Порой незначительные, на первый взгляд, детали имеют невероятное влияние на общую картину. Этот принцип применим ко многим сферам нашей жизни: таинственная улыбка Моны Лизы, породившая уйму теорий и спекуляций; одна строка кода, способная напрочь изменить функционал программы; порядок расположения атомов, меняющий свойства вещества. О последнем мы сегодня и поговорим. Ученые из университета города Цукуба (Япония) выдвинули теорию, согласно которой можно создать новую структуру алмаза, которая будет тверже всем известного минерала. Ученые назвали свое творение «пентаалмаз». Что нужно для создания пентаалмаза, какими свойствами он может обладать и где можно применять столь необычное вещество? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых. Поехали. Вначале немного об основе исследования. Углерод — вездесущий элемент периодической таблицы, являющийся основой для великого множества органических и неорганических соединений. В природе углерод можно встретить практически везде: нефть и торф, метан и углекислый газ, мышцы и кости и т.д. и т.п. Одним словом, углерод не зря считают одним из основных строительных блоков жизни на Земле.
Архив рубрики: Наука
Моделирование помогло найти секрет устойчивости восьмиугольных куполов без поддерживающих приспособлений
Иллюстрация: V. Paris et al. / Engineering Structures, 2020. Итальянские и американские механики объяснили, как итальянским зодчим XVI века удавалось возводить большие восьмиугольные купола без использования новых поддерживающих приспособлений. Смоделировав на компьютере структуру кирпичной кладки таких куполов, ученые показали, что из-за механического сопротивления горизонтальных элементов купол не обваливается во время строительства, а сам поддерживает свою форму. Результаты работы интересны в том числе для развития технологий строительства с использованием роботов, пишут ученые в Engineering Structures. Один из самых впечатляющих образцов архитектуры XV века — восьмисекционный купол собора Санта-Мария-дель-Фьоре во Флоренции. Отличительная особенность построенного Филиппо Брунеллески купола в том, что большую часть купола возводили без подпорок и строительных лесов. Для осуществления проекта архитектор использовал технологию кирпичной кладки «в елочку» — прием, который применяли при строительстве куполов в Древнем Риме.
Впервые показано влияние квантовых флуктуаций на поведение макроскопических систем
Коллаборация LIGO впервые напрямую измерила влияние квантовых флуктуаций на макроскопический объект — зеркало весом 40 килограмм. Работа опубликована в журнале Nature. Одно из самых новых и удивительных предсказаний квантовой теории поля состоит в том, что вакуум пространства не пустой, а наполнен виртуальными частицами, которые рождаются и умирают в связи с квантовым флуктуациями. Несмотря на то, что эти флуктуации очень слабые, ученые могут измерить их влияние на поля или маленькие объекты. Однако, в повседневной жизни, имея дело с макроскопическими системами, мы не способны почувствовать напрямую влияние квантовых флуктуаций. Обсерватория LIGO, где были впервые задетектированы гравитационные волны, является одной из самых точных установок в мире. Обсерватория состоит из двух огромных детекторов, которые представляют собой четырехкилометровые интерферометры с зеркалами весом 40 килограмм. В процессе измерения гравитационных волн лазерный луч посылается на интерферометр, отражается от зеркал и возвращается. По временной задержке можно узнать, произошло ли смещение зеркал из-за гравитационной волны.
Оптико-механический резонатор впервые позволил измерить частоту колебаний единичной бактерии
Биомеханики измерили низкочастотные колебания бактерии с помощью оптико-механического резонатора. Также ученые построили теоретическую модель связанных затухающих гармонических осцилляторов и определили, каким образом колеблется бактерия на поверхности резонатора. Статья опубликована в известном журнале Nature Nanotechnology. Ученые измеряют колебательные свойства молекул методами оптического неупругого рассеяния и оптического поглощения для определения их химического строения, что особенно интересно для биологических молекул и структур. Давно существуют теоретические предсказания существования низкочастотных колебательных мод в нуклеиновых кислотах, белках, вирусах и бактериях. С помощью этих мод физики могут получать информацию о гибкости биологических объектов, которая чувствительна к конформационным изменениям, комплексообразованию и изменению условий окружающей среды. Известно, например, что многие болезни напрямую связаны с гибкостью молекул и биологических структур.
Обнаружен новый полностью очарованный тетракварк из двух кварков и двух антикварков
Физики из коллаборации LHCb обнаружили новый тетракварк, состоящий из двух очарованных кварков и двух очарованных антикварков. Это первая частица, в которой глюонным взаимодействием связаны пары дикварк и антидикварк. Результаты были представлены на семинаре CERN-LHC. Согласно кварковой модели, сильно взаимодействующие частицы — адроны — образуют либо пары кварк-антикварк (мезоны), либо собираются в группы по три кварка (барионы: нейтрон и протон). Остальные частицы считаются экзотическими, хотя еще в 1964 году Марри Гелл-Манн допускал возможность образования более крупных частиц за счет встраивания пары кварк-антикварк в структуру бариона или мезона. Только в 2014 году физики, работающие на детекторе LHCb, обнаружили новую частицу Z(4430)+, состоящую из 4 кварков: ccdu (с — очарованный, d — нижний, u — верхний). А в 2015 году во время распада Λb0→ J/ψpK– физики после анализа результатов первого прогона обнаружили два пентакварка J/ψp, а год назад они представили результаты анализа уже второго прогона работы коллайдера — по новым данным в таком процессе образуются три пентакварка.
Пандемия помогла решить сложнейшую теорему “прямоугольных колышек” из области замкнутых петель
Джошуа Грин и Эндрю Лобб, скучая на карантине, придумали, как доказать один из вариантов теоремы о прямоугольных колышках. В середине марта математики Джошуа Грин и Эндрю Лобб оказались в сходном положении – закрыты в четырёх стенах, пытаясь приспособиться к росту эпидемии коронавируса. Они решили справиться с ней, углубившись в свои исследования. «Думаю, что пандемия послужила определённым катализатором этого процесса, — сказал Грин, профессор Бостонского колледжа. – Мы решили, что будет лучше налечь на какую-нибудь совместную работу, которая сможет поддержать нас». Одна из проблем, которой решили заняться два друга, был вариант геометрического вопроса, остававшегося без ответа более ста лет. «Эту задачу крайне просто сформулировать и понять, однако она очень сложная для решения», — сказала Элизабет Денн из Университета Вашингтона и Ли. Всё начинается с замкнутой петли – любого искривлённого пути, у которого совпадают начало и конец. Задача, за которую взялись Грин и Лобб, по сути, утверждает, что в любом таком пути найдутся наборы из четырёх точек, составляющих вершины прямоугольника любой заданной пропорции.
