Физики превратили электронный луч в штопор
Ученым впервые удалось закрутить луч электронов - получить пучки с ненулевым орбитальным угловым моментом. Статья ученых появилась в журнале Nature, а ее краткое изложение приводит physicsworld.com.
Ученым ранее уже удавалось получать лучи света с ненулевым орбитальным моментом, в которых гребни волн описывают винтовую поверхность, напоминающую обычный штопор. Для этого фотоны пропускались через спиральную фазовую пластинку, обычно изготавливаемую из кремния при помощи литографии (примерно так же, как печатаются компьютерные чипы). Поверхность пластины (на которую можно посмотреть тут) не горизонтальна, причем угол наклона касательной плоскости к точке зависит от толщины пластины в этом месте.
С электронным лучом можно было бы поступить так же, однако максимальная толщина такой пластинки не должна превышать 100 нанометров - создавать подобные структуры ученые пока не умеют. Чтобы преодолеть эту трудность, исследователи отказались от гладкой формы пластинки и сделали ее ступенчатой. В качестве материала использовалась медная матрица с углеродным покрытием, в которую были помещены куски графита различной высоты.
Непосредственно для эксперимента ученые использовали электронный пучок с энергией 300 килоэлектронвольт. Пучок разделялся на две половины: одна проходила через графитовую фазовую пластинку, а вторая оставалась нетронутой. После этого два луча сводили в один и направляли на экран. Анализ изображения (дифракционной картины) позволил установить, что электронный пучок действительно закручивался по спирали.
По словам исследователей, подобные электронные лучи могут оказаться крайне полезны в электронной микроскопии. Дело в том, что в настоящее время для получения изображения анализируется интенсивность электронного пучка. Физики полагают, что в закрученных пучках можно будет получать информацию и о фазе отраженного от объекта электронного луча. Как следствие - полученные таким образом изображения будут более четкими
Ученые обнаружили янтарную могилу возрастом 95 миллионов лет
Ученые обнаружили в Африке куски янтаря возрастом 95 миллионов лет, в которых застряло множество древних насекомых. Статья с описанием находки опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Коротко работа описана в пресс-релизе Американского музея естественной истории.
Исследователи обнаружили янтарь в северо-западной части Эфиопии. В меловом периоде, который начался 145 миллионов лет назад и закончился 65 миллионов лет назад, Эфиопия была частью одного из двух земных суперконтинентов - Гондваны. До сих пор большая часть образцов янтаря, относящихся к меловому периоду, были найдены на территориях, входивших в состав другого гигантского континента - Лавразии.
В общей сложности специалисты обнаружили в янтаре около 30 членистоногих, относящихся к 13 семействам насекомых и пауков. Застрявшие 95 миллионов лет назад в смоле осы, жуки, моль и муравьи являются одними из самых древних известных ученым представителями соответствующих групп живых существ. Кроме того, ученые обнаружили в янтаре останки паразитических грибов, живших на смолянистых деревьях.
Изучение состава самого янтаря позволило исследователям сделать выводы о свойствах древних растений. Ученые установили, что смола деревьев, произраставших в Гондване в меловом периоде, практически не отличается от смолы деревьев миоцена (более поздняя геологическая эпоха, начавшаяся 23 миллиона лет назад). Таким образом, деревья, застывшую смолу которых специалисты обнаружили в Эфиопии, принадлежали к группе цветковых, или покрытосеменных, растений. Это наиболее продвинутая группа, которая сейчас доминирует на Земле, появилась в меловом периоде. До сих пор все образцы янтаря, относящиеся к меловому периоду, были продуктами жизнедеятельности более примитивных голосеменных растений.
В конце прошлого года другой коллектив авторов обнаружил в янтаре возрастом 100 миллионов лет муху-единорога. На голове необычного насекомого находился вырост - исследователи называют его рогом - увенчанный тремя глазами.
Археоптерикс оказался ночной птицей
Американские ученые разработали критерий, который позволяет на основании строения черепа определять, какой образ жизни вела та или иная птица. Статья исследователей появилась в журнале Vision Research. Использование нового критерия в отношении археоптерикса показало, что он охотился по ночам, уточняет New Scientist.
Ученые ориентировались на характеристики глазниц и склерального кольца (слой мелких косточек в стенке глаза). Проанализировав 77 видов птиц, авторы новой работы определили, что в зависимости от образа жизни (охота днем, ночью или в сумерках) внешний и внутренний диаметры склерального кольца, а также глубина глазницы находятся в строго определенных пределах.
Анатомические характеристики глаз археоптерикса однозначно указывают, что он вел ночной образ жизни. До сих пор специальных исследований относительно времени активности этой вымершей птицы юрского периода не проводилось, однако на большинстве изображений, выполненных при участии экспертов, археоптерикс нарисован днем.
В прошлом году другой коллектив авторов изучил еще одно из чувств археоптерикса - слух. На основании строения уха археоптерикса исследователи заключили, что эти птицы слышали достаточно плохо.
Парадокс тусклого Солнца решили с помощью космических лучей
Астрономы предложили новое решение парадоксу тусклого Солнца. Статья ученых выйдет в журнале Astronomische Nachrichten, а ее препринт доступен на сайте arXiv.org.
Известно, что 4 миллиарда лет назад яркость Солнца была примерно на четверть ниже современной. Расчеты показывают, что эта разница была достаточно существенной - из-за низкой яркости Солнце обогревало Землю заметно слабее, что должно было приводить к замерзанию воды на ее поверхности. Следы существования жизни в тот период, однако, показывают обратное - на Земле присутствовала жидкая вода.
Чтобы разрешить данное противоречие, ученые обратились к звезде Каппа1 Кита, которая располагается на расстоянии 30 световых лет от Земли. Используя светило в качестве модели для молодого Солнца, астрофизики выяснили, что наша звезда, вероятно, в прошлом обстреливала Землю большим количеством выбросов материи.
Эти выбросы приводили к снижению количества космических лучей, которые достигают верхних слоев атмосферы (данный эффект регулярно наблюдается в том числе и в наше время). В свою очередь, согласно одной из теорий (с которой согласны, впрочем, не все специалисты), космические лучи влияют на образование облаков в верхних слоях атмосферы - чем больше лучей, тем больше облаков.
Таким образом, интенсивные солнечные выбросы молодого Солнца приводили к тому, что облаков на Земле 4 миллиарда лет назад было заметно меньше, чем сейчас. Из-за этого меньше солнечного света отражалось обратно в космос, поэтому планета прогревалась лучше, чем в наше время. И в результате, несмотря на пониженную яркость Солнца, жидкая вода на поверхности планеты существовала.
Совсем недавно геологи предложили другое решение парадокса тусклого Солнца. По их словам, примерно 3,8-2,5 миллиарда лет назад большое количество азота попало из атмосферы в мантию, а значит до этого азота в воздухе было заметно больше. Это означает, что выше было и атмосферное давление, а значит, парниковые газы лучше задерживали тепло. Таким образом, тепла на Земле было достаточно, чтобы вода не замерзала.
В Андах нашли любящих мышьяк микробов и фламинго
Ученые обнаружили в Андах на высоте 4,6 тысячи метра над уровнем моря необычное сообщество живых существ. В лагуне внутри кратера вулкана обитают неизвестные биологам микроорганизмы и фламинго. Содержание мышьяка в лагуне превосходит средние показатели в 20 тысяч раз. Пока полученные исследователями результаты не опубликованы в рецензируемом научном журнале. Коротко о находке пишет портал Nature News.
В высокогорных лагунах условия напоминают условия на молодой Земле. Содержание кислорода на высоте более 4 тысяч метров низко, а количество попадающего на поверхность ультрафиолетового излучения, напротив, на 40 процентов больше, чем на равнинах.
Ученые изучали вулкан Серро-Галан (Cerro Galan), расположенный в Аргентине. Их интересовала заполненная водой лагуна в кратере на высоте 4,6 тысячи метра над уровнем моря. Кратер вулкана Серро-Галан является одним из самых больших в мире (точнее, не кратер, а кальдера - впадина, остающаяся после провала вершины вулкана). В заполняющей кальдеру воде очень велико содержание щелочи - pH воды там составляет 11 (для сравнения, pH чистой воды равен 7). Кроме того, там существенно повышено содержание мышьяка.
На камнях в лагуне ученые обнаружили бактериальные маты, состоящие из еще не идентифицированных микроорганизмов. Они служат пищей для фламинго, обитающих в кальдере. До сих пор исследователи не находили фламинго, обитающих в столь суровых условиях.
Специалисты отправили образцы найденных микроорганизмов на генетический анализ - в обозримом будущем геномы этих существ должны быть расшифрованы. Изучение ДНК бактерий, толерантных к жестким условиям, позволит исследователям создавать, например, препараты для защиты от ультрафиолета.
Совсем недавно другой коллектив авторов обнаружил в соленых озерах в Андах микроорганизмы возрастом несколько миллиардов лет. Ученые также изучали высокогорные районы и смогли найти живые строматолиты - остатки жизнедеятельности сообщества микроорганизмов, называемого цианобактериальным матом.