неделя, ноември 28, 2010

Изненадваща връзка между странни феномени: Принципът на несигурност на Хайзенберг поставя граници на „призрачното взаимодействие от разстояниe"



Ново изследване показва, че квантовата не-локалност, която Айнщайн нарекъл "призрачно действие от разстояние", всъщност е ограничена от принципът на несигурност на Хайзенберг. (Credit: iStockphoto)

ScienceDaily (Nov. 19, 2010) — Изследователи са разкрили фундаментална връзка между две определящи свойства в квантовата физика. Резултатът е разгласен като драматичен пробив в базовото ни разбиране на квантовата механика и предоставя нови улики на изследователите за разбирането на основите на квантовата теория. Резултата се отнася до въпроса защо квантовото поведение е така странно – а не повече от това.

Stephanie Wehner от Singapore's Centre for Quantum Technologies и National University of Singapore и Jonathan Oppenheim от United Kingdom's University of Cambridge са публикували работата си в последното издание на списание Science.

Странното поведение на квантовите частици, като атоми, електрони и фотони, е озадачавало учените близо век. Алберт Айнщайн е бил сред тези, които мислели квантовият свят за толкова странен, че най-вероятно квантовата теория би трябвало да е грешна, но експериментите потвърдиха предвижданията на теорията.

Един от странните аспекти на квантовата теория, е че е невъзможно да се знаят определени неща едновременно, също като кинетичната енергия и позицията на дадена частица. Знанието за едно от тези свойства влияе на точността, с която можем да научим за другата. Това е познато като „принципа на несигурност на Хайзенберг”.

Друг странен аспект е квантовият феномен на не-локалността, който произлиза от по-добре познатия феномен на вплитането/свързаността. Когато две квантови частици са свързани, те могат да изпълняват действия, все едно се координират една с друга по начини противоречащи на класическата интуиция за физическо разделени частици.

Преди това, изследователите са третирали не-локалността и несигурността като два отделни феномена. Сега Wehner и Oppenheim показаха, че те са свързани по сложен начин. Още повече, те показват, че тази връзка е количествена и са открили уравнение, което показва, че „количеството” не-локалност е определено от принципа на несигурността.

"Това е изненадваща и може би иронична чудатост," казва Oppenheim, колега от Royal Society University от Department of Applied Mathematics & Theoretical Physics в университета в Кеймбридж. Айнщайн и колегите му са открили не-локалността докато са търсили начин да разклатят основите на принципа на несигурността. "Сега принципа на несигурността изглежда отвръща на удара."

Не-локалността определя колко добре две отдалечени частици могат да координират действията си без да изпращат информация една на друга. Физиците вярват, че дори в квантовата механика, информацията не може да пътува по-бързо от светлината. Обаче, се оказва, че квантовата механика позволява на две частици да се координират много по-добре отколкото е възможно при законите на класическата физика. В действителност, техните действия могат да бъдат координирани по начин, който почти изглежда, че все едно те могат да говорят. Айнщайн е нарекъл този феномен „призрачно взаимодействие от разстояние.”

Квантовата не-локалност обаче, може да бъде по призрачна отколкото всъщност е. Имаме теории, които позволяват отдалечени частици да координират действията си, по-добре отколкото природата позволява, като все пак не позволяват на информацията да пътува по-бързо от светлината. Природата може да бъде по-странна, но изглежда, че не е – квантовата теория изглежда налага някаква допълнителна граница на странността.

"Квантовата теория е доста странна, но не е толкова странна, колкото би могла да бъде. Ние наистина трябва да попитаме себе си, защо квантовата механика е така ограничена? Защо природата не позволява дори по-силна не-локалност?” казва Oppenheim.

Изненадващият резултат според Wehner Oppenheim, е че принципът на несигурността ни дава отговор. Две частици могат да координират действията си само ако нарушат принципа на несигурността, което налага стриктна граница на това, колко силна може да бъде не-локалността.

"Би било страхотно ако можехме по-добре да координираме действията си на големи разстояния, позволявайки ни да разрешим ефективно много задачи свързани с обработка на информация," казва Wehner. "Физиката, обаче би била фундаментално различна. Ако нарушим принципа на несигурността, нямаме представа как би изглеждал нашия свят."

Как изследователите са открили връзка, която е стояла толкова дълго време незабелязана? Преди да влезе в академията, Wehner е работел като ‘наемен компютърен хакер’, и сега работи в квантово информационната теория, докато Oppenheim е физик. Wehner мисли, че прилагането на техники от компютърната наука към законите на теоретичната физика е било ключът към забелязването на връзката. "Мисля, че една от важните идеи беше да се зададе въпросът като кодиращ проблем," казва Wehner. "Традиционното третиране на проблема замъглява погледа и възможността да се види връзката между двете идеи."

Wehner и Oppenheim обработват квантовия феномен така, че той да бъде познат на комппютърен хакер. Те третират не-локалността като резултат от една страна, Алис, създаваща и кодираща информация и втора страна, Боб, получаваща информация от кодирането. Колко добре Алис и Боб ще кодират и получават информация зависи от несигурността. В някои ситуации, те са открили, че трето свойство, познато като „насочване” се появява в цялата картинка.

Wehner и Oppenheim сравняват откритието си като разкриването на това, какво определя, колко лесно два играча могат да победят квантова игра на дъска (шах, табла): дъската има само 2 квадратчета, на които Алис, може да сложи 2 пула с различни цветове: зелен и розов. Тя може да сложи 2 пула с еднакви цветове или различни. Боб трябва да познае, какъв цвят е сложила Алис в първото или второто квадратче. Ако предположението е правилно, Алис и Боб печелят играта. Ясно е, че Алис и Боб биха могли да спечелят играта ако могат да говорят един с друг: Алис просто ще каже на Боб, какви цветове има на двете квадратчета. Но Боб и Алис са разположени толкова далече един от друг, че светлината – и следователно сигналът носещ информация – няма време да преодолее разстоянието между тях по време на играта.

Ако те не могат да говорят, няма да могат постоянно да печелят, но измервайки квантовите частици, те могат да спечелват играта по-често, от която и да е стратегия не разчитаща на квантовата теория. Обаче, принципът на несигурността им пречи да го правят по какъвто и по-добър начин, и определя дори колко често те губят играта.

Откритието носи дълбокия въпрос на какви принципи лежи квантовата физика. Много опити за разбирането на опорите на квантовата физика са се фокусирали върху не-локалността. Wehner мисли, че може да извлечем повече полза от изучаването на детайлите на принципа на несигурността. „Обаче, ние едвам сега одраскваме повърхнотта, разбирайки връзките с несигурността,” казва тя.

Източник: ScienceDaily

Още информация: Квантовата странност на Вселената ограничава сама себе си

Не-локалност

Принципът на несигурност на Хайзенберг

Изследването на Wehner и Oppenheim можете да изтеглите оттук

петък, ноември 26, 2010

Екстремна симулация на сливане на черни дупки с маси 100 към 1



Снимка от клип, показващ изчислените хоризонти на голяма и малка черни дупки малко преди сливането им и последиците от това. Изобразени са осцилациите предизвикани от малката черна дупка, падащи в компаньона й. В този момент на сливане, радиуса на голямата черна дупка нараства с абсорбирането на масата на малката. (Credit: Simulation by Carlos Lousto and Yosef Zlochower; visualization by Hans-Peter Bischof at the Center for Computational Relativity and Gravitation at Rochester Institute of Technology)


ScienceDaily (Nov. 19, 2010) — Учените са симулирали, за първи път, сливането на две черни дупки с големи разлики в размерите, като масата на едната е 100 пъти по-голяма от другата. Това екстремно съотношение на масата 100:1 чупи рекорди в областта на числовата релативност и гравитационната вълнова астрономия.

Досега, проблема при симулирането на сливане на двойка черни дупки с големи разлики в размерите остана неизследван регион.

"Природата не сблъсква черни дупки с еднакви маси," казва Carlos Lousto, сътрудничещ професор по математически науки в Rochester Institute of Technology и член на Center for Computational Relativity and Gravitation. "Те имат съотношение на масите от 1:3, 1:10, 1:100 или дори 1:1 милион. Това ни поставя в по-добра ситуация за симулиране на реалистични астрофизични сценарии и за предсказването какво би трябвало да виждат наблюдателите и какво да гледат.

"Лидерите в тази област вярваха, че разрешаването на проблема със съотношението на масите 1:00 ще отнеме от 5 до 10 години при значителен напредък на изчислителната техника. Смяташе се, че това е технологично невъзможно."

"Тези симулации станаха възможни едновременно поради напредъка в мащабирането и представянето на сравнителните компютърни кодове на хиляди процесори, и напредъка в нашето разбиране на това как да калибрираме условията, които могат да бъдат модифицирани за да се само-адаптират към големите разлиичия в мащабите,” добавя Yosef Zlochower, асистент професор по математически науки и член на центъра.

Статия обявяваща откритията на Lousto и Zlochower беше изпратена за публикация в Physical Review Letters.

Единствената предишна симулация описваща екстремно следване на черни дупки се фокусира върху сценария със съотношение 1:10. Тези техники не можеха да се разширят в по-голям мащаб, обясни Lousto. За да се справят с големите съотношения на масите, той и Zlochower са развили цифрови и аналитични техники базиране на подхода на движещите се пунктури – пробив, създаден с Manuela Campanelli, директор на Center for Computational Relativity and Gravitation, което доведе до първите симулации на черни дупки при суперкомпютрите в 2005.

Гъвкавите техники, които са развили Lousto и Zlochower за този сценарий също важат и за въртяща се двойка черни дупки и за случаи, включващи по малки съотношения на маси. Тези методи са позволили на учените да изучават лимитите на съотношенията на масите за да моделират наблюдателни ефекти.

Lousto и Zlochower са използвали ресурсите на Texas Advanced Computer Center, home to the Ranger supercomputer, за да обработят масивните изчисления. На компютъра, който има 70 000 процесора, му е отнело близо 3 месеца да завърши симулацията описваща най-крайното съотношение на маси на сливащи се черни дупки.

"Тяхната работа тества лимита на способностите ни днес,” казва Campanelli. "Сега имаме инструментите, с които да се справим с нова система.”

Симулации като тази на Lousto и Zlochower ще помогнат на астрономите да засекат сливания на черни дупки с големи различия в големината използвайки бъдещата напреднала LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) и космическата сонда LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Симулациите на сливания на черни дупки предоставят шаблони на астрономите опитващите се да разпознаят уликите, които оставят тези масивни сблъсъци. Наблюдавайки и измервайки гравитационните вълни създадени, когато черните дупки се обединяват, биха могли да потвърдят ключово предсказание на общата теория на относителността на Айнщайн.

Източник: ScienceDaily

понеделник, ноември 22, 2010

Вътрешен Космос - Юлиана Дончева




Книгата излезе на пазара.

Желаещите могат да я купят от: пл. Славейков, НАТФИЗ книжарница, книжарница Елрид, и в книжарници Пингвините.

http://www.pe-bg.com/?cid=3&pid=43687

Книгата е 620 стр. и струва 19 лв.

Пространство-времево покривало за скриване на събития



Тази графика показва как работи "пространство-времевото" скриване. (Credit: Imperial College London)

ScienceDaily (Nov. 16, 2010) — Изследването, проведено от изследователите от Imperial College London, включва нов клас материали наречени метаматериали, които могат бъдат изкуствено инженирани с цел изкривяване на светлинни и звукови вълни. С конвенционалните материали, светлината обикновено пътува в права линия, но при метаматериалите, учените могат да използват голямата гъвкавост, за да създадат слепи петна, които не могат да се засекат. Чрез отразяването на определени части от електромагнитния спектър, един образ може да бъде променен, така че да изглежда все едно е изчезнал.

Преди това, група водена от проф. Sir John Pendry в Imperial College London показа, че метаматериалите могат да се използват за направата на покривало правещи обектите невидими. Сега, група водена от проф. Martin McCall разшири математически идеята на покривалото, което скрива обекти, на такова, което скрива събития.

"Светлината обикновено се забавя като навлиза в материал, но теоретично е възможно да манипулираме светлинните лъчи, така че някои части да се ускорят, а други да се забавят,” казва McCall, от отдела по физика в Imperial College London. Когато светлината е ‘отворена’ по този начин, вместо да се изкривява в пространството, водещата половина на светлината е направена, така че да изостава и да пристига много късно. Резултата е, че за кратък период събитието не е осветено, и избягва засичане.

Подобно пространство-времево покривално може да отвори временен коридор, през който енергия, информация и материя могат да бъдат манипулирани или транспортирани без да се засекат. "Ако има някой, който се движи по коридора, за далечен наблюдател ще изглежда, че сякаш те са се преместили незабавно, създавайки илюзия подобна на транспортера от Стар Трек,” казва McCall. „Така че, теоретично тази личност може да направи нещо, които вие няма как да забележите!”

Докато използването на пространство-времево покривало, което да прави движенията на хората незабележими все още е научна фантастика, съществуват много сериозни приложения относно това ново изследване, което е спонсорирано от Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) и Leverhulme Trust. Съ-автора Dr Paul Kinsler е развил идея за проект използващ изработени по поръчка оптични фибри, които биха позволили на изследователите да използват покривалото на събития в обработването на сигнали и изчислителната техника. Даден информационен канал например може да бъде прекъснат за да изпълни приоритетна калкулация в паралелен канал по време на операциятата на скриване. След това, информацията ще бъде достъпна на външни части от веригата, въпреки, че оригиналния канал ще е обработил информацията непрекъснато.

Alberto Favaro, който също работи по проекта обяснява: „Представете си компютърна информация движеща се надолу по канала като магистрала пълна с коли. Искате да имате пешеходец, който да я пресече без да прекъсва трафика. Следователно ще забавите трафика, които още не са стигнали мястото на пресичане, и усилвате скоростта на колите, които вече са преминали тази точка, което всъщност създава празнина, през която да мине пешеходеца. В същото време наблюдател отстрани ще вижда непрекъснат поток от трафик.” Една идея, която е изникнала по време на изчисленията им е била да ускорят предаваната информация без да нарушават законите на относителността. Favaro е разрешил този проблем, като е изработил ‘умен’ материал, чийто свойства варират едновременно в пространството и времето, позволявайки да се формира покривалото.

"Ние сме сигурни, че много други възможности се отварят с представянето на идеята за пространство-времево покривало,” казва McCall, "но тъй като то е само теоретично към момента, имаме още много работа да изчистим детайлите по предложените приложения.”

Метаматериалите са една увеличаваща се област на науката, с много големи области за потенциално приложение, като отбрана, сигурност, медицина, трансфер на данни и изчислителна техника. Много обикновени домакински уреди, които работят използвайки електромагнитни полета могат да се направят да работят по-евтино или да работят с по-високи скорости. Метаматериалите също могат да се използват за контрол над други типове вълни, освен светлинните, като например звукови или водни вълни, като по този начин ще отворят възможности за приложения свързани с бреговите инсталации или дори строежа на сгради, които ще издържат на земетръсните вълни.

Източник: ScienceDaily

четвъртък, ноември 04, 2010

Четвърти аромат на неутрино? Експеримент на физици предполага съществуването на нова елементарна частица



Експериментът MiniBooNE записва неутрино събитие, в това 2002-ро изображение от Fermilab. Пръстена от светлина, регистриран от повече от 1000 сензора в детектора, показва сблъсък на мюон неутрино с атомно ядро.(Credit: Fermilab)

ScienceDaily (Nov. 2, 2010) — Резултатите от високопрофилния експеримент във Fermilab изглежда потвърждават странните 20 годишни открития, които правят дупки в стандартния модел, предполагащи съществуването на нова елементарна частица: четвърти аромат на неутрино.

Новите резултати освен това, описват нарушение на фундаментална симетрия на вселената твърдяща, че частиците антиматерия се държат по същия начин както и двойниците им.

Неутринотата са неутрални елементарни частици родени в радиоактивния разпад на други частици. Познатите „аромати” на неутринотата са неутралните двойници на елентрони и техните по-тежки братовчеди, мюони и тау. Без да има значение оригиналния аромат на неутриното, частиците постоянно подскачат от един тип в друг, като този феномен е познат като „осцилация на аромата на неутриното.”

Електронно неутрино може да стане мюон неутрино, и след това отново да се превърне в електронно неутрино. Учените са вярвали преди, че съществуват три аромата на неутриното. В този Mini Booster Neutrino Experiment, наречен MiniBooNE, изследователите са засекли повече осцилации отколкото биха били възможни ако има само три аромата.

"Тези резултати ни показват, че има или нови частици или нови сили, които преди не сме си представяли,” каза Byron Roe, заслужил професор във Физичния факултет на Мичиганския Университет, и автор на резултатите наскоро публикувани в онлайн изданието на Physical Review Letters.

"Най-простото обяснение включва добавянето на нови неутрино-подобни частици, или стерилни неутринота, които не притежават нормалните слаби взаимодействия."

Трите познати типа неутрино взаимодействат с материята главно чрез слабата ядрена сила, което ги прави трудни за засичане. Хипотезира се, че този четвърти аромат не би взаимодействал чрез слабата сила, което ще го направи още по-труден за намиране.

Съществуването на стерилни неутринота би могло да помогне за обяснението на състава на вселената, каза William Louis, учен от Los Alamos National Laboratory, който е бил докторален студент при Roe's в U-M и участва в MiniBooNE експеримента.

"Физици и астрономи търсят стерилни неутринота, защото те биха обяснили част или дори цялата тъмна материя във вселената," каза Louis. "Стерилните неутринота също биха помогнали да обяснят асиметрията на материята във вселената, или защо вселената главно е направена от материя, отколкото антиматерия."

Експериментът MiniBooNE, представляващ сътрудничество от около 60 изследователи от няколко институции, беше проведен във Fermilab за да провери резултатите от експеримента Liquid Scintillator Neutrino Detector (LSND) в Los Alamos National Laboratory, който започна през 1990. LSND беше първият, който засече повече неутрино осцилации отколкото предрича стандартния модел.

Първоначалните резултати на MiniBooNE преди няколко години, базирани на информацията от неутрино лъча (противоположно на антинеутрино лъча), не подкрепиха резултатите на LSND. Експеримента с LSND беше проведен, използвайки се антинеутрино лъч, макар че, това беше следващата стъпка за MiniBooNE.

Тези нови резултати са базирани на информацията от първите три години от антинеутрино лъча, и те ни дават история различна от по ранните резултати. Информацията от антинеутрино лъча на MiniBooNE подкрепя откритията на LSND. И факта, че експериментите на MiniBooNE произведоха различни резултати за антинеутринота в сравнение с неутринотата доста шашна физиците.

"Факта, че виждаме този ефект в антинеутринотата, и не го виждаме в неутринотата го прави дори по странен,” каза Roe. "Този резултат означава да има много по сериозни добавки към нашия стандартен модел, отколкото мислехме преди това."

Резултата изглежда нарушава "симетрията на еднаквост на заряда" на вселената, който постулира, че законите на физиката важат в еднаква степен за частиците и техните античастици. Нарушения на тази симетрия са били виждане в някои редки разпади, но не с неутринота, каза Roe.

Докато тези резултати са статистически значими и подкрепят откритията на LSND, изследователите отбелязват, че имат нужда от резултати за по-дълъг период от време, или допълнителни експерименти преди физиците да могат да изключат предвижданията на стандартния модел.
Статията е наречена "Излишък на събития в изследване на MiniBooNE за ν̅ μ→ν̅ e осцилации." Ще бъде публикувана в предстоящия брой на Physical Review Letters.

Изследването е спонсорирано от Fermilab, Department of Energy и National Science Foundation.

Източник: Science Daily

вторник, ноември 02, 2010

Важна ли е формата на Генома, както и съдържанието му?



Три измерна структура на генома на fission yeast (вид едноклетъчно). (Credit: S. Pombe)

ScienceDaily (Oct. 29, 2010) — Ако има едно нещо, което скорошните постижения в генетиката ни разкриха, е че нашите гени са взаимосвързани, „говорещи” си един на друг през отделни хромозоми и обширните разклонения на ДНК-то. Според изследователите в Wistar Institute, много от тези сложни връзки може да се обяснят в частност с триизмерната структура на целия геном.

ДНК-то на дадена клетка прекарва по-голямата си част от активния живот в заплетена буца от хромозоми, чиито позиции групират свързаните гени близо до един до друг и ги излага на генно-контролиращата машинария на клетката. Тази структура, казват изследователите, не е просто формата на генома, но също и ключ към това как работи той.

Тяхното изследване, публкувано онлайн в списанието Nucleic Acids Research, е първото, което комбинира микроскопията с напредналите техники по геномно редуване (genomic sequencing techniques), позволявайки на изследователите, буквално да видят взаимодействията между гените. Това също е първото изследване определящо триизмерната структура на генома на fission yeast.

Прилагането на тази техника върху човешкия геном, може да предостави на учените и лекарите цяла нова рамка, с която да разберат по добре гените и болесите, споделят изследователите.

"Хората за запознати с X-образните форми на нашите хромозоми по време на деленето на клетката, но те може би не осъзнават, че ДНК-то прекарва сравнително малко време в тази конфигурация,” казва Ken-ichi Noma, Ph.D., асистент професор в Wistar's Gene Expression and Regulation program и главен автор на изследването/статията. "Хромозомите прекарват голяма част от времето си скупчени в тези, не-случайни структури, и аз вярвам, че тези форми отразяват разнообразни ядрени процеси, също като транскрипцията например.”

За да картографират едновременно индивидуалните гени и цялостната структура на генома, Noma и колегите му са комбинирали ново-генерационно ДНА редуване с техника наречена chromosome conformation capture (3C). След това използвали флуоросцентни сонди за да посочат точното местоположение на определени гени чрез микроскоп. С тази информация, изследователите били способни да създадат детайлни триизмерни компютърни модели на yeast генома.

Използвайки новаторски подход, изследователите могат да видят как гените взаимодействат един с друг. Noma и колегите му могат да видят къде са разположени високо-активните гени, или да видят дали гените, които са включени или изключени също са разположени един до друг в триизмерната структура на генома. Общо взето, изследователите от Wistar са изследвали 465 т.нар. генно онтологични групи – групи от гени, които споделят сходна цел в клетката, като структура или метаболизъм.
"Когато хромозомите се съберат, те се нагъват в такива форми, че сближават гени от различни хромозоми един до друг," каза Noma. "Това позициониране позволява на процесите, които диктуват как и кога гените се четат и оперират ефективно върху многобройни гени наведнъж."

Тази структура не е просто случайно химическо привличане в и сред хромозомите – а напротив, това със сигурност е част от нещо по-голямо – а именно, подреждане насочвано от други молекули в клетката, с цел създаване на мега-структура, също като фактори, които промотират генното транскрибиране, свързването им в ДНК-то и допринасянето за крайната структура на генома при сгъването на хромозомите.
"Вярвам, че гледаме към нов начин за визуализиране на генома и движенията на всички разнообразни молекули, които влияят върху генома,” каза Noma.

Според учените от Wistar, техните техники са приложими към човешкия геном, въпреки че генома на fission yeast има само три хромозоми. В действителност, изследователите открили значи на "транскрибиращи фабрики" – купове от свързани гени, които четат, или „транскрибират”, в определени места – за които е предложено, че съществуват при бозайниците.

Това изследване е спонсорирано чрезт National Institutes of Health Director's New Innovator Award.

Съ-автори на това изследване са пост-докторалните изследователи Hideki Tanizawa, Ph.D., Osamu Iwasaki, Ph.D., и Atsunari Tanaka, Ph.D., и асистента Joseph R. Capizzi, като всички са членове на лабораторията Noma. Те са работили в сътрудничество с Priyankara Wickramasinghe, Ph.D., Mihee Lee, Ph.D., и Zhiyan Fu, Ph.D., от Биоинформационния факултет на Wistar.

Бележка на редактора: Тази статия не възнамерява да предоставя медицински съвет, диагноза или лечение.

Източник: ScienceDaily

Мисии за еднопосочна Марсианска колонизация: Предложението би свило разходите драматично, осигурявайки дългосрочен ангажимент



ScienceDaily (Oct. 20, 2010) — Бихте ли си взели еднопосочен билет до Марс, ако имате шанса да гледате изгрева над вулкана Olympus Mons, или може би да се разходите из обширните равнини на Vastitas Borealis?

Това е въпрос, който кара дори Dirk Schulze-Makuch да се замисли. Професорът от Washington State University, заедно с колегата си Paul Davies, физик и космолог от Arizona State University, привежда доводи за такава еднопосочна пилотна мисия до Марс в статия публикувана този месец в Журнал за Космология.

В статията, "Смело напред: Еднопосочна човешка мисия до Марс," авторите пишат, че технически подходяща, управлявана мисия до Марс и обратно е малко вероятна да се осъществи скоро – до голяма степен заради скъпото предложение, едновременно в контекста на финансови ресурси и политическа воля. И поради големия дял на разходите, които са свързани с осигуряването на безопасното завръщане на екипажа и апарата на земята, те отбелязват, че пилотирана еднопосочна мисия освен, че ще намали разходите няколко пъти, но също така и ще отбележи началото на дългосрочна човешка колонизация на планетата.

Досега Марс е най-обещаващ за поддържана колонозация и развитие, заключават авторите, поради приликите си със Земята в много насоки и, решаващо, притежава умерена повърхностна гравитация, атмосфера, изобилие на вода и въглероден диоксид, заедно с няколко важни минерала. Това е вторият най-близък планетарен съсед на Земята (след Венера) и пътуване до Марс отнема около шест месеца използвайки най-благосклонната опция за изстрелване и настоящата химична ракетна технология.

"Ние очакваме, че изследването на Марс би трябвало да започне и да продължи дълго време, основавайки се само на нашите еднопосочни пътешествия," казва Schulze-Makuch. "Единият от подходите би бил първоначално астронавтите да се изпратят по двойки, на два космически апарата, като всеки един да е с достатъчно доставки, така че да се установи един единствен аванпост на Марс. Еднопосочна човешка мисия до Марс би била първата стъпка в установяването на постоянно човешко присъствие на планетата."

Съзнавайки, че мисията ще бъде с екипаж от доброволци, Schulze-Makuch и Davies отбелязват, че астронавтите просто ще бъдат изоставени на червената планета за благото на науката. За разлика от мисиите Аполо до луната, те предлагат серии от мисии за определен период от време, достатъчни да поддържат дългосрочна колонизация.

"Наистина ще бъде малко по-различно от първите европейски заселници на северноамериканския континент, които напуснали Европа без да очакват да се върнат обратно," каза Davies по отношение на предлаганата еднопосочна марсианска мисия. "Изследователи като Columbus, Frobisher, Scott и Amundsen, въпреки че не са поемали на мисия с цел да останат в мястото, където отиват, са поели голям личен риск за да открият новите земи, съзнавайки че има значителна възможност да бъдат погубени опитвайки."

Авторите предлагат на астронавтите да им бъдат пращани провизии на периодична база от Земята с съдържащи основните нужни неща, но иначе от тях се очаква с течение на времето да увеличат ефективността си по отношение на използването на ресурсите достъпни на Марс. Евентуално, те предполагат, че аванпостът ще постигне само-задоволяване, и след това може да служи като централа за разширена колонизационна програма.

Предлаганият проект би започнал със селекцията на подходящо място за колонията, за предпочитане пещера или някакво подобно естествено укритие, както и наличие на близки ресурси като вода, минерали и др.

"Марс има големи естествени пещери от лава, и някои от тях са разположени на ниска височина в близост до бившия северен океан, което означава, че те биха приютили ледени наслагвания във вътрешността си, подобно на много пещери, които имат лед в себе си на Земята,” казва Schulze-Makuch."Ледените пещери ще са достатъчни за дълъг период от време за да разрешат нуждите от вода и кислород на заселниците. Марс няма озонов слой и няма магнитно поле, затова ледените пещери биха предоставили и защита от йонизиране и ултравиолетова радиация."

Статията предполага, че освен предлаганата „спасителна лодка” в случай на катастрофа на Земята, марсианската колония би предоставила и платформа за по-нататъшни научни изследвания. Астробиолозите са съгласни, че има вероятност Марс да приютява, или някога да е приютявал микробен живот, може би дълбоко под повърхността, и Davies и Schulze-Makuch предполагат, че научна инсталация на Марс следователно би била уникална възможност за изучаването на друго еволюционно минало.

"Марс също крие и богата геологична и астрономическа информация, която е почти недостижима от позицията на Земята, чрез използването на роботизирани сонди,” пишат също авторите. „Постоянно човешко присъствие на Марс би отворило пътя за сравнителна планетология на ниво невъобразимо за предишните поколения… Марсианска база би служила като трамплин за човешко/роботизирано изследване на външната слънчева система и астероидния пояс. И установяването на постоянно международно и разно-културно човешко присъствие на друг свят би имало големи позитивни политически и социални последици на Земята, и би служило като силно обединяваща и възвисяваща основа за цялото човечество.”

Въпреки, че те вярват, че стратегията за колонизиране на Марс с еднопосочни мисии пасва технологично и финансово на нас, Schulze-Makuch и Davies обявяват също, и че такъв проект ще изисква не само голямо международно сътрудничество, но и завръщане на изследователския и поемащ рискове дух от периода на великите открития на Земята. Те пишат, че когато са повдигнали идеята за еднопосочна колонизация на Марс сред научните си колеги, доста от тях проявили интерес към пътешествието.

"Неформални изследвания проведени след лекциите и презентации на конференции, са показали, че много хора имат желание да доброволстват за еднопосочна мисия, породено едновременно от научно любопитство, приключенския дух и съдбата на човечеството,” пишат те.

И да, Schulze-Makuch предложи, че той също би бил готов да тръгне на еднопосочна мисия до Червената Планета. Но се застрахова малко, казвайки че би искал да почака с изстрелването докато всичките му деца порастнат.

Източник: ScienceDaily

Потвърдено - бактерията Yersinia Pestis е причинa за средновековната епидемия „Черната Смърт”



Показани са петте места на археологически изследвания. Зелените точки показват тези места. Също така са показани и двата вероятни пътя на инфектиране (черните и червени линии) с Черната Смърт. (1347-1353) след Benedictow. (Credit: Besansky et al. Distinct Clones of Yersinia pestis Caused the Black Death. PLoS Pathogens, 2010; 6 (10): e1001134 DOI: 10.1371/journal.ppat.1001134)

ScienceDaily (Oct. 8, 2010) — Последните тестове проведени от антрополозите от университета Johannes Gutenberg, в Mainz (JGU) са доказали, че бактерията Yersinia pestis наистина е била причинният агент зад „Черната смърт”, която е бушувала из Европа в Средните векове.

Причината за епидемията винаги е била противоречива и други патогени често са били обявявани за вероятни причинители, в частност за северните европейски региони. Използвайки анализи на ДНК и протеини от скелети на жертви на чумата, международна група водена от учени от Mainz доказаха, че Yersinia pestis наистина е била причинител на Черната Смърт през 14-ти век и на последващите епидемии, които продължили да избухват из европейския континент през следващите 400 години. Тестовете проведени върху генетичен материал от масови гробове в пет страни също така са идентифицирали най-малко два непознати дотогава типа на Yersinia pestis, които се оказали патогени.

"Нашите открития показват, че чумата е пътувала из Европа най-малко по два канала, които след това поели по свои индивидуални пътища," обяснява д-р Barbara Bramanti от Institute of Anthropology of Mainz University. Разработката, публикувана в списанието с отворен достъп PLoS Pathogens, сега предоставя нужната основа за провеждането на детайлна историческа реконструкция на разпространението на болестта.

От няколко години, Barbara Bramanti изследва главните епидемии, които са бушували из Европа и техните вероятни селективни последици, като част от проект финансиран от German Research Foundation (DFG). От наскоро публикуваната работа научаваме, че 76 човешки скелета са били изследвани от предполагаеми масови гробове за жертви на чумата в Англия, Франция, Германия, Италия и Холандия. Докато други инфекции, като проказата например може да бъде лесно идентифицирана дълго след смъртта по деформираните кости, проблема, който възниква при изследването на жертвите на чумата, се състои във факта, че болестта може да доведе до смърт само за няколко дни и без да остави видими следи.

С малко късмет, ДНК от патогена може все още да е запазена в зъбната пулпа или да има следи от протеини в костите. Дори тогава, засичането им е много трудно, и може да бъде изкривено от вероятно замърсяване. Групата водена от Bramanti е открила резултатите си от анализа на стар генетичен материал, познат като древно ДНК (aDNA): Десет проби от Франция, Англия и Холандия са показали специфичен за Yersinia pestis ген. Тъй като пробите от Парма, Италия и Аусбург, Германия, не са дали резултати, те са били подложени на друг метод познат като имунохромотография (подобно на метода използван при домашните тестове за бременност), и този път групата е имала успех.

След като инфекцията с Yersinia pestis е била потвърдена със сигурност, Stephanie Hänsch и Barbara Bramanti използвали анализ от около 20 маркера за да тестват дали един от познатите типове бактерии "orientalis" или "medievalis" е бил наличен. Но нито един от тези типове не е бил открит. Вместо това, били идентифицирани два непознати типа, които били по-стари и се различавали от модерните патогени открити в Африка, Америка, Близкия Изток и регионите на бившия Съветски Съюз. Един от тези два типа, за които се счита, че са допринесли значително за катастрофалния изход на чумата през 14-ти век, най-вероятно не съществува днес. Другият изглежда, че има прилики с типовете, които наскоро бяха изолирани в Азия.

В реконструкцията си, Hänsch и Bramanti показват пътя на инфекцията, протичащ от първоначалното транспортиране на патогена от Азия към Марсилия през Ноември 1347, през западна Франция към северна и над Англия. Поради факта, че два различни типа Yersinia pestis са били открити в Bergen op Zoom в Холандия, двамата учени вярват, че южните територии на Холандия, не били директно инфектирани от Англия или Франция, а по-скоро от Севера. Това би индикирало друг път на инфекцията, който се простира от Норвегия през Friesland и надолу към Холандия. За да се разкрие пълния път на епидемията са нужни са по-нататъшни изследвания.

"Историята на тази пандемия," заявява Hänsch, "е много по-комплицирана, отколкото си мислехме преди."

Нота на редактора: Тази статия не предоставя медицински съвет, диагноза или лечение.

Източник: ScienceDaily