Sierpień 2018

Eksperyment ALPHA w CERN przybliżył nas do zrozumienia różnic między materią a antymaterią

Fizycy po raz pierwszy zaobserwowali przejście Lyman-alfa w atomie antywodoru. Odkrycia dokonano dzięki eksperymentowi ALPHA w CERN, które pozwoli nam zrozumieć różnice w zachowaniu materii i antymaterii. Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Nature.

 

Przejście Lyman-alfa (1S-2P) to jedno z kilku przejść elektronów w serii Lymana, które zostały odkryte w atomie wodoru przez fizyka Theodora Lymana na początku XX wieku. Przejście to następuje, gdy elektron przeskakuje z poziomu najniższej energii (1S) do poziomu wyższej energii (2P), a następnie znów wraca do poziomu 1S i emituje foton o długości fali 121,6 nanometrów.

 

Przejście Lyman-alfa jest wyjątkowe. W astronomii pozwala badać ośrodek międzygalaktyczny oraz testować modele kosmologiczne. Z kolei w badaniach nad antymaterią może pozwolić na precyzyjne pomiary reakcji antywodoru na światło i grawitację. Wykrycie nawet niewielkiej różnicy w zachowaniu między antymaterią a materią naruszyłoby podstawy Modelu Standardowego fizyki cząstek elementarnych i być może pozwoliłoby wyjaśnić, dlaczego widzialny Wszechświat składa się praktycznie w całości z materii, choć równe ilości antymaterii powinny powstać w Wielkim Wybuchu.

Naukowcy pracujący przy eksperymencie ALPHA w CERN stworzyli atomy antywodoru, korzystając z antyprotonów, które związano z pozytonami, pochodzącymi z sodu-22. Atomy antywodoru zatrzymano w pułapce magnetycznej, aby nie dopuścić do kontaktu z materią, co doprowadziłoby do ich anihilacji, a następnie podświetlono je laserem żeby zmierzyć ich charakterystykę widmową.

 

Badacze już wcześniej zastosowali tę technikę dla zmierzenia przejścia 1S-2S. Teraz używając tego samego podejścia i długości fali 121,6 nanometrów i okolic, eksperyment ALPHA wykrył przejście Lyman-alfa w antywodorze i zmierzył jego częstotliwość z dokładnością kilku części na sto milionów, uzyskując dobrą zgodność z równowartością przejścia w wodorze.

Źródło: CERN

Choć precyzja nie była tak wysoka, jak w przypadku wodoru, naukowcy wykonali wielki technologiczny krok w kierunku zastosowania przejścia Lyman-alfa do schładzania dużych próbek antywodoru przy użyciu techniki schładzania laserem. Próbki te pozwoliłyby badaczom zwiększyć precyzję tego i innych pomiarów antywodoru do poziomu, przy którym jakiekolwiek różnice między zachowaniem wodoru i antywodoru stałyby się zauważalne.

 

Naukowcy nie ukrywają podekscytowania wynikami swoich prac. Przejście Lyman-alfa jest bardzo trudne do zbadania nawet przy wodorze, ale udało się tego dokonać dzięki pułapkowaniu i utrzymaniu dużej ilości atomów antywodoru przez kilka godzin oraz przy zastosowaniu pulsacyjnego źródła światła. Kolejnym etapem badań będzie zastosowanie techniki chłodzenia laserem, które będzie przełomem w dziedzinie spektroskopii precyzyjnej i pomiarów grawitacji.

 

Zainteresowanych zachęcamy do wirtualnej wycieczki 360° po eksperymencie ATLAS.

 

Źródła:

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0435-1

https://press.cern/update/2018/08/alpha-experiment-takes-antimatter-new-level


Archeolodzy odnaleźli niezwykłą skamielinę, która potwierdza, że żółwie żyły kiedyś bez skorupy

Naukowcy znaleźli nowe dowody potwierdzające, że żółwie żyły kiedyś bez skorupy. Odkrycia dokonano dzięki gigantycznej skamielinie, która liczy 228 milionów lat. Znaleziono ją w prowincji Guizhou w południowo-zachodnich Chinach. Starożytny gad otrzymał nazwę Eorhynchochelys sinensis.

 

Nicholas Fraser, doktor nauk przyrodniczych w Muzeum Narodowym Szkocji w Edynburgu powiedział, że szczątki przypominały żółwia, lecz nie posiadały wewnętrznej, ani zewnętrznej części skorupy. Zwierzę posiadało również bardzo charakterystyczny dziób.

 

Skorupa ma za zadanie chronić ciało żółwia, a także może pomóc im w funkcjonowaniu pod wodą. Dzieje się tak, ponieważ magazynuje ona potas i magnez, które mogą chronić żółwia przed nagromadzeniem się kwasu mlekowego w jego ciele.

Źródło: Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology

Starożytne zwierzę posiadało około 50 kości, włącznie z żebrami, kościami barkowymi i kręgami połączonymi ze sobą, tworząc twardą warstwę zewnętrzną. To, jak ewoluowała skorupa żółwia, od lat interesowało naukowców. Wiele skamielin prymitywnych żółwi posiada kompletne skorupy.

Źródło: Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology

Najstarszy dotychczas znany żółw nosił nazwę Odontochelys, miał w pełni uformowaną skorupę na dolnej części ciała, znaną jako plastron, jednak nie posiadał kości pokrywającej wierzch ciała, czyli pancerza. Naukowcy twierdzą, że nowe odkrycie przybliża poznanie dokładnej ewolucji skorupy żółwia. Dr Fraser dodał: „Czekamy na kolejną skamielinę, aby zobaczyć, czego się dowiemy.”

 


Naukowcy odkryli metodę wytwarzania uniwersalnej krwi do transfuzji

Badacze z Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej zidentyfikowali nowe grupy enzymów, które pozwalają przekształcić dowolną grupę krwi w tzw. krew uniwersalną. To oznacza, że w przyszłości każda krew będzie nadawała się do transfuzji i nie będzie to niosło ze sobą żadnego zagrożenia. Wystarczy, że zwyczajnie zmienimy grupę krwi.

 

Typy krwi rozróżniamy na podstawie obecności antygenów, znajdujących się na powierzchni czerwonych krwinek. Grupa krwi A posiada antygen A, grupa krwi B zawiera antygen B, typ AB zawiera oba antygeny, natomiast grupa krwi 0 nie posiada żadnego z nich. Aby można było wykonać bezpieczną transfuzję, grupa krwi dawcy i biorcy musi być taka sama. Ewentualnie dawca może zapewnić biorcy grupę krwi 0.

 

Jeśli chcemy uzyskać krew uniwersalną, należy usunąć z niej antygeny. W przeszłości, naukowcy próbowali tego dokonać z pomocą różnych enzymów, jednak dotychczas nie udało się odnaleźć takiego, który robiłby to bezpiecznie i skutecznie. Przełomu w tej kwestii dokonał zespół z Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej, któremu przewodził profesor chemii Stephen Withers.

Naukowcy odnaleźli odpowiednie enzymy w ludzkim przewodzie pokarmowym, gdzie rozrywają cząsteczki cukru. Sklonowano więc odpowiednią ilość tych enzymów, przeprowadzono badania i odkryto, że na tej samej zasadzie potrafią one oddzielać antygeny od powierzchni czerwonych krwinek. W ten sposób uzyskano „narzędzie”, które jest aż 30 razy skuteczniejsze od poprzednich rozwiązań.

 

Jest to bardzo ważne odkrycie, ponieważ może ono zapewnić możliwość dostosowywania dowolnej grupy krwi dla dawcy bez jakiegokolwiek ryzyka. Naukowcy będą prowadzić badania, aby upewnić się, czy w wyniku konwersji nie pojawią się jakieś skutki uboczne. W tym czasie ubiegają się o patent. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, odbędą się kolejne testy na większą skalę w ramach przygotowań do testów klinicznych.

 


Studenci zbudowali drona, który zasilany jest wyłącznie panelami słonecznymi

Drony i fotowoltaika stają się coraz popularniejsze. Co otrzymamy, gdy połączymy te dwie rzeczy w jedną? Oczywiście będzie to dron zasilany energią słoneczną. Studenci z Narodowego Uniwersytetu Singapuru zbudowali właśnie taką maszynę.

 

Prototypowy kwadokopter został wykonany z lekkich materiałów i umieszczono na nim 148 ogniw słonecznych, które są jedynym źródłem zasilania. Co ciekawe, dron nie został wyposażony w baterię, ani żadne inne urządzenie pozwalające magazynować energię.

 

Podczas testów, bezzałogowiec ważący zaledwie 2,6 kg wzbił się w powietrze na wysokość 10 metrów. Jednak maszyna może latać praktycznie bez końca, oczywiście dopóki dron ma dostęp do światła słonecznego.

Opracowany przez studentów z Singapuru dron jest sterowany zdalnie, ale można również uruchomić tryb autonomiczny dzięki zainstalowanemu systemowi GPS. Ostatecznie bezzałogowiec może także otrzymać baterię, dzięki czemu mógłby gromadzić energię i latać nawet przy braku dostępu do promieni słonecznych.

 

Takie urządzenie posiada całkiem ciekawe zastosowania. Dron można wykorzystać np. jako latający panel solarny, który zapewniałby energię elektryczną do różnych celów. Zespół studentów zamierza rozwijać tę koncepcję i chce skomercjalizować swój wynalazek.

 


We Francji powstał największy park ciemnego nieba w Europie

W południowej Francji otwarto nowy rezerwat ciemnego nieba. Utworzono go w Parku Narodowym Sewennów, który jest jednym z najbardziej znanych francuskich parków narodowych. Jest to zarazem największy rezerwat ciemnego nieba w całej Europie.

 

Rezerwaty ciemnego nieba to nic innego, jak specjalnie wyznaczone obszary terenu, będące pod ochroną przed zanieczyszczeniem światła. Są to parki, w których próbuje się zachować ciemność poprzez eliminowanie sztucznego światła. W wyznaczonych środowiskach mogą żyć zwierzęta prowadzące nocy tryb życia, którym może grozić wyginięcie w nadmiernie oświetlonym środowisku. Natomiast dla ludzi, są to idealne miejsca do prowadzenia obserwacji astronomicznych.

Już w 2013 roku zdecydowano o ochronie francuskiego Parku Narodowego Sewennów przed zanieczyszczeniem światła. Aby dostosować ten teren do wymogów, należy przede wszystkim zainstalować nowe oświetlenie zewnętrzne, żeby zmniejszyć poziom jasności nocnego nieba. Zadanie jest jednak nieco trudne do zrealizowania, ponieważ park znajduje się na terenach ponad 100 gmin, a niektóre z nich nie przeznaczają wystarczającej kwoty pieniędzy na modernizację.

 

Władze parku zwróciły się jednak do Międzynarodowego Związku Ciemnego Nieba (IDA). Odtąd Park Narodowy Sewennów został uznany za rezerwat ciemnego nieba, ale organizacja dała władzom 3 lata na realizację projektu.

Park Narodowy Sewennów to już drugi francuski rezerwat ciemnego nieba. Kolejny znajduje się w Pic du Midi de Bigorre we francuskiej części Pirenejów. Na całym świecie powstało mnóstwo takich rezerwatów, w których można oglądać piękno nocnego nieba. Również w Polsce mamy dwa takie miejsca – jeden park nocnego nieba powstał w Bieszczadach, drugi natomiast można znaleźć w Górach Izerskich.

 


Sztuczna siatkówka z grafenu może zrewolucjonizować leczenie ślepoty

Międzynarodowy zespół badaczy użył grafenu, aby stworzyć sztuczną siatkówkę. Niezwykły wynalazek może zrewolucjonizować współczesną okulistykę i dać szansę na odzyskanie wzroku przez osoby niewidome.

 

Siatkówka to warstwa wrażliwych na światło komórek w tylnej części oka, które są odpowiedzialne za przetwarzanie obrazów w impulsy nerwowe. Widzenie nie jest więc możliwe bez odpowiednio funkcjonującej siatkówki.

 

Korzystając z połączenia grafenu, dwusiarczku molibdenu, złota, tlenku glinu i azotanu krzemu, naukowcy z Uniwersytetu Teksańskiego i Uniwersytetu Narodowego w Seulu skonstruowali sztuczną siatkówkę, która idealnie dopasowuje się do oka.

Na podstawie badań przeprowadzonych w laboratorium ustalono, że sztuczna siatkówka jest zarówno biokompatybilna oraz jest zdolna naśladować cechy ludzkiego oka.

 

Obecnie miliony ludzi cierpią na choroby siatkówki. Dotychczasowym rozwiązaniem były implanty, jednak nie działają one odpowiednio, są kruche i mogą uszkadzać tkankę oka. Nowe rozwiązanie może okazać się prawdziwym przełomem, który pomoże wielu osobom odzyskać wzrok.

 


Naukowcy odkryli lód na biegunach Księżyca

Zamiast podejmować się próby kolonizacji odległego Marsa, zdecydowanie powinniśmy skupić się na Księżycu. Jest znacznie bliżej, a najnowsze wyniki badań potwierdzają, że na biegunach naszego naturalnego satelity znajduje się lód wodny. Odkrycie z całą pewnością pomoże w utworzeniu pierwszej księżycowej kolonii.

 

Zespół naukowców posłużył się danymi, które pozyskał instrument Moon Mineralogy Mapper (M3) agencji NASA. Znajdował się on na pokładzie indyjskiej sondy kosmicznej Chandrayaan-1, która prowadziła badania z orbity księżycowej w latach 2008-2009.

Źródło: NASA

Analiza tych danych wykazała, że na biegunach Księżyca rozpowszechniony jest lód wodny, który skrywa się głównie w kraterach uderzeniowych. Materiały zdobyte dzięki instrumentowi M3 wskazują na regiony, które odbijają promienie słoneczne i udało się również sprawdzić, w jakim stopniu cząsteczki zawarte w lodzie wodnym absorbują promieniowanie podczerwone.

Źródło: NASA

Poprzednie obserwacje nie pozwoliły jednoznacznie stwierdzić, czy na księżycowych biegunach faktycznie znajduje się lód wodny. Naukowcy twierdzą, że najnowsze dowody rozwiewają wszelkie wątpliwości.

 

Jest to bardzo dobra informacja dla zwolenników kolonizacji Księżyca. Obecność wody w formie lodu tylko ułatwi zbudowanie pierwszych osad ludzkich na Srebrnym Globie. Kolonizatorzy będą mogli wykorzystać zawarty w lodzie tlen i wodór do produkcji paliwa, lub z pomocą przyszłych zaawansowanych technologii wytwarzać wodę zdatną do picia.

 

Źródła:

https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7218

http://www.pnas.org/content/early/2018/08/14/1802345115


Rozpoczęto prace nad Gigantycznym Teleskopem Magellana. Jego budowa potrwa wiele lat

Prace nad nowym Gigantycznym Teleskopem Magellana (GMT) weszły w najważniejszą fazę. W Obserwatorium Las Campanas w chilijskich Andach zaczęto niedawno wykopywać skały celem wyłożenia fundamentów dla tej konstrukcji. Niestety minie wiele lat, zanim naukowcy uruchomią nową aparaturę.

 

W pierwszej kolejności należy wykopać skały, aby powstał dół o głębokości około 7 metrów. Prace powinny zająć pięć miesięcy. Następnie wylane zostaną fundamenty. Gigantyczny Teleskop Magellana będzie składał się z siedmiu wielkich zwierciadeł, a każde z nich będzie posiadać średnicę ponad 8,4 metra oraz masę około 20 ton. W ten sposób uzyska się jedno wielkie zwierciadło o średnicy 24,5 metra.

Źródło: GMTO Corporation

Warty miliard dolarów Gigantyczny Teleskop Magellana pozwoli prowadzić obserwacje z rozdzielczością 10 razy lepszą niż w przypadku Kosmicznego Teleskopu Hubble'a. Dzięki laserowej optyce adaptatywnej będzie można wyeliminować zaburzenia powodowane drganiami atmosfery. GMT powstaje w Obserwatorium Las Campanas na wysokości 2550 metrów n.p.m. na pustyni Atakama. Miejsce to wyróżnia się bardzo małym zanieczyszczeniem powietrza i zanieczyszczeniem świetlnym i jest idealnym miejscem do prowadzenia obserwacji kosmosu.

Źródło: GMTO Corporation

Nowy teleskop pozwoli między innymi zaobserwować wczesne fazy formowania się gwiazd i galaktyk oraz charakteryzować odległe planety. Gigantyczny Teleskop Magellana posłuży również do badań ciemnej materii i ciemnej energii. Budowa powinna dobiec końca w 2024 roku – wtedy GMT będzie oficjalnie największym teleskopem na Ziemi.

 


Powstała pierwsza na świecie grafenowa kurtka

Grafen miał nam zrewolucjonizować elektronikę, ale wygląda na to, że zaczęło się od odzieży. Firma Vollebak rozpoczęła sprzedaż wyjątkowych kurtek, które, jak już się domyślacie, zostały wykonane z grafenu – przynajmniej w części.

 

Pierwsza na świecie grafenowa kurtka tak naprawdę nie zawiera samego grafenu. Odzież została wykonana z nylonu, ale jej najważniejsze części zostały wzmocnione grafenem. Dzięki temu, uzyskano kurtkę, która podobno wyróżnia się wyjątkową lekkością i wytrzymałością na uszkodzenia mechaniczne.

Grafenowa kurtka jest dwustronna i posiada bardzo ciekawe właściwości. W zależności od strony, ubranie może nas ogrzewać albo chłodzić. Grafen bardzo dobrze przewodzi ciepło, dlatego kurtka rozprowadza je równomiernie po całym ciele. Im bardziej materiał przylega do naszej skóry, tym większy uzyskujemy efekt ogrzewania.

Grafenowa kurtka nie przykleja się również do spoconego ciała, jest wodoodporna i dobrze przepuszcza powietrze. Twórcy zaznaczyli na swojej stronie internetowej, że jest to swego rodzaju eksperyment.

Kurtka jest wyjątkowa, ale ma też swoją cenę. Firma odzieżowa Vollebak chce za nią 595 euro, czyli 2560 zł z groszami. Z pewnością warto byłoby zainwestować w ubranie, które posłuży nam wiele lat, skoro jest tak wytrzymałe. W końcu wzmocniono je grafenem. Vollebak oferuje również wiele innych ciekawych, wręcz przyszłościowych ubrań, które można znaleźć na stronie internetowej: https://www.vollebak.com/

 


Opracowano nową metodę diagnozowania raka, opartą o białka wytwarzane przez pasożyty malarii

Duńscy naukowcy stworzyli nowe badanie krwi, które umożliwia dokładne wykrywanie wielu rodzajów raka, w różnych stadiach rozwoju. Co zaskakujące, test został opracowany dzięki chorobie pasożytniczej – malarii.

 

 

Białko naturalnie wytwarzane przez pasożyty malarii z łatwością wiąże się z białkiem, które jest obecne aż w 95% komórek rakowych. Stąd naukowcy wpadli na pomysł, aby stworzyć syntetyczną wersję białka malarii o nazwie rVAR2, które efektywnie wykrywa komórki nowotworowe wśród zdrowych komórek organizmu.

 

Choć skuteczność testu musi zostać jeszcze dokładnie zweryfikowana podczas dużych badań, to dotychczasowe wyniki sugerują, że może być to jedna z najefektywniejszych metod diagnostyki nowotworów. Szczególnie ważnym aspektem w tej kwestii pozostaje fakt, że badanie może diagnozować raka we wczesnych etapach jego rozwoju, a zatem dawać pacjentom większe szanse na przeżycie.

Naukowcy informują, że opracowany przez nich test skutecznie wychwytuje komórki raka piersi, prostaty, jelita grubego, płuc, wątroby, trzustki, kostniakomięsaka oraz czerniaka w pierwszym, drugim, trzecim oraz czwartym stadium rozwoju. Co więcej, można także określić, czy nowotwór jest względnie agresywny, a więc lepiej dostosować formę leczenia.