APOD. Фотография с биологическим вайбом. Правда же в первом приближении похоже на клетку или вирус какой-нибудь. На самом деле это, конечно, забавно обработанная фотография Солнца. Оригинальная фотография сделана через красный фильтр, переведена в оттенки серого, а затем инвертирована. Получился темноватый шарик Солнца в заполненной светом вселенной с черными звёздами. Разные солнечные структуры тоже выделяются светлыми нитями.

#apod

​​Новости науки. Физики из MIT, Калтеха и Гарварда создали червоточину между двумя черными дырами и успешно телепортировали через неё информацию.

Звучит как новость из далёкого будущего, но тем не менее, всё так и было, хоть и в квантовом симуляторе. Квантовые компьютеры, хоть они и обладают пока весьма скромными размерами и возможностями, уже позволяют симулировать квантовые системы из нескольких десятков кубит и их эволюцию. Фактически, мы на время проведения эксперимента создаём маленькую, но по-своему полноценную вселенную с собственными законами.

В "классической" общей теории относительности червоточины (две удалённых, но связанных области пространства-времени) возможны, но информацию через них передавать запрещено. Это было обнаружено ещё самим Эйнштейном и оставалось неизменным до 2013 года, когда Хуан Малдасена и Леонард Сасскинд, добавив квантовую механику, смогли изменить ситуацию. Фактически, их открытие заключалось в том, что червоточины общей теории относительности и запутанные частицы в квантовой механике это одно и то же явление, объяснённое разными способами. Они показали, что между двумя запутанными квантовыми частицами (или же двумя запутанными квантовыми системами из многих частиц), разнесённых на какое угодно расстояние, неизбежно создаётся червоточина. И наоборот, концы червоточины неизбежно должны быть квантово запутаны.

Для своего эксперимента ученые воспользовались гугловским квантовым процессором Sycamore и создали на нём небольшую квантовую систему из десяти кубит, которая ведёт так, как вела бы реальная (но настолько малюсенькая) червоточина, в соответствии с сегодняшними теориями. Симулировать такую систему на таком маленьком процессоре, вообще говоря, совсем не тривиальная задача, ведь стандартные модели содержат сотни параметров, а значит для их симуляции нужно сопоставимое количество кубит. Ученые использовали методы машинного обучения, чтобы редуцировать все возможные конфигурации квантовой системы, и выбрали ту, которая содержит наименьшее число параметров, но всё ещё ведёт себя как червоточина.

Дальше дело оставалось только за экспериментом/симуляцией. Запустив квантовый симулятор, физики подали кусочек квантовой информации на один конец червоточины. Ошеломительного успеха никто не ожидал, ведь прогресс в науке обычно происходит постепенно, и все думали, что попробуют, а когда ничего не получится, будут думать, в каком направлении двигаться дальше. Тем не менее, симуляция повела себя таким образом, что кубит успешно прошел через червоточину и пересобрался на другом её конце.

Статья с открытием опубликована в Nature 30 ноября 2022 года, а качественный ролик с более подробным описанием доступен вот тут - тыц. Учитывая, что прогресс в области квантовых компьютеров не стоит на месте, и их размер (количество кубит) постоянно растёт, можно уже помечтать, какие возможности откроются перед симуляторами вселенных в будущем.

#news

Изображение. Подводный палеонтолог (ого, как бывает!) изучает череп гигантского лемура, когда-то жившего в ныне затопленной пещере на тридцатиметровой глубине под Мадагаскаром. Когда-то Мадагаскар служил домом для большого разнообразия уникальных видов, включая гигантских лемуров, рептилий и птиц. Однако, несколько веков назад разнообразие жизни на острове по не до конца понятным причинам значительно сократилось (казалось бы, при чем тут люди). Чтобы собирать крупицы истины, ученым приходится проходить курсы подводного плавания, натягивать громоздкое оборудование и погружаться в хорошо сохранившиеся затопленные пещерные гробницы.

#scimage

История науки. Популярный физик и большой балагур Стивен Хокинг издевается над малоизвестным актёром, предположительно 2003 год. Хокинг вообще любил всячески наезжать на людей, которые ему не нравились.

#scihistory

​​Новости науки. Австралийским учёным впервые удалось измерить межгалактическое свечение.

Мы привыкли думать, что между галактиками ничего нет, кроме, может, разреженных и холодных облаков водорода. На самом же деле, это не совсем так, и там присутствуют даже самые настоящие звёзды. Концентрация их, однако, настолько мала, что производимый ими свет во много раз "темнее", чем самое-самое тёмное ночное небо. По этой же причине измерить это так называемое внутригрупповое свечение (intra-group light) крайне тяжело, хотя оно всегда где-то скрывается в данных наблюдения.

Но австралийским астрономам это удалось. Для этого им пришлось разработать совершенно новую методику обработки данных, которая маскирует излучение от всех других объектов. Оставшийся внутригрупповой свет может рассказать кое-что новое об эволюции галактических систем, ведь звёзды не просто так выбрасываются за пределы галактик. Например, это может произойти, когда одна массивная галактика проходит мимо другой и вытягивает из неё звёзды своим гравитационным воздействием (так сказать, приливное вытягивание). В частности, учёным уже удалось установить, что звёзды, составляющие внегалактическое население, моложе и менее металличны, чем "городские". Почему - пока не понятно.

Статья опубликована в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 24 ноября 2022 года, а свободный текст можно посмотреть в архиве - тыц.

#news

​​Цитата. "С точки зрения теории, все элементы суперпозиции (все "ветви") "действительны", ни один из них не более "реален", чем другой. Нет никаких оснований предполагать, что после наблюдения каким-то образом выбирается один элемент конечной суперпозиции, которому присваивается таинственное качество, именуемое "реальностью", а другие обрекаются на забвение. Мы можем проявить снисхождение и позволить другим элементам сосуществовать — они все равно не доставят хлопот, потому что все отдельные элементы суперпозиции ("ветви") в отдельности подчиняются волновому уравнению с полным безразличием к наличию или отсутствию любых других элементов.

Это к тому, что теория позволяет избежать трудностей "перехода от возможного к действительному" — и я считаю это не слабостью, а большой силой теории. Теория изоморфна опыту, если взять на себя труд посмотреть, каким, согласно самой теории, будет наш опыт. Мало что можно требовать от неё, не разоблачая голых философских предубеждений того или иного рода.

Однако я верю, что в настоящее время данная теория представляет собой простейшую адекватную интерпретацию. Теории скрытых переменных кажутся мне более громоздкими и искусственными, в то время как копенгагенская интерпретация безнадежно неполна как из-за своей априорной опоры на классическую физику (в принципе исключающей любой вывод классической физики из квантовой теории или какое-либо адекватное исследование измерительного процесса), так и из-за философски чудовищного обращения с концепцией "реальности" для макроскопического мира и отрицанием её же для микрокосма.

Я хотел бы отметить, что, я не отдаю предпочтения ни детерминистским, ни индетерминистским теориям. То, что моя теория фундаментально детерминистична, не связано с каким-либо глубоким убеждением с моей стороны…" (с) Хью Эверетт в письме Брайсу Девитту о многомировой интерпретации квантовой механики, 1957 год

#цитата

APOD. Группа галактик, именуемая триплетом Уайлда по имени открывшего их учёного, или же диким триплетом, если воспринимать имя буквально. Две из трёх расположенных в 200 миллионах световых лет галактик взаимодействуют гравитационно, о чём наглядно свидетельствует протянувшийся между ними хвости длиной более 200 000 световых лет. Третья галактика чуть ниже хвоста на самом деле находится гораздо дальше и не принадлежит общей системе. Снимок Хаббла.

#apod

Анимация. Визуализация помесячного измнения средней глобальной температуры планеты в период с 1880 по 2021 годы по данным проекта Института космических исследований Годдарда GISTEMP. За нулевой уровень принято среднее значение с 1951 по 1980 год. Видно, что примерно с 1980 года температура начала плавно расти, и к 2021 году изменение достигло величины в 1°C.

#animation

Научная статья. Продолжаем наш марафон сверхкоротких научных статей. На этот раз вашему вниманию предлагается статья Фридриха Ленца, присланная им в Physical Review в 1951 году.

Перевод полного текста публикации "Отношение масс протона и электрона" приводится:
"Наиболее точное известное на сегодняшний день значение отношения масс протона и электрона составляет 1836.12 ± 0.05. Может быть интересным отметить, что это число совпадает с 6π⁵ = 1836.12."

Да, когда-то публиковать статьи даже в передовых журналах было не очень сложно. Значение отношения масс протона и электрона с той поры было уточнено, и сегодня оно принимается равным 1836.152, так что статья более не актуальна.

#paper

Изображение. Рождественская ёлочка из микрокристаллов глутарового альдегида, измеренная в Университете Базеля с помощью сканирующего электронного микроскопа. С высотой около 15 мкм является самой высокой зарегистрированной ёлочкой в наностране. А теперь утренник!

#scimage

​​Новости науки. Принципиально новый способ синтеза квантовых точек сумели применить химики из Принстона.

Всё биологическое состоит из белков, а белки, в свою очередь, являются последовательностями аминокислот. Хотя различных белков огромное множество, не все возможные варианты комбинации аминокислот встречаются в природе. Группа химиков из Принстона занимается тем, что конструирует новые, ранее не наблюдаемые белки, и изучает их свойства. Последний объект их интереса - белок с названием ConK, у которого обнаружилось одно интересное свойство - он помогает синтезировать квантовые точки.

Квантовые точки это малюсенькие кристаллы чего-нибудь. Настолько малюсенькие, что электронам, живущим в них, становится тесно, и они начинают вести себя иначе, чем на "открытых пространствах", всячески демонстрируя свой квантовый характер. Традиционные методы синтеза квантовых точек довольно сложны - это либо многоступенчатое наноструктурирование с применением сложных методик напыления, травления и литографии; либо химические методы, включающие использование дорогих и токсичных реагентов.

Новый же белок позволяет производить квантовые точки из сульфида кадмия с гораздо меньшими затратами. Воздействуя на аминокислоту цистеин, он расщепляет её с выделением сероводорода, который в свою очередь реагирует с металлическим кадмием, образуя квантовый кристаллик. Более того, небольшое изменение условий реакции, позволяют менять размер получившихся точек, а значит и их свойства. Квантовые точки из сульфида кадмия могут использоваться в качестве излучателей света для дисплеев или же в медицине, ведь они очень хорошо умеют проникать через клеточные мембраны.

Статья опубликована в PNAS 12 декабря 2022 года.

#news

История науки. Тренировочный модуль, использовавшийся астронавтами NASA для отработки процедур предстоящих посадок на поверхность Луны, 1967 год. Из-за своего своеобразного вида ласково назывался астронавтами "летающими кроватями". Позже Нил Армстронг вспоминал, что без этого и подобных агрегатов об успехе миссии не могло быть и речи. Ну а мы ждём возвращения человека на Луну, а то что-то уже засиделись.

#scihistory

APOD. Вторая по величине луна Солнечной системы, Титан, долго скрывала свои секреты благодаря обширной (400 км, на минуточку, это в 4 раза толще, чем на Земле), насыщенной углеводородами атмосфере. Проникнуть под её покровы и наконец рассмотреть, что же там происходит, помогли инфракрасные камеры и апертурные радары космических аппаратов. Например, великий Кассини (аппарат, а не астроном) в течение 13 лет своей службы и 100 близких пролётов около спутника снимал его в низкочастотном оптическом диапазоне, что позволило составить полную карту поверхности небесного тела. Так мы увидели экваториальные дюны из застывших углеводородов (ржавым), обнажённые залежи водяного льда (пурпурным), и многие другие особенности поверхности тела (цвета, само собой, ненастоящие). Ну и будем надеяться, что посмотреть на всё это с более близкого расстояния мы сможем уже "совсем скоро", в 2034 году, если запуск вертолётика-титанолёта Dragonfly пройдёт успешно.

#apod

​​Цитата. "Только в Лос-Аламосе у меня появилась возможность встретиться со Швингером. У него уже была превосходная репутация, ведь он проделал так много работы, и мне очень не терпелось увидеть, что из себя представляет этот человек. Я всегда думал, что он старше меня, потому что он сделал гораздо больше. В то время я ещё практически ничего не добился. И он приходил и читал нам лекции. Если я правильно помню, они были по ядерной физике. Я не очень хорошо помню конкретную тему, но это была сцена, которую вы все, вероятно, когда-то видели. Красота одной из его лекций. Он входит, немного склонив голову набок. Он выходит, как бык на арену, кладёт свой блокнот и начинает. И красивый, организованный способ изложения одной идеи за другой. Всё очень ясно от начала и до самого конца... По мнению некоторых людей, я являюсь хорошим лектором, но это был действительно шедевр... Так что я был очень впечатлён, и за время, которое мне впоследствии удалось провести за разговорами с ним, я узнал ещё больше." (с) Ричард Фейнман о Джулиане Швингере

Фото: Эйнштейн вручает первую Премию Эйнштейна Курту Гёделю и Джулану Швингеру, 1951 год

#цитата

Явление. Электрические сигналы постоянно заставляют сердце сокращаться, но когда что-то идёт не по плану, в сердечной мышце могут образовываться спиральные волны, приводящие к неприятным состояниям, например, к фибриляции или тахикардии. Ученые из Технологического института Джорджии разработали специальную методику, позволяющую с высоким разрешением визуализировать такие состояния в функционирующем сердце. Так, на представленной визуализации экспериментальных данных слева показано изменение потенциала сердечной мышцы, а справа поток ионов кальция через клетки при возникновении спиральных волн. Для получения изображений в кровь (вернее, в её заместитель, ведь опыты, конечно, проводятся не на живых людях, а на извлеченных и подключенных к хитрым аппаратам сердцах, предназначенным для трансплантации) вводятся специальные красители, реагирующие на изменение потенциала. Если исследователи будут молодцами и доведут всё это дело до ума, то может мы научимся лучше справляться с заболеваниями сердца.

#effect

APOD. То, что на первый взгляд выглядит, как обычная фотография звёздного неба, представляет на самом деле картину куда более выдающуюся. Ведь каждая точка на изображении, полученном в рамках проекта LOFAR (о котором уже был пост ранее - тыц), представляет собой целую сверх-мать-её-массивную черную дыру. 25 000 их, умещенных в области неба размером в 4% от площади небесной сферы (несколько десятков угловых диаметров Луны в поперечнике). Для сбора данных понадобилось 256 часов наблюдений в длинных радиоволнах и применение сложных алгоритмов для компенсации влияния ионосферы Земли, которая эти самые волны искажает. Но астрономы не останавливаются на достигнутом, в дальнейшем процент покрытия небесной сферы будет постоянно увеличиваться. Напомним, что сверхмассивные черные дыры это исполинские объекты с массами в миллионы и миллиарды солнечных, которые можно обнаружить в центрах многих галактик.

#apod

​​Новости науки. Настоящая драма космического масштаба разворачивается прямо перед взором международной группы астрономов. Дело происходит у экзопланеты Kepler-1658b, обращающейся вокруг пожилой звезды спектрального класса F в 2600 световых годах от нас. Планета относится к классу горячих юпитеров и вращается по весьма близкой орбите с радиусом в восемь раз меньшим, чем расстояние от Солнца до самой близкой к нему планеты, Меркурия. Драма же заключается в том, что планета падает на звезду, приближаясь к ней медленно, но неумолимо. Происходит это с довольно низкой скоростью - орбитальный период сокращается всего на 131 миллисекунду в год. Уже этот факт сделал обнаружение процесса непростым, ученым понадобились долгие 13 лет наблюдения, чтобы заметить отклонение орбитального периода всего лишь в одну секунду. Потеря энергии планетой происходит за счет приливных сил - по сути гравитационного взаимодействия со звездой. Согласно современным теориям старые и расширяющиеся звёзды меняют свою внутреннюю структуру каким-то особым образом, который способствует гравитационному отъему энергии. То есть, как считают исследователи, процесс падения ускорился именно из-за старения звезды. Но, как можно догадаться, наши теории могут быть неточны, ведь подобных объектов для их проверки у нас до сих пор не было. И именно поэтому дальнейшее наблюдение за системой представляет большой интерес для астрофизиков.

Статья опубликована в The Astrophysical Journal Letters 19 декабря 2022 года.

#news

Изображение. Ранее в этом году недалеко от побережья Таити был обнаружен совершенно уникальный коралловый риф. Известковая структура из похожих на розы отложений простирается на три километра, что делает её одним из самых больших обнаруженных коралловых рифов. Но ещё более интересна глубина залегания. Обычно коралловые рифы можно обнаружить лишь до глубины в 25 метров, новая же структура погружена под поверхность океана на глубину до 65 метров. С учётом этого, исследователи кораллов уже подумывают обратить внимание на большие глубины при поиске объектов для изучения. Открытие сделано в рамках проекта UNESCO по картографированию океана. Ожидается, что к 2030 году в рамках проекта будет исследовано и картографировано до 80% океанического дна.

#scimage

История науки. Физики и техники монтируют первый в своём роде экспериментальный ядерный реактор-размножитель EBR-1 в Национальной лаборатории Айдахо, 1951 год. До 1964 года реактор трудился на благо науки, при этом он полностью обеспечивая здание лаборатории электричеством. По сути, именно благодаря этому парню была доказана работоспособность концепции данного типа реакторов. Он также стал одним из первых реакторов, в принципе вырабатывавших электричество с полезной нагрузкой. Сегодня реактор покоится в качестве музейного экспоната и открыт для посещения в определённые дни.

#scihistory

​​Новости науки. Исследователям из Университета Копенгагена удалось обнаружить самые древние на сегодняшний день фрагменты ДНК, возраст которых оценивается в два миллиона лет. Это на целый миллион лет древнее, чем предыдущий рекорд - ДНК, извлеченная из зубов сибирских мамонтов.

Новая находка сделана на севере Гренландии, которая сегодня представляет собой арктическую пустыню, но два миллиона лет назад, когда климат был гораздо теплее, на том же месте росли густые леса, служившие обиталищем огромному разнообразию видов. И обнаруженный генетический материал принадлежит не какому-то одному организму, но большой их совокупности - по предварительному анализу там есть и десятки видов растений, как существующих ныне, так и вымерших, и животные, например, арктические зайцы. Сохраниться же всей этой информации помогло то, что молекулы как-то хитро законсервировались в минеральных отложениях, что воспрепятствовало доступу разрушающих ферментов.

Открытие предполагает, что мы можем находить сохранившийся генетический материал с гораздо более ранних времён, чем считалось ранее, ну а эти конкретные образцы помогут биологам восстановить детали экосистемы того времени, что тоже интересно.

Статья опубликована в Nature 7 декабря 2022 года.

#news