наука

Вчерашний пост. Отвечает Андрей Коняев: 

Они не только испоганили любимых персонажей, но еще и математику в придачу

Лазерный луч притянул макроскопический объект.

Китайские физики сообщили о том, что им удалось заставить лазерный луч видимого диапазона притягивать макроскопический объект в условиях низкого давления. В основе продемонстрированного эффекта лежит сила Кнудсена, которая возникает из-за разности температур в тонкой пленке. Ученые смогли добиться микроньютоновой тяги, приложенной к миллиграммовому объекту. По их мнению, новая технология будет полезна в условиях ближнего космоса или атмосферы Марса. 

А в XX веке физики даже нашли этому эффекту практическое применение — они создали оптический пинцет. Суть его работы заключается в фокусировке лазерного луча в точку пространства, вокруг которой возникает градиентная сила, удерживающая тела вблизи нее. Это изобретение было удостоено Нобелевской премии по физике 2018 года.

Оптические пинцеты совершили революцию в биологии, химии и физике благодаря своей способности к манипуляции атомами, нано- и микрообъектами. Однако более массивные тела свет удерживать не способен. Тем не менее, в условиях невесомости давление света может быть ощутимым. На этом основана технология солнечного паруса.

Передача импульса от фотонов к парусу при поглощении или отражении — не единственный механизм, который может заставить массивные тела двигаться. В 2021 году Азади с коллегами смогли оказать световое давление на полимерный диск диаметром шесть миллиметров и толщиной в полмикрометра за счет силы Кнудсена, которая возникает из-за разницы температур по обе стороны тонкой пленки. Теперь же физики из Университета науки и технологий в Циндао во главе с Лэй Ваном (Lei Wang) заставили макроскопический объект таким же способом притянуться под действием лазера, реализовав, по сути, концепцию притягивающего луча.

Температура характеризует среднюю кинетическую энергию молекул в газе. Если с одной стороны пленки температура больше, чем с другой, передача ей импульса будет несимметричной, и может возникнуть сила Кнудсена. Однако для этого толщина пленки должна быть сопоставима с длиной свободного пробега молекул газа, которая, в свою очередь, связана с давлением. Если давление слишком большое, этот эффект незаметен на фоне флуктуаций передаваемого импульса. Если, наоборот, слишком маленькое — количество соударений окажется слишком мало, чтобы создать ощутимую тягу. Ранее авторы исследовали этот эффект для пористых графеновых губок и обнаружили максимум кнудсенновской тяги при пяти паскалях.

Чтобы заставить тягу работать против направления луча, ученые размещали кусочек пористого графена размерами 5×3×0,5 миллиметра на стеклянной подложке толщиной 0,17 миллиметра. Стекло прозрачно для видимого излучения и потому остается холодным, в то время как графен хорошо его поглощает и нагревается. Таким образом, если светить на образец лазером со стороны стекла при низком давлении, луч должен его притягивать.

На первом этапе физики качественно исследовали эффект с помощью крутильного маятника в прозрачной вакуумной камере. Они наблюдали притяжение при облучении образца несфокусированными лазерными лучами на длинах волн 360, 488 и 532 нанометра мощностями в десятки милливатт. Для 488 нанометров физики увидели линейное увеличение отклонения с 1 до 8,3 градуса с ростом мощности с 17 до 85 милливатт. Эксперименты с давлением также подтвердили, что при пяти паскалях сила Кнудсена максимальна.

Авторы не смогли измерить непосредственно силу с помощью крутильного маятника, поэтому во второй части работы использовали более традиционный гравитационный маятник. Он представлял собой медную пластину, подвешенную на медной жерди, к концу которой был присоединен образец. Для контроля отклонения они напыляли небольшую золотую пленку, которая играла роль зеркала, отражающего дополнительный измеряющий луч на экран с линейкой, расположенный в трех метрах от вакуумной камеры. Механический анализ связал показания линейки с силой тяги.

В результате физики узнали, что 488-нанометровый луч мощностью 85 милливатт притягивает образец с силой 0,8 микроньютона. Примечательно, что это на три порядка больше, чем сила светового давления, которая в условиях эксперимента составила 0,28 наноньютона. Авторы уверены, что лазерные лучи, работающие по такому принципу, могут быть полезны в условиях разреженной атмосферы, например, в ближнем космосе или на Марсе.

Комета C/2022 E3 (ZTF) пролетит мимо Земли в ближайшие недели.

По словам астрономов, недавно обнаруженная комета C/2022 E3 (ZTF) пролетит мимо Земли и Солнца в ближайшие недели. Это произойдет впервые за последние 50 000 лет.

Комета была названа C/2022 E3 (ZTF) в честь обзора Zwicky Transient Facility, который заметил её, когда она проходила мимо Юпитера в марте прошлого года.

Комета пролетит мимо Солнца 12 января, а к Земле максимально приблизится 1 февраля. Ее будет легко заметить в хороший бинокль и, вероятно, даже невооруженным глазом, при условии, что небо будет не слишком засвечено уличным освещением или Луной.

По словам Николаса Бивера, астрофизика Парижской обсерватории, комета, состоящая из льда и пыли имеет диаметр около километра. Она значительно меньше, чем комета NEOWISE, которая прошла мимо Земли в марте 2020 года, и комета Хейла–Боппа, которая пронеслась в 1997 году.

Комета будет наиболее яркой в начале февраля, когда она сблизится с Землей. Однако полнолуние может затруднить наблюдение. В Северном полушарии комету будет проще увидеть в последнюю неделю января, когда она пройдет между созвездиями Малой и Большой Медведицы. Новолуние в выходные дни 21-22 января даст отличную возможность ее рассмотреть.

Еще одна возможность обнаружить комету в небе появится 10 февраля, когда она пройдет близко к Марсу.

Николас Бивер рассказал, что комета прибыла из облака Оорта, которое окружает Солнечную систему. Последний раз она пролетала мимо Земли в период верхнего палеолита, когда неандертальцы все еще бродили по Земле. Следующий визит кометы во внутреннюю часть Солнечной системы ожидается еще через 50 000 лет, однако существует вероятность того, что после этого февральского визита комета будет навсегда выброшена из Солнечной системы.

За кометой будет наблюдать космический телескоп Джеймса Уэбба. Он не станет делать снимки, но изучит ее состав.

https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20230107163840

как найти в небе комету:https://starwalk.space/ru/news/comet-c2022e3-to-pass-earth

В мире может появиться новое лекарство от болезни Альцгеймера

Разработчики утверждают, что препарат устранит причину болезни. Схожее лекарство в США ранее одобрили в ускоренном режиме, но выяснилось, что оно не работает. Допустят ли новое лекарство от Альцгеймера до аптек на этот раз?

Американское Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) 6 января рассмотрит заявку на одобрение препарата "Lecanemab" от компаний "Biogen" и "Eisai".

С одной стороны – это новая надежда для больных Альцгеймером. С другой — риск, что в аптеки и больницы допустят непроверенный и потенциально опасный препарат. СМИ указывают, что это средство могло стать причиной смерти нескольких участников исследования. Препарат мог спровоцировать кровотечение в мозге. Впрочем, установить, что именно привело к смерти пациента, не так уж просто – все-таки Альцгеймер обычно возникает у пожилых людей с и без того слабым здоровьем.

Комментирует доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой неврологии "Российской медицинской Академии непрерывного профессионального образования" Олег Левин:

«В данном случае очень трудно связать эту смерть только с действием препарата. В исследование было включено, насколько я знаю, несколько сотен пациентов, и то, что у кого-то развился инсульт, – это еще не так страшно. Там другая цифра была, более опасная. Примерно 25% больных, у которых отмечались сосудистые очаги в мозге, по данным МРТ, которые действительно могли быть связаны с действием препарата, и поэтому он не столь безопасный, как они пытаются это выдать. Но прибыль здесь, мне кажется, дело второе. Здесь действительно пахнет Нобелевской премией, во-первых. А во-вторых, здесь было в свое время выдвинуто такое положение, что новый препарат для лечения болезни Альцгеймера должен появиться к 2025 году. И вот они стараются к 2025 году подтащить хоть какое-то лекарство, которое бы помогало от болезни Альцгеймера».

"Lecanemab" – не первый спорный препарат для больных Альцгеймером. Полтора года назад американское FDA в ускоренном режиме одобрило его предшественника, лекарство "Aducanumab" от той же компании "Biogen". Препарату дали дорогу вопреки мнению группы независимых медэкспертов, из-за этого трое сотрудников комиссии уволились в знак протеста. Позже "Aducanumab" сняли с продажи, а в США прошла проверка на предмет того, не было ли между FDA и фармкомпанией сговора.

Ведь если говорить об эффективности препарата, то исследования были не самыми убедительными. Создателей "Aducanumab" критикуют за то, что они слишком упростили лечение болезни Альцгеймера. Они сделали упор на борьбу с бета-амилоидами – белковыми бляшками, которые застревают между клетками нервной ткани, вызывают воспаление и как следствие – нейродегенерацию. Производители "Aducanumab" утверждали, что препарат сокращает количество таких белков у пациентов. Нейробиологов это не убедило – все еще не доказано, что если амилоидов будет меньше, то это поможет вылечить от болезни. К тому же, часть тех, кто принимал "Aducanumab", столкнулась с отеком мозга и головными болями.

Фармкомпании утверждают, что новое лекарство "Lecanemab" не просто борется с амилоидами, но и помогает замедлить снижение когнитивных способностей. Это заметили 27% участников исследования.

Теперь FDA предстоит решить, насколько убедительны аргументы разработчиков. Только авторитет регулятора продолжает снижаться, отмечает директор по развитию аналитической компании "RNC-Pharma" Николай Беспалов:

«Мы привыкли относиться к процедуре допуска препаратов на рынок в Соединенных Штатах как к некому эталону. Здесь ситуация как раз демонстрирует обратную историю: что там, где есть некая заинтересованность компании, можно зарегистрировать неизвестно что, грубо говоря. Либо продукты с тяжелейшими побочными эффектами, применение которых в принципе должно быть под вопросом, либо эффективность которых как минимум находится под сомнением. По сути это попытка вывести на рынок абсолютно недоразработанные препараты, ни с точки зрения исследования этих препаратов, ни с точки зрения целесообразности их применения, ни с точки зрения их свойств, связанных с побочными эффектами. Проблема, на мой взгляд, больше с точки зрения регуляторики. Есть желание начать зарабатывать, не доведя до ума конкретный продукт».

До сих пор врачи лечили скорее от симптомов Альцгеймера, чем устраняли причины болезни. Так что осторожная надежда  пожалуй, лучшее описание для "Lecanemab".

Низкую гидратацию связали с ранним старением.

Американские исследователи обнаружили, что уровень натрия в крови у верхней границы нормы - показатель недостаточного потребления жидкости — связан с ранним физическим старением, развитием хронических заболеваний и преждевременной смертностью.

Концентрация натрия в крови может существенно повышаться при некоторых острых и тяжелых состояниях (декомпенсированные почечная недостаточность, сахарный и несахарный диабет, обширные повреждения кожи и другие), а также при поступлении в организм больших количеств соли при недостатке жидкости. Все это крайние случаи, они встречаются относительно редко и причина их, как правило, очевидна. В целом же колебания уровня натрия около границ нормы (135–146 миллимоль на литр) отражают степень гидратации организма, то есть баланса между потреблением и выведением жидкости.

В 2019 году Наталья Дмитриева и Манфред Бём из Лаборатории сердечно-сосудистой  регенеративной медицины с коллегами по Национальному институту сердца, легких и крови США (NHLBI) опубликовали результаты исследования гидратации у мышей. Оно показало, что ограниченное потребление воды на протяжении жизни, связанное с повышением концентрации натрия в плазме крови на пять миллимоль на литр, сокращает жизнь животных в среднем на шесть месяцев, что соответствует примерно 15 годам у человека. В той же работе была продемонстрирована связь уровня натрия 142 и более миллимоль на литр у людей среднего возраста с повышенным риском деменции, гипертензии, хронических заболеваний сердца, легких и почек в старости.

Учитывая то, что недостаточное потребление жидкости чрезвычайно распространено во многих странах мира, исследователи решили углубить анализ его эффектов на здоровье человека. Для этого они воспользовались данными почти 16 тысяч участников текущего популяционного проспективного когортного исследования ARIC (Atherosclerosis Risk in Communities, Риск атеросклероза в сообществах). Их наблюдение началось в 1987–1989 годах и продолжалось в среднем более четверти века. На момент включения им было от 45 до 66 лет. После этого добровольцы приходили на обследование три раза с интервалом примерно в три года (в 1990–1992, 1993–1995 и 1996–1998 годах) и еще раз в 2011–2013 годах. Во время каждого из пяти визитов они проходили опрос и осмотр у врача, а также обследование, включавшее развернутый биохимический анализ крови. Кроме того, раз в полгода их опрашивали по телефону.

За индикатор привычного потребления жидкости в среднем возрасте приняли уровень натрия в сыворотке на первых двух визитах (при включении и через три года). Из исследования исключили тех участников, у которых он в это время выходил за границы нормы, поскольку такие отклонения с высокой вероятностью были связаны с патологическим состоянием, а не потреблением воды. Также критериями исключения служили повышенный уровень глюкозы и ожирение, поскольку они могут независимо влиять на концентрацию натрия в крови. В итоге в конечный анализ попали 11255 человек.

Для оценки биологического старения методом Клемеры-Дубала исследователи выбрали 15 биомаркеров, характеризующих функции сердечно-сосудистой (систолическое артериальное давление), мочевыделительной (расчетная скорость клубочковой фильтрации, цистатин С, азот мочевины, креатинин, мочевая кислота) и дыхательной (объем форсированного выдоха) систем; метаболизм в целом (глюкоза, гликированные гемоглобин и альбумин, фруктозамин, холестерин) и воспаление (С-реактивный белок, альбумин, β2-микроглобулин). Помимо старения в качестве конечных точек учитывались хронические возрастные заболевания и смертность. Анализ проводили методом коксовской регрессии с поправками на возраст, пол, этническую принадлежность, курение, уровень артериального давления и прием лекарственных препаратов.

Выяснилось, что сывороточный уровень натрия выше 142 миллимоль на литр в среднем возрасте связан с повышенной вероятностью развития хронических заболеваний, относительный риск (HR) 1,39; 95-процентный ДИ 1,18–1,63; а выше 144 миллимоль на литр — с преждевременной смертностью, HR 1,21; 95-процентный ДИ 1,02–1,45. Люди с уровнем натрия более 142 миллимоль на литр с гораздо большей вероятностью были биологически старше своего хронологического возраста, отношение шансов (OR) 1,50; 95-процентный ДИ 1,14–1,96. Такое раннее старение, в свою очередь, было связано с повышенным риском хронических заболеваний (HR 1,70; 95-процентный ДИ 1,50–1,93) и преждевременной смертностью (HR 1,59; 95-процентный ДИ 1,39–1,83).

Как пишут авторы работы, полученные результаты свидетельствуют о необходимости интервенционного исследования, чтобы понять, можно ли повлиять на старение, заболеваемость и смертность путем нормализации потребления жидкости.

https://www.thelancet.com/journals/ebiom/article/PIIS2352-3964(22)00586-2/fulltext

Учёные исследуют «бездомные» звёзды.

В гигантских скоплениях из сотен галактик блуждают, испуская призрачную дымку света, бесчисленные звёзды, которые не связаны ни с одной из галактик. Мучительный вопрос для астрономов заключался в следующем: как звёзды вообще оказались разбросаны по всему скоплению?

Недавнее инфракрасное исследование, проведённое космическим телескопом НАСА «Хаббл», который искал так называемый внутрикластерный свет, даёт подсказки к этой загадке. Изучив новые наблюдения «Хаббла», учёные предположили, что эти звёзды блуждали в течение миллиардов лет, и они не являются продуктом более поздней динамической активности внутри скопления галактик, которая исключила бы их из обычных галактик.

Исследование включало 10 скоплений галактик, удалённых почти на 10 миллиардов световых лет. Эти измерения должны быть сделаны из космоса, потому что слабый внутрикластерный свет в 10 000 раз тусклее, чем ночное небо, видимое с земли.

Полученные данные говорят о том, что доля внутрикластерного света по отношению к общему свету в скоплении остаётся постоянной, если смотреть на миллиарды лет назад во времени.

«Это означает, что эти звёзды уже были бездомными на ранних стадиях формирования скопления», – сказал Джеймс Джи из Университета Йонсей в Южной Корее, один из авторов исследования.

Звёзды могут оказаться за пределами своего галактического места рождения, когда галактика движется через газообразный материал в пространстве между галактиками. Во время этого процесса газ и пыль выталкиваются из галактики. Однако, основываясь на новом исследовании «Хаббла», Джи исключает этот механизм в качестве основной причины образования звёзд внутри скопления. Это связано с тем, что доля внутрикластерного света со временем увеличивалась бы, но новые данные «Хаббла» показывают постоянную долю на протяжении миллиардов лет.

«Мы точно не знаем, что сделало их бездомными. Современные теории не могут объяснить наши результаты, но каким-то образом они были произведены в больших количествах в ранней Вселенной», – сказал Джи. – «В ранние годы своего формирования галактики, возможно, были довольно маленькими, и они довольно легко поглощали звёзды из-за более слабого гравитационного захвата».

«Если мы изучим происхождение внутрикластерных звёзд, это поможет нам понять историю сборки целого скопления галактик, и они могут служить видимыми индикаторами тёмной материи, окружающей скопление», – сказал Хенджин Джу из Университета Йонсей, первый автор статьи.

https://aboutspacejornal.net/2023/01/05/учёные-исследуют-бездомные-звёзды/

Заметка о радиотелескопе РТ-64 и переустановке (направления) огромной антенны ТНА-1500

Этот телескоп смотрит очень далеко и видит радиоизлучение от источников вне нашей галактики.

Помимо этого он умеет ещё и в радиоинтерферометрию. Это когда несколько телескопов, а в данном случае и тех, которые могут быть расположены на расстоянии в тысячи километров, являются частью одного "наблюдательного прибора". Причём, чем дальше находятся крайние телескопы, тем более высокое разрешение получится в итоге.

Каждая из обсерваторий пишет данные приёмника при своих наблюдениях, а затем данные со всех обсерваторий обрабатываются и на выходе этой обработки получается "картинка" с очень хорошим разрешением.

Фантомное "зеркало" получившегося телескопа, состоящего из нескольких телескопов можно приравнивать к величине не каждой конкретно антенны, а к расстоянию между наиболее удалёнными наблюдателями. Т.е. получается тарелка в тысячи километров в диаметре.