Что нового в фундаментальной науке?

Ученый пояснил, что как только на Большом адронном коллайдере был открыт знаменитый бозон Хиггса, в ЦЕРНе задумались о строительстве новых перспективных установок. В 2014 году там стартовала программа FCC – амбициозный проект создания "коллайдера будущего" с периметром в 100 километров, в то время как окружность Большого адронного коллайдера – около 30 километров.

"Это беспрецедентная установка для изучения физики микромира, такой в истории Земли еще не было. Нам этот проект показался очень интересным, и мы решили предложить в ЦЕРН свой проект. Какое-то время он существовал вместе с тем, что предложили наши коллеги в ЦЕРНе, а в этом году именно наш вариант принят как базовый. Дальше именно этот вариант будет развиваться", — заявил Левичев.

Он отметил, что, по планам ЦЕРНа, к 2018 году должен быть готов полноценный концептуальный проект, на основе которого затем будет принято окончательное решение, будет ли этот масштабный проект реализован.

Ученый объяснил, что весь будущий проект является комплексом коллайдеров. Первая очередь – электрон-позитронный коллайдер с максимальной энергией в одном пучке 175 ГэВ (гигаэлектронвольт). Он предназначен для изучения свойств бозона Хиггса, но главная задача – создать инфраструктуру (тоннель и другие сложные инженерные сооружения), которые затем будут использоваться протон-протонным коллайдером с тем же периметром, но уже энергией в одном пучке 50 ТэВ (тераэлектронвольт), недостижимой в настоящее время.

"Согласно последнему сообщению из ЦЕРНа, есть указание на возможное обнаружение за пределами Т-кварка новой частицы. Это говорит о том, что коллайдеры на сверхвысокую энергию могут быть очень интересны. То есть там, где еще не ступала нога человека, есть новая физика", — сказал ученый.

Левичев добавил, что ЦЕРН принял за основу именно проект Института ядерной физики, так как сибирские ученые применили и уже опробовали на своих коллайдерах новаторский метод встречи пучков Crabwaist, который позволяет увеличить производительность (светимость) коллайдера примерно в 100 раз по сравнению с традиционным методом.

"Поскольку мы досконально этот эффект изучили, то тут же пришла идея применить его для этой большой машины, и на удивление он очень хорошо подошел. Потребовалось какое-то время, чтобы наших коллег из ЦЕРНа убедить, что это будет работать. В конце концов, они согласились, что это даст серьезное увеличение производительности и имеет смысл это использовать", — рассказал ученый.

"В Бронзовом веке Европу захлестнула целая волна геномных изменений, которая прошла по всей ее протяженности, от понтийских степей у Черного моря и до самого западного ее острова. Высокая степень этих изменений в Ирландии заставляет нас задуматься о других переменах, в частности, о появлении на острове языка, послужившего предком для западно-кельтских языков", — заявил Дэн Брэдли (Dan Bradley) из Тринити-колледжа в Дублине (Ирландия).

Брэдли и его коллеги установили родство между древними жителями Причерноморья и современными ирландцами, восстановив и расшифровав ДНК древней ирландки, жившей на территории острова 5,2 тысячи лет назад, и трех мужчин, живших в Ирландии заметно позже, примерно 4 тысячи лет назад.

Останки женщины и одного из мужчин сохранились достаточно неплохо, что позволило генетикам восстановить их геном с достаточно высокой точностью для "ископаемой" ДНК – каждый сегмент их был прочитан по 10 раз.

Это позволило ученым сделать крайне важное сравнение – проследить за тем, как менялась архитектура ДНК ирландцев в добронзовый период, что произошло с ними после открытия металлургии и сравнить геномы древних и современных жителей острова. Расшифровка этой ДНК и ее сравнение с другими образцами древних геномов раскрыла несколько крайне интересных деталей из жизни древних жителей всей Европы в целом.

К примеру, первые фермеры острова, к числу которых принадлежала женщина, были почти поголовно мигрантами с Ближнего Востока – Брэдли и его коллегам почти не удалось найти следов охотников-собирателей, первых жителей Европы, которые должны были жить в Ирландии до пришествия новых племен людей примерно 10-12 тысяч лет назад.

Эти люди были совершенно не похожи на современных ирландцев – они обладали смуглой кожей, карими глазами, темными волосами и прочими признаками типично южных народов Старого Света. В свою очередь, эти ближневосточные племена были почти так же сильно вытеснены и заменены новыми "пришельцами" – людьми из причерноморских и прикаспийских степей.

Эти племена, носители так называемой ямной культуры, привезли с собой на "изумрудный остров" голубые глаза, светлые и рыжие волосы, "ирландский" вариант мужской Y-хромосомы. Кроме того, черноморско-каспийские народы принесли необычную мутацию в гене C282Y, появление которой приводит к развитию гемохроматоза – нарушениям в выводе железа из организма, от чего особенно часто страдают ирландцы сегодня.

Все это, и в особенности мутация в C282Y, говорит в пользу того, что ближайшими родичами потомков кельтов в Ирландии, Шотландии и Уэльса являются не западно-европейские народы, а те степные индо-европейские племена, которые жили в степях Причерноморья 4-5 тысяч лет назад.

Соответствующее заявление было сделано в четверг министерством образования, культуры, спорта, науки и технологий Японии, сообщило агентство Киодо. Создатели элемента в случае официального признания имеют право дать ему название. Скорее всего, 113-й элемент будет назван "японием". Он станет первым "японским" элементом в таблице Менделеева.

Борьба за звание "первооткрывателя" 113-го элемента ведется уже более 10 лет между японскими учеными и российско-американской группой ученых. Доказательства и материалы исследований по синтезу 113-го элемента на протяжении всего этого времени изучались международными организациями.

В сентябре 2004 года японские ученые во главе с Косукэ Моритой синтезировали 113-й элемент, разогнав на ускорителе и столкнув цинк-30 и висмут-83. В результате им удалось зафиксировать три цепочки распада, соответствующие событию рождения 113-го элемента в 2004, 2005 и 2012 годах.

В свою очередь, в феврале 2004 года в Дубне российско-американская группа ученых объявила о создании 113-го элемента в процессе синтеза 115-го элемента и предложила назвать его беккерелием. Однако Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) посчитал недостаточными доказательства того, что был создан именно 113-й элемент.

В природе не существует элементов тяжелее урана, то есть с атомными номерами (числом протонов в ядре атома) больше 92. Их получают путем искусственного синтеза.

"Полученные нами результаты показывают, что самые базовые представления о чтении появляются у детей поразительно рано. Опираясь на эти данные, теперь мы сможем оценивать в очень раннем возрасте, какие дети будут преуспевать при обучении чтению, а кому потребуется дополнительная помощь", — заявила Ребекка Трейман (Rebecca Treiman) из университета Вашингтона в Сент-Луисе (США).

Трейман и ее коллеги пришли к выводу, что детей можно и нужно начинать учить чтению в три года, наблюдая за поведением и развитием умственных способностей свыше ста детсадовцев в возрасте от трех до пяти лет, которых до этого родители ни разу не пытались научить читать и писать.

Эти эксперименты были достаточно простыми – ученые показывали детям фотографии слов и схематические картинки, на которых была изображены собаки, часть из которых была подписана словом "собака" (dog по-английски). Показывая очередную картинку ребенку, экспериментаторы читали слово, написанное на карточке, а через некоторое время показывали эти картинки им еще раз и просили назвать, какое слово написано на фотографии.

В некоторых случаях психологи "ошибались" и говорили не "собака", а "щенок" (puppy). Сравнивая то, как часто дети повторяли эту ошибку экспериментатора, смотря на чистые слова и на подписанные картинки, авторы статьи пытались понять, ассоциируют ли дети определенное значение с конкретными словами.

Иными словами, Трейман и ее единомышленники, проверяли, понимает ли ребенок, что слово "собака" обозначает исключительно собаку, а не собаку и щенка одновременно, как это делает схематический рисунок пса.

Как показал этот опыт, дети даже в возрасте трех лет способны осознавать это различие, что говорит о том, что они понимают, что такое символ и какую роль они играют в письменной речи. Подобные результаты, как считает Трейман, говорят в пользу того, что детей можно и следует учить читать в самом раннем возрасте – это даст родителям и воспитателям больше времени на понимание того, отстает ли их ребенок или подопечные в своем развитии от сверстников.

Вчера вечером российский астроном Константин Батыгин и его американский коллега Майкл Браун объявили о том, что им удалось вычислить положение загадочной "планеты икс" – девятой, или десятой, если считать Плутон, — планеты Солнечной системы, удаленной от Солнца на 41 миллиард километров и весящей в 10 раз больше, чем Земля.

"Хотя изначально мы были довольно скептично настроены, когда мы нашли намеки на существование еще одной планеты в поясе Койпера, мы продолжили изучать ее предполагаемую орбиту. Со временем мы стали все более уверенными в том, что она действительно существует. Впервые за последние 150 лет у нас есть реальные доказательства того, что мы полностью завершили "перепись" планет Солнечной системы", — заявил Батыгин, чьи слова приводит пресс-служба журнала.

Это открытие, как рассказывают Батыгин и Браун, было во многом совершено благодаря открытию двух других сверхдалеких "жителей" Солнечной системы – карликовых планет 2012 VP113 и V774104, сопоставимых по размеру с Плутоном и удаленных от Солнца примерно на 12-15 миллиардов километров.

Обе эти планеты были открыты Чадом Трухильо (Chad Trujillo) из обсерватории Джемини на Гавайских островах (США), учеником Брауна, который после их открытия поделился со своим учителем и Батыгиным своими наблюдениями, указывавшими на странности в движении "Байдена", как назвали 2012 VP113, и целого ряда других объектов Койпера.

Анализ орбит этих объектов показал, что на них всех действует некое крупное небесное тело, заставляющее орбиты этих небольших карликовых планет и астероидов вытягиваться в определенном направлении, одинаковым как минимум, для шести объектов из того списка, который представил Трухильо. Кроме того, орбиты этих объектов были наклонены к плоскости эклиптики под одинаковым углом – примерно 30%.

Подобное "совпадение", как объясняют ученые, подобно тому, если бы стрелки часов, движущиеся с разной скоростью, указывали на одну и ту же минуту в любой момент, когда вы на них смотрите. Вероятность подобного исхода событий составляет 0,007%, что говорит о том, что орбиты "жителей" пояса Койпера не были вытянуты случайно – ими "дирижировала" некая крупная планета, расположенная далеко за орбитой Плутона.

Расчеты, проведенные Батыгиным, показывают, что это однозначно "настоящая" планета – ее масса в 5 тысяч раз больше, чем у Плутона, а это, скорее всего, означает, что она является газовым гигантом наподобие Нептуна. Год на ней длится около 15 тысяч лет.

Она вращается по необычной орбите – ее перигелий, точка максимального сближения с Солнцем, находится на той "стороне" Солнечной системы, где находится афелий – точка максимального удаления – для всех остальных планет.

Подобная орбита парадоксальным образом стабилизирует пояс Койпера, не давая его объектам сталкиваться друг с другом. Пока эту планету астрономам не удалось увидеть из-за ее удаленности от Солнца, однако Батыгин и Браун считают, что это удастся сделать в ближайшие 5 лет, когда ее орбита будет просчитана более точно.

"Мы раскрыли совершенно новую страницу в истории человечества, которая рассказывает нам о том, что почти вся Европа была заново заселена в конце последнего ледникового периода. У нас почти не было генетических данных, относящихся к этому периоду, и поэтому мы почти ничего не знали о том, что происходило с первыми жителями Европы", — заявил Йоханнес Краузе (Johannes Krause) из Института эволюционной антропологии в Лейпциге (Германия).

Краузе и его коллеги пришли к такому выводу, "воскресив" и прочитав обрывки древней ДНК человека, извлеченной из образцов костей и зубов 35 кроманьонцев, чьи останки были недавно найдены в Бельгии, Чехии, Румынии и в Италии.

Ученых интересовала так называемая митохондриальная ДНК – небольшой сегмент генома, содержащийся в "энергостанциях" клетки, митохондриях. Эта ДНК передается вместе с митохондриями от матери к ее детям, что позволяет устанавливать родственные связи между популяциями людей и использовать мтДНК для изучения истории их миграций.

Сегодня, как отмечает Краузе, существует две больших группы мтДНК – гаплогруппа М, носителями которой являются народы Азии и индейцы Нового Света, и гаплогруппа N, к которой относятся европейские народы и их потомки, но при этом она встречается и среди азиатских народов.

Наличие этих гаплогрупп долгое время заставляло ученых считать, что человечество мигрировало из Африки "волнами" – сначала ее покинули предки индейцев и азиатов, и лишь потом, после остановки на Ближнем Востоке, где гаплогруппа М исчезла из популяции будущих европейцев, человек колонизировал Европу.

Анализ, проведенный Краузе и его коллегами, показывает, что все происходило иначе. ДНК древних людей, живших в Европе до наступления последнего ледникового периода, который начался 24 тысячи лет назад и закончился 11 тысяч лет назад, на самом деле содержит и следы гаплогруппы М, и ряда других гаплогрупп – U5, R – которых сегодня в Европе просто не существует, кроме северных районов Скандинавии и России.

Почти все эти гаплогруппы исчезли с наступлением оледенения, в результате, как считают ученые, резкого сокращения в численности населения и вынужденной миграции на юг под давлением наступающих льдов.

Примерно 14,5 тысяч лет назад, когда льды начали отступать, последние остатки охотников собирателей по каким-то причинам полностью исчезли, уступив место новым "пришельцам". Ими могли быть как новые мигранты с Ближнего Востока, так и "северные евразийцы" и прочие популяции кроманьонцев, "перезимовавшие" ледниковый период на севере Европы.

Это таинственное исчезновение первых европейцев и присутствие гаплогруппы М в регионе говорит о том, как считает Краузе, что человечество покидало Африку не волнами, мигрируя в разные части Старого и Нового Света, а одновременно. Это, если верить данным по мелким мутациям в мтДНК, произошло примерно 55 тысяч лет назад, что вполне укладывается в археологические свидетельства о первых миграциях людей, заключают ученые.

"По нашим оценкам в этом слое содержится примерно в 8-10 раз больше кислорода, чем в атмосфере Земли. Это было большим сюрпризом для нас, и мы пока не знаем, что происходит с этими "кислородными реками" в недрах планеты", — заявила Елена Быкова из университета Байрейта (Германия).

Быкова и ее коллеги нашли неожиданный источник и скопление кислорода в недрах Земли, наблюдая за тем, как ведут себя различные виды оксида железа, одного из основных компонентов глубинных пород, при разных температурах и давлениях.

Как объясняют ученые, в нормальных условиях оксид железа в породах Земли представляет собой гематит – соединение из двух атомов железа и трех атомов кислорода. В последние годы, по словам Быковой, химики и физики открыли несколько новых "версий" оксида железа, которые формируются при высоких давлениях и температурах и содержат в себе экзотическое число атомов — Fe4O5, Fe5O6, или к примеру, Fe13O19.

Авторы статьи выяснили, что этим список оксидов железа не ограничивается, проследив за тем, как ведут себя гематит и его "магнитный" тезка магнетит, Fe3O4, в условиях, приближенных к ядру и мантии Земли, сжав их при помощи лазерных "тисков" PETRA III до давления, превышающего атмосферное в 670 тысяч раз.

Эта операция привела к разложению гематита и формированию нового экзотического оксида железа, Fe5O7, при давлениях и температурах, соответствующим глубине в 1500 километров. Дальнейшее сжатие привело к формированию еще одного неизвестного оксида, Fe25O32. И то и другое, как рассказывают исследователи, привело к выбросу огромной массы кислорода, который на такой глубине и при таком давлении превращается не в газ, а в жидкость.

Потоки этой жидкости, по мнению Быковой и ее коллег, часто текут через мантию в тех ее точках, где залежи магнетита и гематита, сформировавшиеся на дне моря, "текут" вместе с остальной материей мантии и коры по направлению к ядру Земли.

Судьба этого кислорода остается неизвестной – данные кислородные "реки" могут в равной степени как взаимодействовать с окружающими породами и окислять их, так и подниматься в более высокие слои мантии и даже выше.

В любом случае, присутствие кислорода, как отмечает Максим Быков, один из других авторов статьи, говорит о том, что в недрах Земли могут происходить сложнейшие и активнейшие химические процессы, о существовании которых мы пока не знаем, и которые могут влиять не только на геохимию, но и на климат и состояние атмосферы планеты.