Dec. 25th, 2013

donmigel_62: (кот - учёный)

Главные события 2013 года в науке по версии РИА Новости

В уходящем году ученые принципиально изменили представления о границах распространения жизни: марсоход Curiosity доказал, что на Марсе могли существовать микроорганизмы, российские ученые обнаружили следы бактерий в образцах воды из озера Восток, кроме того, космический зонд «Вояджер» впервые проник в межзвездное пространство, «Планк» — уточнил возраст Вселенной, а Челябинский болид заставил запустить астероидные программы.
______________________________________________________________________________________________


Челябинский гость

Главное астрономическое событие 2013 года само прилетело из космоса: в середине февраля над Челябинском взорвался 20-метровый астероид, что стало самым мощным подобным событием более чем за 100 лет — со времен Тунгусской катастрофы.

Полет болида и последующий взрыв были задокументированы с небывалой точностью: в распоряжении ученых оказались записи множества видеорегистраторов, камер видеонаблюдения и мобильных телефонов, что позволило им установить не только траекторию Челябинского болида, но даже его родительское тело, от которого он откололся.

Ученые собрали фрагменты астероида, а также подсчитали, когда именно он расстался с родительским телом.

«Челябинское событие» стало значимым и для политики: оно заставило власти США, России и Евросоюза еще раз вернуться к проблеме астероидно-кометной опасности.

НАСА, в частности, официально запустило проект по поимке и транспортировке к окололунной орбите небольшого астероида, а российское руководство заявило о намерении начать разработку программы противоастероидной обороны.

В межзвездной среде

Межпланетный зонд НАСА «Вояджер-1» стал первым искусственным объектом, покинувшим Солнечную систему и попавшим в межзвездную среду — об этом НАСА официально объявило в сентябре.

Зонду потребовалось 36 лет на то, чтобы достичь границы Солнечной системы и пересечь ее.

Фактически этот исторический «шаг» был сделан еще в августе 2012 года. Тогда некоторые ученые заявляли, что граница гелиосферы пройдена, но НАСА опровергло эти утверждения. Решающее слово «сказал» волновой прибор PWS на борту зонда, зафиксировавший вокруг «Вояджера-1» концентрацию электронов примерно в 10 раз меньше, чем должно быть в гелиосфере.

Миссия «Вояджера-1» не закончена с выходом в межзвездное пространство. Аппарат продолжит работать еще около 10 лет и сможет решить множество новых научных задач.

«Восточная» жизнь?

Исследование образцов воды, полученных из реликтового антарктического озера Восток, принесло сенсационные результаты:

Сергей Булат из Петербургского института ядерной физики заявил, что в них были обнаружены бактерии, которые нельзя отнести ни к одному из известных подцарств.

Озеро Восток, скрытое под четырехкилометровой толщей антарктического льда, было изолировано от внешнего мира несколько миллионов лет.

Ученые ожидали, что в нем могут обитать «инопланетные» микроорганизмы, способные переносить сверхвысокую концентрацию кислорода в воде озера. До сих пор ученым не были известны такие живые существа.

Булат и его коллеги исследовали первые образцы озерной воды, замерзшей на буровом снаряде. Это была «грязная» вода — в ней присутствовали примеси керосина. Ученые идентифицировали все микроорганизмы, и исключили контаминанты — бактерии, которые были ранее обнаружены в антарктическом льду или в буровой жидкости.

Всесторонний анализ позволил выявить группу бактерий, которая оказалась «незнакомой», а значит «инопланетяне» в озере действительно существуют.

Сейчас группа Булата занимается исследованием «чистых» образцов, доставленных в Петербург в мае. Однако пока им не удалось подтвердить свое открытие.

Импортная жизнь

Российским ученым в 2013 году удалось успешно осуществить первый с 2007 года эксперимент с биоспутником.

Аппарат «Бион-М1» с животными на борту провел месяц в космосе, после чего совершил посадку в Оренбургской области.

Хотя значительная часть животных погибла, выжившие сполна «окупили» эксперимент. В частности, результаты эксперимента «Метеорит», продемонстрировали, что жизнь на Земле могла появиться в результате попадания микроорганизмов на ее поверхность вместе с падающими астероидами.


Для проведения эксперимента ученые из Института медико-биологических проблем РАН поместили «таблетки» со спорами бактерий в базальтовую оболочку «Биона». Во время входа в атмосферу обшивка корабля плавилась. Оказалось, что как минимум один штамм микробов выжил, это позволило говорить о возможности заноса микробов на нашу планету из космоса.

Ниша для жизни на Марсе

Жизнь на Марсе пока не найдена, но марсоход Curiosity уже доказал, что на Красной планете в прошлом существовали условия, благоприятные для жизни. Раньше ученым было известно, что на Марсе была жидкая вода, но некоторые данные указывали, что эта вода была крайне соленой и кислотной, и в такой воде не могли существовать никакие живые организмы.

Однако в марте марсоход обнаружил «оазис», где в древности вполне могла существовать жизнь. Глинистые минералы, которые обнаружил Curiosity, формировались в присутствии воды с небольшим содержанием соли и нейтральным показателем кислотности.

Позже, уже в декабре, марсоход выяснил, что древнее озеро в кратере Гейла было заполнено теплой водой с нейтральным или слабощелочным pH, что благоприятствует зарождению жизни. Все это вместе, как полагают исследователи, позволяет говорить, что на древнем Марсе были условия для зарождения и поддержания жизни.

Тот самый Хиггс

Физики ЦЕРНа, где в июле 2012 года был открыт новый бозон, в марте уходящего года окончательно подтвердили, что найденная ими частица — действительно бозон Хиггса, который предсказан Стандартной моделью.

С одной стороны, это открытие — именно тот результат, который ученые рассчитывали получить, когда начинали создание Большого адронного коллайдера. С другой стороны, для ученых это стало разочарованием, поскольку многие надеялись, что предсказания модели не оправдаются, а значит необходимо будет искать «новую физику».

Частица Хиггса — последний недостающий элемент современной теории элементарных частиц, Стандартной модели, объединяющей все виды взаимодействий, кроме гравитационного, отвечает за массу всех элементарных частиц. Ее существование предсказал британский физик Питер Хиггс и его коллеги.

В 2013 году Хиггс и его соавтор, бельгиец Франсуа Энглер, получили Нобелевскую премию за теоретическое предсказание механизма нарушения симметрии, который был подтвержден открытием бозона Хиггса.

Решение Нобелевского комитета разочаровало многих экспертов, поскольку всего в открытии этого механизма участвовали шесть ученых — помимо Энглера и Хиггса это были ныне покойный Роберт Браут, Джеральд Гуральник, Карл Хаген и Том Киббл.

Большой адронный коллайдер в уходящем году отключили для апгрейда, физики, используя накопленные результаты, получают все более точные данные частицы Хиггса. В частности, они обнаружили, что она распадается на фермионы (тау-лептоны и b-кварки), что опять же точно соответствует предсказаниям Стандартной модели.

Диссергейт

Скандал вокруг диссертации главы учебно-научного центра имени Колмогорова МГУ Андрея Андриянова, тихо «тлевший» с октября 2012 года, в уходящем году «полыхнул» с невероятной силой. Специальная комиссия Минобрнауки во главе с замминистра Игорем Федюкиным обнаружила десятки «липовых» диссертаций и следы «поточного» производства кандидатов и докторов.

Это привело к тому, что 11 человек, защищавшихся в диссертационном совете на базе МПГУ и уличенных в плагиате и других нарушениях, были лишены степеней. Через некоторое время был арестован глава Высшей аттестационной комиссии Феликс Шамхалов — по делу о хищении 350 миллионов рублей, выделенных Внешэкономбанком на строительство элитного жилья. На его место пришел ректор РУДН Владимир Филиппов.

Тем временем активисты создали целую систему проверки диссертаций на плагиат — проект «Диссернет», который начал выдавать разоблачения конвейерным способом: участники проекта уличали в плагиате судей, депутатов, чиновников, руководителей силовых ведомств.


Депутаты Госдумы, в частности, Владимир Бурматов, обвиненный блогерами в плагиате, начали атаку на Минобрнауки, требуя отставки министра Дмитрия Ливанова и Федюкина. Самого Федюкина обвиняли в подчистках в его дипломе. В конце концов, Федюкин ушел в отставку, чтобы «снизить то беспрецедентное и нарастающее с каждым днем напряжение, которое сейчас сложилось вокруг принимаемых министерством решений».

Реформа РАН

Российский научный мир в 2013 году вступил в эпоху перемен: сформировавшаяся еще в советское время система исследовательских институтов, подведомственных Российской академии наук, перешла в ведение Федерального агентства научных организаций, а сама РАН превратилась в «клуб ученых», которому остались лишь экспертные функции.

О реформе было объявлено в конце июня — меньше чем через месяц после избрания нового президента РАН Владимира Фортова, который на тот момент даже не был утвержден в своей должности президентом. Первоначальный вариант реформы, внесенный на рассмотрение в Госдуму, предполагал ликвидацию нынешней РАН, и создание на ее новой общественно-государственной организации с тем же названием, в которую входили также академия медицинских и сельскохозяйственных наук. При этом члены академии должны были написать заявление о вступлении в «новую РАН».

Планы реформы вызвали неприятие у части научного сообщества. Около 50 академиков и членов-корреспондентов заявили, что намерены отказаться от вступления в новую академию.

Ко второму чтению из законопроекта исчез пункт о ликвидации академии, однако осталось положение о передаче всех академических институтов в ведение «уполномоченного федерального органа исполнительной власти». Осенью закон о реформе был принят, а уполномоченный орган был создан — Федеральное агентство научных организаций возглавил 36-летний выходец из Красноярска, замминистра финансов Михаил Котюков, никогда прежде не имевший дела с научным сообществом.

Тысяча экзопланет

Первая планета за пределами Солнечной системы была найдена менее чем 30 лет назад, а сегодня их уже больше 1 тысячи. В октябре в таблице европейского каталога экзопланет, который поддерживают ученые Парижской обсерватории, стало больше тысячи строк, а сегодня их уже 1054.

Вместе с тем, ученые говорят, что точно определить число известных внесолнечных планет невозможно из-за того, что для отнесения к их числу используются разные критерии.



Тем временем, главный «охотник» за экзопланетами — космический телескоп «Кеплер» — был окончательно выведен из строя. Специалистам НАСА не удалось вернуть к жизни гироскопы, необходимые для поддержания постоянной ориентации аппарата. Сейчас НАСА рассматривает план «воскрешения» «Кеплера» с использованием солнечного ветра.

Новый рецепт вселенной

Ученые, работающие с европейским космическим телескопом «Планк», составили самую точную на сегодняшний день карту «эха» Большого взрыва и «состарили» Вселенную на несколько десятков миллионов лет.

Полученные с помощью телескопа данные позволили пересчитать «возраст» Вселенной, который теперь оценивается в 13,82 миллиарда лет.



«Планк» также помог уточнить и «рецепт» Вселенной: по новым расчетам астрономов,


  • на долю «обычной» материи приходится 4,9% ее массы,

  • на темную материю, которую пока удалось обнаружить лишь по косвенным признакам — 26,8%, несколько больше, чем считалось.

  • Остальное приходится на еще более таинственную темную энергию, «ответственную» за ускорение расширения Вселенной.

Следы темной материи в уходящем году, возможно, удалось найти детектору AMS-02, установленному на Международной космической станции (МКС).

Данные AMS свидетельствуют, что в диапазоне с 10 до 250 гигаэлектронвольт доля позитронов относительно суммарного количества позитронов и электронов демонстрирует аномальный рост, который не предсказывает теория.

Такой же рост в 2008 году зафиксировал российско-итальянский детектор PAMELA на борту спутника «Ресурс-ДК».

Ученые заявили, что одним из вероятных объяснений этого избытка позитронов может служить аннигиляция частиц темной материи, в результате чего рождаются эти частицы.

donmigel_62: (кот - учёный)

Гибкий термоэлектрический генератор устанавливает новый рекорд мощности

Исследователи из Саудовской Аравии создали первый термоэлектрический генератор на подложке из гибкого силикона. Устройство способно генерировать в 30 раз больше энергии, чем предыдущие модели аналогичных генераторов. В будущем оно может найти применение в целом ряде областей, в частности, в мобильных телефонах, ноутбуках, биомедицинских датчиках и других портативных инструментах.

Гибкий термоэлектрический генератор, предложенный учеными из Саудовской Аравии.
Гибкий термоэлектрический генератор, предложенный учеными из Саудовской Аравии.

Термоэлектрические генераторы – это, фактически, преобразователи тепловой энергии в электрическую. Устройства хорошо проводят электрический ток, но при этом плохо проводят тепло; кроме того, для них характерно проявление так называемого термоэдс (разность потенциалов на двух концах устройства, вызванная перепадом температуры между этими точками).

В своей последней работе группа исследователей из Integrated Nanotechnology Lab в King Abdullah University of Science and Technology (Саудовская Аравия) создала миниатюрный термоэлектрический генератор на гибкой подложке, способный генерировать мощность 0,15 мкВт, что в 30 раз превышает ранее создававшиеся устройства подобного рода.


Стоит отметить, что генерируемой устройством энергии достаточно, чтобы питать отдельные схемы датчиков с минимальными энергозатратами, в частности, некоторые виды вживляемых биомедицинских устройств.

Процесс создания устройства включал в себя несколько этапов. На первом этапе производства устройства исследователи наносили двумерный слой теллурида висмута и теллурида сурьмы на поверхности недорогого объемного монокристалла кремния. Таким образом,

на слое кремния всего 18 мкм толщиной формировалось 63 термобатареи. Далее исследователи преобразовывали устройство, заменяя подложку из жесткого кремния на гибкую и прозрачную систему с использованием наиболее современных CMOS-совместимых процессов.

Как объясняют члены научной группы, значительного увеличения мощности устройства удалось добиться, благодаря уменьшению площади поперечного сечения кремниевой подложки.

А механическая гибкость устройства значительно увеличивает сферу возможных применений разработки, поскольку генератор теперь может быть интегрирован в самые разнообразные поверхности (даже неправильной формы).

Научная группа придерживается мнения, что область применения их разработки практически не имеет границ.

Термоэлектрические генераторы могут быть полезны в бытовой электронике, к примеру, в мобильных телефонах, ноутбуках или портативных устройствах, ориентированных на использование в агрессивных средах. Кроме того, генераторы подходят для питания имплантируемых электронных компонент. В перспективе они даже потенциально могли бы помочь преодолеть трудности, связанные с сокращением срока службы подобных устройств из-за неисправностей аккумуляторов.

В ближайшем будущем команда планирует изготовить гибкую и высокопроизводительную систему на одном чипе, автономно питаемую при помощи термоэлектрического генератора.

Основная задача в данном случае будет заключаться в интеграции различных электронных модулей (как генерирования электроэнергии, так и ее хранения) в единую структуру. Однако группа уверена, что сможет реализовать подобную автономную систему уже в ближайшем будущем.

Подробные результаты их работы опубликованы в журнале Small.

sci-lib.com   nanotechweb.org






donmigel_62: (кот - учёный)

Новый протез руки возвращает ощущение прикосновения


Много раз публиковались новости и статьи о протезах и биопротезах разных частей тела человека. Когда речь идет о протезе руки, сколь угодно высокотехнологичном, обычно никто не говорит об одной проблеме: отсутствии ощущения прикосновения, в результате человеку с таким протезом очень сложно контролировать усилие, с которым выполняется та либо иная операция. А вот новая разработка позволяет вернуть человеку ощущение прикосновения, благодаря особым сенсорам, которые напрямую подключены к соответствующим нервным окончаниям в руке человека.

Эта разработка создавалась объединенной командой специалистов из Cleveland Veterans Affairs Medical Center и Case Western Reserve University. По словам специалистов, ощущения человека при использовании данного протеза практически не отличаются от ощущений при «использовании» собственной конечности. Конечно, это утверждение касается только некоторых моментов, ведь никакой современный протез собственную руку не заменит. Но этот протез намного совершеннее всего, что создавалось до настоящего момента.


Создатели протеза утверждают, что сенсоры протеза напрямую подключены (особым образом) к соответствующим нервным окончаниям оставшейся части конечности. Электроды подключены к трем нервным окончаниям руки — радиальному, срединному и локтевому.

Импульсы, передаваемые протезом, в этом случае не отличаются от импульсов, передаваемых собственной рукой.

А новая разработка обещает давать постоянный эффект. Протез уже был испытан добровольцем, потерявшем собственную руку. По словам добровольца, при подключении импланта, он получает возможность чувствовать «пальцами», а также ладонью и тыловой частью ладони. При этом ощущения каждый раз возникают в одних и тех же местах «ладони». Правда, характер ощущения разный, при изменении электрического сигнала. Доброволец говорит, что при разных уровнях настройки чувствует то как бы ватные шарики, то волосы, то наждак.

Этот протез может служить основой для создания бионических протезов, которые действительно позволят человеку ощущать то, к чему он прикасается. Но до финального этапа еще далеко, хотя, как видим, уже есть все заявки на успех.

habrahabr.ru

donmigel_62: (кот - учёный)

Таблетка соли может стать началом революции в химии

Таблетка соли может стать началом революции в химии

Эксперименты по применению высокого давления к обычным веществам, в частности поваренной соли, неожиданно дали новые химические соединения, которые не должны существовать в соответствии с правилами из современных учебников химии. Исследование, проведенное на источнике рентгеновского излучения PETRA III немецкого синхротрона DESY, может открыть дорогу к более универсальному пониманию химии и созданию новых материалов и направлений в науке.



Международная исследовательская группа под руководством профессора Артема Оганова из Университета Стоуни Брук (государственный университет Нью-Йорк) и профессора Александра Гончарова из Института Карнеги опубликовала в издании Science статью о своем открытии в области химии. Ученые работали с поваренной солью (NaCl), которая является одним из наиболее изученных химических соединений. Соль имеет кристаллическую структуру и ее химический состав очень прост: один атом натрия (Na) и один атом хлора (Cl).


Локализация электронов в кубической структуре нового соединения NaCl3

Однако, эксперименты показали, что простота соли наблюдается лишь при обычных условиях окружающей среды, а в услояиях экстремальных могут появляться другие соединения натрия и хлора, которые «запрещены» классическими правилами химии. Например в соответствии с правилом октета, все химические элементы стремятся заполнить их внешнюю оболочку восемью электронами, так как валентная оболочка элемента полна и наиболее устойчива, если содержит 8 электронов. В частности эта устойчивость объясняет низкую химическую активность благородных газов. Натрий имеет один дополнительный электрон, а хлору наоборот – одного не хватает, поэтому натрий отдает один электрон хлору, в результате чего оба атома с внешней оболочкой, содержащей восемь электронов, формируют сильную ионную связь. Проще говоря, в обычных условиях поваренная соль выполняет правило октета и соответствует всем правилам классической химии.

Однако, когда ученые поместили кристаллы соли в зону высокого давления (200 000 атмосфер), а затем добавили дополнительные хлор или натрий, появились «невозможные» соединения, как Na3Cl и NaCl3. Более того, удалось найти и другие устойчивые соединения натрия и хлора, которые считались невозможными, поскольку требуют совершенно иной формы химической связи - с более высокой энергией, а природа всегда «предпочитает» связи низкоэнергетические.

Тем не менее, ученые создали данные соединения, причем они термодинамически стабильны, то есть при высоком давлении сохраняют свои свойства долгое время, а при обычном давлении – несколько минут. Это дает более широкий взгляд на химию, более того - Артем Оганов уверен, что это начало революции в химии.

«Мы обнаружили, что при давлениях, достижимых в лаборатории, получаются новые стабильные соединения, которые противоречат классическим правилам химии, - говорит Артем Оганов. - Если применить относительно небольшое давление в 200 тыс. атмосфер (давление в центре Земли составляет 3,6 млн. атмосфер), многое из того, что мы знаем из учебников химии перестает работать».

Одной из причин таких неожиданных открытий является тот факт, что вся современная химия тесно связана с условиями окружающей среды. Но на поверхности Земли эти условия совсем не такие, как в разных уголках Вселенной. Даже под землей, на большой глубине, условия совершенно другие и там, возможно, могут работать совершенно другие законы химии. Правила химии не такие строгие, как математические теоремы, и могут быть нарушены – достаточно найти условия, пускай и фантастические, кажущиеся невозможными.

На практике это означает, что возможно создание материалов с необычными свойствами, которые кажутся на первый взгляд абсурдными. Например среди созданных командой Артема Оганова соединений есть двумерные металлы, которые проводят электричество лишь вдоль слоев материала, но не поперек. Один из материалов, Na3Cl, имеет удивительную структуру. Он состоит из слоев NaCl и слоев чистого натрия, при этом слои NaCl выступают в качестве изоляторов, а слои чистого натрия проводят ток. Системы с подобной двумерной электропроводностью имеют большой потенциал в микроэлектронике.

Эксперименты с поваренной солью – это лишь начало длинного пути, на котором будет создано множество совершенно новых соединений. «Если даже простое химическое соединение, соль, способно превратиться в такие разнообразные вещества в условиях высокого давления, то и другие, вероятно, также на это способны, - объясняет Александр Гончаров. - Это может помочь ответить на многие важные вопросы, например, о начале развития планетарных ядер, а также поможет создать новые очень полезные материалы».

donmigel_62: (кот - учёный)
Оригинал взят у [livejournal.com profile] drugoi в Слово 2013 года — Tesla

Фотографии: © drugoi

23.12.2013, США | Главное событие автомобильного 2013 года умещается в пять букв — Tesla. Я думаю, что никто из тех, кто создавал компанию по производству электромобилей в Кремниевой долине, не мог предполагать такого ошеломляющего успеха, который обрушится на машину под скромным названием Model S. В чем здесь секрет? В личности Элона Маска — создателя PayPal и SpaceX, выбравшего, как оказалось, идеальную маркетинговую стратегию по созданию электромобиля именно премиум-класса? В потребности у молодых и успешных ездить на чем-то совершенно особенном, не подходящем ни под какие прежние стандарты? Почему эта революция удалась, несмотря на то, что электромобили существуют столько же, сколько автомобили вообще. Но до сих пор они никогда не покидали своей ниши забавных экзотических устройств, городских машинок для коротких поездок. А здесь вдруг появился сияющий красавец с салоном из кожи и дерева, 17-дюймовым экраном вместо панели управления, двигателем в 416 л.с. и пробегом на одной заправке в 250-300 миль. Это был триумф инжиниринга, выжавшего всё возможное из литий-ионных батарей и точный маркетинговый расчет на покупателя с деньгами и желанием быть на острие технического прогресса. Мало того, что Model S по краш-тестам показал превосходные, невероятные результаты, так автомобиль еще и стал самым быстрым серийным электромобилем в мире, обойдя по тестам американской National Electric Drag-Racing Association практически всех конкурентов. Этот автомобиль разгоняется до 100км/ч за 4,3 сек. Поэтому сейчас в США, чтобы купить Model S с батареей на 85 кВт/ч, нужно ждать своей очереди два месяца — завод выпускает по 20 000 машин в год и не успевает за спросом. В Норвегии, где Tesla стала самым продаваемым автомобилем в 2013 г. (продано 6000 штук), покупатели ждут своего заказа пять месяцев. Tesla активно строит сеть заправок на территории США, европейских стран и особенно в Норвегии. Будущее, безусловно, за такими автомобилями — эра ДВС и дизелей неминуемо закончится, а транспортные средства, которые используют электричество, станут нормой. Не так скоро, как хотелось бы, конечно, но всё к тому идет.

Вчера мы с Артемом из Dauria Aerospace приехали в автосалон Tesla в Пало-Альто, рядом со штаб-квартирой компании. Нам показали Model S и мы поездили на нём по округе, заехав по по пути в Tesla Motors Headquarters (на снимке вверху). Я сделал несколько фотографий автомобиля в салоне и во время тест-драйва.

Продолжение )

Profile

donmigel_62: (Default)
donmigel_62

March 2014

S M T W T F S
       1
2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 1819202122
23242526272829
3031     

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags