Отправлено: 23.07.09 23:49. Заголовок: Новости науки

 Отправлено: 23.08.09 01:03. Заголовок: Физики объяснили, ка..

Физики объяснили, как добиться возникновения сильной связи между микро- и макрообъектом. Исследователи обещают, что это позволит наблюдать квантовые эффекты на макроуровне. Статья исследователей появилась в журнале Physical Review Letters, а ее краткое изложение приводит physicsworld.com. Препринт (pdf) статьи доступен на сайте arXiv.org.

По словам авторов работы, в настоящее время существует два основных метода изучения квантовых эффектов на макроуровне. Первый метод использует системы с большим количеством частиц, находящихся в запутанном состоянии. Второй метод - установка взаимосвязи между макро- и микрообъектом. Именно этот метод применяли исследователи.

В рамках работы ученые предлагают использовать два лазерных луча в зеркальном резонаторе, чтобы создать потенциальную яму - то есть регион пространства, где имеется локальный минимум потенциальной энергии. В эту яму исследователи предлагают поместить атом цезия, а рядом с ним - тонкую кристаллическую мембрану из материала с большим коэффициентом преломления.

В новой работе физикам удалось показать, что между макрообъектом (мембраной) и микрообъектом (атомом) устанавливается взаимосвязь. Действительно, движение атома, соответствующее изменению его квантового состояния, немного "толкает" мембрану. Она смещается. Это, в свою очередь, приводит к изменению параметром потенциальной ямы и дальнейшему движению атома. В результате поведение двух объектов оказывается взаимосвязано.

По словам исследователей, обнаружить движение мембраны можно по количеству света, которое покидает резонатор. В настоящее время исследователи планируют реализовать свой теоретический опыт на практике.

http://lenta.ru/news/2009/08/21/quantum/

 Отправлено: 29.08.09 00:00. Заголовок: Европейские физики р..

Европейские физики разработали новую технологию атомной силовой микроскопии, которая позволяет добиваться беспрецедентной детализации объектов. Статья с описанием метода появилась в журнале Science. Кратко исследование описано на портале Physics World.

Атомная силовая микроскопия начала применяться около 20 лет назад. При использовании этого метода изображение объектов создается при помощи иглы микроскопа, скользящей над препаратом. Игла "чувствует" силы атомных связей, действующих между атомами вещества, и соответственным образом отклоняется от прямой траектории.
Из-за технических ограничений игла микроскопа не может приблизиться к препарату ближе, чем на один нанометр. Основной причиной, мешающей игле опуститься ниже, являются силы Ван-дер-Ваальса - относительно слабые силы межмолекулярного взаимодействия. Из-за сил Ван-дер-Ваальса для того, чтобы смоделировать изучаемый объект по отклонению иглы, необходимо очень точно знать ее строение. Для стандартных игл эта характеристика всегда не до конца определена.

На кончике иглы атомного силового микроскопа, разработанного авторами новой работы, находится одна молекула угарного газа. Его химическая формула - CO. Молекула CO отличается высокой стабильностью, и силы Ван-дер-Ваальса оказывают на нее относительно несущественное влияние.

Чтобы продемонстрировать возможности новой технологии, исследователи изучили с ее помощью строение молекулы пентацена. Этот углеводород, состоящий из пяти колец, имеет химическую формулу C22 H14. Физики смогли различить все пять колец, но также отдельные атомы углерода и водорода. Разрешение, которого удалось добиться авторам, является лучшим за всю историю атомной силовой микроскопии.
Полученное фото молекулы -



Один из авторов работы признался, что решение поместить на кончик иглы молекулу CO было случайным. Молекула попала на иглу, когда ученые проводили исследование с использованием стандартной техники атомной силовой микроскопии.

Перспективы использования нового метода весьма широкие. Атомная силовая микроскопия с чрезвычайно высоким разрешением позволит составить каталог "внешнего вида" различных химических соединений. Кроме того, с его помощью можно изучать еще не описанные молекулы. Также метода окажется востребованной в электронике, где сейчас стремительно развиваются технологии устройств наноразмеров.

http://lenta.ru/news/2009/08/28/micro/

 Отправлено: 29.08.09 01:28. Заголовок: http://img.lenta.ru/..

Результат работы клеточного автомата, известного как муравей Лэнгтона.
Иллюстрация с сайта umd.edu

Лауреат Нобелевской премии по физике 1999 года Герард Хоофт предложил новую теорию объединения гравитации и квантовой механики, используя идею клеточных автоматов. Статья ученого еще не принята к публикации в рецензируемый журнал, однако ее препринт доступен на сайте arXiv.org.

Хоофт предлагает модификацию теории локальных переменных, идея которой была предложена еще Альбертом Эйнштейном. Эйнштейн полагал, что квантовая механика обязана всеми своими парадоксами исключительно несовершенству человеческих знаний о природе. Он считал, что квантовая механика по сути является частью более общей (и более похожей на классическую) теории.

Эта идея была формализована в 1964 году Джоном Беллом, который вывел серию неравенств, ограничивающих запутанность частиц (обо всем этом "Лента.Ру" подробно писала). Однако многочисленные опыты, проведенные физиками с тех пор, выявили нарушения этих неравенств. Поэтому теории локальных переменных были признаны непригодными.

В рамках новой работы Хоофт предлагает моделировать взаимодействие частиц во Вселенной как систему из некоторого набора "клеток", состояние каждой из которых определяется состояниями соседних. Подобные системы появились в работах ученых в XX веке и получили название клеточных автоматов (самым известным автоматом является игра "Жизнь"). В результате такого подхода, в новой теории удается сохранить классическое описание движения частиц. При этом, однако, естественным образом появляются фрагменты квантовой механики, в частности, запутанность частиц.

Идея представления Вселенной в виде клеточного автомата не является новой, многие известные ученые ранее уже высказывались в ее пользу. Однако теория Хоофта, как и другие претенденты на объединение гравитации и квантовой механики, обязана пройти длительные испытания "на пригодность". В частности, необходимо выяснить, способна ли новая теория делать проверяемые на практике предсказания (чего, например, не может теория суперструн).

Недавно ученым удалось показать, что другой претендент на звание теории всего (именно так называют физическую теорию, которая объединит гравитацию и квантовую механику) - теория Хоравы не подходит на эту роль. В этой физической теории обнаружились предсказания, которые не согласуются с фактическими данными.

http://lenta.ru/news/2009/08/28/universe

 Отправлено: 29.08.09 01:50. Заголовок: Генные мутации прису..

Генные мутации присутствуют в каждом человеке. Ученые определили среднее число мутантных генов и скорость возникновения мутаций, которая составляет 100–200 мутаций на поколение.
Каждый человек является носителем одной мутации в каждых 15–30 млн нуклеотидов.

Первая попытка рассчитать темпы мутации генома человека была предпринята в 1935 году одним из отцов современной генетики англичанином Джоном Холдейном. При обследовании мужчины, больного гемофилией, он пришел к выводу, что только в одном из 50000 случаев мутация гена вызывает гемофилию. Это соответствует мутации одного из 25 млн нуклеотидов генома. После Холдейна скорость возникновения мутаций пытались определить, сравнивая ДНК человека и шимпанзе, однако, конечно, точные данные не были получены.

Для расчета скорости возникновения мутаций авторы работы изучили фрагмент ДНК двух мужчин из китайской деревни, чьи предки несколько сот лет жили в этом же регионе. Общий предок этих мужчин отделен от них 13 поколениями и жил около 200 лет назад. Для чистоты эксперимента ученые исследовали фрагмент мужской Y-хромосомы. Она состоит из 10149085 пар нуклеотидов и передается от отца к сыну в неизменном виде (Y-хромосома у женщин отсутствует). Используя современные методы расшифровки генома, ученые установили, что 10149073 нуклеотидные пары у мужчин не отличимы, то есть всего было локализовано 12 мутаций. Восемь из них при дальнейшем исследовании оказались возникшими уже в клетках взрослого человека в результате их жизнедеятельности, а четыре оказались истинными мутациями, возникшими из-за «ошибки» при передаче генетического материала от отца к сыну.

Приняв эти данные за средние по всему геному и пересчитав их на общее количество генов (полный геном содержит более трех миллиардов нуклеотидов) и 13 поколений, разделяющих мужчин,
ученые рассчитали темпы появления мутаций в человеческом геноме: 100–200 мутаций на поколение.

Большая часть этих мутаций являются безвредным и, в принципе, не заметными для человека, для его организма и здоровья. Однако в редких случаях мутации могут приводит либо к врожденным тяжелым болезням – например, к раку или диабету, либо вносить «усовершенствования» в организм, делая его более стойким.

http://www.gazeta.ru/science/2009/08/28_a_3242335.shtml

 Отправлено: 03.09.09 00:28. Заголовок: Исследования головно..

Исследования головного мозга методом магнитно-резонансной томографии показали, что классическая компьютерная игра тетрис увеличивает толщину коры мозга и увеличивает эффективность его работы.



http://www.gazeta.ru/science/2009/09/02_a_3254838.shtml

 Отправлено: 10.09.09 21:51. Заголовок: Современная модель ..

Современная модель воды



http://www.o8ode.ru/article/water/
http://www.cnews.ru/news/top/index.shtml?2006/01/23/194820

 Отправлено: 15.09.09 21:41. Заголовок: http://img.lenta.ru/..

Физики установили что при сверхвысоком давлении, которое, например, возникает внутри звезды во время гравитационного коллапса, ядра атомов ведут себя как паста. Статья исследователей появилась в журнале Physical Review Letters, а ее краткое изложение приводится на сайте данного журнала.

Специалисты ранее предполагали, что внутри коллапсирующих звезд (видео процесса доступно здесь) могут формироваться сложные структуры из-за того, что отдельные ядра начинают склеиваться друг с другом. В результате могут образовываться, например, продолговатые или листоподобные структуры.

В рамках нового исследования ученым впервые удалось показать, что подобные экзотические объекты действительно возникают. Используя компьютерное моделирование, физики показали, в частности, каким образом формируются длинные вытянутые объекты (сами ученые называют их "спагетти").

Когда плотность вещества достигает около 30 процентов от плотности ядерного материала, ядра начинают приобретать вытянутую форму. Затем некоторые из них слипаются под прямым углом. Позже эти "углы" объединяются в длинные цепочки, которые и представляют собой продолговатые "спагетти".

Недавно ученым удалось показать, что при давлении, которое существует внутри Юпитера, гелий присутствует в особом состоянии жидкого металла, то есть он течет и проводит электрический ток. Для выяснения этого факта исследователи также проводили компьютерное моделирование гелия при давлении 12 миллионов атмосфер и температуре от 10 до 20 тысяч градусов по Цельсию.

http://lenta.ru/news/2009/09/15/nuclei/

 Отправлено: 16.09.09 22:07. Заголовок: http://img.lenta.ru/..

Физики из Харьковского физико-технического института впервые смогли "разглядеть" внутреннюю структуру отдельных атомов - им удалось получить изображение отдельных электронных облаков. Статья ученых появилась в журнале Physical Review B, а ее краткое изложение приводит издание InsideScience.

В рамках исследования ученые использовали электронный микроскоп. Для работы они брали углеродные "иглы" длиной несколько десятков атомов и толщиной всего в один атом. Через эти цепочки пропускался электрический ток. Излучение "игл" проходило специальные магнитные линзы и проецировалось на специальный флюоресцентный экран.

В результате исследователям удалось разглядеть отдельные электроны. При этом, как и предсказывает квантовая механика, данные электроны не локализованы в пространстве, а существуют в виде электронных облаков. По словам исследователей, подобное высокое разрешение стало возможным благодаря необычайной тонкости использованных в исследовании "игл".

Совсем недавно, используя совершенно другую технологию, ученые смогли получить изображение отдельной молекулы пентацена. Этот углеводород имеет химическую формулу C22H14 и состоит из пяти колец, которые хорошо видны на полученном изображении.

http://lenta.ru/news/2009/09/16/electron/

 Отправлено: 25.09.09 01:57. Заголовок: Ученые показали, что..

Ученые показали, что изменения, накопленные в ходе эволюции, не могут быть "отменены". Работа исследователей опубликована в журнале Nature. Ее основная суть изложена на портале Nature News.

Авторы работали с белком-рецептором глюкокортикоидов (glucocorticoid receptor - GR). Этот белок отвечает за узнавание различных глюкокортикоидных гормонов. В эволюции GR появился очень давно, и за миллионы лет его последовательность сильно изменилась. Исследователи сравнили последовательности аминокислот ("кирпичиков", из которых состоят белки) в рецепторах у различных организмов и проследили, как происходили изменения.

Изначально GR был способен узнавать два гормона - кортизол и альдостерон. Этот вариант рецептора присутствовал, например, у хрящевых рыб и получил название GR1. В ходе эволюции GR сузил свою "специализацию" и стал узнавать только кортизол. Новый вариант назвали GR2, и он младше GR1 приблизительно на 40 миллионов лет (время изменения можно оценить, исходя из средней частоты приобретения мутаций за единицу времени, которая более или менее постоянна).

В общей сложности, за 40 миллионов лет рецептор накопил 37 мутаций. Для потери способности узнавать альдостерон критическими оказались две. Одна из них меняла пространственную организацию белка таким образом, что он переставал узнавать оба гормона, а вторая возвращала рецептору специфичность к кортизолу.

Исследователи решили "запустить" эволюцию в обратную сторону и вернуть в GR2 две важные для узнавания обоих гормонов аминокислоты. Таким образом они смоделировали ситуацию, когда эволюционное давление, заставившее GR1 превратиться в GR2, исчезло. Оказалось, что после двух замен GR2 вообще переставал узнавать гормоны - как кортизол, так и альдостерон.

Причиной полной потери функциональности оказались другие изменения, накопленные рецептором. Пять мутаций, не оказывающих влияния на функционирование белка, тем не менее слегка изменяют его структуру. Ученые вырастили кристаллы старого и нового вариантов белков (с помощью кристаллов биологи могут изучить пространственную организацию молекул). Оказалось, что при возвращении в GR2 старых вариантов аминокислот, получающаяся в итоге конфигурация не позволяет рецептору выполнять свои функции.

Таким образом, для того чтобы GR2 приобрел исходную специфичность, в нем должны одновременно измениться сразу несколько аминокислот. Такой "единый порыв" является крайне маловероятным.

Совсем недавно другой коллектив ученых также получил доказательства невозможности "обратной перемотки" эволюции. Исследователи работали с плодовыми мушками. В лаборатории они провели искусственную эволюцию, добившись развития у насекомых определенных признаков. После того, как ученые сняли давление отбора, мухи не вернулись к исходному набору признаков.

http://lenta.ru/news/2009/09/24/evolution/

 Отправлено: 11.10.09 23:27. Заголовок: Биологам удалось опр..

Биологам удалось определить времена почти полного вырождения человечества. Статья ученых появилась в журнале Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, а ее краткое изложение приводит ScienceNOW.
Известно, что человечество сильно уступает в разнообразии, например, обезьянам. У геномов двух шимпанзе, взятых из различных популяций, больше отличий, чем у людей с разных континентов. Активные исследования этого вопроса, начавшиеся в 90-х годах прошлого века, привели ученых к заключению: низкое биоразнообразие человечества связано с тем, что за время своего существования популяция людей несколько раз проходила так называемое "бутылочное горлышко" (bottleneck). В это время целые племена исчезали, что и приводило к снижению разнообразия.

В рамках исследования ученые провели анализ генетических данных из 53 популяций людей со всей планеты. Для работы использовалась специально написанная программа BOTTLENECK, которая занималась анализом соотношения количества редких аллелей (различных форм одного гена), к общему количеству гетерозиготных аллелей (различные варианты гена на парных хромосомах). Законы наследования "работают" таким образом, что первые исчезают быстрее вторых. Таким образом, соотношение этих величин позволяет оценить время возникновения события, приведшего к появлению "горлышка".

В результате ученым удалось обнаружить две популяции людей, у которых "дисбаланс" признаков оказался самым большим. Ими оказались люди из Якутии и Ближнего Востока. Отсюда ученые заключили, что, вероятно, за свою историю человечество проходило горлышко дважды. Один раз, когда 50-60 тысяч лет назад оно двинулось из Африки на другие континенты, а другой - когда 10-20 тысяч лет назад пересекло Берингов пролив (на месте которого тогда был перешеек) и заселило Америку.

По словам исследователей, новые данные хорошо согласуются с имеющимися археологическими находками. Дело в том, что расселение сопровождалось войнами и болезнями, которые приводили к гибели целых племен, и биоразнообразие сокращалось.

http://lenta.ru/news/2009/10/09/diversity/



СТАНЕТ ЛИ ЧЕЛОВЕК ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ЗВЕНОМ НА ПУТИ К ДРУГОЙ МЫСЛЯЩЕЙ СУБСТАНЦИИ?
http://www.inauka.ru/analysis/article93464.html