Изображение. Микрофотография бактерии (а точнее, двух бактериальных клеток) вида Klebsiella pneumoniae, удобно устроившихся на наноструктурированной подложке из диоксида титана. Такие наноструктуры в виде шипов производятся специально, чтобы придавать поверхности антибактериальные свойства. Шипы легко прокалывают клетки бактерий, что и произошло с левой клеткой. Правой, по-видимому, удалось избежать уничтожения. Но радости ей от этого всё равно мало. Изображение получено с помощью сканирующего электронного микроскопа.
#scimage
#scimage
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Новости науки. Ученые из Японского общества содействия науке создали самую маленьку в мире распределительную станцию для поездов. Роль рельсов выполняют молекулы ДНК, а поездами служат специальные моторные белки (динеины), "запрограммированные" по этим рельсам перемещаться. Более того, определённым образом меняя структуру ДНК, ученые могут посылать разные белки в разных направлениях, тем самым осуществляя распределение "поездов". На видео показана анимация процесса, а затем и реальные данные, составленные по микроскопическим снимкам. Технология не только послужит более полному пониманию процессов, происходящих внутри клеток, но и может помочь адресно доставлять вещества в медицинских приложениях.
Статья опубликована в Science 10 марта 2022 года.
#news
Статья опубликована в Science 10 марта 2022 года.
#news
Изображение. Флуоресценция это процесс, при котором вещество поглощает падающее на него излучение (или другой источник возбуждения) и переизлучает поступившую энергию на другой частоте. Частота излучения определяется структурой энергетических уровней вещества. На фотографии лазерный луч синего цвета проходит через набор кювет, содержащих различные флуоресцентные красители. Как видно, поглощенное излучение может переизлучаться на всех цветах радуги. Интересно, что возбуждение красителя происходит только на оптическом пути луча, а остальной объем вещества остаётся инертным.
#scimage
#scimage
Новости науки. Насколько быстро способна работать твердотельная электроника? Большинство людей, вероятно, назовёт цифру порядка нескольких гигагерц (миллиарды переключений в секунду), имея в виду микропроцессоры. Однако, современная электроника способна генерировать сигналы даже в области нескольких терагерц (тысячи миллиардов переключений в секунду). Но предел ли это? На сегодняшний день - да, пока не будут изготовлены более совершенные устройства.
Но, быть может, что-то ограничивает скорость электроники на более фундаментальном уровне - на уровне физических законов? Именно на этот вопрос попытались ответить ученые из института квантовой оптики в немецком Гархинге.
На фундаментальном уровне работа твердотельного электронного устройства сводится к перемещению электронов между энергетическими уровнями (например, в полупроводнике). Грубо говоря, электроны на одном уровне замыкают ключ, на другом - размыкают его. Такие переходы крайне быстры и во всех практических приложениях их просто считают мгновенными, хотя таковыми они, конечно, не являются - типичное время их протекания составляет аттосекунды и фемтосекунды (10^-18 - 10^-15 c).
Только совсем недавно начали появляться лазеры, способные генерировать импульсы столь короткой длительности. Это позволило ученым заглянуть под вуаль электронных переходов. Они направили фемтосекундный лазерный импульс на материал, который в основном состоянии является изолятором. При этом часть электронов, поглощая энергию лазера, возбуждается и переходит на более высокие энергетические уровни, на которых они могут свободно перемещаться и переносить ток. Исследователи проанализировали динамику этого процесса и выяснили, что максимальным фундаментальным пределом для частоты переключения электронного устройства является примерно 1 петагерц (миллион гигагерц). Так что, как ни крути, а транзисторы на вашем смартфоне быстрее работать не станут.
Оговоримся, что речь, конечно, идёт о привычной твердотельной электронике. Никто не утверждает, что изготовление более быстрых устройств невозможно в принципе (по другим технологиям). С другой стороны, и подвести электронику к этому пределу вряд ли получится - помешают другие, чисто технологические ограничения.
Статья опубликована в Nature Communications 25 марта 2022 года.
#news
Но, быть может, что-то ограничивает скорость электроники на более фундаментальном уровне - на уровне физических законов? Именно на этот вопрос попытались ответить ученые из института квантовой оптики в немецком Гархинге.
На фундаментальном уровне работа твердотельного электронного устройства сводится к перемещению электронов между энергетическими уровнями (например, в полупроводнике). Грубо говоря, электроны на одном уровне замыкают ключ, на другом - размыкают его. Такие переходы крайне быстры и во всех практических приложениях их просто считают мгновенными, хотя таковыми они, конечно, не являются - типичное время их протекания составляет аттосекунды и фемтосекунды (10^-18 - 10^-15 c).
Только совсем недавно начали появляться лазеры, способные генерировать импульсы столь короткой длительности. Это позволило ученым заглянуть под вуаль электронных переходов. Они направили фемтосекундный лазерный импульс на материал, который в основном состоянии является изолятором. При этом часть электронов, поглощая энергию лазера, возбуждается и переходит на более высокие энергетические уровни, на которых они могут свободно перемещаться и переносить ток. Исследователи проанализировали динамику этого процесса и выяснили, что максимальным фундаментальным пределом для частоты переключения электронного устройства является примерно 1 петагерц (миллион гигагерц). Так что, как ни крути, а транзисторы на вашем смартфоне быстрее работать не станут.
Оговоримся, что речь, конечно, идёт о привычной твердотельной электронике. Никто не утверждает, что изготовление более быстрых устройств невозможно в принципе (по другим технологиям). С другой стороны, и подвести электронику к этому пределу вряд ли получится - помешают другие, чисто технологические ограничения.
Статья опубликована в Nature Communications 25 марта 2022 года.
#news
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Явление. Искровая камера это уже довольно устаревший вид детекторов ионизирующего излучения, который активно использовался в середине прошлого века, но потом был вытеснен более совершенными приборами. Тем не менее, они всё ещё пригодны для ряда демонстраций. Например, для обнаружения космического излучения. Искровая камера состоит из ряда металлических пластин, между которыми создаётся высокое, но недостаточное для пробоя газа напряжение. Когда частица космического излучения пролетает между пластинами, она оставляет за собой трек ионизированного газа, благодаря которому напряжение пробоя на пути следования частицы понижается, и образуется искра (лавинный разряд).
Доходящие до поверхности космические лучи состоят в основном из мюонов (70%), а также электронов и протонов. Все эти типы можно обнаружить с помощью искровых камер.
#effect
Доходящие до поверхности космические лучи состоят в основном из мюонов (70%), а также электронов и протонов. Все эти типы можно обнаружить с помощью искровых камер.
#effect
История науки. Многие знают, что Альберт Эйнштейн помимо физики очень любил музыку и с ранних лет играл на скрипке. Он также участвовал в различных любительских ансамблях и даже давал концерты.
На первом фото физика можно обнаружить на репетиции у себя дома в Принстоне в компании нескольких друзей в 1933 году. Концерт был дан 15 декабря 1933 года, чтобы собрать деньги для беженцев-евреев из Германии.
На второй фотографии ученый играет в Цюрихе в 1912 году со своим другом математиком Адольфом Хурвитцем и его дочерью.
#scihistory
На первом фото физика можно обнаружить на репетиции у себя дома в Принстоне в компании нескольких друзей в 1933 году. Концерт был дан 15 декабря 1933 года, чтобы собрать деньги для беженцев-евреев из Германии.
На второй фотографии ученый играет в Цюрихе в 1912 году со своим другом математиком Адольфом Хурвитцем и его дочерью.
#scihistory
APOD. Вероятно примерно так выглядело бы небо, если бы некое сверхсущество могло воспринимать его вне наложенных на нас ограничений времени. Каждая точка на графике это фотография неба над Голландией, сделанная с помощью камеры кругового обзора. Такие фотографии (кеограммы) делались на протяжении всего года с интервалом в 15 минут, а затем их центральные области были совмещены в единое изображение. Тёмные участки соответствуют ночи, светлые дню. 12 наклонных линий в ночное время отмечают присутствие нашего естественного спутника. Хорошо видно, как меняется длина ночи в течение года с солнцестояниями в июне и декабре. Снимок подготовлен голландским астрономом.
#apod
#apod
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Кристаллы. Процесс роста кристаллов в среде из... соевого соуса. На самом деле, всё довольно банально. Соевый соус содержит большое количество соли, которая и кристаллизуется при медленном нагревании и испарении раствора. Ну, может получившийся кристалл и содержит какие-нибудь остаточные соевые вещества. Назовём это солью с соевым легированием. Если вдруг вы настоящий энтузиаст кристаллографии, и у вас застоялась давно забытая бутылочка с азиатским продуктом, то можете попробовать воспроизвести эксперимент.
#crystal
#crystal
Новости науки. Зоопарк элементарных частиц обширен и разнообразен. Совокупность известных на сегодняшний день мельчайших кирпичиков материи описывается Стандартной моделью элементарных частиц - одной из самых успешных физических теорий, предсказывающей количество частиц, их массы и взаимодействия между ними.
Если попытаться вкратце её описать, то можно выделить два основных вида частиц. К первому типу относятся фермионы, в число которых входят шесть кварков и шесть лептонов. Из них состоит вся известная нам материя. Второй тип - бозоны, являющиеся переносчиками взаимодействий между фермионами. На каждое из известных фундаментальных взаимодействий природы приходится один или несколько бозонов: за электромагнитное отвечают фотоны, за гравитацию - гипотетические гравитоны, за сильное взаимодействие - восемь глюонов, и за слабое - W и Z бозоны. Есть ещё знаменитый бозон Хиггса, стоящий особняком и наделяющий остальные частицы массой. Параметры всех частиц (массы, заряды и прочие свойства) с очень высокой точностью предсказываются методами Стандартной модели.
Хотя Стандартная модель уже и не претендует на звание полной теории, описывающей природу, она всё ещё остаётся одним из лучших имеющихся у ученых инструментов. Поэтому физики постоянно пытаются измерить параметры различных частиц со всё более высокой точностью, чтобы проверить предсказания модели и внести в неё необходимые корректировки.
Новым таким измерением поделилась международная группа из около 400 ученых. В этот раз они с помощью американского коллайдера в Фермилаб измерили значение массы W-бозона, переносящего слабое взаимодействие (частица сама по себе весьма тяжелая, чем и объясняется "слабость" слабого взаимодействия). Им удалось сделать это с точностью, на порядок превосходящей предыдущие попытки. С удивлениемШОК СЕНСАЦИЯ физики обнаружили, что масса бозона оказалась значительно выше, чем предсказывает Стандартная модель - на целых 0.1%!
Может показаться, что это совсем незначительная величина, но это не так. Ещё раз повторим, что предсказания Стандартной модели чрезвычайно точны и отклонение в 0.1% весьма существенно и может поставить под сомнения самые основы теории. По словам авторов измеренное отклонение массы скорее всего свидетельствует о наличии ещё неизвестных частиц, каким-то образом медиирующих процессы слабого взаимодействия.
Статья опубликована в Science 7 апреля 2022 года.
#news
Если попытаться вкратце её описать, то можно выделить два основных вида частиц. К первому типу относятся фермионы, в число которых входят шесть кварков и шесть лептонов. Из них состоит вся известная нам материя. Второй тип - бозоны, являющиеся переносчиками взаимодействий между фермионами. На каждое из известных фундаментальных взаимодействий природы приходится один или несколько бозонов: за электромагнитное отвечают фотоны, за гравитацию - гипотетические гравитоны, за сильное взаимодействие - восемь глюонов, и за слабое - W и Z бозоны. Есть ещё знаменитый бозон Хиггса, стоящий особняком и наделяющий остальные частицы массой. Параметры всех частиц (массы, заряды и прочие свойства) с очень высокой точностью предсказываются методами Стандартной модели.
Хотя Стандартная модель уже и не претендует на звание полной теории, описывающей природу, она всё ещё остаётся одним из лучших имеющихся у ученых инструментов. Поэтому физики постоянно пытаются измерить параметры различных частиц со всё более высокой точностью, чтобы проверить предсказания модели и внести в неё необходимые корректировки.
Новым таким измерением поделилась международная группа из около 400 ученых. В этот раз они с помощью американского коллайдера в Фермилаб измерили значение массы W-бозона, переносящего слабое взаимодействие (частица сама по себе весьма тяжелая, чем и объясняется "слабость" слабого взаимодействия). Им удалось сделать это с точностью, на порядок превосходящей предыдущие попытки. С удивлением
Может показаться, что это совсем незначительная величина, но это не так. Ещё раз повторим, что предсказания Стандартной модели чрезвычайно точны и отклонение в 0.1% весьма существенно и может поставить под сомнения самые основы теории. По словам авторов измеренное отклонение массы скорее всего свидетельствует о наличии ещё неизвестных частиц, каким-то образом медиирующих процессы слабого взаимодействия.
Статья опубликована в Science 7 апреля 2022 года.
#news
Изображение. Трицератопсы, по-видимому, были весьма агрессивными созданиями. Самый большой из обнаруженных скелетов трицератопса зовут "Большой Джон". Он был найден в 2014 году в формации Хелл-Крик в Южной Дакоте и имеет одну особенность - отверстие в "воротнике" черепа. Свежее исследование, проведённое итальянскими палеонтологами показало, что отверстие это было получено при жизни и является результатом травмы. Об этом свидетельствуют характерные маркеры заживающей кости, которые ученые рассмотрели под электронным микроскопом. Конечно, никто не может с уверенностью утверждать, что конкретно привело к травме, но её форма и расположение указывают на то, что она с высокой вероятностью была нанесена другим трицератопсом, который подло подкрался к Большому Джону сзади. Как могло бы выглядеть это нападение показано на втором изображении. Будем надеяться, что Большой Джон имел возможность ответить, а может даже и забороть своего обидчика. Ну а с самим исследованием можно ознакомиться по ссылке - тыц.
#scimage
#scimage
Наука и искусство. Микрофотография кристаллов, осаждённых из раствора парацетамола, напоминающая солнечный зимний денёк в горах.
Такие красочные изображения получаются при облучении многих кристаллических образцов поляризованным светом. Связано такое разнообразие оттенков с тем, что некоторые кристаллы обладают свойством двойного лучепреломления, благодаря которому кристаллиты с различной ориентацией по-разному пропускают свет с различной поляризацией.
#art
Такие красочные изображения получаются при облучении многих кристаллических образцов поляризованным светом. Связано такое разнообразие оттенков с тем, что некоторые кристаллы обладают свойством двойного лучепреломления, благодаря которому кристаллиты с различной ориентацией по-разному пропускают свет с различной поляризацией.
#art
История науки. Отцом современной атомной физики можно смело назвать новозеландского ученого Эрнеста Резерфорда. Именно он в начале двадцатого века догадался, что атомы состоят из небольших плотных ядер, вокруг которых обращаются электроны. Также он совершил ряд важных открытий в физике радиоактивности и ядерных реакций. Помимо успехов в науке, он был плодовитым и по части различных степеней и сертификатов. После смерти ученого в 1936 году, его вдова отдала 36 его сертификатов соседке (мы не знаем зачем), которая увлекалась изготовлением абажюров для светильников и не преминула применить свои навыки к новому приобретению. Впоследствии такой светильник был случайно обнаружен новозеландским студентом и передан в музей. На фотографии Джон Кэмпбелл, автор биографии Резерфорда, с абажюром из докторской степени ученого на голове.
#scihistory
#scihistory
APOD. Несмотря на то, что человечество обнаружило уже более 5000 экзопланет, застать планеты на самых ранних стадиях их формирования удаётся достаточно редко. На этом снимке, полученном с помощью телескопа Subaru показана молодая звезда АВ Возничего, находящаяся в 470 световых годах от нас. У звезды имеется протяженный протопланетный диск с признаками формирования экзопланеты размером с несколько Юпитеров. Она формируется снизу от звезды (сама звезда затемнена черным кружком) и выглядит как яркое пятнышко-завихрение. Хотя кажется, что она довольно близко к звезде, на самом деле это расстояние равно примерно 93 а.е., то есть примерно трём орбитам Нептуна. Формирование планет на таких больших расстояниях, вообще говоря, вызывает вопросы и может стать поводом пересмотреть наши представления о способах их появления. Исследование опубликовано в Nature Astronomy 4 апреля 2022 года, ну а полный текст по ссылке в архиве - тыц (там же можно посмотреть более детальные снимки, если затрудняетесь найти планету :)
#apod
#apod
Изображение. Проблема передачи различных типов волн из одного места в другое по-прежнему актуальна. Применяемые типы волноводов страдают от различных недостатков. Например, они проводят только те волны, которые падают под определенными углами, не говоря уже о различных типах искажений.
Перспективный метод для конструкции волноводов состоит в использовании метаматериалов - специальным образом структурированных периодических ячеек. Китайские ученые показали, что если создать волновод из таких ячеек на поверхности материала (метарешетку), можно не только направленно передавать эластичные колебания в веществе, но и преодолеть ограничения, связанные с углами падения и искажениями.
На представленных изображениях показана пара таких волноводов различных форм. Волны в этом случае - колебания самого материала (с частотой в несколько килогерц), измеренные с помощью лазерного виброметра. Ну и как всегда, полный текст исследования для интересующихся по ссылке - тыц.
#scimage
Перспективный метод для конструкции волноводов состоит в использовании метаматериалов - специальным образом структурированных периодических ячеек. Китайские ученые показали, что если создать волновод из таких ячеек на поверхности материала (метарешетку), можно не только направленно передавать эластичные колебания в веществе, но и преодолеть ограничения, связанные с углами падения и искажениями.
На представленных изображениях показана пара таких волноводов различных форм. Волны в этом случае - колебания самого материала (с частотой в несколько килогерц), измеренные с помощью лазерного виброметра. Ну и как всегда, полный текст исследования для интересующихся по ссылке - тыц.
#scimage
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Анимация. Одна из возможных периодических конфигураций системы четырех гравитирующих тел с равной массой. Решение периодическое, но не устойчивое. То есть, малейшее смещение любого тела разрушит систему. Это значит, что в реальности такая система существовать не может.
#animation
#animation
Новости науки. Ученые из Стэнфорда разработали солнечную панель, вырабатывающую энергию ночью!
Днём устройство работает как обычная солнечная панель, поглощая энергию солнечного излучения напрямую. В ночное же время, как известно, Солнце гаснет, но поток энергии никуда не девается, он просто меняет знак - Земля отдаёт обратно в космос полученное за день тепло (на более низких частотах). Именно этот поток научились использовать ученые, установив под панель ячейку термоэнергогенератора, вырабатывающую энергию за счет градиента температуры между ещё горячей землёй и уже остывшей солнечной панелью. Панели остывают очень быстро, и их температура может опуститься на добрый десяток градусов ниже окружающей. С помощью этого нововведения исследователям удалось добиться выработки энергии в 50-100 мВт/м2, что, конечно, гораздо ниже дневной генерации, но всё же.
Работа опубликована в Applied Physics Letters 5 Апреля 2022 года.
#news
Днём устройство работает как обычная солнечная панель, поглощая энергию солнечного излучения напрямую. В ночное же время, как известно, Солнце гаснет, но поток энергии никуда не девается, он просто меняет знак - Земля отдаёт обратно в космос полученное за день тепло (на более низких частотах). Именно этот поток научились использовать ученые, установив под панель ячейку термоэнергогенератора, вырабатывающую энергию за счет градиента температуры между ещё горячей землёй и уже остывшей солнечной панелью. Панели остывают очень быстро, и их температура может опуститься на добрый десяток градусов ниже окружающей. С помощью этого нововведения исследователям удалось добиться выработки энергии в 50-100 мВт/м2, что, конечно, гораздо ниже дневной генерации, но всё же.
Работа опубликована в Applied Physics Letters 5 Апреля 2022 года.
#news