Край Будущего

Ученые использовали телескоп XL-Calibur на воздушном шаре, направленный на черную дыру Лебедь X-1, расположенную в 7000 световых годах от Земли. "Эти наблюдения помогут тестировать современные компьютерные модели физики вблизи черных дыр", — отметил Хенрик Кравчински, заслуженный профессор физики и научный сотрудник Центра космических исследований Макдоннелла при университете.

XL-Calibur измеряет поляризацию света — направление колебаний электромагнитного поля. Эта информация раскрывает форму горячего газа и вещества, вращающихся вокруг черной дыры.

Результаты наблюдений и анализа данных Cygnus X-1 опубликованы в Astrophysical Journal и включают самые точные на сегодняшний день измерения поляризации жесткого рентгеновского излучения. Соавторами статьи стали коллеги Кравчински, включая аспиранта Эфраима Гау и научного сотрудника Куна Ху.

"Лебедь X-1 выглядит как крошечная точка рентгеновского излучения, но поляризация позволяет изучать процессы вокруг нее без прямых снимков", — пояснил Гау.

Наблюдения провели в июле 2024 года во время полета из Швеции в Канаду. В 2027 году телескоп отправится из Антарктиды, чтобы исследовать больше черных дыр и нейтронных звезд.

"В сочетании с данными спутника НАСА IXPE мы сможем решить ключевые вопросы физики черных дыр в ближайшие годы", — добавил Кравчински, ведущий исследователь проекта.

XL-Calibur — результат сотрудничества Вашингтонского университета, Университета Нью-Гэмпшира, Университета Осаки, Университета Хиросимы, ISAS/JAXA, Королевского технологического института KTH в Стокгольме, Центра космических полетов имени Годдарда и еще 13 институтов.

За последние десятилетия квантовая физика и инженерия породили технологии, расширяющие границы классической информатики. Квантовая память — перспективное устройство для хранения и извлечения квантовой информации, закодированной в свете или других носителях.

Для практического применения память должна обеспечивать высокую эффективность (сохранение более 90% информации) и точность воспроизведения. Однако предыдущие стратегии часто страдали от шума, ухудшающего качество данных.

Команда профессора Вэйпина Чжана из Шанхайского университета Цзяо Тонг и профессора Лицина Чена из Восточно-Китайского педагогического университета представила новый подход к взаимодействию атома и света. В статье в Physical Review Letters они описали рамановскую квантовую память с эффективностью 94,6% и точностью 98,91%, при минимальном шуме.

"Квантовая память с эффективностью, близкой к единице, и высокой точностью необходима для обработки информации", — отметил Чжан в интервью Phys.org. Это достижение решает давнюю проблему, преодолевая компромисс между эффективностью и точностью.

Разработанная память использует схему комбинационного рассеяния света на дальнем расстоянии, позволяющую широкополосное хранение сигналов. Метод основан на пространственно-временном отображении атома и света через преобразование Ханкеля, что раскрывает физические механизмы атомно-светового взаимодействия.

Исследователи применили подход к памяти на теплом паре рубидия-87 (⁸⁷Rb), продемонстрировав адаптивное управление для достижения "совершенства".

Эта работа открывает путь к продвинутым квантовым технологиям: связи на большие расстояния, компьютерам и распределенным системам зондирования. В будущем команда планирует интегрировать память в квантовые ретрансляторы для отказоустойчивых вычислений и сетей.

Команда из Калифорнийского университета в Беркли (UC Berkeley) разработала экологичный метод с генетически модифицированным бактериофагом — безвредным вирусом, поражающим бактерии. Опубликованный в Nano Letters, он действует как "умная губка", улавливая РЗЭ из воды и высвобождая их при изменении температуры и pH.

"Это значительный шаг к устойчивой добыче и восстановлению ресурсов", — сказал главный исследователь Ли Сын Вук, профессор биоинженерии UC Berkeley. Метод решает проблему цепочки поставок, делая добычу экологичной и масштабируемой в США.

Вирус модифицирован двумя белками: лантаноидсвязывающим пептидом для захвата металлов и эластиносвязанным мотивом как температурным переключателем. В тестах на дренаже кислотных шахт вирусы селективно улавливали РЗЭ, слипались при нагреве и высвобождали металлы при изменении pH. Они переиспользуемы и легко выращиваются.

Это биомайнинг — простая альтернатива токсичным методам, требующая лишь ёмкости и нагревателя. Метод расширяет предыдущие работы лаборатории по вирусным инструментам для сенсоров и тканевой инженерии.

Технология применима для извлечения РЗЭ из электронных отходов, лития, кобальта или удаления тяжёлых металлов вроде ртути. Это основа для замкнутой экономики на вирусных материалах.

Публикация взята с сайта: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.5c04468

Природный газ, состоящий в основном из метана, этана и пропана, широко используется для энергии, но вызывает выбросы парниковых газов. Его стабильность затрудняет прямое преобразование в химические продукты, что ограничивает экологичное использование в промышленности.

Команда под руководством Мартина Фаньянаса из CiQUS (Университет Сантьяго-де-Компостела) разработала инновационный метод, опубликованный в Science Advances. Он преобразует метан и другие компоненты в универсальные "строительные блоки" для синтеза фармацевтических препаратов и бытовой химии. Впервые синтезирован диметэстрол (нестероидный эстроген) непосредственно из метана.

Метод основан на аллилировании: присоединение аллильной группы к молекуле газа для создания "якоря" для дальнейших реакций. Проблема — побочные продукты хлорирования — решена супрамолекулярным катализатором на основе аниона тетрахлорферрата, стабилизированного катионами коллидиния. Он модулирует радикалы, подавляет нежелательные реакции и активирует алканы фотокаталитически.

Метод экологичен: использует железо (дешевый, нетоксичный металл), работает при умеренных температурах и давлении под LED-подсветкой, снижая затраты и воздействие на окружающую среду.

В дополнительном исследовании (Cell Reports Physical Science) команда соединяет газы с хлоридами кислот для получения кетонов за один этап. Это продвигает устойчивую химию, заменяя нефтехимию природным газом, и подтверждает лидерство CiQUS (аккредитован правительством Галисии).

Каждый год 12 миллионов человек во всем мире переносят инсульт; многие умирают или становятся инвалидами. Текущие препараты для рассасывания тромбов распространяются по всему организму, требуя высокой дозы и вызывая побочные эффекты, такие как внутреннее кровотечение.

Медицинские исследователи ищут способ доставки лекарств точно к тромбу с помощью микророботов. Разработанный микроробот — запатентованная сферическая капсула из растворимой гелевой оболочки, управляемая магнитами. Наночастицы оксида железа обеспечивают магнитные свойства, а наночастицы тантала — видимость на рентгене.

"Сосуды мозга маленькие, поэтому капсула должна быть компактной и магнитной", — объясняет Фабиан Ландерс из ETH Zurich.

Команда профессора Брэдли Нельсона и химика Сальвадора Панэ разработала наночастицы, сочетающие магнетизм, видимость и управление. Микророботы загружают препараты (например, тромболитики, антибиотики или противоопухолевые средства) и высвобождают их с помощью высокочастотного магнитного поля, нагревающего частицы и растворяющего оболочку.

Доставка происходит в два этапа: ввод через катетер в кровь или спинномозговую жидкость, затем электромагнитная навигация. Катетер основан на коммерческой модели с гибким захватом для освобождения капсулы.

Навигация использует три стратегии для преодоления вариаций кровотока:

• Вращающееся магнитное поле катит капсулу по стенке сосуда (4 мм/с).

• Градиент поля притягивает ее против течения (до 20 см/с).

• Навигация по течению в сложных местах.

В 95% случаев капсула успешно доставляет лекарство. Магнитные поля безопасны и малоинвазивны.

Тестирование проводилось на силиконовых моделях сосудов, свиньях и овцах. Микророботы работают в мозговой жидкости и видны на рентгене.

Помимо инсульта, технология применима для инфекций и опухолей. Цель — клинические испытания на людях. "Мы помогаем пациентам быстрее и эффективнее", — говорит Ландерс.

AGB-звезды образуют новые элементы, пульсируют (от дней до лет) и теряют массу, выбрасывая материал, эквивалентный Земле, за четыре года, прежде чем превратиться в планетарную туманность — ионизированный газ от красных гигантов.

π1 Gruis светит в тысячи раз ярче Солнца, что затрудняет обнаружение близких объектов из-за затмения и разницы в яркости.

В статье Nature Astronomy международная команда использовала Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) для прямого показа орбиты спутника вокруг π1 Gruis. Йошия Мори из Университета Монаша уточнил массу звезды, сравнив модели с наблюдаемыми пульсациями.

"Ключевой частью понимания орбиты спутника является знание массы звезды AGB. Наша команда помогла лучше определить эту массу, используя наблюдаемые характеристики светимости и пульсации, чтобы найти наиболее подходящую модель звезды", — сказал Мори.

Исследование выявило почти идеально круглую орбиту вместо предсказанной эллиптической, что ускоряет эволюцию и требует корректировки моделей. Руководитель проекта Матс Эссельдерз из университета Левена отметил: "Понимание того, как близкие спутники ведут себя в таких условиях, помогает нам лучше прогнозировать, что произойдет с планетами, обращающимися вокруг Солнца, и как спутник влияет на эволюцию самой звезды-гиганта".

Это открывает новые возможности для изучения приливных взаимодействий и бинарных систем. Солнце однажды пройдет через подобную стадию.