Сегодня - 20.01.2021

Задайте вопрос учёному

В этом разделе вы можете задать вопросы, относящиеся к любому научному направлению: будь то археология или ядерная физика. Задавая вопрос, вы можете обозначить, ученому какой специальности он адресован. Если вы не определились с адресатом, мы найдем для ответа на ваш вопрос компетентного эксперта. Ответ будет опубликован на сайте.

Обращаем ваше внимание на то, что не подлежат рассмотрению вопросы и обращения, в которых содержатся выражения, оскорбляющие чьи-либо честь и достоинство, а также те, из которых не представляется возможным понять суть вопроса.

Вопросы вы можете направлять на электронный адрес: scienceinsiberia@gmail.com с пометкой в теме: «Вопрос ученому»


31.07.2020 Почему водка не убивает вирусы и бактерии, а 70%-й раствор спирта — да?

Отвечает заведующий лабораторией бионанотехнологии, микробиологии и вирусологии факультета естественных наук Новосибирского государственного университета член-корреспондент РАН Сергей Викторович Нетёсов.

 
Почему водка не уничтожает вирус или бактерию, а 70%-й раствор спирта убивает? Если это раствор соли, то понятна взаимосвязь с концентрацией: осмотическое давление, выход воды из бактериальной клетки и так далее. А в спиртовом растворе с белком вируса взаимодействует только спирт, а не вода. Так почему же молекулы спирта в 70%-м растворе взаимодействуют с белками вируса, а в 40%-м нет? Или всё же взаимодействуют, но это вопрос времени, и тогда об эффективности воздействия, например, водки как дезинфектанта поверхностей можно говорить только во взаимосвязи с процентами погибших бактерий или вирусов? 
Действие водно-спиртовых смесей на липидсодержащие вирусы связано с тем, что молекулы спирта, в отличие от молекул воды, имеют как гидрофильную, так и гидрофобную части. Вследствие такой особенности, взаимодействуя с молекулами спирта, конформации липидной оболочки и белков меняются, причем чем больше концентрация спирта, тем эти изменения более выражены, и в конце концов они становятся практически необратимыми. В результате этих изменений вирусные частицы уже не могут проникнуть в клетки и становятся неинфекционными.
 
Эффективность взаимодействия спирта с белками вируса определяется временем и концентрацией одновременно. Однако, несмотря на то что значение имеют оба фактора, последний все-таки важнее. В любом случае, если рассматривать эффективность воздействия, например, водки или водно-спиртовых смесей в целом как дезинфектантов поверхностей, то можно говорить только о снижении доли оставшихся жизнеспособными бактерий или вирусов — здесь вы правы. Но при 70 % доли спирта в смеси этот процесс происходит намного быстрее и эффективнее, вирусы, особенно липидсодержащие — коронавирусы или вирусы гриппа — инактивируются быстро и практически на 100 %. Однако пить такие смеси для инактивации вирусов внутри организма неэффективно, поскольку количество спирта, которое для этого надо выпить, выше смертельно опасного для человека.
 
Фото: pixabay.com

 


24.07.2020 Можно ли в космосе создать искусственное давление и разогнать заряд до скорости света?

Отвечает исполняющий обязанности заведующего кафедрой радиофизики и доцент кафедры физико-технической информатики физического факультета НГУ кандидат технических наук Георгий Александрович Фатькин

 
Реально ли в космосе создать искусственное давление? И возможно ли теоретически искусственно в космосе разогнать заряд до скорости света (300 000 000 м/с), при которой появится переменное электрическое поле, вызывающее, в свою очередь, появление переменного магнитного поля? 

 

Первый вопрос в целом несколько странный. Я бы мог дать на него следующий ответ: вопреки расхожему мнению, давление газа в космосе и так ненулевое, особенно в пределах Солнечной системы. В частности, на Земле с использованием диффузионных или турбомолекулярных насосов можно создать более глубокий вакуум, чем на околоземной орбите. Глубокий вакуум в космосе, судя по всему, есть лишь в межпланетном пространстве. А создать давление вполне возможно, но в незамкнутом объеме совсем не надолго, ведь частицы очень быстро разлетятся.
 
Что касается второго вопроса, то разогнать электроны до скорости света, конечно, невозможно, так как электрон — частица с массой. Однако создать ультрарелятивистский пучок, то есть пучок электронов со скоростью очень близкой к скорости света, скажем, 0,9999999 от ее значения, вполне возможно. Для получения релятивистского пучка достаточно разогнать электроны выше энергии 511 КэВ (килоэлектронвольт), соответствующей массе электрона. В современных ускорителях пучков энергия электронов достигает нескольких ГэВ (гигаэлектронвольт), следовательно, пучки в них являются ультрарелятивистскими. Естественно, разогнанные электроны при своем движении создают магнитное поле. Если же рассмотреть циклический принцип ускорения, то эти частицы, обращаясь по кольцу, создают излучение, называемое синхротронным. Именно на этом принципе основаны синхротроны, и в частности СКИФ — синхротрон поколения 4+, который будет построен в Кольцове около Новосибирска. Синхротронное излучение имеет уникальные параметры и позволяет проводить массу интересных научных экспериментов, в частности в геологии, медицине, биологии, археологии и прочих науках.
 
Фото с сайта pixabay.com (анонс)
 


17.07.2020 Как устроена нервная система онихофор?

Отвечает сотрудник лаборатории экологического воспитания ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» Фёдор Леонидович Абрашитов

 
Как устроена нервная система онихофор? Можно ли сказать, что эти животные разумны?

 

Онихофоры — тип наземных животных, в процессе эволюции отделившийся от кольчатых червей. Первые представители этого типа были морскими, но до наших дней дожили только сухопутные виды, обитающие в затененных влажных местах, обычно в подстилке тропических лесов. Во время освоения суши онихофоры приобрели большое количество морфологических адаптаций, сходных с адаптациями насекомых. Это первое, что необходимо учитывать при обсуждении строения их нервной системы.
 
Второй важный пункт — то, каким путем нервная система может усложняться. Как правило, просто устроенные беспозвоночные, вроде кишечнополостных, имеют диффузную нервную систему: ее клетки относительно равномерно распределены по всему телу. В ходе усложнения организма нервные клетки сближаются и концентрируются вблизи стратегически важных зон. У большинства животных это передний конец тела, на котором расположен рот. Благодаря этому полученный находящимися на голове рецепторами сигнал быстрее доходит до мозга, обеспечивая своевременную реакцию животного. Этот принцип универсален. Например, осьминоги, в исследовании местности полагающиеся на щупальца, кроме центрального мозга имеют по одному сгущению нейронов в основании каждой конечности. 
 
Нервная система сегментированных предков онихофор — кольчатых червей — представлена двумя идущими вдоль всего тела нервными стволами. В каждом сегменте на них образуется утолщение — нервный ганглий, сгущение нервной ткани. Самый большой ганглий, надглоточный, находится на переднем конце тела. Парные нервные стволы, связанные перемычками (комиссурами) считаются, скорее, эволюционной случайностью, чем необходимостью. У ряда прогрессивных групп среди самих кольчатых червей оба ствола уже сближены или слиты в единую брюшную нервную цепочку. У их биологически успешных потомков — насекомых — передние отделы этой цепочки могут быть значительно дифференцированы и функционально разделены до такой степени, что передняя часть нервной системы насекомых по праву называется головным мозгом.
 
Нервная система онихофор, с одной стороны, включает два нервных ствола, соединенных комиссурами и без выраженных ганглиев, — проще, чем у кольчатых червей. С другой — в ней имеется относительно развитый, как у насекомых, центральный мозг. В нем хорошо выражены функциональные отделы: протоцеребрум отвечает за иннервацию глаз, дейтоцеребрум — антенн, тритоцеребрум — ротовых и глоточных органов. 
 
Рецепторы онихофор представлены в основном распределенными по всей поверхности тела сенсиллами — простейшими кожными органами чувств беспозвоночных, которые одновременно могут служить органом осязания, вкуса и обоняния. Их строение практически идентично строению сенсилл членистоногих. Светочувствительные органы обычно развиты плохо и представлены двумя маленькими глазами с хитиновой линзой, роговицей и сетчаткой. 
 
Что касается умственных способностей онихофор, нужно отметить, что выдающееся поведение возникает и закрепляется у животных лишь тогда, когда это делает их эволюционно более успешными. Членистоногие, например, и без большого числа нейронов, а тем более разума, составляют около половины всей массы животных на планете. Самыми умными среди них принято считать перепончатокрылых насекомых, перешедших к высокому уровню социальности и вынужденных запоминать сложные пространственные маршруты. От одиночных, ведущих скрытный образ жизни и полагающихся в основном на осязание онихофор едва ли можно ожидать каких-либо сложных стереотипов поведения. 
 
Фото из открытых источников
 


10.07.2020 Чем популяции одного вида отличаются друг от друга и как долго они формируются?

Отвечает главный научный сотрудник лаборатории рекомбинационного и сегрегационного анализа ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» доктор биологических наук Павел Михайлович Бородин

 
Сколько нужно времени, чтобы один вид животных раскололся на популяции, и чем они будут отличаться друг от друга? К примеру, вид индийского слона имеет 4 популяции.

 

Я уже отвечал на этот вопрос в своих старинных статьях в журнале «Природа». С тех пор консенсус в науке по этому вопросу не сильно изменился.
 
Прежде всего, стоит отметить, что взгляды различных биологов на видообразование отличаются. Связано это с нечеткостью определений. Важно понимать, что считать видом, а что разновидностью (популяцией, подвидом, полувидом и так далее). Сегодня большинство исследователей сходятся во мнении, что вид — это биологическая реальность, замкнутая генетическая система. Особи одного вида могут беспрепятственно скрещиваться друг с другом, а представители разных видов либо вовсе не скрещиваются, либо дают бесплодное потомство. Если так рассуждать, то проблема видообразования сводится к репродуктивной изоляции. Ученые ведут бурные дискуссии о том, почему популяции одного вида перестают обмениваться генами. Одни считают это следствием естественного отбора и адаптации популяций к разным условиям существования, другие же уверены в том, что если две популяции географически изолированы друг от друга и «не сверяют» свои генофонды на совместимость, то в конце концов они становятся генетически несовместимыми. Местные популяции домовой землеройки, например, сильно отличаются между собой по размеру тела, внешнему виду, а также по набору генетических и хромосомных маркеров. Окраска меха тоже варьируется от популяции к популяции. Проблема еще и в том, что видообразование обычно рассматривают в общем виде. Это бессмысленно, так как то, что справедливо, например, для растений, несправедливо для животных. 
 
Определить, сколько времени необходимо для превращения двух изолированных популяций в два разных вида, практически невозможно. Этот процесс начинается с географической изоляции, затем идёт поколение за поколением. Никто вам не скажет, когда он закончится видообразованием и случится ли это вообще. Всё может занять от нескольких до нескольких миллионов поколений и привести к значительным фенотипическим изменениям популяций, но они при этом сохранят способность скрещиваться в природе, то есть останутся одним видом. С другой стороны, этот процесс может вызвать сильные генетические изменения, которые никак не отразятся на фенотипе, и внешне похожие популяции утратят способность к скрещиванию, то есть станут разными видами.
 
Фото с сайта pixabay.com
 


26.06.2020 Может ли девиантное поведение стать социальной нормой?

Отвечает научный сотрудник отдела социальных проблем Института экономики и организации промышленного производства СО РАН кандидат социологических наук Вячеслав Юрьевич Комбаров

 
Может ли, например, в обществе, где происходят непрекращающиеся кризисы, девиация стать нормой, а старые социальные нормы — отклоняющимся поведением?

 

Забегая вперед скажу, что большинство видов социального поведения, которое мы наблюдаем сегодня и которое воспроизводим сами, когда-то воспринимались коллективной и религиозной моралью и наукой как девиации. В вопросе читателя латентно скрыт сам механизм, объясняющий социальную динамику, — процесс изменения общества, его частей (структур) и типов межчеловеческого общения в нем. Любое общество пребывает в состоянии перманентных кризисов, даже если мы их не осознаем. Оно характеризуется не только общностью интересов, но и постоянными конфликтами между отдельными людьми, а также между более крупными группами и даже социальными классами. Утрируя, можно сказать, что история развития общества — это процесс смены одних девиаций другими, так как они ведут к социальным переменам. 
 
Для начала нужно сказать, что любая точка зрения или объяснительная модель, с помощью которой ученые (в частности, социологи) пытаются описать и объяснить происходящие материальные или нематериальные (духовные) явления, никогда не является, строго говоря, объективной. Мнение любого ученого обусловлено, во-первых, наиболее распространенными в каждый конкретный момент времени системами методов и теорий, разделяемых большинством членов научного сообщества (парадигмами). Во-вторых, сами эти актуальные модели и способы объяснения социальной жизни — теории, концепции, методики — зависят от господствующей идеологии. Зависимость научных методов познания и объяснения мира от идеологии объясняется выгодой или пользой, которую идеология (и политический аппарат, соответственно) извлекает из науки и ее практических результатов. Чем более открытым является социум, тем в меньшей степени наука в нем зависима от идеологии, и наоборот. Общество, основанное на демократических принципах, допускает сосуществование множества научных парадигм. Встроенная в идеологию наука получает ответную выгоду в виде признания, социального престижа, уважения и вознаграждения.
 
Сама польза науки для идеологии тоже двоякая. С одной стороны, апеллируя к объективной истине, наука в лице экспертов формирует массовое мнение и отношение людей к тем или иным объектам реального жизненного опыта. Но это не просто отношение — на основании приписываемых вещам и объектам значений люди реально взаимодействуют друг с другом каждый день, лицом к лицу. Так, они буквально воссоздают общество заново, согласовывая свои значения явлений социального мира со значениями окружающих. Соответственно, формируя нашу картину мира, поставляя нам значения и смыслы действий, наука подспудно управляет не просто нашим мышлением, но и нашим поведением. Наука сама является частью идеологии. И вот здесь мы подходим к понятию «девиация». Не является ли девиантным то поведение, которое идет вразрез с господствующей идеологией, раз уж критерии оценки поведения как девиантного или недевиантного вырабатываются наукой, зависимой от идеологии политической власти? Я бы ответил — да, любое поведение, которое нарушает общественный порядок или насущную систему норм и правил, является девиантным в негативном смысле, потому что сами представления об общественном порядке являются насаждаемыми. 
 
Идеология создает именно такой социальной порядок, который позволяет политической системе извлекать из общества пользу. Любое отклоняющееся поведение от норм и правил устоявшегося за определенный промежуток времени социального порядка расценивается разного рода общественными структурами как угроза действующей системе власти: политической, финансовой, научной, педагогической, культурной, религиозной, военной. Любая девиация — угроза социальному порядку, режиму, строю, в основании которого всегда лежат чьи-то интересы, как правило групповые. Соответственно, когда происходит смена власти, то есть процесс, в ходе которого власть или господство переходит к другому лицу или группе, вместе с ней происходит и смена моделей и типов поведения. Девиантные ранее типы поведения становятся нормой. Прежние типы социального поведения будут противоречить идеологии новой группы. Новые, не существовавшие ранее типы поведения также будут номинироваться как негативные, прежде всего с точки зрения угрозы существующему социальному порядку и властному господству. 
 
Само обозначение поведения в пространстве бинарной дихотомии позитивный/негативный тоже зависит от того, какая социальная группа создает общественной порядок и соответствующие ему нормы и стандарты поведения. Метафорическое выражение этой идеи мы находим в фильме Милоша Формана «Пролетая над гнездом кукушки», где здоровое, естественное человеческое поведение расценивается господствующей группой как опасное и неадекватное в контексте социальных условий и общественного группового порядка, которые сами подверглись деформации — стали авторитарными. Об этой драме в масштабах современности в свое время писал Эрих Фромм, называя больными не столько отдельных людей, сколько само общество.
 
Фото с сайта pixabay.com (анонс)
 


19.06.2020 Как долго Вселенная ждала Большого взрыва?

Отвечает заведующий лабораторией Новосибирского филиала Института проблем безопасного развития атомной энергетики РАН кандидат технических наук Эдуард Викторович Усов и инженер Новосибирского филиала Института проблем безопасного развития атомной энергетики РАН Иван Григорьевич Кудашов

 
Большинство научных изданий и ресурсов придерживается теории Большого взрыва, согласно которой в первоначальном «бульоне» элементов произошёл Большой взрыв. Однако у меня к этой теории есть вопросы — как долго Вселенная находилась в состоянии «бульона»? Ведь по теории вероятности, при таком большом количестве элементов два элемента столкнулись бы менее, чем за секунду. Как именно эти элементы появились?

 

Согласно современной концепции Большого взрыва, время и пространство в том виде, в котором мы их сейчас воспринимаем, возникли в момент этого взрыва. Что было до него, нам не может быть известно, поскольку термин «до» как раз и имеет отношение ко времени, которого до этого момента не существовало. Кроме того, согласно данной теории, нет смысла рассуждать ни о каком «бульоне» из элементов, поскольку не было ни самой Вселенной, ни частиц, её заполняющих. Образование элементарных частиц, таких, как, к примеру, протоны и нейтроны, в современном представлении началось примерно через 10−36 секунд после начала взрыва. Когда температура достаточно снизилась, — что произошло через 100 секунд после Большого Взрыва, — стало возможным синтезирование ядер химических элементов из протонов и нейтронов. Этот процесс получил название первичного нуклеосинтеза и закончился примерно через 200 секунд после Большого Взрыва. Причём в его ходе были получены только ядра водорода, дейтерия, гелия и лития. Все остальные химические элементы образовались намного позже, в результате термоядерных реакций, происходящих в звёздах (так могут быть получены элементы из таблицы Менделеева вплоть до железа) и при взрывах сверхновых звёзд (так возникли все элементы, которые находятся в таблице Менделеева после железа).
 
Более подробно с теорией Большого взрыва и историей образования элементов можно ознакомиться в книгах «Краткая история времени» Стивена Хокинга, «Первые три минуты» Стивена Вайнберга и «Строение и эволюция Вселенной» Я.Б. Зельдовича и И.Д. Новикова. 
 
Изображение с сайта pixabay.com (анонс)
 


29.05.2020 Какие документы регулируют экологическую безопасность в мире?

Отвечает младший научный сотрудник лаборатории эволюционной генетики ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН», эколог управления комплексной безопасности Новосибирского государственного университета Римма Валерьевна Кожемякина

 
Есть ли международные правовые акты, содержащие принципы охраны окружающей среды?

 

Отдельные аспекты экологической безопасности требуют детального регулирования и участия в этом процессе всех без исключения стран мира. Поэтому безопасность окружающей среды регламентируется, в том числе международными договорами и другими документами. Они определяют, как должны использоваться и охраняться природные объекты, как сохранить благоприятную окружающую среду. Принятые акты способствуют объединению государств для решения экологических проблем. Основные специальные конвенции по охране окружающей среды заключены под эгидой Организации Объединенных Наций (ООН).
 
К базовым международным соглашениям в области коэволюции человека и окружающей среды относятся: 
 
Стокгольмская декларация, 1972 г.; 
 
Всемирная хартия природы, 1982 г. Устанавливает, что основные природные процессы должны сохраняться на относительно неизменном уровне, а всем формам жизни должна быть обеспечена возможность существования;
 
Декларация Рио-де-Жанейро по окружающей среде и развитию, 1992 г. Содержатся основные принципы охраны окружающей среды, а также «Повестка дня — XXI век», предусматривающая обширную программу действий по охране природы в следующем столетии; 
 
Декларация «Будущее, которого мы хотим», также известная под названием «Рио + 20», 2002 г. Состоялась через 20 лет после принятия Декларации Рио-де-Жанейро по окружающей среде и развитию. В новом документе разработали концепцию того, как можно сократить бедность, содействовать развитию социальной справедливости и обеспечить надлежащие меры по охране окружающей среды с учетом поступательных темпов роста численности населения планеты. 
 
Целый ряд международных соглашений регулирует охрану отдельных объектов окружающей среды. Например, Венская конвенция об охране озонового слоя и Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой. Благодаря таким документам темпы загрязнения атмосферы некоторыми озоноразрушающими веществами начали замедляться. В России охрана озонового слоя регулируется ст. 54 Федерального закона № 7 от 10.01.2002 г. «Об охране окружающей среды». 
 
Перемещение опасных и других отходов через границы государств регулирует Базельская конвенция о контроле за трансграничной перевозкой опасных отходов и их удалением. Она применяется всякий раз, когда отходы, охватываемые соглашением, переходят от одной национальной юрисдикции к другой. В России принят Федеральный закон № 49 от 25.11.1994 г. «О ратификации Базельской конвенции о контроле за трансграничной перевозкой опасных отходов и их удалением».
 
Ряд международных документов регулирует вопросы, связанные с изменением климата. В 1994 году вступило в силу соглашение о том, чтобы стабилизировать концентрацию парниковых газов в атмосфере на уровне, который позволит избежать опасных климатических изменений — Рамочная конвенция ООН об изменении климата.
 
Конвенция сама по себе не устанавливает ограничений объемов парниковых выбросов и не предусматривает каких-либо механизмов реализации. Документ создает основу для переговорного процесса и выработки международных договоров (протоколов, соглашений) о конкретных действиях, направленных на достижение целей Конвенции.
 
Ежегодно проводятся конференции сторон Конвенции. На третьей такой конференции в Киото в 1997 году был выработан так называемый Киотский протокол, в рамках которого развитые страны брали на себя обязательства по сокращению парниковых выбросов в период 2008—2012 годов. В 2015 году принято Парижское соглашение, определяющее меры по сокращению парниковых выбросов с 2020 года. В России принят Федеральный закон № 34 от 04.11.1994 г. «О ратификации Рамочной конвенции ООН об изменении климата».
 
Согласно международному праву, общественность имеет право знать о деятельности, которая может нанести ущерб окружающей среде за пределами государства, в котором она ведется. Это право закреплено в Конвенции об оценке воздействия на окружающую среду в трансграничном контексте (Конвенция Эспо). Россия руководствуется положениями Конвенции согласно Положению Госкомэкологии № 372 от 16.05.2000 г. «Об оценке воздействия намечаемой хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду в Российской Федерации».
 
Фото из открытых источников
 


15.05.2020 Бывают ли ученые, которые могут успешно совмещать науку и медийное поведение?

Отвечает ведущий научный сотрудник Института биофизики ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», популяризатор науки кандидат биологических наук Егор Сергеевич Задереев

 
Я учусь в школе, но уже строю планы на будущее в сфере науки. Существует стереотип, что ученый — это человек, который добровольно заперт в лаборатории и почти изолирован от внешнего мира. Так ли это в большой науке? 

 

Это не совсем так. Во-первых, ученый, наоборот, открыт внешнему миру, так как для активного занятия современной наукой просто необходимо постоянно общаться с коллегами из разных стран мира. Наука — понятие интернациональное. Ученые ездят на конференции и в экспедиции, проводят совместные семинары, обсуждают общие проблемы. Можно сказать, что нормой современной науки стало сотрудничество и совместные исследования ученых из разных стран мира. Сейчас, на время пандемии коронавируса, многие активности перешли в онлайн-режим. Надеюсь, в скором будущем всё нормализуется. 
 
Честно говоря, многим ученым хватает хоть и внутренних, но обширных, а также международных научных контактов, и на внешнее общение времени и сил уже не остается. Но в последнее время важность контактов между наукой и обществом возросла. Многие ученые осознают, что, не рассказывая обществу, чем занимается наука, они в конечном итоге делают хуже себе. Ведь тогда общество не понимает сути и задач современной науки и начинает относиться к ней с подозрением. Появилось такое явление, как гражданская наука, когда в серьезных научных исследованиях принимают участие обычные граждане. 
 
Немало ученых, которые довольно успешны в медийном плане, — они ведут собственные блоги или подкасты, выступают в качестве экспертов в СМИ или активны в социальных сетях. Университеты и академические институты тоже поощряют популяризацию науки и вовлечение ученых в этот процесс. Конечно, иногда возникают опасения, что излишнее внимание к общению с внешним миром может привести к снижению научной продуктивности ученого. Но примеры таких людей, как биолог Максим Тимофеев, биоинформатик Михаил Гельфанд, астрофизики Сергей Попов и Дмитрий Вибе, вирусолог Маргарита Романенко, климатолог Александр Чернокульский, биотехнолог Екатерина Шишацкая и многих других российских ученых, показывают, что можно успешно совмещать продуктивную научную карьеру и яркое медийное поведение.
 
На фото анонса (из открытых источников) — известный ученый, нобелевский лауреат и популяризатор науки Ричард Фейнман
 


01.05.2020 СКИФ — это наш Большой адронный коллайдер?

Отвечает старший научный сотрудник Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН кандидат физико-математических наук Вячеслав Викторович Каминский

 
Что у этих ускорителей общего и чем они отличаются друг от друга?

 

Ускорители заряженных частиц служат для получения энергичных протонов, антипротонов, легких или тяжелых ионов, электронов или позитронов. В современных реалиях «энергичные» частицы — это такие, скорость которых приближается или даже практически равна скорости света в вакууме, то есть около 300 000 километров в секунду. И во всяком случае, их энергии (и скорости) существенно больше, чем те, которые можно получить на Земле из естественных источников, например из радиоактивных ядер. 
 
Используются эти частицы для широкого спектра применений: тут можно упомянуть и легирование полупроводников, и терапию онкозаболеваний на ускорителях протонов или легких ионов низких энергий, и обеззараживание медицинских изделий, и упрочнение полимеров на электронных промышленных ускорителях. Но всё же основной мотив использования ускорителей — получение фундаментальных и прикладных знаний. 
 
Началась история ускорителей с искусственных ядерных реакций, продолжилась открытием внутренней структуры протонов и нейтронов на ускорителях с неподвижной мишенью.
 
Сейчас основным инструментом в изучении свойств элементарных частиц являются коллайдеры. Это ускорители, где группы частиц, называемые пучками (в пучке миллиарды частиц!), движутся друг навстречу другу с практически световой скоростью и сталкиваются. При столкновениях получаются новые нестабильные частицы, которых изначально не было в исходных.
 
Такие частицы очень быстро распадаются, но продукты распада регистрируются детекторами, и физики по этим следам распутывают картину произошедшего, совсем как криминалисты. Таким образом ученые исследуют, как устроена и как себя ведет материя на масштабах порядка 10-19 метра.
 
Большой адронный коллайдер, или LHC, является самым знаменитым коллайдером. Он сталкивает протоны с протонами на скоростях, которые отличаются от скорости света всего на несколько десятков метров в секунду. LHC — это кольцевой коллайдер периметром 27 километров, расположенный под землей на глубине около 100 метров на территории Франции и Швейцарии. Все 27 километров — это вакуумная труба и сверхпроводящие магниты, которые удерживают протоны на нужной траектории. 
 
Кроме LHC в мире есть еще шесть коллайдеров: один ионный (RHIC, США), а остальные сталкивают электроны и позитроны (DAFNE в Италии, BEPC-II в Китае и SuperKEKB в Японии), в том числе два новосибирских коллайдера (ВЭПП-4М и ВЭПП-2000).
 
Каждый коллайдер занимает свою нишу по энергии и экспериментальным возможностям, так что результаты их работы дополняют друг друга. Если сравнить коллайдеры с инструментами, то протон-протонный — это топор: получается очень много частиц разных типов. А электрон-позитронный — это скальпель: можно получать частицы небольшого числа типов, зато очень точно измерять их параметры.
 
Современные коллайдеры являются жесткофокусирующими синхротронами — это тип кольцевого ускорителя, где применяются электромагниты с магнитным полем, изменяющимся синхронно с энергией. Однородное магнитное поле используется для поворота частиц, а неоднородное — для их фокусировки.
 
Но у слова «синхротрон» есть еще одно, более узкое значение — специализированный источник синхротронного излучения, то есть электронный синхротрон, спроектированный специально для генерации синхротронного излучения большой интенсивности.
 
Синхротронное излучение (СИ) образуется, когда сильно релятивистские (то есть с почти световой скоростью) электроны движутся в магнитном поле. СИ обладает несколькими ценными свойствами —  высокой направленностью, широким спектром излучения от радиоволн до жесткого рентгеновского и высокой мощностью. Всё это позволяет применять СИ для широчайшего круга задач прикладной науки: изучение химического состава и структуры вещества, томография, исследование быстрых процессов, обработка материалов и многое другое. В отличие от коллайдеров, в мире несколько десятков специализированных источников СИ.
 
Синхротрон СКИФ — это специализированный источник СИ поколения 4+ с энергией пучка электронов 3 ГэВ (электрон в 6 тысяч раз тяжелее, чем в состоянии покоя), периметром около 500 метров. Это значит, что на нем можно получать как мягкое, так и жесткое рентгеновское излучение с рекордной плотностью излучения.
 
Уникальные характеристики этого ускорителя позволят ученым проводить все необходимые эксперименты с СИ, не выезжая за рубеж. Неудивительно, что синхротрон СКИФ будет находиться в Новосибирске, ведь именно здесь сосредоточены основные потребители СИ — институты СО РАН разных профилей, а также Институт ядерной физики СО РАН — организация, которая уже больше 50 лет строит ускорители разных типов по всему миру.
 
Таким образом, Большой адронный коллайдер — инструмент для физики элементарных частиц, то есть для чисто фундаментальных исследований, работающий с циркулирующими в двух направлениях пучками протонов. А СКИФ — инструмент для широкого спектра прикладных исследований, работающий с пучками электронов, циркулирующих в одном направлении.
 
Между СКИФом и LHC общего лишь то, что они оба являются синхротронами, и аналогия здесь только в принципе действия, но различаются и тип частиц, и их энергия, и размеры установки, и технические решения, и назначение. Более близкими российскими аналогами LHC являются новосибирские электрон-позитронные коллайдеры: ВЭПП-4М и ВЭПП-2000. И действительно, между учеными, работающими на этих установках, существует обмен знаниями и технологиями.
 
Фото из открытых источников (анонс)
 


24.04.2020 Опасны ли просроченные лекарства?

Отвечает ведущий научный сотрудник лаборатории фармакологических исследований Новосибирского института органической химии им. Н. Н. Ворожцова СО РАН доктор биологических наук Ирина Васильевна Сорокина

 
Правда ли, что фактический срок годности лекарств может быть больше указанного на упаковке? Какие из них могут оставаться эффективными, какие — нет? А какие и вовсе могут навредить?

 

Прежде всего, необходимо напомнить, что любое лекарство является биологически активным веществом, вызывающим как полезные (лечебные), так и нежелательные (побочные) эффекты. Вещество становится лекарством, когда применяется в определенном диапазоне доз, обеспечивающем максимальный терапевтический эффект при минимальном побочном действии. Важное условие — стабильность как самого лекарственного вещества, так и в целом лекарственной формы, которая имеет временные рамки.
 
Срок годности лекарства — это период, в течение которого производитель гарантирует качество этого средства при надлежащих условиях его хранения и транспортировки от производителя к потребителю. Он определяется индивидуально для каждого препарата на основании регламентированных процедур и методов испытаний, но в целом (по умолчанию) этот период не должен превышать пяти лет даже для самого безопасного препарата. 
 
В лучшем случае при превышении срока годности препарат теряет активность, следовательно, и эффективность. В худшем — в нем могут произойти необратимые изменения, небезопасные для больного. Для таких препаратов, как правило, имеется предупреждение: «Не использовать по истечении срока годности». Прежде всего, это касается некоторых антибиотиков, инъекционных средств, иммунобиологических препаратов, продуктов микробиологического синтеза. К сожалению, определить качество препарата с просроченным сроком годности в бытовых условиях невозможно. Ни один ответственный врач не даст рекомендации к использованию тех или иных средств с истекшим сроком годности. Принимая решение об использовании просроченных лекарств, человек берет на себя все риски, связанные с безопасностью и эффективностью лечения.
 
Фото из открытых источников
 

Система Orphus