mem it

23 июля 2012 года массивное облако солнечного материала было выброшено с правой (глядя от Земли) стороны Солнца в космическое пространство. Событие зарегистрировала Обсерватория солнечно-земного взаимодействия (Solar TErrestrial RElations Observatory, STEREO) НАСА. После анализа данных оказалось, что этот корональный выброс массы имел скорость между 2 880 и 3 520 км/с.

То есть это самый быстрый корональный выброс за всю историю наблюдений:

Исследователи из группы профессора Хассана Джумаа (Hassan Jumaa) из Университета Фрайбурга(Германия) обнаружили новый механизм, буквально заставляющий клетки иммунной системы становиться злокачественными.

Как сообщают учёные в журнале Nature, при хроническом лимфолейкозе (ХЛЛ) сами раковые клетки являются носителями ключа для патогенной трансформации.

Международная группа астрономов под общим руководством Сильвии Гарбари из Цюрихского университета (Швейцария) провела моделирование различных возможностей распределения тёмной материи в окрестностях Солнца. Оказалось, что даже в самом умеренном варианте её количество сравнимо с количеством барионной (обычной) материи.

Несмотря на то что исследование совместимо с общей концепцией гало из тёмной материи (ТМ), окружающего нашу Галактику, оно в значительной степени противоречит всем попыткам напрямую обнаружить ТМ в наших звёздных краях, пока не давших положительных результатов.

Распределение тёмной материи в Млечном Пути оказалось равномернее ожидаемого. Но так ли это? (Иллюстрация Dr A. Hobbs.)

Для определения плотности ТМ в окрестностях Солнечной системы использовались новые данные по динамике движения 2 тыс. ближайших к нашей звезде оранжевых карликов спектрального класса К. В результате оказалось, что плотность такой материи в окрестностях Солнца равна 0,022 (с отклонением от +0,015 до –0,013 солнечных масс на кубический парсек), или 0,85 ГэВ/см³ (с отклонением от +0,57 до –0,50 ГэВ/см³). При этом плотность барионной материи в том же районе авторы оценивают в 0,098 масс Солнца на кубопарсек.

Новые цифры чрезвычайно важны для дискуссии о природе и распределении ТМ. Когда это понятие только вводилось астрономом Фрицем Цвикки (в 1930-х), сразу же предполагалось, что скрытой массы в несколько раз больше, чем обычной, видимой. Тогда же нидерландский астроном Ян Оорт представил расчёты, согласно которым рядом с Солнечной системой скрытой массы в два раза больше видимой (последующие оценки давали соотношение в 1:3 и даже в 1:6). Однако прошлогоднееисследование не нашло никаких следов ТМ в окрестностях Солнечной системы, что весьма озадачило научное сообщество. Полученные результаты упорно опровергались, но у сторонников теории отсутствия ТМ тут же нашлись контраргументы, и дискуссия на некоторое время зашла в тупик.

Новая работа, которую её авторы намерены опубликовать в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (препринт доступен здесь), хотя и присоединяется к выводу о наличии в звёздных окрестностях Солнца скрытой массы, даёт ей умеренную оценку. Если во Вселенной в целом ТМ в шесть раз больше, чем барионной, то рядом с Солнцем доминирует, по всей видимости, именно барионная, обычная материя. В то же время, отмечают учёные, такое распределение может свидетельствовать в пользу гипотезы о том, что скрытая масса — это слабо взаимодействующие частицы, так называемые вимпы.

«Мы на 99% уверены, что тёмная материя присутствует неподалёку от Солнца. Фактически полученные нами цифры плотности ТМ даже чуть высоковаты», — замечает ведущий автор работы Сильвия Гарбари. Если это так, то миллиарды таких частиц могут пройти через вас, читатель, только за то время, пока вы читаете эту заметку. Что особенно важно, такая плотность ТМ даёт надежду на обнаружение вимпов посредством уже ведущихся и будущих экспериментов, таких как XENON и CDMS.

Подготовлено по материалам Королевского астрономического общества.

Ученые из Массачусетского технологического института полагают, что им впервые удалось синтезировать кристалл, который они считают двухмерной квантовой спиновой жидкостью, то есть твердым материалом, атомные спины которого продолжают быть подвижными даже при температуре в минус 253 градуса, так называемый абсолютный ноль.

Кристалл, известный как гербертсмитит, является частью семьи кристаллов, называемых Zn-паратакамитами. Впервые представители этого семейства были обнаружены еще в 1906 году. Отметим, что физики начали уделять большое внимание квантовой спиновой жидкости с 1987 года, когда Нобелевский лауреат Филипп Андерсон предположил, что квантовая теория спиновой жидкости может быть связана с таким явлением, как сверхпроводимость - эффектом, снижающим электрическое сопротивление материала до нуля.

По словам разработчиков, ученые довольно давно искали материалы, сохраняющие квантовый спин до экстремально низких температур. На сегодня практически все известные материалы теряют свою динамику спина при низких температурах, так как происходит потеря кинетической энергии.

Идентифицировав квантовую спиновую жидкость и произведя из нее монолитные кристаллы, технически можно, во-первых, получить высокотемпературные сверхпроводники, а во-вторых, исследовать новые атомные состояния вещества. В дальнейшем все эти данные можно использовать при производстве будущих микросхем.

Сейчас гербертсмитит является диэлектриком, а не сверхпроводником, но ученые уверены, легитирование кристалла за счет замены молекул хлора молекулами серы, может превратить его в сверхпроводник.

На данный момент ученые смогли синтезировать лишь 0,3 грамма "чистого" кристалла и убедились в том, что в реальности проявляет необычные свойства квантовой спиновой жидкости. В Массачусетском технологическом институте говорят, что сейчас они на практике реализуют, то, за что в 1998 году была вручена Нобелевская премия по физике.

Поскольку недавние измерения свойств хиггсовского бозона показывают некоторое отличие от предсказаний Стандартной модели, теоретики изучают сейчас самые разные модели, которые могли бы объяснить эти отличия. Одна из рассматриваемых возможностей состоит в том, что в области 126 ГэВ имеется не один, а сразу два или больше нейтральных хиггсовских бозонов с одинаковой или очень близкой массой, но существенно отличающимися свойствами. Детектор же в силу своего недостаточного энергетического разрешения «видит» только один пик, который сейчас и интерпретируется как один-единственный бозон, но с необычными свойствами. Пример такой ситуации в рамках одной из неминимальных суперсимметричных моделей (NMSSM) недавно обсуждался в статье arXiv:1207.1545.

В этой связи возникает естественный вопрос: если мы не можем экспериментально разделить два близких пика из-за плохого энергетического разрешения, существует ли какой-то иной способ отличить такую двух- или многохиггсовскую ситуацию от ситуации с действительно одним хиггсовским бозоном? Именно этот вопрос изучался в появившейся на днях статье arXiv:1208.1817. Все вычисления для примера были проведены в рамках той же модели NMSSM, но авторы подчеркивают, что их подход сгодится и для других моделей.

Они предлагают не просто изучать рождение и распад бозона Хиггса, а раздельно измерять, какой процент бозонов Хиггса рождается за счет слияния двух глюонов, а какой — за счет слияния W-бозонов (про разные возможности рождать хиггсовский бозон см. на странице Рождение и распад хиггсовского бозона). Далее, в каждом из этих двух вариантов надо измерить вероятности распадов на тот или иной набор конечных частиц, а затем построить некоторые двойные отношения (конкретные примеры приведены в статье). Эти отношения можно измерить экспериментально, и если они будут заметно отличаться от единицы, это станет четким сигналом наличия как минимум двух хиггсовских бозонов с разными свойствами при 126 ГэВ.

В этим предложении важно то, что оно не предъявляет к детекторам какие-то сверхтребования типа резкого улучшения энергетического разрешения. Однако существенное (в сто раз) увеличение статистики всё же потребуется. Таким образом, пользу эта проверка принесет не раньше, чем через несколько лет. Однако если коллайдер будет успешно работать, то рано или поздно эти две ситуации действительно можно будет различить на LHC.

Источник

Найдена область коры мозга, которая отвечает за нашу способность понимать личность другого человека, его мысли и мотивы поступков.

Позитронно-эмиссионная томограмма мозга; височно-теменные стыки показаны стрелками.  (Фото Institut Douglas.)

Когда мы пытаемся понять мысли другого человека, мотивы его поведения, то строим в голове модель чужого психического состояния. При этом, что важно, мы отчётливо понимаем, что наши мысли и чувства вовсе не тождественны чужим. Мы не в состоянии непосредственно наблюдать за чужими психическими процессами, но можем строить относительно них какую-то теорию. Способность создавать модель психического состояния человека (или, в англоязычной терминологии, Theory of Mind) — важнейшее достижение эволюции, однако человек отнюдь не появляется на свет вместе с ней. Лишь к 4–5 годам дети начинают понимать, что другие могут думать и чувствовать как-то иначе, а у больных аутизмом эта способность возникает ещё позже, если вообще возникает.

Всякая психическая функция, какой бы сложной она ни была, имеет привязку к какой-то зоне мозга. Исследователи из Массачусетского технологического института (США) попробовали найти, что у нас в мозгу отвечает за вот такие модели психического состояния. Для этого они делали фМРТ-сканирование мозга у двух десятков детей в возрасте от 5 до 11 лет. Дети в это время, разумеется, не бездельничали. Они слушали разные истории: в одних делался акцент на том, что чувствуют и думают персонажи; в других — на том, что они делают; наконец, третьи истории были посвящены физическим, неодушевлённым объектам. Затем учёные предприняли следующее: из активности мозга, которая сопровождала рассказы с мыслями и чувствами, они вычли активность, которая проявлялась во время историй про неживые объекты. Так они узнали, в какой зоне мозга могут прятаться модели психического состояния.

В статье, опубликованной в журнале Child Development, авторы пишут, что у младших детей за чужие мысли и эмоции отвечали левый и правый височно-теменные стыки коры. Однако эти же зоны отвечали и за внешнюю сторону историй: они так же реагировали на действия персонажей. С возрастом височно-теменные стыки начинали специализироваться именно на духовной жизни других, и чем старше был ребёнок, тем отчётливей выглядела эта специализация.

Вторая серия экспериментов была вариацией стандартного теста, выявляющего способности строить «теории разума». Тест заключается в том, что ребёнку показывают двух кукол с корзинками; одна из кукол берёт стеклянный шарик и кладёт к себе в корзинку, после чего уходит. В это время вторая кукла достаёт этот шарик и прячет в своей корзинке. Возвращается первая кукла. Вопрос: где первая кукла будет искать свой шарик?

«Теория разума» говорит нам, что кукла должна в первую очередь сунуться в свою корзинку — она ведь не знает, что шарик украли. Но маленькие дети полагают, что кукла сразу полезет в чужую корзинку, так как они ведь видели, как шарик перепрятали, а раз видели, то и отсутствовавшая кукла об этом знает. Этот тест исследователи осложнили вопросами морально-этического характера: от детей требовалось вынести оценку действиям кукол. Это позволяло измерить степень развитости модели чужого психического состояния. В итоге оказалось, что «теории разума» даются нам тем лучше, чем лучше работает правый височно-теменной стык коры мозга.

То, что исследователям удалось обнаружить зону, где прячется наша способность понимать чужую личность, весьма пригодится тем, кто занимается проблемой аутизма. Аутисты испытывают трудности в социализации, что не в последнюю очередь связано с неразвитой способностью строить теории чужого разума. Возможно, с помощью этих данных аутизм удастся распознавать на самых ранних стадиях — или даже лечить, стимулируя соответствующую зону коры головного мозга.

Подготовлено по материалам MIT News.

Блестящий физик издал революционный труд, ссылающийся на 30 других научных работ, указывающий на то, что HAARP имеет невероятные мощности, и о чём не подозревает большинство исследователей высокочастотных излучений. Доктор Фран Ди Акуино утверждает о способности полностью функциональной сети HAARP, активизированной повсеместно, не только влиять на погоду и геофизические события, но так же оказывать влияние на пространство, гравитацию… и даже непосредственно на время! Теперь сеть установок обладает многими новыми возможностями и одна из них почти готова к эксплуатации у края мира: в пустынной и чуждой Антарктике. Станут ли хозяева HAARP хозяевами времени?

Самый опасный из живущих?

Новое исследование выявило несостоятельность популярной модели, использовавшейся для описания поведения плазмы на протяжении 46 лет. Расхождения с эмпирическими данными удалось выявить международной группе физиков благодаря уникальному оснащению Национальной ускорительной лаборатории SLAC при Стэнфордском университете.

Схема рентгеновского лазера LCLS

 Находящийся в ней рентгеновский лазер LCLS (Linac Coherent Light Source) впервые позволил задать и измерить с высокой точностью энергетическое состояние частиц, а также определить, сколько требуется энергии для достижения различных состояний плазмы. Подробнее о LCLS смотрите на видео:


Лазерные импульсы, направленные на удерживаемую магнитным полем плазму, не только усиливают степень её сжатия, но и одновременно подавляют диффузию частиц. Это способствует повышению плотности плазмы и её нагреву до температур в миллионы градусов Кельвина.

Обнаружены сильные несоответствия между фактическими наблюдениями и расчётными параметрами плазмы в рамках модели, широко применяющейся с 1966 года. Даже современные компьютерные симуляции поведения плазмы основаны на этой модели и также требуют доработки.

Теперь учёным предстоит большая работа по внесению корректив в математическое описание термоядерного синтеза и астрофизических процессов с участием высокотемпературной плотной плазмы. Удивляет и то, что более ранние модели, датируемые началом шестидесятых, оказались ближе к истине.

В настоящее время группа разрабатывает современную модель, максимально точно и непротиворечиво описывающую параметры плотной горячей плазмы с учётом взаимного влияния соседних частиц и других факторов.

Источник

Нейрофизиологи нашли в мозгу обезьян нейроны, которые реагируют на неправильные действия, совершённые кем-то другим; на собственные же ошибки индивидуума эта группа нейронов не отзывается.

Способность отличать чужие ошибки от собственных, по-видимому, изначально заложена в мозг приматов. (Фото Karl Ammann.)

Многие из нас любят позлорадствовать над чужими промахами. Но, оказывается, это не просто свойство личности или следствие дурного воспитания: у нас в мозгу есть специальные нейроны, работа которых — замечать чужие ошибки. Об этом пишут в журнале Nature Neuroscienceисследователи из Научно-технологического института в Окинаве (Япония).

До сих пор считалось, что есть просто общий «центр ошибок» — участок в медиальной фронтальной коре, который реагирует на любые ошибочные действия, свои и чужие. Но более детальные исследования, проведённые японскими учёными, показали, что некоторые из этих нейронов возбуждаются лишь тогда, когда индивидуум видит чужие ошибки. Нейрофизиологи экспериментировали с макаками: обезьяны должны были нажимать на разноцветные кнопки, чтобы получить сладкий сок. При этом эксперимент одновременно ставился с двумя животными: одна макака нажимала на кнопки, другая смотрела на действия первой, а сок получали обе. После двух попыток обезьяны менялись местами, то есть та, что смотрела, должна была нажимать на кнопки, а нажимавшая становилась наблюдающей.

Одновременно с помощью электродов считывалась активность разных нейронов в «центре ошибок». Так удалось обнаружить клетки, которые у наблюдающей обезьяны реагировали на ошибку её коллеги, нажимавшей на кнопки. Эти же нейроны молчали, когда макака ошибалась сама, хотя свою ошибку она всё же осознавала: по её поведению можно было определить, что сока обезьяна не ожидает. Исследователи подчёркивают, что эти нейроны срабатывают именно в условиях социального взаимодействия, то есть индивидуумы должны быть частью социальной группы, и их действия должны иметь значение для остальных.

Хотя эксперименты ставились на обезьянах, можно предположить, что такой отдел, предназначенный для анализа чужих ошибок, есть у всех приматов. Есть искушение назвать его «центром злорадства», но это было бы несправедливо. Мы всю жизнь учимся на ошибках, и осознание того, что ваш партнёр допустил промах, в будущем поможет вам избежать подобной ошибки (хотя связь этих нейронов со способностью учиться на чужих ошибках ещё только предстоит проверить).

Что же до злорадства, то это, как говорится, личное дело каждого: вышеописанные нейроны лишь отмечают, что, например, ваш руководитель поступил не слишком правильно, а злорадство и прочие эмоции по этому поводу от «центра чужих ошибок» не зависят.

Подготовлено по материалам ScienceNews.

У астрономов появился уникальный шанс подвергнуть тщательной практической проверке положения теории относительности. В прошлом году была обнаружена покоящаяся сверхмассивная чёрная дыра на удалении около 4 млрд. световых лет от Земли. В марте этого года наблюдался редкий феномен: чёрная дыра с массой в миллионы солнечных захватила своим гравитационным полем и стала поглощать звезду – см. видео. В результате этого процесса сформировался аккреционный диск, и образовался источник квазипериодического рентгеновского излучения (Swift J1644+57's), направленного в сторону Земли. Согласно современным представлениям, оно испускается из области между внутренней стабильной круговой орбитой и условной границей под названием «горизонт событий», где релятивистские эффекты должны проявляться максимально заметно. 

Космическая обсерватория SWIFT

Открытие стало возможным благодаря космической обсерватории NASA SWIFT, оснащённой модулем раннего обнаружения всплесков в рентгеновском и гамма-диапазонах.

Этот научный инструмент, созданный при участии США, Великобритании и Италии, работает с конца 2004 года и уже внёс заметный вклад в развитие астрономии.

Спустя 9 дней наблюдение подтвердилось японским спутником Suzaku, и вскоре началась процедура длительного мониторинга объекта Swift J1644+57's при помощи наземного оборудования.

Предварительные результаты показывают, что всплески наблюдаются каждые 3,5 минуты, что сужает вероятную область нахождения их источника до 4 – 9,3 млн. км от центра чёрной дыры. Более точное значение можно было бы получить, зная скорость вращения поглощаемой звезды и самой чёрной дыры, однако и в первом приближении полученные данные согласуются с положениями ОТО.

Источник

Российский миллиардер, променявший научную работу на инвестиции в социальные сети и прочие интернет-проекты, учредил самую крупную ежегодную премию в истории науки — $3 млн каждому (для сравнения: прошлогодняя Нобелевская премия составила $1,1 млн).

Юрий Мильнер, сколотивший состояние на вложениях в Facebook, Twitter, Zynga и Groupon, счёл нужным поощрить далёкие от «простого народа» области фундаментальной физики, имеющие дело с основными законами природы.

Юрий Мильнер на конференции Web 2.0 в 2010 году (фото James Duncan Davidson).

Не обладая любовью к долгим ящикам, г-н Мильнер, имеющий дома и в Кремниевой долине, и в Москве, огласил список первых лауреатов немедленно, не пожалев $27 млн. Девятка счастливчиков теперь сформирует наградной комитет, который выберет обладателей премии будущего года. Делать это решено в первом квартале, чтобы не накладываться на Нобелевскую премию, лауреаты которой объявляются в октябре.

Дополнение к Нобелевской премии напрашивалось давно. Хотя шведский комитет не обходит вниманием фундаментальную науку, лауреатами обычно становятся люди на склоне лет, поскольку требуются десятилетия на доказательство правоты теоретических выкладок. Например, Питер Хиггс предсказал свой знаменитый бозон 48 лет назад. Сейчас учёному 83 года.

Г-н Мильнер подчёркивает, что его премия не конкурент «Нобелю», и указывает на целый ряд отличий. Во-первых, она предназначена молодым теоретикам. Во-вторых, экспериментальная проверка не требуется. В-третьих, нет никаких ограничений на число лауреатов, тогда как Нобелевскую премию разрешается разделить не более чем между тремя специалистами. В-четвёртых, выдвинуть претендента через Интернет может любой, и участники наградного комитета обсуждают кандидатуры открыто — в отличие от шведских коллег.

Помимо главного призового фонда, учреждены ещё две награды — «Новые горизонты», ежегодная премия перспективным молодым физикам, и особая премия, которую можно вручать по случаю без специальной церемонии. Например, за экспериментальные результаты, которые сразу же были признаны научным сообществом как поворотные.

Кандидат наук, специалист по теоретической физике Юрий Мильнер, которому сейчас пятьдесят, оставил Московский государственный университет в 1985 году. Затем он получил MBA в Бизнес-школе Уортон Университета Пенсильвании (США).

Заслуги девяти первых лауреатов трудно объяснить широкой публике. Например, Максим Концевич из Института передовых научных исследований (Франция) награждён за вклад в развитие «гомологической зеркальной симметрии и изучение феномена зацеплений». А Алексей Китаев из Калифорнийского технологического института (США) получил премию за работы по использованию «топологических фаз волновой функции с анионами и непарными майорановскими фермионами».

В Институт перспективных исследований Принстонского университета (США) — бывшее место работы Эйнштейна — отправились сразу четыре премии. Хуан Мальдакена, Натан Сейберг и Эдвард Уиттеннаграждены за вклад в теорию струн, а Нима Аркани-Хамед — за «оригинальный подход к нерешённым проблемам физики элементарных частиц».

Ашоке Сен из Исследовательского института Хариш-Чандра (Индия) отмечен за открытие яркого свидетельства сильной-слабой двойственности в некоторых теориях суперсимметрии струн.

Алан Гут из Массачусетского технологического института и Андрей Линде из Стэнфордского университета (оба — США) получили премии за работы над инфляционной моделью Вселенной, которые широко признаны космологами, но до сих пор не замечены Нобелевским комитетом.

Комментируя свою награду, г-н Гут отметил, что подобной премии очень не хватало. Например, Альберт Эйнштейн получил Нобелевку в 1921 году, когда был экспериментально подтверждён предсказанный им фотоэлектрический эффект, а его труды по теории относительности остались без внимания.

Подготовлено по материалам The Guardian.

Заведующий лабораторией вычислительных наук Microsoft Research Стивен Эммотт создал безутешную картину, изображающую множество способов, которыми мы оказываем влияние на планету. Эммотт – автор презентации, проводимой одним человеком, которая уносит театральных зрителей в путешествие по нашей собственной истории использования ресурсов Земли, после чего предлагает вниманию зловещее мимолётное видение возможного будущего в случае, если численность населения мира достигнет 10 миллиардов. В интервью New Scientist он доказывает, что это не к добру.

Эммот говорит, что его «цель заключалась исключительно в информировании и предоставлении людям возможности и отправных точек, позволяющих иначе взглянуть на природу стоящих перед нами проблем. Вы можете сказать, что это довольно радикально, но 99 процентов лекции состоит только из науки и фактов. Вы можете решить эту проблему массовым изменением поведения. Это единственная часть, где я высказываю своё мнение – и надеюсь, ошибочное, – но мне не кажется, что мы сделаем подобного рода изменение поведения обязательным».

В какой-то момент беседы Эммотт предлагает рассмотреть такую ситуацию: «Если бы мы узнали, что в нашу планету должен врезаться астероид, весь мир бы сплотился, чтобы найти способ предотвратить катастрофу – или начать реализацию плана восстановительных мероприятий в случае столкновения».

«Если астрономы и физики и вправду обнаружили бы астероид, проблема была бы достаточно проста: есть очень крупный объект, который несётся к Земле и должен на неё упасть. Это ещё довольно легко понять. Сложность же этой проблемы, состоящей в том, что жители планеты мало-помалу испытывают такое же воздействие по причинам, которые в высшей степени взаимосвязаны и запутаны, осознать труднее. Кроме того, я считаю, что как биологический вид мы склонны либо к оптимизму, либо к игнорированию проблем до тех пор, пока они не встанут перед нами во весь рост. А эта проблема не стоит перед нами во весь рост. Она с огромной силой взывает к желанию верить, что в данной системе измерения она не представляет собой проблемы, а если даже и представляет, то мы придумаем, как с ней справиться».

«Даже когда нас только 7 миллиардов, на этой планете уже сейчас есть несколько миллиардов людей, которые смотрят на образ жизни и мыслей европейцев и американцев и по вполне понятным причинам думают: чтоб мне так жить! Но по мере того, как эти страны начнут становиться более густонаселёнными и процветающими, они только усугубят проблему. Я и впрямь не знаю никакого другого решения, кроме как изменение поведения».

В более раннем призыве к действию, докладе «Живая планета» Всемирной федерации дикой природы (скорее, Всемирного фонда природы; прим. mixednews.ru) за 2010 год, говорилось о том, что выбросы углерода и нерациональное использование природных ресурсов Земли стали настолько критическими, что, судя по текущим тенденциям, к 2030 году для удовлетворения своих потребностей нам понадобится вторая планета. Доклад отмечает, что у 1 миллиарда людей нет доступа к отвечающим требованиям источникам свежей воды. В нём была указана 71 страна, истощившая свои источники свежей воды до вызывающего беспокойство неприемлемого уровня. Почти две трети этих стран испытывают нехватку воды «от средней до суровой».

«Это обстоятельство означает фундаментальные последствия для здоровья экосистемы, производства продовольствия и благосостояния человека, и его действие, скорее всего, ужесточится с изменением климата», – сказали в WWF. Каждую неделю люди создают эквивалент города размером с Ванкувер. По данным доклада, вышедшего перед конференцией ООН по биоразнообразию, в 2007 году 6,8 миллиардов человек жило на 50 процентов за порогом способности планеты поддерживать их существование.

«Даже при скромных оценках будущего роста населения, потребления и изменения климата, к 2030 году человечеству потребуется мощности двух планет Земля, чтобы поглощать выбросы СО2 и поспевать за потреблением природных ресурсов», – предупредил WWF.

Пока инженеры создают новые модели компактных и емких накопителей, ученые изобретают способы сохранить в том же объеме гораздо больше информации. И очередная хорошая новость пришла к нам из технического института Карлсруэ.
Ученые института смогли добиться размещения одного бита информации в одной молекуле. Для этого они поместили намагниченный атом железа в молекулу из 51 атома, а затем, пропустив ток, сменили магнитный заряд этого атома. Это изменение также повлияло на сопротивление молекулы, которое и было измерено.
По сравнению с 3 миллионами атомов на бит, которые используются сейчас, 51 атом – это определенно серьезное достижение. Теоретически, сохранив те же стандартные размеры накопителей, но используя новую технологию, можно будет хранить в 50 000 раз больше данных. Как вам 50-петабайтный SSD? Впрочем, вполне очевидно, что путь от изобретения до коммерчески применимой технологии неблизкий, так что стоит запастись терпением.

Источник

Психологи, объясняя низкую представленность в науке женщин-ученых, настаивают на несовместимости женских черт характера с жесткими правилами выживания в современном научном мире. Доводы в пользу этой точки зрения имеются, но есть и другие, объективные причины. Изображение с сайта www.psmag.com

Известно, что успешных женщин-ученых существенно меньше, чем мужчин. Оставляя за рамками дискуссии бессодержательные заявления о преимуществе мужского ума над женским, австралийские исследовательницы применили простейшую экологическую модель для объяснения этого феномена. Почему женщинам не удается добиться тех же результатов, что и мужчинам? Потому что у женщин, вынужденных часть активного времени отдавать семейным заботам, оказывается растянута фаза накопления необходимого для карьерного роста научного багажа. Пока продолжается эта фаза отрицательного приращения научной результативности, их неминуемо и закономерно обгонят более свободные конкуренты.

Австралийские исследовательницы Кэтрин О’Брайен (Katherine O’Brien) из Квинслендского университета и Карен Хэпгуд (Karen Hapgood) из Университета Монаша (Monash University) попробовали ответить на вопрос, почему в науке так мало женщин. В отличие от других людей, которые предпочитают психологическую подоплеку в этой теме (не говоря уже о грубом сексизме), они опирались на простейшие модели, которые приняты в экологии. Подход вполне оправдан: в настоящее время наука всё больше напоминает по своим распорядкам биологические системы с их конкуренцией, борьбой за ограниченные ресурсы, симбиозом и паразитизмом. Это означает, что известные наработки из экологии вполне применимы и к научному сообществу.

О’Брайен и Хэпгуд взяли за основу базовую модель роста численности популяции — логистическое уравнение Ферхюльста. Традиционно предполагается, что количество научного продукта напрямую зависит от времени, затрачиваемого на занятия наукой. Иными словами, работаешь на полную ставку — должен выдать столько-то и столько-то публикаций (грантов, командировок, гербариев и т. д.) в год, если работаешь на полставки, то изволь выдать половину этого количества. Логистическое же уравнение Ферхюльста означает, что скорость прироста научного продукта индивида пропорциональна текущей результативности индивида в научном сообществе, а не просто зависит от времени, затраченного на исследование. С точки зрения ученого, логистический подход в среднем более реалистичен, чем простая временная зависимость: привлечение дополнительных грантов, умелых сотрудников, организация нескольких параллельных тем зависят не столько от затрачиваемого времени, сколько от положения ученого. Маститому ученому проще получить эти элементы, необходимые для плодотворной научной работы, чем ученому с неустоявшейся позицией.

Анализ логистического уравнения в приложении к научному продукту, конечно, может привести только к самым общим выводам. Но, тем не менее, и они показательны.

Графики логистического уравнения dR/dt = rR(1 – R/Rmax) при разных максимально возможных уровнях научных достижений, где R — научный продукт, Rmax — постоянный параметр, означающий максимально возможные достижения, он определяется индивидуальными талантами и, кроме того, зависит от области науки, в которой работает человек; r — постоянный коэффициент, по смыслу это скорость оборота научной продукции, то есть через какое время с полученного результата можно ожидать отдачу (получить грант, студентов, повышение в иерархии и т. д.). Изображение из обсуждаемой статьи в Oikos

Вывод первый, тривиальный. Научные достижения зависят от индивидуального потенциального максимума (Rmax). Второй вывод нетривиальный, и он касается времени, которое требуется для достижения конкретного результата (конкретного уровня научной продуктивности). Чтобы получить один и тот же результат, ученому с более низким потенциалом требуется затратить несоразмерно больше времени, чем ученому с большим потенциалом; «несоразмерно» в данном случае означает, что эта зависимость непрямая. Как предполагают исследовательницы, сам максимальный потенциал зависит от времени, которое ученый в принципе может потратить на исследования. У женщины, работающей в науке на полставки или занятой так или иначе домашними проблемами, этот потенциал будет меньше, чем у коллеги-мужчины, выбросившего из головы семейные заботы. Поэтому сколь бы умна и талантлива ни была ученая дама, ей придется затратить существенно больше времени на результат, аналогичный тому, что получает полностью погруженный в науку ученый. И это не столько гендерные различия, сколько простые правила популяционной динамики.

На графике проведена горизонтальная сплошная линия. Это еще один важный элемент динамики популяционного роста: минимальная критическая масса научного продукта (или другого порогового параметра), при котором начинается устойчивый рост (например, о применении этого параметра для моделей роста лесов см.: Рост лесов можно прогнозировать точнее, «Журнал общей биологии», популярный синопсис автора данной новости по статье А. С. Исаева, В. Г. Суховольского и Т. М. Овчинниковой «Феноменологические модели роста лесных насаждений»). Данный пороговый параметр, безусловно, осмыслен в приложении к научным результатам: ясно, что пока у исследователя две-три публикации или участие в одной молодежной конференции, то ему вряд ли удастся получить хороший проект. Нужно набрать эту критическую массу, после которой к исследователю начинают относиться серьезно. Достижение критической массы научного продукта, как и любого другого уровня результативности, для работающих неполный рабочий день сильно откладывается во времени.

Добавление в логистическое уравнение порогового значения результативности, или, по-другому, критической массы научного продукта, приводит к третьему нетривиальному выводу. До достижения пороговой результативности прирост научного продукта будет отрицательным. Нужно преодолеть, набравшись терпения и целеустремленности, период отрицательного роста, и тогда уже научный багаж начнет работать на исследователя, от него будет отдача.

Зависимость приращения научного продукта от текущего научного багажа в модели с добавленной пороговой результативностью dR/dt = rR(1 – R/Rmax)[(R – Rc)/Rmax]; Rc — пороговая результативность.Пустой кружок — точка неустойчивого равновесия в Rc, черный — точка устойчивого равновесия в Rmax. Ноль также является точкой устойчивого равновесия. Изображение из обсуждаемой статьи в Oikos

В модели с пороговой результативностью имеются три точки равновесия, то есть точки, в которых прирост результатов равен нулю. Очевидно, первая из них — это точка ноль, когда никакого научного продукта не вырабатывается и прирост нулевой. Вторая точка — это пороговое значение, в этой точке равновесие неустойчиво: при любом отклонении от этого значения текущий процесс либо возвращает функцию к нулю, либо увлекает ее к достижению максимума. И наконец, при достижении максимальной результативности научный процесс будет стремиться возвратить систему в это положение. Три равновесные точки показывают, что важнее всего преодолеть точку неустойчивого равновесия (точку пороговой результативности), до ее достижения все усилия будут казаться тщетными. Продление этой малоприятной фазы вызывает у работающей на полставки женщины чувство бесперспективности всех усилий. Кроме того, в условиях научной конкуренции подобного исследователя быстро обгонят и вытеснят из приоритетных областей более свободные сотрудники. Им, как мы помним, требуется меньше времени на преодоление фазы роста.

Таким образом, авторы публикации доказывают, что уменьшение временных затрат на научную работу приводит к несоразмерному продлению малорезультативной фазы роста. Поэтому женщины, которые как раз в силу сложившихся биологических и социальных обстоятельств не могут полностью окунуться в работу, сильно отстают в накоплении научного багажа. Из-за этого их легко обгоняют конкуренты, занятые работой полное время, из-за этого откладывается фаза быстрого научного роста, столь необходимого и для внешней оценки и для самооценки. Психологически такую ситуацию не слишком легко пережить талантливому ученому, в связи с этим авторы работы советуют женщинам-ученым быть более хитрыми в выборе темы и руководителя, мудрыми, терпеливыми и не терять целеустремленности и энтузиазма. Эти качества помогают не сдаться во время фазы роста. Руководителям научных учреждений и проектов они советуют пристальнее присматриваться к своим талантливым сотрудницам, пусть даже так называемые объективные показатели научной результативности у них не слишком высокие.

По всей видимости, не только удлинение критической фазы научного роста предопределяет подчиненное положение женщин-ученых. Их подчиненное положение зависит также и от субъективных гендерных характеристик: недостаток напористости, хваткости, соревновательности, мягкость в ущерб собственным интересам — всё это мешает женщинам добиваться высоких позиций в научной иерархии (об этом см.: О роли женщины в науке, «Элементы», 09.02.2006).

Источник: Katherine R. O’Brien, Karen P. Hapgood. The academic jungle: ecosystem modelling reveals why women are driven out of research // Oikos. V. 121. P. 999–1004.

Елена Наймарк

Питер Хиггс еще в 60-е годы предсказал существование  частицы, названной в его честь

Ученые из Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) в Женеве объявили, что найдена новая субатомная частица, соответствующая параметрам бозона Хиггса.

Бозон Хиггса - это теоретически предсказанная частица, придающая прочим частицам массу. Подтверждение ее существования станет недостающим звеном в принятой большинством ученых на сегодня теории об устройстве Вселенной.

Обнаружение бозона Хиггса было основной целью строительства Большого адронного коллайдера (БАК).Ученые пытались найти свидетельства существования бозона Хиггса в течение последних 45 лет.

БАК стоимостью 10 млрд долларов является самым мощным ускорителем частиц из всех когда-либо построенных. При помощи этого устройства ученые разгоняют пучки протонов до скоростей, близких к скорости света, и сталкивают их друг с другом, надеясь отыскать неуловимый бозон в еще более мелких элементарных частицах, образовавшихся в результате столкновения.

Бозон Хиггса является фундаментальной частицей, одним из кирпичиков, из которых построена Вселенная. Он являлся отсутствующим элементом в основной теоретической конструкции в физике элементарных частиц, известной как Стандартная модель.

"Бозон Хиггса нужен нам, чтобы объяснить, что такое масса. Но на самом деле мы нуждаемся в нем, чтобы понять Вселенную, – сказала в интервью Би-би-си Тара Ширс, физик элементарных частиц из Ливерпульского университета. – Не будь у частиц массы, не было бы звезд, галактик и даже атомов. Открытие [бозона] Хиггса подтвердит, что мы применяем правильный подход, чтобы понять и объяснить Вселенную".

Дополнительные данные
Об открытии бозона Хиггса было объявлено в Женеве, где расположен Большой адронный коллайдер. Среди присутствовавших на объявлении открытия ученых был и сам Питер Хиггс, профессор Эдинбургского университета, предсказавший существование этой частицы 50 лет тому назад.

Ученые сообщили, что они зафиксировали сигнал частицы с массой, равной 125 гигаэлектронвольтам, что примерно в 133 раза тяжелее протона.

Достоверность измерений составляет около пяти сигма, что соответствует принятому в научном мире уровню открытия.

Ученые, однако, подчеркивают, что для того, чтобы быть окончательно уверенными в том, что обнаруженная частица является именно бозоном Хиггса, потребуются дополнительные данные и их тщательный анализ.

Если результаты будут подтверждены, то это будет одним из самых значимых научных открытий века.

Бозон Хиггса является последнней недостающей частицей Стандартной модели - теории, описывающей взаимодействие в микромире. Однако большинство исследователей считают, что Стандартная модель – лишь преддверие какой-то новой теории, которая сможет объяснить существование темной материи и темной энергии.

С юга Анголы до северной части Южной Африки протянулись десятки тысяч круглых пятен пустой земли диаметром от двух до двенадцати метров, которые по периметру зачастую окружены необычайно высокой травой. Местные считают их следами богов, а учёные только разводят руками.

Биолог Уолтер Чинкель из Университета штата Флорида в Таллахасси (США) не претендует на разгадку тайны, но ему удалось обнаружить кое-что весьма интересное.

Здесь и ниже фото Mike и Ann Scott / NamibRand Nature Reserve.

Когда специалисту впервые показали этот феномен — а было это в 2005 году в частном намибийском заповеднике NamibRand, — он сразу же заподозрил, что дело в термитах, которые подъедают корни травы или производят токсичные газы. Но раскопки, проведённые в 2007 году, не выявили никаких следов термитов. Более того, добавление питательных веществ в эти круги не привело к вырастанию травы — значит, дело не в их отсутствии.

Тогда г-н Чинкель обратился к спутниковым снимкам. Сравнивая фотографии, сделанные в течение четырёх лет, он пришёл к выводу, который — в качестве гипотезы — уже высказывался: круги живые! Экстраполируя данные, эксперт подсчитал, что самые маленькие возникают и исчезают каждые 24 года, в то время как большие «живут» до 75 лет. Средняя продолжительность жизни — 41 год.

Затем настала очередь анализа информации, предоставленной администрацией заповедника NamibRand. Дело в том, что предприимчивые хозяева земли продают круги экотуристам по $50 каждый. Сделка, конечно, символическая: владельцам сообщают географические координаты пятна, на которое затем те могут полюбоваться с помощью Google Earth.

Смотрители парка регулярно фотографируют проданные участки, и по снимкам, сделанным в последние годы, г-н Чинкель подсчитал, что средняя продолжительность существования кругов составляет около 60 лет.

Увы, исследователей, которые нашли время на эти круги, можно пересчитать по пальцам, и, как правило, их эксперименты проводились на скорую руку. К сожалению, никто пока не занимался ими всерьёз.

В будущем г-н Чинкель планирует снова вернуться в заповедник и выполнить тесты в разное время года: ему кажется, что круги обычно образуются после сезона дождей.



Подготовлено по материалам ScienceNOW.

Согласно доминирующей сегодня модели происхождения Вселенной, она появилась около 14 млрд лет назад в результате Большого взрыва. Но есть и сценарии, по которым наша Вселенная представляется вечной, то есть момента рождения у неё просто не было. Другие утверждают, что Вселенная когда-то образовалась, но было это не миллиарды, а триллионы или даже квадриллионы лет назад.

Профессор Александр Виленкин, директор Института космологии при Университете Тафтса (США), проанализировал существующие сценарии вечной Вселенной и доказал, что все они противоречивы.

В любых моделях бесконечной Вселенной как минимум одна геодезическая линия не может быть продолжена бесконечно далеко назад в прошлое. Значит, Вселенная не может быть вечной.  (Иллюстрация ФИАН-информ.)

В последнее десятилетие из-за ряда трудностей в существующей теории развития Вселенной часто появляются альтернативные сценарии развития, с которыми мы стараемся знакомить вас по мере сил и возможностей. Подпитывает их многое. Одним из самых сложных моментов общепринятой модели является то, что Вселенная в момент Большого взрыва должна была представлять собой не комок вещества определённых размеров, а лишённую каких бы то ни было размеров нульмерную точку, так называемую точку сингулярности. Соответственно, в этой точке плотность материи и энергии должна была достигать бесконечности, равно как и температура, что в физическом смысле очень и очень сложно представить. Плотность и температура не могут быть одновременно бесконечными, так как при бесконечной плотности мера хаоса стремится к нулю, что никак не совместимо с бесконечной температурой.

Ещё сложнее понять причины Большого взрыва. Попытки списания их на квантовые флуктуации и прочее тоже пока не слишком гладки.

Среди альтернативных мейнстримных гипотез часто выплывают теории «вечной Вселенной». По ним, у Вселенной не было начала — а значит, проблемы объяснения Большого взрыва там решаются проще. Тем не менее большие теоретические трудности есть не только у такого рода построений: альтернативы тоже грешат нестыковками.

Согласно одному из таких сценариев, Вселенная представляется вечной и в среднем постоянно расширяющейся. Скорость расширения может меняться от одной области к другой, при этом могут наблюдаться даже периоды сжатия. Но сжатие всегда компенсируется последующим расширением так, что объём Вселенной в среднем увеличивается. При этих условиях, построив геодезические линии(то есть проделав обратную экстраполяцию каждой точки по времени назад), можно доказать, что как минимум одна геодезическая линия не может быть продолжена бесконечно далеко в прошлое. Напомним, что геодезическая линия — это обобщение понятия «прямая» в искривлённых пространствах, в данном случае в трёхмерном. А для утверждения того факта, что Вселенная существовала не всегда, такая невозможность продолжить в прошлое все «прямые» уже достаточна.

Второй сценарий вечного существования Вселенной — это периодическое сжатие и расширение. Это целая группа так называемых циклических теорий, по которым Вселенная живёт и расширяется, после чего сжимается до некоторого минимального объёма и опять расширяется. Камнем преткновения таких теорий стал второй закон термодинамики, согласно которому энтропия может только возрастать. А значит, предыдущие циклы были бы намного короче и вещество в них было бы намного горячее, чем в момент последнего Большого взрыва, что маловероятно. Энтропия (мера беспорядка системы) должна всегда расти. И если мы возьмём Вселенную, раздуем её, а потом схлопнем, то во второй раз мера беспорядка Вселенной будет значительно выше, чем до схлопывания. Так же происходит и со стеклянным стаканом, который падает и разбивается. До падения он представляет собой цельную конструкцию, а после него — набор осколков. Даже если собрать их в кучу, стаканом они не станут.

Кроме того, эволюция такой системы шла бы, сами понимаете, в каком направлении. «Энтропия растёт во времени, — замечает профессор Виленкин, — и если бесконечно долго подождать, то система придёт к термодинамическому равновесию. А это означает, что никаких галактик и прочих наблюдаемых вещей не окажется: грубо говоря, все разобьётся».

Едва ли не единственный аргумент против такого сценария заключается в том, что наблюдаемая энтропия — это не энтропия в чистом виде, а её показатель на единицу объёма. Эта удельная энтропия может остаться невозрастающей или даже убывающей, если на каждом цикле размер Вселенной будет увеличиваться. И сформировать звёзды и галактики тогда можно. Но тогда Вселенная будет в среднем расширяться, однако, исходя из выводов первого сценария, мы уже знаем, что такая Вселенная вечной быть не может.

По словам г-на Виленкина, Вселенную правильнее представлять так: внизу колокола находится точка сингулярности; по мере расширения Вселенной колокол расширяется, но ниже его основания ничего нет:  ни пространства, ни времени. (Илл. А. Виленкина.)

Тут, правда, есть нюанс, а именно теория Стейнхардта и Тюрока. Она не является теорией вечно существующей Вселенной в чистом виде, но также отрицает Большой взрыв как «день рождения» всего сущего. По ней, у мироздания может быть начало, но оно было невероятно давно. Тёмная энергия — это единое энергетическое поле, пронизывающее всю Вселенную, в основном заполненную вакуумом. Плотность энергии вакуума на более ранних этапах эволюции Вселенной была намного выше, чем сейчас, а затем упала до наблюдаемых экспериментально значений. Процесс уменьшения плотности вакуума происходил не постепенно, а скачками, причём каждый новый скачок занимал больше времени, чем предшествующий. Для достижения текущего значения плотности вакуума требуется время, намного превосходящее 13,5 млрд лет, прошедших с момента Большого взрыва. Стейнхардт и Тюрок воспользовались идеей о постепенно снижающейся плотности вакуума, так как она отлично укладывалась в их модель длинных циклов развития Вселенной, каждый из которых занимает один триллион лет. В далёком прошлом, сотни, если не тысячи циклов назад, величиналямбда-члена (плотность вакуума, космологическая постоянная) была очень большой. Тогда, сотни триллионов лет назад (или более), не могли возникнуть условия для появления сколько-нибудь значимых неоднородностей (скоплений вещества типа звёзд и галактик): Вселенная была безжизненным пространством с рассеянным по нему очень редким веществом.

Недавно, несколько циклов или триллионов лет назад, снижение плотности вакуума дошло до таких значений, когда у обычного вещества появилась возможность превратиться в те крупномасштабные космические неоднородности (галактики, звёзды), которые и характеризуют нашу Вселенной с очень маленьким значением лямбда-члена (космологической постоянной). Так они решают проблему разрыва между наблюдаемой и теоретически верной плотностью вакуума.

Эту теорию тоже трудно назвать безупречной: очень много «пиротехнических эффектов»; это, по сути, новая телеология, только вместо учения о целесообразности наблюдаемого бытия, апеллирующего к разумной творческой воле Бога, нам предлагают «удревнить» историю Вселенной в тысячи (и более) раз, только чтобы плотность вакуума совпала с наблюдаемой. Самое главное, по Полу Стейнхардту, — начало очередного цикла сжатия-расширения Вселенной вызывается циклическим столкновением нашей Вселенной с параллельной. Совершенно непонятно, почему Стейнхардт и Тюрок постулируют параллельность этих двух изначальных вселенных друг другу. Из чего вытекает эта исходная посылка? Как видим, проблему «первоначального устройства» решить не удалось и здесь.

Итак, постоянно расширяющейся вечной Вселенной быть не может, сценарии как с циклически сжимающейся-разжимающейся, так и сжимающейся-разжимающейся с ростом объёма Вселенной тоже не работают.

Как отмечает Александр Виленкин, эти сценарии противоречивы в первую очередь потому, что невозможно провести через расширяющуюся в среднем Вселенную геодезическую линию. Значит, нужно придумать такой вариант, согласно которому теорему можно обойти.

«Такой сценарий, — отмечает учёный, — был недавно предложен космологом Жоржем Эллисом. Альтернативная вечная Вселенная могла сначала, в течение бесконечно долгого времени, быть статичной, а расширяется она только последние 14 млрд лет. То есть в среднем такая Вселенная не расширяется».

Однако и на этот сценарий находится опровержение. Это далеко не тривиальное заключение, но можно доказать, что стационарная Вселенная оказывается неустойчивой по отношению к квантовым эффектам, и вероятность коллапса до сингулярного состояния отлична от нуля. Попросту говоря, любая статичная вселенная рано или поздно в силу случайной квантовой флуктуации схлопнется. За бесконечно долгое время она должна была схлопнуться обязательно. Вроде бы, как мы видим на примере нашей Вселенной, этого не произошло.

О доказательствах противоречивости сценариев вечной Вселенной профессор Виленкин рассказал во время Гинзбурговской конференции по физике, которая проходила в ФИАНее с 28 мая по 2 июня 2012 года.

Отметим, что вышеперечисленные доказательства относятся только к тем случаям, когда наша Вселенная действительно является вечной и более или менее замкнутой системой. Поэтому отдельных теорий, постулирующих, что возраст всего сущего больше, но не бесконечен, эти доводы не касаются. То же относится к гипотезам, исходящим из того, что наша Вселенная не является замкнутой системой. Вспомним хотя бы теорию Никодема Поплавского, согласно которой мы все находимся внутри чёрной дыры в «прародительской Вселенной». Там возраст материи, из которой состоит наша Вселенная, может быть больше 13,5 млрд лет. Ведь в такую ЧД проваливалась бы материя из исходной Вселенной, постоянно подпитывая энергией и веществом нашу, а возраст этой самой исходной Вселенной нам неизвестен. Теория Поплавского, по сути, не относится к теориям вечной Вселенной: мы никогда не увидим прародительскую Вселенную, поэтому вечна ли она, велик ли её возраст или нет, нам никогда не узнать.

В общем, в лагере альтернативных Большому взрыву теорий «вечной Вселенной» непротиворечивой модели пока нет. И не будет?

Подготовлено по материалам ФИАН-информ.