Новости мира

Как устроен бетон на микроскопическом уровне? Смешной вопрос, да? Но оказалось, что это не было известно, и завесу тайны только на днях приоткрыли ученые Массачусетского технологического института (США).

Итак, мы знаем, что бетон представляет собой искусственный строительный материал, получаемый в результате формования и затвердевания рационально подобранной и уплотнённой смеси, состоящей из вяжущего вещества — например, цемента, крупных и мелких заполнителей, а также воды. В ряде случаев он может иметь в составе специальные добавки, а также вовсе не содержать воды.

В современных городах бетон встречается на каждом шагу, но при этом учёные не вполне понимают, как эта смесь работает на микроскопическом уровне — несмотря на то, что мы строим из него огромные конструкции. До сих пор не было известно, является ли бетон однородным материалом, как металл или камень, или всё-таки совокупностью частиц, которые очень плотно соединяются между собой? На самом деле, всё немного сложнее.

Хотя строительный материал состоит из отдельных частиц, их распределение по размерам оказывается выполнено таким образом, что каждый отдельный промежуток между крупными частицами обязательно заполнен мелкими. Независимо от размера куска бетона, всегда найдутся частицы нужного размера, чтобы плотно закупорить все полости в нём. Так что бетон действительно можно рассматривать как единый комок материала.

Правда, есть одно но, пишет Popmech.ru, ссылаясь на пресс-релиз MIT. При всём этом бетон обладает подвижностью, которая позволяет ему перестраиваться в потенциально более совершенную конструкцию. Это явление со временем может привести к ползучести бетона, но зато понимание его микроскопической структуры позволит строителям придумывать смеси, исходя из необходимых параметров: твёрдости, эластичности, прочности и долговечности.

Мозг кролика впервые выдержал восстановление после специальной процедуры длительной заморозки. Это успешно продемонстрировали ученые из Калифорнии (США).

В своем эксперименте ученые заморозили головной мозг кролика до минус 135 градусов Цельсия. Перед охлаждением в сосудистую систему мозга животного ввели криопротектор, позволяющий главному органу нервной системы избежать разрушения в процессе заморозки и после выхода из нее.

Ученые продемонстрировали сохранение нервных связей в головном мозге после того, как он был разморожен, а криопротектор удален из органа. Работа ученых встретила широкое признание коллег, пишет Popmech.ru, ссылаясь на сообщение сайта Motherboard. В дальнейшем криобиологи планируют заморозить головной мозг более крупного животного, например свиньи.

Целью своих экспериментов, отчет о которых опубликован в журнале Cryobiology,  ученые называют восстановление работоспособности головного мозга крупных млекопитающих и их памяти после заморозки. Последнее биологи связывают с возможностью долгосрочного сохранения нейронных связей, которой мешает возникающее при заморозке обезвоживание.

1,125 терабит в секунду ― таков теперь мировой рекорд по передаче информации между одним передатчиком и приемником. Это достижение принадлежит ученым Великобритании.

Сначала представим, что значат эти цифры. Глава исследования, доктор Роберт Маэр, пишет в пресс-релизе: «Это почти в 50 000 раз больше 24 мегабит в секунду, то есть средней скорости широкополосной связи в Великобритании. Для примера, при той скорости передачи информации, которую мы достигли, все сезоны «Игры престолов» в HD-качестве можно скачать за одну секунду».

Устройство использует пятнадцать разных каналов для отправления данных, каждый из которых содержит оптический сигнал разной длины волны. Каждый канал модулируется отдельно, а потом все они комбинируются в единый сигнал — то, что исследователи назвали «суперканалом». На другом конце приемник с невероятно широкой пропускной способностью завершает конструкцию.

Обратимся снова к пресс-релизу и Роберту Маэру: «Использование приемников с высокой пропускной способностью позволяет нам получать весь суперканал разом… Тем не менее, это одновременно варьирует уровни производительности каждого оптического подканала, поэтому приходится уделять пристальное внимание оптимизации как формата модуляции, так и скорости передачи кодовых потоков каждого оптического канала, чтобы максимизировать уровень передачи информации. Подобный подход позволил нам достигнуть самой большой скорости передачи информации с использованием одного приемника, когда-либо зарегистрированной в истории».

Правда, замечает Popmech.ru, ссылаясь на Phys.org, есть одно «но»: в ходе экспериментов ученые напрямую соединяли передатчик с приемником. В следующий раз они будут устанавливать связь с помощью оптоволокна, из-за чего сигнал несколько исказится во время передачи. Так что до скачивания «Игры престолов» за одну секунду пройдет еще какое-то время.

Методику переработки макулатуры в невероятно легкий материал – аэрогель с высокими изолирующими свойствами разработали учёные Национального университета Сингапура.

Процесс удивительно прост: бумагу измельчают и смешивают с водой, добавляют полимерную смолу и полученную смесь тщательно перемешивают с помощью звука высокой частоты. Затем эту массу отстаивают и замораживают при -18 °C в течение 24 часов, подвергают сублимационной сушке при -98 °C в течение двух суток и отверждают в печи при 120 °C в течение трёх часов.

В результате получается целлюлозный аэрогель, непрозрачный и очень пористый, так как состоит на 98,2% из воздуха, а также гибкий и довольно крепкий.

Как сообщает Popmech.ru, цитируя информацию от Gizmag, аэрогель способен впитать, к примеру, сырой нефти в 90 раз больше своего сухого веса и 99% этой нефти можно потом отжать. Новый материал может быть эффективным утеплителем дома, защитной упаковкой, применяться в зимней одежде или даже в качестве абсорбирующего материала.

Зима – не лучшее время для мозга. В эту пору он и устает быстрее, и соображает хуже, чем при комфортной температуре. К такому выводу пришли ученые Льежского университета ( Бельгия).

Исследователи подвергли лабораторному эксперименту 28 здоровых молодых подопытных. В помещении, куда они были помещены на четыре с половиной дня, убрали все признаки, по которым можно было определить время года, какое сейчас время, а также испытуемых лишили контакта с внешним миром. Также участники эксперимента придерживались здорового режима сна до исследования, а потом прошли через циклы депривации сна и восстановления после в лаборатории.

Во время испытания, сообщает журнал Proceedings of the National Academy of Sciences, ученые наблюдали за активностью мозга подопытных, используя МРТ-сканы, когда участники выполняли задания, связанные с запоминанием и удержанием внимания. Потом эти же опыты с теми же участниками повторили в течение 12 месяцев в разные времена года.

По большей части показатели участников не менялись в течение года, но вот уровень мозговой активности изменялся вместе со временем года. Когда участники выполняли задачи на внимание, активность мозга резко возрастала летом и падала зимой. Когда же дело доходило до проверки памяти, то больше всего активности мозг проявлял осенью, а меньше всего — весной.

Конечно, исследование еще довольно небольшое и предварительное. Но Popmech.ru, ссылаясь на публикацию Scientific American, указывает, что полученные данные уже могут помочь людям с сезонными расстройствами настроения.

Даже с самыми хрупкими предметами способен обращаться робот, разработанный учеными Федеральной политехнической школы Лозанны (Швейцария).

Пара автоматизированных силиконовых «пальцев» уникального манипулятора использует для захвата объектов электроадгезию. Благодаря силам электростатического притяжения гибкие эластичные актуаторы прочно схватывают любые предметы, не повреждая их.

К «пальцам» подключены два электрода, которые генерируют статическое электричество, благодаря чему манипулятор может поднимать предметы в 80 раз тяжелее собственного веса, сообщает Popmech.ru, ссылаясь на информацию Phys.org.

Роботу оказалось вполне по силам аккуратно взять куриное яйцо или даже лист бумаги, а найти себе применение такой робот может во многих сферах.

Если мужчина становится отцом в 22-26 лет, у него сильно повышаются шансы не дожить до старости. К такому выводу пришли сотрудники Университета Хельсинки, которые провели специальные исследования.

Portrait of father with sons (3-6) — Image by © Patrick Lane/Corbis

Мысль проверить взаимосвязь между ранним отцовством и ранней смертностью возникла не на пустом месте – такие исследования уже проводились, и всякий раз вывод был тот же: молодые отцы умирают сравнительно молодыми. Чтобы это обнаружить, достаточно сравнить мужчин, которые обзавелись детьми в разном возрасте. Однако до сих пор в подобных работах сравнивали, грубо говоря, всех со всеми, так что всякий раз оставался неразрешённым вопрос, с чем именно связана повышенная смертность в среднем возрасте у некоторых мужчин – действительно ли с ранним отцовством, или же с какими-то генетическими факторами или особенностями окружающей среды, образа жизни и т. д.?

Описанную методологическую проблему попытались устранить финские исследователи: в качестве контрольной группы для сравнения они также взяли братьев молодых – и не очень молодых – отцов. В статье, опубликованной в Journal of Epidemiology & Community Health, авторы рассказали, что ими были использованы данные о 30 с половиной тысячах мужчин, родившихся между 1940 и 1950 годами: 15% из них стали отцами до 22 лет, 29% – в возрасте 22-24 лет, 18% – в возрасте 25-26 лет. У оставшихся дети появились в 27 лет и позже. За всеми ними наблюдали несколько лет, пока им не исполнилось 54 года. За это время умер каждый двадцатый мужчина: 21% смертей случился по сердечно-сосудистым причинам, ещё 16% – из-за алкоголя.

Оказалось, что те, кто стал отцом к 22 годам, умирают в среднем возрасте на 26% чаще тех, кто стал отцом немного позже, к 25-26 годам. Соответственно, 22-24-летние отцы доживают до старости на 14% реже тех же 25-26-летних. А вот дольше всех живут те, у кого дети появились между 30 и 44 годами – в среднем возрасте они умирают на 25% реже, чем 25-26-летние отцы. Но самое главное, что та же закономерность сохранялась и у братьев. То есть если один брат становился папой в 22 года, а другой – в 25-26 лет, то второй жил дольше.

Иными словами, взаимосвязь между ранним отцовством и относительно ранней смертностью в довольно большой степени не зависит от генетической программы и от условий, в которых человек рос. Число детей, район проживания, уровень образования, годы рождения самих молодых отцов на выявленный эффект также не влияли. Авторы работы полагают, что здесь имеет место не просто корреляция, а причинно-следственная связь, то есть что раннее отцовство действительно сокращает жизнь.

Однако всё-таки пока непонятно, какие именно факторы тут могут быть задействованы. Напрашивается, конечно, самое очевидное объяснение: ребёнок заставляет мужчину отказываться от карьерных планов и зарабатывать «здесь и сейчас», а это сказывается на здоровье как напрямую, так и через психологический стресс от накапливающейся неудовлетворённости жизнью и самим собой. Впрочем, чтобы подтвердить или опровергнуть такую гипотезу, потребуются дополнительные исследования, не столько медицинские, сколько социологические.

Здесь кое-кто может вспомнить о том, пишет LiveScience, что позднее отцовство, по некоторым данным, тоже ничего хорошего семье не сулит: если мужчина поздно заводит ребёнка, то возрастает вероятность того, что у его отпрыска начнутся психические отклонения, от аутизма до маниакально-депрессивного психоза. Однако в таких случаях речь идёт об очень возрастных мужчинах, которые заводят детей в 45-55 лет. С другой стороны, есть сведения, что чем старше мужчина, тем длиннее теломерные участки в хромосомах его сперматозоидов – в статье 2012 года в журнале PNAS исследователи из Северо-Западного университета  утверждают, что длинные теломеры от отцов «в возрасте» переходят к детям и даже внукам.

Теломерные участки на концах хромосом считаются важной частью биологических часов, отмеряющих время жизни организма; иными словами, получается, что чем в более зрелом возрасте мужчина стал отцом, тем дольше будут жить его потомки.

Петухи кукарекают по утрам в соответствии со своим положением в статусной иерархии: первыми объявляет о наступлении утра альфа-самец, а за ним следуют нижестоящие особи. Это выяснили японские ученые.

Чтобы выяснить, как петухи определяют, кто первым будет кукарекать утром, ученые провели серию экспериментов. Петухов разделили на несколько групп, члены которых дрались друг с другом за высшие места в иерархии самцов, а затем рассадили по отдельным клеткам. Оказалось, что первым всегда кукарекает альфа-самец, а остальные ждут его сигнала.

Когда доминантного самца убрали из помещения, первым по утрам кричал петух, занимающий второе по старшинству место. Порядок кукареканья оставался неизменным, даже когда альфа-самец подавал голос раньше или позже обычного.

Тот же коллектив японских биологов ранее открыл, что петухи начинают кукарекать не по солнечному свету, а ориентируясь исключительно на внутренние (биологические) часы. Новое исследование, пишет strf.ru, заставляет предположить, что занимающие подчиненное положение самцы подавляют свои естественные часы и терпеливо ждут, пока прокукарекает главный петух.

Изучить баланс жидкости в организме человека, длительное время пребывающего в невесомости, позволит российско-американский эксперимент Fluid Shift investigation на борту МКС. В рамках проекта один российский и один американский космонавты проведут на борту станции один год — гораздо больше, чем обычно. Это исследование поможет понять, как человеческое тело отреагирует на длительный перелет к Марсу, а также позволит испытать костюм для борьбы с негативными последствиями невесомости.

Эксперимент очень сложный, поскольку это комбинация из трех независимых исследований с одной общей целью. Главная задача  Fluid Shift investigation  — найти способ борьбы с воздействием невесомости на жидкость в организме. В условиях микрогравитации жидкость приливает к верхней части туловища, в итоге растет внутричерепное давление, что отрицательно сказывается на самочувствии и ухудшает зрение.

В ходе эксперимента планируется использование специального российского костюма «Чибис», который создает пониженное давление в нижней части туловища и таки образом устраняет эффект невесомости, заставляя жидкость опять прилить к нижним конечностям. Ученые полагают, что подобный костюм может помочь понизить внутричерепное давление и предупредить необратимое нарушение зрения. Без подобных устройств 30-месячная миссия к Марсу может серьезно пошатнуть здоровье ее участников.

Эксперимент предполагает регулярное измерение внутричерепного давления у космонавтов на борту МКС. Сделать это сложно, поскольку на Земле для этого обычно сверлят череп. К счастью, участники эксперимента на МКС обойдутся без этой неприятной и опасной процедуры.

На МКС планируют использовать новые технологии  неинвазивного контроля  внутричерепного давления, такие как  церебральный и кохлеарный датчик давления жидкости (CCFP) и отоакустическое выделение продуктов искажения (DPOAE). В будущем новые методики измерения найдут применение и в обычной медицинской практике на Земле. Также специалистам НАСА удалось создать компактную версию оптического когерентного томографа (ОКТ), который используется для контроля работы глаз и обычно представляет собой громоздкий стационарный прибор.

Fluid Shift investigation  — не только крупнейшее долгосрочное исследование на космической станции, но и одна из самых сложных технических операций в истории МКС. Дело в том, поясняет CNews.ru, что для исследования будет использоваться вакуумный костюм «Чибис», который находится в российском сегменте станции и не может быть перемещен. Поэтому экипажу МКС придется перенести американское оборудование в российский служебный модуль «Звезда», где находится костюм. В стесненных условиях станции сделать это непросто, к тому же оборудование из России и США имеет разные физические интерфейсы.

Алмазы нового, ранее не встречавшегося типа обнаружены в застывшей лаве Толбачинского извержения 2012–2013 годов. Они так и были названы – толбачинские алмазы. По мнению ученых Санкт-Петербургского государственного горного института им. Г.В.Плеханова, камчатского Института вулканологии и сейсмологии и Института геологии Коми НЦ РАН, эти уникальные алмазы образовались не в магматическом расплаве, а в вулканических газах в результате шоковой кристаллизации под действием грозовых электрических разрядов.

Извержение в горном массиве Плоский Толбачик на Камчатке, начавшееся 27 декабря 2012 года и закончившееся 9 октября 2013 года, относится к категории трещинных извержений, когда лава изливается не из кратера вулкана, а из системы параллельных и пересекающихся трещин на его склонах. Всего в истории до 2012 года было шесть крупных извержений такого типа.

На сегодняшний день из небольших проб застывшей вулканической лавы извлечено уже несколько сотен алмазов. По размерам они достаточно крупные для лавовых пород: от 250 до 700 микрометров. Все эти факты позволили геологам сделать пока острожный вывод о том, что, по крайней мере, некоторые лавовые продукты Толбачика являются алмазоносными.

Под микроскопом по внешнему виду и форме кристаллов алмазы были настолько похожи на синтетические, что на первый взгляд их можно было принять за искусственные. Но это были настоящие алмазы, которые, тем не менее, отличались от всех ранее известных разновидностей драгоценного камня по большинству минеролого-геохимических характеристик – от температуры сгорания до состава микропримесей.

Все эти отличия заставляют выделить алмазы из лавы на склонах Плоского Толбачика в неизвестный ранее тип – толбачинский. Они образовались не из расплава, а из вулканических углеводородсодержащих газов в результате стимулированной шоком кристаллизации. Можно предположить, что в качестве шок-фактора выступили грозовые электрические разряды.

Впрочем, это даже не предположение. Еще в 1964 г. во Франции был запатентован способ получения алмазов из газа с использованием сильного электрического разряда. Не исключено, пишет сайт Минобрнауки России, что российские геологи нашли в толбачинской лаве естественный аналог французских синтетических алмазов.