраняют органику. По оценкам ученых, найденная органика может иметь возраст до 3,5 миллиардов лет — радиация постепенно разрушает сложные молекулы, поэтому находки обычно фиксируются в древних слоях осадочных пород этого возраста.

Анализ стал возможен благодаря прибору SAM (Sample Analysis at Mars), который использует химическое вещество TMAH для расщепления крупных молекул на более мелкие фрагменты. Поскольку запасы TMAH на борту Curiosity ограничены (всего две чашки), ученые тщательно выбирали место для эксперимента. Успех метода подтвердил, что вблизи поверхности Марса могут сохраняться сложные молекулы, способные рассказать о прошлом планеты.

Это открытие уже влияет на планирование будущих миссий. Аналогичные эксперименты с TMAH планируется провести на марсоходе «Розалинд Франклин» (Европейское космическое агентство) и на миссии Dragonfly к спутнику Сатурна Титану. «Теперь мы знаем, что на Марсе сохранились крупные органические соединения, и это дает большие надежды на поиск тех из них, которые могут быть признаками жизни», — заключила Уильямс.

❮ ❯

Впервые запечатлено квантовое поведение сверхпроводимости

Ученые впервые смогли непосредственно увидеть, как квантовые эффекты управляют сверхпроводимостью — явлением, при котором пары электронов позволяют электричеству течь без сопротивления при сверхнизких температурах. В исследовании, опубликованном 15 апреля в Physical Review Letters, команда зафиксировала изображения отдельных атомов, образующих пары внутри специально подготовленного газа, охлажденного почти до абсолютного нуля.

Абсолютный нуль (0 К = –273,15 °C) недостижим из-за третьего начала термодинамики: для полного извлечения тепловой энергии потребовалась бы бесконечная работа или бесконечное число шагов. Ученые охлаждают атомы до нанокельвинов (10⁻⁹ K) через последовательные стадии: лазерное охлаждение, когда фотоны «тормозят» атомы, забирая их импульс, и испарительное охлаждение, при котором наиболее энергичные атомы удаляются из ловушки, оставляя более холодные. Дополнительно применяется магнито-оптическая ловушка для изоляции от внешнего тепла.

Эта система, известная как ферми-газ, позволяет ученым заменять электроны атомами для изучения сверхпроводимости в высококонтролируемой среде. Фермионы — это частицы с полуцелым спином, подчиняющиеся принципу запрета Паули. Электроны — фермионы, но в твердых телах они сильно взаимодействуют с решеткой и друг с другом, что усложняет моделирование. Атомы, такие как литий-6, тоже являются фермионами, но их можно изолировать в оптических ловушках и регулировать взаимодействия с помощью магнитных полей, делая систему «чистой» моделью сверхпроводимости. Это позволяет проверять теоретические предсказания без помех от кристаллической решетки.

После объединения атомов в пары исследователи заметили нечто необычное: пары не вели себя независимо. Вместо этого они двигались скоординированно, причем положение каждой пары зависело от соседних — поведение, не предсказанное 70-летней нобелевской теорией сверхпроводимости. «Наш эксперимент показал, что в этой теории качественно чего-то не хватает», — говорит руководитель эксперимента Тарık Йефсах из CNRS в Париже. Это открытие добавляет важный кусочек к пазлу сверхпроводимости и может помочь в создании сверхпроводников, работающих при комнатной температуре.

Сверхпроводимость обычно возникает в некоторых металлах при экстремальном охлаждении, когда их электрическое сопротивление исчезает благодаря образованию электронных пар. Это явление впервые объяснили в 1950-х годах физики Джон Бардин, Леон Купер и Джон Роберт Шриффер. Однако теория БКШ дает лишь приблизительное описание и не может полностью объяснить все типы сверхпроводников. «Теория БКШ говорит нам, что сверхпроводимость возникает из-за склонности электронов к спариванию, — поясняет Шивэй Чжан из Института Флаттрона. — Но это грубая теория, и она ничего не говорит о том, как пары взаимодействуют».

Чтобы изучить этот пробел, физики-экспериментаторы из CNRS вместе с теоретиками исследовали, как пары могут влиять друг на друга. Используя новую методику визуализации, команда получила детальные снимки пар атомов в газе лития, охлажденном до нескольких миллиардных долей градуса выше абсолютного нуля. Ученые используют «квантовые газовые микроскопы» — комбинацию оптических решеток для фиксации атомов в ячейках-ловушках и флуоресцентной микроскопии. Атомы облучаются резонансным лазером, заставляя их испускать фотоны, которые регистрируются чувствительной камерой. Каждый атом виден как яркая точка. Для детектирования пар атомов применяют превращение пары в молекулу и последующую визуализацию по сдвигу длины волны. Точность метода позволяет наблюдать за движением пар в решетке в режиме реального времени.

Изображения показали, что спаренные атомы распределены не случайно, а связаны — каждая пара держит определенную дистанцию от других, напоминая танцоров на танцполе, избегающих столкновений. «Теория БКШ дает нам вид снаружи бального зала: мы слышим музыку и видим, как выходят танцоры, но не знаем, что происходит, — говорит Йефсах. — Наш подход — как широкоугольная камера внутри зала: мы видим, как танцоры образуют пары и обращают внимание друг на друга».

Эти результаты углубляют понимание сверхпроводников и других квантовых материалов из фермионов. В 1980-х годах исследователи открыли высокотемпературные сверхпроводники, работающие при температуре около минус 196 градусов Цельсия, но до сих пор не до конца понимают, почему они работают. Улучшая фундаментальное понимание сверхпроводимости, ученые надеются со временем создать материалы, функционирующие при обычных температурах, что может преобразить передачу энергии и вычисления. «Понимая этот простой случай, мы можем настроить наши инструменты для изучения более сложных систем, — заключает Чжан, — где мы ищем новые фазы материи, которые привели ко многим технологическим прорывам».

❮ ❯

Квантовая запутанность на расстоянии позволила создать сверхточный сенсор

Ученые из Базельского университета и Лаборатории Кастлера Бросселя доказали, что квантовую запутанность можно использовать для одновременного измерения нескольких физических величин с точностью, недостижимой для классических методов. Это открытие расширяет границы квантовой метрологии — области, изучающей применение квантовых эффектов для сверхточных измерений.

Запутанность — одно из самых загадочных явлений квантовой физики. Когда два объекта оказываются запутанными, измерения одного из них мгновенно влияют на состояние другого, даже если они разделены большим расстоянием. Этот парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена (ЭПР), необъяснимый с точки зрения классической физики, был экспериментально подтвержден и отмечен Нобелевской премией по физике в 2022 году. Теперь ученые нашли практическое применение этому эффекту.

Команда под руководством профессора Филиппа Тройтлайна и профессора Алисы Синатры впервые продемонстрировала, что пространственно разделенные, но запутанные квантовые системы могут работать как единый сверхточный датчик. Результаты, опубликованные в журнале Science, показывают, что такой подход позволяет измерять несколько параметров одновременно с беспрецедентной точностью.

Для создания и поддержания запутанности между тремя облаками атомов иттербия исследователи использовали оптическую решетку — стоячую световую волну, удерживающую облака на расстоянии примерно 150 микрометров друг от друга. Запутанность создается через коллективные взаимодействия: лазерный импульс «спутывает» спиновые состояния атомов в каждом облаке, а затем через общую электромагнитную моду (резонатор) эти состояния синхронизируются между облаками. Поддержание запутанности требует изоляции от внешних возмущений, таких как магнитные поля и вибрации, и применения техники «спинового сжатия», при которой неопределенность одного компонента спина уменьшается за счет увеличения другого.

Ранее ученые могли запутывать спины атомов (своеобразные «компасные стрелки») только в одном месте, что повышало точность измерений локально. Новая работа пошла дальше: исследователи распределили запутанные атомы по трем пространственно разделенным облакам. Эффект запутанности теперь действует на расстоянии, в точности как в парадоксе ЭПР.

Этот метод особенно ценен для изучения величин, меняющихся в пространстве — например, электромагнитных полей. Используя три запутанных облака, ученые смогли с малым числом измерений определить структуру поля с гораздо большей точностью, чем без пространственной запутанности. Запутанность не только уменьшает квантовые флуктуации, но и компенсирует помехи, одинаково влияющие на все атомы.

Разработка уже готова к применению в существующих приборах. Например, в оптических решетчатых часах новый метод уменьшит ошибки, вызванные распределением атомов, и повысит точность хода. Оптические решетчатые часы отличаются от обычных атомных часов тем, что используют видимый свет с частотой около 1014 Гц вместо микроволновых переходов в атомах цезия (с частотой около 9 ГГц), что позволяет делить время на гораздо более мелкие интервалы и повышать потенциальную точность в сотни раз. Запутанность улучшает точность еще сильнее: вместо индивидуального измерения каждого атома, подверженного квантовым флуктуациям, запутанные атомы ведут себя как один «суператом» с усиленным сигналом, что снижает статистический шум (стандартный квантовый предел) и приближает к фундаментальному пределу Гейзенберга.

В атомных интерферометрах и гравиметрах, измеряющих вариации гравитации Земли, запутанные атомы позволят фиксировать изменения силы тяжести с недостижимой ранее точностью. Атомный интерферометр разделяет волновую функцию атома на две пространственные траектории с помощью лазерных импульсов, после чего траектории сводятся, создавая интерференционную картину, чувствительную к разности фаз. Для измерения гравитации атомы находятся в свободном падении, а гравитационное поле создает разность потенциалов между траекториями, смещая интерференционные полосы. Точность таких гравиметров настолько высока, что они способны обнаружить изменение высоты всего на один сантиметр или движение грунтовых вод под землей.

❮ ❯

Древний зверек пережил гибель динозавров: новое открытие

Ученые из Вашингтонского университета обнаружили новый вид древнего млекопитающего, жившего около 75 миллионов лет назад. Этот зверек размером с золотого хомячка, названный Cimolodon desosai, принадлежит к группе многобугорчатых — вымершей ветви, существовавшей на Земле более 100 миллионов лет. Исследование, опубликованное в Journal of Vertebrate Paleontology, показывает, что именно такие мелкие всеядные животные сумели пережить массовое вымирание, уничтожившее динозавров 66 миллионов лет назад, и дали начало современным млекопитающим.

Окаменелость была найдена в 2009 году на территории Нижней Калифорнии, и это редкая удача: вместо обычных зубов ученые получили череп, челюсти и части скелета, включая бедренную и локтевую кости. Используя цифровую визуализацию и микро-компьютерную томографию, исследователи тщательно изучили строение зубов и подтвердили, что перед ними новый вид. «В те времена все виды определяют по зубам, — объяснил ведущий автор Грегори Уилсон Мантилья. — Но дополнительные кости позволили нам оценить размеры, строение тела и способы передвижения животного».

Какие черты помогли этим древним существам выжить в глобальной катастрофе? По словам ученых, успех заключался в небольших размерах и всеядности. C. desosai передвигался по земле и деревьям, питаясь фруктами и насекомыми — такая гибкость давала преимущество в условиях разрушенной экосистемы. Хотя сами многобугорчатые в итоге вымерли, их изучение помогает понять, как ранние млекопитающие адаптировались к кризисам и впоследствии эволюционировали в современные формы.

Новый вид назван в честь Майкла де Соса VI — полевого ассистента, который первым заметил окаменелость. К сожалению, де Соса скончался, пока команда работала над образцом. «Он был отличным помощником и стал мне как младший брат», — вспоминает Уилсон Мантилья. В работе также участвовали исследователи из Род-Айлендского университета и Национального автономного университета Мексики при поддержке фондов UC MEXUS-CONACYT и других организаций.

❮ ❯

Тайна «золотого шара» на дне океана раскрыта спустя два года

Загадочный объект, названный учёными «золотым шаром», был обнаружен в 2023 году во время экспедиции NOAA на глубине более трёх километров в заливе Аляска. Долгое время исследователи не могли понять, что это такое, — выдвигались гипотезы от яйцевой капсулы до неизвестного организма. Лишь спустя два с лишним года тщательного анализа тайна наконец раскрылась.

Оказалось, что «золотой шар» — это остатки мёртвых тканей гигантской глубоководной актинии (морского анемона) Relicanthus daphneae. А точнее, часть её основания, которым организм крепится к скалистому дну. Этот вид встречается в абиссальной зоне, прикрепляясь к губкам (Hexactinellida), и максимальная зарегистрированная глубина его обитания составляет 4345 метров. Находка была сделана с помощью дистанционно управляемого аппарата Deep Discoverer, который и поднял странный объект на поверхность для дальнейшего изучения.

Чтобы разгадать природу находки, международная команда учёных из NOAA Fisheries и Смитсоновского института применила целый комплекс методов. На раннем этапе выяснилось, что объект состоит из волокнистых слоёв, насыщенных стрекательными клетками (книдоцитами), что сразу указало на принадлежность к типу стрекающих. Дальнейший анализ выявил уникальные клетки-спироцисты — специализированные стрекательные клетки, характерные только для класса Коралловые полипы (Anthozoa). В отличие от других нематоцист, они не содержат токсинов, а их функция — механическое запутывание добычи с помощью длинной, клейкой и спирально закрученной нити, которая разворачивается при выстреливании, обволакивая жертву. Именно наличие спироцист подтвердило принадлежность к подклассу Hexacorallia.

Однако окончательно идентифицировать образец помогла только полногеномная секвенировка. Первые попытки ДНК-штрихкодирования дали неясные результаты из-за загрязнения генетическим материалом других микроорганизмов. Но более точное генетическое исследование показало почти полное совпадение с эталонным геномом гигантской глубоководной актинии Relicanthus daphneae, а также с аналогичным образцом, найденным ещё в 2021 году.

Хотя загадка «золотого шара» решена, учёные подчёркивают, что это лишь напоминание о том, как мало мы знаем о жизни в глубинах океана. «Именно такие находки мотивируют нас продолжать исследования, — отметил капитан Уильям Моуитт из NOAA Ocean Exploration. — Каждая разгаданная тайна помогает лучше понять, как океан может служить человечеству и нашей планете».

❮ ❯

Агрессивные ящерицы-«Халки» уничтожают миллионы лет эволюции

На протяжении миллионов лет в популяциях обыкновенных стеновых ящериц (Podarcis muralis) сохранялось удивительное цветовое разнообразие. Особи могли иметь белое, жёлтое или оранжевое горло — каждый оттенок соответствовал определённой стратегии выживания, например, в борьбе за территорию или привлечении партнёров. Эта система была настолько устойчивой, что считалась классическим примером эволюционного равновесия.

Однако недавнее исследование, опубликованное в журнале Science и проведённое учёными из Лундского университета, показало, что баланс нарушен. Проанализировав более 10 000 ящериц из 240 популяций, биологи обнаружили, что жёлтые и оранжевые формы стремительно исчезают. Всё дело в появлении новой, агрессивной разновидности.

Эту группу исследователи неофициально называют «Халками» — за ярко-зелёный окрас, крупные размеры и необычайную агрессивность. Распространяясь по новым территориям, «Халки» нарушают тонко настроенные социальные системы, которые раньше позволяли разным цветовым морфам сосуществовать. В результате во многих местах остались только белые ящерицы.

«То, что было стабильно на протяжении миллионов лет, исчезает за удивительно короткий эволюционный срок», — комментирует профессор Тобиас Уллер. Это открытие показывает, что даже самые долговечные эволюционные механизмы могут быть хрупкими, а изменения в природе иногда происходят гораздо быстрее, чем принято считать.

❮ ❯

Гусеница в бутылке: ДНК раскрыла тайну "червя" меккаля

На протяжении десятилетий загадочный обитатель бутылок меккаля — бледный, свернутый в спираль организм — вызывал любопытство и домыслы. Ученые наконец поставили точку в этом вопросе: знаменитый "червяк" оказался вовсе не червем, а личинкой бабочки. Меккаль, производимый из агавы, традиционно продается без добавок, но некоторые бутылки содержат так называемых "гусанос де магей" — личинок, обитающих на этом растении.

Традиция помещать личинки в алкоголь кажется древней, однако на самом деле она зародилась лишь в 1940-х годах, когда мексиканский производитель Якобо Лозано Пас впервые начал добавлять гусениц в бутылки в качестве маркетингового хода. Это должно было подчеркнуть «аутентичность» напитка и привлечь туристов. Однако ни в доиспанских культурах, ни в колониальный период такой практики не существовало. Долгое время ученые спорили о том, кому именно принадлежат эти личинки: бабочкам, мотылькам или даже жукам. Акхито Кавахара из Музея естественной истории Флориды пояснил, что визуальное определение было приблизительным, но окончательный ответ требовал генетического анализа.

Чтобы раз и навсегда разрешить загадку, Кавахара с коллегами отправился в мексиканский штат Оахака — центр производства меккаля. Исследователи собрали образцы личинок из бутылок разных брендов и извлекли ДНК. Результат оказался неожиданным: все генетические данные указывали на один вид — красного мотылька агавы (Comadia redtenbacheri), а не на несколько разных насекомых, как предполагалось ранее.

Таким образом, "червь меккаля" — это на самом деле гусеница единственного вида бабочек. Бледный оттенок, который иногда наблюдают в бутылках, ученые объяснили длительным воздействием спирта, постепенно вымывающего естественный красный пигмент. Открытие совпало с резким ростом международной популярности меккаля, который привлекает ценителей крафтового алкоголя. В отличие от текилы, которую делают только из голубой агавы Вебера с пропариванием пиньи в промышленных автоклавах, меккаль производят из более чем 30 видов агавы. Его сердцевины запекают в ямах с углями и камнями, придавая характерный дымный вкус, а затем перегоняют дважды в глиняных или медных кубах. Именно эти традиционные методы земляного обжига и дистилляции отличают меккаль от текилы, которая проходит паровую обработку и перегонку в нержавеющей стали.

Однако вместе со славой пришли и экологические риски. Личинки Comadia redtenbacheri, известные в Мексике как чиникуилес, веками употребляли в пищу, но теперь их сбор в дикой природе приобрел промышленные масштабы. Кавахара предупреждает, что хищнический сбор гусениц наносит урон как популяции насекомых, так и растениям агавы, которые часто погибают при добыче личинок.

Исследование 2025 года показало, что изъятие личинок может сократить популяцию агавы до 57%, особенно страдают молодые растения. Хотя изначально "червь меккаля" был маркетинговым трюком, теперь он стал символом хрупкого баланса между традициями и коммерцией. Будущее этих гусениц и агавовых ландшафтов зависит от того, насколько ответственно производители и местные сообщества будут управлять растущим спросом, сочетая производство с охраной природы.

❮ ❯

Как физика помогла найти сосуды в скелете тираннозавра

Несмотря на десятилетия исследований, учёным так и не удалось извлечь ДНК динозавров. Однако мягкие ткани — мышцы, кожа, перья и даже кровеносные сосуды — могут рассказать о древних ящерах гораздо больше, чем окаменелые кости. Такие находки крайне редки, но именно они способны пролить свет на внешность, движение и поведение вымерших гигантов.

Международная группа исследователей обнаружила сохранившиеся кровеносные сосуды внутри ребра тираннозавра по кличке Скотти — самого крупного из когда-либо найденных представителей этого вида. Скотти, хранящийся в Королевском музее Саскачевана в Канаде, жил около 66 миллионов лет назад и, судя по повреждениям на костях, вёл тяжёлую жизнь. Особый интерес вызвал перелом ребра, который лишь частично зажил — именно в этой области и были найдены минерализованные сосуды.

Изучить внутреннюю структуру окаменелости оказалось непросто: стандартные медицинские томографы не справляются с высокой плотностью окаменевшей кости. Тогда учёные применили синхротронное излучение — мощный рентгеновский луч, получаемый на ускорителях частиц. Такой метод создаёт пучки рентгеновских лучей в миллиарды раз ярче, чем в медицинских томографах, позволяя получать трёхмерные изображения с разрешением до нескольких микрон — это размер эритроцита. Благодаря этому удалось различать отдельные клеточные структуры и микроскопические полости внутри окаменелости, недоступные для обычных КТ из-за недостаточной энергии и разрешения. Помимо визуализации сосудов, синхротронное излучение помогло определить их химический состав: сосуды превратились в богатые железом минеральные слепки, образовавшиеся в два слоя под воздействием разных условий среды.

Чтобы отличить минерализованные кровеносные сосуды от других образований внутри окаменелостей, учёные применили несколько методов. Рамановская спектроскопия выявила характерные пики углерода и фосфатов, соответствующие органическим остаткам. Сканирующая электронная микроскопия с энергодисперсионной рентгеновской спектроскопией показала элементный состав, в частности повышенное содержание кальция и фосфора в стенках сосудов. А флуоресцентная микроскопия с антителами к коллагену напрямую связалась с сохранившимися белками, окончательно подтвердив, что это именно биологические структуры, а не минеральные псевдообразования.

Находка даёт уникальную возможность проследить, как тираннозавр оправлялся от травм. Сеть кровеносных сосудов в зоне перелома свидетельствует о том, что организм активно пытался залечить повреждение, усиливая кровоснабжение пострадавшего участка. Учёные отмечают, что именно кости со следами травм или болезней с большей вероятностью сохраняют мягкие ткани: повреждённые участки быстрее минерализуются и замещаются осадочными породами, создавая герметичную «капсулу» вокруг сохранившихся тканей. Воспалительные процессы и кровоизлияния при травмах увеличивают локальное содержание железа и других минералов, которые замедляют разложение коллагена и других органических молекул, способствуя их фоссилизации. Такие данные помогают понять стратегии выживания крупных хищных динозавров и сравнить их с современными птицами — ближайшими родственниками вымерших ящеров.

Открытие меняет подход к палеонтологическим поискам: теперь учёные знают, что кости со следами травм или болезней с большей вероятностью сохраняют мягкие ткани. Тандем физики, палеонтологии и передовых методов визуализации позволяет заглянуть в те детали биологии динозавров, которые ещё недавно казались навсегда утраченными.

❮ ❯

Открытие нового мезонидронного ядра приближает к тайне массы

Один из величайших нерешенных вопросов физики — откуда берется масса у окружающих нас объектов. Согласно современным теориям, масса не является неотъемлемым свойством самой материи, а связана с природой вакуума — динамической среды со сложной структурой, а не просто пустого пространства. Изучение особых систем частиц, таких как мезоны, состоящие из кварка и антикварка, помогает ученым понять этот скрытый механизм и то, как именно генерируется масса.

Особый интерес представляют так называемые мезонидронные ядра — системы, где мезон оказывается связанным с атомным ядром. Исследуя их, физики могут зондировать структуру вакуума и процессы, наделяющие частицы массой. Международная группа ученых сообщила о признаках существования нового, предсказанного теоретически, но ранее не наблюдавшегося типа мезонидронного ядра — η′-мезонидронного ядра (эта-прим). Результаты исследования готовятся к публикации в престижном журнале Physical Review Letters.

В отличие от пионов и каонов, которые являются псевдоскалярными мезонами с относительно простой кварковой структурой, η′-мезон представляет собой смесь кварк-антикварковых состояний с существенной примесью глюонных возбуждений. Его аномально большая масса (около 958 МэВ) по сравнению с предсказаниями киральной теории возмущений (которая оценивает массу η′ примерно в 200 МэВ) делает его уникальной лабораторией для изучения механизма генерации массы через топологические особенности квантовой хромодинамики (КХД). Это явление, известное как U(1)-аномалия, напрямую связано с тем, как масса появляется у адронов, и дает ключ к пониманию механизма, ответственного за 95% массы видимой материи. Для обычной материи именно КХД-вакуум и топологические эффекты (инстантоны) являются основным экспериментально подтвержденным источником масс адронов.

В ходе эксперимента, проведенного в немецком исследовательском центре GSI Helmholtzzentrum, ученые направили пучок протонов высокой энергии на углеродную мишень. В результате столкновений возбуждались ядра углерода и рождались короткоживущие η′-мезоны, часть из которых захватывалась ядром, образуя экзотическое связанное состояние. Для регистрации этих редких событий использовался высокоточный спектрометр и специализированный детектор WASA (Wide Angle Shower Apparatus), установленный в исследовательском центре COSY в Юлихе, Германия. Этот детектор использует комбинацию технологий для выделения редких событий рождения η′-мезона. Ключевые методы включают точное измерение четырехимпульса всех заряженных частиц в центральном трекере (мини-дрейфовой камере) для реконструкции кинематики реакции, идентификацию частиц по времени пролета между стартовыми и стоповыми детекторами, что позволяет отличать пионы и каоны, а также регистрацию и энергетическое измерение фотонов от распада η′→π⁺π⁻γ в электромагнитном калориметре из кристаллов CsI. Применение кинематического фита с наложением условия сохранения энергии-импульса позволяет отсеять фоновые события в 10⁸ раз более частые, чем сигнал от η′. Такая многоуровневая система отбора позволяет детектировать всего несколько событий η′ в секунду при полном сечении реакции около 1 нанобарна.

Анализ спектра возбуждения углеродного ядра показал паттерны, согласующиеся с образованием η′-мезонидронного ядра. Это говорит о том, что масса η′-мезона может уменьшаться внутри ядерной материи. «Наши измерения дают важные новые подсказки о том, как мезоны ведут себя в ядерной среде», — комментирует руководитель исследования Кента Итахаши. Результаты подтверждают теоретические предсказания и дают редкую экспериментальную возможность увидеть, как свойства частиц меняются в экстремальных условиях.

Находка приближает ученых к ответу на фундаментальные вопросы о происхождении массы и структуре вакуума. Команда планирует провести дополнительные эксперименты, чтобы повысить точность измерений и найти другие сигналы распада, способные окончательно подтвердить существование η′-мезонидронных ядер. Каждый новый результат помогает уточнить наши представления о фундаментальных законах, управляющих материей и Вселенной.

❮ ❯

Древние предки осьминогов оказались гигантскими хищниками

Современные осьминоги славятся своим умом и способностью проникать в самые узкие щели, прятаться в рифах или дрейфовать в глубинах океана. Однако новое исследование, опубликованное в журнале Science 23 апреля 2026 года, переворачивает представления о жизни их далёких предков. Учёные из Университета Хоккайдо выяснили, что древнейшие осьминоги были не тихими и неуловимыми существами, а настоящими гигантскими хищниками, которые охотились наравне с крупными позвоночными и занимали вершину пищевой цепи в меловом периоде. Согласно полученным данным, длина этих существ могла достигать почти 20 метров, что резко контрастирует с размерами самого крупного современного гигантского тихоокеанского осьминога (Enteroctopus dofleini), максимальная длина тела которого с учётом размаха щупалец составляет около 5–6 метров, а масса — до 70 килограммов.

Изучать происхождение осьминогов всегда было сложно из-за того, что их мягкие тела редко превращаются в окаменелости. В отличие от животных с костями или панцирями, они оставляют после себя крайне мало физических следов. Чтобы обойти это препятствие, исследователи сосредоточились на ископаемых челюстях – твёрдой части тела, которая с большей вероятностью сохраняется на протяжении миллионов лет. С помощью высокоточных методов шлифовки и искусственного интеллекта они извлекли фрагменты челюстей из образцов пород возрастом от 72 до 100 миллионов лет, найденных в Японии и на острове Ванкувер.

Окаменелости принадлежали вымершей группе осьминогов с плавниками, известной как Cirrata. Анализ размеров, формы и следов износа на челюстях показал, что эти животные были активными охотниками, способными раздавливать твёрдую добычу мощными укусами. «Наши результаты свидетельствуют о том, что самые ранние осьминоги были гигантскими хищниками, занимавшими вершину морской пищевой цепи в меловой период», – говорит профессор Ясухиро Иба. По оценкам учёных, длина этих существ могла достигать почти 20 метров.

Особенно удивительным стало то, насколько сильно были изношены челюсти. На них видны глубокие царапины, сколы и трещины – признаки чрезвычайно сильного сжатия. У самых крупных экземпляров около 10% кончика челюсти было стёрто. Для сравнения, у современных крупных осьминогов и кальмаров, питающихся твёрдой пищей, износ клюва может достигать 15–25%, что значительно превышает показатель древних предков и указывает на более жёсткую диету или более частое использование челюстей у современных видов. Неравномерный износ намекает на латерализацию – черту, которая у современных животных связана с развитым мозгом и сложным поведением.

Это исследование не только отодвигает появление плавниковых осьминогов на 15 миллионов лет назад, но и заставляет пересмотреть представления о древних морских экосистемах. Раньше считалось, что вершину пищевой цепи занимали позвоночные хищники, а беспозвоночные играли второстепенную роль. Новые данные доказывают, что беспозвоночные тоже могли становиться гигантскими, умными высшими хищниками, напрямую конкурируя с крупными позвоночными. Сочетание цифровых методов поиска окаменелостей с искусственным интеллектом, использованное в работе, открывает путь к открытию множества других скрытых ископаемых и более детальной реконструкции древних миров.

❮ ❯

Кишечная бактерия и депрессия: новое звено найдено

Исследователи из Гарвардской медицинской школы обнаружили биологический механизм, который укрепляет теорию о том, что кишечная бактерия Morganella morganii может влиять на здоровье мозга. Их работа, опубликованная в Journal of the American Chemical Society, предлагает более четкое объяснение того, как этот микроб способен провоцировать депрессию, связывая его с воспалительными процессами через особую молекулу. Это открытие указывает на потенциальную новую мишень для диагностики и лечения некоторых форм депрессии, а также создает модель для изучения влияния других кишечных микробов на здоровье и поведение.

Команда обнаружила, что загрязнитель окружающей среды диэтаноламин (ДЭА) иногда может заменять сахарный спирт в молекуле, вырабатываемой M. morganii в кишечнике. Измененная молекула ведет себя совершенно иначе, чем обычная версия: она начинает имитировать кардиолипины — митохондриальные фосфолипиды, которые участвуют в регуляции апоптоза и клеточного энергообмена. В иммунной системе кардиолипины являются мишенью для аутоантител при таких заболеваниях, как антифосфолипидный синдром, и, когда бактерии продуцируют молекулы, структурно напоминающие их, возникает явление молекулярной мимикрии. В данном случае измененная молекула активирует иммунную систему, заставляя ее высвобождать воспалительные белки — цитокины, особенно интерлейкин-6 (IL-6). Эта цепочка событий дает возможное объяснение связи между M. morganii и депрессией, так как хроническое воспаление играет роль во многих заболеваниях и ассоциируется с большим депрессивным расстройством.

Предыдущие исследования подтверждают эту связь: IL-6 связан с депрессией, а M. morganii — с воспалительными состояниями, такими как диабет 2 типа и воспалительное заболевание кишечника. Старший автор исследования Джон Кларди отметил: «Существует теория, связывающая кишечный микробиом с депрессией, и это исследование делает шаг вперед, к реальному пониманию молекулярных механизмов, лежащих в основе этой связи». Однако потребуются дополнительные исследования, чтобы определить, вызывает ли измененная молекула непосредственно депрессию, и понять, сколько случаев могут быть связаны с этим процессом.

ДЭА обычно встречается в промышленных, сельскохозяйственных и потребительских товарах, и его преобразование в иммунный сигнал стало полной неожиданностью для ученых. Исследователи предполагают, что ДЭА потенциально может использоваться в качестве биомаркера для выявления определенных случаев большого депрессивного расстройства. Их выводы также поддерживают идею о том, что депрессия, по крайней мере некоторые ее формы, может затрагивать иммунную систему, что открывает возможность использования методов лечения, нацеленных на иммунные реакции, для некоторых пациентов.

В более широком смысле, исследование показывает, как бактериальная молекула может изменять иммунную функцию человека, встраивая загрязнитель, что дает ученым ключ к изучению того, как другие кишечные бактерии влияют на иммунитет и различные биологические системы. С депрессией связаны несколько типов кишечных бактерий: снижение уровня Lactobacillus и Bifidobacterium обычно коррелирует с воспалительными процессами и снижением синтеза серотонина, увеличение Enterobacteriaceae вызывает системное воспаление, а Helicobacter pylori влияет на нейротрансмиттеры и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую ось. Кларди добавил: «Теперь, когда мы знаем, что искать, мы можем начать изучать другие бактерии, чтобы понять, выполняют ли они подобные химические реакции, и начать находить другие примеры того, как метаболиты влияют на нас». Этот прорыв стал возможен благодаря объединению опыта двух исследовательских групп, сосредоточенных на химии малых молекул и понимании того, как микробиом влияет на здоровье на молекулярном уровне.

Вместе эти коллаборации продвинули понимание того, как кишечные бактерии взаимодействуют с иммунной системой и влияют на болезни. В новом исследовании ученые обнаружили, что при включении ДЭА в молекулу, вырабатываемую M. morganii, она начинает вести себя как группа жирных молекул — кардиолипинов, которые стимулируют высвобождение цитокинов и вызывают воспаление. Работа финансировалась Национальными институтами здравоохранения США и благотворительным фондом Leona M. and Harry B. Helmsley Charitable Trust, а также признает вклад ключевых исследовательских центров.

❮ ❯

Астрономы открыли возможный второй взрыв килоновой, скрытый сверхновой

В августе 2025 года астрономы зафиксировали необычный космический взрыв, получивший обозначение AT2025ulz. Этот объект может стать всего лишь вторым подтверждённым примером килоновой — мощнейшего выброса энергии, возникающего при слиянии двух нейтронных звёзд. Однако, в отличие от единственной достоверно известной килоновой GW170817, этот взрыв оказался тесно связан со сверхновой, которая произошла всего за несколько часов до него. Эта ранняя вспышка, вероятно, скрыла ключевые детали, сделав событие крайне сложным для интерпретации.

Сигнал о слиянии первыми зафиксировали гравитационно-волновые детекторы LIGO и Virgo 18 августа 2025 года. Они способны различать сигналы от слияния нейтронных звёзд и чёрных дыр по длительности, частоте и форме волны: слияния нейтронных звёзд длятся дольше, до нескольких минут, заканчиваются на более низкой частоте около одного килогерца и имеют характерное нарастание частоты, известное как чирп, из-за меньшей массы объектов. В данном случае данные показали, что по крайней мере один из сливающихся объектов имел аномально малую массу — меньше, чем у типичных нейтронных звёзд. Это вызвало мгновенную тревогу среди астрономов по всему миру, и вскоре обсерватория имени Цвикки в Паломаре обнаружила в указанном районе быстро тускнеющий красный источник на расстоянии 1,3 миллиарда световых лет от Земли.

Первые наблюдения показали, что AT2025ulz стремительно тускнеет и излучает в красном спектре — точно так же, как классическая килонова, где красный цвет обусловлен выбросом тяжёлых элементов вроде золота. Однако через несколько дней объект неожиданно вновь увеличил яркость, его свет сместился в синюю область, а в спектре появился водород. Такие характеристики типичны для сверхновой, но никак не для килоновой, что заставило некоторых учёных усомниться в связи события с гравитационно-волновым сигналом. Дело в том, что спектры сверхновых, особенно второго типа, содержат яркие линии водорода, поскольку их выбрасывают звёзды с водородной оболочкой. Килоновы же, наоборот, лишены водорода — в их спектрах преобладают линии тяжёлых элементов, образующихся при слиянии нейтронных звёзд. Обнаружение водорода в AT2025ulz однозначно указывает на взрыв сверхновой, поскольку килонова не может произвести заметное количество этого элемента.

Команда под руководством астронома Кашливал заметила в данных несколько аномалий, не вписывающихся ни в одну из стандартных моделей. Гравитационные волны указывали на то, что среди сливающихся объектов могла быть нейтронная звезда массой меньше солнечной — так называемая «запрещённая» звезда, существование которой долгое время считалось лишь теоретической возможностью. Дело в том, что нейтронные звёзды образуются из коллапса ядер массивных звёзд, для которого требуется минимальная масса ядра около 1,4 солнечной, известная как предел Чандрасекара. Меньшая масса не может преодолеть давление вырожденных электронов и сжаться до нейтронной звезды, поэтому объекты легче этого предела — это либо белые карлики, либо теоретически нестабильные образования. Учёные предполагают, что такие миниатюрные нейтронные звёзды могут рождаться при распаде быстро вращающихся массивных звёзд или из сгустков вещества вокруг коллапсирующего ядра.

Соавтор исследования Брайан Метцгер выдвинул гипотезу: две новорождённые нейтронные звезды могут спирально сближаться и сталкиваться, порождая килонову с гравитационными волнами, в то время как остатки более ранней сверхновой скрывают сам взрыв. «Единственный известный способ рождения субсолнечных нейтронных звёзд — коллапс очень быстро вращающейся звезды, — поясняет Метцгер. — Если такие „запрещённые" звёзды объединяются, испуская гравитационные волны, то событие будет сопровождаться сверхновой, а не выглядеть как обнажённая килонова». Однако учёные подчёркивают: для окончательного подтверждения природы AT2025ulz необходимы дополнительные наблюдения. Группа планирует искать аналогичные события с помощью телескопов нового поколения, а результаты исследования уже опубликованы в престижном журнале The Astrophysical Journal Letters.

❮ ❯

Скрытая природа вещества: открытие нового состояния материи

Материал, ранее считавшийся квантовой спиновой жидкостью, оказался совершенно новым состоянием вещества, как показывают результаты исследования, опубликованного в Science Advances и проведённого под руководством Университета Райса. Речь идёт о гексаалюминате церия-магния (CeMgAl11O19), который классифицировали как квантовую спиновую жидкость из-за отсутствия магнитного упорядочения и наличия континуума состояний. Однако учёные обнаружили, что эти особенности обусловлены не квантовыми эффектами, а конкуренцией ферромагнитных и антиферромагнитных взаимодействий.

В изолирующих материалах магнитные ионы могут выстраиваться параллельно (ферромагнетизм) или антипараллельно (антиферромагнетизм). При охлаждении до крайне низких температур такие системы обычно переходят в одно стабильное состояние с минимальной энергией. Квантовые спиновые жидкости ведут себя иначе: они постоянно переключаются между несколькими равнозначными состояниями, создавая иллюзию континуума. CeMgAl11O19 демонстрировал похожую картину, но при ближайшем рассмотрении механизм оказался принципиально иным.

Используя нейтронное рассеяние — метод, основанный на бомбардировке материала пучком нейтронов, которые взаимодействуют с магнитными полями атомов — команда исследователей во главе с Пэнчэном Даем выяснила, что граница между ферромагнитным и антиферромагнитным состояниями в данном материале необычайно слаба. Это позволяет ионам свободно перемещаться между двумя конфигурациями, вместо того чтобы застыть в одном упорядоченном паттерне. В результате формируется смешанное расположение ионов: часть ведёт себя ферромагнитно, другая — антиферромагнитно, что препятствует установлению единого порядка. Подобная конкуренция известна и в других системах, например в «спиновых стёклах» (сплавы AuFe и CuMn) или манганитах, где случайное расположение примесей или эффект Яна-Теллера создают похожую фрустрацию магнитных взаимодействий.

При охлаждении до почти абсолютного нуля материал может «выбрать» любое из множества возможных низкоэнергетических состояний, порождая набор наблюдаемых конфигураций, похожих на континуум квантовой спиновой жидкости. Однако, в отличие от истинной квантовой жидкости, после фиксации в одном состоянии материал остаётся в нём без дальнейших переходов. «Уникальная способность материала выбирать разные состояния создала данные, очень похожие на поведение квантовой спиновой жидкости, — пояснил Дай. — Это новое состояние материи, которое мы описали впервые».

Открытие подчёркивает, насколько сложны магнитные системы и как обманчивы могут быть внешние признаки квантовых явлений. Даже когда материал демонстрирует ожидаемые сигнатуры квантового состояния, физика за ними может быть совершенно иной. Исследование, поддержанное Министерством энергетики США и другими научными фондами, подтверждает важность тщательного анализа данных: то, что кажется знакомым, может скрывать нечто принципиально новое.

❮ ❯

Тайна древней чумы в Иордании: учёные раскрывают историю массового захоронения

Около 1500 лет назад на территории современной Иордании произошла страшная трагедия — загадочная болезнь унесла жизни огромного числа людей. Исследователи из Университета Южной Флориды под руководством профессора Рэя Х.И. Цзяна проливают новый свет на это событие. В своей третьей научной работе, посвящённой Юстиниановой чуме — первой задокументированной вспышке бубонной чумы в Средиземноморье, — учёные сосредоточились не только на возбудителе болезни, но и на самих людях.

Эта пандемия была впервые подробно описана византийскими историками, такими как Прокопий Кесарийский в его труде «Война с персами», который зафиксировал начало эпидемии в Константинополе в 541 году, а также Евагрием Схоластиком в «Церковной истории» и хрониками Иоанна Эфесского и Павла Диакона. Эти источники описывали клинические признаки болезни — бубоны и невероятно высокую смертность, что позволило учёным ретроспективно идентифицировать её как бубонную чуму. Однако до недавнего времени все данные основывались исключительно на исторических текстах.

Новое исследование, опубликованное в журнале Journal of Archaeological Science, изучает последствия эпидемии в древнем городе Джераш. Впервые в мире учёным удалось получить неопровержимые прямые доказательства: из образцов зубов скелетов в массовом захоронении они выделили древнюю ДНК, а с помощью методов секвенирования нового поколения и геномной ловушки для Yersinia pestis прочитали геном бактерии. Анализ филогении и молекулярных часов показал, что штамм возбудителя из Джераша принадлежит к линии Юстиниановой чумы VI–VIII веков и является предком более поздних штаммов Чёрной смерти. Радиоуглеродное датирование костей подтвердило, что захоронение было сделано около 540–550 годов н.э.

Учёные выяснили, что в разгар чумы жертвами становились представители самых разных социальных групп, которые при жизни редко пересекались. Однако смерть объединила их — сотни тел были hastily захоронены на заброшенной общественной территории, поверх мусора и черепков керамики. Эта братская могила стала ключевым объектом исследования. В отличие от традиционных кладбищ, которые формируются постепенно, здесь сотни людей были погребены в течение нескольких дней, что подтверждает единовременный характер захоронения.

Хотя другие массовые захоронения этого периода известны в Европе, например в Кёльне или Шлезвиг-Гольштейне, они были идентифицированы как связанные с чумой лишь на основе радиоуглеродной датировки и археологического контекста, без прямого выделения ДНК возбудителя. Джераш стал первым местом, где братская могила была подтверждена не только археологически, но и генетически.

Цзян работал в тесном сотрудничестве с коллегами из различных областей — антропологии, молекулярной медицины, истории, а также с археологом Карен Хендрикс из Сиднейского университета и лабораторией ДНК из Флориды. «Предыдущие работы определяли возбудителя чумы, но Джераш превращает генетический сигнал в человеческую историю — о том, кто погиб и как город переживал кризис», — поясняет учёный.

«Пандемии — это не просто биологические события, это социальные явления, — подчёркивает Цзян. — Они показывают, кто уязвим и почему. Эти закономерности продолжают влиять на то, как болезнь воздействует на общества сегодня». Открытие в Джераше помогает понять, что плотные города, путешествия и изменения окружающей среды играли ключевую роль в распространении эпидемий в прошлом — точно так же, как и сейчас.

❮ ❯

Цепочка атомов обнаруживает электрические поля с удивительной точностью

Измерение слабых электрических полей низкой частоты остаётся серьёзной научной задачей. Существующие технологии часто не могут одновременно обеспечить высокую точность, компактность и возможность определять как силу, так и направление поля. Обычные методы, основанные на так называемой электромагнитно-индуцированной прозрачности в газовых ячейках, страдают от размытия сигнала из-за эффектов Доплера и столкновений, что затрудняет измерение на малых масштабах.

Исследователи из Наньянского технологического университета (Сингапур) предложили принципиально новый подход — использовать цепочку взаимодействующих атомов Ридберга. Эти атомы обладают огромной чувствительностью к электрическим полям благодаря большим электрическим дипольным моментам. Под действием внешнего поля меняется ориентация оси квантования каждого атома, что влияет на их дипольное взаимодействие. Такие изменения несут информацию и о силе, и о направлении поля.

Для извлечения информации учёные применили три взаимодополняющих метода измерения в единой системе. Первый отслеживает скорость распространения возбуждения вдоль цепочки. Второй анализирует спектр Рамези — энергетическую структуру системы. Третий изучает спектр пропускания в частотной области. Комбинируя эти данные, исследователи получают полную картину поля во времени, энергии и частоте.

Новый метод открывает путь к созданию компактных и программируемых квантовых сенсоров, способных измерять низкочастотные электрические поля с микрометровым разрешением и высокой точностью. Такие датчики объединяют в себе прослеживаемость к фундаментальным константам, малый размер и способность определять направление поля. Работа была опубликована на обложке журнала Frontiers of Optoelectronics.

❮ ❯

Физики с помощью ИИ открыли новые законы взаимодействия частиц

Исследователи из Университета Эмори (США) применили машинное обучение, чтобы раскрыть неизвестные ранее детали того, как частицы взаимодействуют в сложных системах. Работа сосредоточена на несимметричных силах — ситуациях, где одна частица влияет на другую иначе, чем та в ответ. Результаты, опубликованные в престижном журнале PNAS, показали, что нейросеть не просто анализирует данные, а может напрямую выводить новые физические законы с точностью более 99%.

В центре исследования — так называемая пылевая плазма, четвертое состояние вещества, где ионизированный газ наполнен заряженными частицами и микроскопическими пылинками. Такая плазма встречается повсюду: от колец Сатурна до земной ионосферы, и составляет около 99,9% видимой Вселенной. Ученые сумели смоделировать её в лаборатории, а затем обучить нейронную сеть распознавать закономерности во взаимодействиях частиц.

Для сбора данных физики использовали томографическую съемку: лазерный луч сканировал вакуумную камеру с плазмой, а высокоскоростная камера фиксировала 3D-положение каждой пылинки во времени. Созданная на этой основе нейросеть не просто повторила известные модели — она показала, что некоторые общепринятые теоретические предположения о несимметричных силах неточны. «ИИ — не черный ящик, мы понимаем, как и почему он работает», — подчеркивают авторы.

Открытие имеет масштабное значение: предложенный ИИ-подход универсален и может применяться в любых системах из множества взаимодействующих компонентов — от физики плазмы до биологии. «Правильно используемый ИИ способен открыть двери в совершенно новые области для исследования», — заключают ученые. Работа демонстрирует редкий пример, когда искусственный интеллект не просто обрабатывает данные, а самостоятельно помогает формулировать фундаментальные законы природы.

❮ ❯

Ученые впервые определили клетки мозга, связанные с депрессией

Исследователи из Университета Макгилла и Института Дугласа совершили прорыв в понимании депрессии. Впервые им удалось точно определить, какие типы клеток головного мозга функционируют иначе у людей с этим расстройством. Результаты работы, опубликованные в престижном научном журнале Nature Genetics, дают ключ к созданию более целенаправленных методов лечения и помогают развеять мифы о чисто психической природе заболевания, от которого страдают более 264 миллионов человек по всему миру.

Чтобы добиться этого, ученые использовали редкий и бесценный материал — образцы мозговой ткани, пожертвованной посмертно пациентами с психиатрическими диагнозами. Эти образцы хранятся в Банке мозга Дугласа-Белл Канады, одном из немногих в мире, где есть такая коллекция. С помощью передовых технологий секвенирования отдельных клеток исследователи проанализировали РНК и ДНК тысяч нейронов, сравнив данные 59 человек, страдавших депрессией, и 41 человека без этого диагноза.

Анализ выявил изменения в активности генов в двух важнейших типах клеток. Первый тип — это возбуждающие нейроны (глутаматергические), которые регулируют настроение и реакцию на стресс через активацию цепей в префронтальной коре и лимбической системе. Они модулируют выброс дофамина и серотонина, но при хроническом стрессе их чрезмерная активация может вызывать нейротоксичность, ухудшая эмоциональную регуляцию. Второй — уникальный подтип микроглии, иммунных клеток мозга. Он отличается особым набором транскрипционных маркеров, включая повышенную экспрессию генов, связанных с синаптическим ремоделированием и противовоспалительными цитокинами. В отличие от других подтипов, которые чаще экспрессируют провоспалительные сигналы или участвуют в фагоцитозе, этот подтип специализирован для поддержки нейрональной пластичности в ответ на стресс. У людей с депрессией многие гены в этих клетках работали на другом уровне, что указывает на сбои в их нормальном функционировании.

Это открытие укрепляет научное представление о том, что депрессия имеет четкую биологическую основу, а не является лишь следствием эмоциональной слабости или психологических проблем. «Наше исследование подтверждает то, что нейронаука говорит годами: депрессия — это не просто эмоции, это реальные, измеримые изменения в мозге», — подчеркивает ведущий автор работы доктор Густаво Турецки.

Теперь ученые намерены выяснить, как именно эти клеточные различия влияют на общую работу мозга. Следующим шагом станет поиск методов лечения, которые будут воздействовать непосредственно на эти специфические типы клеток. Это может привести к появлению гораздо более эффективных и персонализированных терапий для миллионов людей, борющихся с депрессией.

❮ ❯

Разгадка 200-летней тайны роста доломита: как дождь и приливы создают камень

Более двух столетий ученые не могли вырастить доломит в лаборатории в условиях, подобных природным. Этот минерал, образующий знаменитые Доломитовые Альпы в Италии, скалы Ниагарского водопада и причудливые каменные столбы в американском национальном парке Брайс-Каньон, встречается в породах старше 100 миллионов лет, но практически не формируется в современной среде. Теперь исследователи из Мичиганского университета и Университета Хоккайдо разгадали этот геологический парадокс, известный как «Проблема доломита».

Ключ к разгадке лежит в уникальной кристаллической структуре доломита, состоящей из чередующихся слоев кальция и магния — CaMg(CO₃)₂. Разница в ионных радиусах, где Ca²⁺ крупнее Mg²⁺ примерно на 30%, создает значительное напряжение при осаждении каждого нового слоя. Кроме того, Mg²⁺ требует более высокой энергии активации для встраивания в решетку, что при быстром росте приводит к кинетическому подавлению упорядочения и хаотическому распределению ионов. При обычном росте эти слои присоединяются хаотично, создавая дефекты упаковки, дислокации несоответствия и двойникование, которые блокируют дальнейшее формирование кристалла. Этот процесс настолько медленный, что для создания одного идеального слоя может потребоваться до 10 миллионов лет, что делало его практически невозможным для воспроизведения в лабораторных условиях.

Исследователи обнаружили, что эти дефекты не являются постоянными — они растворяются при контакте с водой. В природе циклические процессы, такие как дожди или приливы, вымывают поврежденные участки, очищая поверхность для образования новых, правильно упорядоченных слоев. Это сокращает время формирования слоев с миллионов лет до гораздо более коротких интервалов, позволяя накапливаться крупным залежам на протяжении геологических эпох.

Для проверки теории команда использовала компьютерное моделирование атомных взаимодействий, создав программу, которая сократила время расчетов с 5000 процессоро-часов до 2 миллисекунд. Параллельно ученые из Университета Хоккайдо провели эксперимент с электронным микроскопом, имитируя природные циклы. Они применили 4000 импульсов электронного луча в течение двух часов, каждый раз растворяя возникающие дефекты, и вырастили кристалл размером около 100 нанометров — примерно 300 слоев доломита, что в 60 раз больше, чем в предыдущих экспериментах.

Разгадка «Проблемы доломита» открывает новые возможности для контроля роста кристаллов в современных технологиях. Как отмечает руководитель исследования Вэньхао Сунь, теория демонстрирует, что можно быстро выращивать материалы без дефектов, если периодически удалять дефекты в процессе роста. Однако на пути промышленного применения, например в производстве полупроводников, стоят серьезные препятствия. Среди них — высокая температура синтеза, обычно превышающая 600 °C, что несовместимо с чувствительными подложками; сложность точного контроля стехиометрии и чередования слоев Ca/Mg в масштабе пластины; низкая скорость роста из-за кинетических барьеров; несовместимость с существующими планарными технологиями, так как доломит хрупок и не образует гомогенных пленок на кремнии; проблемы с чистотой, поскольку примеси легко захватываются на дефектах; а также отсутствие методов селективного травления для создания рисунка. Несмотря на эти вызовы, подход может революционизировать производство не только полупроводников, но и солнечных батарей и аккумуляторов, делая их более эффективными и долговечными. Исследование поддержано Американским химическим обществом, Министерством энергетики США и Японским обществом содействия науке.

❮ ❯

Новый метод позволяет снять "фильм" о фемтосекундных явлениях

Учёные совершили прорыв в изучении сверхбыстрого микромира, разработав революционный метод визуализации. Новая технология, названная компрессионным спектрально-временным методом когерентной модуляционной фемтосекундной визуализации (CST-CMFI), позволяет наблюдать процессы, длящиеся сотни фемтосекунд (квадриллионные доли секунды). Главное её преимущество — способность в одном измерении зафиксировать не только изменение яркости объекта, но и его внутреннюю структуру (фазовую информацию), что раньше было практически невозможно.

Это открывает беспрецедентные возможности для фундаментальных исследований в физике, химии, биологии и материаловедении. Понимание таких скоротечных явлений, как химические реакции, перестройка атомов в материалах или поведение биомолекул, критически важно для создания новых материалов, эффективной электроники, улучшенных солнечных батарей и более мощных лазеров для чистой энергетики и точного производства.

Метод был создан в Лаборатории экстремальной оптической визуализации Восточно-китайского педагогического университета. Он объединяет несколько передовых технологий: временно-спектральное картирование, компрессионную спектральную визуализацию и когерентную модуляционную визуализацию. Система использует специальный "растянутый" лазерный импульс, где разным моментам времени соответствуют разные длины волн света. Такой импульс создаётся с помощью дисперсионных оптических элементов, таких как дифракционные решётки или призмы, в рамках техники усиления чирпированных импульсов, что позволяет безопасно усиливать световой сигнал, предотвращая повреждение оптических компонентов.

Для демонстрации возможностей CST-CMFI исследователи изучили два ультрабыстрых процесса: образование плазмы в воде после фемтосекундного лазерного импульса и динамику возбуждённых носителей заряда в полупроводнике ZnSe. В эксперименте с водой метод позволил увидеть не только яркость плазменного канала, но и фазовые изменения, связанные с формированием плотной плазмы свободных электронов, которая влияет на поглощение и распространение света.

Ключевым открытием стала исключительная чувствительность фазовых измерений. "Используя CST-CMFI, мы смогли увидеть фазовые вариации, связанные с динамикой носителей заряда, даже когда не было значительных изменений в интенсивности", — отметил руководитель исследования Юньхуа Яо. Это означает, что метод может обнаруживать тончайшие процессы, невидимые при традиционном анализе только яркости.

В будущем команда планирует применить свой метод для изучения динамики на границах раздела материалов и сверхбыстрых фазовых переходов. Границы раздела — это области контакта между различными материалами или фазами, где свойства резко меняются, и их динамика определяет ключевые процессы в технологиях, такие как катализ, коррозия, адгезия и работа электронных устройств, что критически важно для разработки более эффективных и прочных материалов. Учёные также работают над интеграцией CST-CMFI с другими технологиями компрессионной съёмки, чтобы ещё больше расширить её возможности. Эта разработка знаменует собой новый этап в наблюдении за самыми быстрыми явлениями в природе.

❮ ❯

Свет как резец: открыт материал, который меняет свойства под лучом лазера

Исследователи из центра перспективных технологий XPANCEO в сотрудничестве с нобелевским лауреатом Константином Новоселовым совершили прорыв в области фотоники. Они обнаружили, что кристаллический полупроводник арсенид трисульфид обладает уникальной способностью: его оптические и физические свойства можно навсегда изменять на наноуровне с помощью простого непрерывного светового луча. Это открывает путь к созданию миниатюрных оптических устройств без необходимости в дорогостоящем чистом производстве или сложных лазерных системах.

Ключ к открытию лежит в исключительной фоторефрактивности материала. Под воздействием даже слабого ультрафиолетового света показатель преломления арсенида трисульфида — величина, определяющая, как материал изгибает и замедляет свет, — меняется рекордно сильно. Изменение достигает значения Δn ≈ 0.3, что превосходит аналоги у известных фоторефрактивных материалов, таких как ниобат лития или селенид цинка. В отличие от них, этот халькогенидный кристалл сочетает высокую фоточувствительность с устойчивостью к оптическому повреждению, что позволяет буквально «записывать» светом нужные оптические функции прямо внутрь прозрачного материала.

Одно из самых впечатляющих применений — создание практически не подделываемых наноразмерных меток для защиты продукции. Чтобы продемонстрировать невероятную точность метода, ученые использовали стандартный лазер, чтобы «нарисовать» на тонком срезе материала микроскопический портрет Альберта Эйнштейна. Расстояние между точками изображения составило всего 700 нанометров, а в дальнейших экспериментах разрешение достигло 50 000 точек на дюйм. Полученные узоры служат уникальными оптическими идентификаторами.

Помимо скрытой графики, свет позволяет формировать на поверхности материала полезные оптические элементы, такие как микролинзы и дифракционные решетки. Эти компоненты критически важны для создания широкоугольных волноводов, используемых в очках дополненной реальности и умных контактных линзах. Интересно, что при облучении материал также физически расширяется на величину до 5%. Это локальное увеличение объёма создаёт на поверхности выпуклые структуры, которые могут действовать как готовые микролинзы, фокусируя свет. Контролируя параметры лазера, можно напрямую формировать такие трёхмерные оптические элементы без механической обработки.

Как отметил Валентин Волков, основатель и технический директор XPANCEO, открытие новых функциональных материалов, подобных этому кристаллу, является фундаментальным двигателем прогресса в фотонике. Разработка сложных оптических устройств будущего начинается с фундаментальной науки о материалах, где свойства вещества определяют физически возможное. Это исследование знаменует собой шаг к новой генерации технологий, управляемых светом, а не электричеством.

❮ ❯

Тайна крошечных динозавров раскрыта: это были детёныши

Долгое время учёные ломали голову над загадкой необычно маленьких окаменелостей бронированных динозавров, найденных в Китае. Исследователи предполагали, что это мог быть миниатюрный вид, однако новое исследование показало, что на самом деле это детёныши анкилозавров. Открытие проливает свет на то, как росли и развивались эти тяжелобронированные гиганты.

Окаменелости принадлежат виду Liaoningosaurus paradoxus, название которого отражает путаницу, которую он вызывал. С момента первого описания в 2001 году его относили к анкилозаврам — группе динозавров с прочной броней. Однако все найденные образцы были крошечными — не более 40 сантиметров в длину, тогда как взрослые анкилозавры достигали трёх метров и более.

Поскольку более крупных особей найти не удавалось, некоторые учёные предполагали, что это карликовый вид, а другие даже считали, что динозавр вёл полуводный образ жизни. Новое исследование, опубликованное в Journal of Vertebrate Paleontology, опровергает эти теории: микроскопический анализ костей показал, что образцы были моложе года, а один из них имел признаки только что вылупившегося детёныша.

Профессор Пол Барретт, соавтор исследования, пояснил, что палеонтологи изучают поперечные срезы костей, где видны годовые кольца роста (Lines of Arrested Growth, LAGs), аналогичные годичным кольцам деревьев: подсчитывая количество таких колец, можно определить возраст динозавра на момент смерти, а расстояние между кольцами указывает на темпы роста в разные сезоны. Ни у одного из изученных образцов таких линий не оказалось, что доказывает их юный возраст. Самая маленькая особь даже сохранила «личиночную линию» — особую метку на костях, которая образуется при рождении или вылуплении детёныша динозавра: в момент появления на свет рост временно замедляется, оставляя отчетливую границу между костной тканью, сформированной в яйце, и тканью, образовавшейся после вылупления.

Все окаменелости Liaoningosaurus были найдены в провинции Ляонин на северо-востоке Китая, известной исключительной сохранностью ископаемых Мелового периода. Провинция Ляонин знаменита благодаря уникальным условиям захоронения: вулканический пепел многократно покрывал останки динозавров и других животных, обеспечивая почти мгновенную консервацию мягких тканей, перьев и даже содержимого желудка, что крайне редко для ископаемых Мелового периода. Останки древних животных опускались на дно мелких озёр, а вулканический пепел помогал сохранять мельчайшие детали, давая учёным яркую картину жизни той эпохи.

Хотя взрослые особи Liaoningosaurus ещё не обнаружены, эти детёныши уже дают ценную информацию. У них уже была развита броня, что говорит о раннем появлении этого признака. «Если мы найдём взрослую особь, то сможем увидеть, как менялись эти черты с возрастом», — отметил Барретт, подчеркнув, что пока эти окаменелости остаются единственным окном в раннее развитие анкилозавров.

❮ ❯

Учёные впервые засняли таинственное свечение деревьев во время грозы

В июне 2024 года команда исследователей атмосферных наук из Университета штата Пенсильвания отправилась в необычную экспедицию на специально оборудованном фургоне вдоль восточного побережья США. Их цель — впервые в истории зафиксировать в естественных условиях редкое явление, известное как коронный разряд. Оно представляет собой крошечные электрические разряды на кончиках листьев, из-за которых верхушки деревьев могут слабо светиться в ультрафиолетовом спектре во время грозы. Учёные предполагали его существование более 70 лет, но прямых доказательств в природе до сих пор не было.

В состав команды вошли опытные метеорологи и аспиранты. Изначально они направились во Флориду, известную частыми летними грозами, однако погода несколько недель не позволяла провести измерения — бури рассеивались прежде, чем удавалось собрать данные. Уже на обратном пути в Пенсильванию учёным повезло: мощные и продолжительные грозы разразились в Северной Каролине. Команда остановилась у университета в городе Пембрук и развернула аппаратуру на парковке.

Нацелив свои уникальные инструменты на верхние ветви дерева сладкой камеди во время почти двухчасовой грозы, исследователи добились успеха. Они впервые зафиксировали множественные коронные разряды на этом дереве, а позже — и на соседней сосне. «Это доказывает, что наука открытий ещё жива, — заявил ведущий автор исследования Патрик Макфарланд. — Более полувека существовала лишь теория, а теперь у нас есть доказательство».

Учёные объясняют, что явление возникает из-за сильного электрического дисбаланса: грозовые облака несут большой отрицательный заряд, притягивающий положительный заряд от земли. Этот заряд поднимается по деревьям и концентрируется на самых высоких точках, например, на кончиках листьев, создавая достаточно интенсивное поле для слабого свечения. Важно, что это свечение порождает ультрафиолетовое излучение, способное расщеплять молекулы водяного пара с образованием гидроксильных радикалов.

Гидроксил является ключевым «очистителем» атмосферы, вступая в реакцию с загрязняющими веществами как природного, так и антропогенного происхождения. Таким образом, коронные разряды в лесных массивах могут быть значительным естественным источником этих очищающих агентов, что важно для понимания качества воздуха и климатических процессов. Ранее команда изучала эту связь лишь в лабораторных условиях. Стоит отметить, что гидроксильные радикалы образуются в атмосфере и благодаря другим природным явлениям, таким как фотохимические реакции с участием солнечного ультрафиолета, озона и водяного пара, молнии, вулканическая активность и естественный распад летучих органических соединений от растений.

Для полевых наблюдений был создан специальный «Коронный телескоп» — система, блокирующая солнечный ультрафиолет и фиксирующая только свечение от разрядов и огня. В Северной Каролине аппаратура зарегистрировала 859 событий на первом дереве и 93 на сосне. Открытие ставит новые вопросы о влиянии разрядов на сами деревья и здоровье лесных экосистем. Прямые долгосрочные эффекты на здоровье конкретных видов, таких как сладкая камедь или сосна, изучены недостаточно. Известно, что разряды могут вызывать локальные повреждения коры и тканей, потенциально приводя к окислительному стрессу, однако деревья часто обладают защитными механизмами, как, например, смола у хвойных. Общее воздействие зависит от частоты разрядов, условий среды и видовой устойчивости. Эти вопросы уже привели к новым совместным проектам с экологами. Исследование было поддержано Национальным научным фондом США.

❮ ❯

Неожиданная материя в недрах ледяных гигантов

Согласно новому исследованию, глубокие недра планет-ледяных гигантов, таких как Уран и Нептун, могут скрывать ранее неизвестную форму материи. Учёные из Института Карнеги с помощью сложных компьютерных симуляций обнаружили, что при колоссальном давлении и температуре, царящих в этих мирах, соединение углерода и водорода может переходить в экзотическое состояние. Это открытие проливает свет на внутреннее строение одних из самых загадочных планет нашей Солнечной системы, чьи недра состоят из слоёв так называемого «горячего льда» — воды, метана и аммиака в экстремальных условиях, где также могут существовать и другие экзотические фазы, например, сверхтекучие или полимерные формы этих веществ.

Моделирование, проведённое Конгом Лю и Рональдом Коэном, показало, что гидрид углерода (CH) при давлении в миллионы раз выше земного и температуре в тысячи градусов образует необычную структуру. Атомы углерода выстраиваются в упорядоченную гексагональную решётку, в то время как атомы водорода не закреплены на месте, а движутся внутри неё по чётким спиралевидным траекториям. Это создаёт так называемое квазиодномерное суперионное состояние, которое невозможно воспроизвести в земных лабораториях. Для изучения веществ при подобных экстремальных давлениях учёные также используют экспериментальные методы, такие как алмазные наковальни, сжимающие образцы до миллионов атмосфер, метод ударного сжатия, создающий кратковременные условия, аналогичные планетарным недрам, и анализ с помощью синхротронного излучения.

Суперионные материалы представляют собой гибрид твёрдого тела и жидкости: одна часть атомов (в данном случае углерод) образует стабильный кристаллический каркас, а другая (водород) ведёт себя как жидкость, свободно перемещаясь. Уникальность новой фазы в том, что движение происходит не хаотично во всех направлениях, а преимущественно вдоль одномерных спиральных путей. Это делает материю анизотропной — её свойства сильно зависят от направления.

Обнаруженное состояние материи может быть ключом к пониманию необычных характеристик Урана и Нептуна, в частности, их магнитных полей, которые смещены относительно оси вращения и имеют сложную структуру. Направленное движение заряженных частиц водорода напрямую влияет на то, как тепло и электрический ток переносятся в недрах планет, что, в свою очередь, определяет механизм генерации магнитного динамо. Таким образом, открытие помогает объяснить, почему магнитные поля этих гигантов так сильно отличаются от земного или юпитерианского, где, как предполагается, может существовать металлический водород.

Исследование имеет значение не только для планетологии, но и для фундаментальной физики и материаловедения. Оно демонстрирует, как простейшие и самые распространённые элементы во Вселенной — углерод и водород — под воздействием экстремальных условий могут самоорганизовываться в сложные и неожиданные структуры с направленными свойствами. Понимание такого поведения материи, включая возможные состояния вроде вырожденной материи в ядрах планет, открывает новые горизонты для создания передовых материалов с заданными характеристиками.

❮ ❯

Квантовая гравитация: найдена ли "туфелька Золушки" для объединения физики?

Одной из величайших нерешенных проблем современной физики остается объединение квантовой теории, описывающей мир мельчайших частиц, и общей теории относительности Эйнштейна, объясняющей гравитацию и движение космических тел. Эти две фундаментальные теории успешно работают в своих областях, но противоречат друг другу, создавая разрыв в нашем понимании Вселенной. Физики десятилетиями предлагали различные теории квантовой гравитации, такие как теория струн и петлевая квантовая гравитация, но им не хватало проверяемых предсказаний, которые можно было бы наблюдать экспериментально.

Исследователи из Венского технологического университета (TU Wien) сделали важный шаг вперед, предложив возможный наблюдаемый эффект, который они сравнивают с поиском "туфельки Золушки" среди теорий квантовой гравитации. "В квантовой гравитации у нас до сих пор не было такой туфельки — наблюдаемого явления, которое четко указывало бы, какая теория правильная", — объясняет профессор Бенджамин Кох. Ученые сосредоточились на ключевом понятии теории относительности — геодезических линиях, которые описывают кратчайшие пути движения тел в искривленном пространстве-времени.

В классической физике массивные объекты вроде Солнца искривляют пространство-время, а другие тела движутся по этим искривленным геодезическим траекториям, как Земля вокруг Солнца. Исследователи попытались применить квантовые принципы к метрике пространства-времени — математическому описанию его кривизны. В квантовой физике частицы обладают вероятностными, "размытыми" свойствами, и применение этих принципов к пространству-времени означает, что его кривизна также становится подверженной квантовой неопределенности.

Хотя эта задача создает огромные математические сложности, команде ученых удалось квантовать метрику для важного частного случая — статического сферически симметричного гравитационного поля, подобного солнечному. Они вывели новое "q-дезическое уравнение" (отсылка к классическим геодезическим), описывающее движение частиц в квантовом пространстве-времени. "Это уравнение показывает, что в квантовом пространстве-времени частицы не всегда движутся точно по кратчайшему пути между двумя точками, как предсказывает классическая геодезическая теория", — поясняет профессор Кох.

При рассмотрении только обычной гравитации различия между классическими и квантовыми предсказаниями оказываются ничтожно малыми — порядка 10^-35 метров, что совершенно недоступно для экспериментального обнаружения. Однако ситуация кардинально меняется при учете космологической постоянной — параметра в уравнениях общей теории относительности, который описывает плотность энергии вакуума пространства и считается простейшей формой тёмной энергии. Именно тёмная энергия, как полагают, вызывает ускоренное расширение Вселенной, обнаруженное в конце 1990-х годов. "И когда мы это сделали, нас ждал сюрприз", — сообщает Кох. "Q-дезические траектории теперь существенно отличаются от геодезических, полученных обычным способом без квантовой физики".

Наиболее значительные различия проявляются на очень больших космологических масштабах — порядка 10^21 метров, в то время как для средних масштабов вроде земной орбиты разница практически отсутствует. "Именно на космологических масштабах, где остаются нерешенные загадки общей теории относительности, мы видим четкое различие между траекториями частиц, предсказанными q-дезическим уравнением и классической теорией", — подчеркивает ученый. Это открытие, опубликованное в журнале Physical Review D, может помочь в объяснении таких космических загадок, как аномальные скорости вращения спиральных галактик. Эти аномалии, когда звёзды на окраинах галактик движутся быстрее предсказаний, основанных на видимой массе, не являются прямой проблемой для ОТО, но указывают на недостаток массы, что привело к гипотезе тёмной материи. Новый подход может предложить альтернативный взгляд на эти гравитационные загадки.

Возвращаясь к аналогии со сказкой, физики, возможно, наконец-то нашли измеримую "туфельку", которая поможет отличить правильную теорию квантовой гравитации среди множества конкурирующих вариантов. Следующий важный шаг — определить, какой именно теории эта "туфелька" подходит, что может значительно продвинуть поиски единой теории, объединяющей все фундаментальные взаимодействия во Вселенной.

❮ ❯

Прорыв в создании ядерных часов: теперь им нужно в 1000 раз меньше редкого тория

В прошлом году физики впервые смогли контролируемо возбуждать ядра радиоактивного тория-229, что стало ключом к созданию ядерных часов фантастической точности. Такие часы могли бы революционизировать навигацию и позволить проверить, меняются ли фундаментальные константы природы — неизменные физические величины, такие как скорость света или гравитационная постоянная, которые определяют законы физики. Гипотезы об их изменении со временем предполагают, что даже небольшой сдвиг мог бы радикально изменить структуру материи и ход эволюции Вселенной. Однако развитие технологии упиралось в острую проблему: необходимый изотоп тория-229 содержится только в оружейном уране, и для исследований во всём мире доступно лишь около 40 граммов этого материала.

Теперь международная группа исследователей во главе с физиком из UCLA Эриком Хадсоном совершила новый прорыв, о котором сообщает журнал Nature. Учёные обнаружили способ воспроизвести свои предыдущие результаты, используя в тысячу раз меньше драгоценного тория. Новый метод настолько прост и дёшев, что открывает реальную перспективу создания компактных и доступных ядерных часов для массового применения.

Это означает, что сверхточные ядерные часы в будущем могут покинуть стены лабораторий. Их можно будет интегрировать в энергосети, вышки сотовой связи и спутники GPS. Более того, технология может стать настолько миниатюрной, что поместится в смартфоны или наручные часы, обеспечивая навигацию там, где сигнал GPS недоступен — в глубоком космосе или под водой, например, на подводных лодках.

До сих пор команда 15 лет работала над сложнейшим методом, заключавшимся в выращивании специальных кристаллов фторида, «заражённых» торием. Эти кристаллы стабилизировали торий и пропускали лазерный свет, но процесс был крайне трудоёмким. «Кристаллы очень сложно изготовить. На это уходит вечность, а минимальное количество тория, которое мы можем использовать, — 1 миллиграмм, что очень много, когда в наличии всего около 40 граммов», — пояснил постдокторант UCLA Рикки Элвелл, ведущий автор новой работы.

В новом исследовании учёные пошли совершенно другим путём, позаимствовав технику из ювелирного дела. С помощью гальваники — метода XIX века, использующего электрический ток, — они нанесли микроскопически тонкий слой тория на обычную нержавеющую сталь. «Раньше нам потребовалось пять лет, чтобы разобраться с кристаллами. А теперь мы получили те же результаты с помощью одной из старейших промышленных техник, используя в 1000 раз меньше тория. К тому же готовый продукт — это просто кусочек стали, и он гораздо проще хрупких кристаллов», — отметил Хадсон.

Успех пришёл после того, как исследователи поняли, что давнее научное предположение было ошибочным. Ранее считалось, что торий должен находиться в прозрачном материале, чтобы лазерный свет мог достичь и возбудить ядро. «В этой работе мы показали, что это просто не так, — объяснил Хадсон. — Мы всё ещё можем направить достаточно света в эти непрозрачные материалы, чтобы возбудить ядра у поверхности. А затем, вместо того чтобы испускать фотоны, как в кристаллах, они испускают электроны, которые можно зафиксировать, просто отслеживая электрический ток — а это едва ли не самое простое, что можно сделать в лаборатории!»

Помимо улучшения связи и энергосетей, сверхточные ядерные часы могут решить проблему национальной безопасности, обеспечив навигацию без уязвимого GPS. Они практически не чувствительны к внешним помехам, что критически важно для подводных лодок или космических кораблей. Как отмечают эксперты из Boeing и NASA, эта технология открывает путь не только к практическим применениям, но и к новым фундаментальным открытиям, например, к более точной проверке теории относительности Эйнштейна и установлению единого времени для всей Солнечной системы. Такая единая временная шкала, учитывающая релятивистские эффекты, решила бы проблемы синхронизации космических миссий, улучшила бы точность навигации и связи между планетами, а также упростила бы научные расчёты, такие как отслеживание астероидов или анализ данных с межпланетных зондов.

❮ ❯

Искусственные нейроны научились «разговаривать» с живым мозгом

Инженеры из Северо-Западного университета (США) совершили прорыв, создав печатные искусственные нейроны, которые могут напрямую взаимодействовать с настоящими клетками мозга. Эти гибкие и недорогие устройства генерируют электрические сигналы, почти неотличимые от сигналов живых нейронов, и в экспериментах успешно активировали ткани мозга мыши. Эта технология открывает путь к созданию совершенных нейропротезов для восстановления зрения, слуха или двигательных функций, а также к принципиально новым энергоэффективным вычислительным системам. В современной медицине уже применяются различные типы нейропротезов, такие как кохлеарные импланты для восстановления слуха, зрительные протезы и двигательные протезы для конечностей, управляемые сигналами мозга. Их эффективность варьируется: кохлеарные импланты считаются наиболее успешными, в то время как другие типы всё ещё находятся в стадии активного развития.

Разработка стала ответом на одну из главных проблем современной технологической отрасли — колоссальное энергопотребление. Мозг является самой энергоэффективной вычислительной системой в природе, превосходя цифровые компьютеры в десятки тысяч раз. По словам руководителя исследования Марка Херсама, мир сегодня зависит от искусственного интеллекта, но для его обучения требуются огромные объемы данных и, как следствие, гигантские затраты энергии. Поэтому логично искать вдохновение для следующего поколения «железа» в устройстве мозга.

В отличие от современных компьютеров, где миллиарды одинаковых транзисторов жестко зафиксированы на кремниевой пластине, мозг — это мягкая, трехмерная и постоянно меняющаяся сеть из множества типов специализированных нейронов. Чтобы приблизиться к этой модели, команда Херсама использовала мягкие, пригодные для печати материалы. Они создали электронные чернила из наночастиц дисульфида молибдена и графена, которые с помощью аэрозольной струйной печати наносились на гибкую полимерную поверхность. Этот процесс, известный как аддитивная печать, принципиально отличается от традиционных методов производства электроники. В отличие от субтрактивных методов, где материал удаляется из заготовки, аддитивная печать создает объекты послойным наращиванием, что позволяет минимизировать отходы и быстрее создавать прототипы.

Ключевой особенностью новых искусственных нейронов стала их способность генерировать не примитивные, а сложные сигналы, точно имитирующие естественную нейронную активность: одиночные импульсы, непрерывные разряды и групповые всплески. Благодаря этому для выполнения сложных задач потребуется гораздо меньше таких устройств, что напрямую ведет к повышению общей энергоэффективности будущих систем.

Самым убедительным доказательством успеха стал биологический эксперимент. В сотрудничестве с нейробиологом Индирой Раман исследователи применили сигналы от искусственных нейронов к срезам мозжечка мыши. Электрические импульсы по ключевым параметрам — времени и длительности — совпали с биологическими и надежно активировали настоящие нейроны, запуская нейронные цепи так же, как это происходит в живом мозге. Ранее другим группам не удавалось добиться такого прямого взаимодействия из-за несоответствия временных характеристик сигналов.

Новая технология не только эффективна, но и практична с точки зрения производства и экологии. Процесс изготовления прост, дешев и использует аддитивную печать, которая наносит материал только в нужных местах, минимизируя отходы. Повышение энергоэффективности становится критически важным, учитывая, что для питания и охлаждения современных центров обработки данных ИИ уже требуются гигаватты энергии и огромные объемы воды. Как отмечает Херсам, технологические гиганты строят гигаваттные центры обработки данных, для которых строят отдельные атомные электростанции, но такое гигантское потребление ограничивает возможности масштабирования и создает нагрузку на ресурсы, подчеркивая острую необходимость в новом, «умном» аппаратном обеспечении.

❮ ❯

Учёные нашли способ управлять электронами без магнитов

С ростом вычислительных потребностей учёные ищут новые способы обработки больших объёмов данных, обращаясь к квантовым технологиям. Одним из перспективных направлений является орбитроника — область, изучающая использование орбитального углового момента электронов для более эффективной передачи и хранения информации. Традиционно для управления этим движением требовались магнитные материалы вроде железа, которые отличаются высокой стоимостью, большим весом и сложностью масштабирования для практического применения.

Новое исследование предлагает гораздо более простой подход к генерации орбитального движения электронов, устраняя ключевое ограничение, долгое время сдерживавшее развитие орбитроники. Секрет заключается в использовании киральных фононов — коллективных колебаний атомов в материалах со спиральной структурой. Учёные впервые продемонстрировали, что эти фононы могут напрямую передавать орбитальный угловой момент электронам в немагнитных материалах, что позволяет применять более дешёвые и доступные вещества.

Исследование, проведённое под руководством Университета Северной Каролины при участии Университета Юты и других институтов, было опубликовано в журнале Nature Physics. Как объяснил соавтор работы Вале Вардени, новый метод исключает необходимость в магнитах, батареях или напряжении — достаточно материала с киральными фононами. Это открытие, ранее казавшееся невозможным, фактически создаёт новую научную область.

Метод основан на особенностях атомного строения и движения в киральных материалах, таких как кварц. В отличие от симметричных структур, атомы в этих материалах расположены по спирали с лево- или правосторонним "закручиванием", подобно человеческим рукам. Колебания атомов в такой структуре приобретают круговой характер, образуя киральные фононы, которые несут угловой момент и могут передавать его электронам.

Учёные использовали α-кварц — лёгкий и недорогой кристалл с естественной киральной структурой. Применяя магнитное поле для выравнивания фононов, они добились передачи их коллективного движения электронам, создав поток орбитального углового момента, который сохранялся даже после отключения поля. Этот феномен, названный орбитальным эффектом Зеебека, представляет собой более сложное явление, чем классический эффект Зеебека, связанный с генерацией напряжения из-за разницы температур. Орбитальный эффект учитывает орбитальное движение электронов и может приводить к новым термоэлектрическим свойствам, таким как усиленная генерация тока. Он был обнаружен путём нанесения металлических слоёв на кварц и преобразования скрытого движения в измеримый электрический сигнал.

Подход не ограничивается кварцем и может применяться к другим киральным материалам, включая теллур, селен и гибридные перовскиты. Последние, обладая кристаллической структурой перовскита с органическими и неорганическими компонентами, считаются перспективными благодаря выдающимся оптическим и электронным свойствам, высокой эффективности поглощения света и относительной простоте производства, что делает их пригодными для солнечных элементов и других оптоэлектронных устройств. По сравнению с существующими методами новый подход требует меньше компонентов, обеспечивает более длительное сохранение орбитального движения и предлагает уникальное сочетание простоты, эффективности и масштабируемости. Это открытие прокладывает путь к созданию более быстрых и энергоэффективных устройств будущего.

❮ ❯

Загадка исчезнувших планет с двумя солнцами: виновата теория Эйнштейна

Астрономов долгое время озадачивал странный космический парадокс: планет, вращающихся вокруг двух звезд одновременно, оказалось неожиданно мало. Хотя планеты должны формироваться у большинства звезд, а двойные звездные системы очень распространены, среди тысяч открытых экзопланет подтверждено лишь 14 таких "циркумбинарных" миров. Это резко контрастирует с ожиданиями в сотни подобных систем, делая реальные аналоги знаменитого Татуина из "Звездных войн" чрезвычайной редкостью. Ученые нашли объяснение этому феномену в общей теории относительности Эйнштейна.

Ключ к разгадке лежит в движении звезд в двойной системе. Из-за разницы в массах они вращаются друг вокруг друга по вытянутым эллиптическим орбитам. Согласно ОТО, это движение вызывает постепенное сближение звезд и изменение ориентации их орбит — явление, называемое прецессией. В отличие от классической ньютоновской гравитации, где прецессия в идеальной системе двух тел отсутствует и требует дополнительных факторов, в ОТО она возникает из-за искривления пространства-времени даже в изолированной паре. Для тесных двойных систем эта релятивистская прецессия может быть весьма значительной. Планета, обращающаяся вокруг обеих звезд, также испытывает прецессию своей орбиты, но вызванную конкурирующим гравитационным притяжением двух светил.

Проблема возникает, когда орбиты звезд со временем становятся теснее. Прецессия звезд ускоряется, а прецессия планеты — замедляется. В какой-то момент эти два темпа могут синхронизироваться, войдя в резонанс. Это выводит орбиту планеты из равновесия: она начинает сильно вытягиваться, то удаляясь от звезд, то опасно сближаясь с ними. Орбита становится крайне нестабильной.

"Возможны два сценария: либо планета подходит слишком близко к двойной системе и разрушается приливными силами или поглощается одной из звезд, либо ее орбита настолько возмущается, что планета в итоге выбрасывается из системы", — поясняет ведущий автор исследования Мохаммад Фархат. В обоих случаях планета исчезает. Это не значит, что у двойных звезд вообще нет планет, но выживают лишь те, что находятся очень далеко, где их сложнее обнаружить.

Наблюдения подтверждают эту теорию. Телескопы "Кеплер" и TESS, ищущие планеты по периодическим падениям яркости звезд, нашли тысячи двойных систем, но лишь единичные кандидаты в циркумбинарные планеты. Поиск таких миров другими методами, такими как анализ тайминга затмений, метод лучевых скоростей, микролинзирование или прямая визуализация, чрезвычайно сложен из-за хаотичной орбитальной динамики, маскирующей планетные сигналы гравитационными возмущениями от двух звезд. Примечательно, что ни одна из 14 подтвержденных планет не обращается вокруг очень тесных пар звезд, завершающих оборот менее чем за семь дней. Вокруг таких систем существует настоящая "пустыня". Более того, 12 из 14 известных планет находятся как раз за границей теоретически рассчитанной зоны нестабильности, что намекает на их миграцию из более далеких и безопасных регионов.

Математическое моделирование показало масштаб влияния релятивистских эффектов: они могут привести к дестабилизации и уничтожению примерно восьми из каждых десяти планет в тесных двойных системах. Ученые теперь применяют эту модель к другим экстремальным объектам, например, к звездным скоплениям вокруг пар сверхмассивных черных дыр, чтобы понять, работает ли там аналогичный механизм. Это исследование вновь демонстрирует, как теория Эйнштейна продолжает раскрывать тонкую гравитационную "механику" Вселенной даже в, казалось бы, изученных системах.

❮ ❯

Электричество из земли: микробы в почве станут источником энергии для датчиков

Исследователи из Северо-Западного университета (США) создали инновационный топливный элемент, который генерирует электричество, используя микроорганизмы, естественным образом обитающие в почве. Устройство размером с книгу в мягкой обложке улавливает энергию, выделяемую микробами при разложении органики в грунте, и производит небольшое количество энергии. Наиболее эффективны в этом процессе экзоэлектрогенные бактерии, такие как геобактерии (Geobacter) и штаммы Shewanella, которые способны переносить электроны непосредственно на электроды через наружные мембранные белки или нановолокна. Эта система предназначена для питания подземных датчиков, используемых в точном земледелии и экологическом мониторинге, предлагая потенциальную альтернативу традиционным батареям.

Новая технология призвана решить проблемы, присущие обычным батареям: они содержат токсичные и легковоспламеняющиеся материалы, зависят от сложных глобальных цепочек поставок и способствуют росту электронных отходов. Солнечные панели также неидеальны для этой задачи, так как загрязняются, требуют солнечного света и занимают место. Почвенный же элемент работает автономно и в прямом смысле слова использует местные ресурсы.

Ключевым достижением команды стала высокая надежность топливного элемента в различных условиях. Устройство успешно функционировало как в сухой почве, так и в затопленной среде, производя энергию примерно на 120% дольше, чем предыдущие аналогичные системы. В ходе испытаний элемент питал датчики влажности почвы и даже специальную антенну для беспроводной передачи данных. Эта антенна, потребляя микроватты энергии, вырабатываемой почвенным элементом, модулирует радиосигналы на низких частотах, передавая закодированные данные короткими импульсами на небольшие расстояния.

Прорыв стал возможен благодаря изменению геометрии элемента. Вместо традиционного параллельного расположения анода и катода исследователи разместили их перпендикулярно друг другу. Анод залегает горизонтально в грунте, а катод выходит вертикально к поверхности. Такая конструкция обеспечивает постоянный приток кислорода к верхней части и сохраняет влагу в нижней, что значительно повышает стабильность выработки энергии.

«Если мы представим будущее с триллионами устройств Интернета вещей, мы не можем строить каждое из них на основе лития, тяжелых металлов и токсинов, опасных для среды, — объясняет мотивацию работы ведущий автор Билл Йен. — Нам нужны альтернативы». Старший автор исследования Джордж Уэллс добавляет: «Эти микробы вездесущи. Мы не будем питать этим электричеством целые города, но можем улавливать крошечные amounts энергии для практических приложений с низким энергопотреблением».

В настоящее время команда работает над повышением эффективности технологии и изучением возможности создания биоразлагаемых версий устройства. Все чертежи, руководства и инструменты для моделирования были опубликованы в открытом доступе, чтобы другие исследователи могли развивать эту работу. Как отмечает соавтор Джозайя Хестер, конечная цель — создавать устройства из доступных местных материалов, делая технологии более устойчивыми и доступными для всех сообществ.

❮ ❯

Впервые измерена колоссальная мощность струй чёрной дыры

Учёные совершили прорыв в понимании влияния чёрных дыр на Вселенную, впервые напрямую измерив мгновенную мощность их релятивистских струй, или джетов. Используя глобальную сеть радиотелескопов, международная команда астрономов получила детальные изображения, позволившие оценить истинную энергию этих явлений. Это достижение подтверждает давние теории о ключевой роли чёрных дыр в формировании структуры галактик.

Исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, было сосредоточено на известной системе Лебедь X-1, которая содержит первую подтверждённую чёрную дыру и массивную звезду-сверхгигант. Учёные установили, что струи, извергаемые этой чёрной дырой, несут энергию, эквивалентную мощности примерно 10 000 Солнц. Кроме того, была измерена скорость джетов, которая составила около половины скорости света.

Уникальность метода заключалась в использовании звёздного ветра от соседнего сверхгиганта как естественного измерительного инструмента. Этот звёздный ветер представляет собой интенсивный поток заряженных частиц, в основном протонов и электронов, выбрасываемых из атмосферы звезды со скоростями до тысяч километров в секунду. Наблюдая, как мощные потоки звёздного ветра отклоняют и искажают джеты, пока оба объекта вращаются по орбите, учёные смогли рассчитать их мгновенную мощность. Этот процесс они образно назвали наблюдением за "танцующими джетами".

Ключевым открытием стало то, что джеты уносят с собой около 10% всей энергии, которая высвобождается при падении вещества на чёрную дыру. Этот процент долгое время предполагался в крупномасштабных компьютерных моделях Вселенной, но до сих пор не был подтверждён прямыми наблюдениями, что делает текущее исследование особенно значимым.

Полученные данные служат критически важной "якорной точкой" для астрофизики. Они позволяют проверить и откалибровать теории, описывающие физику вблизи чёрных дыр разной массы — от объектов в 10 раз тяжелее Солнца до сверхмассивных гигантов в миллионы солнечных масс. Раньше мощность джетов можно было оценить лишь в усреднении за тысячи или миллионы лет.

Это открытие имеет фундаментальное значение для понимания эволюции галактик, поскольку джеты являются мощным источником обратной связи, влияющим на окружающее космическое пространство. Релятивистские струи плазмы нагревают и рассеивают окружающий газ в галактике, что подавляет звездообразование, предотвращая коллапс газовых облаков. В некоторых случаях они могут также сжимать газ, инициируя локальные вспышки звездообразования, тем самым регулируя рост галактики и её химический состав. В будущем новые инструменты, такие как строящаяся обсерватория Square Kilometre Array, позволят обнаружить джеты в миллионах далёких галактик, и проведённые сейчас измерения лягут в основу их анализа.

❮ ❯

Затмение остановило городской шум: сейсмологи зафиксировали тишину

Во время полного солнечного затмения 8 апреля 2024 года города в США и Канаде, находившиеся в полосе полной фазы, ненадолго стали заметно тише — в буквальном смысле. Новое исследование, представленное на ежегодном собрании Сейсмологического общества Америки, показало, что в этих городских районах произошло явное снижение уровня сейсмического шума, пока Луна полностью закрывала Солнце. Ученые зафиксировали, как коллективное наблюдение за астрономическим событием привело к измеримым изменениям в жизни мегаполисов.

Сейсмический шум создается не только природой, но и повседневной деятельностью человека: движением транспорта, строительными работами, промышленностью и даже крупными мероприятиями. Исследователь Бенджамин Фернандо из Университета Джонса Хопкинса, анализируя данные сотен станций мониторинга, обнаружил четкую закономерность. В городах на пути затмения уровень вибраций резко упал именно в момент полной фазы, а затем снова возрос. Этот эффект наблюдался только в урбанизированных районах внутри полосы полной фазы, в то время как в сельской местности или городах с частичным затмением изменений не было.

Это явление демонстрирует, как масштабное природное событие может синхронизировать поведение огромного количества людей, заставляя их одновременно приостановить свою обычную рутину. Подобный, но более продолжительный эффект снижения "человеческого" сейсмического шума на 50% был зафиксирован ранее, во время глобальных карантинов из-за пандемии COVID-19 весной 2020 года. Затмение стало кратким, но мощным напоминанием о том, как тесно наша повседневная активность связана с физическими параметрами окружающей среды.

Важно отметить, что исследование также помогает развеять распространенный миф. Данные однозначно показывают, что нет никакой связи между солнечными затмениями и повышенной сейсмической активностью или землетрясениями. Выравнивание Солнца, Луны и Земли во время затмения не оказывает измеримого влияния на тектонические процессы, что подтверждается отсутствием аномалий в сейсмических записях в этот период.

❮ ❯

Лазерные пинцеты раскрывают тайны зарождения молний

Ученые из Института науки и технологий Австрии разработали инновационный метод изучения электрических процессов в облаках с помощью лазерных технологий. Исследователи используют сфокусированные лучи света как "оптические пинцеты" для захвата и удержания отдельных аэрозольных частиц, что позволяет наблюдать их электризацию в реальном времени. Эта работа, опубликованная в Physical Review Letters, приближает науку к пониманию фундаментальных механизмов возникновения молний.

В лабораторных условиях ученые работают с модельными аэрозолями - микроскопическими прозрачными сферами из диоксида кремния, которые имитируют ледяные кристаллы в облаках. Два пересекающихся лазерных луча создают точку концентрации света, способную удерживать частицы в подвешенном состоянии неделями. Как вспоминает аспирантка Андреа Штёльнер, первый успешный захват частицы стал настоящим прорывом, хотя изначально удержание длилось всего три минуты.

Неожиданным открытием стало то, что сам лазерный луч заряжает захваченные частицы. Исследователи идентифицировали "двухфотонный процесс", при котором два фотона одновременно поглощаются частицей, выбивая один электрон и сообщая частице положительный заряд. Подобные квантовые взаимодействия, когда атом или молекула одновременно поглощают два фотона, также наблюдаются в других областях, включая двухфотонную микроскопию для биологических исследований, лазерную спектроскопию и даже в астрофизических процессах, таких как гамма-всплески. Продолжительное облучение постепенно увеличивает заряд, что позволяет ученым контролировать этот процесс, регулируя мощность лазера.

Этот метод открывает уникальные возможности для долгосрочных наблюдений. "Теперь мы можем точно отслеживать эволюцию отдельной аэрозольной частицы от нейтрального состояния до высокого заряда", - объясняет Штёльнер. Ученые обнаружили, что по мере накопления заряда частицы начинают спонтанно разряжаться короткими импульсами, что может моделировать природные процессы в атмосфере.

Наблюдаемые явления имеют прямое отношение к формированию молний в грозовых облаках, где сталкивающиеся ледяные кристаллы обмениваются электрическими зарядами. Одна из теорий предполагает, что первые искры возникают именно от заряженных ледяных частиц. Однако механизм этого процесса до конца не изучен, поскольку современная наука считает, что электрического поля внутри облаков, обычно не превышающего 100-200 кВ/м, недостаточно для самостоятельного пробоя воздуха, для которого требуется около 3 МВ/м. Поэтому исследуются альтернативные механизмы, включая воздействие космических лучей, которые ионизируют воздух и создают проводящие каналы, а также процессы, связанные со столкновениями ледяных частиц и капель воды, генерирующими заряды.

Новая экспериментальная установка позволяет проверить теорию ледяных кристаллов, детально изучая динамику заряда частиц. По словам исследователей, наблюдаемые миниатюрные разряды в лабораторных условиях могут указывать на аналогичные процессы, происходящие на большой высоте. "Наши модельные ледяные кристаллы демонстрируют разряды - возможно, это лишь начало. Представьте, если они в конечном итоге создадут крошечные молнии - это было бы невероятно", - с улыбкой добавляет Штёльнер.

❮ ❯

Бактерии перепрофилировали свою защиту от вирусов для обмена генами устойчивости

Британские ученые раскрыли новые детали того, как бактерии обмениваются генами, что является ключевым механизмом распространения устойчивости к антимикробным препаратам (УПП) — растущей глобальной угрозы здоровью. Исследователи из Центра Джона Иннеса изучили необычные частицы, известные как агенты переноса генов (GTAs). Эти частицы, похожие на вирусы-бактериофаги, действуют как курьеры, подбирая фрагменты ДНК из одной бактериальной клетки и доставляя их соседям, позволяя быстро распространять полезные признаки, включая устойчивость к антибиотикам.

Критическим шагом в этом процессе является лизис — разрыв оболочки клетки-донора для высвобождения частиц GTA. Используя передовые методы геномного анализа на модели бактерии Caulobacter crescentus, команда идентифицировала трехгенную систему под названием LypABC. Эта система производит бактериальные белки и действует как центральный контрольный центр, запускающий процесс лизиса. Когда гены lypABC удаляли, клетки не могли разорваться, а при их гиперактивации происходил массовый лизис.

Самым удивительным открытием стало то, что система LypABC структурно очень напоминает бактериальную иммунную систему, обычно используемую для защиты от вирусных атак (бактериофагов). Такие защитные системы, например CRISPR-Cas, распознают и разрушают чужеродную ДНК или РНК бактериофагов, предотвращая их размножение внутри клетки. Однако в данном случае эта система, содержащая белковые компоненты, ассоциированные с противовирусной обороной, была перепрофилирована. Вместо борьбы с вирусами она помогает высвобождать полезные для бактерии частицы GTA, способствуя горизонтальному переносу генов.

Это открытие, сделанное в сотрудничестве с Университетом Йорка и Институтом Роуленда в Гарварде, проливает свет на механизмы распространения устойчивости к антибиотикам. Исследователи также обнаружили регуляторный белок, который строго контролирует активность GTA, поскольку неконтролируемая работа системы LypABC токсична для самих бактериальных клеток. Ведущий автор работы, доктор Эмма Бэнкс, отметила, что использование иммунной системы для обмена ДНК между бактериями напрямую способствует распространению антибиотикорезистентности.

Понимание этих точных механизмов может дать важные подсказки в борьбе с УПП, указав на новые потенциальные мишени для терапевтического вмешательства. Практические стратегии могут включать разработку ингибиторов, которые блокируют сборку GTAs, их высвобождение из бактериальной клетки или взаимодействие с рецепторами других бактерий, что снижает горизонтальный перенос генов устойчивости. Следующим шагом для ученых станет изучение того, как именно активируется и функционирует контрольный центр LypABC, чтобы управлять разрывом клеток и выпуском частиц GTA, что открывает путь к созданию новых методов сдерживания распространения устойчивых бактерий.

❮ ❯

Разгадан молекулярный секрет "протонной магистрали" природы

Фосфорная кислота и её соединения являются фундаментальными компонентами жизни, входя в состав ДНК, РНК и энергетической "валюты" клетки — АТФ. Их уникальная способность эффективно проводить положительно заряженные частицы, протоны, критически важна для всех биологических процессов, от передачи сигналов между клетками до производства энергии. Эта же особенность делает фосфаты ценными и для технологий, таких как топливные элементы. Учёные давно называют эту систему "протонной магистралью" природы, но её точное молекулярное устройство оставалось загадкой. Важно отметить, что в живых клетках, помимо фосфатов, в переносе протонов участвуют и другие биологические молекулы, такие как хиноны (например, убихинон в митохондриальной дыхательной цепи), железосерные кластеры, цитохромы и специфические аминокислоты, которые играют ключевую роль в электрон-транспортных цепях и создании протонного градиента.

Протоны в фосфатных материалах движутся не как свободные частицы, а совершают быстрые "прыжки" от одной молекулы к другой по цепочкам водородных связей — процесс, известный как "протонное челночное движение". Чтобы понять, как именно начинается этот перенос, международная группа исследователей из Института Фрица Хабера, Лейпцига и США сосредоточилась на изучении ключевой молекулярной "станции" этого процесса — депротонированного димера фосфорной кислоты (H3PO4·H2PO4-).

Для предельно точного анализа учёные создали эту молекулу в лаборатории и изолировали её внутри сверххолодной гелиевой нанокапли, охладив до температуры, лишь на 0,37 градуса превышающей абсолютный ноль. В таких условиях тепловые помехи практически отсутствуют. Использование сверххолодных гелиевых нанокапель, действующих как "мягкие ловушки", позволяет иммобилизировать молекулы и минимизировать тепловые колебания, что делает этот метод незаменимым для высокоточного анализа структуры и динамики. Подобные методики также находят применение в физике низких температур для изучения квантовых эффектов, в химии для исследования кластеров и реакций при сверхнизких температурах, а также в материаловедении. Используя инфракрасную спектроскопию в сочетании с квантово-химическими расчётами, они смогли определить точную структуру молекулы с беспрецедентной детализацией.

Результат оказался неожиданным. Теоретические модели предсказывали, что молекула может стабильно существовать в двух различных конфигурациях. Однако эксперимент чётко показал наличие лишь одной устойчивой структуры. Она оказалась относительно жёсткой, с тремя водородными связями, сходящимися на общем атоме кислорода, что создаёт высокие энергетические барьеры для перемещения протона внутри самого димера.

Это открытие имеет фундаментальное значение. Оно не только даёт конкретное представление о ранних шагах переноса протона в фосфатах, но и показывает, что даже передовые теоретические модели могут упускать ключевые детали, делая экспериментальную проверку незаменимой. Полученные данные послужат эталоном для улучшения расчётов и могут помочь в разработке новых материалов с управляемой протонной проводимостью для чистой энергетики, углубляя одновременно наше понимание базовых механизмов жизни.

❮ ❯

Физики закрыли десятилетний спор о загадочной частице

Международная команда физиков, включая исследователей из Университета Рутгерса, объявила о важном открытии, которое меняет представления о фундаментальных частицах. После десяти лет работы в эксперименте MicroBooNE на ускорителе Фермилаб в США учёные с высокой уверенностью опровергли популярную гипотезу о существовании так называемого стерильного нейтрино. Результаты, опубликованные в журнале Nature, знаменуют собой значительный сдвиг в области физики элементарных частиц и открывают новые пути для поисков.

Нейтрино — это одни из самых загадочных и распространённых частиц во Вселенной. Они крайне слабо взаимодействуют с веществом, свободно проходя сквозь планеты. Согласно Стандартной модели физики, существуют три известных типа нейтрино: электронное, мюонное и тау. Однако предыдущие эксперименты фиксировали аномалии в их поведении, такие как дефицит электронных нейтрино в реакторных экспериментах на коротких расстояниях и несоответствия в данных опытов LSND и MiniBooNE, которые указывали на возможные дополнительные типы осцилляций, не объяснимые стандартной трёхнейтринной моделью. Именно эти наблюдения навели учёных на мысль о возможном существовании четвёртого, "стерильного" типа.

В отличие от обычных нейтрино, стерильное нейтрино гипотетически не взаимодействовало бы с материей вовсе, кроме как через гравитацию, что делало бы его обнаружение невероятно сложным. Чтобы проверить эту идею, команда MicroBooNE в течение десяти лет тщательно измеряла, как нейтрино из двух разных пучков меняют свой тип во время движения. Анализ огромного массива данных не выявил никаких свидетельств в пользу существования стерильного нейтрино, что закрывает одну из самых обсуждаемых теорий, объясняющих странное поведение этих частиц.

Ключевую роль в анализе сыграли учёные из Рутгерса. Профессор Эндрю Мастбаум, член руководства эксперимента, координировал разработку инструментов для преобразования сырых сигналов детектора в научные выводы и оценку систематических погрешностей. Значительный вклад внесли и аспиранты университета: Панайотис Энглезос занимался обработкой данных и моделированием, а Кенг Лин проверял точность пучка нейтрино, использовавшегося в эксперименте.

Это открытие имеет большое значение, поскольку устраняет одного из главных кандидатов на "новую физику" за пределами Стандартной модели. Эта модель, хотя и очень успешная, не может объяснить такие явления, как тёмная материя или природа гравитации. Исключив гипотезу о стерильном нейтрино, исследователи сужают поле для поиска и могут сосредоточиться на других возможных объяснениях фундаментальных загадок мироздания.

Методы и технологии, разработанные и усовершенствованные в ходе эксперимента MicroBooNE, особенно в области измерения взаимодействий нейтрино с жидким аргоном, станут основой для будущих проектов. Ключевые преимущества жидкого аргона как детекторной среды включают высокую плотность, позволяющую создавать компактные детекторы большой массы, отличную светимость для точной реконструкции событий, а также высокую разрешающую способность для чёткого различения типов взаимодействий, например, электронных и мюонных нейтрино, благодаря детальной визуализации треков частиц. Следующее поколение экспериментов, такое как Глубокий подземный нейтринный эксперимент (DUNE), уже использует эти наработки. Как отметил Мастбаум, команда MicroBooNE извлекла невероятный объём информации из своего детектора, и теперь учёные готовы задаваться ещё более фундаментальными вопросами о природе материи и Вселенной.

❮ ❯

Новый подход к поиску жизни: ищем не химию, а закономерности

Ученые из Токийского института науки и Национального института фундаментальной биологии Японии предложили революционную стратегию для обнаружения внеземной жизни. Вместо того чтобы искать конкретные химические сигналы, такие как определенные газы в атмосфере, новый метод предлагает анализировать статистические закономерности, общие для целых групп экзопланет. Этот подход, названный "агностической биосигнатурой", может стать прорывом в астробиологии, особенно когда традиционные признаки жизни оказываются неоднозначными.

Основная проблема современных поисков — ненадежность традиционных биосигнатур. Например, кислород или метан в атмосфере планеты могут быть продуктом как биологических, так и чисто геологических процессов, что ведет к ложным открытиям. Техносигнатуры (следы технологий) кажутся более убедительными, но они строятся на спекулятивных предположениях о поведении разумных цивилизаций, что также вносит неопределенность.

Новый метод обходит эти трудности, фокусируясь не на отдельных мирах, а на их совокупности. Идея основана на двух универсальных принципах: жизнь может распространяться между планетами, например, через панспермию — гипотезу о переносе жизни космическими объектами вроде метеоритов или комет, и она неизбежно изменяет окружающую ее среду. Компьютерное моделирование показало, что такой процесс оставляет измеримый статистический след — связь между положением планет в звездной системе и их свойствами, которую можно обнаружить.

Практическое применение метода позволяет не только констатировать наличие жизни в системе, но и указывать на конкретные планеты, которые с наибольшей вероятностью ее содержат. Ученые предлагают группировать миры по общим характеристикам и пространственной близости, выявляя кластеры, сформированные биологической активностью. Стратегия сознательно жертвует полнотой охвата в пользу высокой точности, минимизируя ложные срабатывания, что критически важно при планировании дорогостоящих наблюдений на мощных телескопах.

Для реализации метода необходимы масштабные обзоры неба, которые предоставят данные о тысячах экзопланет. Такие данные уже собирают и будут собирать миссии, такие как космический телескоп «Джеймс Уэбб», TESS, а также планируемые PLATO и ARIEL. Также потребуется более глубокое понимание того, как выглядят планетные системы, полностью лишенные жизни, чтобы заметить аномалии.

Главное преимущество подхода — его независимость от земных представлений о биохимии. Даже если инопланетная жизнь фундаментально отличается от нашей, крупномасштабные эффекты ее распространения и преобразования планет могут оставить обнаруживаемые паттерны.

❮ ❯

Нанотираннус реабилитирован: учёные доказали существование отдельного вида

Долгий научный спор, длившийся десятилетиями, близок к завершению. Новое исследование предоставляет убедительные доказательства того, что нанотираннус, которого часто считали просто уменьшенной версией тираннозавра рекса, на самом деле был реальным и отдельным видом динозавров. Работа международной команды учёных, возглавляемой Кристофером Гриффином из Принстонского университета, ставит точку в этом вопросе.

Исследователи сосредоточились на оригинальном черепе нанотираннуса, хранящемся в Кливлендском музее естественной истории. Ключом к разгадке стала редко изучаемая маленькая кость из горла — гиоид, или подъязычная кость, сохранившаяся вместе с черепом. Учёные применили метод гистологии — изучения микроструктуры окаменелой кости — чтобы определить возраст животного на момент смерти. В палеонтологии для датировки окаменелостей также используются и другие методы, такие как радиометрическое датирование вулканических пород, стратиграфический анализ, палеомагнитный метод и биостратиграфия.

Анализ гиоида выявил чёткие закономерности роста, которые указывают на то, что эта особь достигла или приближалась к полной зрелости. «Эта маленькая, в сравнении с T. rex, кость хищника показала модели роста, предполагающие зрелость или приближение к ней», — пояснил Эшли Поуст, куратор палеонтологии позвоночных из Университета Небраски. Это критически важное открытие, так как оно доказывает, что образец не был молодым, ещё растущим тираннозавром.

История черепа нанотираннуса запутана: его нашли в 1942 году и сначала классифицировали как горгозавра. В 1988 году его переименовали в Nanotyrannus lancensis, но позже многие учёные стали утверждать, что это просто юный T. rex. Новые данные прямо бросают вызов этому устоявшемуся мнению. «Господствующий консенсус заключался в том, что этот череп представляет собой незрелого тираннозавра, а не отдельный вид. Наши результаты заставили нас усомниться в этой идее», — отметил Кристофер Гриффин.

Расчёты показывают, что взрослый нанотираннус достигал около 5.5 метров в длину, что значительно меньше 12-метрового тираннозавра рекса. Эта разница в размерах окончательно подтверждает, что нанотираннус не был молодой стадией более крупного вида. Для усиления своих выводов учёные сравнили гиоидные кости с костями современных родственников динозавров, таких как страусы и аллигаторы, а также других окаменелостей, что стало методологическим прорывом. Страусы, как прямые потомки тероподных динозавров, и аллигаторы, как их «двоюродные» родственники из группы архозавров, предоставили ценную сравнительную анатомическую информацию.

Таким образом, вопрос о существовании нанотираннуса как отдельного вида можно считать решённым. «Поскольку этот образец, который формально определяет вид, является зрелым, это окончательно показывает, что нанотираннус отличен от тираннозавра», — подчеркнул Гриффин. Исследование голотипа (образца, давшего название виду) имеет решающее таксономическое значение.

Хотя одна дискуссия закрыта, открытие порождает новые вопросы. Сосуществование нанотираннуса и тираннозавра рекса указывает на то, что в одной среде обитало несколько крупных хищников. «У вас остаётся как минимум два хищника разного размера в одной экосистеме. Это имеет большие последствия для понимания экологии и вымирания динозавров», — заключил Эшли Поуст. Это открытие помогает лучше понять сложность доисторического мира.

❮ ❯

Ясность ума как ключ к продуктивному дню

Исследование, проведённое в Университете Торонто, показало, что наша ежедневная продуктивность напрямую зависит от умственной ясности. Учёные выяснили, что в дни, когда человек чувствует себя особенно сосредоточенным и мыслит ясно, он может сделать значительно больше, что эквивалентно дополнительным 30-40 минутам эффективной работы. Это открытие помогает понять, почему некоторые дни проходят легко и результативно, а другие кажутся бесполезной борьбой с собой.

Чтобы получить точные данные, исследователи в течение 12 недель наблюдали за одними и теми же участниками — студентами университета. Ежедневно они проходили короткие тесты на скорость и точность мышления, а также отчитывались о своих целях, настроении, качестве сна и учебной нагрузке. Такой подход позволил увидеть, как изменения внутри одного человека влияют на его успехи, а не просто сравнивать разных людей между собой.

Результаты выявили чёткую закономерность. В дни, когда умственная ясность студентов была выше их обычного уровня, они не только выполняли больше запланированных дел, особенно связанных с учёбой, но и ставили перед собой более амбициозные цели. В "туманные" дни, напротив, даже рутинные задачи давались с трудом. Интересно, что такие личные качества, как упорство или самоконтроль, хоть и влияли на общую успеваемость, но не защищали от менее продуктивных дней.

Исследование также пролило свет на причины этих ежедневных колебаний. Умственная ясность — величина непостоянная. На неё положительно влияли полноценный сон, работа в первой половине дня и состояние мотивации. Колебания тесно связаны с циркадными ритмами, которые регулируют циклы сна-бодрствования и выброс гормонов. Например, пик ясности ума у большинства людей наблюдается в поздние утренние часы, тогда как после обеда часто наступает естественный спад. Помимо этого, повысить ясность ума помогают научно обоснованные методы: регулярные аэробные упражнения для улучшения нейропластичности, практика осознанности для снижения стресса, сбалансированное питание с омега-3 жирными кислотами и антиоксидантами, а также кратковременные перерывы в работе по методу Помодоро для предотвращения умственного утомления. Депрессивные настроения, наоборот, снижали ясность ума. Учебная нагрузка имела двойной эффект: короткий интенсивный рабочий день мог её повысить, но длительная переработка без отдыха неизбежно вела к спаду.

Ведущий автор исследования, профессор Сендри Хатчерсон, отмечает, что эти выводы применимы не только к студентам. Главный практический совет — быть к себе добрее и признавать, что у всех бывают взлёты и падения продуктивности. Иногда позволить себе немного расслабиться в "неудачный" день — это не слабость, а разумный подход к сохранению долгосрочной эффективности.

❮ ❯

Гигантский крокодил мелового периода оживает благодаря исследованиям учёного

Доктор Дэвид Швиммер, профессор геологии и ведущий мировой эксперт по древнему роду крокодилов Deinosuchus, посвятил десятилетия изучению этих доисторических гигантов. Его работа сыграла ключевую роль в создании первой научно точной реплики полного скелета вида Deinosuchus schwimmeri, которого часто называют «убийцей динозавров». Этот колоссальный хищник, находившийся на вершине пищевой цепи, теперь представлен в натуральную величину для широкой публики.

Deinosuchus schwimmeri обитал на территории восточной части современных США примерно 83–76 миллионов лет назад. Этот родственник современных аллигаторов достигал в длину 9,5 метров, что сравнимо со школьным автобусом, и охотился на динозавров. В меловом периоде существовали и другие гигантские крокодиломорфы, такие как африканский и южноамериканский Sarcosuchus длиной до 12 метров, а также морские формы, например Dakosaurus. Полноразмерная реплика древнего чудовища теперь выставлена в Музее науки Теллус в Картерсвилле, штат Джорджия, став результатом двухлетнего сотрудничества Швиммера с компанией Triebold Paleontology.

Музейный экспонат призван оживить древнюю экосистему для посетителей, среди которых тысячи школьников. Как отмечают сотрудники музея, эта реплика в настоящее время является уникальной, и только здесь можно воочию оценить истинные масштабы существ мелового периода, что оказывает гораздо большее впечатление, чем любые описания или изображения.

В 2020 году команда палеонтологов официально идентифицировала и назвала этот вид в честь Дэвида Швиммера, признав его многолетний вклад в изучение позднего мелового периода. Это решение было основано на десятилетиях полевых исследований, публикаций и его фундаментальной книги о роде Deinosuchus, опубликованной в 2002 году.

Создание научно точной реплики потребовало применения современных технологий, которые кардинально изменили методы палеонтологических реконструкций. Специалисты использовали высокоточное 3D-сканирование и компьютерную томографию реальных окаменелостей, что позволило создать детальные цифровые модели без риска повреждения хрупких оригиналов. Это ускорило изучение внутренних структур, упростило виртуальную сборку скелета и сделало возможным обмен данными между учёными по всему миру. Воссозданы были не только кости, но и детали бронированной кожи животного. Как подчёркивает Швиммер, такие модели важны не только для эффектного зрелища, но и для понимания стратегий выживания и адаптации жизни в меняющемся мире.

Интерес Швиммера к Deinosuchus зародился ещё в детстве в Нью-Йорке, когда он жил рядом с Американским музеем естественной истории. Его первая находка окаменелости Deinosuchus в 1979 году положила начало карьере, посвящённой реконструкции биологии и среды обитания этого животного. Его исследования помогли идентифицировать множество важных ископаемых в Джорджии.

Наследие работы Швиммера живёт в его популярной книге, ставшей бестселлером, и в его востребованной экспертизе. К нему обращаются такие учреждения, как музей Фернбэнк в Атланте и лаборатории палеонтологии позвоночных, а его исследования укусов на костях динозавров и окаменелого помёта продолжают влиять на научное сообщество.

❮ ❯

Студент раскрыл тайну древнего хищника по раздавленному черепу

В лаборатории Виргинского университета студент-геолог Симба Шривастава провел два года, кропотливо восстанавливая крайне поврежденный окаменелый череп динозавра. Несмотря на его плачевное состояние, которое сам исследователь описал как «уникально отвратительное», работа привела к важному открытию. Ископаемое было первоначально найдено в 1982 году на ранчо в Нью-Мексико, затем забыто в музейном ящике и вновь обнаружено лишь три десятилетия спустя.

Используя данные компьютерной томографии, Шривастава в цифровом виде разделил раздавленные кости и создал 3D-модель черепа. Анализ показал, что этот хищный динозавр жил более 200 миллионов лет назад, в конце триасового периода. В ту эпоху динозавры еще не были безраздельными хозяевами суши, а конкурировали с предками крокодилов и млекопитающих, а также с другими группами животных. Среди их основных конкурентов были текодонты, такие как крупные хищные рауизухии, псевдозухии, различные синапсиды вроде цинодонтов, а также ранние крокодиломорфы и другие архозавры.

Находка особенно ценна, потому что она относится к критическому переходному периоду. После массового вымирания в конце триаса, которое считается одним из пяти великих массовых вымираний в истории Земли, конкуренты динозавров исчезли, и они стремительно стали доминирующими наземными животными. Это вымирание привело к исчезновению около 50% всех видов, включая многих морских организмов и наземных животных, таких как крупные текодонты и многие синапсиды, кардинально изменив экосистемы и расчистив путь для доминирования динозавров в юрском периоде. Как образно выразился Шривастава, «динозавры из статистов превратились в главных героев». Ископаемые, запечатлевшие этот момент, чрезвычайно редки.

Даже в деформированном состоянии череп показал уникальные анатомические детали: крупные скулы, широкую мозговую коробку и, вероятно, короткую морду. Эти черты ранее не встречались у ранних динозавров. За необычную внешность, которую один художник назвал «жутковатой куклой», новый вид получил имя Ptychotherates bucculentus — «складчатый охотник с пухлыми щеками».

Команда определила, что динозавр принадлежит к герреразавридам — одной из самых ранних групп хищных динозавров. Более того, он, возможно, был одним из последних выживших представителей этой линии. Его возраст указывает, что группа могла пережить массовое вымирание, но затем все же исчезла. Это заставляет ученых пересмотреть масштабы той катастрофы, которая, вероятно, уничтожила не только конкурентов динозавров, но и некоторые их древние линии.

Таким образом, этот единственный раздавленный череп стал голосом целого исчезнувшего вида. «Этот образец умещается у меня в руках, но он — единственное доказательство того, что эти динозавры дожили до этого времени, жили в этих широтах и эволюционировали, приобретя такую форму черепа, — говорит Шривастава. — Миллиарды особей, существовавших в прошлом, говорят с нами через этот один экземпляр».

❮ ❯

Графен открыл новую форму материи, нарушив законы физики

Учёные впервые обнаружили в графене экзотическое квантовое состояние вещества, так называемую «дираковскую жидкость». В этом состоянии электроны ведут себя не как отдельные частицы, а текут подобно идеальной жидкости с почти нулевым трением. Это открытие, сделанное международной командой исследователей из Индии и Японии, проливает свет на фундаментальные вопросы квантовой физики, которые оставались без ответа десятилетиями.

Открытие стало возможным благодаря созданию исключительно чистых образцов графена — материала, представляющего собой один слой атомов углерода. Измеряя его свойства, физики с удивлением обнаружили, что тепло- и электропроводность материала меняются обратно пропорционально. Это прямо противоречит классическому закону Видемана-Франца, который утверждает, что в металлах эти величины должны изменяться синхронно. Отклонение от закона оказалось колоссальным — более чем в 200 раз.

Уникальное жидкообразное поведение электронов проявляется в особых условиях, называемых «точкой Дирака», когда графен находится на грани между состоянием металла и изолятора. Здесь электроны начинают двигаться коллективно. Это состояние напоминает кварк-глюонную плазму — «суп» из высокоэнергетических частиц, который получают в ускорителях вроде ЦЕРНа. Исследователи измерили, что вязкость этой «дираковской жидкости» в графене чрезвычайно мала, что делает её одной из самых совершенных жидкостей, когда-либо наблюдавшихся в природе.

Это открытие превращает графен в уникальную и доступную лабораторную платформу. Учёные теперь могут изучать в нём явления, которые раньше были доступны только в экстремальных условиях — например, в недрах чёрных дыр или в экспериментах по физике высоких энергий. В частности, графен позволяет моделировать поведение частиц в сильных магнитных полях, подобных условиям около чёрных дыр, изучать аналоговые сингулярности и релятивистские эффекты, такие как поведение безмассовых частиц. Таким образом, простой лист углерода открывает новое окно в понимание самых загадочных процессов Вселенной, делая возможными лабораторные эксперименты без необходимости достижения экстремальных энергий.

Помимо фундаментальной важности, открытие имеет и практический потенциал. Наличие «дираковской жидкости» в графене может привести к созданию сверхчувствительных квантовых сенсоров нового поколения. Такие устройства смогут улавливать крайне слабые электрические сигналы и магнитные поля, что откроет новые горизонты в технологиях точных измерений, медицине и материаловедении. Благодаря исключительной электронной подвижности и механической прочности графена, новые сенсоры могут превзойти существующие аналоги, которые уже применяются в магнитоэнцефалографии, геологоразведке и квантовых гироскопах. Графеновые устройства обещают быть более чувствительными, миниатюрными, энергоэффективными и способными работать в экстремальных условиях.

❮ ❯

Новый метод поиска гравитационных волн в свете атомов

Гравитационные волны, возникающие от столкновений черных дыр и других катаклизмов, до сих пор улавливали с помощью гигантских детекторов, измеряющих микроскопические колебания пространства. Однако международная группа физиков предложила принципиально иную стратегию. Согласно их теоретической работе, эти волны можно обнаружить, анализируя свет, который испускают атомы. Идея пока не проверена на практике, но открывает путь к созданию совершенно новых инструментов для астрономии.

Суть метода заключается в том, что гравитационная волна, проходя через атом, не меняет общую частоту его свечения, но слегка искажает частоту испускаемых фотонов в зависимости от направления. Это создает уникальный «направленный рисунок» в спектре света. Такой сигнал может нести информацию не только о факте прохождения волны, но и о ее поляризации и направлении, что помогает отличить его от фонового шума.

Для экспериментальной проверки этой концепции ученые считают перспективными системы с холодными атомами и прецизионными атомными часами. В таких установках атомы можно удерживать в возбужденном состоянии длительное время, что повышает шансы уловить тонкий эффект от гравитационной волны. Именно эти технологии планируется использовать в будущих космических миссиях по поиску низкочастотных гравитационных волн.

Если теория подтвердится, человечество может получить новый, гораздо более компактный инструмент для изучения Вселенной. Вместо километровых антенн детектор гравитационных волн может быть размером в несколько миллиметров. Это откроет возможности для более доступных наблюдений за самыми мощными событиями в космосе, такими как слияния нейтронных звезд, прямо по свету атомов.

❮ ❯

Научный миф развеян: коренные гавайцы не виновны в исчезновении птиц

Новое исследование Гавайского университета в Маноа опровергает десятилетиями укоренявшееся убеждение, будто коренные гавайцы истребили охотой местных водоплавающих птиц. Ученые, опубликовавшие работу в журнале Ecosphere, заявляют об отсутствии каких-либо научных доказательств, подтверждающих эту теорию. Вместо этого они предлагают более сложное и комплексное объяснение исторического сокращения популяций этих видов.

Исследовательская группа не обнаружила в археологических или исторических записях признаков массового перепромысла. В качестве причин упадка они указывают на совокупность факторов: изменение климата, появление инвазивных видов и трансформацию землепользования. После контакта с европейцами наибольший вред водоплавающим птицам Гавайев нанесли инвазивные хищники, такие как малая мангуста, кошки и крысы, разоряющие гнёзда, а также растения, например австралийское дерево, осушающие и изменяющие водно-болотные угодья. Более того, данные свидетельствуют, что численность некоторых сейчас исчезающих видов водоплавающих птиц могла достигать пика как раз перед контактом с европейцами, в период, когда управление водно-болотными угодьями было центральным элементом общества коренных гавайцев.

Соавтор исследования Кавика Винтер отмечает, что наука долгое время была предвзята из-за представления о человеке как неизбежном агенте экологического разрушения. Этот стереотип, по его словам, сформировал доминирующий нарратив в природоохранной деятельности, автоматически возлагающий вину за вымирание видов на коренные народы, даже при полном отсутствии доказательств. Данное исследование развенчивает этот миф и добавляет аргументов в пользу того, что управление природными ресурсами коренными народами может быть наиболее эффективным путем.

Ведущий автор Кристен Хармон подчеркивает, что современная наука достигла уровня, позволяющего новому поколению ученых оспаривать устоявшиеся мировоззрения. Интерпретации исторической экологии напрямую влияют на подходы к решению глобальных экологических проблем. Объединение данных из разных дисциплин и систем знаний, по ее мнению, дает более точную картину реальности, что и является конечной целью науки.

Полученные выводы могут сыграть ключевую роль в формировании будущих природоохранных стратегий на Гавайях, особенно для таких исчезающих видов, как ʻalae ʻula и ʻaeʻo. Исследователи утверждают, что восстановление традиционных систем, например водно-болотных агроэкосистем, может быть залогом восстановления популяций. Эти системы, известные как луоко, представляли собой сеть искусственных прудов и каналов для выращивания таро, которые регулировали водный поток и создавали богатую среду обитания для птиц и рыб. Это обновленное понимание также способно помочь разрешить давние противоречия между некоторыми природоохранными группами и общинами коренных гавайцев, открыв путь к более плодотворному сотрудничеству.

❮ ❯

Ученые приблизились к разгадке происхождения редчайших элементов Вселенной

Ученые совершили крупный экспериментальный прорыв в понимании того, как формируются одни из самых редких элементов во Вселенной, известные как p-ядра. Впервые исследователям удалось напрямую измерить ключевую ядерную реакцию: захват протона радиоактивным изотопом мышьяка-73 с образованием селена-74. Результаты этой работы, опубликованные в ведущем научном журнале, накладывают новые ограничения на модели, объясняющие рождение и разрушение этих необычных атомов в космосе.

P-ядра — это богатые протонами изотопы элементов тяжелее железа, такие как селен-74 или ртуть-196. Их происхождение десятилетиями оставалось загадкой, поскольку они не могут быть образованы в ходе хорошо изученных процессов медленного или быстрого захвата нейтронов, которые отвечают за создание большинства тяжелых элементов. Для объяснения их существования астрофизики предложили так называемый гамма-процесс.

Согласно ведущей гипотезе, p-ядра рождаются в экстремальных условиях определенных типов взрывов сверхновых звезд. Мощное тепловое излучение и потоки гамма-лучей в этих катастрофических событиях выбивают нейтроны из уже существующих тяжелых ядер. Оставшиеся ядра, обогащенные протонами, со временем стабилизируются. Однако многие изотопы, участвующие в этой цепочке, живут доли секунды, что делает их почти невозможными для изучения в лаборатории. Параллельно с этой моделью ученые рассматривают и альтернативные астрофизические сценарии, такие как слияния нейтронных звезд, взрывы белых карликов в двойных системах (сверхновые типа Ia), а также процессы в звездах на асимптотической ветви гигантов, где может происходить медленный захват протонов.

Чтобы преодолеть это препятствие, международная команда из более чем 45 ученых использовала уникальные возможности ускорительного комплекса FRIB в США. Исследователи создали пучок короткоживущего мышьяка-73 и направили его в камеру, заполненную водородом, который служил источником протонов. Детектор зафиксировал момент, когда ядро мышьяка-73 поглотило протон, превратившись в возбужденное ядро селена-74, которое затем испустило гамма-квант, чтобы перейти в стабильное состояние.

Полученные данные позволили в два раза сократить неопределенность в теоретических моделях, предсказывающих, сколько селена-74 должно присутствовать в Солнечной системе. Это значительный шаг вперед. Тем не менее, даже обновленные модели пока не полностью соответствуют данным реальных наблюдений за космическим веществом. Это указывает на то, что, возможно, сами представления ученых о физических условиях внутри сверхновых требуют уточнения.

Эта работа подчеркивает важность прямых измерений ядерных реакций на нестабильных изотопах для решения фундаментальных вопросов астрофизики. Уточнение подобных моделей имеет значение не только для понимания происхождения вещества, но и для более точного предсказания распространенности элементов в космосе, что критически важно для астрономических наблюдений и космологии. Полученные знания также могут найти практическое применение в смежных областях, таких как развитие ядерной медицины, производство радиоизотопов и совершенствование технологий ядерной энергетики. Как отметили авторы исследования, результаты приближают нас к пониманию происхождения редчайших изотопов во Вселенной и стали возможны благодаря масштабному международному сотрудничеству и передовым исследовательским установкам.

❮ ❯

Прорыв в лечении гипертонии: укол раз в полгода вместо ежедневных таблеток

Клиническое исследование, проведенное учеными из Лондонского университета королевы Марии, предлагает новый подход к лечению гипертонии. Результаты показывают, что экспериментальный препарат зилебесиран, который вводится в виде одной подкожной инъекции всего раз в шесть месяцев, может значительно снижать артериальное давление у пациентов, для которых стандартные ежедневные таблетки оказались недостаточно эффективными. Это открывает путь к долгосрочному и удобному контролю над опасным состоянием.

В исследовании KARDIA-2 приняли участие 663 взрослых с плохо контролируемым давлением. Пациенты, которые получали инъекцию зилебесирана в дополнение к своей обычной терапии, продемонстрировали более существенное снижение показателей по сравнению с теми, кто оставался только на стандартном лечении. Препарат работает по уникальной технологии РНК-интерференции, «отключая» в печени выработку ключевого белка (ангиотензиногена), что приводит к расслаблению кровеносных сосудов и стабильному снижению давления.

«Гипертония — это глобальная проблема, поскольку контроль над давлением часто остается неудовлетворительным, что ведет к инфарктам и инсультам, — пояснил доктор Маниш Саксена, руководивший частью исследования. — Новизна этого лечения в его длительном действии: всего одна инъекция раз в полгода могла бы помочь миллионам пациентов лучше управлять своим состоянием». Высокое кровяное давление затрагивает каждого третьего взрослого в Великобритании и является ведущим фактором риска серьезных сердечно-сосудистых осложнений.

Следующие шаги ученых включают продолжение исследований. Уже начата фаза 2 испытаний (KARDIA-3) для оценки эффекта препарата у пациентов с гипертонией и установленными сердечно-сосудистыми заболеваниями. Кроме того, позже в этом году запланировано крупное глобальное исследование, которое изучит, может ли зилебесиран снизить риск таких серьезных событий, как инсульт и смерть от сердечно-сосудистых причин, что станет окончательным доказательством его клинической ценности.

❮ ❯

Новый дизайн квантовых систем приближает эру мощных компьютеров

Шведские учёные из Технологического университета Чалмерса представили революционный теоретический дизайн квантовых систем, основанный на концепции «гигантских суператомов». Эта инновация предлагает принципиально новый способ защиты, контроля и обмена квантовой информацией, что может стать ключом к созданию крупномасштабных и практичных квантовых компьютеров. Такие компьютеры обещают прорыв в разработке лекарств и криптографии, но их развитие сдерживает фундаментальная проблема — хрупкость квантовых состояний.

Основным препятствием является декогеренция — процесс, при котором квантовые биты (кубиты) теряют свою информацию из-за малейшего взаимодействия с окружающей средой, например, под влиянием электромагнитных шумов. «Квантовые системы невероятно мощны, но и крайне уязвимы. Секрет их полезности — в умении контролировать взаимодействие с окружением», — поясняет Лей Ду, ведущий автор исследования.

Новый дизайн объединяет две передовые идеи квантовой физики. «Гигантский атом» — это искусственно созданный кубит, который взаимодействует со световыми или звуковыми волнами одновременно в нескольких пространственно разделённых точках. Это создаёт эффект «эха», который помогает системе сохранять информацию о прошлых взаимодействиях и значительно снижает декогеренцию. «Суператом» — это, в свою очередь, группа натуральных атомов, которые ведут себя как единое целое, разделяя одно квантовое состояние.

Объединение этих концепций в «гигантский суператом» преодолевает ограничения каждой из них по отдельности. В частности, это решает проблему создания запутанности — явления, при котором несколько кубитов становятся взаимосвязанными, что абсолютно необходимо для выполнения сложных квантовых вычислений. Новая конструкция позволяет хранить и контролировать информацию от множества кубитов в рамках одной единицы, упрощая архитектуру системы. Она обеспечивает более устойчивые коллективные квантовые состояния, менее чувствительные к внешним воздействиям, и упрощает генерацию запутанности между многими частицами.

«Гигантские суператомы открывают дверь к совершенно новым возможностям, давая нам мощный инструментарий. Они позволяют управлять квантовой информацией и создавать запутанность способами, которые раньше были чрезвычайно трудны или даже невозможны», — говорит профессор Янин Шплеттштёссер, соавтор работы. Это важный шаг к созданию масштабируемых и надёжных квантовых систем, снижающий потребность в чрезмерно сложном аппаратном обеспечении.

Исследователи детально описали, как можно соединять такие структуры для решения практических задач. В одной конфигурации несколько гигантских суператомов располагаются близко друг к другу в определённом порядке, что позволяет им передавать квантовые состояния без потери информации. В другой — атомы разнесены на расстояние, но соединены таким образом, что волны остаются синхронизированными, что делает возможным направленную передачу квантовых сигналов и распределение запутанности на большие расстояния. Этот подход может помочь преодолеть ключевые технические сложности современных квантовых сетей, такие как низкая эффективность телепортации на большие расстояния и необходимость в сложных квантовых повторителях.

Учёные планируют перейти от теоретической модели к практическому созданию таких систем. Их дизайн также может быть интегрирован с другими квантовыми технологиями, выступая в роли универсального строительного блока. Для практической реализации концепции наиболее перспективными считаются сверхпроводящие кубиты, которые подходят для масштабируемых схем, ионные ловушки, обеспечивающие высокую точность контроля, а также холодные атомы в оптических решетках, идеальные для моделирования коллективных квантовых состояний. «Сейчас наблюдается большой интерес к гибридным подходам, где разные квантовые системы работают вместе, поскольку у каждой есть свои сильные стороны. Наше исследование показывает, что умный дизайн может приблизить нас к практически применимой квантовой технологии», — резюмирует доцент Антон Фриск Кокум.

❮ ❯

Ученые нашли природную альтернативу Ozempic без побочных эффектов

Исследователи из Стэнфордского университета совершили прорыв в борьбе с ожирением, обнаружив природную молекулу, которая имитирует эффект снижения веса от популярного препарата семаглутида (известного как Ozempic), но при этом лишена его распространенных побочных эффектов. В ходе экспериментов на животных новое соединение, названное BRP, эффективно снижало аппетит и массу тела, не вызывая тошноты, запоров или потери мышечной массы, что часто сопровождает прием современных лекарств от ожирения.

Ключевое отличие BRP от семаглутида заключается в механизме действия. Если Ozempic воздействует на рецепторы по всему телу — в мозге, кишечнике и поджелудочной железе, что и приводит к широкому спектру эффектов и побочек, то новая молекула действует гораздо более целенаправленно. Она активирует специфические группы нейронов в гипоталамусе — области мозга, которая контролирует аппетит и обмен веществ, что потенциально делает терапию более безопасной и точной.

Это открытие стало возможным благодаря использованию искусственного интеллекта. Ученые разработали специальный алгоритм Peptide Predictor, который проанализировал около 20 000 человеческих генов, кодирующих белки, чтобы найти среди них те, что могут быть расщеплены на полезные сигнальные молекулы — пептиды. Традиционными лабораторными методами такая задача была бы невероятно трудоемкой, но ИИ сузил поиск до 373 многообещающих белков-предшественников. Это лишь один из примеров применения ИИ в фармацевтике, где технологии также используются для предсказания трёхмерной структуры белков, виртуального скрининга миллионов соединений, оптимизации химической структуры молекул и анализа медицинских данных для поиска новых биомаркеров.

Среди тысяч предсказанных пептидов исследователи протестировали около сотни. Одним из них оказался крошечный, но невероятно мощный пептид, состоящий всего из 12 аминокислот. В лабораторных тестах на клетках мозга он стимулировал нейронную активность в десять раз сильнее, чем контрольные образцы, и даже превзошел по эффекту гормон GLP-1, который имитирует семаглутид. Этот пептид и получил название BRP.

Эффективность BRP подтвердилась в испытаниях на животных. У худых мышей и мини-пигов, чьи метаболизм и пищевое поведение ближе к человеческим из-за схожей анатомии, физиологии пищеварительной системы и реакции на диету, одна инъекция перед кормлением снижала потребление пищи до 50% в течение часа. У мышей с ожирением ежедневные инъекции в течение двух недель привели к средней потере 3 граммов веса (в основном за счет жира), в то время как контрольная группа набрала вес. При этом у животных не наблюдалось изменений в подвижности, поведении или пищеварении.

Ученые теперь работают над тем, чтобы идентифицировать конкретные рецепторы, с которыми взаимодействует BRP, и понять, как продлить его действие для удобства потенциального применения у людей. Старший автор исследования Катрин Свенссон подчеркивает, что нехватка эффективных и безопасных препаратов от ожирения остается огромной проблемой, и ее команда с большим нетерпением ждет возможности проверить BRP в клинических испытаниях.

Исследование, опубликованное в журнале Nature, стало результатом сотрудничества ученых из нескольких университетов, включая Калифорнийский университет в Беркли и Университет Британской Колумбии. Работа финансировалась Национальными институтами здоровья США и рядом фондов. Свенссон и ведущий автор исследования Летиция Коассоло являются соавторами патентов на BRP, а Свенссон также стала соучредителем компании Merrifield Therapeutics, которая планирует развивать это открытие.

❮ ❯

Учёные из Манчестера открыли тяжёлого «родственника» протона на Большом адронном коллайдере

Учёные из Манчестерского университета сыграли ключевую роль в открытии ранее неизвестной субатомной частицы на Большом адронном коллайдере (БАК) в ЦЕРНе. Частица, названная Ξ cc ⁺ (кси-си-си-плюс), стала первым открытием, сделанным с помощью полностью модернизированного детектора LHCb. Это достижение — результат масштабного международного сотрудничества с участием более тысячи исследователей из 20 стран, где Великобритания и Манчестер внесли решающий вклад.

Новая частица является тяжёлым «кузеном» знакомого всем протона. Если протон состоит из двух лёгких up-кварков и одного down-кварка, то в Ξ cc ⁺ два up-кварка заменены на значительно более тяжёлые charm-кварки, или очарованные кварки. Эти кварки обладают относительно большой массой (около 1,3 ГэВ/c²) и уникальным квантовым числом «очарование», а их время жизни составляет порядка триллионной доли секунды. Это открытие продолжает богатую традицию физики элементарных частиц в Манчестере, начатую ещё Эрнестом Резерфордом, открывшим протон в 1917-1919 годах, и продолженную в 1950-х годах обнаружением первой частицы из семейства Ξ.

Руководство манчестерской группы, в частности профессора Криса Паркса, было центральным в процессе модернизации детектора LHCb. Команда университета спроектировала и создала критически важные компоненты новой системы отслеживания частиц — кремниевые пиксельные детекторные модули. Эти модули, как объясняет доктор Стефано Де Капуа, работают как сверхскоростная камера, делающая 40 миллионов «снимков» столкновений частиц в секунду.

Частицу Ξ cc ⁺ удалось идентифицировать, наблюдая за её распадом на три более лёгкие частицы. Эти события были зафиксированы в 2024 году, во время первых полномасштабных запусков обновлённого эксперимента LHCb. Анализ данных выявил чёткий сигнал, соответствующий массе частицы в 3619.97 МэВ/c², что полностью согласуется с теоретическими предсказаниями.

Это открытие разрешило загадку, которая занимала учёных более двадцати лет. Ранее, в 2002 году, эксперимент SELEX в Фермилабе заявлял об обнаружении этой частицы, но его результаты не были приняты научным сообществом из-за низкой статистической значимости и отсутствия независимого подтверждения. Новые точные измерения LHCb не совпали с теми спорными результатами. Вместо этого они подтвердили расчёты, основанные на свойствах ранее открытой «парной» частицы Ξ cc ⁺⁺, наблюдение которой с высокой достоверностью было объявлено LHCb в 2017 году. Это стало важной вехой в проверке Стандартной модели физики частиц.

Впереди у Манчестерского университета и коллаборации LHCb новые амбициозные планы. Университет продолжит ведущую роль в следующем этапе программы — LHCb Upgrade 2. Этот проект будет использовать возможности модернизированного ускорителя High-Luminosity LHC для сбора ещё большего объёма данных, что позволит изучать экзотические и редкие частицы с беспрецедентной детальностью.

❮ ❯

Дрожжи выжили в марсианских условиях: надежда для внеземной жизни

Марс — это мир, крайне враждебный для жизни. Любые потенциальные организмы, существовавшие в прошлом или способные появиться в будущем, должны выдерживать экстремальный стресс. Две главные угрозы — это мощные ударные волны от падающих метеоритов и присутствие в почве токсичных перхлоратов. Эти высокореактивные соли могут вызывать окислительный стресс, повреждая клеточные мембраны и белки, а также нарушая метаболизм, что в дополнение к разрушению молекулярных структур, критически важных для функционирования клеток, делает их особенно опасными.

Чтобы понять, может ли жизнь пережить такие условия, учёные обратились к простым земным организмам. В новом исследовании они использовали обычные пекарские дрожжи (Saccharomyces cerevisiae) в качестве модели. Этот организм идеально подходит, так как имеет фундаментальное биологическое сходство с более сложными формами жизни, включая человека, и уже изучался в космических экспериментах. Параллельно науке известны и другие примеры земной устойчивости: тихоходки, выживающие в вакууме и радиации благодаря состоянию ангидробиоза и защитным белкам; бактерии Deinococcus radiodurans с их феноменальной способностью к репарации ДНК; а также цианобактерии и лишайники, переносящие холод и ультрафиолет с помощью антиоксидантов и фотосинтетической адаптации.

В лаборатории исследователи смоделировали марсианскую среду, подвергнув дрожжевые клетки воздействию ударных волн, сравнимых с метеоритными ударами, и токсичных перхлоратов в концентрации, обнаруженной в марсианском грунте. Несмотря на экстремальные условия, дрожжи выжили, хотя их рост и замедлился. В ответ на стресс клетки активировали защитные механизмы, формируя специальные структуры — рибонуклеопротеиновые конденсаты.

Интересно, что разные виды стресса запускали разные защитные реакции. Ударные волны вызывали образование двух типов конденсатов — стресс-гранул и P-телец, в то время как перхлораты приводили к формированию только P-телец. Ключевым доказательством важности этих структур стал эксперимент с генетически модифицированными дрожжами, которые не могли их образовывать — такие клетки погибали в аналогичных условиях.

Более глубокий молекулярный анализ показал, как марсианоподобный стресс нарушает работу клеток на уровне РНК, которая несёт инструкции для производства белков. Однако способность формировать защитные конденсаты помогала стабилизировать эти ключевые процессы и повышала шансы на выживание. Примечательно, что перхлораты, представляющие серьёзную угрозу, в перспективе могут быть использованы в биотехнологиях на Марсе, например, как потенциальный источник кислорода при разложении или в микробных топливных элементах для генерации энергии с помощью специальных бактерий.

Это исследование демонстрирует, что даже простые формы жизни могут обладать удивительной устойчивостью к экстремальным условиям, подобным марсианским. Понимание клеточных механизмов выживания, таких как образование защитных конденсатов, помогает учёным более реалистично оценивать возможность существования жизни за пределами нашей планеты и определять, где её стоит искать.

❮ ❯

Генетическая устойчивость может снижать эффективность популярных лекарств от диабета

Более чем у каждого четвертого пациента с диабетом 2 типа в схеме лечения присутствуют препараты класса агонистов рецепторов GLP-1, такие как Оземпик. Однако новое исследование, проведенное учеными из Стэнфордского университета и их международными коллегами, показывает, что эти лекарства могут быть менее эффективны для части пациентов из-за генетических особенностей. Около 10% людей являются носителями определенных генетических вариантов, связанных с недавно идентифицированным феноменом — резистентностью к GLP-1.

Исследование, опубликованное в журнале Genome Medicine, обобщает десятилетнюю работу, включавшую эксперименты на людях и мышах, а также анализ клинических испытаний. Оно выявило, что у людей с конкретными генетическими вариантами реакция на препараты, регулирующие уровень сахара в крови, была ослаблена. Как отметила старший автор Анна Глойн, в некоторых испытаниях носители этих вариантов не могли так же эффективно снизить уровень глюкозы после шести месяцев терапии.

Научная работа была сосредоточена на вариантах гена PAM, который влияет на фермент, критически важный для активации многих гормонов, включая GLP-1. Фермент PAM (Peptidylglycine α-Amidating Monooxygenase) катализирует амидирование пептидов, необходимое для активации не только GLP-1, но и других гормонов и нейропептидов, таких как холецистокинин, вазоактивный интестинальный пептид, кальцитонин и вещество P. Изучая взрослых без диабета — носителей определенного варианта PAM, — исследователи с удивлением обнаружили, что у них уровень гормона GLP-1 в крови был не пониженным, а повышенным. Несмотря на высокий уровень гормона, его биологическая активность была снижена, что указывало на состояние резистентности: для достижения того же эффекта требовалось больше GLP-1.

Неожиданные результаты заставили команду потратить годы на их проверку с помощью различных подходов. Исследования на мышах, лишенных гена PAM, показали аналогичную картину резистентности: повышенный уровень гормона не улучшал контроль сахара в крови и не замедлял опорожнение желудка. Анализ данных клинических испытаний с участием более 1100 пациентов с диабетом подтвердил, что носители вариантов PAM хуже реагировали на препараты GLP-1 и реже достигали целевых долгосрочных показателей сахара в крови.

Крайне важно, что эти генетические варианты не влияли на эффективность других распространенных лекарств от диабета. «Мы очень четко видим, что это специфично именно для препаратов, работающих через фармакологию рецептора GLP-1», — подчеркнула Анна Глойн. Это означает, что для пациентов с такой резистентностью альтернативные классы лекарств могут оставаться полностью эффективными. К таким альтернативам относятся метформин (обычно первая линия терапии), ингибиторы SGLT2 (например, эмпаглифлозин), производные сульфонилмочевины (например, глибенкламид), тиазолидиндионы (например, пиоглитазон), ингибиторы ДПП-4 (например, ситаглиптин) и инсулин. Эти препараты помогают контролировать уровень сахара в крови разными механизмами, не связанными с рецептором GLP-1.

Несмотря на детальное исследование, точный биологический механизм, лежащий в основе резистентности к GLP-1, остается загадкой. Ученые проверили множество гипотез, но так и не смогли установить первопричину. Глойн провела аналогию с инсулинорезистентностью, механизм которой также до конца не ясен, но для которой существуют эффективные методы лечения.

Перспективы преодоления этой проблемы видятся в разработке новых препаратов, которые могли бы повышать чувствительность к GLP-1, или в использовании его пролонгированных форм. Некоторые испытания лекарств длительного действия уже не показали разницы в эффективности между носителями и не-носителями генетических вариантов, что обнадеживает. Исследователи подчеркивают ценность генетических данных для будущей персонализированной медицины, позволяющей подбирать терапию с учетом особенностей пациента.

❮ ❯

Нос предупреждает: потеря обоняния может сигнализировать о ранней стадии Альцгеймера

Немецкие учёные обнаружили, что постепенная потеря обоняния может быть одним из самых ранних признаков развивающейся болезни Альцгеймера, проявляясь ещё до заметных проблем с памятью. Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, показывает, что причиной этого является ошибочная атака собственной иммунной системы мозга на нервные волокна, ответственные за восприятие запахов. Стоит отметить, что помимо Альцгеймера, к потере обоняния могут приводить и другие состояния, включая неврологические заболевания, такие как болезнь Паркинсона или рассеянный склероз, инфекции (например, COVID-19 или синусит), травмы, структурные проблемы в носу, старение, а также воздействие токсинов или некоторых лекарств.

Проблемы возникают, когда иммунные клетки мозга, называемые микроглией, начинают разрушать связи между двумя ключевыми областями: обонятельной луковицей, обрабатывающей сигналы из носа, и голубым пятном (locus coeruleus) в стволе мозга, которое регулирует этот процесс. Учёные полагают, что на ранних стадиях Альцгеймера в этих соединительных волокнах происходят изменения, которые микроглия воспринимает как сигнал к их уничтожению.

Молекулярной причиной этого процесса стало специфическое изменение в мембранах нервных волокон. Исследователи выявили, что молекула фосфатидилсерина, обычно находящаяся внутри клетки, перемещается на её внешнюю поверхность. Для микроглии это служит сигналом "съешь меня", запуская разрушение, которое в норме предназначено для удаления ненужных или повреждённых нейронных связей.

Выводы учёных основаны на комплексных данных: они изучали мышей с признаками, похожими на болезнь Альцгеймера, анализировали ткани мозга умерших пациентов и рассматривали ПЭТ-снимки людей с диагнозом Альцгеймера или лёгкими когнитивными нарушениями. Это позволило установить, что описанный иммунный механизм является причиной обонятельных нарушений и действует уже на самых ранних этапах заболевания.

Открытие имеет критическое значение для ранней диагностики. Современные методы лечения, такие как терапия антителами против бета-амилоида, наиболее эффективны, если начаты как можно раньше. Этот вид терапии, включающий препараты вроде адуканумаба или леканемаба, работает путём связывания с бета-амилоидными белками в мозге и способствует удалению амилоидных бляшек через иммунную систему. Наибольшую пользу она приносит именно на ранних стадиях болезни, например, при лёгких когнитивных нарушениях, замедляя прогрессирование, тогда как на поздних стадиях, при обширном повреждении мозга, её эффективность существенно ограничена. Выявление пациентов по признаку потери обоняния до появления когнитивных симптомов могло бы открыть окно для такого своевременного вмешательства.

Таким образом, простой тест на обоняние в будущем может стать частью скрининга для выявления людей из группы риска. Это позволит проводить более углублённую диагностику и начинать лечение на той стадии, когда оно с наибольшей вероятностью может замедлить прогрессирование болезни Альцгеймера, улучшив качество жизни пациентов.

❮ ❯

Неожиданное открытие: в воздухе США впервые обнаружены опасные химикаты

Ученые из Университета Колорадо в Боулдере впервые обнаружили в воздухе Западного полушария опасные органические загрязнители — хлорированные парафины средней цепи (MCCP). Это открытие, о котором сообщается в журнале ACS Environmental Au, стало случайной находкой во время полевых исследований в сельскохозяйственном регионе Оклахомы. MCCP являются токсичными веществами, и в настоящее время они рассматриваются для возможного регулирования в рамках Стокгольмской конвенции — международного договора, призванного защищать здоровье людей от стойких химикатов. Решения о включении новых веществ в список регулируемых принимаются Конференцией Сторон этой конвенции на основе всесторонней научно-технической оценки, включающей экспертизу стойкости, биоаккумуляции, токсичности и потенциала для дальнего переноса химиката.

Открытие было сделано, когда исследовательская группа использовала высокочувствительные приборы для изучения атмосферных частиц. Ведущий автор работы, аспирант Дэниел Кац, назвал находку очень волнующей для ученого. Ранее MCCP обнаруживали в таких удаленных местах, как Антарктида и Азия, но их присутствие в воздухе над Америкой до сих пор не фиксировалось. Эти химические соединения широко используются в различных промышленных процессах, включая производство металлообрабатывающих жидкостей, ПВХ и текстиля.

Исследователи полагают, что источником обнаруженных MCCP, скорее всего, стали близлежащие поля, где использовалось удобрение из осадка сточных вод, также известное как биосолиды. Этот побочный продукт очистки сточных вод, богатый органическими веществами и питательными элементами, в сельском хозяйстве часто применяется в качестве удобрения или почвоулучшителя для повышения плодородия. Однако такая практика требует строгого контроля, так как осадки могут содержать загрязняющие вещества. Кац пояснил, что при внесении таких осадков на поля химикаты могут высвобождаться в атмосферу. Хотя напрямую доказать этот путь загрязнения пока нельзя, данное объяснение выглядит логичным, поскольку аналогичный механизм уже наблюдался для родственных веществ.

MCCP тесно связаны с уже регулируемыми хлорированными парафинами короткой цепи (SCCP), которые с 2009 года находятся под контролем Стокгольмской конвенции и Агентства по охране окружающей среды США. Однако ученые подозревают, что ограничение SCCP могло непреднамеренно подтолкнуть промышленность к замене их на MCCP, увеличив присутствие этих родственных, но менее изученных химикатов. Соавтор исследования, профессор Элли Браун, отметила, что это классический пример непредвиденных последствий регулирования.

Ученые подчеркивают, что MCCP, подобно печально известным PFAS ("вечным химикатам"), обладают высокой устойчивостью в окружающей среде. Следующие шаги в исследовании включают отслеживание изменения уровня MCCP со временем, изучение сезонных колебаний их концентрации и анализ их поведения в атмосфере. Кац заявил, что, хотя загрязнители и были идентифицированы, их точное воздействие на атмосферу и здоровье людей до конца не ясно, что подчеркивает важность дальнейших исследований и необходимости в эффективных государственных органах, способных оценивать научные данные и регулировать подобные вещества.

❮ ❯