Юные ученые блистают на конкурсе «Знаешь? Научи!»
📚В Москве наградили победителей конкурса «Знаешь? Научи!». В нем участвовало 8 тысяч школьников из разных регионов России, лучшие работы получили ценные призы и признание жюри.
📚В Москве наградили победителей конкурса «Знаешь? Научи!». В нем участвовало 8 тысяч школьников из разных регионов России, лучшие работы получили ценные призы и признание жюри.
🧪Вятские ученые разработали биочернила для 3D-печати продуктов питания из растительного сырья. Это поможет поддерживать индивидуальную диету приверженцам здорового образа жизни, а также при заболеваниях с затруднением глотания пищи.
Михаил Гельфанд — один из самых цитируемых современных российских ученых, популяризатор биоинформатики и молекулярной биологии. Автор свыше 230 публикаций в крупных научных журналах по метагеномике, регуляторным сигналам, сплайсингу и исследованию ДНК.
В Новосибирском государственном университете разработали способ борьбы с асфальтосмолопарафиновыми отложениями в нефтяных скважинах. Он позволяет не останавливать процесс добычи во время очистки оборудования и эффективно удалять парафиновые пробки, не повреждая трубы.
По словам авторов разработки, способ предполагает применение специального состава. Он представляет собой сухое горючее — многокомпонентное вещество, способное разогреваться в воде. По форме оно является тонким гибким наборным стержнем, состоящим из таблеток горючего. Он опускается в скважину и под собственным весом движется вниз, пока не достигает парафиновой пробки.
Под действием температуры асфальтосмолопарафиновые отложения разлагаются и вместе с буровым раствором поднимаются к устью скважины. Оттуда их можно без проблем удалить.
— Сергей Сухинин. Профессор кафедры гидродинамики механико-математического факультета Новосибирского государственного университета.
По словам Сергея Сухинина, применение состава не требует остановки скважины и подвода к ней дополнительных труб и агрегатов. Температуру его разогрева можно варьировать в зависимости от плотности пробок.
На разработку получен патент.
Больше новостей об энергетике читайте на сайте журнала Энергия+: https://e-plus.media/news/
15 марта 2024 года я выпустил музыкальный научпоп альбом "Трактат о естественных науках". В данной серии постов я рассказываю о книгах, которые легли в его основу.
Информация из книги Карло Ровелли «Нереальная реальность: путешествие по квантовой петле» легла в основу трех моих песен: «Большой взрыв», «Всё равно ничего» и «Планета крутится».
«Космическая часть» моего альбома была для меня самой сложной с точки зрения освоения материала и выбора вектора в повествовании. Квантовая теория гравитации показалась мне самой убедительной сточки зрения уже накопленных научных знаний и максимально перспективной с точки зрения новых открытий в дополнении данной теории. Данная книга отличный старт, чтобы разобраться в вопросе появления и развития нашей Вселенной.
Послушать альбом можно на всех музыкальных площадках https://zvonko.link/18B515E
Фото iStock
Ученые Уральского федерального университета совместно с коллегами из Института проблем химической физики РАН нашли способ в разы продлить срок жизни перовскитных солнечных батарей для космических аппаратов — от научно-исследовательских спутников до МКС. Для этого они модифицировали их европием (Eu): выяснилось, что добавление небольшого количества этого металла делает перовскит намного более устойчивым к космическим излучениям и продлевает срок его службы.
По словам авторов исследования, под действием солнечного света, тепла и космических излучений перовскит может разлагаться, выделять новые фазы химических компонентов и вещества. Из-за этого батареи начинают работать хуже, а срок их службы сокращается. В частности, из перовскита могут выделяться металлический свинец или его соединения, которые препятствуют поглощению света.
Чтобы защитить батареи от воздействия внешней среды, мы на этапе выращивания перовскита добавили в раствор с исходными компонентами немного солей европия. Этот металл внедряется в структуру перовскита и блокирует образование свинца, что позволяет повысить показатели батарей по фото- и радиационной стабильности в 1,5–2 раза.
— Никита Жидков. Заведующий лабораторией фотовольтаических материалов Уральского федерального университета.
Как показали исследования, перовскитные батареи, модифицированные европием, способны работать под воздействием солнечного света до трех лет без существенной потери свойств и сопротивляться радиации до десяти лет.
Научный коллектив продолжает совершенствовать разработку.
Больше новостей об энергетике читайте на сайте журнала Энергия+: https://e-plus.media/news/
Анализ прядей волос, вырезанных из шевелюры Людвига ван Бетховена, выявил крайне высокие уровни свинца, мышьяка и ртути. Отравление свинцом может объяснить симптомы, которые долгие годы мучили великого композитора.
Как известно, Бетховен умер в 1827 году в возрасте 56 лет от неясной причины, связанной, как полагают, c заболеванием печени или почек. Среди прочих гипотез, обсуждалась версия об отравлении свинцом. В 2000 году анализу на содержание свинца подвергли прядь, якобы срезанную с головы Бетховена… но позднее выяснилось, что эти волосы принадлежали женщине.
И вот год назад исследователи из Центра исследований Бетховена (да, есть такой при Государственном университете Сан-Хосе) получили образцы пяти прядей волос, приписываемых Бетховену. Генетический анализ подтвердил, что волосы действительно принадлежали композитору. Теперь владелец трех прядей, австралийский бизнесмен и поклонник Бетховена Кевин Браун, отправил два образца в лабораторию, где их проверили на наличие тяжелых металлов. Один образец получен между 1820 и 1827 годами, а другой в апреле 1826 года.
Результат, по словам исследователей, был ошеломляющим. В одной из прядей Бетховена содержалось 258 микрограммов свинца на грамм волос, а в другой — 380 микрограммов. Нормальный уровень свинца в волосах составляет менее 4 мкг на грамм.
«Это определенно показывает, что Бетховен подвергался воздействию высоких концентраций свинца», — говорит руководитель лаборатории Пол Джаннетто. «Это самые высокие показатели для волос, которые я когда-либо видел. Мы получаем образцы со всего мира, и обычные значения на порядок ниже». Если точно, то в одном образце концентрация свинца в 64 раза превышает норму, а во втором - в 95 раз.
Исходя из этого, исследователи полагают, что концентрация свинца в крови Бетховена была в несколько раз выше нормального уровня. Это недостаточно высоко, чтобы быть единственной причиной смерти, но могло вызвать ряд заболеваний, которыми страдал композитор.
Кроме того, уровень мышьяка в волосах Бетховена был в 13 раз выше нормы, а ртути — в 4 раза выше нормы.
Композитор, как известно, страдал потерей слуха — эта беда приключилась с ним в 30 лет, за 26 лет до смерти. Кроме того, Бетховена мучили постоянные проблемы с ЖКТ – болезненные спазмы в животе и диарея. Свинец повреждает нервную систему человека, что могло привести к глухоте, а также вызывают повреждение печени и почек. Возможно, это также сыграло роль в некоторых других проблемах Бетховена, таких как его ужасный характер, провалы в памяти и хроническая неуклюжесть.
Нет оснований полагать, что композитор был намеренно отравлен. Скорее, вокруг было достаточно источников, которые постоянно травили его в течение многих лет. Свинец, мышьяк и ртуть присутствовали во многих вещах, с которыми люди того времени взаимодействовали, включая еду, лекарства, обои. Бетховен многие годы принимал десятки различных видов лекарств, пытаясь вылечить свою глухоту и хронические заболевания. Эти снадобья, помимо многих других ядов, наверняка содержали свинец.
А еще одним из вероятных источников свинца было дешевое вино. Свинец в форме ацетата свинца, также называемого «свинцовым сахаром», имеет сладкий вкус. Во времена Бетховена его часто добавляли в вино низкого качества. «Подсластитель, идентичный натуральному», ну вы понимаете. Кроме того, вино ферментировали в котлах, запаянных свинцом. И даже пробки винных бутылок для герметичности пропитывали солью свинца.
Бетховен пил много вина, примерно по бутылке в день, а позже и еще больше, полагая, что это «полезно для его здоровья». Кстати, среди возможных причин смерти композитора называли цирроз печени. В последние несколько дней перед смертью композитора друзья поили его вином с ложки.
Итак, свинец не убил Бетховина напрямую, но мог быть причиной его глухоты и других болезней.
Исследователи пишут, что выполняют свою работу в соответствии с желанием самого композитора. В 1802 году Бетховен обратился к своим братьям с просьбой. Он просил, чтобы после его смерти врачи попытались выяснить, почему он был так болен.
Надо сказать, что для болезней композитора хватало и других причин. Год назад анализ волос Бетховена выявил генетические факторы риска заболеваний печени, ученые также получили доказательства заражения композитора вирусом гепатита.
Marc-Oliver Jodoin, Raimon Klavins. Unsplash
В Международный день света ученые Пермского Политеха рассказали, почему глаза у человека на фото становятся красными, а у кошек — зелеными, что случилось с фоторецепторами дальтоников, зачем животным «третий» глаз, откуда у света масса и способность «давить», можно ли звук превратить в свечение и существуют ли частицы, которые двигаются быстрее скорости света.
— Цветовое зрение, то есть способность глаза различать цвета, основано на его способности ощущать различия в спектральном составе видимых излучений. Таким образом, ключевым участником процесса цветоощущения является зрительная сенсорная система живого организма, включающая точный и тонко настроенный «прибор» (глаз), который воспринимает электромагнитные лучи с помощью специальных фоторецепторов (сенсорных нейронов), — рассказывает Ольга Красных, кандидат химических наук, доцент кафедры химических технологий ПНИПУ.
В результате поглощения таким рецептором кванта света происходит фотохимическая реакция. В ходе работы сложной сопряженной системы клеток и органов сигнал, генерируемый фоторецепторами, преобразуется в зрительные ощущения. Так формируются образы окружающей действительности, которые обладают не только формой, размером, но и цветом. При этом результат зависит от характеристик электромагнитной волны, типа задействованных фоторецепторов (у млекопитающих, например, это «палочки», «колбочки», а также сравнительно недавно открытые светочувствительные ганглиозные клетки сетчатки глаза), работы специализированных нейронов, нервов и состояния принимающего и обрабатывающего сигнал участка головного мозга.
Этот процесс чрезвычайно сложный, и каждая стадия может повлиять на результат. Но разнообразие в цвете для человека определяется, прежде всего, длиной волны падающего на фоторецептор светового излучения.
Ольга Красных отмечает, что каждый фоторецептор «работает» в заданном интервале длин волн, то есть обеспечивает чувствительность организма к определенной части спектра и к возникновению ощущения конкретного цвета. Так, у человека за восприятие цвета отвечают в основном три типа «колбочек», чувствительных к фиолетово-синей, зелено-желтой и желто-красной частям спектра. Если по какой-то причине хотя бы один из рецепторов функционирует не должным образом или совершенно выключен из работы, то данный участок электромагнитного излучения не будет восприниматься организмом. Поэтому ощущение цвета, отвечающее за этот интервал, будет отсутствовать. Такое нарушение, часто наследственное, лежит в основе аномалии зрения — дальтонизма.
Разнообразие жизни на Земле обусловило соответствующее разнообразие органов зрения. Главная их функция — помогать живому организму ориентироваться в пространстве. А различаются они в зависимости от уровня организации, среды обитания, образа жизни и других факторов. Например, дождевой червь «видит» благодаря фоторецепторным клеткам, которые находятся в большинстве частей эпидермиса и позволяют ему отличать свет и тень.
Глаза большинства земноводных — парный орган, позволяющий различать цвета, а также воспринимать излучение в УФ-области. Благодаря анатомии глаза поле зрения многих представителей бесхвостых земноводных увеличивается до 360°. При этом остается довольно большой сектор, где зрение бинокулярно, то есть дает возможность оценивать размеры, расстояния и успешно фиксировать движущиеся предметы (добычу).
— У большого количества бесхвостых земноводных, рыб и рептилий, кроме обычной пары глаз, присутствует непарный светочувствительный орган — теменной (или третий) глаз. Он расположен на макушке и выглядит как «ямка», заросшая кожей. Этот орган способен улавливать фотоны и оценивать интенсивность светового потока, при этом изображения он не дает. Известно, что теменной глаз может реагировать на широкий диапазон длин волн: от ультрафиолетового до красного. Более того, этот орган особо чувствителен к поляризации света и позволяет определять положение солнца на небе даже в пасмурную погоду. Так животные с высокой точностью определяют время рассвета и заката, — рассказывает Ольга Красных.
— Такой эффект достигался попаданием на пленку света, отраженного от глазного дна. Поскольку на нем множество кровеносных сосудов, свет получался красным. При этом натуральный цвет глаз человека не важен — отблеск в любом случае будет красным, — отмечает Константин Латкин, старший преподаватель кафедры общей физики ПНИПУ.
Есть и другая теория: эффект «красных глаз» достигается за счет отражения фотовспышки от сетчатки глаза. У человека она лучше поглощает коротковолновую область светового спектра, и потому красная, длинноволновая, больше отражается. У животных отраженный через зрачок свет может иметь другой оттенок. Так, например, у кошек возникает эффект «зеленых» глаз благодаря особому слою, который делает их зрение острее в темноте.
— Звук — это колебания плотности, распространяющиеся в упругой среде. В прямом смысле превратить их в свет нельзя. Но эти колебания указывают на наличие в ней деформаций, а деформация некоторых веществ (кварца, цинковой обманки и других пьезоэлектриков) приводит к возникновению на их поверхности электрических зарядов, которые могут создать искру. А искра — это электромагнитная волна, то есть свет, — рассказывает Дмитрий Баяндин, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры общей физики ПНИПУ.
Как добавляет Константин Латкин, любое тело состоит из молекул и атомов, которые колеблются и передают это движение соседним частицам. Энергию этого движения мы определяем температурой. Передача этих колебаний от частицы к частице очень похожа на распространение звука. С точки зрения физики, между этими двумя явлениями нет больших различий. То есть в любом нагретом теле очень много звуков, которые просто не могут быть распознаны человеческим ухом. Значит, свет от сильно нагретых тел создан своего рода сложными внутренними звуками материала.
С помощью звука возможно также управлять светом. Например, в акусто-оптических датчиках звуковая волна выступает в роли слабого зеркала. А при бриллюэновском рассеянии звук способен изменить цвет света — частоту и длину волны.
С квантовой точки зрения, свет — это поток (фотонов), которые принципиально не могут быть в состоянии покоя и перемещаются со скоростью, называемой скоростью света. Раз фотон находится в постоянном движении, у него нет массы в привычном, бытовом смысле. Но есть энергия и импульс. Передавая освещаемой поверхности импульс, поток фотонов создает давление на эту поверхность.
— И все же «невесомому» фотону можно присвоить массу, если воспользоваться формулой теории относительности Е=mc2. Масса фотона отсюда равна его энергии, деленной на квадрат скорости света. Чем больше частота фотона (вспомним, что свет является также электромагнитной волной), тем больше его масса, — добавляет Дмитрий Баяндин.
— Ученым удалось разогнать электрон до 99,999999995% от скорости света. При этом частица, обладающая массой, не может достигнуть скорости света. Это ограничение описано в специальной теории относительности Альберта Эйнштейна: для разгона массивной частицы каждый раз будет требоваться все больше энергии, а скорость света так и не будет достигнута. Это и происходит в экспериментах по разгону электрона. Кстати, увеличивают его скорость с помощью искусственно созданных электрических полей, а направление задают — с помощью магнитных, — рассказывает Константин Латкин,
— Тахионы появились поначалу как плоды «игр разума». Физики около ста лет пытаются построить теорию, которая объединяла бы и объясняла многообразие элементарных частиц и четыре типа их взаимодействия: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое ядерное. За прошедшие десятилетия были разработаны квантовая электродинамика, электрослабая теория, теория великого объединения, предпринимаются попытки создания «теории всего». В основе их всех лежат идеи квантовой механики и теории относительности. Например, для выполнения известных соотношений теории относительности тахионы должны не просто иметь возможность двигаться быстрее света — они не имеют права двигаться медленнее света. При замедлении тахионов (но до скорости, превышающей скорость света) их энергия не уменьшается, а увеличивается, — объясняет Дмитрий Баяндин.
Тахионы также существуют в теории струн: все частицы (включая предполагаемые) в четырехмерном пространстве-времени являются лишь колебанием «струн», из которых состоит все вокруг. Все эти теоретические построения демонстрируют некие модели устройства мира, но не все могут предложить эксперименты, подтверждающие их истинность. Потому и остаются красивыми моделями, а не теориями в полном смысле слова. То же самое можно сказать о тахионах — теоретические модели есть, но частицы не обнаружены, и даже непонятно, как их найти.
— Скорость света в вакууме — фундаментальная постоянная. С этой скоростью распространяется не только свет, но и гравитационное поле. Мы знаем, что свет от Солнца достигает Земли примерно за 8 минут. Если неожиданно из нашей системы исчезнет Солнце, то и гравитационное поле звезды в области Земли исчезнет вместе с последними лучами. Так как свет — электромагнитная волна, то он может взаимодействовать с заряженными частицами, протонами и электронами. Свет, попадая в любой материал, замедляется, словно «увязает» в нем. Например, в воде скорость света уменьшается в 1,33 раза. Сильно замедлить или вообще остановить свет не получится. Это волна, которая существует только в движении, — объясняет Константин Латкин.