Год в науке — 2021
Фотографии атомов, рекорды термоядерного синтеза, технология Deepfake, долгожданный запуск космического телескопа имени Джеймса Уэбба — вот некоторые события, которые наука преподнесла нам в 2021 году. Надеемся, что и в следующем 2022 году, мы увидим немало удивительных научных открытий. С наступающим Вас Новым годом!
Первое в мире видео формирование кристаллов с атомным разрешением
Два новых метода, видео с атомарным разрешением в реальном времени и удержание конических углеродных нанотрубок, позволяют исследователям увидеть невиданные ранее детали образования кристаллов.
Наблюдения подтверждают теоретические предсказания о том, как образуются кристаллы соли, и могут сообщить общие теории о том, каким образом образование кристаллов создает различные упорядоченные структуры из неупорядоченной химической смеси.
Кристаллы включают в себя множество знакомых вещей, таких как снежинки, крупинки соли и даже алмазы. Это регулярные и повторяющиеся расположения составляющих молекул, которые растут из хаотического моря этих молекул.
Фрагменты расщепляющихся ядер атомов начинают вращаться после разрыва
Международная группа исследователей доказала, что фрагменты расщепляющихся атомных ядер начинают вращаться после того, как происходит расщепление во время ядерного деления. В своей статье, опубликованной в журнале Nature, группа описывает свои эксперименты, которые в один прекрасный день могут полностью объяснить, почему такие фрагменты начинают вращаться.
Предыдущие исследования показали, что атомные ядра со многими протонами и нейтронами нестабильны. Таким образом, они склонны к расщеплению, которое известно как ядерное деление.
Предыдущие исследования также показали, что после расщепления фрагменты атомных ядер начинают вращаться, когда они выбрасываются из атомных ядер. Почему они начинают вращаться, остается загадкой с тех пор, как более 80 лет назад было открыто ядерное деление.
Технология Deepfake оживляет фотографии умерших родственников
Генеалогическая компания MyHeritage применила технологию Deepfake для творческого использования с новой функцией под названием Deep Nostalgia. Система оживляет фотографии давно умерших близких людей, превращая старые неподвижные портреты в подвижные и улыбающиеся видео.
Технология Deepfake быстро развивалась в течение последних нескольких лет и, как правило, разжигала споры о том, насколько мы близки к тому, чтобы полностью потерять веру в правдивость изображений, с которыми мы сталкиваемся.
До сих пор технология все еще находится в зачаточном состоянии, но MyHeritage представляет новое использование deepfakes, оживляя фотографии мертвых родственников.
Эта технология, получившая название Deep Nostalgia, была разработана израильской компанией D-ID. Пользователи могут загружать старые фотографии умерших родственников, и система автоматически усиливает изображение, прежде чем применить алгоритм deepfake для создания короткого анимированного видео объекта.
New Horizons достиг расстояния в 50 а.е и сфотографировал Вояджер-1
В течение нескольких недель после запуска в начале 2006 года, зонд New Horizons все еще находился недалеко от Земли и требовалось несколько минут, чтобы передать команду космическому аппарату и понять, что бортовой компьютер получил ее и был готов выполнить инструкции.
По мере того как New Horizons пересекал Солнечную систему, и расстояние от него до Земли увеличилось с миллионов до миллиардов километров, время между отправкой и приемом сообщений увеличилось с нескольких минут до нескольких часов. А 18 апреля New Horizons достиг нового рубежа в дальнем космосе — 50 астрономических единиц от Солнца, или в 50 раз дальше от Солнца, чем Земля.
Исследователи получили фотографию атомов в рекордном разрешении
В 2018 году исследователи из Корнеллcкого университета создали мощный детектор, который в сочетании с управляемым алгоритмом процессом, называемым птихография, установил мировой рекорд, утроив разрешение современного электронного микроскопа.
Однако детектор работал только с ультратонкими образцами толщиной в несколько атомов.
Теперь команда исследователей, снова возглавляемая Дэвидом Мюллером, в два раза превзошла свой собственный рекорд с помощью детектора матрицы пикселей электронного микроскопа (EMPAD), который включает в себя еще более сложные алгоритмы трехмерной реконструкции.
Новое открытие показывает, что клетки человека могут записывать последовательности РНК в ДНК
Клетки содержат механизм, который дублирует ДНК в новый набор, который попадает во вновь сформированную клетку.
До сих пор считалось, что полимеразы (ферменты) работают только в одном направлении — из ДНК в ДНК или РНК. Это предотвращает перезапись сообщений РНК обратно в ДНК. Теперь исследователи из Университета Томаса Джефферсона предоставляют первое свидетельство того, что сегменты РНК могут быть записаны обратно в ДНК, что потенциально бросает вызов центральной догме биологии и может иметь широкие последствия, влияющие на многие области биологии.
Астрономы впервые обнаружили свет из-за черной дыры
© NSF
Наблюдая за рентгеновскими лучами, выбрасываемыми во Вселенную сверхмассивной черной дырой в центре галактики на расстоянии 800 миллионов световых лет от нас, астрофизик Стэнфордского университета Дэн Уилкинс заметил интригующую закономерность. Он наблюдал серию ярких рентгеновских вспышек, а затем телескопы зафиксировали нечто неожиданное: дополнительные рентгеновские вспышки, которые были меньше, позже и разных «цветов», чем начальные яркие вспышки.
Согласно теории, это световое эхо соответствовало рентгеновским лучам, отраженным позади черной дыры, но даже базовое понимание черных дыр говорит нам, что это странное место для света.
Новое исследование обнаруживает удивительное изменение метаболизма в течении всей жизни
Причиной прибавки в весе в среднем возрасте часто называется замедление метаболизма. «Я не сжигаю калории так быстро, как когда был моложе», — часто говорят люди. Но новое исследование, отслеживающее расход энергии в большой когорте в возрасте от одной недели до 95 лет, может положить конец этим популярным рассуждениям.
Исследование показало, что среди множества неожиданных результатов расход энергии в возрасте от 20 до 50 лет остается на удивление стабильным, что позволяет предположить, что лишние килограммы, набранные в среднем возрасте, могут быть связаны с тем, что люди просто больше едят и меньше двигаются.
Квантовые компьютеры выходят на новый уровень без криоохлаждения
На данный момент сверхпроводящие квантовые компьютеры — огромные и невероятно привередливые машины. Их нужно изолировать от всего, что может сбить спин электрона и испортить работу. Это включает в себя механическую изоляцию в экстремальных вакуумных камерах, где всего несколько молекул могут оставаться в одном или двух кубических метрах пространства. Защита также включает в себя электромагнитные силы — например, IBM окружает свои драгоценные квантовые биты или кубиты мю-металлами для поглощения всех магнитных полей.
И защита включает температуру. Любой атом с температурой выше абсолютного нуля по определению находится в состоянии вибрации, и любая температура выше 10-15 тысячных градуса выше абсолютного нуля просто встряхивает кубиты до точки, в которой они не могут поддерживать «согласованность».
Поэтому большинство современных квантовых компьютеров необходимо криогенно охладить с использованием сложного и дорогостоящего оборудования, прежде чем кубиты сохранят свое состояние в течение любого периода времени и станут полезными.
Ученые объявили о результатах, которые могут подтвердить существование новой фундаментальной физики
Результаты, объявленные экспериментом LHCb в ЦЕРНе, выявили дальнейшие намеки на явления, которые не могут быть объяснены текущей теорией фундаментальной физики.
В марте 2020 года в том же эксперименте были получены свидетельства того, что частицы нарушают один из основных принципов Стандартной модели — лучшую теорию частиц и сил — предполагая возможное существование новых фундаментальных частиц и сил.
Теперь дальнейшие измерения, проведенные физиками из Кэвендишской лаборатории Кембриджа, обнаружили аналогичные эффекты, что дает основания для новой физики.
Почему ядерный синтез больше не является несбыточной мечтой?
Это похоже на мечту: практически безграничный источник энергии, не производящий парниковых газов или радиоактивных отходов. Это обещание ядерного синтеза, который на протяжении десятилетий был не более чем фантазией из-за непреодолимых технических проблем.
Сегодняшние атомные электростанции вырабатывают электричество посредством ядерного деления, при котором атомы расщепляются. Однако ядерный синтез означает объединение атомных ядер для высвобождения энергии. Такая же реакция происходит в ядре Солнца. Но преодолеть естественное отталкивание между атомными ядрами и поддерживать правильные условия для синтеза не так просто, а вернее очень сложно. И делать это таким образом, чтобы производить больше энергии, чем потребляет реакция, на протяжении десятилетий было вне досягаемости лучших умов физики.
Зонд Parker Solar Probe «коснулся Солнца» с историческим входом в солнечную атмосферу
После старта в 2018 году в историческую миссию по изучению Солнца путем изучения его атмосферы, зонд Parker Solar Probe впервые вошел в этот регион.
Прохождение зонда через верхние слои атмосферы Солнца, известные как корона, позволило получить беспрецедентные образцы его частиц и магнитных полей, открыв новую главу в области солнечной науки и нашего понимания того, как была сформирована Солнечная система.
Запуск телескопа Джеймс Уэбб прошел успешно
Запуск стал кульминацией усилий тысяч людей тех пор, как Джеймс Уэбб был задуман как преемник знаменитого космического телескопа Хаббл в 1996 году.
Первоначальная дата запуска была назначена на 2007 год, но обзор проекта привел к радикальному изменению конструкции космического телескопа, и запуск был отложен примерно на период между 2015 и 2018 годами.
Это были июнь 2019 года, затем май 2020 года, март 2021 года, октябрь 2021 года, затем 18 декабря 2021 года. Неожиданное снятие зажимной ленты при установке JWST в Ariane 5 вызвало нежелательные вибрации, которые потребовали дальнейших испытаний системы, и дату перенесли на 22 декабря, затем 24 декабря и, наконец, на 25 декабря из-за непогоды на северо-восточном побережье Южной Америки.
Ученые смогли удаленно обнаружить признаки жизни
Новое достижение может стать важной вехой на пути к обнаружению жизни на других планетах: ученые под руководством Бернского университета и Национального центра компетенции в исследованиях (NCCR) PlanetS обнаружили ключевое молекулярное свойство всех живых организмов с вертолета, летящего в нескольких километрах над землей.
Технология измерения может также открыть возможности для дистанционного зондирования Земли.
Ядерный реактор «Искусственное солнце» установил новый рекорд по удержанию плазмы
Китайский экспериментальный усовершенствованный сверхпроводящий токамак (EAST, Искусственное солнце) — одно из ряда многообещающих исследовательских устройств ядерного синтеза, действующих по всему миру, и за последние несколько лет он сделал несколько впечатляющих шагов вперед.
Китайские государственные СМИ теперь сообщают, что ученые, работающие над проектом «Искусственное солнце», достигли нового мирового рекорда, удерживая плазму температурой в 120 миллионов градусов Цельсия в течение 101 секунды в их последнем раунде экспериментов, приближаясь к давно преследуемой цели чистой и безграничной энергии.
Вертолет Ingenuity успешно полетел на Марсе
Экспериментальный марсианский вертолет НАСА Ingenuity поднялся с пыльной красной поверхности в разреженный воздух, совершив первый управляемый полет на другой планете.
Триумф был воспринят как первый полет братьев Райт. миниатюрный 1,8-килограммовый вертолет под названием Ingenuity нес на себе кусок ткани крыла от первого самолета Wright Flyer 1903 года.
Физики подтверждают существование квазичастицы Оддерона
На протяжении 50 лет физики безуспешно охотились за так называемой частицей Оддерон. Теперь шведско-венгерская исследовательская группа обнаружила мифическую квазичастицу с помощью обширного анализа экспериментальных данных, полученных на Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе в Швейцарии.
Физики из коллаборации ТОТЕМ (TOTal cross section, Elastic scattering and diffraction dissociation Measurement) на Большом адронном коллайдере ЦЕРНА (БАК) и коллаборации DØ в Фермилабе обнаружили новые убедительные доказательства существования оддерона — неуловимого трехглюонного состояния.
Исследования показывают, что всего 7% нашей ДНК уникальны для современных людей
Что делает людей уникальными? Ученые сделали еще один шаг к разгадке непреходящей тайны с помощью нового инструмента, который может позволить более точно сравнивать ДНК современных людей и наших вымерших предков.
Согласно исследованию, всего 7% нашего генома уникально разделяются с другими людьми и не разделяются другими ранними предками.
Окаменелость раскрыла образ жизни крошечного предка динозавра — Йермунгандра
Недавно обнаруженная окаменелость размером с палец, возрастом 308 миллионов лет, дает заманчивые подсказки о крошечных динозавроподобных существ, которые могут быть предшественниками современных рептилий.
Новый вид — это микрозавр. Это были маленькие, похожие на ящериц животные, которые бродили по Земле задолго до появления настоящих динозавров.
Находка проливает свет на эволюцию различных групп животных, включая земноводных и рептилий.
Ученые создают новый класс лекарств от рака
Ученые из Кембриджа продемонстрировали новый метод потенциальной борьбы с формой лейкемии, нацеливаясь на сверхактивные ферменты, которые могут привести к болезни. Если результаты тестов на мышах дойдут до людей, это может стать первым из нового класса лекарств от рака.