Neonavt

1 декабря в 17:05

11816

Научная среда #89. Обнаруженный нейтрино, композитный МС-21 и разумные крабы

  • Физики впервые зарегистрировали нейтрино на Большом адронном коллайдере.
  • Собаки, которых кормят раз в день, обладают лучшими когнитивными функциями и здоровьем.
  • Токамак KSTAR удержал очень горячую плазму в течение 30 секунд.
  • Инженеры придумали, как упростить конструкцию квантового компьютера.
  • Великобритания признала осьминогов и крабов разумными существами.
  • Нейросеть для рендеринга фотографий с новых ракурсов научили удалять шум и создавать HDR-снимки.

news_5f33e83a97353.png


Новости одной строкой


  • Великобритания признала осьминогов и крабов разумными существами.
  • Американские ученые изучили мозг 75 спортсменов и выяснили, что у мужчин, которые в юности занимались боксом, вероятность развития болезни Альцгеймера в три раза выше.
  • Глава Российского фонда прямых инвестиций заявил, что они могут "очень быстро адаптировать вакцину [Спутник V] к новому варианту вируса, если это необходимо". На данный момент в России в гражданский оборот уже выпустили 85 млн комплектов вакцины (170 млн доз).

Научная среда


Физики впервые зарегистрировали нейтрино на Большом адронном коллайдере

Физики из коллаборации FASER, работающие на детекторе ATLAS, с помощью эмульсионного детектора впервые зарегистрировали нейтрино, рожденные в Большом адронном коллайдере. Экспериментаторы рассчитывают, что усовершенствованный вариант детектора, который начнет работу в 2022 году, позволит изучить взаимодействие всех трех типов нейтрино с другими частицами при энергиях, недоступных всем существующим детекторам.

В 2021 году коллаборация FASER, объединяющая 76 физиков из 21 института и 9 стран, работающая на детекторе ATLAS, представила результаты анализа данных, собранных в 2018 году. Анализ показал, что ученые впервые смогли зарегистрировать нейтрино, рожденные на Большом адронном коллайдере. Нейтрино с энергией около одного тераэлектронвольта рождались в распадах адронов – большей частью пионов, каонов и D-мезонов, – которые, в свою очередь, рождались в столкновениях протонов с суммарной энергией в системе центра масс, равной 13 тераэлектронвольт.

Физики регистрировали нейтрино с помощью эмульсионного детектора, расположенного в 480 метрах от точки столкновения протон-протонных пучков в детекторе ATLAS. Эмульсионный детектор состоял из двух модулей, в каждом из которых слои металла чередовались со слоями эмульсионной пленки. Исследователи заявили о регистрации шести актов взаимодействия нейтрино с веществом со статистической значимостью 2,7 стандартных отклонения.

Полную версию материала читайте по ссылке.

news_61a77b9996fba.jpg


Первые в России операции по очувствлению протезов для лечения фантомных болей провели в ДВФУ

Две операции по вживлению электродов для лечения фантомной боли провели в Медицинском центре Дальневосточного федерального университета (ДВФУ). На следующем этапе специалисты будут изучать и разрабатывать систему передачи обратной связи от протеза в нервную систему. Проект совместно реализуют Медцентр ДВФУ, компания "Моторика" и центр нейробиологии "Сколтех". Российские разработчики, ученые и хирурги объединились первые для операции с инвазивной микроэлектроникой, которая обеспечит взаимодействие бионики с организмом человека.

Команда университетского медцентра во главе с функциональным нейрохирургом, экспертом Центра НТИ ДВФУ по направлению "Нейротехнологии, технологии виртуальной и дополненной реальности" Артуром Биктимировым установила пациентам на нервы рук специальные электроды для стимуляции. На протяжении ближайших двух недель они будут выполнять различные задачи с помощью бионических протезов. Специалисты изучат и проработают индивидуальные параметры стимуляции каждого пациента на давление, тепло, холод и боль.

Нейромодуляция является потенциальным вариантом лечения хронической боли, которая может изменить неадаптивную нейропластичность и усилить нисходящие тормозные пути. Уменьшению фантомных болей способствует использование протезов с устройством обратной связи. Составление карты фантомной чувствительности позволит нам в перспективе программировать стимуляцию на определенные параметры. Мы провели две очень важные операции, но им предшествовала большая работа. Нейрохирурги нашего медцентра имплантировали уже более 450 систем стимуляции спинного и головного мозга пациентам с болезнью Паркинсона, эпилепсией, детским церебральным параличом.

Артур Биктимиров

Полную версию материала читайте по ссылке.

news_61a77c375d15b.png


Исследование: собаки, которых кормят раз в день, обладают лучшими когнитивными функциями и здоровьем

Новое исследование показало, что собаки, которых кормят один раз в день, обладают лучшими когнитивными функциями и здоровьем, чем собаки, которых кормят несколько раз. В исследовании, опубликованном на сайте препринтов bioRxiv, ученые проанализировали данные 47000 домашних собак из The Dog Aging Project и обнаружили связь между здоровьем и потреблением пищи.

Существуют некоторые свидетельства того, что прерывистое голодание может замедлить когнитивное и физическое старение у некоторых видов животных, например у мышей. Теперь ученые решили выяснить, как прерывистое голодание влияет на домашних собак.

Результаты показали, что собаки с диетой, ограниченной одним приемом пищи в день, имели более низкие оценки когнитивной дисфункции, что эквивалентно разнице между 7-летним и 11-летним псом.

Сила исследования в том, что цифры большие, а статистические методы надежны. Но у него также есть много недостатков, и мы полностью согласны с тем, что люди не должны менять способ кормления своих собак, пока не будут проведены дальнейшие исследования.

Полную версию материала читайте по ссылке.

news_61a77c8a6ff05.webp


Токамак KSTAR удержал очень горячую плазму в течение 30 секунд

Физики, работающие на южнокорейском токамаке KSTAR, смогли удерживать плазму с ионной температурой 100 миллионов кельвин в магнитном поле в течение 30 секунд – это новый рекорд установки. Таким образом, KSTAR приблизился к мировому рекорду, который пока что, принадлежит китайскому токамаку EAST.

На токамаке ранее уже достигались несколько мировых рекордов в области времени удержания горячей плазмы. В конце ноября 2021 года физикам, работающим на токамаке, удалось удерживать плазму с температурой ионов 100 миллионов кельвин в течение 30 секунд, работая в режиме с внутренним транспортным барьером (Internal Transport Barrier), характеризующимся меньшим уровнем турбулентности в плазме. Несмотря на то, что ранее на китайском токамаке EAST был достигнут рекордный показатель 101 секунда для плазмы с температурой 120 миллионов кельвин, команда KSTAR считает, что их результат крайне важен для термоядерной энергетики, так как в случае EAST указывалась температура электронов в плазме, которые нагреть гораздо проще.

Полную версию материала читайте по ссылке.

news_61a77cd807420.jpg


Инженеры придумали, как упростить конструкцию квантового компьютера

Исследователи Стэнфордского университета предложили более простую конструкцию фотонных квантовых компьютеров с использованием легкодоступных компонентов. Предложенная ими конструкция использует лазер для манипулирования одним атомом, который, в свою очередь, может изменять состояние фотонов посредством квантовой телепортации.

Традиционно, для построения квантового компьютера такого типа приходилось брать тысячи квантовых излучателей, делать их совершенно неразличимыми и интегрировать их в гигантскую фотонную схему. В предложенной конструкции нам нужна лишь горстка относительно простых компонентов. Что немаловажно,  размер машины не увеличивается с размером квантовой программы. Эта удивительно простая конструкция требует всего несколько единиц оборудования: волоконно-оптический кабель, разветвитель луча, пара оптических переключателей и оптическая полость.

Измеряя состояние атома, вы можете телепортировать операции на фотоны. Таким образом, нам нужен только один управляемый атомный кубит, и мы можем использовать его в качестве посредника для косвенного манипулирования всеми остальными фотонными кубитами. Поскольку любой квантовый логический гейт может быть составлен из последовательности операций, выполняемых на атоме, можно запустить любую квантовую программу любого размера, используя только один управляемый атомный кубит. Чтобы запустить программу, код переводится в последовательность операций, которые направляют фотоны в блок рассеяния и манипулируют атомным кубитом.

Полную версию материала читайте по ссылке.

news_61a77d267ce1d.webp


Первый МС-21 с российским композитным крылом построен

Корпорация «Иркут» завершила сборку первого самолета МС-21-300 с крылом из российских композиционных материалов. Как сообщает "Ростех", самолет перевели в летно-испытательное подразделение, где его подготовят к первому полету.

В 2019 году из-за санкций Объединенная авиастроительная корпорация осталась без углеродного волокна для крыльев МС-21. Но производитель лайнера "Иркут" к тому времени уже пять лет вел собственные исследования в этой области, поэтому поставки российского углепластика удалось быстро наладить. В итоге испытания российских композитов для МС-21 начались в этом же году. А через два года российское композитное крыло установили на фюзеляж самолета.

У лайнера МС-21 есть и другие модификации. Например, МС-21-310, с турбовентиляторным двигателем ПД-14 – первым новым авиационным двигателем российской разработки за последние 30 лет.

Полную версию материала читайте по ссылке.


Ученые наконец-то смогли понять, как исчезла древняя развитая цивилизация Китая

Около 5300 лет назад на востоке Китая возникла древняя цивилизация – культура Лянчжу. Сохранившиеся следы этой культуры являются свидетельствами удивительных способностей неолитического общества в последние периоды каменного века.

В рамках нового исследования ученые наконец-то смогли установить точную причину. Международная группа исследователей изучила минеральные образования и сталагмиты из пещер Шеннонг и Цзюлун, расположенных к юго-западу от места раскопок Лянчжу. Эти образцы до сих пор могут рассказать о климатических условиях прошлого.

Мощные муссонные дожди, вероятно, привели к такому сильному затоплению реки Янцзы и ее ответвлений, что даже сложные плотины и каналы больше не могли противостоять этим массам воды, разрушая город Лянчжу и вынуждая людей бежать.

Полную версию материала читайте по ссылке.

news_61a77dc0a945c.webp


Нейросеть для рендеринга фотографий с новых ракурсов научили удалять шум и создавать HDR-снимки

Исследователи из Google Research предложили новый подход к нейросетевому ренденрингу объемных сцен на основе обычных плоских фотографий. Они показали, что использование "сырых" кадров без предобработки позволяет добиться гораздо большего динамического диапазона и снизить уровень шума, благодаря чему это можно использовать для подавления шума и создания HDR-снимков, а не только создания снимков с новых ракурсов.

Раньше для обучения NeRF-моделей использовали обычные фотографии, которые уже прошли предобработку в камере. Группа исследователей из Google Research под руководством Бэррона предложила использовать для обучения NeRF-моделей "сырые" данные в формате RAW. Такие фотографии имеют больше шума и на них еще не проведена дебайеризация, при которой алгоритм интерполирует цвета каждого пикселя (в фотоматрицах перед каждым фотодиодом стоит фильтр одного из трех основных цветов, поэтому они регистрируют интенсивность лишь одного цвета). Однако в них содержатся максимально достоверные, а не "усредненные" данные, к тому же, в более широком динамическом диапазоне.

Авторы обучали модели для разных сцен на сотне снимков с разных ракурсов, а затем сравнили их с алгоритмами для подавления шума на основе алгоритмов машинного обучения. Оказалось, что NeRF-модели, обученные на одной сцене, показывают сравнимый результат с алгоритмами, обученными на огромных датасетах. Кроме того, авторы показали, как модели позволяют управлять экспозицией и создавать HDR-снимки, а также менять фокус.

Полную версию материала читайте по ссылке.


Релятивистские эффекты воспроизвели в электрических цепях

Китайские физики увидели два эффекта, предсказанные для релятивистских частиц, просимулировав их с помощью электрических цепей. В частности, они показали, что при правильной настройке емкостей и индуктивностей возбуждаемая в схеме волна напряжения ведет себя как двухкомпонентная волновая функция дираковской частицы.

Переведя квантовую механику в релятивистский режим с помощью своего уравнения, Поль Дирак вывел понимание физики микромира на новый уровень. Возникновение у электрона отрицательных энергетических континуумов, которые оказались маркером позитронных состояний, и линейной связи энергии с импульсом в ультрарелятивистском пределе побудило физиков искать необычные релятивистские эффекты. К наиболее интересным из них можно отнести парадокс Клейна и циттербевегунг (дрожащее движение электрона). Первый эффект заключается в способности ультрарелятивистского электрона со стопроцентной вероятностью проходить потенциальный барьер, а второй предписывает свободному электрону двигаться в режиме постоянного колебания с частотой порядка 1021 герц и амплитудой порядка его комптоновской длины волны.

Китайские физики под руководством Сяндун Чжана (Xiangdong Zhang) из Пекинского технологического института предложили новых подход к наблюдению релятивистских эффектов, основанный на распространении волн напряжения в сложных электрических схемах. Для начала они обратили внимание на то, что похожее поведение можно было бы наблюдать для двух бозонов в одномерной периодической решетке, описываемой моделью Бозе-Хаббарда. Оно возникает в приближении, когда взаимодействие между частицами существует только тогда, когда бозоны находятся либо в одной и той же, либо в соседних ячейках.

Полную версию материала читайте по ссылке.

news_61a77ea76211b.jpg


В квантовом мире время движется по своим законам

Группа физиков из университетов Бристоля, Вены, Балеарских островов и Института квантовой оптики и квантовой информации показала, как квантовые системы могут одновременно развиваться как вперед, так и назад во времени.

На протяжении веков философы и физики размышляли о существовании времени. В классическом мире мы сами можем убедиться в существовании времени – более того, в природе процессы имеют тенденцию спонтанно эволюционировать от состояний с меньшим беспорядком к состояниям с большим беспорядком. Физики называют это энтропией – мерой беспорядка в системе, и эту зависимость можно использовать, чтобы определить "направление" времени.

Авторы исследования применили эту идею к квантовой физике, для которой характерно явление квантовой суперпозиции, согласно которому квантовая система может находиться в двух состояниях одновременно, если оба эти состояния возможны. Если распространить этот принцип на стрелу времени, то получается, что квантовые системы, могут эволюционировать одновременно в обоих временных направлениях.

Хотя время часто рассматривается как непрерывно возрастающий параметр, исследование показывает, что законы, управляющие его течением в квантово-механических контекстах, гораздо сложнее. Это может говорить о том, что нам необходимо переосмыслить способ представления этой величины во всех тех контекстах, где квантовые законы играют решающую роль.

Полную версию материала читайте по ссылке.

news_61a77f2457d56.webp


Научные видео



Основные источники:


news_5f0edf9e46fa5.png

Спасибо за внимание, и помните, что никогда не поздно "Учиться, учиться и еще раз учиться!"


Прошлый выпуск рубрики:

  • Физики впервые смоделировали адроны на квантовом компьютере.
  • Ношение маски снижает заболеваемость COVID-19 на 53%. Это самый эффективный способ защиты.
  • Найдены биологические корреляты состояния "потока" при работе в команде.
  • Эмбрион человека на третьей неделе развития разобрали по клеткам.
  • Палеогенетики впервые извлекли человеческую ДНК из кальцита.
  • Какой кот самый красивый? Ученые узнали это с помощью математики.

Как шутят физики:

news_61a781ce49d78.jpeg